王秀慧，麻淑芳，馮麗露

（山西大同大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山西大同037009）

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下智能在線考試平臺(tái)開發(fā)

王秀慧，麻淑芳，馮麗露

（山西大同大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山西大同037009）

針對(duì)傳統(tǒng)紙筆考試存在的弊端，融合分詞、相似度計(jì)算等技術(shù)，探討“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的智能在線考試平臺(tái)開發(fā)。主要實(shí)現(xiàn)試卷自動(dòng)生成、學(xué)生在線考試、系統(tǒng)自動(dòng)打分、站內(nèi)搜索、各類試題管理等功能。智能在線考試平臺(tái)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)了無紙化考試，方便了教師出題、監(jiān)考、閱卷、統(tǒng)計(jì)分析等，使得考試實(shí)施過程更為方便、高效、公平公正，并大大推動(dòng)了高校教育的信息化。

智能；在線考試；教育

互聯(lián)網(wǎng)改變了世界，改變了我們的生活，也不斷在改變、影響著教育模式?；ヂ?lián)網(wǎng)及信息技術(shù)的快速發(fā)展使得教育考試模式的變革也成為可能。目前，我國(guó)高校的各類考試大多還是采取傳統(tǒng)的紙筆考試的模式，存在諸多不足。主要有：（1）試卷生成周期長(zhǎng)。試卷從教師制定、審核、系部匯總、提交教務(wù)、印刷、分裝到回歸學(xué)院，每一階段都要耗費(fèi)諸多時(shí)間;（2）易造成教學(xué)資源及成本的浪費(fèi)。僅印刷試卷一項(xiàng)，就需要大量的時(shí)間、人工和紙張;（3）教師需要提前出題，且所有的考生用同一份試卷，使得學(xué)生作弊變得可能;（4）試卷采用人工評(píng)判方式，容易出錯(cuò)，且可能出現(xiàn)不公正現(xiàn)象;（5）考試數(shù)據(jù)難以統(tǒng)計(jì)。[1]針對(duì)傳統(tǒng)考試的不足，本文融合數(shù)據(jù)庫、分詞、相似度計(jì)算等技術(shù)，基于NET框架開發(fā)B/S模式下的智能在線考試平臺(tái)，以使得考試實(shí)施過程更為方便、高效、公平公正，并能大大推動(dòng)高校教育的信息化。

1 智能在線考試平臺(tái)總體架構(gòu)

1.1 功能分析

傳統(tǒng)的在線考試平臺(tái)大多只是針對(duì)某些特殊課程，且考試題型主要以客觀題（選擇、填空、判斷等）為主，試題類型偏少，不能滿足大多數(shù)考試科目的要求。文中涉及的在線考試平臺(tái)可以自由指定考試科目，提供手動(dòng)組卷和自動(dòng)組卷兩種生成試卷的方式，同時(shí)支持客觀題和主觀題兩大類考試題型?？荚嚱Y(jié)束后，不僅能對(duì)客觀題進(jìn)行評(píng)分，還可以通過相似度計(jì)算算法對(duì)主觀題進(jìn)行評(píng)分。[2]考試過程流程圖如圖1所示。

1.2 模塊劃分

圖1 考試流程

開發(fā)一個(gè)功能齊全、結(jié)構(gòu)完整的智能在線考試平臺(tái)，需要滿足教師、考生和管理員三類用戶群的需求。主要功能模塊圖如圖2所示。

1.2.1 教師模塊

教師登陸平臺(tái)以后，可完成組卷、試題管理、手工干預(yù)評(píng)分和查看成績(jī)分布四類操作。

（1）組卷。平臺(tái)提供手動(dòng)組卷和智能自動(dòng)組卷兩種試卷生成方式。其中，手動(dòng)組卷要求教師指定題型、分?jǐn)?shù)，之后在每類題型中，教師通過復(fù)選或查詢的方式從試題庫中選擇考試題目。這種組卷方式雖然可以滿足教師主觀選題的需求，但是效率偏低。為此，平臺(tái)又提供智能自動(dòng)組卷功能。教師只需要指定題型、數(shù)量和分?jǐn)?shù)，平臺(tái)會(huì)在綜合考慮知識(shí)點(diǎn)覆蓋率、試題難度、重復(fù)度等參數(shù)的前提下，隨機(jī)從試題庫抽題，自動(dòng)生成一份科學(xué)合理的試卷。

圖2 功能模塊圖

（2）試題管理。教師對(duì)自己所負(fù)責(zé)的課程進(jìn)行試題管理，操作主要包括不同類型試題及相應(yīng)答案的添加、刪除和修改。

（3）手工干預(yù)評(píng)分?？忌峤辉嚲硪院螅到y(tǒng)通過智能閱卷子系統(tǒng)對(duì)客觀題和主觀題進(jìn)行評(píng)分后給出最終得分。由于主觀題答案相對(duì)自由，機(jī)器對(duì)自然語言語義的理解能力還有待提高，導(dǎo)致主觀題評(píng)分機(jī)制可能會(huì)存在誤差。為此，平臺(tái)對(duì)主觀題評(píng)分開放了手動(dòng)干預(yù)功能，使得教師可以根據(jù)實(shí)際情況修正分?jǐn)?shù)，以保證評(píng)分系統(tǒng)更準(zhǔn)確。

（4）查看成績(jī)分布。以直方圖的方式給出考生成績(jī)分布情況，使得教師對(duì)考試情況有一個(gè)直觀的了解，以便于根據(jù)考試情況調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)效果。

1.2.2 考生模塊

考生登錄平臺(tái)以后，可以在線參加考試、查看成績(jī)，考試結(jié)束后平臺(tái)會(huì)依據(jù)學(xué)生的答題情況向?qū)W生推送相關(guān)試題，以便于彌補(bǔ)知識(shí)點(diǎn)掌握的不足。

（1）參加考試。考生登錄以后，選擇考試科目，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)把與該考試科目對(duì)應(yīng)的試題展現(xiàn)給考生。在考生解答試題的過程中，平臺(tái)會(huì)根據(jù)需要實(shí)時(shí)提醒考生考試剩余時(shí)長(zhǎng)。考生試題解答完畢后，點(diǎn)提交按鈕即可。

（2）查看成績(jī)?？忌卿浺院?，選擇考試科目，可查看到本科目得分及排名。

（3）平時(shí)測(cè)驗(yàn)：學(xué)生登錄以后，選擇相應(yīng)課程，在平時(shí)測(cè)驗(yàn)區(qū)可以按章節(jié)選擇測(cè)驗(yàn)內(nèi)容，平臺(tái)會(huì)列出相應(yīng)試題，學(xué)生測(cè)試結(jié)束后可以查看到自己的答題情況。

（4）試題推薦：根據(jù)學(xué)生的答題情況篩選出錯(cuò)題，依據(jù)錯(cuò)題為學(xué)生推送相似試題，學(xué)生通過相關(guān)試題的練習(xí)可以加強(qiáng)對(duì)薄弱知識(shí)點(diǎn)的掌握，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)成績(jī)。

1.2.3 管理員模塊

（1）用戶管理。包括增加刪除管理員，教師用戶導(dǎo)入、增加、刪除，學(xué)生用戶導(dǎo)入、增加、刪除。

（2）課程（考試科目）管理。實(shí)現(xiàn)課程信息的查詢、增加、刪除及修改等維護(hù)操作。

2 智能組卷子系統(tǒng)

在制定試卷環(huán)節(jié)，教師可通過在試題庫選題的方式完成手動(dòng)組卷，但這種方法主觀性太大且效率不高。為此，本平臺(tái)增加了自動(dòng)組卷功能。自動(dòng)組卷過程中，自動(dòng)抽題的設(shè)計(jì)策略至關(guān)重要。[3]本文在充分考慮知識(shí)點(diǎn)覆蓋率、試題難度、區(qū)分度、重復(fù)度等影響因素的前提下，設(shè)計(jì)隨機(jī)抽題策略，以使得試卷制定更科學(xué)更合理。

2.1 知識(shí)點(diǎn)覆蓋率

教師手動(dòng)填寫每一章試題的分值比例，以期考試范圍合理的分布到每一章節(jié)。也可以以平均分配的方式自動(dòng)設(shè)置知識(shí)點(diǎn)覆蓋率。

2.2 試題難度

試題難度是衡量試卷合理程度的一個(gè)重要參數(shù)。試題的難度并不是直接給定的，而是在多次的考試結(jié)果中統(tǒng)計(jì)出來的，所以該參數(shù)在真正的確定下來之前一直是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的值。隨著測(cè)評(píng)次數(shù)的不斷增加，每一道題的難度系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定。在自動(dòng)組卷之前要求教師根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，指定合理的難度系數(shù)初值。

2.3 試題區(qū)分度

區(qū)分度能把不同水平的考生的知識(shí)掌握能力鑒別能力出來。同試題難度一樣，該參數(shù)也是一個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。組卷之前教師根據(jù)實(shí)際情況指定試題區(qū)分度初始值。

2.4 重復(fù)度

隨機(jī)抽題的組卷模式有可能導(dǎo)致一張?jiān)嚲泶嬖谥貜?fù)試題。如一道題可能以選擇題的形式出現(xiàn)，也可能以填空題的形式出現(xiàn)。為避免試卷出現(xiàn)重復(fù)試題，本平臺(tái)在試卷形成過程中試題采用基于向量空間模型的相似度計(jì)算算法對(duì)試題去重。

3 智能閱卷子系統(tǒng)

傳統(tǒng)考試試卷采用人工評(píng)判方式，效率較低，且容易出錯(cuò)。為此，本平臺(tái)開發(fā)了自動(dòng)評(píng)分模塊機(jī)制?？陀^題（選擇、填空、判斷等）的自動(dòng)評(píng)分易于實(shí)現(xiàn)。但對(duì)于主觀題（簡(jiǎn)答、論述等），由于其求解思路和答案帶有主觀性，沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，導(dǎo)致機(jī)器評(píng)分難以實(shí)現(xiàn)。本研究通過計(jì)算用戶答案和標(biāo)準(zhǔn)答案之間的相似程度這種方式給出分?jǐn)?shù)，相似度越高，則與標(biāo)準(zhǔn)答案越接近，分?jǐn)?shù)也越高。這樣，可以為教師手動(dòng)打分提供一定的參考，加快打分速度。

學(xué)生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案之間的相似度計(jì)算采用基于向量空間模型的方法。[4-5]其計(jì)算步驟為：

（1）對(duì)答案進(jìn)行解析，得到答案文本段所對(duì)應(yīng)的特征項(xiàng)；

（2）采用基于lucene的中文分詞算法對(duì)答案文本段進(jìn)行分詞，對(duì)結(jié)果詞集首先要進(jìn)行禁用詞過濾，然后再剔除虛詞、特高頻詞及特低頻詞，最終得到特征項(xiàng)；

（3）利用 TF-IDF（Term Frequency and Inverse Document Frequency）方法分別計(jì)算每段文本特征項(xiàng)的權(quán)重，生成權(quán)重向量；

（4）以上一步求得的權(quán)重向量為基礎(chǔ)，利用余弦系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算出答案所對(duì)應(yīng)的文本段之間的相似度值。

相似度值越高，表明學(xué)生答案和標(biāo)準(zhǔn)答案越接近，得分則越高。

此外，平臺(tái)為學(xué)生提供了習(xí)題智能推送子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)依據(jù)學(xué)生平時(shí)的測(cè)驗(yàn)情況，列出錯(cuò)誤試題，并依據(jù)錯(cuò)題為學(xué)生推送相似試題，使得學(xué)生能夠有針對(duì)性的提高對(duì)薄弱知識(shí)點(diǎn)的掌握水平。相似試題的計(jì)算思想與智能閱卷子系統(tǒng)中相似答案的計(jì)算方法類似。

4 總結(jié)

B/S架構(gòu)下的互聯(lián)網(wǎng)智能在線考試平臺(tái)避免了傳統(tǒng)考試的諸多弊端，實(shí)現(xiàn)了考試過程的自動(dòng)化管理，極大方便了教師對(duì)學(xué)生的考核工作，實(shí)現(xiàn)了無紙化考試。同時(shí)，平臺(tái)聚集的大量數(shù)據(jù)為下一步的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為分析提供支撐，便于基于數(shù)據(jù)了解學(xué)生的需求和存在的問題，實(shí)施個(gè)性化教學(xué)。

[1]李紅艷.在線組卷策略的研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì).2011(6):2183-2186.

[2]黃海.基于人工智能的考試系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].成都:西南交通大學(xué),2015.

[3]徐琳,楊姝.基于改進(jìn)的協(xié)同過濾算法的練習(xí)測(cè)試推薦系統(tǒng)[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2015,33(2):270-272.

[4]李可欣.智能考試系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué),2010.

[5]李紅艷.在線考試系統(tǒng)智能組卷策略的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué),2010.

The Deployment of an Intelligence Online Test System in the“Internet Plus”Era

WANG Xiu-hui,MA Shu-fang,FENG Li-lu
(Institute of Education Science and Technology,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037009)

Focusing on the defect of traditional test based on paper and pen,we discuss the deployment of an intelligence online test system in the"Internet plus"era.Such technologies as word segmentation,similarity computation are used in the system.The main achievements of the system include automatic test paper generation,student online examination,automatic scoring,station search and test questions management etc.The system realizes the paperless examination,facilitates teacher questions,makes the task of making papper,invigilating,marking and performancing analysis more easier.Also,it makes the examination process more convenient,effi?cient,fair and just,and greatly promote the informationization of education in colleges and universities.

intelligence；online test；education

TP399

A

1674-0874(2017)03-0001-03

〔責(zé)任編輯 高?！?/p>

2016-12-16

山西省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題[GH-13091]；山西大同大學(xué)校級(jí)科研項(xiàng)目[2016Q9]；山西大同大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目[XJG2016212]

王秀慧（1981-），女，河北石家莊人，碩士，副教授，研究方向：教育信息化與數(shù)據(jù)挖掘。