摘要：在线考试作为传统考试的突破，真正实现了无纸化的考试，是现代化教育的重要帮手。如何设计和开发一套好的在线考试系统非常重要，自动组卷模块在很大程度上决定了考试系统的好坏。该文在通过对遗传算法组卷的研究后设计了考试系统的模型。
　　关键词：在线考试；自动组卷；遗传算法；模型
　　中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0248-03
　　考试作为教学测评的一种最主要的手段，是教学过程中的一个重要环节，也是教育质量保证体系中的一个重要组成部分，其规范性、科学性以及考试工作的组织、管理等，直接关系到教学测评的准确性和客观性，从而也影响到教学质量的好坏。在网络技术逐渐渗入社会生活各个层面的今天，传统的考试方式将面临着变革，而在线网络考试则是一个很重要的方向。在线考试是在现代测量理论和计算机网络技术的支持下产生出来的新型考试模式，它真正实现了无纸化的考试，突破了传统考试的种种弊端，越来越成为了现代学校教育乃至社会其他部门考核的一个重要帮手[1]。而组卷系统又是在线考试系统的一个重要组成部分。随着计算机及数据库技术的发展，利用计算机存储大量的试题信息并结合数据库技术实现试题的自动组卷功能已成为一项非常实际可行并且应用性极其广泛的课题。
　　1 系统设计
　　1.1 可行性分析
　　1） 考试系统提供了个性化的考试服务，并提高了考试的公平性
　　利用遗传算法组卷的B/S考试系统利用网络技术和数据库技术实现了试卷的自动生成和客观题的自动评判，并突破了考试时间和空间的约束，使得学生的考试可以更加灵活和方便。考试系统依据责任教师预先设置好的知识点范围、试卷难易度、考试时间、题目类型等自动生成试卷，增加了试题泄密的难度，每位学生的试卷不同，也增加了考试作弊的难度，从而提高了考试的公平性。
　　2） 考试系统大大地减轻了考务管理工作，提高了工作效率和管理水平[2]
　　考试系统自动生成电子试卷，考试前无须命题、印刷试卷，各个环节的管理工作大大简化，考试成本大大降低，使得大规模、大范围、多场次的考试组织变的轻松，而且整个周期缩短，考后也无须组织大量的教师和工作人员完成考后的阅卷、登分、统计汇总和数据分析的工作，这些工作都可以由计算机来完成。
　　3） 考试系统采用Web技术和遗传算法等先进技术，适应性强，可靠性高
　　Web是建立在B/S模型之上，以HTML和HTTP协议为基础，能够提供面向各种Internet服务的、一致的用户界面的一种信息服务系统。目前Web已成为Internet上最为流行的信息查询手段，与数据库和应用服务器的紧密结合，使得这种模式的应用范围不断扩大，它的主要优点是便于扩充应用、升级维护简便。一套完整的考试系统有许多的功能模块组成，其中组卷功能是核心。常用的组卷方法有随机组卷、人工组卷等，但都有缺陷。通过对遗传算法的研究，并运用到在测试系统中，以实现更科学更高效的组卷。
　　1.2系统的功能需求
　　要设计和开发一套科学合理、规范实用的考试系统，系统功能是否全面、合理是衡量一套系统优劣的根本。论文代写www.400qikan.com系统的主要功能模块包括：课程管理模块，题库管理模块，试卷生成模块，测试模块，成绩和试卷管理模块。
　　课程管理模块：开发考试系统并不只是为某一门课程服务，而是要满足各种不同课程的理论知识考核，因此系统不仅要能管理将运用此系统的课程，还要为课程分配相应的责任教师，负责此课程的题库设置、考试规则策略、考试计划、试卷评阅等。为了规范考试，要求学生能按计划实名参与考试，系统还要能管理课程的选课学生。
　　题库管理模块：课程责任教师对本课程的题库进行建设和管理。为了能让系统自动生成的试卷更具科学性合理性，更能符合教学计划的要求，课程教师在题库管理时应该对题目的内容、所属章节、难易度、区分度等详细信息进行管理。
　　试卷生成模块：责任教师设置负责课程的考试计划和组卷策略，包括考试的阶段、时间范围、知识点范围、章节比重、题型、题量、分值分配、难易度、区分度等。系统根据计划和策略运用遗传算法合理生成试卷。
　　测试模块：学生在指定的时间范围内登陆系统，完成系统分配的试卷。测试过程要有时间限制，规定考试时间到后要自动交卷；要提供应急机制，当出现断电等突发事件时要能延考或重考，出现死机等现象要能二次登陆或换机并能恢复考试数据。
　　成绩和试卷管理模块：系统能自动评阅客观题，由责任教师评阅主观题，能对学生的成绩进行查询、分析等操作。考虑到题库的建设会对题目有删减，故应该对已评阅试卷进行文档存档。
　　1.3 性能需求
　　系统应具有高效性和稳定性。如何能在相对较短的时间内组成一套性能符合要求的试卷，是考试系统的一项最根本的功能，其抽题组卷算法的设计对于整个组卷系统的性能和质量来讲是关键。考试系统将根据遗传算法的思想，对题库进行编码初始化，并通过选择、交叉、变异的迭代过程进行有效组卷。同时对考试系统负载、应急机制进行分析，保证考试系统的稳定运行。
　　系统应具有可扩展性和可维护性。系统采用表示层（浏览器）、业务逻辑层（服务器）、数据访问层（数据库服务器）的B/S三层体系结构，运用Web技术开发，这样大大减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。
　　系统应具有可操作性和安全性。考试系统的操作应该尽量简单、方便，用户界面要友好。系统还要提供安全可靠的数据存储服务，拒绝未被授权的人员访问、篡改数据信息的企图，而只向被授权的用户提供与其权限一致的数据服务。
　　2 组卷算法实现
　　试卷的质量直接影响着考试的考核尺度。如何随机的、科学的、合理的以及高效的生成测试试卷，能最大限度地满足用户的不同需要，是考试系统要解决的最核心问题，同时也是考试系统中的一个难点。组卷技术一般分为人工组卷和自动组卷两种，自动组卷方法主要包括随机抽取法、回溯法、定性映射法、遗传算法等[3]。现有的这些组卷算法在不同程度上存在着一些差异。比如，随机组卷算法具有便捷快速的特点但随机性和不确定性很强；回溯法对题量和题型都比较小的系统适合但随机性差、组卷时间长且结构复杂耗费内存；定性映射法生成试卷的效率和成功率比较好但程序结构比较复杂、算法实现比较困难；遗传算法主要的特点有并行性、通用性、自适应性、全局优化性和收敛速度快等[4]。本系统采用的是基于遗传算法的自动组卷技术。
　　2.1 数学模型的建立
　　组卷的目标就是从试题库中找出一个试题集合，使这个集合满足如下条件：一是时间分配、题量及分值分配合理；二是题型分布、知识点章节比（覆盖面、重难点等）合理；三是难易程度和区分度合理等。从而生成一份科学合理的试卷。
　　依据上述条件，可以将试题组的属性值组成一个矩阵S。
　　其中n为试卷S的总题数，每行为一个试题，每列代表试题的一个属性，分别为分值、题型、知识点章节、时间、难度和区分度。
　　遗传算法数学模型首先要解决的问题是群体进行编码，而编码和解码的复杂度、运算时间、运算量等都将影响到之后的交叉、变异何选择操作的效率。在本系统中，为了减少解码过程，增加组卷的执行效率，采用分段的实数编码方式。主要方式是：一个染色体表示一份试卷，每个试题对应一个基因，每个基因按题型有序排列[5]。在初始化时随机产生试题题号并直接用题号代表基因的值，这样所表达的基因变量意义清楚，不需要解码。编码及初始化如图1所示，其中n表示试卷总题数。
　　2.2 约束条件
　　3 结束语
　　本文重点介绍了运用一种改进型遗传算法的思想，通过编码、初始化、设置适应度函数等建立了组卷数学模型，并以此为核心设计和开发了一套基于B/S模式的考试系统。此系统的开发和实现真正做到了在线的无纸化考试，并且提高了组卷的质量和效率，促进了考试系统在教育领域的更广泛应用。
　　参考文献：
　　[1] 吕盈.基于B_S架构的远程考试系统的设计与实现[D].大连：大连理工大学，2006.
　　[2] 刘琪.基于Web的计算机辅助考试系统设计研究[D].武汉：华中师范大学，2004.
　　[3] 尚莹.基于遗传算法的组卷系统应用研究[D].大连：大连海事大学，2010.
　　[4] 夏爱月.基于遗传算法的自动组卷系统研究与实现[J].电脑编程技巧与维护.2008，10（1）：94-95.
　　[5] 万厚冲.改进的自适应遗传算法在智能组卷中的应用[J].福建电脑，2010，1：137-137.

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