题库系统中试卷生成算法的改善

                         
                           

                      

　　　题库系统中试卷生成算法的改善

本文作者：冯贵良　崔伟男　杨　洁

　　 　　摘要：针对现有题库系统设计的弊端和不足,对试卷生成算法做出改进,给出建立一套科学的、高质量的试卷生成算法。优化组合库结构,全面考虑出题意想和出题原则,使用均匀分布的随即试卷生成算法。通过对生成试卷进行分析,比对试卷信度与试卷效度,得出了试题均匀分布算法的实用性。可以将该算法应用于现有试题库系统中,并达到预期效果。

　　关键词：题库系统;均匀分布;随即数发生器;试卷生成

　　中图分类号：TP312文献标识码：A文章编号：1009－3044（2009）24－7020－02

　　Improving the Exam Paper Generation Algorithm in the Test Library System

　　FENG Gui－liang1, CUI Wei－nan2, YANG Jie1

　　（1.College of Information Science and Engineering, Hebei North University, Zhangjiakou 075000, China;2.2006 Information Science and Technology Base Class, College of Information Science and Engineering, Lanzhou University Lanzhou, Gansu 730000, China）

　　Abstract： Improving the exam paper generation algorithm to avoid the deficiency and shortcomings of existing examination paper systems. Methods： this exam paper generation algorithm uses the random generating algorithm with uniform distribution and based on the principle of exam and framework of package library. Result： By analyzing and testing reliability and validity of the papers, the practicality of this algorithm is to be proved. Conclusion： The algorithm can be applied to existing test library system, and to achieve the desired result.

　　Key words： test library system; uniform distribution; count a generator immediately; generate examination paper

　　考试作为重要的教学环节,一般认为,其结果应该能比较客观地反映教和学的真实情况,然而,事实却不尽如人

　　意［1－2］。长期以来,绝大多数试卷的命题是基于教师的经验,对试题的筛选缺少科学性,对考试结果的分析也仅限于均分等的计算。因此,这样的题库和试卷库,这样的成绩单就很难作为衡量教学的客观标准,由此得出的评价结果也很难说是准确的。［3－4］

　　在题库系统中,“题库”是计算机辅助测验的基础,一个大的测验系统的题库应能容纳足够数量的题目,这些题目在题库中的组织、分类及其特征信息的确立与描述将直接影响系统的工作效率与效果。其次“试卷生成”是计算机辅助测验系统的关键环节和最终结果,要求在“题库”的特征信息的基础上,按照出题意向及出题原则随机生成考试卷及相应答案;按照教育测量学的有关理论和方法,通过对试卷考试结果的测量与分析,其难度、区分度、信度、效度、正态分布等方面都要达到预期效果。

　　然而,目前开发的题库系统存在着许多弊端和不足,特别是在“题库建立”、“试卷生成”以及两者内在联系上缺少科学的分析和应用,至使题库系统不能生成一份高质量的试卷,更不能客观地、准确地反映教和学的真实情况,试题库中的试卷抽取,成了一种空洞形式,甚至是一种误导。［5－6］

　　1 全面考虑出题意想和出题原则

　　按照教育测量学的有关理论和方法,通过对试卷考试结果的测量与分析,其难度、区分度、信度、效度、正态分布等方面都要达到预期效果 ［7－8］。为此,一份试卷至少符合以下要求的程度：

　　1） 试卷分值达到满分（100分）;

　　2） 试卷的答题时间满足用户的要求;

　　3） 各类题的分值达到用户的要求;

　　4） 各类题的数量达到用户的要求;

　　5） 各类题难度最接近用户的要求;

　　6） 每一类题总分应在各章节均匀分布;

　　7） 对同一个关键词的权值和不应该大于2;

　　8） 试卷中的每一个题目应尽可能是最少使用且最久未被使用的。

　　部分条件表示如下：

　　实现以上条件用最小覆盖法,其设计思想是当试题库中有足够多的题时,相邻2次试卷所选试题的重复率尽可能地低。利用库结构中2个标志位字段,表示本次被选中的题,字段最近抽取时间表示上2次（或更早）被选用过的试题,这类试题已有被选中的历史,则此次不再选用。当本次试题库的题被选择结束后,只要标志位字段不为true,说明此题已被选用过,下次再生成试卷时初始化数据库系统,则系统会自动将最早用过的试题库中标志位2不为true的试题重新置true。将标志位1不为true的重新置true,使该试题又处于一个可再次使用的初始状态,以此达到最小的重复率。

　　2 建立合理的库结构

　　从以上数据分析看出,题库建立不仅包括题目内容和答案,还有题目的特征信息,题目的选取首先是获取它的特征信息,然后根据它的特征信息取得对应的题目内容和答案,进而组合成一套试卷,因此试题的参数确定是设计中的重中之重,对试题设置以下参数（属性）

　　Qst＿no 试题编号

　　Qst＿title 试题题目

　　Qst＿type 试题类型

　　Qst＿chapter 试题章节

　　Qst＿times 答题时间

　　Qst＿difficult 试题难度

　　Qst＿diffier 试题区分度

　　Qst＿score 试题分数

　　Qst＿course 试题所属课程号

　　Qst＿sp 专业号

　　Qst＿depart 院系号

　　Qst＿lever 试题级别

　　Qst＿key 关键词（3个）

　　Qst＿power 关键词对应权（3个）

　　Qst＿signthis 被选标志位

　　Qst＿signlast 近期被选过标志

　　Qst＿answer 试题答案

　　Qst＿count 总计被选次数

　　改进后部分实体关系描述如图1。

　　3 均匀分布的试卷生成算法

　　建立合理的库结构的基础上,系统接受用户输入的出题意向,并将其转换成查询条件因子的数据格式参数;查询子程序、随机数产生机制以及出题规则算法同时作用标识库,形成考卷中考题题号列表,进而在内容库中抽取出的各种类型的试题组合成考试卷和相应的答案,此过程即为试卷生成。

　　 

　　本文作者：冯贵良　崔伟男　杨　洁

　　 　　 在试卷生成的三个环节,即查询子程序、随机数产生机制以及出题规则算法中,随机数产生机制最为关键,它直接决定试卷的均匀分布与否以及系统的运行速度,尤其在讨论多卷并发试卷生成时,如何考虑好特征信息相同时的情形,即如何在同一类型的试题中抽取试题,传统的做法是：利用系统提供的随机函数RAND（x）产生一个0－1之间的小数,设满足条件的题目个数为m,为了使得每次产生的随机数均落在1－m之间,可用公式int［ 1＋rand（－1）?m］求得1－m之间的一个随机整数。

　　深入研究系统提供的随机函数RAND（x）发现,此随机数发生器,一般是用线性同余数法,即采用递推关系

　　Ij＋1＝aIj＋c（mod m）,rj＋1＝Ij＋1/m

　　其中m,a,c为常数,均为正整数。

　　线性同余数法的优点是计算量少,速度快,缺点是在逐次调用中产生的随机数是序列相关的。为破坏这种序列相关性,采用如下方法：设v1, v2,﹒﹒﹒, vn中由RAND（x）生成的n个随机数,现随机地取一正整数j（1≤j≤n）,取vj为一要求的随机数,而vj再由RAND（x）生成的另一随机数替换,替换后再v1, v2, ﹒﹒﹒, vn中随机地取一个下一次要求的随机数,依次重复。这种过程叫混洗过程,v＝（v1, ﹒﹒﹒, vn）称为混洗数组。

　　利用上述方法,改善了随机数发生器产生的随机数的统计性质,从而真正满足系统在生成考卷时出题的随机性和考题在考卷中的唯一性,达到试卷的均匀分布。

　　4 结论及展望

　　将此算法应用于实际试题库系统中,综合比对试卷信度、试卷效度,在试卷趋于合理的情况下,下一步要做的工作是将数据库转换成分布式数据库,使现有试卷生成算法在大题库量的前提下,来提高检索速度,并切根据现有试题参数区分度,产生试题参数通过考试结果,做到参数回写的功能,去除掉区分度很低的无意义的试题。

　　参考文献：

　　［1］ 李一波,张森悦.试题库试题难度系数自适应学习鉴定［J］.计算机工程,2005,31（12）.

　　［2］ 杨永斌.网络智能试题库系统建设研究［J］.计算机科学,2007,34（12）.

　　［3］ 吴莉.应用统计中的相关分析在教育测量中的应用［J］.阿坝师范高等专科学校学报,2008,25（3）.

　　［4］ 季昊.基于三层网络架构的网络考试系统开发研究［D］.东北师范大学,2008.

　　［5］ 黄勇.基于SOA的高校试题库系统的研究与实现［D］.华东师范大学,2008.

　　［6］ 孙小锥.基于QTI标准的网络考试系统研究与实现［D］.中国优秀硕士学位论文全文数据库,2008.

　　［7］ 胡松涛.基于ASP的工程训练网上考试系统的研究与设计［D］.合肥工业大学,2008.

　　［8］ 赵玉.基于ASP.NET的在线考试系统的设计与实现［D］.东北师范大学,2007.

　　 

　　

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