提要：試題庫系統(tǒng)是專門為各學(xué)科老師開發(fā)的計算機輔助教學(xué)軟件。它具有通用性強、試卷質(zhì)量高、操作簡單可靠的特點。該文介紹了試題庫建設(shè)中題庫設(shè)計內(nèi)容，組卷算法的主要問題、組卷算法的總體思想。

關(guān)鍵詞：試題庫；算法

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）13-2955-02

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能化考試系統(tǒng)越來越受人們青睞。智能化考試可以大量減少教師重復(fù)勞動，提高工作效率，增加公平性。智能化題庫則能為考試提供高質(zhì)量試卷，增加強考試的科學(xué)性和客觀性，是保障考試系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)。智能化考試逐漸取代傳統(tǒng)考試已成為一種網(wǎng)絡(luò)時代的教育趨勢。

目前，國內(nèi)外已有許多知名的考試系統(tǒng)運作。如美國的TOEFL、GRE，國內(nèi)的計算機等級考試，國際的Cisco的CCNA、CCNP以及各類信息技術(shù)的認證考試等智能化考試系統(tǒng)能科學(xué)地測試出學(xué)生的實際水平。

但是各校自己擁有的考試系統(tǒng)水平不一，功能強度差距比較大，有的系統(tǒng)過于簡單，無法滿足計算機化取代傳統(tǒng)考試的要求，有的試題類型過于簡單，教師無法按教學(xué)需求定制試題類型。在當前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，智能化考試最主要的研究在于智能化組卷，而組卷必然需要相應(yīng)的智能性題庫做基礎(chǔ)。

1 試題庫設(shè)計

智能性題庫的設(shè)計需分幾個方面進行。首先要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后確定試題的屬性指標以及試題的組成結(jié)構(gòu)，最后組織教師編寫試題。要想試題庫更具科學(xué)性和有效性，還需要進行大量的測試樣本，進行抽樣檢測，依據(jù)結(jié)果再對試題進行校正。

試題本身含有一些固有的特性參數(shù)，這些固有的特性參數(shù)需要用相應(yīng)的指標來刻畫。在構(gòu)建試題庫時就應(yīng)該對每一道試題賦予多個屬性值，試題的主要指標一般有： 題型，知識點，難度， 曝光度。每個指標都對應(yīng)著一種約束條件， 滿足這一點的分數(shù)分布規(guī)則。

1）題型：題型是指試題類型。可分為選擇題、填空題、操作題、程序閱讀題等?？筛鶕?jù)每次組卷的需要動態(tài)增加新的題型。

2）知識點：可用十進制的整型類型字段表示章節(jié)，例如：用6位十進制數(shù)表示時，可以用前2位表示章，中間2位表示小節(jié)，最后2位表示每小節(jié)中存在的不同知識點。在自動組卷時，可以根據(jù)這一參數(shù)精確地對知識點進行選取，可避免同一知識點在同一試卷中多次出現(xiàn)的現(xiàn)象，以保證知識點在試卷中盡量分布均衡。

3）難度：難度是衡量試題難易程度的指標。在使用計算機進行自動組卷過程中，試題難度分布設(shè)計得是否合理至關(guān)重要，若一份試卷使學(xué)生成績普遍都很高，或是普遍都很低，都是失敗的。因此，必須合理地設(shè)計試卷中試題的難度分布，使其達到或是基本達到組卷的預(yù)期要求。

4）曝光度：用于統(tǒng)計試題庫中，某試題在實際試卷中出現(xiàn)過的次數(shù)。通過該參數(shù)可以控制題目在試卷中出現(xiàn)的概率。

經(jīng)過精心選擇、嚴格審核、科學(xué)分類幾個階段后，將試題存儲在試題庫進行管理。試題庫管理應(yīng)包括錄入、修改、恢復(fù)、預(yù)覽、打印等操作。整個試題庫的創(chuàng)建過程，應(yīng)嚴格遵循教育測量理論，依據(jù)堅實科學(xué)的設(shè)計理念，使試題庫能應(yīng)對日常各種練習(xí)、測試和考試。同時要在內(nèi)容、深度、難度、題型等方面都把握好尺度，比如內(nèi)容上能反映教學(xué)目標，深度上能體現(xiàn)實踐能力，難度上能激發(fā)潛在能力，題型比例能表現(xiàn)客觀思維和主觀能力。

2 組卷算法比較

目前實現(xiàn)智能化組卷的方法有兩種，一是根據(jù)約束條件從試題庫中隨機搜索符合條件的試題，主要表現(xiàn)為隨機抽取法和回溯試探法，這兩種方法具有很大的隨機性和不確定性，對內(nèi)存的占有量大。二是整卷隨機抽取法，即一次性從試題庫抽取能滿足所有約束條件的試題，這種方法對抽取算法的要求比較高。

1）隨機算法：在過去十幾年里，隨機算法領(lǐng)域有了長足進展，隨機算法從一個計數(shù)理論的工具發(fā)展成為在許多類型的算法中得到廣泛應(yīng)用的工具。隨機算法的兩個優(yōu)勢：簡單和快速，促進了這種發(fā)展。所謂隨機算法，就是在執(zhí)行過程中要做出隨機選擇的算法。該方法的缺點也顯而易見，極大的隨機性和不確定性，求解效率不高，不適合試題庫建設(shè)的要求。

2）回溯試探法：回溯法有“通用的解題法”之稱，用它可以系統(tǒng)的搜索一個問題的所有解或任一解。它在包含問題的所有解的解空間樹中，按照深度優(yōu)先的策略，從根節(jié)點出發(fā)搜索解空間樹。但在試題庫系統(tǒng)中，試卷量比較大的時候，試卷的組合數(shù)太大，回溯法占用內(nèi)存大且耗時長，并不適合。

3）遺傳算法：遺傳算法（GA）是美國密執(zhí)根（Michigan）大學(xué)的Holland教授于20世紀60年代末70年代初創(chuàng)立的一種仿生算法，旨在研究自然系統(tǒng)的適應(yīng)現(xiàn)象。遺傳算法是一種高度并行、隨機和自適應(yīng)的優(yōu)化算法，它將問題的求解表示成“染色體”的適者生存過程，通過染色體群的一代代不斷進化，包括選擇、雜交、變異等操作，最終收斂到“最適應(yīng)環(huán)境”的個體，從而求得問題的最優(yōu)解或滿意解。遺傳算法是一種通用的優(yōu)化算法，其編碼技術(shù)和遺傳操作比較簡單，優(yōu)化不受限制性條件的約束，具有隱含并行性和全局解空間搜索等顯著優(yōu)點，因此，遺傳算法非常適合處理題庫的組卷問題。

3 遺傳算法

1）選擇編碼策略，把參數(shù)集合[X]和域轉(zhuǎn)換為位串結(jié)構(gòu)空間[S]；

由于遺傳算法計算過程的魯棒性，它對編碼的要求并不苛刻。實際上，大多數(shù)問題都可以采用基因呈一維排列的定長染色體表現(xiàn)形式，尤其是基于{0，1}符號集的二進制編碼形式。然而，編碼的策略或方法對于遺傳算子，尤其是對交叉和變異算子的功能和設(shè)計有很大的影響。

4 結(jié)束語

智能化考試系統(tǒng)的難點在于各種參數(shù)值的設(shè)定，確定各種遺傳操作的概率。這需要進行大量的實驗統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析，從所得數(shù)據(jù)中確定自適應(yīng)控制參數(shù)的設(shè)定，確定參數(shù)控制策略。

其次試題難度系數(shù)的同賦值，一般以特定水平的某一類作為測試總體的參照，這樣一來，難度系數(shù)就帶有了一定的主觀性和局限性，如何利用得分來建立試題難度指標的統(tǒng)計模型則是解決該難點的關(guān)鍵。

總體目標的難度在于將各種算法綜合，結(jié)合數(shù)據(jù)庫，搭建一具有友好界面，方便操作的平臺，實現(xiàn)考試規(guī)范化、智能化，提高工作效率和教學(xué)效果，減少工作繁度，簡化工作手續(xù)，達到真正意義的教學(xué)自動化、信息化，全面提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的目的。

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