謝銳兵

摘要：在線考試作為傳統(tǒng)考試的突破，真正實現了無紙化的考試，是現代化教育的重要幫手。如何設計和開發(fā)一套好的在線考試系統(tǒng)非常重要，自動組卷模塊在很大程度上決定了考試系統(tǒng)的好壞。該文在通過對遺傳算法組卷的研究后設計了考試系統(tǒng)的模型。

關鍵詞：在線考試；自動組卷；遺傳算法；模型

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0248-03

考試作為教學測評的一種最主要的手段，是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)，也是教育質量保證體系中的一個重要組成部分，其規(guī)范性、科學性以及考試工作的組織、管理等，直接關系到教學測評的準確性和客觀性，從而也影響到教學質量的好壞。在網絡技術逐漸滲入社會生活各個層面的今天，傳統(tǒng)的考試方式將面臨著變革，而在線網絡考試則是一個很重要的方向。在線考試是在現代測量理論和計算機網絡技術的支持下產生出來的新型考試模式，它真正實現了無紙化的考試，突破了傳統(tǒng)考試的種種弊端，越來越成為了現代學校教育乃至社會其他部門考核的一個重要幫手[1]。而組卷系統(tǒng)又是在線考試系統(tǒng)的一個重要組成部分。隨著計算機及數據庫技術的發(fā)展，利用計算機存儲大量的試題信息并結合數據庫技術實現試題的自動組卷功能已成為一項非常實際可行并且應用性極其廣泛的課題。

1 系統(tǒng)設計

1.1 可行性分析

1） 考試系統(tǒng)提供了個性化的考試服務，并提高了考試的公平性

利用遺傳算法組卷的B/S考試系統(tǒng)利用網絡技術和數據庫技術實現了試卷的自動生成和客觀題的自動評判，并突破了考試時間和空間的約束，使得學生的考試可以更加靈活和方便?？荚囅到y(tǒng)依據責任教師預先設置好的知識點范圍、試卷難易度、考試時間、題目類型等自動生成試卷，增加了試題泄密的難度，每位學生的試卷不同，也增加了考試作弊的難度，從而提高了考試的公平性。

2） 考試系統(tǒng)大大地減輕了考務管理工作，提高了工作效率和管理水平[2]

考試系統(tǒng)自動生成電子試卷，考試前無須命題、印刷試卷，各個環(huán)節(jié)的管理工作大大簡化，考試成本大大降低，使得大規(guī)模、大范圍、多場次的考試組織變的輕松，而且整個周期縮短，考后也無須組織大量的教師和工作人員完成考后的閱卷、登分、統(tǒng)計匯總和數據分析的工作，這些工作都可以由計算機來完成。

3） 考試系統(tǒng)采用Web技術和遺傳算法等先進技術，適應性強，可靠性高

Web是建立在B/S模型之上，以HTML和HTTP協(xié)議為基礎，能夠提供面向各種Internet服務的、一致的用戶界面的一種信息服務系統(tǒng)。目前Web已成為Internet上最為流行的信息查詢手段，與數據庫和應用服務器的緊密結合，使得這種模式的應用范圍不斷擴大，它的主要優(yōu)點是便于擴充應用、升級維護簡便。一套完整的考試系統(tǒng)有許多的功能模塊組成，其中組卷功能是核心。常用的組卷方法有隨機組卷、人工組卷等，但都有缺陷。通過對遺傳算法的研究，并運用到在測試系統(tǒng)中，以實現更科學更高效的組卷。

1.2系統(tǒng)的功能需求

要設計和開發(fā)一套科學合理、規(guī)范實用的考試系統(tǒng)，系統(tǒng)功能是否全面、合理是衡量一套系統(tǒng)優(yōu)劣的根本。系統(tǒng)的主要功能模塊包括：課程管理模塊，題庫管理模塊，試卷生成模塊，測試模塊，成績和試卷管理模塊。

課程管理模塊：開發(fā)考試系統(tǒng)并不只是為某一門課程服務，而是要滿足各種不同課程的理論知識考核，因此系統(tǒng)不僅要能管理將運用此系統(tǒng)的課程，還要為課程分配相應的責任教師，負責此課程的題庫設置、考試規(guī)則策略、考試計劃、試卷評閱等。為了規(guī)范考試，要求學生能按計劃實名參與考試，系統(tǒng)還要能管理課程的選課學生。

題庫管理模塊：課程責任教師對本課程的題庫進行建設和管理。為了能讓系統(tǒng)自動生成的試卷更具科學性合理性，更能符合教學計劃的要求，課程教師在題庫管理時應該對題目的內容、所屬章節(jié)、難易度、區(qū)分度等詳細信息進行管理。

試卷生成模塊：責任教師設置負責課程的考試計劃和組卷策略，包括考試的階段、時間范圍、知識點范圍、章節(jié)比重、題型、題量、分值分配、難易度、區(qū)分度等。系統(tǒng)根據計劃和策略運用遺傳算法合理生成試卷。

測試模塊：學生在指定的時間范圍內登陸系統(tǒng)，完成系統(tǒng)分配的試卷。測試過程要有時間限制，規(guī)定考試時間到后要自動交卷；要提供應急機制，當出現斷電等突發(fā)事件時要能延考或重考，出現死機等現象要能二次登陸或換機并能恢復考試數據。

成績和試卷管理模塊：系統(tǒng)能自動評閱客觀題，由責任教師評閱主觀題，能對學生的成績進行查詢、分析等操作?？紤]到題庫的建設會對題目有刪減，故應該對已評閱試卷進行文檔存檔。

1.3 性能需求

系統(tǒng)應具有高效性和穩(wěn)定性。如何能在相對較短的時間內組成一套性能符合要求的試卷，是考試系統(tǒng)的一項最根本的功能，其抽題組卷算法的設計對于整個組卷系統(tǒng)的性能和質量來講是關鍵。考試系統(tǒng)將根據遺傳算法的思想，對題庫進行編碼初始化，并通過選擇、交叉、變異的迭代過程進行有效組卷。同時對考試系統(tǒng)負載、應急機制進行分析，保證考試系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

系統(tǒng)應具有可擴展性和可維護性。系統(tǒng)采用表示層（瀏覽器）、業(yè)務邏輯層（服務器）、數據訪問層（數據庫服務器）的B/S三層體系結構，運用Web技術開發(fā)，這樣大大減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

系統(tǒng)應具有可操作性和安全性?？荚囅到y(tǒng)的操作應該盡量簡單、方便，用戶界面要友好。系統(tǒng)還要提供安全可靠的數據存儲服務，拒絕未被授權的人員訪問、篡改數據信息的企圖，而只向被授權的用戶提供與其權限一致的數據服務。

2 組卷算法實現

試卷的質量直接影響著考試的考核尺度。如何隨機的、科學的、合理的以及高效的生成測試試卷，能最大限度地滿足用戶的不同需要，是考試系統(tǒng)要解決的最核心問題，同時也是考試系統(tǒng)中的一個難點。組卷技術一般分為人工組卷和自動組卷兩種，自動組卷方法主要包括隨機抽取法、回溯法、定性映射法、遺傳算法等[3]?，F有的這些組卷算法在不同程度上存在著一些差異。比如，隨機組卷算法具有便捷快速的特點但隨機性和不確定性很強；回溯法對題量和題型都比較小的系統(tǒng)適合但隨機性差、組卷時間長且結構復雜耗費內存；定性映射法生成試卷的效率和成功率比較好但程序結構比較復雜、算法實現比較困難；遺傳算法主要的特點有并行性、通用性、自適應性、全局優(yōu)化性和收斂速度快等[4]。本系統(tǒng)采用的是基于遺傳算法的自動組卷技術。

2.1 數學模型的建立

組卷的目標就是從試題庫中找出一個試題集合，使這個集合滿足如下條件：一是時間分配、題量及分值分配合理；二是題型分布、知識點章節(jié)比（覆蓋面、重難點等）合理；三是難易程度和區(qū)分度合理等。從而生成一份科學合理的試卷。

依據上述條件，可以將試題組的屬性值組成一個矩陣S。

其中n為試卷S的總題數，每行為一個試題，每列代表試題的一個屬性，分別為分值、題型、知識點章節(jié)、時間、難度和區(qū)分度。

遺傳算法數學模型首先要解決的問題是群體進行編碼，而編碼和解碼的復雜度、運算時間、運算量等都將影響到之后的交叉、變異何選擇操作的效率。在本系統(tǒng)中，為了減少解碼過程，增加組卷的執(zhí)行效率，采用分段的實數編碼方式。主要方式是：一個染色體表示一份試卷，每個試題對應一個基因，每個基因按題型有序排列[5]。在初始化時隨機產生試題題號并直接用題號代表基因的值，這樣所表達的基因變量意義清楚，不需要解碼。編碼及初始化如圖1所示，其中n表示試卷總題數。

2.2 約束條件

3 結束語

本文重點介紹了運用一種改進型遺傳算法的思想，通過編碼、初始化、設置適應度函數等建立了組卷數學模型，并以此為核心設計和開發(fā)了一套基于B/S模式的考試系統(tǒng)。此系統(tǒng)的開發(fā)和實現真正做到了在線的無紙化考試，并且提高了組卷的質量和效率，促進了考試系統(tǒng)在教育領域的更廣泛應用。

參考文獻：

[1] 呂盈.基于B_S架構的遠程考試系統(tǒng)的設計與實現[D].大連：大連理工大學，2006.

[2] 劉琪.基于Web的計算機輔助考試系統(tǒng)設計研究[D].武漢：華中師范大學，2004.

[3] 尚瑩.基于遺傳算法的組卷系統(tǒng)應用研究[D].大連：大連海事大學，2010.

[4] 夏愛月.基于遺傳算法的自動組卷系統(tǒng)研究與實現[J].電腦編程技巧與維護.2008，10（1）：94-95.

[5] 萬厚沖.改進的自適應遺傳算法在智能組卷中的應用[J].福建電腦，2010，1：137-137.

摘要：在線考試作為傳統(tǒng)考試的突破，真正實現了無紙化的考試，是現代化教育的重要幫手。如何設計和開發(fā)一套好的在線考試系統(tǒng)非常重要，自動組卷模塊在很大程度上決定了考試系統(tǒng)的好壞。該文在通過對遺傳算法組卷的研究后設計了考試系統(tǒng)的模型。

關鍵詞：在線考試；自動組卷；遺傳算法；模型

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0248-03

考試作為教學測評的一種最主要的手段，是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)，也是教育質量保證體系中的一個重要組成部分，其規(guī)范性、科學性以及考試工作的組織、管理等，直接關系到教學測評的準確性和客觀性，從而也影響到教學質量的好壞。在網絡技術逐漸滲入社會生活各個層面的今天，傳統(tǒng)的考試方式將面臨著變革，而在線網絡考試則是一個很重要的方向。在線考試是在現代測量理論和計算機網絡技術的支持下產生出來的新型考試模式，它真正實現了無紙化的考試，突破了傳統(tǒng)考試的種種弊端，越來越成為了現代學校教育乃至社會其他部門考核的一個重要幫手[1]。而組卷系統(tǒng)又是在線考試系統(tǒng)的一個重要組成部分。隨著計算機及數據庫技術的發(fā)展，利用計算機存儲大量的試題信息并結合數據庫技術實現試題的自動組卷功能已成為一項非常實際可行并且應用性極其廣泛的課題。

1 系統(tǒng)設計

1.1 可行性分析

1） 考試系統(tǒng)提供了個性化的考試服務，并提高了考試的公平性

利用遺傳算法組卷的B/S考試系統(tǒng)利用網絡技術和數據庫技術實現了試卷的自動生成和客觀題的自動評判，并突破了考試時間和空間的約束，使得學生的考試可以更加靈活和方便。考試系統(tǒng)依據責任教師預先設置好的知識點范圍、試卷難易度、考試時間、題目類型等自動生成試卷，增加了試題泄密的難度，每位學生的試卷不同，也增加了考試作弊的難度，從而提高了考試的公平性。

2） 考試系統(tǒng)大大地減輕了考務管理工作，提高了工作效率和管理水平[2]

考試系統(tǒng)自動生成電子試卷，考試前無須命題、印刷試卷，各個環(huán)節(jié)的管理工作大大簡化，考試成本大大降低，使得大規(guī)模、大范圍、多場次的考試組織變的輕松，而且整個周期縮短，考后也無須組織大量的教師和工作人員完成考后的閱卷、登分、統(tǒng)計匯總和數據分析的工作，這些工作都可以由計算機來完成。

3） 考試系統(tǒng)采用Web技術和遺傳算法等先進技術，適應性強，可靠性高

Web是建立在B/S模型之上，以HTML和HTTP協(xié)議為基礎，能夠提供面向各種Internet服務的、一致的用戶界面的一種信息服務系統(tǒng)。目前Web已成為Internet上最為流行的信息查詢手段，與數據庫和應用服務器的緊密結合，使得這種模式的應用范圍不斷擴大，它的主要優(yōu)點是便于擴充應用、升級維護簡便。一套完整的考試系統(tǒng)有許多的功能模塊組成，其中組卷功能是核心。常用的組卷方法有隨機組卷、人工組卷等，但都有缺陷。通過對遺傳算法的研究，并運用到在測試系統(tǒng)中，以實現更科學更高效的組卷。

1.2系統(tǒng)的功能需求

要設計和開發(fā)一套科學合理、規(guī)范實用的考試系統(tǒng)，系統(tǒng)功能是否全面、合理是衡量一套系統(tǒng)優(yōu)劣的根本。系統(tǒng)的主要功能模塊包括：課程管理模塊，題庫管理模塊，試卷生成模塊，測試模塊，成績和試卷管理模塊。

課程管理模塊：開發(fā)考試系統(tǒng)并不只是為某一門課程服務，而是要滿足各種不同課程的理論知識考核，因此系統(tǒng)不僅要能管理將運用此系統(tǒng)的課程，還要為課程分配相應的責任教師，負責此課程的題庫設置、考試規(guī)則策略、考試計劃、試卷評閱等。為了規(guī)范考試，要求學生能按計劃實名參與考試，系統(tǒng)還要能管理課程的選課學生。

題庫管理模塊：課程責任教師對本課程的題庫進行建設和管理。為了能讓系統(tǒng)自動生成的試卷更具科學性合理性，更能符合教學計劃的要求，課程教師在題庫管理時應該對題目的內容、所屬章節(jié)、難易度、區(qū)分度等詳細信息進行管理。

試卷生成模塊：責任教師設置負責課程的考試計劃和組卷策略，包括考試的階段、時間范圍、知識點范圍、章節(jié)比重、題型、題量、分值分配、難易度、區(qū)分度等。系統(tǒng)根據計劃和策略運用遺傳算法合理生成試卷。

測試模塊：學生在指定的時間范圍內登陸系統(tǒng)，完成系統(tǒng)分配的試卷。測試過程要有時間限制，規(guī)定考試時間到后要自動交卷；要提供應急機制，當出現斷電等突發(fā)事件時要能延考或重考，出現死機等現象要能二次登陸或換機并能恢復考試數據。

成績和試卷管理模塊：系統(tǒng)能自動評閱客觀題，由責任教師評閱主觀題，能對學生的成績進行查詢、分析等操作?？紤]到題庫的建設會對題目有刪減，故應該對已評閱試卷進行文檔存檔。

1.3 性能需求

系統(tǒng)應具有高效性和穩(wěn)定性。如何能在相對較短的時間內組成一套性能符合要求的試卷，是考試系統(tǒng)的一項最根本的功能，其抽題組卷算法的設計對于整個組卷系統(tǒng)的性能和質量來講是關鍵?？荚囅到y(tǒng)將根據遺傳算法的思想，對題庫進行編碼初始化，并通過選擇、交叉、變異的迭代過程進行有效組卷。同時對考試系統(tǒng)負載、應急機制進行分析，保證考試系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

系統(tǒng)應具有可擴展性和可維護性。系統(tǒng)采用表示層（瀏覽器）、業(yè)務邏輯層（服務器）、數據訪問層（數據庫服務器）的B/S三層體系結構，運用Web技術開發(fā)，這樣大大減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

系統(tǒng)應具有可操作性和安全性。考試系統(tǒng)的操作應該盡量簡單、方便，用戶界面要友好。系統(tǒng)還要提供安全可靠的數據存儲服務，拒絕未被授權的人員訪問、篡改數據信息的企圖，而只向被授權的用戶提供與其權限一致的數據服務。

2 組卷算法實現

試卷的質量直接影響著考試的考核尺度。如何隨機的、科學的、合理的以及高效的生成測試試卷，能最大限度地滿足用戶的不同需要，是考試系統(tǒng)要解決的最核心問題，同時也是考試系統(tǒng)中的一個難點。組卷技術一般分為人工組卷和自動組卷兩種，自動組卷方法主要包括隨機抽取法、回溯法、定性映射法、遺傳算法等[3]。現有的這些組卷算法在不同程度上存在著一些差異。比如，隨機組卷算法具有便捷快速的特點但隨機性和不確定性很強；回溯法對題量和題型都比較小的系統(tǒng)適合但隨機性差、組卷時間長且結構復雜耗費內存；定性映射法生成試卷的效率和成功率比較好但程序結構比較復雜、算法實現比較困難；遺傳算法主要的特點有并行性、通用性、自適應性、全局優(yōu)化性和收斂速度快等[4]。本系統(tǒng)采用的是基于遺傳算法的自動組卷技術。

2.1 數學模型的建立

組卷的目標就是從試題庫中找出一個試題集合，使這個集合滿足如下條件：一是時間分配、題量及分值分配合理；二是題型分布、知識點章節(jié)比（覆蓋面、重難點等）合理；三是難易程度和區(qū)分度合理等。從而生成一份科學合理的試卷。

依據上述條件，可以將試題組的屬性值組成一個矩陣S。

其中n為試卷S的總題數，每行為一個試題，每列代表試題的一個屬性，分別為分值、題型、知識點章節(jié)、時間、難度和區(qū)分度。

遺傳算法數學模型首先要解決的問題是群體進行編碼，而編碼和解碼的復雜度、運算時間、運算量等都將影響到之后的交叉、變異何選擇操作的效率。在本系統(tǒng)中，為了減少解碼過程，增加組卷的執(zhí)行效率，采用分段的實數編碼方式。主要方式是：一個染色體表示一份試卷，每個試題對應一個基因，每個基因按題型有序排列[5]。在初始化時隨機產生試題題號并直接用題號代表基因的值，這樣所表達的基因變量意義清楚，不需要解碼。編碼及初始化如圖1所示，其中n表示試卷總題數。

2.2 約束條件

3 結束語

本文重點介紹了運用一種改進型遺傳算法的思想，通過編碼、初始化、設置適應度函數等建立了組卷數學模型，并以此為核心設計和開發(fā)了一套基于B/S模式的考試系統(tǒng)。此系統(tǒng)的開發(fā)和實現真正做到了在線的無紙化考試，并且提高了組卷的質量和效率，促進了考試系統(tǒng)在教育領域的更廣泛應用。

參考文獻：

[1] 呂盈.基于B_S架構的遠程考試系統(tǒng)的設計與實現[D].大連：大連理工大學，2006.

[2] 劉琪.基于Web的計算機輔助考試系統(tǒng)設計研究[D].武漢：華中師范大學，2004.

[3] 尚瑩.基于遺傳算法的組卷系統(tǒng)應用研究[D].大連：大連海事大學，2010.

[4] 夏愛月.基于遺傳算法的自動組卷系統(tǒng)研究與實現[J].電腦編程技巧與維護.2008，10（1）：94-95.

[5] 萬厚沖.改進的自適應遺傳算法在智能組卷中的應用[J].福建電腦，2010，1：137-137.

摘要：在線考試作為傳統(tǒng)考試的突破，真正實現了無紙化的考試，是現代化教育的重要幫手。如何設計和開發(fā)一套好的在線考試系統(tǒng)非常重要，自動組卷模塊在很大程度上決定了考試系統(tǒng)的好壞。該文在通過對遺傳算法組卷的研究后設計了考試系統(tǒng)的模型。

關鍵詞：在線考試；自動組卷；遺傳算法；模型

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0248-03

考試作為教學測評的一種最主要的手段，是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)，也是教育質量保證體系中的一個重要組成部分，其規(guī)范性、科學性以及考試工作的組織、管理等，直接關系到教學測評的準確性和客觀性，從而也影響到教學質量的好壞。在網絡技術逐漸滲入社會生活各個層面的今天，傳統(tǒng)的考試方式將面臨著變革，而在線網絡考試則是一個很重要的方向。在線考試是在現代測量理論和計算機網絡技術的支持下產生出來的新型考試模式，它真正實現了無紙化的考試，突破了傳統(tǒng)考試的種種弊端，越來越成為了現代學校教育乃至社會其他部門考核的一個重要幫手[1]。而組卷系統(tǒng)又是在線考試系統(tǒng)的一個重要組成部分。隨著計算機及數據庫技術的發(fā)展，利用計算機存儲大量的試題信息并結合數據庫技術實現試題的自動組卷功能已成為一項非常實際可行并且應用性極其廣泛的課題。

1 系統(tǒng)設計

1.1 可行性分析

1） 考試系統(tǒng)提供了個性化的考試服務，并提高了考試的公平性

利用遺傳算法組卷的B/S考試系統(tǒng)利用網絡技術和數據庫技術實現了試卷的自動生成和客觀題的自動評判，并突破了考試時間和空間的約束，使得學生的考試可以更加靈活和方便?？荚囅到y(tǒng)依據責任教師預先設置好的知識點范圍、試卷難易度、考試時間、題目類型等自動生成試卷，增加了試題泄密的難度，每位學生的試卷不同，也增加了考試作弊的難度，從而提高了考試的公平性。

2） 考試系統(tǒng)大大地減輕了考務管理工作，提高了工作效率和管理水平[2]

考試系統(tǒng)自動生成電子試卷，考試前無須命題、印刷試卷，各個環(huán)節(jié)的管理工作大大簡化，考試成本大大降低，使得大規(guī)模、大范圍、多場次的考試組織變的輕松，而且整個周期縮短，考后也無須組織大量的教師和工作人員完成考后的閱卷、登分、統(tǒng)計匯總和數據分析的工作，這些工作都可以由計算機來完成。

3） 考試系統(tǒng)采用Web技術和遺傳算法等先進技術，適應性強，可靠性高

Web是建立在B/S模型之上，以HTML和HTTP協(xié)議為基礎，能夠提供面向各種Internet服務的、一致的用戶界面的一種信息服務系統(tǒng)。目前Web已成為Internet上最為流行的信息查詢手段，與數據庫和應用服務器的緊密結合，使得這種模式的應用范圍不斷擴大，它的主要優(yōu)點是便于擴充應用、升級維護簡便。一套完整的考試系統(tǒng)有許多的功能模塊組成，其中組卷功能是核心。常用的組卷方法有隨機組卷、人工組卷等，但都有缺陷。通過對遺傳算法的研究，并運用到在測試系統(tǒng)中，以實現更科學更高效的組卷。

1.2系統(tǒng)的功能需求

要設計和開發(fā)一套科學合理、規(guī)范實用的考試系統(tǒng)，系統(tǒng)功能是否全面、合理是衡量一套系統(tǒng)優(yōu)劣的根本。系統(tǒng)的主要功能模塊包括：課程管理模塊，題庫管理模塊，試卷生成模塊，測試模塊，成績和試卷管理模塊。

課程管理模塊：開發(fā)考試系統(tǒng)并不只是為某一門課程服務，而是要滿足各種不同課程的理論知識考核，因此系統(tǒng)不僅要能管理將運用此系統(tǒng)的課程，還要為課程分配相應的責任教師，負責此課程的題庫設置、考試規(guī)則策略、考試計劃、試卷評閱等。為了規(guī)范考試，要求學生能按計劃實名參與考試，系統(tǒng)還要能管理課程的選課學生。

題庫管理模塊：課程責任教師對本課程的題庫進行建設和管理。為了能讓系統(tǒng)自動生成的試卷更具科學性合理性，更能符合教學計劃的要求，課程教師在題庫管理時應該對題目的內容、所屬章節(jié)、難易度、區(qū)分度等詳細信息進行管理。

試卷生成模塊：責任教師設置負責課程的考試計劃和組卷策略，包括考試的階段、時間范圍、知識點范圍、章節(jié)比重、題型、題量、分值分配、難易度、區(qū)分度等。系統(tǒng)根據計劃和策略運用遺傳算法合理生成試卷。

測試模塊：學生在指定的時間范圍內登陸系統(tǒng)，完成系統(tǒng)分配的試卷。測試過程要有時間限制，規(guī)定考試時間到后要自動交卷；要提供應急機制，當出現斷電等突發(fā)事件時要能延考或重考，出現死機等現象要能二次登陸或換機并能恢復考試數據。

成績和試卷管理模塊：系統(tǒng)能自動評閱客觀題，由責任教師評閱主觀題，能對學生的成績進行查詢、分析等操作。考慮到題庫的建設會對題目有刪減，故應該對已評閱試卷進行文檔存檔。

1.3 性能需求

系統(tǒng)應具有高效性和穩(wěn)定性。如何能在相對較短的時間內組成一套性能符合要求的試卷，是考試系統(tǒng)的一項最根本的功能，其抽題組卷算法的設計對于整個組卷系統(tǒng)的性能和質量來講是關鍵。考試系統(tǒng)將根據遺傳算法的思想，對題庫進行編碼初始化，并通過選擇、交叉、變異的迭代過程進行有效組卷。同時對考試系統(tǒng)負載、應急機制進行分析，保證考試系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

系統(tǒng)應具有可擴展性和可維護性。系統(tǒng)采用表示層（瀏覽器）、業(yè)務邏輯層（服務器）、數據訪問層（數據庫服務器）的B/S三層體系結構，運用Web技術開發(fā)，這樣大大減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

系統(tǒng)應具有可操作性和安全性?？荚囅到y(tǒng)的操作應該盡量簡單、方便，用戶界面要友好。系統(tǒng)還要提供安全可靠的數據存儲服務，拒絕未被授權的人員訪問、篡改數據信息的企圖，而只向被授權的用戶提供與其權限一致的數據服務。

2 組卷算法實現

試卷的質量直接影響著考試的考核尺度。如何隨機的、科學的、合理的以及高效的生成測試試卷，能最大限度地滿足用戶的不同需要，是考試系統(tǒng)要解決的最核心問題，同時也是考試系統(tǒng)中的一個難點。組卷技術一般分為人工組卷和自動組卷兩種，自動組卷方法主要包括隨機抽取法、回溯法、定性映射法、遺傳算法等[3]?，F有的這些組卷算法在不同程度上存在著一些差異。比如，隨機組卷算法具有便捷快速的特點但隨機性和不確定性很強；回溯法對題量和題型都比較小的系統(tǒng)適合但隨機性差、組卷時間長且結構復雜耗費內存；定性映射法生成試卷的效率和成功率比較好但程序結構比較復雜、算法實現比較困難；遺傳算法主要的特點有并行性、通用性、自適應性、全局優(yōu)化性和收斂速度快等[4]。本系統(tǒng)采用的是基于遺傳算法的自動組卷技術。

2.1 數學模型的建立

組卷的目標就是從試題庫中找出一個試題集合，使這個集合滿足如下條件：一是時間分配、題量及分值分配合理；二是題型分布、知識點章節(jié)比（覆蓋面、重難點等）合理；三是難易程度和區(qū)分度合理等。從而生成一份科學合理的試卷。

依據上述條件，可以將試題組的屬性值組成一個矩陣S。

其中n為試卷S的總題數，每行為一個試題，每列代表試題的一個屬性，分別為分值、題型、知識點章節(jié)、時間、難度和區(qū)分度。

遺傳算法數學模型首先要解決的問題是群體進行編碼，而編碼和解碼的復雜度、運算時間、運算量等都將影響到之后的交叉、變異何選擇操作的效率。在本系統(tǒng)中，為了減少解碼過程，增加組卷的執(zhí)行效率，采用分段的實數編碼方式。主要方式是：一個染色體表示一份試卷，每個試題對應一個基因，每個基因按題型有序排列[5]。在初始化時隨機產生試題題號并直接用題號代表基因的值，這樣所表達的基因變量意義清楚，不需要解碼。編碼及初始化如圖1所示，其中n表示試卷總題數。

2.2 約束條件

3 結束語

本文重點介紹了運用一種改進型遺傳算法的思想，通過編碼、初始化、設置適應度函數等建立了組卷數學模型，并以此為核心設計和開發(fā)了一套基于B/S模式的考試系統(tǒng)。此系統(tǒng)的開發(fā)和實現真正做到了在線的無紙化考試，并且提高了組卷的質量和效率，促進了考試系統(tǒng)在教育領域的更廣泛應用。

參考文獻：

[1] 呂盈.基于B_S架構的遠程考試系統(tǒng)的設計與實現[D].大連：大連理工大學，2006.

[2] 劉琪.基于Web的計算機輔助考試系統(tǒng)設計研究[D].武漢：華中師范大學，2004.

[3] 尚瑩.基于遺傳算法的組卷系統(tǒng)應用研究[D].大連：大連海事大學，2010.

[4] 夏愛月.基于遺傳算法的自動組卷系統(tǒng)研究與實現[J].電腦編程技巧與維護.2008，10（1）：94-95.

[5] 萬厚沖.改進的自適應遺傳算法在智能組卷中的應用[J].福建電腦，2010，1：137-137.