龍瓊芳

摘 要：隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的日益普及，計算機(jī)教育已演變?yōu)榛A(chǔ)教育的一個重要組成部分。網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)成為了檢驗教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生能力的日益重要的教學(xué)資源。本文就可擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML技術(shù)）與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)相結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)試題共享提出了一個可行方案，解決了OFFICE操作題和C語言程序題的出題與閱卷問題，實(shí)現(xiàn)了一個基于XML的網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)考試；可擴(kuò)展標(biāo)記語言；練習(xí)/測試互操作規(guī)范

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）07-016-04

一、緒論

目前，計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在各行各業(yè)已經(jīng)很廣泛，但是在教學(xué)這個環(huán)節(jié)中，我們?nèi)匀贿^分依賴于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，對于網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)和應(yīng)用程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。即使是現(xiàn)在比較流行的B/S模式的分布式網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)，它們雖然克服了C/S模式的許多不足，但其也存在不少可以改進(jìn)的地方：一是考試科目單一，通常是為某一門課程而設(shè)計，系統(tǒng)通用性差；二是以試卷為存取單位，有的實(shí)質(zhì)上只是一個試卷庫，不能隨機(jī)生成試卷，難以滿足出題者多方面的要求；三是試題單一，僅限于文本類型和客觀題，很難滿足準(zhǔn)確、全面考查學(xué)生所學(xué)知識的需要；四是有的軟件用戶界面不美觀，使用不夠方便：五是忽視了考試后的管理，如考生成績的查詢、試題難度的分析等。

本文在分析現(xiàn)有考試系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)和完善其中的不足之處，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校普通科目和上機(jī)操作科目的計算機(jī)輔助考試系統(tǒng)，使題庫維護(hù)、自動組卷、網(wǎng)絡(luò)考試、自動改卷和考務(wù)管理等工作更科學(xué)更高效，達(dá)到真正意義上的教考分離。

二、應(yīng)用的主要技術(shù)

1、XML技術(shù)

XML（Extend Markup Language）是一種數(shù)據(jù)描述語言，是標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言（Standard Generalized Markup Language SGML）的一個子集。XML的出現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)注入了新的活力，它為網(wǎng)絡(luò)帶來結(jié)構(gòu)化的信息，用戶可以根據(jù)文檔的內(nèi)容定義自己的標(biāo)記語言，因此具有可擴(kuò)展性和有效性。XML的靈活性和擴(kuò)展性使其可以對不同應(yīng)用甚至是差異很大的應(yīng)用間的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，尤其是對于那些專用于記錄數(shù)據(jù)的應(yīng)用。作為一種標(biāo)記語言，XML將內(nèi)容和顯示格式分離開來并且描述了文檔中的文本結(jié)構(gòu)。另外，XML具有自我描述的特性，結(jié)果是數(shù)據(jù)可以在不同的應(yīng)用程序間進(jìn)行交換與處理而不必要求相應(yīng)的應(yīng)用程序是針對該數(shù)據(jù)定制的。XML被用于實(shí)現(xiàn)QTI的信息模型。

2、QTI規(guī)范

QTI規(guī)范的全稱是IMS Question and Test Interoperability（練習(xí)/測試互操作規(guī)范），它是由IMS發(fā)布的關(guān)于測試的互操作規(guī)范，作為一種學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)范，它描述表示問題和測試以及測試結(jié)果的數(shù)據(jù)模型。試圖提供一個共享評價數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)手段。

QTI的數(shù)據(jù)模型用抽象的UML來描述，實(shí)現(xiàn)用XML描述，因此QTI的技術(shù)實(shí)現(xiàn)可以使用不同的建模工具，跨不同的語言平臺和各種技術(shù)。QTI使用XML來描述學(xué)習(xí)者和測試的信息。IMS QTI的數(shù)據(jù)模型可以看作是一顆包含多個屬性的樹型結(jié)構(gòu)評價結(jié)果報告的數(shù)據(jù)模型中有四個元素：

Summary（總結(jié)）包含諸如總分和允許嘗試的次數(shù)等數(shù)據(jù) assessment（評價）包含一個或多個問題或一個或多個sectionsection（部分）允許評價的設(shè)計者將一些同類的問題歸類，在每個section內(nèi)可以單獨(dú)計算section的分?jǐn)?shù)Item（項）是包含問題和其它相關(guān)信息如分?jǐn)?shù)，表示方式和反饋等。

評估（Assessment）、節(jié)（Section）、項（Item）這三個對象結(jié)合在一起稱為ASI結(jié)構(gòu)。ASI信息模型具有以下特點(diǎn)：基本ASI數(shù)據(jù)定義很簡單，但也很靈活，可組成復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；評估數(shù)據(jù)至少需要包含一個節(jié)；評估不能直接包含項；節(jié)可嵌套；節(jié)可包含一個或多個項；允許定義空節(jié)；項是最小的獨(dú)立單元，能在QTI中互用，不允許項嵌套等。ASI模型作為QTI互換模型提供了題庫中內(nèi)容的表現(xiàn)形式和內(nèi)容組織方法，回答了“如何對已有的內(nèi)容進(jìn)行組織描述”的問題。

QTI來描述相關(guān)的測試和測試結(jié)果。QTI提供了一些常用的問題類型：多項選擇，判斷題，匹配題，填空題等，如果有新題型還可以擴(kuò)展QTI。

3、VBA技術(shù)

Office文檔均以二進(jìn)制形式存放在數(shù)據(jù)庫表中的OLE對象當(dāng)中，以Word為例，一個Word二進(jìn)制文件就是使用OLE的DOCFILE APIs以數(shù)據(jù)流方式寫入的。這些數(shù)據(jù)流作為文件中各塊的連接列表存儲在文件中，文檔內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，信息量大，我們不能直接讀出文檔的細(xì)節(jié)與格式來和標(biāo)準(zhǔn)答案文檔對比得出考生的分?jǐn)?shù)，所以只有從文檔的結(jié)構(gòu)對象出發(fā)考慮。

在Microsoft Office中集成有VBA（Visual Basic for Applications）標(biāo)準(zhǔn)宏語言，它是基于Visual Basic發(fā)展而來的，提供了相當(dāng)完整的程序設(shè)計語言，其應(yīng)用主要有兩個方面：一是可以使用宏記錄器記錄用戶的各種操作并將其轉(zhuǎn)換為VBA程序代碼，使工作自動化；二是在其他程序開發(fā)中，通過對象引用調(diào)用宏模塊，增加程序的功能。VBA的語法類似VB，但提供了VB中沒有的函數(shù)和對象，這些函數(shù)和對象都是針對Office應(yīng)用的。因此可以像編寫VB程序那樣來編寫VBA程序，以實(shí)現(xiàn)某種特定的功能。

VBA提供了訪問Office文檔的接口，包含有大量針對該類文檔的函數(shù)和對象，使用VBA編程可以對文檔中各對象的屬性和狀態(tài)進(jìn)行識別和讀取，并與試題要求進(jìn)行對比后自動評分。因此Office中的VBA非常適合于用來編寫自動閱卷的相關(guān)程序。

三、系統(tǒng)總體設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示：

其中組卷模塊提供三種組卷模式，即手動組卷、半自動組卷和全自動組卷。對于手動組卷而言，用戶通過瀏覽試題庫，手動從中挑出一定的題目組成試卷。半自動組卷是題庫中的試卷已具備若干套，組卷時隨機(jī)從中抽取其中的一套。全自動組卷是根據(jù)一定的組卷要求，按一定的算法產(chǎn)生符合要求的試卷。

考試模塊采用服務(wù)器/客戶端結(jié)構(gòu)。考試過程中，學(xué)生端以準(zhǔn)考證號登錄，系統(tǒng)根據(jù)考生報名數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置，確認(rèn)身份后允許登錄。監(jiān)控臺可隨時對每一考生進(jìn)行監(jiān)控和管理。如違反紀(jì)律，可強(qiáng)行要求指定的考生交卷，也可由主控臺控制全考場統(tǒng)一交卷。考生出現(xiàn)意外死機(jī)，可要求重考，原始記錄依舊保存，即繼續(xù)按原來所剩的時間做題，繼續(xù)按原來所做的題考試。在重考時，由于信息保存在服務(wù)器端，可支持換機(jī)考試的功能。

1、QTI規(guī)范的XML試題表示與解讀

在QTI規(guī)范中對于常規(guī)的客觀性題目類型，如選擇、判斷等題目的描述較多，但對于Office操作等操作性較強(qiáng)的題目卻沒有涉及。本系統(tǒng)參考QTI規(guī)范，對這類題目的XML表示進(jìn)行了分析。

以WORD操作題為例：如測試者要求被測者（考生）打開考生目錄下的某個文檔（如test1.doc），并要求將標(biāo)題“匆匆”設(shè)為黑體二號字加粗；正文第一段設(shè)為傾斜、紅色、字符邊框，字符縮放比例設(shè)為150%；對“輕輕悄悄地挪移了”幾個字設(shè)為華文彩云、字符底紋、下劃線（藍(lán)色波浪線）。

這樣一種Word操作題總是可將它的一系列操作細(xì)化為一個個獨(dú)立的原子操作，所有的操作即是由這些原子的操作的集合。如以上操作是將字體和字號、底紋、修飾等的組合。而對于每一個原子操作而言，總是包含三個要素，即操作對象、操作類型和操作取值。如對以上一項要求“將標(biāo)題‘匆匆設(shè)為黑體二號字加粗”而言，實(shí)際是由三個原子操作組成。這些操作，它們操作對象是“匆匆”，操作類型分別是字體、字號、修飾，操作數(shù)值分別是黑體、二號、加粗。經(jīng)這樣提取后即能表示W(wǎng)ord題的操作要求，也為判分時提供一個依據(jù)。

當(dāng)考生按要求做題后，其答卷首先表現(xiàn)為一份Word文檔，我們要將這份Word文檔轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的XML格式。為了轉(zhuǎn)換，首先要用XML SCHEMA定義Word文檔的格式。根元素是，其下的子元素有、、、、。下包括了Word文檔的一些屬性，如文件名稱、路徑、作者、最后修改日期等。下包括了Word文檔的頁面設(shè)置屬性，主要有頁面的上下左右邊距設(shè)置，頁眉、頁腳設(shè)置、紙型設(shè)置、頁面裝訂線的粗細(xì)、位置設(shè)置等。下包括了數(shù)目不定的子元素（0個或多個），每個表示W(wǎng)ord文檔中的一個段落，下包括了段落的設(shè)置信息，有段落的左右邊距、段前、段后間距、行間距、字符間距，還有段落中文字的字體、字號、顏色，是否加粗、斜體、加下劃線，以及段落是否分欄，分欄的數(shù)目、欄寬、欄間距、是否加分欄分隔線等等。下包括了Word文檔中的圖形的設(shè)置屬性，它包括了0個或多個子元素，每個子元素表示W(wǎng)ord文檔中的一個圖形。根據(jù)圖形的類型的不同，元素包含有不同的內(nèi)容，WORD文檔中的圖形分類為內(nèi)嵌式圖形、圖文框、藝術(shù)字等等。如果是內(nèi)嵌式圖形，則元素包含有圖形的寬度和高度等內(nèi)容。如果是圖文框，則元素包含有圖文框的寬度和高度，內(nèi)部填充圖案、填充圖案顏色、背景顏色、邊框線條樣式、線條顏色等內(nèi)容。如果是藝術(shù)字，則元素包含有藝術(shù)字的樣式、形狀、字體、字號等內(nèi)容。

為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，必須識別出考生的答案文件（DOC格式）中與上述格式相關(guān)的信息。借用VBA訪問OFFICE對象，通過這些對象的屬性和方法，就可以獲得Office文件中的信息。

2、OFFICE操作題的出題與閱卷

（1）命題方式

OFFICE操作題通常是針對一篇具體的待操作的OFFICE文檔，提出一定的操作要求?？忌僮鲿r，先打開該文檔，按要求答題，保存文檔。評閱時根據(jù)考生所做的文檔和標(biāo)準(zhǔn)答案文檔比較，得到考生的分?jǐn)?shù)。命題時，對于提供操作要求和文檔比較簡單，但如何提供這樣一種標(biāo)準(zhǔn)答案，既能客觀公正地便于評分，又能方便命題教師的錄入，而又以安全合理方式保存，不讓考生直接打開，這對OFFICE操作題的命題提出了一個挑戰(zhàn)。

以WORD操作題為例，命題時要求出題教師給出操作文件、操作答案文件以及設(shè)計的操作對象，系統(tǒng)據(jù)此讀取操作答案文件中操作對象的屬性生成標(biāo)準(zhǔn)答案，將標(biāo)準(zhǔn)答案格式化為三個參數(shù)，即操作對象、操作類型和操作值。WORD操作題命題如圖2所示：

（2）標(biāo)準(zhǔn)答案保存

解讀后的標(biāo)準(zhǔn)答案保存到數(shù)據(jù)庫的Word文字處理題命題表中，主要包括兩方面的信息：試題信息和評分細(xì)則，由于Word使用vba評分，因此一道試題的評分信息比較多且不固定，根據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的范式準(zhǔn)則將這些信息分為兩個表，關(guān)系為一對多，試題信息為一端表，評分細(xì)則為多端表。具體如表1和表2所示：

3、C語言程序設(shè)計題的出題與閱卷

C語言程序題主要考察程序設(shè)計思想、算法和流程。由于C語言程序書寫的多樣性，只根據(jù)考生填寫的預(yù)判答案作為評分結(jié)果違背了利用計算機(jī)語言自由編程的特點(diǎn)（程序書寫樣式不同，但能得到同樣的解）。為此，本系統(tǒng)處理程序題時，給出合理且較為復(fù)雜的測試數(shù)據(jù)，分別用學(xué)生程序和正確程序運(yùn)行測試數(shù)據(jù)，對比兩個結(jié)果是否一致，若一致則學(xué)生程序正確，否則不正確。

需要特別提出的是：測試數(shù)據(jù)要滿足兩個要求：能唯一判斷該程序和須有一定的復(fù)雜度。前者用于規(guī)避錯誤程序運(yùn)行的結(jié)果與正確程序運(yùn)行結(jié)果相同的特例出現(xiàn)（主要考慮邊界值）；后者使得考生在考試時間內(nèi)通過手動算出相應(yīng)的結(jié)果需要花比較多的時間，從而有效地避免了作弊。如何選擇合適的測試數(shù)據(jù)，要根據(jù)具體程序和題庫建設(shè)者的經(jīng)驗來決定。

4、組卷的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

教師通過身份驗證后進(jìn)入課程考試科目選擇界面，分四個步驟，分別輸入試卷名稱、總分、各題型的題量、每道題的分?jǐn)?shù)及難度系數(shù)設(shè)置、選擇考試章節(jié)以及知識點(diǎn)等，按“提交”按鈕計算機(jī)即可根據(jù)輸入的參數(shù)生成一份隨機(jī)試卷。如果不選擇章節(jié)，則默認(rèn)為所選課程的所有章節(jié)。

為了在非人工參與的情況下，由計算機(jī)組成一張符合命題者要求的試卷，在設(shè)計自動組卷算法時，需要考慮以下因素：

（1）知識點(diǎn)的重復(fù)性。自動組卷的基本原理是由計算機(jī)隨機(jī)地從試題庫中抽取一定數(shù)量的試題。但有時會出現(xiàn)試題重復(fù)或者試題相似，以及試題分布不符合要求等，為了避免這種情況，在自動組卷抽題時，一旦取到某一知識點(diǎn)的試題后，就及時地做上標(biāo)記，告知系統(tǒng)接下來的抽題策略，以期獲得比較理想的試題分布。

（2）組卷條件有效性檢驗。為了保證自動組卷的成功，在組卷開始前，對用戶輸入的組卷條件進(jìn)行嚴(yán)格檢查，對組卷條件和試題庫中的試題進(jìn)行檢驗，在數(shù)據(jù)庫中的試題不能滿足條件時進(jìn)行報錯并停止，直到組卷條件或數(shù)據(jù)庫中的試題滿足條件。

參數(shù)初始化是根據(jù)組卷人給出的組卷要求（包括考試章節(jié)、難度分配、考試項目及其分值和題量）定義本次組卷的相關(guān)參數(shù)，這些參數(shù)包括：①保存在數(shù)據(jù)庫中的試卷信息表、涉及章節(jié)表、涉及題型表、難度分布表；②計算每個章節(jié)、每個題型、每個難度的題量，并對分值進(jìn)行分配，此外還要定義各知識點(diǎn)的最大題量和一個數(shù)組保存每個知識點(diǎn)的當(dāng)前題量用以控制試題的分布使其能盡量覆蓋所有知識點(diǎn)；③一個題號數(shù)組保存所有已選的試題編號和另一個題號數(shù)組保存所有不可選的試題編號，這兩個參數(shù)保證不會抽到重復(fù)的試題，前者對于生成第二份試卷則可保證兩份試卷的差異性。

四、結(jié)束語

考試的無紙化、網(wǎng)絡(luò)化不僅能有效減少教師的工作量，也能使考試更加公平、公正。XML在考試系統(tǒng)中的應(yīng)用，基本滿足系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化、可擴(kuò)展性、可重用性、安全性以及穩(wěn)定性等特點(diǎn)。本系統(tǒng)包括命題模塊、組卷模塊、考試模塊、閱卷模塊和管理模塊等，使用VBA技術(shù)實(shí)現(xiàn)OFFICE上機(jī)操作題的出題和改卷，以XML作為信息交換的一個重要形式。本系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)驗運(yùn)行，我們將在今后的實(shí)踐中，不斷采用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更多的功能。

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