羅如為，闕清賢

(湖南人文科技學院 信息科學與工程系，湖南 婁底 417000)

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高校計算機基礎課程無紙化考試系統(tǒng)的設計

羅如為，闕清賢

(湖南人文科技學院 信息科學與工程系，湖南 婁底 417000)

湖南人文科技學院信息科學與工程系研發(fā)的高校計算機基礎課程無紙化考試系統(tǒng)支持多科目題庫共存，院系優(yōu)先排考，根據考試科目隨機且無重復地抽題組卷；考試文件存放在性能穩(wěn)定的考場服務器中，考生只能操作考生本人的文件夾；考試機故障突發(fā)時已做題目的保存；系統(tǒng)自動判分，生成標準的試卷，打包收集考生的操作文件。經過近兩年1萬余人次的考試驗證，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，滿足高校計算機基礎課程無紙化考試需求。

高校轉型發(fā)展；計算機基礎課程；無紙化考試；考核改革；自動判分；考試安全

目前很多高校在大學一年級開設C語言程序設計、大學計算機基礎(包括Word、Excel、Powerpoint)和Access數據庫等計算機基礎課程，但由于這些課程涉及到程序的編譯運行或者文檔、數據庫的操作處理，缺乏自動判分系統(tǒng)，所以很多學校對于這些課程的考試仍然采用傳統(tǒng)的“一卷定成績”方式，即由任課教師在每學期課程結束后選擇能夠用于筆試的知識點命題，印刷成紙質試卷，再統(tǒng)一安排教室進行考試，考試結束之后教師批閱試卷并進行統(tǒng)計分析。由于存在考試周期長、紙張消耗大、閱卷工作量大且易出現記分錯誤、不能有效地考查學生的實踐能力等明顯弊端，傳統(tǒng)考試方式已經不能適應信息化時代的需要[1]。

當前，我國經濟正處于產業(yè)轉型升級的歷史階段，需要大量的高層次技術技能型人才。教育部正在引導和推動地方本科院校向應用技術型高校轉型發(fā)展。地方本科院校應抓住這一歷史發(fā)展機遇，進一步樹立育人為本、以職業(yè)需求為導向的辦學理念，加大技術技能型人才培養(yǎng)力度[2]。

在此背景下，將高校計算機基礎課程的考核方式改變?yōu)榭己藢W生的計算機綜合應用能力和實際操作能力，顯得尤為重要。無紙化考試系統(tǒng)有效利用了計算機網絡技術和數據庫技術，作為計算機輔助評價的手段，與傳統(tǒng)考試方式相比，在學習評價和教育測量中體現了考試的快捷、準確、公正，同時大大減輕了考試組卷、評卷的工作量[3]，特別是它能比較客觀地考核學生的計算機應用能力。無紙化考試系統(tǒng)常態(tài)化安裝在公共機房，任課老師可布置作業(yè)和練習任務，學生在提交作業(yè)后，可及時查看自己的得分和錯誤之處。這樣一方面減少了老師隨堂核查的工作壓力，從學生得分情況可以決定作業(yè)所涉及的知識點是否需要在課堂上再講解；另一方面學生因為能夠及時看到得分和對錯，得分高有成就感，知道對錯可以有針對性地改正，從而提高學生的學習興趣和學習動力，對提高教學質量具有十分積極的意義。

湖南人文科技學院信息科學與工程系自主研發(fā)的無紙化考試系統(tǒng)，涉及到Windows操作系統(tǒng)、Word文字處理、Excel電子表格處理、Powerpoint演示文稿、Internet和郵件技術、C語言程序設計、Access數據庫技術等多項軟件技術的綜合運用?？荚囅到y(tǒng)根據功能分為兩個子系統(tǒng)：管理子系統(tǒng)和考試子系統(tǒng)。

一　管理子系統(tǒng)功能設計

管理子系統(tǒng)由任課教師、考務管理人員使用，包括題庫管理、排考管理、考試管理三個功能模塊(如圖1)。

圖1　管理子系統(tǒng)功能模塊圖

(一)題庫管理模塊

在保證完成規(guī)定的課程內容、教學任務的前提下，為了提高學生的全國計算機等級考試(NCRE)通過率，將題庫的建設定位在符合全國計算機等級考試大綱要求：一級Office的考試題型包括選擇題(計算機和網絡的基本知識)、操作題(Windows 操作系統(tǒng)的使用、Word 操作、Excel 操作、PowerPoint 操作、瀏覽器的簡單使用和電子郵件收發(fā))；二級Office考試題型與一級Office相比，刪去了Windows操作和上網題；二級C語言程序設計的考試題型包括單項選擇題(單從該課程來考核學生，不含公共基礎知識部分)、操作題(填空題、改錯題及編程題)；二級Access數據庫技術的考試題型包括單項選擇題(不含公共基礎知識部分)、操作題(基本操作題、簡單應用題及綜合應用題)。

1.選擇題題庫建設

在建設選擇題題庫時，要區(qū)分知識點分塊命題，比如將Access數據庫技術的考核知識點分為4個知識塊：基礎知識、查詢、窗體報表和VBA編程。在考試發(fā)卷時，從每個知識塊分別抽取一定數量的選擇題。為防止選擇題重復出現，最好是安排一個教師負責一個知識塊的命題，然后交叉審題，保證題目的正確性。選擇題通常由題干和4個選項組成，教師命題時可以將參考答案固定在第一項(A)，在考試發(fā)卷時，系統(tǒng)會將4個選項隨機排序?？忌诳荚囘^程中做選擇題時，要選擇的正確答案就不一定是第一項(A)了，即使兩個考生抽到了同一道選擇題，他們要選擇的正確答案也可能不相同。

2.操作題題庫建設

操作題由于記分點的多樣性，命題難度很大。比如，考核Word文字處理中為一個詞設置指定的顏色，命題教師需要分別給出：題號、段落號、指定詞語、考核點(文字顏色)、顏色值、分值等各項指標值。

C語言程序設計操作題題庫的建設相對Office和Access來說，要容易很多。下面以C語言程序設計為例，介紹其操作題題庫的建設。

(1)給出C語言程序的源代碼文件。給程序填空題命題時，源代碼文件統(tǒng)一命名為“blank1.c”，源文件存放在以題號命名的文件夾下。在源代碼中給出獨占一行的“/**********found**********/”標記，在標記下方給出需填寫源碼的空號，如“n=__1__;”。程序改錯題和程序設計題的源代碼文件分別統(tǒng)一命名為“modi1.c”和“prog1.c”。程序改錯題的源代碼中在出錯行的上一行給出“/**********found**********/”標記，程序設計題的源代碼中，通常給定實現指定功能的函數的函數頭，將函數體留空，需要考生補充完成。

(2)編寫該題的題干(如圖2所示)。先給出源代碼程序的功能說明，并給出樣例說明，最后給出不能更改文件保存位置和不能修改其它代碼的聲明。

圖2　程序填空題的題干樣例圖

(3)給出參考答案或輸出結果。命題教師要給出填空題和改錯題的參考答案，如果參考答案有多種表達方式，要盡可能給出各種常規(guī)表達形式的備選答案。命題教師要給出編程題的測試數據，以特定格式保存為in.dat文件，還必須給出與測試數據對應的輸出結果。

(4)給出題目分值。通常填空題18分，改錯題18分，編程題24分。

(二)排考管理模塊

排考管理是根據考試科目、考試用機房(考場)及其可以容納的考試人數，對需要采用無紙化考試系統(tǒng)的考生安排考試批次和考場。

從教務處獲取考生名單，整理之后得到一個包含考生信息的Excel文件，考生信息包括考生所在系部或學院名稱、班級名稱、學號、姓名和考試科目信息。在排考之前需將考生信息文件通過無紙化考試系統(tǒng)導入到數據庫中。

排考前，還需要清查各考場可用的計算機數量，然后在系統(tǒng)中對考場名稱、考場編號和可容納考生人數進行添加、刪除、修改、保存。

1.排考

因為學生還有其它科目的考試，通常是各個系部會統(tǒng)一安排考試進度，所以為了配合其它考試工作，確定以系部優(yōu)先安排無紙化考試批次，盡量將一個系部的考生安排在同一批次考試，并且同一班級的考生盡量安排在同一考場，這樣也便于將考試時間和考場通知到考生。確定了系部優(yōu)先的策略后，計算出所有考場的各種組合容考人數，由系統(tǒng)自動根據班級人數選擇最適合的考場組合，盡可能實現同系部考生在同一批次，同班級考生在同一考場。

因直接按照上述方法排考，可能存在一個班只剩余1-2名考生沒有安排到同一考場。但在實際操作中，必須預留幾臺考試機備用，因此還是可以將這1-2名考生增加到這個考場中，所以要修正上述排考方法：假定管理子系統(tǒng)在預排A班級的考生到考場i之后，判斷A班級剩余的考生人數是否小于等于2；如果是，則仍然將A班級剩余的考生排進考場i，否則將他們排進考場i+1。

假定最后剩余的考生人數為N(N>0)，各考場還能夠增加的考生人數為M，如果NM，說明最后一批已排考生的考場無能力容納這N個剩余考生，則將他們另行安排到一個考場。

如果排考后發(fā)現最后一個考場的人數過少，則可以稍微下調各考場的可容納考生人數，再重新排考。這樣調整后，使得各考場有更多的備用考試機，減輕各考場的容考壓力。

2.抽題

在考試之前，通過一定規(guī)則將所有已排考考生的題號抽取出來；在開考前幾分鐘，只需要監(jiān)考教師通過系統(tǒng)完成發(fā)卷和開啟考試。

排考之后，可能會出現同一批次同一考場，也就是同一時間段，會考試多門課程，所以在抽題之前要統(tǒng)計出這一考場各門課程的考生人數。再對這一考場同一門考試課程的所有考生統(tǒng)一隨機抽題。以C語言程序設計課程考試的抽題為例，分析抽題方法。

抽題算法：

假定已選擇批次pc(pc=1)，考場kc(kc=1)，考試科目km為C語言程序設計。考試C語言程序設計的考生人數為N。每個考生的考試試卷中，選擇題題量為M(M=40)，分布在k(k=5)個知識塊中，則每個知識塊中抽取的選擇題數量為mi(1≤i≤k)，滿足m1+m2+…+mk=M；填空題、改錯題和編程題各1道。

假定題庫中每個知識塊的題量分別為CH1,CH2,…,CHk，題庫中填空題、改錯題和編程題的題量分別為T1,T2,T3。

如果N≤T1，則從1～T1中隨機抽取不重復的N個數；否則將抽取到重復的數據。所以通常在建設題庫時，題量要大于一個考場的最大考生數。將抽取的N個數據加上填空題的初始序號，即可得到抽取的N個填空題題號，再將這N個題號分別分配給N個考生。

改錯題和編程題的題號抽取方法與填空題的抽題方法一樣。

如果m1×N≤CH1，則從1～CH1中隨機抽取不重復的m1×N個數；否則將抽取到重復的數據，將抽取的m1×N個數據加上選擇題第一個知識塊的初始序號，即可得到抽取的m1×N個選擇題題號，再將這m1×N個題號分別分配給N個考生。用同樣的方法抽取其它知識塊的選擇題題號分配給考生。

距離直接影響到聲音的清晰度和直達聲與混響聲的比例，而角度關系到聲音的音色。在使用傳聲器語言拾音一般拾音距離為20～30cm，但錄制中還要根據室內混響時間的長短進行調整，必須控制好直達聲和混響聲的比例，混響時間長，可近一點；混響時間短，則稍遠些。另外，拾音的距離與傳聲器的指向性也有關系，使用者根據傳聲器不同的指向性調整好拾音的距離。一般拾音的距離不宜過近（特殊需求除外）。對于現場節(jié)目主持人形式的拾音要注意掌握嘴部與傳聲器的距離和角度，不宜過近，避免出現“噴話筒”和“抽氣聲”。

如果這一考場還有其它科目，則按照上述方法抽取題號。

按照類似的抽題方法，當完成第1個考場的抽題后，再進行第2個考場的抽題。當完成第1批所有考場的抽題后，再進行第2批各考場的抽題，直到完成所有考場的抽題并將題號分配給考生。

(三)考試管理模塊

考試管理主要包括考試環(huán)境的配置、考試過程的控制及考試結果的處理。因考試中涉及目錄共享、目錄授權，并且在考生考試過程中，考生的操作文件和考試結果均需要安全存儲，所以需選擇安裝有windows server2008的性能穩(wěn)定的計算機作為考試服務器。

1.配置考試環(huán)境

首先要創(chuàng)建考試用的目錄：總目錄UCTE及其3個子目錄(數據庫存放目錄DB，考生試卷、考場成績單和考生操作文件包存放目錄StuAns，考生文件夾存放目錄WEXAM)，并設置UCTE共享。然后授予Administrator對UCTE目錄具有全部權限；創(chuàng)建UCTE用戶組，授予UCTE用戶組對StuAns和DB目錄具有讀寫權限。

目錄創(chuàng)建完成后，將考試數據庫存放到DB目錄。創(chuàng)建考試目錄和用戶組并授權，在管理子系統(tǒng)中要一鍵完成。

設置考場號，便于選擇該考場的考生信息和抽題題號。還需設置該考場各考試科目的考試時長，用于限定考生考試的時間長度；設置考試的類型：正式考試或模擬考試，正式考試將在考試狀態(tài)顯示中看不到考生交卷后的成績，如果選擇模擬考試，則可即時看到考生交卷后的得分。

在開考前幾分鐘，根據考生的題號完成發(fā)卷工作，這樣考生在登錄考試時不用浪費等待發(fā)卷帶來的時間耗費。因為考場號已設置，所以只需要選擇正確的批次，就可以確定下一場將要參加考試的考生信息。

根據確定考場號和批次的考生信息，創(chuàng)建以考生考號命名的考生目錄(如14436101)和用戶(如k14436101)，并將用戶k14436101添加到UCTE用戶組，使得考生對考試數據庫有讀寫權限，授予用戶k14436101對考生目錄14436101及其子目錄具有全部使用權限。還需創(chuàng)建臨時存放考生所抽取的選擇題信息的文件?？忌募A(考生目錄)只有考生本人擁有全部使用權限，無權刪除其它考生文件(夾)。

考生目錄創(chuàng)建完成后，根據考生抽取的操作題題號，將相應的操作文件從題庫目錄復制到考生目錄下；對選擇題系統(tǒng)隨機生成ABCD四個選項的順序，以避免相鄰機位出現完全一致的選項順序，有效規(guī)避相鄰機位的舞弊現象，為實現此功能，系統(tǒng)自動將題號、ABCD的新序及相應參考答案存放到考生選擇題信息文件中。

如果完成了發(fā)卷，則完成了本場考試的考試環(huán)境配置。

2.控制考試過程

考生進入考場后，可以先登錄考試系統(tǒng)，瀏覽考試須知信息并等待考試開始?？荚嚂r間一到，監(jiān)考教師在管理子系統(tǒng)中點擊“開始考試”，考生可進入考試，管理子系統(tǒng)將每隔30秒將考試剩余時間更新到數據庫。管理子系統(tǒng)可更新查看考生登錄、交卷狀態(tài)。

針對個別特殊考生，可修改該考生在考試數據庫中的考生信息，使考試順利進行。如果某一考生因特殊原因遲到30分鐘而不能登錄考試，只要監(jiān)考教師同意，可以通過系統(tǒng)修改遲到標記“允許遲到考生考試”；如果某一考生在做選擇題遇到考試機故障異常退出，監(jiān)考教師可以通過系統(tǒng)修改已保存選擇題標記“允許重新進入選擇題”；如果某一考生在考試過程中遇到考試機故障，無法繼續(xù)考試，監(jiān)考教師可以通過系統(tǒng)修改考試機IP地址“允許換機”；如果某一考生因考試機系統(tǒng)軟件問題無法正常交卷，則可以由監(jiān)考教師在管理子系統(tǒng)中“異常收卷”，因為考生的考試結果全部存放在考試服務器上，在管理子系統(tǒng)也可以實現考試子系統(tǒng)中的自動判分、生成試卷等功能，所以可以實現監(jiān)考教師代考生交卷。

3.處理考試結果

考試結束后，必須進行考試結果回收。在正式回收之前，先校對StuAns目錄下考生試卷和本場考生的考試信息，校對后須提供缺考名單和已參加考試但沒有生成試卷的考生名單。如果是缺考，監(jiān)考教師應在考場記錄表記錄相關信息；如果是已參加考試但沒有生成試卷，需要監(jiān)考教師根據相應名單備份該考生的考生文件夾。

正式回收考試結果包括：導出本考場成績單；將試卷、成績單(excel文件)、考生交卷時生成的操作文件壓縮包再次加密壓縮；生成的壓縮包存放到回收專用目錄下。

所有批次的考試結束后，匯總回收的所有加密壓縮包；解壓所有的包；遍歷所有成績單文件導入到系統(tǒng)數據庫中；最后導出本次考試的所有考生成績單，即匯總成績單。

二　考試子系統(tǒng)功能設計

考生使用考試子系統(tǒng)進行考試的流程如圖3所示。

圖3　考試子系統(tǒng)流程圖

正式開考之前，考生可以打開考試系統(tǒng)，輸入正確的考號登錄，核對考生信息，等待開始考試。

考試開始時，考生可以看到考試題型窗口和考生信息、倒計時信息。為便于考生處理文件，允許考試窗口可以移動，可以顯示或隱藏。

一旦進入選擇題考試，考生通過選擇題號按鈕切換題目。切換題目之前，將當前題目的考生答案存入考生答案數組，并存儲到考生答案文件，防止考試機斷電或故障，避免考生丟失已做答案；然后加載切換后的題目、考生已選答案。

選擇題考試窗口必須設置為全屏、置頂，不允許考生切換窗口?？忌瓿蛇x擇題后，保存退出，修改數據庫中選擇題保存標記，不允許考生重新進入選擇題窗口。

操作題考試時，考生需根據題目打開相應的軟件平臺或窗口，如VC++6.0、Word、Excel、Windows窗口、Access數據庫。根據題目中的要求完成相應操作，文件類操作通常需要保存。

考試子系統(tǒng)的計時器在考試剩余時間只有5分鐘時會自動彈出窗口提醒。如果剩余時間為0時，考生仍沒有交卷，考試系統(tǒng)鎖定屏幕，由監(jiān)考教師輸入密碼解鎖，延長5分鐘讓考生完成交卷。

考生選擇交卷后，計時器停止計時，考試系統(tǒng)強制關閉Word、VC等工具軟件，再調用自動評分程序為考生的選擇題、每個操作題評分，匯總分數，記錄成績到數據庫；按格式生成考生試卷，將考生操作文件打包，并將試卷和打包文件存放在考試服務器的StuAns目錄下

選擇題、判斷題的自動評分：直接將考生答案與標準答案進行字符串匹配，單項選擇題或判斷題的兩種答案完全匹配才算正確并給分；多項選擇題可以根據規(guī)則，判定匹配正確的數量確定得分值。

操作題的自動評分：基本標準是按計分點判斷考生答案的正誤并計算相應分值。以C語言程序設計課程考試中程序填空題(通常是3個空，每空6分)為例，如果考生的一個填空答案與相應參考答案中的任一種表達形式完全匹配，則得6分，否則得0分。參考答案中盡可能給出常規(guī)的表達形式，例如有一個空需填寫單獨的變量i增加1的表達式，則常規(guī)寫法有：i++、++i、i+=1、i=i+1、i=1+i、i=(i+1)、i=(1+i) 。

程序改錯題(通常是2個錯，每錯9分)，評分方式與程序填空題完全類似，只是分值有區(qū)別。

程序設計題(通常是補充一個函數體的代碼，24分)，要求考生補充代碼后，必須運行程序，并且程序能夠正確運行；運行時，程序會讀出題目給定的in文件中的測試數據，并生成輸出結果到out文件中。此題的判分是根據out文件中正確的輸出結果數確定得分值。假定參考答案中正確結果數量是10，考生的out文件中正確結果數量是2，則考生此題的得分是：24*2/10=5分，計算結果會四舍五入折算成整數。

交卷成功后，考試系統(tǒng)自動關閉退出，不需要監(jiān)考教師手工關閉考試系統(tǒng)。

三　結語

高校計算機基礎課程無紙化考試系統(tǒng)主要用于大學計算機基礎、C語言程序設計和Access數據庫技術的期末考試和開學初的補考。無紙化考試系統(tǒng)的投入使用，從根本上改變了考核方式，從原來的理論性考試改變?yōu)榭己藢W生對計算機軟件的操作技能，真正做到了理論與實踐相結合，提高了學生計算機的實際操作能力以及解決實際問題的能力[4]。考試系統(tǒng)運行穩(wěn)定，自動閱卷功能完整，評分比人工批閱更公正、更準確，可以極大地提高考試的靈活性、公正性、可信度和工作效率。

該系統(tǒng)正逐步運用到日常實踐教學過程中，任課教師通過該系統(tǒng)發(fā)布實踐任務，記錄學生的每次實踐成績，上機操作的成績應嚴格按照一定的計算公式計算到課程的總成績中，讓學生明確上機操作的重要性，自覺加強能力的培養(yǎng)[5]；學生通過該系統(tǒng)學習，可以及時看到實踐成績和操作的對與錯，可以及時改正錯誤，提高學習興趣，從而徹底改變計算機這門操作性較強的課程的教與學，提高教學質量，提高學生的實踐能力，提高學生在全國計算機等級考試中的通過率。

此外，該系統(tǒng)無需更改就可以推廣應用于其它科目的單選題、多選題、填空題和判斷題等客觀題的考試。

[1]徐光迎,賈國芳.開放式考試平臺的設計與實現[J]〗.計算機工程與設計,2012，33(6):2516-2521.

[2]夏魯惠.地方本科院校如何轉型發(fā)展[N].中國教育報，2014-10-20(10).

[3]周晨,陸正,高鶯.基于SSH2的無紙化考試系統(tǒng)的設計與實現[J].軟件，2013，34(12)：103-106.

[4]賈文峰.全國計算機等級考試改革及應對措施探討[J].電腦知識與技術,2013,9(7):1591-1592.

[5]宋斌,魯洪偉,高珉.全國計算機等級考試無紙化模式對計算機教學的導向[J].電腦知識與技術,2013,9(6):1398-1399.

(責任編校：楊麗英)

Design of Paperless Examination System for Basic Computer Courses

LUO Ru-wei,QUE Qing-xian

(Department of Information Science and Engineering,Hunan University of Humanities,Science and Technology,Loudi 417000,China)

Department of Information Science and Engineering of HUHST has developed a paperless examination system for basic computer courses in colleges and universities.The system supports a multi-subject question bank,provides examination scheduling according to the priority of each school or department,and allows random extraction of questions without repetition.Examination files are stored in an exam server which has stable performance.Examinees have access to their own files only.Questions that have been done will be automatically saved in case of machine fault or network failure.After the examinees submit their paper answers,automatic paper rating and scoring begin,and later a standard examination paper will be generated and operational files compressed.The system proves stable with more than ten thousand examinations completed in the recent two years,thus is capable of meeting the demand of paperless examination from colleges and universities for basic computer courses.

transformational development of colleges and universities; basic computer courses; paperless examination; examination reform; auto scoring; examination security

2014-11-23.

湖南省教育廳教學改革項目“計算機基礎課教學方法改革的教學與實踐”(湘教通[2013]223號No.464)，湖南人文科技學院教學改革項目“計算機公共課輔助教學模式研究與實踐”(RKJGZ1314)。

羅如為(1974—)，男，湖南邵東人，湖南人文科技學院信息科學與工程系實驗師，博士，研究方向：數字圖像處理、虛擬現實；闕清賢(1973—)，男，湖南漣源人，湖南人文科技學院信息科學與工程系副教授，研究方向：網絡存儲、系統(tǒng)結構。

G642.47

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1673-0712(2016)01-0122-07