【導(dǎo)讀】進行試卷管理和測試，能夠切實的減輕教師和考生的負擔(dān)，提高教學(xué)效率。和下一步的開發(fā)方向。主要內(nèi)容和研究意義·········································1. 論文的組織結(jié)構(gòu)···············································3. 試卷管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢··········&#18

　　

【正文】 會很復(fù)雜，而且該方法在空間復(fù)雜度和程序設(shè)計方面都很復(fù)雜，所選的試題沒有隨機性，組卷效率低。 3. 基于專家系統(tǒng)的組卷 算法 專家系統(tǒng)是一種能夠依靠大量的專門知識解決特 定領(lǐng)域中復(fù)雜問題的計算機智能軟件系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的特點 之一就是 能夠進行符號操作，用符號來表示知識，它把問題概念表示成符號集合。在組卷系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)需要構(gòu)建一個知識庫用來存放諸如不同的科目、不同的考試性質(zhì)和時間等組卷知識信息，此外，還要構(gòu)建一個推理機 制 來根據(jù)一定的推理策略從知識庫中選取相關(guān)的知識，對用戶提供的信息進行推理，直到得出相應(yīng)的結(jié)論為止。組卷時，用戶輸入組卷參數(shù)， 使用 推理機 制進行推理匹配，從 組卷知識庫中獲得試卷模型，并按產(chǎn)生的隨機數(shù)在同一類試題中選擇試題，最后輸出組卷結(jié)果 [20]。 這種組卷算法需要建 立一個龐大的知識庫，同時推理機 制 的設(shè)計和實現(xiàn)也很復(fù)雜，難以滿足快速組卷的要求。 4. 啟發(fā)式搜索法 隨機化啟發(fā)式搜索法 [19]是建立在人工智能和一定的概率模型基礎(chǔ)上的一種有效算法 。在搜索的前幾步中采用隨機抽題法，當(dāng)搜索進入死結(jié)點時，采用 以下 的方法作啟發(fā)后 再進行搜索： 首先將造成死結(jié)點的狀 態(tài)類型記錄下來，然后回溯走過的路徑，將與該狀態(tài)有關(guān) (指某分量相同 )的元素全部釋放，將剩下的無關(guān)元素重新構(gòu)成一 條 路徑，然后根據(jù)啟發(fā)函數(shù)的最小值確定下一個結(jié)點，啟發(fā)函數(shù)定義為新元素狀態(tài)類型與記錄死結(jié)點元素狀態(tài)類型分量相同的個數(shù)。 啟發(fā)式 搜索法的組卷成功率高，能夠滿足較復(fù)雜的組卷要求，但是其程序設(shè)計復(fù)雜，組卷速度慢。 5. 遺傳算法 [2126] 遺傳算法 （ Geic Algorithm） 是 目前在組卷系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注和研究的算法，它最早是由美國密西根大學(xué)的 Holland 教授 在六十年代 提出， 在進行了一系列研究后，八十年代由 Goldberg 進行歸納總結(jié)，形成了遺傳算法的基本框架，其 具有簡單通用、收斂速度快、全局尋優(yōu)等特點，且適用于并行處理 ，目前在計算機科學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、信號處理、人工網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的運用。 它是一種模擬自然界的 遺傳和進化而形成的一種自適應(yīng)的啟發(fā)式的蒙特卡羅反演算法，它能有指導(dǎo)性的進行隨機化的搜索， 適用 于解決復(fù)雜目標的非線性問題。遺傳算法處理的是基因型個體， 一定數(shù)量的個體組成群體，群體中個體的數(shù)目為群體規(guī)模 [24]。 遺傳算法中通常 具 有一個目標函數(shù)與生存環(huán)境相對應(yīng)，由 這個目標函數(shù) 來確定各個個體的適應(yīng)度。在遺傳算法中需要進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作，一個是表現(xiàn)型到基因型的轉(zhuǎn)換 ， 把問題空間的參數(shù)轉(zhuǎn)換成遺傳空間中的 基因型個體； 另一個是基因型到表現(xiàn)型的轉(zhuǎn)換，它 將 執(zhí)行相反的操作。 Goldberg 總結(jié)了一套基本遺傳算法 （ Simple Geic Algorithm） ，這套算法只使用選擇算子、 交叉算子和變異算子等三種基本遺傳算子，遺傳過程簡單， 這個算法 也為其他的遺傳算法提供了一個基本的框架。 遺傳算法的基本 過程如下： 1) 產(chǎn)生初始群體，隨機地 （ 通常均勻地 ） 產(chǎn)生 若干 個個體，每個個體看作是一個 基因型個體 ， 這若干 個 基因型個體 組成一個群體 ； 2) 對群體中每個個體計算它的適應(yīng) 度； 3) 通過選擇和復(fù)制操作從群體中選出所需要的個體， 這里通常采用輪盤賭選擇法即適應(yīng)度比例法，而且通常需要多輪選擇，然后將選出的個體 放入到交配緩沖池中 ； 4) 對交配池中的 個體使用交叉和變異算子 仿照生物學(xué)中雜交的原理， 形成下一代群體中的 N 個體，并計 算每個新個體的適應(yīng)度，在這里有必要提一下交叉算子和變異算子的重要性：交叉算子一方面能夠使得原來群體中優(yōu)良個體的特性在一定程度上得到保持，另一方面，它將使 得算法能夠探索新的基因空間，從而使新群體中的個體得以保持多樣性[25]； 變異 算子 的使用能夠使遺傳算法具有局部搜索能力，可以維持群體的多樣性 [26]； 5) 如果滿足結(jié)束條件，則停止 ， 否則轉(zhuǎn)到第 3） 步。 但是遺傳算法也有一些不足的地方，如其采用二進制編碼，代碼冗長，而且二進制編碼不能 有效的拓展搜索空間，其次，基本遺傳算法在搜索后期會出現(xiàn)效率低和形成未成熟收斂的情況。 本系統(tǒng)采用的算法 本系統(tǒng)目前是一個在學(xué)校范圍內(nèi)使用的小型系統(tǒng)，在對組卷模塊的設(shè)計與實現(xiàn)時考慮了 以 下的因素： 1. 時間因素，由于系統(tǒng)開發(fā)周期較短，一些理論上效果較好的算法由于代碼復(fù)雜而未被考慮。 2. 環(huán)境因素，該系統(tǒng)目前的使用范圍 限于學(xué)校 ， 因此題庫不會很大，所以沒有必要采用很復(fù)雜的算法來實現(xiàn)。 因此，目前在本系統(tǒng)中采用的是隨機抽題算法，從當(dāng)前的使用情況來看，算法的選擇是正確的，是能夠滿足需要的， 下面 是該算法的部分程序?qū)崿F(xiàn) ： 與數(shù)據(jù)庫的連接 在本系統(tǒng)中，訪問數(shù)據(jù)庫是一個很重要的環(huán)節(jié)。 由于我采用基于 Java EE 的 技術(shù)來構(gòu)建 無紙化試卷管理 系統(tǒng)，因此，在數(shù)據(jù)庫連接方面采用的是 JDBC（ Java Database Connectivity）接口來訪問數(shù)據(jù)庫的。 JDBC 訪問數(shù)據(jù)庫需要首先建立一個與數(shù)據(jù)庫的連接，獲得一個連接對象，通過鏈接對象來提供執(zhí)行 SQL 語句的方法。 在此系統(tǒng)中，我 們 采用的是 Mysql 數(shù)據(jù)庫，因此這里的設(shè)置上需要對其進行專門的設(shè)置。 以下是連接數(shù)據(jù)庫 代碼 ： 第六章 系統(tǒng)的不足與展望 系 統(tǒng)的不足 經(jīng)過一段時間的使用和測試，該系統(tǒng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了當(dāng)初的設(shè)想，達到了預(yù)期的目的。但是，這個系統(tǒng)還是有一些可以提高的地方： ? 系統(tǒng)中的打字題當(dāng)初設(shè)想是要實現(xiàn)電腦自動評判正確率，可是由于目前自身技術(shù)力量和該系統(tǒng)是基于 web 框架的限制，這一塊還沒有完全實現(xiàn)成功。 ? 由于當(dāng)前設(shè)計的是 試卷管理 系統(tǒng)，所以在考生和教師 信息的保存方面所能保存的內(nèi)容還較少，未來如果需要將該系統(tǒng)升級成為一套完整的教學(xué)管理系統(tǒng)的話在這方面還需要加強，所幸的是，由于采用的是 MVC 的框架結(jié)構(gòu)而不是僅 僅 簡單 地 采用純 JSP 編程的方式，所以未來升級的時候?qū)?會大大減輕勞動量，可以說，現(xiàn)在已經(jīng)為將來的升級打下了良好的基礎(chǔ)。 ? 目前系統(tǒng)的評價體系還不夠完善，由于時間和該系統(tǒng)目前需求的原因，該系統(tǒng)的評價體系主要還是依靠每個考生的成績和閱卷教師給出的相應(yīng)評語來評價，未來可以進一步引進一些統(tǒng)計學(xué)方面的理論來對考生 和考試進行更準確細致的評價。同樣地，目前對于試題的評價也僅限于難度的區(qū)分，但以后可以根據(jù)考生的情況進一步引進信度，區(qū)分度等評價試題的標準。 ? 系統(tǒng)的容錯能力還需要進一步提高，由于目前知識水平的限制，對于一些技術(shù)的應(yīng)用和理解能力還需要進一步提高，因此，在程序的容錯 ，極端情況下的穩(wěn)定性方面還有待進一步測試與改進。 總結(jié)與未來的發(fā)展展望 本論文詳細闡述了基于 MVC 架構(gòu)的 試卷管理 系統(tǒng) 的 設(shè)計 與實現(xiàn)過程。該系統(tǒng)使用了目前先進并被廣泛應(yīng)用的 Struts 架構(gòu)， 這為以后 系統(tǒng)的擴展和維護 打下了良好的基礎(chǔ)， 例如，系統(tǒng)可以很方便的改變 試題管理 界面而不用修改任何的業(yè)務(wù)邏輯，可以對業(yè)務(wù)規(guī)則和數(shù)據(jù)的物理表示進行改進而不用修改任何的 教師 界面代碼。 本系統(tǒng)是一個平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)多學(xué)科、多課程、多層次的試題庫管理，滿足同一個考場中每一位考生試卷既等價又相異的要求，有利于大規(guī)模同一考試的順利進行 ， 目前，該系統(tǒng)運行平穩(wěn)可靠。 由于時間的關(guān)系，還有一些技術(shù)并沒有被用到這個系統(tǒng)中，這是系統(tǒng)下一步需要改進的地方 ，以后還需要考慮采用 更先進有效的 算法 （如：遺傳算法 、線性規(guī)劃算法 等） 對組卷模塊進行修改，提高組卷的質(zhì)量和速度， 同時， 還 需 要在考試系統(tǒng)的安全性，提高考試系統(tǒng)的自適應(yīng)能力，實現(xiàn)多媒體考試等方面 做 進一步的研究。 基于 Web 的考試系統(tǒng)是當(dāng)今的一項熱門研究領(lǐng)域， 它是現(xiàn)代遠程教育不可缺少的一部分 ，而作為考試系統(tǒng)的核心部件 —— 試卷管理系統(tǒng)也越來越受到人們的關(guān)注，大量的學(xué)者、專家投身到這個領(lǐng)域中來 。 網(wǎng)絡(luò)考試正以其不 可比擬的優(yōu)勢融入到當(dāng)今社會中來，相信在不久的將來隨著各種技術(shù)的不斷完善，網(wǎng)絡(luò)考試將會向著主觀題自動閱卷，根據(jù)考生的水平自動制定相應(yīng)的考試方向等自適應(yīng)、智能化的方向發(fā)展， 而試卷管理系統(tǒng)設(shè)計得好壞將直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)在社會上被接受的程度 ，相信在不遠的將來更加先進、更具人性化的試卷管理系統(tǒng)將越來越多的融入到人們的生活中。 參考文獻 [1]中科永聯(lián)高級技術(shù)培訓(xùn)中心 ． MVC 模式[EB/OL]． 20210423. 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