通用题库管理系统的设计与实现

ＡＰ　ＰＬＩＣＡＴＩＯＮｌ　■　

基于ＶＢ的试题库系统的设计与实现　

文／杜书庚　

摘要：随着计算机技术及人工智能的发展，组卷系统　的研究逐渐被越来越多的专家学者所关注，同时也改变了学　

校的教育观念、教学模式及考试模式。本文在分析国内外大　

量文献的基础上，基于随机算法，针对考试系统的自动组卷　问题，介绍了基于Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ语言的试题库平台的设计与　

实现方案，详细讨论了该系统的设计特点和主要功能。本系　

统用于实现试题输入、查询及试卷的生成、编辑、打印功能，　

在最大程度上满足出题者的各项要求，其中组卷程序实现了　

从试题库中随机抽取，使生成的试卷合理化、规范化、科学化。　

投入运行结果表明，抽取随机、无法预知、快速组卷，克服　

了试卷中的人为因素，增强了试卷的保密性。　

关键词：随机算法自动组卷人工智能试题库　

试题库系统是实现智能计算机教学系统的一个重要的组　

成部分，如何保证试题准确的入库及生成的试卷能最大程度　

的满足用户的不同需要，并具有随机性、科学性、合理性，　

这是实现中的一个难点，也是本论文要解决的主要问题之一。　

自本世纪６０年代开始，世界各国一直在进行把计算机应用　

于人员培训的努力。先后出现了计算机辅助教学系统ＣＡＩ　

（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）和智能计算机辅助教学系　

统及大量的专门培训系统。计算机辅助教育这一发展趋势使　相关的考试系统的研究受到了大量的关注。　

２．系统概述　

所谓试题库，就是把一定学科知识组织起来的试题集合。　题库是按照一定的教育测量理论，在计算机系统中实现的某　

个学科题目的集合。它是严格遵循教育测量理论，在精确的　

数字模型基础上建立起来的教育测量工具。题库作为一个教　

育测量工具，它不仅仅是只有试题管理和组卷的功能，它更　

重要的功能是收集测试数据，并对这些测试数据进行统计与　

分析，发现题库中、教师教学过程中存在的问题，给教师提　

供更多的教学过程信息。建立试题题库系统是一个复杂的系　

共 50 页 第1页 试题库系统设计

绪论

21世纪是知识不断涌现，科技不断创新的时代，对人才的要求越来越高。进行素质教育，提高人才质量，是时代对教育界提出的迫切要求。为适应教学发展要求，教育界不断调整教学内容，改革教学模式，考试制度和形式的改革也在同步进行，试题库管理系统顺应这一趋势应运而生。

试题库管理系统的兴起

运用电脑进行试题管理是电脑辅助测试(Computer -Assisted

Testing)即CAT中首要项目，最早运用这项技术的是1968年IBM公司和美国洛杉矶学区共同开发的一个CTSS(Classroom Teacher

Supporting System)，CTSS系统最初管理一个美国历史题库，其中贮存有800门题目，能为中学教师生成测验、家庭作业、课堂讨论题以及课外辅导材料等，CTSS采用批量处理方式，先由教师填写申请单，标明所需题目的数量，类别及有关属性，经光电扫描机输入电脑，CTSS即能自动选取题目，复印所需的份数，还能自动输入答案单、核对答案和评分等。后来，加利福尼亚州开发了一个称为SOCRATEB CATC系统，它是在SOCRATES情报检索网络上实现的一个电脑辅助测验编制(Computer Assisted Test Construction，简称 CATC系统)专为加利福尼亚州19个州立大学中的1.6万名教师和29万学生服务，该系统拥有11个题目库，大的试题库装有万个以上的试题，如美国历史题目

共 50 页 第2页 库，小的题目库也有数百道题目，如心理学题目库。它们能自动编制出各种测验，如自我测验、定位测验、诊断性练习、学期测验和综合测验等。这些测验和练习可通过分时终端交互产生，也可通过批量方式产生。

试题库管理系统在我国的发展

目前，大多数高等院校的考试仍采用任课教师(个人或集体)考前出题的方式，为了解决学生压题、考前漏题、补（缓）考试题与正式考试试题量及难度差异问题，教务管理部门通常要求教师同时出多套试卷，其题量与难度要求相同，并且要同时给出答案和评分标准。这样虽能解决一些问题，但给教师增加了很大的工作负担。若上下界学生的同一门课程由同一教师承担，则难免几界学生用相同几套试卷；若由不同教师任课出题，则上下届学生的成绩之间又不具有可比性。若建立题库，每次考试前由题库中题目随机生成试卷，则可以较好地解决考教分离的问题，也可以将广大教师从每学期末繁重的命题工作中解放出来。

基于试题库的试卷管理和自动排版系统的设计和实现　河南省驻马店市新蔡县教研室　杨　杨　【摘要】在当前的校本建设和教学　教研中，考试管理一直都是一项压力巨　大的工作。每学期各种考试，从组织出　卷到试卷的印制及试卷的管理等工作　都非常繁琐，这种组织管理方式不仅工　作任务繁重而且试卷的标准化程度、难　易程度、题量大小等各方面难以控制，　难以形成有效的资源积累，给试题和试　卷的管理带来很多问题和困难。鉴于这　种情况，利用计算机进行试卷的自动生　成并逐步积累形成有效的试题库，对试　题和试卷的管理将变的高效而便捷，对　提高工作效率，使试卷管理逐步走向正　规化自动化将起到十分重要的作用。　【关键词】试题库；自动排版；引擎　一、实现目标　尽力适配各学科各阶段的各种题　型，极力减少限制。　广大普通教师在不经过或只经过　极少量培训的情况，能够便捷的往系统　数据库里录入试题。　能够依据较高颗粒度的设置自动　生成规范的、直接可用的试卷和对应答　案，甚至可以导出试题答题分离卷，自　动产生机读卡等。　二、技术难点说明　目前此系统难以实现的主要原因　是没有一个针对试卷的排版引擎，商业　的排版软件或者不够开放，或者限制太　多无法适用。因为在试卷排版中要不断　的检查各个块区所占的空间，微调各个　间隔以使试题适应整个页面，而现有的　排版引擎基本无法做到。经过分析总　结，尽管难度极大，我认为自己重写一　个专门针对试卷的排版引擎对此系统　来说是必要的。　另一个难点是数学公式的处理，情　况和排版引擎类似，商业公式软件限制　太多，无法取用；ｉｓ版的公式编辑器浏　览器要求太高、不够美观、限制较多；开　放的Ｔｅｘ系统太庞大繁杂，因为公式编　辑直接面向广大普通教师，Ｔｅｘ的部署　和学习成本都没有可行性，所以也得自　己写一个公式系统。　三、系统分块　１．整体设计和数据模型　管理单位给有资格录入试题的人　员提供账户一设置账户的权限（学科、　学段等）一录入人员进入系统录入试题　（等待审核）一管理单位专设审核人员　对新录入未审核的试题进行审核（审核　通过）一试题正式人库。　此系统的数据模型较简单：　人员：用户名、密码、权限类型（录　人人员或审核人员）、学科、学段。　试题：人员（连接到人员）、教材版　本、年级、学期、学期阶段（一般分为４　个月）、难度等级、学科、题干、图片路　径。　试题模式：试题（连接到试题）、题　型、答案试题和试题模式为一对多的关　系，这样的设计可以提供单一题干有多　种题型的功能，而且避免了一张试卷内　抽到了不同题型的同一问题的可能性。　２．试题录入模块　考虑到广大普通教师的计算机水　平，能做到无部署直接使用是最好的效　果，所以技术平台选择ｈｔｍｌ＋ｊｓ。　录入人员打开浏览器进入系统后　可以看到自己的试题以及审核状态，还　可以删除或编辑试题等。　新建试题时，需要选择教材版本、　选择年级、选择学期、选择学期阶段、选　择难度等级，选择题型，在题干里输入　试题，图片上传是可选的。　这里的设计为：题干区域输入的信　息里包含各种题型的特殊的替换符（公　式表达式也为替换符），在编辑停止３　秒后，页面会在下面提供和题型对应的　正式的试题预览，保存后，这个试题就　有了题干和一个默认的试题模式。　３．试题审核模块　此模块技术难度较低，依然是选择　ｈｔｍｌ＋ｊｓ。　审核人员可以在这里进行对应学　科的试题审核，决定试题是否进入试题　库，也可以修改试题的难度等级。　４．试卷生成程序　此模块功能集中复杂，要求较高，　所以选择＿ｎｅｔ平台，使用ｗｒｆ技术实　现。　进入此程序，选择新建一张试卷，　选择年级、学科、版本、学期、学期阶段，　难度系数，单面＼双面，填写考试名称，　总分，点击下一步。　下面可以详细设定各种题型所占　比例，分数，点击下一步。　程序开始根据设置从试题库中随　机抽取符合条件的试题，调用排版引擎　进行排版，最后输出试卷。　四、排版引擎和公式系统的实现　１．排版引擎　此排版引擎的核心工作在于测算　各级模块所占的空间，估算撑满考卷需　要的调整。　以下间隔都有默认值和最小值，最　小值是在不影响版面美观的前提下可　以调整的极限。　字符级：字符，字符右有间隔；　行级：包含字符级，行下有间隔；行　首有标点符号会进行特殊处理；　段级：包含行级，段下有间隔；如果　最后一个行只多出２个字符，上面还有　足够的完整行，则紧缩上面行的字符级　间隔，把这２个字符提上去，省下一行。　块级：包含段级，图片等，一个块装　下一道试题，不包含试题留白，块无间　隔；块级需要做很多特殊的处理，比如　说检测本道题图片较小，块级处理就会　把段级宽度缩小，让图片和文字并列摆　放；如果题目较短又需要留白（如计算　题），就把多个块级横着并排摆放，等。　引擎接收到试题数据开始按默认　间隔开始排版：　（１）单页设置　如果是语文或英语学科，直接把剩　下空白绘制作文纸，然后再加一页作文　纸。　如果是其他学科，最后一页内容少　于半页，则逐级紧缩间隔：　先计算段级间隔和行级间隔之　和，除最后半页的高度，获得一个比例　值，段级和行级按这个比例值进行紧　缩，如果段级或行级的间隔值小于了自　身的最小值，则认定不可紧缩处理，直　接放大段级间隔撑满最后一页。　如果最后一页内容多于半页，直接　做撑满处理。　（２）双页　如果是语文或英语学科，结果是奇　数页的，按　做紧缩处理，尽量多绘制　一部分作文纸，后面再添加一张作文　纸，凑够偶数页。　如果是其他学科，结果是奇数页　的，按　做紧缩处理，如果紧缩处理失　败，再把段级和行级间隔直接缩到最小　值，计算出差，再牺牲一部分问答题或　计算题等大留白的试题的留白，把最后　一页挤到前面页；偶数页的则接放大段　级间隔撑满最后一页。　２．公式编辑器　公式编辑器的难点在于表达式分　析和公式图形的绘制，对这两点我采取　的是使用Ｔｅｘ的语法和样式标准。但　Ｔｅｘ的语法复杂，不易学习，分析器也　不易实现，目前我只用正则表达式实现　了初中阶段内简单公式的表达式分析，　效率很低。我正在考虑重新设计一种较　简单、易于学习的表达式语法，以方便　实现和广大教师学习使用。　五、小结　虽然目前系统还在试做阶段，但在　实现过程中已经获取了足够的经验和　心得，几大技术难点已获得了突破，架　构上也已基本稳定，以后只需逐步完善　功能、排错、提高通用性和扩展性。相信　此系统完善之时，必定能为各个教育机　构的校本建设和教学教研提供很多便　宜。　【参考文献】　【１】ｃ＃、ＷｉｔＦｏｒｍ、ｗＰＦ、．ｎｅｔ（ｈｔｔｐ　／／ｒｒ　ｓｄｎ．ｍｉｃｒｏｓｏ￣．ｃｏｍ）　［２Ｊｈｔｍｌ／ｃｓｓ、Ｊａｖａｓｃ邱ｔ、ｊＱ，ｕｅｒｙ（ｈｔｔｐ　／／ｗｗｗ．ｗ３ｓｃｈｏｏ１．ｃｏｒｎ．ｃｎ）　【３】Ｔｅｘ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｔｅｘ．ｏｒｇ）　５　２０１３．１０文理导航（教育研究与实践）厂————一

第２０卷第２期　２００６年６月　上海工程技术大学学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｖｏ１．２０　ＮＯ．２　Ｊｕｎ．２００６　

文章编号：１００９—４４４Ｘ（２００６）０２—０１４４—０４　

基于Ｊ２ＥＥ的通用型试题库系统的设计与实现　

夏永祥　

（上海工程技术大学电子电气工程学院，上海２０１６２０）　

摘要：基于Ｊ２ＥＥ技术，采用Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ模式，提出了对通用型试题库系统的详细设计方案。　

在对系统需求、体系结构、功能、算法等进行分析的基础上，采用Ｊｓｐ，Ｓｅｒｖｌｅｔ，ＥＪＢ，ＪＤＢＣ等技术，　

实现了该系统。系统提供了一个试题库建立、管理和试卷生成的完整的无纸化解决方案。　

关键词：试题库；试卷生成；Ｊａｖａ　２企业版　

中图分类号：Ｇ　４３４　文献标志码：Ａ　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｉｔｅｍ　Ｂａｎｋ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｊ２ＥＥ　

ＸＩＡ　Ｙｏｎｇ—ｘｉａｎｇ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１６２０。Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｉｔｅｍ　Ｂａｎｋ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｊ２ＥＥ　ｗａｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ａｆｔｅｒ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，　

ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｂａｓｉｃ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｗａｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｊｓｐ，Ｓｅｒｖｌｅｔ，ＥＪＢ　ａｎｄ　ＪＤＢＣ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｒｏ—　

ｖｉｄｅｓ　ａ　ｐａｐｅｒ－ｆｒｅｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｉｔｅｍ　Ｂａｎｋ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｐａｐｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．