考試系統(tǒng)中隨機組卷算法分析與應(yīng)用

1、考試系統(tǒng)中隨機組卷算法分析與應(yīng)用摘要：隨著信息化的普及，考試系統(tǒng)成為了應(yīng)用熱的之一。而組卷是考試系統(tǒng)的核心功能之 一，如何科學(xué)高效的組卷越來越受到人們的關(guān)注。本文通過分析和設(shè)計符合自身考試系統(tǒng)的 組卷算法來實現(xiàn)考試系統(tǒng)組卷功能的實現(xiàn)。關(guān)鍵字：考試系統(tǒng)；組卷；算法1、引言智能組卷是考試系統(tǒng)的核心功能之一，智能組卷就是指考試系統(tǒng)從題庫中抽取試題，得 到滿足教師需求的考試試卷。在網(wǎng)絡(luò)交互環(huán)境中，教師希望能夠在較短的時間內(nèi)組合成一份 或若干份既符合需求，又具有隨機性的試卷。各種研究顯示，智能組卷的研究的重點在于組 卷算法。2、已有組卷算法簡介許多學(xué)者對組卷算法進行了研究，比較常見的有隨機法、回溯法、遺

2、傳算法三種。（1）隨機法隨機法是指依據(jù)已經(jīng)確定的試卷標(biāo)準(zhǔn)進行隨機抽取試題，最終組合成試卷的算法，它是 組卷算法中最為常見的算法。隨機法是通過抽調(diào)過程的不斷重復(fù)，直至組卷過程的完成或者 無法抽取滿足用戶需求試題為止1。用隨機法進行組卷，其過程非常簡單，但其具有不可回溯的性質(zhì)，是依據(jù)當(dāng)前的試卷標(biāo) 準(zhǔn)來選擇試題。隨機算法雖然簡單，但研究表明，在一定的限制條件控制下，其可以選擇出 滿足需求的試卷2，同時使用隨機法進行組卷可以通過均勻選取方式體現(xiàn)試卷的公正性，更 好的避免作弊。（2）回溯法回溯法屬于深度優(yōu)先算法的一種，是對隨機算法的一種改進?；厮莘S機抽取第一狀態(tài)， 并記錄下來，當(dāng)搜索失敗后，釋放上次記

3、錄的狀態(tài)類型，然后通過來回不斷的回溯試探，直 到組卷的完成3。（3）遺傳算法遺傳算法由于其自適應(yīng)和良好的搜索技術(shù)得以流行開來。它是模擬生物界的自然選擇和 遺傳變異的機制來求解復(fù)雜問題的隨機搜索和優(yōu)化算法4。遺傳算法對于復(fù)雜和非線性的問 題可以較好的解決，在機器學(xué)習(xí)、組合優(yōu)化等方面得到了廣泛的應(yīng)用。由于遺傳算法的核心 思想也是在一定的要求下找到最佳的方案，這和智能組卷算法的本質(zhì)是一樣的。在隨機算法、回溯算法和遺傳算法中，筆者認(rèn)為隨機算法是比較適合考試系統(tǒng)的。這是 因為隨機算法成卷率高，且試卷質(zhì)量相對較好5?；厮菟惴ê瓦z傳算法是在組卷模式確定后， 然后這個模式進行成卷，這樣會導(dǎo)致對試題查找范圍比較

4、特點的問題。3、組卷方案設(shè)計（1）組卷方案組卷方案是指對成卷的約束性條件。組卷就是依據(jù)約束條件，在題庫中抽取符合這些約 束條件的試題以形成試卷的過程。這些約束條件其本質(zhì)就是對教師對試卷的要求轉(zhuǎn)化成系統(tǒng) 能夠操作的試題屬性，然后系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)的屬性來隨機選擇相應(yīng)的試題。筆者依據(jù)現(xiàn)有題庫中的試題屬性來制定組卷方案。試題屬性一般有題目類型、題目內(nèi)容 及相應(yīng)的參考答案、所屬章節(jié)、難度系統(tǒng)、所屬知識點等屬性。依據(jù)以往的成卷經(jīng)驗來看， 如果組卷方案中，約束條件過多將會降低成卷的效率，容易造成組卷算法徘徊不前的狀態(tài)。其實通過分析可以得知：各個約束條件是有重要性程度的不同，應(yīng)該選擇重點的指標(biāo)， 盡可能滿足成卷質(zhì)

5、量的前提下以提高組卷效率；而且各個約束條件其實會存在一些內(nèi)部聯(lián)系，完全可以對其進行精簡。（2）試題屬性設(shè)置題庫是組卷的基礎(chǔ)與保障，題庫的全面與準(zhǔn)確對組卷來說是至關(guān)重要的。筆者在專家建 議及文獻參考下，將試題屬性確定為以下幾個方面：表1試題屬性屬性名含義試題類型一般的試卷都是由不同的題型組成的，主要有選擇題（可分為單選題與 多選題）、判斷題、填空題、名詞解釋題、簡答題等多種題型。在每個 組卷方案中，基本都會涉及試題類型的約束。試題分值試題分值屬性是約束條件中比較常見的，另外，試卷總分也是一個相對 比較重要的條件之一。試題難度該屬性用于描述試題的難易程度，以控制試題的難易指標(biāo)。試題難度屬 性是非常

6、重要的指標(biāo)，將對試卷質(zhì)量產(chǎn)生決定性的影響。一般而言，試 卷是通過不同難度的試題組合而成，采用對各個題目難度系統(tǒng)的加權(quán)平 均來確定整個試卷的難度知識點屬性該屬性是用于描述題目在教學(xué)大綱中所屬知識點的描述耗時該屬性用于描述學(xué)生回到這個題目的評價耗用時間試題區(qū)分度該屬性用于對學(xué)生學(xué)科能力的鑒別力除了以上屬性外，還包括試題能力要求、知識點程度要求等其他屬性，這些屬性在組卷方案中也時常被提及。（3）組卷方案組成一個完成的組卷方案一般是由組卷參數(shù)定義、試題屬性定義和變換說明三個部分組成 6。1）組卷參數(shù)定義：該定義就是明確最后的成卷是由哪些約束條件組成的，也就是成卷 的目標(biāo)參數(shù)。2）試題屬性項定義：該定義

7、就是將我們組卷的約束條件以計算機能夠識別的形式展現(xiàn)， 我們采用進行對試題進行唯一性編碼，這樣就可以實現(xiàn)用代碼信息來替代試題信息。系統(tǒng)不 需要了解這些代碼背后所隱藏的信息和內(nèi)容。3）變換算法：它既是對抽取試題算法的一個說明。變換算法所包含的內(nèi)容就是系統(tǒng)如 何從題庫中抽取符合約束條件的試題以成卷的過程。4、組卷算法流程（1）組卷約束條件通過詳細(xì)的分析與專家訪談，我們以精簡實效為原則進行約束條件的設(shè)定。約束條件主 要為：一個試題不會在同一試卷中出現(xiàn)兩次；而且我們要求試題的難度系統(tǒng)、試題知識點和 試題所屬章節(jié)符合一定的要求圖1本文隨機組卷算法本試題組卷算法為：（1）首先從組卷方案中讀出試卷參數(shù)，然后讀

8、出試題數(shù)和分值，系統(tǒng)以章節(jié)百分比權(quán) 值生成每一章節(jié)的試題數(shù)，隨后開始掃描題庫生成試題。（2）系統(tǒng)判斷是否所有分配試題的章節(jié)已經(jīng)掃描完畢，如果是，則組卷完畢，如果不 是，則在待掃描章節(jié)中以難度系統(tǒng)樹為權(quán)值生成試題數(shù)，然后從當(dāng)前章節(jié)中隨機抽屜（4）判斷該試題是否在本次組卷中已被使用，如果是，則再次隨機抽題；如果否，則 進入下一步驟（5）判斷該試題是否為所需難度系數(shù)，如果否，則再次隨機抽題；如果否，則進入下 一步驟（6）判斷該試題是否為所需知識點，如果否，則再次隨機抽題；如果否，則進入下一 步驟（7）把以上判斷成功的題目加入到試卷中，然后判斷本章試題生成是否結(jié)束，如果否， 則再次隨機抽取，如果是，則

9、完成這一章節(jié)，跳轉(zhuǎn)到判斷已分配試題的章節(jié)掃描是否完畢， 如果是，則成卷結(jié)束。5、成卷質(zhì)量衡量在生成試卷后，需要對試卷的信度和效度進行衡量。所謂信度就是指表征試卷作為測試 工具的可靠性程度的指標(biāo)。如果對試卷符合信度，則應(yīng)該同一對象進行多次試驗，結(jié)果是穩(wěn) 定和一致的。效度反映一項考試實現(xiàn)其既定目標(biāo)的成功程度的指標(biāo)。我們這里的效度是指考 生的分?jǐn)?shù)推出結(jié)論的準(zhǔn)確性程度7。一份合格的試卷，一般具有以下特點：知識點覆蓋面相對較廣，分布合理，內(nèi)容具有針對性和代表性試卷難度比例和深度與大綱相符合。對于等級考試而言，需要更加注意合格線的把握， 以確保符合要求的學(xué)生都能至少取得合格成績各個題目保持獨立性，不能產(chǎn)生

10、某個試題的表述成為了另外一個試題的答案或答案提 示，也不能造成某一試題是以對另一試題正確回答為前提。試題安排合理，不是以按章節(jié)順序排放的，一般而言是按照題型排放，同一題型從易 到難進行排序8。6、結(jié)論考試系統(tǒng)的組卷質(zhì)量是主要受到題庫和算法兩個因素的影響。因此，在保證題庫設(shè)計合 理的同時，不能忽視組卷算法的研究。選擇高效快速的組卷算法是自動組卷的關(guān)鍵之一。參考文獻：1葉曉彤等.基于校園網(wǎng)的考試管理系統(tǒng)體系的構(gòu)建.計算機系統(tǒng)應(yīng)用,2003.10:120-1232周麗莉.基于B/S結(jié)構(gòu)的等級考試管理系統(tǒng).計算機工程,2005.4:1951973羅鈁著.高校體育招生考試管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用.體育科學(xué)研究,2006,10(2):71-744杜汀.網(wǎng)絡(luò)考試管理信息系統(tǒng).中央民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005.1:86-885王大康，李智宏等.學(xué)?？荚嚬芾硇畔⑾到y(tǒng)的設(shè)計與研究.北京工