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摘 要
随着互联网在国际上得到了迅猛的发展，基于互联网的各种应用也日益受到人们的重视,特别是现代远程教育得到了巨大的发展。基于Web的考试系统正是在这种形势下应运而生的。尽管传统的考试形式应用还非常普遍，但伴随着远程教学的推广普及，作为远程教学系统子系统的在线考试系统呼之欲出.
在考试系统中,自动组卷是关键的部分.随着人工智能的快速发展,这个问题已经被越来越多的科学家所关注.在题库技术和组卷策略知识的基础上,并结合其他算法,本文分析了一个更好的自动组卷算法-遗传算法.计算机自动组卷的实质就是遵循一定的选题策略,从试题库中选出一组试题 ,使得它们所有的属性都在一定的取值范围内满足出卷人所期望的指标 ,其核心问题是多目标选题策略。针对该问题的特点, 建立了该问题的数学模型, 给出了基于矩阵编码的遗传算法解决此问题的方法该方法能有效地解决试题库研究中的智能组卷问题, 具有较好的性能和实用性.
本文在分析国内外大量文献的基础上，基于遗传算法，针对考试系统的自动出题问题，应用矩阵理论的知识，为自动组卷系统建立了一个合适的数学模型，使我们能在数学模型的基础上，应用遗传算法全局寻优和智能搜索的特性，在试题的各种属性满足数学模型的控制指标的基础上，从题库中既好又快的抽出一组符合考方要求的试题，从而得到一份满意的试卷。
首先分析了自动组卷系统在具体的教学活动过程中的实际需求,然后以一个教学例子为背景,使用遗传算法实现自动组卷,本系统可以从试题库中自动的查找和组织出一些不同类型、不同难度、不同章节范围内的试题来组成一份合理的试卷。
在以上基础上,本文使用ASP和SQL server实现了一个基于遗传算法在线考试系统,实现了在线考试的基本功能。
关键词：在线考试系统；自动组卷；题库；组卷策略；遗传算法
Abstract
With the rapid development of Internet ,more and more web-based(or Internet-based) applications came into being in recent years.Online Testing System,as a part of the Distance Learning System,is one typical application especialy in universities and educational organizations.Although the traditional paper-based testing format is still commonly being used,Online Testing System has become more and more necessary along with the development of web-based Distance Learning technologies.
Of the system,auto-generating papers is a very important problem,and it has been paid more and more attention to by a lot of scientists with the rapid development of Artificial Intelligence.On the base of analying itam bank technique and maneuvers of composing examination papers, compares with other algorithms, this paper analyses a better algorithm of auto-generating examination papers--- Genetic Algorithm. the idea of Auto-generating examination papers is to select some examination questions in a way to meets requirements ,these requirements include property ,the range of questions ,etc. This paper gives a Mathematical model for this problem , then presented a method to solve this problem based on Genetic Algorithms based on matrix coding. the Algorithms can solve the problem effectivelly, and that it is an applicable method with satisfactory performance. This paper analyzes a great deal of articles and bases onGenetic Arithmetic,aiming at the Auto generating examination paper question of examination system,builds a suitable mathematic model.At the same time,use the properties of Genetic Arithmetic of full-search-excellent and intelligence searching,so we can obtain a satisfying examination papers from item bank.
At first, analyses the actual demand of auto-production for examination paper system, Then taking teaching of example as the background ,using Genetic Algorithms to realize automatically generating examination papers, this system can automatically find and organize a certain number of test questions in various types with different degrees of difficulty in certain scope in the database to form a reasonable test paper.
In addition, this paper used ASP( Active Server Page) and SQL server to finish a Online Testing System on the basis of Genetic Algorithms which has foundamental characteristics.
Key words: Online Testing System; Auto-generating examination papers; Item Bank; Maneuvers of Composing Examination Papers; Genetic Algorithm
引言………………………………………………………………1
1 绪论
1.1 在线考试的现状
1.1.1 在线考试在国外的发展状况……………………………………….2
1.1.2 在线考试在国内的发展状况……………………………………….2
1.1.3 小结………………………………………………………………….3
1.2 考试系统组卷算法的发展和概述…………………………………….4
1.3 遗传算法概述………………………………………………………….4
1.4 研究的目的和意义…………………………………………………….6
2 理论基础
2.1 题库技术
2.1.1 题库的发展………………………………………………………….7
2.1.2 题库技术…………………………………………………………….7
2.2 组卷理论
2.2.1 现代考试理论……………………………………………………….9
2.2.2 组卷理论…………………………………………………………….9
2.3 使用遗传算法于考试系统的可行性分析…………………………….10
3 试题库组卷策略
3.1 试题属性项定义……………………………………………………….11
3.2 组卷参数定义………………………………………………………….12
3.3 组卷策略的变换算法………………………………………………….16
3.4 本章小结……………………………………………………………….20
4 遗传算法实现自动组卷
4.1 遗传算法原理………………………………………………………….20
4.2 自动组卷算法的研究与实现………………………………………….23
4.3 系统的搜索技术……………………………………………………….31
4.4 本章小结……………………………………………………………….32
5 考试系统的设计实现
5.1 系统总体设计………………………………………………………….32
5.1.1 系统总体功能模块………………………………………………….33
5.2 结构化分析
5.2.1 数据流图…………………………………………………………….34
5.3 数据库详细设计
5.3.1 概念结构设计……………………………………………………..35
5.3.2 物理结构设计……………………………………………………..37
5.4 各模块详细设计..........................................40
5.5 系统总流程图………………………………………………………..44
6 系统的运行
6.1 测试…………………………………………………………………..45
6.2 网络的配置与运行…………………………………………………..45
7 结论 ………………………………………………………...45
谢辞................................................46
参考文献............................................47
附录................................................48
引言
随着信息技术的迅猛发展，以互联网为主要手段的现代远程教育已成为当今远程教育发展的主要方向。目前，全球有超过 85%的大学拥有自己的网站，其中许多学校推出了网络教育课程。欧美国家的网络教育走在世界前列，具有相当的规模。在国内，网络教育发展战略日益成为一个亟待探讨的重大课题。在 《面向21世纪中国网络教育发展战略的构想》中，国家大力强调了网络教学资源的建设，把发展网络教育作为国家信息化的一项基本国策，加大对网络教育的投人，同时借鉴网络教育发达国家 (地区)的成功经验，为网络教育营造宽松环境。我国于1999年启动的新世纪网络课程建设工程重点规划建设 200门左右基础性的网络课程。教育部先后在清华大学、北京邮电大学、浙江大学、湖南大学、中央广播电视大学、中国人民大学、北京大学等 66所高等院校进行现代远程教育试点，在校学生到 2003年暑假，已超过80万人。
现代远程教育是以网络为媒体，以学生为中心的非面授教育活动，它是一个近十年开始发展起来的新鲜事特。在它蓬勃发展的过程中，也有很多新的问题需要探讨和解决，其中对远程教育的教育质量的评价方法是一个难点问题。网上学习有别于传统的课堂学习模式，因而传统的教学评价方法很难直接用于其中。目前，国内外已经对网上学习的评价十分关注。对网络课程、网上学习工具和环境的建构进行了深人的研究，但仍未出台广泛认可的网上学习评价方案。
由美国高等教育政策研究所和B1ackBoard公司联合发布的基于互联网的远程学习评价标准。这一标准包括：体系结构、课程开发、教学/学习、课程结构、学生支持系统、教师支持系统、评价与评估系统这7个方面，但对于教学系统要素缺少系统的考虑，对学习过程的监控、反馈和评价也还是一个空缺。今后发展的方向是将逐渐成熟的人工智能技术与逐步深化的教学目标与评价体系有机结合，创造出一整套网络化、完整化、智能化、远程化的教育评价与管理模式。华南师范大学的桑新民等研究了网络教育评价模式的特色与创新，他探讨性地在高校教学中，运用创作个人学习主页的方式进行大学生在网络环境下学习与创新能力的综合评价。
在评价标准尚未成熟的条件下，现阶段，网络教育评价模式多借鉴或沿袭传统教学的考核方式。目前，学校与社会上的各种考试大都采用传统的考试方式，即纸笔考试。在此方式下，组织一次考试通常要经过如下几个步骤：人工出卷、考生考试、人工阅卷、成绩评估和试卷分析。显然，随着考试类型的不断增加及考试要求的不断提高，教师的工作量将会越来越大，并且其工作将是一件十分烦琐和非常容易出错的事情，可以说传统的考试方式已经很难适应现代考试的需要。此外，这种考试方式，通常要将学生集中到一个特定的场合 (即考场)，在规定的时间内同时进行考试，这种考试方式对于远
程教育是完全不适应的，它削弱了远程教育的功能，教育方与受教育方的成本将显著增加。随着计算机应用的迅猛发展，网络应用不断扩大，如远程教育和虚拟大学的出现等等，且这些应用正逐步深人到千家万户。人们要求利用这些技术来进行在线考试，以减轻教师的工作负担及提高工作效率，与此同时也提高了考试的质量，从而使考试更趋于公证、客观。
Internet技术的发展使得考试的技术手段和载体发生了划时代的变化，计算机技术、网络技术和考试理论的日渐成熟，使考试从传统的纸笔考试到计算机辅助考试再发展到基于WEB的在线考试成为现实。Intemet的开放性、分布性的特点和基于Internet的巨大的计算能力使得考试突破了时间和空间的限制。网络的出现和软硬件技术的成熟，使得考试的时间和空间限制得到了很大的削弱。Internet的发展和伴随着出现的远程教育，也使网络考试有了更广阔的发展空间和更美好的应用前景。由于各种考试不再只局限于单机化，使得网络考试的概念应运而生并迅速发展。目前，软件工程开发方法也得到不断地发展，基于WEB的编程方法得到了方泛的应用，多媒体技术、动态网页技术、组件技术、数据库访问技术、基于 B/S的三层架构技术、面向对象技术和人工智能技术等不断完善和加强，且新的网络开发技术在不断出现。
