网络考试系统的设计与实现

徐鲁雄　黄维通

摘要本文在分析基于Web的网络考试的发展及现有模式的基础上，结合计算机网络技术的发展和素质教育的要求，提出了计算机网络自适应考试的模式，并在技术实现上进行了详细的分析。

关键词计算机网络自适应考试

1 远程教育的考试

计算机应用技术和网络通讯技术的快速发展，为教育带来了新的理念——教育信息化。教育信息化带来了教育模式的多样化、培养模式的个性化，同时也带来了考核模式的更新。其中，最显著的变化之一就是远程网络考试。计算机应用技术的日益发展为教育技术学的研究与发展带来了新的机遇，如何把计算机和网络更有效地引进教育领域为教育服务，已成为教育学中一个新的课题。

利用计算机网络考试平台取代传统的纸张考试模式，具备公正、安全、高效的特点，题库系统的建设和自动组卷、阅卷系统的创建很大程度上减轻了考试各环节的工作强度并消除了地域差异。

纵观远程教育和教育技术的发展，计算机网络考试的推行势在必行。使用网络考试系统进行大规模考试的较成功的案例之一是GRE的考试。计算机网络化考试，为各种教育模式的考试及技能培训的考核提供了标准化的考试环境。这是教育技术改革的发展趋势，也是实现科学化决策的重要工具之一。但目前能利用网络环境进行的考试并不是很多，而且考试系统的局限性比较大。

与传统的纸介质考试不同，网络考试系统所实现的考试过程全部是在Web上实现的，而且本系统可以配合多元化教育，对学习效果直接进行考察并自动判卷，这将极大地减轻远程教育、标准化考试、技能培训考试等的出题及阅卷工作量。

网络考试系统是一个复杂的应用系统，它的用户可以分为三类，一类用户是Internet上的考生，他们通过这个系统来选择参加的考试科目，并完成报名工作、进行考试。第二类用户是网络考试系统的考务人员，他们完成考生的考试资格认证以及数据库信息的维护工作。第三类用户则是教师，他们完成题目的编制，难度和知识点的选定等工作。

2 网络考试系统结构分析

目前存在的计算机考试系统，依据其历史发展，按整体结构，可划分为以下三种。

2.1 单机结构

在每台计算机中安装完整的考试系统，即不依靠网络，在单独的计算机中完成整个考试过程。其优点是实现简单、开发难度小、不需要网络支持、系统成本低。但这种考试系统存在着维护和升级的困难，需要大量人力以实现考题的一致性和考试信息的收集工作，自动化程度和效率较低，不适应大规模的考试，属于早期的计算机考试系统结构。

2.2 C/S(Client/Server)结构

基于Client/Server（客户端/服务器）结构的考试系统，利用计算机局域网络，每台计算机（客户端）通过安装必要的软件才能与服务器端相互通信。由于利用了计算机网络，不再需要大量人力以实现考题的一致性和考试信息的收集，自动化程度和效率较高。但由于其结构特点，只适用于一定范围的网络内部（局域网），范围难以扩展，可以通过改进通信协议，对该结构进行改造，使其适用于更广的网络范围（广域网），但由于需要安装客户端程序，维护和升级同样存在困难。

2.3 BWD(Brower/Web Server/DB Server)结构

基于BWD(Brower/Web Server/DB Server)结构的考试系统，每台计算机（客户端）使用通用的Brower（浏览器），利用Internet/Intranet与服务器相互通信，所有操作在服务器端完成。由于以上特点，BWD结构不再需要分发客户端程序，易于维护和升级，由于通过Internet/Intranet，应用广泛。

3 计算机考试思想的发展与自适应考试思想

传统考试思想，是面向试卷，或者说是面向试题的。一次考试以固定的考题考核每个考生，这种考试试卷单一、出题方便，但不同水平的考生无法从统一的试卷上真正体现其水平。

自适应考试，是以考生作为对象，根据不同考生在考试过程中所反映出来的能力和水平，动态地调整相应考生的试题难度，以求更充分地检验考生真实能力的考试思路。这种思想可以简单理解为：当一个考生能力有限时，考试系统相应降低考题难度，反之，考生水平较高时，考试系统则自动相应提高考题难度，使考生有机会在与自己水平相符的试题中真正体现自己的能力与水平，这样就避免了由于试题太难或太易，考生无法发挥自己真实水平的矛盾。

4 计算机网络自适应考试系统技术分析及实现

4.1 自适应考试实现前提及难度

自适应算法实现的两个重要前提：首先，必须能够即时地对考生答案进行评判，并记录考生答题情况，以掌握考生的水平。其次，必须拥有足够庞大且难度分布相对平均的题库，以能够动态地从题库中选择合适的考题给考生。

即时判卷实现的难度，很大程度上取决于考题的类型，对于标准化的考题，实现起来比较简单，对于答案丰富的填空/问答等题型，则需要考虑使用关键字匹配甚至语言智能分析，同时把这些题型的题目录入题库（包括答案库）也有相当的难度，还有如操作、编程等题型，判卷细节比较复杂，实现的难度比较大。

一个足够大且难度分布均衡的题库，是充分实现自适应思想的基础。自适应思想动态选择考题的依据，就是考生的水平和题库中考题的难度，而考生的水平也是通过其所答过的考题的难度和对错情况反映出来的。

4.2 系统分析及其实现

网络系统考试时采取自适应出题的方法，即通过考生对题目的适应情况,动态地选择对应难度的题型。

每道考题都包含两个基本属性：难度权值和所属知识点，出题接口根据这两个属性选择下一道考题，这就面临以下两个问题。

首先是难度的选择问题，目前的算法是记录考生前n题的对错情况，使用差值调整方式，根据考生前n题的对错情况调整当前难度，从而得到下题难度。这种算法能够比较准确地反映考生的真实水平，同时由于算法复杂度与2～n成正比，随着n的增大，算法越精确，算法复杂度急速增加。

其次是题目不命中的问题，这个问题涉及下题难度范围和所属知识点两个参数，当下题难度和所属知识点已确定的情况下搜索数据库，如果发生不命中情况，必须进行必要的调整。因此，我们设计了相应的难度范围优先调整算法和知识点优先调整算法。

4.2.1 考试系统的功能设计

考试系统完成与考生的交互，自适应出题以及计算机实时判卷的主要功能。

考务子系统：该子系统完成网络考试的报名和考务管理。主要由考生报名模块、考生考试资格认证模块和考务管理模块等组成。

考生报名模块：该模块是面向考生的Web方式报名系统，包括发布考试信息，查询考试科目，引导考生正确填写考生信息，选择考试科目，自动生成报名号等功能。该模块使得考务人员可在此模块中进行考生资料及报考信息的查询，对考生进行资格认证，同时系统自动删除无效考生。由于网络考试系统的报名工作是在网上进行，这样，无论考生在任何地方、任何时间，只要访问我们的网络考试报名系统，就可以完成报名工作。这样不仅满足了考生的要求，也大大减少了考务人员的工作量。然而与此同时，带给我们新的问题，由于考生的报名工作不受任何限制，这就难免产生错报、误报甚至有意扰乱报名秩序的情况，使得网络考试工作不能正常进行，这就是考生报名有效性的问题。为了解决这个问题，我们特加入考生考试资格认证模块。

考务管理模块：该模块帮助考务人员进行考试信息的录入，考务人员可在此对课程、知识点、考试及考题的信息进行录入、修改等操作。

4.2.2 与考生交互的考试界面

考试界面是整个考试系统的用户接口，它实现与考生的交互，显示考题和提交考生答案。所有考试信息都在考试界面中定义和使用，并通过各自的接口与出题和判卷函数通信。

考生考试所需要的信息包括考生基本信息如考生ID和考试ID等；附加信息如本次考试总题数、考生已答题数、知识点比率数组（保存知识点需出题目比率）、当前知识点已答题数等以及算法所需信息等。

4.2.3 出题接口

出题接口是实现考试系统基本考试思想的功能模块，考试界面通过调用该接口实现动态出题功能。该接口模块具有通过差值调整难度算法获取下题难度并获得下一道考题的ID的功能，为了防止考生的重复提交和作弊问题，采用先入库后显示的方式，把该题存入考生考题表，再通过接口把该题传给考试界面显示出来。

4.2.4 判卷接口

判卷接口采用计算机实时判卷方式，对通过考试界面提交过来的考生答案进行评判，并把评判结果和考生答案保存到数据库中，以供今后审核与评估。

4.2.5 评估系统

评估系统模型涉及教学评估、考试成果评估以及与考试系统直接相关的考题难度评估等方面。目前，教学评估多采用网络或纸张问卷方式进行，然后对相关数据进行统计分析，实现相对简单。考试成果评估与考试的性质、内容、目的、对象等多方因素有关，实现细节相对复杂，且基于评估的方向不同，系统的模型可能出现分化。

具体讨论与考试系统密切相关的考题难度评估问题。如前所述，在面向考生的考试系统中，考生的水平由考题的难度所反映，那么，在面向考题的评估系统中，考题的难度应由考生的答题情况所决定。考题的难度值，应由以往该题的应答情况统计得出。

题目的分值与难度值的相关性，同样应由评估系统决定，它们应该属于递增的函数关系，即题目的分值随着难度值的增大而相应增加。初期可采用分值等于难度值的函数关系，并在以后统计的基础上改进该函数。

评估系统通过每个考生的应答情况，对考生个人的知识点掌握情况做个性化分析，对该考生提出相应的建议，并有可能指导考生的选课方向等，以实现素质教育的目的。并通过对考试知识点应答的情况做详细统计分析，并与过往的考生应答记录作对比分析，绘制课程教学成果曲线，帮助教师调整知识点教学比重，从而帮助教师提高教学质量。

5 结束语

网络考试系统可以配合多元化教育，对学习效果直接进行考察并自动得出该考查结果。此外，还可以根据成绩库与教务系统提供的数据，建立教学评估模型，这是电子化考试的优势。同时，网络化考试还可以进一步推广应用到各类各层次的教育上，这将极大地减轻各类考试如远程教育、标准化考试、技能培训考试等量大面广的考试出卷及阅卷工作量和考务管理工作量，同时也可以为各层次的教育提供评估，对人才素质和能力进行评估，实现对人才的量化考核，有利于人才的选拔。而且，教学评估系统的建立，将直接为教育改革提供决策支持。因此，考试系统不能理解为一个简单的考试平台或考试工具，它的延伸应用有着广阔的前景，能很好地体现教育信息化的思想。