消防岗位资格考试辅助学习系统的设计与实现

张　辉

(武警学院 部队管理系，河北 廊坊　065000)



消防岗位资格考试辅助学习系统的设计与实现

张辉

(武警学院 部队管理系，河北 廊坊065000)

根据有关规定，从事消防监督执法和灭火救援指挥工作的人员，必须取得相应的公安消防岗位资格。为满足考生的移动学习需求，解决纸质复习资料带来的诸多不便，进行岗位资格考试知识题库的整理和建设，并开发了基于Android的辅助学习与模拟考试系统。该系统具有知识点学习、模拟测试、错题记录等功能，具有一定的实用价值。

消防岗位资格考试；知识题库；辅助学习系统

0　引言

根据公安部《公安消防岗位资格制度规定》，为了提高公安消防队伍的整体素质和业务水平，更好地履行消防监督和灭火救援职责，凡从事消防监督执法和灭火救援指挥工作的人员必须具备公安消防岗位资格。[1]随着社会的不断发展，消防工作所需专业知识越来越多、信息量越来越大，消防岗位资格考试涉及的业务知识愈加复杂。为了使毕业学员能够尽早通过消防岗位资格考试，尽快投入消防业务工作，自2010年起，我院每年在学员毕业前举行一次三级消防岗位资格考试。但一直以来，学员均用纸质资料复习。纸质资料不仅厚重不方便携带，而且翻阅和查找知识点需要耗费大量时间。与此同时，单纯依靠纸质资料难以检测对知识的综合掌握程度。这在一定程度上影响了岗位资格考试的最终通过率。

随着移动终端技术的快速发展，以智能手机和平板电脑为代表的移动终端设备不断推陈出新。借助于移动终端设备，人们摆脱了时间和空间限制，可以用碎片化时间随时随地进行知识的拓展和学习。这种学习方式灵活度高、针对性强。Android作为开源、免费的移动终端操作系统，在教育领域得到广泛的应用[2-3]。设计和开发基于Android的消防岗位知识题库及辅助学习系统，可以辅助备考人员随时随地进行消防岗位资格考试的自主学习，随时随地进行模拟考试，从而能够充分利用零碎时间，系统进行业务学习，达到以考促学、以考促训的目的。

1　消防岗位知识题库建设

一是搜集不同地区消防部门历年消防岗位资格考试的复习题，并根据学院各专业教研室教员多年教学经验的积累，结合消防岗位资格考试大纲进行了复习题的整理和知识题库的建设。

根据《公安消防岗位资格考试大纲》的要求，知识题库主要分为基础理论、消防监督和灭火救援三大类题目。基础理论主要包括物质燃烧基础和危险化学品基础知识；消防监督类型下面分火灾控制、消防设施设计、建筑工程防火设计、火灾原因调查认定等15个知识点；灭火救援类型下面分灭火救援基础工作、消防技术装备、灭火救援业务训练等10个知识点。[4]

二是基于Microsoft Visual Studio 2010平台和SQLite数据库技术创建消防岗位资格考试知识题库管理系统，实现知识题库的动态管理。按照考试大纲的要求，将知识题库题型分为单选题、多选题、判断题。同时，为方便抽题组卷进行模拟考试，对知识题库中题目的属性进行多条件约束的设置，如表1所示。其中，题目难度采用难、中、易三级分类，重要程度采用了解、一般、重点三级设置。

表1　知识题库的属性

2　系统设计与实现

2.1开发平台和开发工具

本系统的开发设计与实现，采用Google推出的最新Android集成开发环境——Android Studio 1.0，SQLite 3数据库，Navicat for SQLite数据库管理及开发工具。Android系统为开发者提供内置的安全功能，大幅度减少应用程序安全性问题。

2.1.1Android Studio

Android Studio是基于IntelliJ IDEA的免费Android开发环境，类似于Eclipse ADT，Android Studio提供了集成的Android开发工具用于开发和调试。

在IDEA的基础上，Android Studio提供基于Gradle的构建支持，拥有Android专属的重构和快速修复功能，能够通过提示工具快速捕获性能、可用性、版本兼容等问题，使用基于模板的向导来生成常用的Android应用设计和组件，提供功能强大的布局编辑器使开发者能够直接拖拉UI控件并进行效果预览。

2.1.2SQLite 3数据库

SQLite是一款轻型数据库，具有以下特性：遵守ACID的关系型数据库管理系统；系统独立，无需安装和配置环境；支持嵌入性设备；占用系统资源非常低，通常为几百KB内存。

2.1.3Navicat for SQLite数据库管理及开发工具

Navicat for SQLite是一套专为SQLite设计的强大数据库管理及开发工具。它可以用于SQLite的版本2或版本3。

2.2功能模块设计

本系统是针对备考消防岗位资格考试人员需求而开发的一个移动终端应用系统，要求能够进行知识题库的动态管理，并且真实模拟消防岗位资格考试。系统的功能模块设计如图1所示。

图1　系统功能模块设计

2.2.1系统维护和题库管理模块

系统维护和题库管理模块主要针对知识题库管理及维护人员进行用户、权限等方面的管理，具有相关权限的人员可以对知识题库进行增加、删除、更新操作。此外，也可通过系统导出题库数据提供给智能终端使用。

2.2.2智能终端模块

2.2.2.1知识点学习模块

按照考试大纲要求以列表形式收录单选题、多选题、判断题三类题目的题库，并根据大纲所列各类知识点(如基础理论、火灾控制、火灾事故处理、建筑耐火性能与建筑消防设施、抢险救援行动等)进行分类练习。

2.2.2.2模拟考试模块

模拟消防岗位资格考试，设计自动组卷功能，从题库中按题目类型抽取110道题目(其中，单选题40道、多选题40道、判断题30道)，组成一套模拟试卷。答题完毕提交后系统自动对比用户答案判断正误，并根据评分规则计算出本次考试成绩，自动判断是否通过考试。模拟考试的错题自动转入错题查看模块。

2.2.2.3错题查看模块

完成模拟考试后，错题自动转入该模块。用户可以到此查看做错的题目，从而促进用户对知识点的掌握。

2.2.2.4学习辅助模块

该模块提供消防岗位资格考试大纲、考试所需教程以及相关法律法规浏览功能。

2.3模拟考试抽题算法设计

在模拟考试功能模块中设计了两种抽题算法，以保证模拟考试抽题质量，达到全面测试目的。

2.3.1随机抽题算法

本系统设计了一种改进的随机抽题算法[5]。抽题时采用基于知识题库属性的随机抽题算法，在每种题型中辅以难度、知识点、重要程度等约束条件。抽题时把相应题型数据库中的题号提取出来存入一个数组中，在每个题型组成的数组集合中调用一次随机抽题算法，生成与该型题数量要求一致的随机数，按照单选题40道、多选题30道、判断题30道的原则，存入相应的数组中。随机数生成完毕后，该类型题目随即生成。该算法的抽题过程与人工出题组卷的过程类似，操作简单、方便，通过约束条件的控制，可以避免抽题结果中同一知识点的题目重复出现，也能保证需要测试知识点的题目能被抽到。

2.3.2遗传算法

遗传算法模拟自然界优胜劣汰、适者生存的生物进化模型，具有自适应、全局寻优等特点，被广泛用于解决多约束条件的最优问题。基于遗传算法的自动组卷系统根据出题者给定的约束条件，搜索题库中与特征参数相匹配的试题，从而得到满足出题者要求的试题[6]。

2.3.2.1染色体编码及初始种群设计

本系统的染色体编码采用实数编码的方式，将一份试卷作为一个染色体，一道题目作为一个基因，按题目类型将试卷分段处理以确保各题型的数量不变。在公安消防岗位资格考试中，选择题40道，多选题40道，判断题30道，则染色体表示为：

单选题 | 多选题 | 判断题

试卷初始种群按照总题数、题型比例、总分要求等随机产生，满足遗传算法的迭代要求，减少迭代次数，加快算法收敛。

2.3.2.2适应度函数设计

适应度函数用于评价试卷个体的符合遗传至下一代的优劣程度，适应度越大个体越好；反之，适应度越小则个体越差。由于初始种群的设计使种群已满足题型、分数等要求，适应度函数只与题目的难度和知识点分布有关。

试卷难度系数公式：P=∑Di×Si/(∑Si)

其中i=1，2，...N，N是试卷所含的题目数，Di、Si分别是第i题的难度系数和分数。

知识点分布用一个个体知识点的覆盖率来衡量。例如，期望本试卷包含N个知识点，而一个个体中所有题目知识点的并集中包含M个(M<=N)，则知识点的覆盖率为M/N。用户的期望难度系数EP与试卷难度系数P之差越小越好，知识点覆盖率越大越好。因此，适应度函数如下：

f=1-(1-M/N)*f1-|EP-P|*f2

其中，f1为知识点分布的权重，f2为难度系数所占权重。当f1=0时退化为只限制试题难度系数，当f2=0时退化为只限制知识点分布。

2.3.2.3遗传算子设计

a．选择算子。采用轮盘赌算法从种群中选取适应度高的个体。适应度越高，被选择的概率也越大。例如，个体适应度为P={A1、A2、…Am}，其被选择概率为：Ai/(∑Ai)(i从0到m)。

b．交叉算子。由于染色体采用的是分组实数编码的方式，在交叉过程中，确保总分不变并且交叉后没有重复的个体，即无重复的题目。

c．变异算子。在变异过程中确保替换的题目包含被替换题目的知识点，并且类型相同，题号不同。

2.3.2.4遗传算法组卷流程图

根据遗传算法进行抽题组卷，具体流程如图2所示。

图2　遗传算法组卷流程图

2.4人机界面设计

人机界面，是人与计算机之间传递和交换信息的媒介，包括硬件界面和软件界面。人机界面的好坏影响用户对软件的感觉，成为人们衡量软件可用性的标准之一，良好的人机界面也成为软件设计的一个重要方面[7]。本系统的模拟考试答题界面如图3所示。

图3　答题界面设计

3　结语

该系统应用于智能移动终端，消防岗位资格考试备考人员可在工作之余随时随地进行学习。该系统在消防岗位知识学习和消防岗位资格考试复习中有着非常广阔的应用前景。

[1] 公安消防岗位资格制度规定[Z].公安部消防局，2008.

[2] 王凌燕，张仕东，王丽燕.基于Android的英语口语移动学习平台的设计与实现[J].陕西科技大学学报，2012，30(5)：146-150.

[3] 夏帮贵.基于Android平台的移动学习系统[J].西华大学学报：自然科学版，2011，30(5)：81-84.

[4] 公安消防岗位资格考试大纲[Z].公安部消防局，2008.

[5] 张辉.基于.NET的题库管理与智能组卷系统设计与实现[J].教育理论与实践，2012，32(18)：50-52.

[6] 马永杰，云文霞.遗传算法研究进展[J].计算机应用研究，2012，29(4)：1201-1206.

[7] 张海藩.软件工程[M].北京：清华大学出版社，2010：103-108.

(责任编辑、校对马龙)

Design and Research on the Knowledge Question Bank of Firefighting Post and Assisted Learning System

ZHANG Hui

(DepartmentofForceManagement，TheArmedPoliceAcademy，Langfang，HebeiProvince065000，China)

According to the relevant regulation of ministry of public security， the staff engaging in fire inspection and fire rescue and command must obtain according The Post Aptitude Examination in the Fire. In order to meet the needs of the students’ mobile learning and solve the problems caused by the paper review materials， the paper has carried out the study on the construction of the knowledge database of the qualification examination and the development of learning and simulation test system based Android. The system has the functions of knowledge learning， simulation test， recording error and so on. It has a certain practical value.

qualifying examination of firefighting post； knowledge question bank； assisted learning system

2015-09-10

河北省科技计划项目“消防岗位资格移动学习系统研究”(15210137)

张辉(1979—)，男，河北廊坊人，讲师。

G434；D631.6

A

1008-2077(2016)02-0015-04