智能在线考试系统研究

邓英伟+袁晓红+张小琳+谭艳+彭伟

摘要：随着信息技术的发展，在线考试系统应用越来越广泛，良好的智能考试系统，可以减轻教学实施与组织者的负担，促进考试的公平公正。我们从在线考试系统发展的历史、使用的技术、采用的算法几个方面展开了讨论，期望能够对智能考试系统研究者提供有用的参考。

关键词：在线考试系统；智能算法；教学管理系统

中图分类号：TP399 文献标识码：A

0 前言

信息技术在教育领域的快速发展，从而促使教育教学的在信息化教学方面发生了重要变革，由此逐渐形成了计算机辅助教学这一研究领域。基于信息技术的计算机辅助教学系统（COMPUTER ASSISTED INSTRUCTION，简称CAI）的研究始于上世纪50年代，至今已有近60年的历史，它的发展与教育、计算机、人工智能等领域的发展息息相关，CAI涵盖教学、答疑、实验和测验考试等多个教学环节，涉及到心理学、教育学和计算机科学等多门学科。随着这些领域的不断发展，计算机辅助教学系统也处于高速发展阶段，而作为评价方式的考试则是CAI的关键组成部分，在教育信息化发展的大趋势下，基于信息技术的在线考试也正逐步取代传统的考试方式。当前，现有的在线考试系统中，较为成熟的考试系统有各类计算机技术能力考试系统、汽车驾驶员理论知识考试系统等等，这些考试系统应用范围广，操作方便簡单，社会认可度较高。良好的智能考试系统，不仅可以提高教学反馈的效率，减轻教学实施与组织者的负担，同时还可以提高课程建设质量，为进一步提高教学水平、发展素质教育创造条件。

1 在线考试系统发展的历史

考试是教学活动中的重要环节，随着以计算机为主体的现代科学技术的发展，考试的形式越来越灵活，应用范围越来越广，针对性越来越强，实施效率越来越高。

在线考试系统是计算机辅助教学系统中的重要组成部分，其最开始是伴随计算机辅助测试系统而产生的，然后由于信息技术的迅速普及和高速发展，计算机辅助教学系统也得到了高速发展。美国是是世界上最早开展远程教育的国家之一，远程教育的覆盖比例达到45%以上，成为规模最大的远程教育教学国家，基于远程教育的特性需求，与之相关的考试系统研究也达进入了更加成熟的阶段，在线考试系统作为实施远程教育检测教学质量的重要角色，成为远程教育不可缺少的重要部分。早在上世纪70年代，美国考试委员会便开展了计算机模拟考试的相关研究，1983年成功开发了当时称为计算机辅助系统的世上首套考试系统，考试系统的序幕被正式拉开。

试系统的发展状况看来，依托于互联网的在线考试已经称为为考试系统的主流发展方向，但是目前各类在线考试系统大多是以考查考生水平为目标，忽略了对考试过海量考试数据的分析研究，且试题类型单一、通用性和智能化程度不够，虽然可以减少了出卷、阅卷等工作量，但总体智能化程度偏低，很多考试系统、特别是一些大学和行业的专门考试系统还没有完成考试后分析及反馈改进的功能。伴随着计算机技术特别是人工智能技术的的迅猛发展，研究者对考试系统中组卷算法、智能阅卷算法等难点的研究的不断深入，在线考试系统逐渐形成了具有智能组卷、自动阅卷、题库自动反馈功能的超级智能考试系统。这也是本课题研究的方向之一，一个优秀的智能考试系统不单能够生成难度适中、知识点分布良好的试卷，也能通过考后的考试数据分析、进行自我反馈，以便更好的指导考生掌握科学知识。

2 在线考试系统采用的技术

从考试系统使用的技术来看，当前教学考试系统多为三种情况。最古老的是单机版考试系统；第二种是C/S模式即客户机/服务器模式的考试系统；最后一种是B/S 模式即浏览器/服务器模式的考试系统。这些系统实现了无纸化考试，考生登录系统后参加考试，系统可以自动判卷并得出成绩，下面对几种系统作简要介绍。

单机版考试系统是指考试仅在单机上进行，把整个考试系统都安装在一台计算机上，参加考试的学生的答卷也存储在该计算机中。这样，有几台计算机就要安装几次系统，每次考试之前都需要对每台计算机安装系统并更新试题库，不方便软件系统的升级和维护，仍然需要投入大量的人力进行考务工作，随着计算机技术的发展，这种缺乏数据共享和集中管理实用性不强的机制已经被淘汰。

C/S（Client/Server）即客户端/服务器的意思。一般在局域网中进行，客户端为用户提供可视界面，考生在客户机上进行考试，后台是数据库服务器，主要有考试系统数据库和主体程序，用来为考试组卷、回收考生成绩和存储考试相关的数据等。这种模式的考试系统稳定，具有较强的交互性，但考试系统的维护和升级都很繁琐，每次考试前都需要重新安装配置，数据安全性也不是很强。

B/S （Browser/Server）即浏览器、服务器模式的考意思，是随着WEB兴起之后的的一种网络模式。浏览器相当于上一种模式中的客户端，考生在浏览器上操作发送指令，中间WEB服务器接收验证合法指令之后传输到数据服务器进行处理。这种模式的考试系统升级只需重新配置服务器，方便系统的检修及监管，大大减少了考试组织管理的人力，但是由于其考试全程在互联网上进行，数据的安全性相对较低。为了弥补以上两种模式的缺陷，考虑到B/S应用于局域网时，其数据存储安全风险可得到有效控制，出现了C/S和B/S混合模式。

随着计算机技术的发展，开发工具和语言也呈现了多样化，如ASP、JSP、PHP、Visual Basic、Visual C#和Visual C++等。后台数据库主要采用的有Oracle Access和SQL Server等。

3 在线考试系统采用的算法

智能考试系统能够有效地减轻考试管理部门、组考者、出卷者的工作强度，试卷的抽取需要满考虑试卷的知识点覆盖范围、试题类型、试题难度、试卷分数、区分度、答题时间等一系列问题。许多业国内外专家为了更好的解决试卷组卷问题进行了一系列深入的研究。目前常用的组卷算法包括： 随机抽取组卷算法、启发式组卷算法、误差补偿组卷算法、回溯试探组卷算法、优先权组卷算法、自适应组卷算法、人工鱼群组卷算法、粒子群组卷算法、基于专家系统的组卷算法、基于遗传算法的组卷算法等等，这些算法各有优缺点，根据考试要求的不同，可以采用相应的组卷算法。尽管国内外专家就组卷算法开展了很多探究，但是以上算法都有各自的优缺点至今为止尚无完美的解决组卷问题的方案。

4 结论

纸质考试存在的历史最为悠久，从古代的科举考试到现代的中考、高考等多种考试都在使用。纸质考试方式相对于现代信息化考试系统存在明显的缺点。在信息化教学全面展开的当今时代，深入进行在线智能考试系统的研究对于探索教育的规律，创新教育理念，改变培训选拔方式具有重要的现实意义，对于在线智能考试系统的研究在推动教育管理发展的同时，更能拓宽计算机应用的领域，促进计算机应用相关技术的发展。

湖南省社科基金项目：MOOC环境下以主动学习为中心的大学生“四维”“四自”育人模式的研究与实践，（湘教工委通[2015]39号-15B26）；湖南省普通高等学校教学改革研究项目：现代信息技术视角下的高校教务管理系统研究开发与应用——以湖南工学院为例，（湘教通[2015]291号-574）

参考文献：

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[2]贺荣，陈爽.在线组卷策略的研究与设计[J].计算机工程与设计，2011， 32（6）： 2183-2186.endprint