建设优质试题库，助力工程图学类课程建设

薛立华，肖银玲

(高等教育出版社，北京，100029)

课程是知识、能力和素质协同发展的载体。工程图学类课程通过图形研究工程与产品的图形信息表达、图形理解和图样绘制，对培养学生的工程思维、图形思维以及进一步学习专业技术知识具有十分重要的作用。近年来，许多高校针对教学内容与课程体系、教学方法与手段以及考核与考试方法等进行了一系列的尝试与改革[1-3]，但考试仍然是检验课程教学成果的必要手段。由于工程图学类课程的绝大部分试题都是以图形的形式出现，教师出卷时的绘图工作量巨大，期末考试出卷工作已经成为教师的沉重负担。由于试题图形信息量大，试题的属性表达依赖于教师评判，存在一定的主观性和局限性，一般的通用试题库无法满足工程图学类课程的组卷需求[4-5]，因此有必要建设一套工程图学类课程通用的闭卷笔试型试题库及组卷系统。

《工程图学试题库及组卷系统》的前身是《画法几何与工程制图试题库系统》，它始创于20世纪90年代初期，由浙江大学等14所高校历时六年研制完成，包括画法几何、机械制图、土建图和计算机绘图四部分，共有1 976道题，所有试题均以位图格式的扫描文件入库，无法编辑和修改，使用上很不方便。2001年推出的《智能型矢量化工程图学试题库》是《画法几何与工程制图试题库系统》的升级版，根据考教分离的要求，对试题进行了矢量化和内容的扩充，并强化了自动组卷功能，能自动进行组卷、排版及评价等，但组卷系统功能比较简单，试题数量偏少，仅包含2 933道题。近年来，工程图学类课程的教学内容和课程体系的不断变化使得试题库中的部分试题失去实用价值，制图标准和设计规范的修订更新使得试题库中的试题均需要根据最新的标准和规范要求重新修订，计算机软、硬件环境的升级换代导致试题库系统的部分功能失效，原有试题库已越来越难满足教学需要。因此，高等教育出版社于2015年启动了《工程图学试题库及组卷系统》的升级改造工作，大幅扩充试题数量并进行组卷系统研发，以进一步提高试题库的开放性和适应性。

《工程图学试题库及组卷系统》(以下简称“试题库”)由浙江大学、大连理工大学、北京理工大学、西南交通大学、东北石油大学、华南理工大学、河海大学等七所院校历时两年研发完成，是工程图学类课程通用的闭卷笔试型试题库系统。

1 试题库的总体规划

建设一套优秀的试题库，定位是重中之重，因此首当其冲的任务是做好试题库的顶层设计。试题库由试题和组卷系统两部分组成。试题部分是总容量为5 273道试题并附有答案的试题模块，按机械、土木水工建筑两个专业大类组织在一起，是试题库的基础成分；组卷系统是试题库的管理系统，对用户来说也是服务系统。

1.1 试题库的建库方针

试题库的建库方针是“正确、适用、好使”，这也是试题库的生命线。“正确”是指试题库中没有错题、错解，符合制图标准，它是命题和试题有效调用的基本要求。“适用”是指试卷选题难易得当，切合专业需求，符合教学实际和学生实际。广义的“适用”还包括系统能高效预览，多种组卷方式可选，便于快速排版、快速生成A、B卷等实用功效。“好使”是指组卷系统功能齐全，便于操作，易维护。“好使”不仅是指操作层面上的灵活方便，更重要的是试题库要具有开放性，用户能在一定程度上自主地维护试题库，能增加、删除试题以及排除试题中的差错，使之不断地吐故纳新，满足用户的个性化需求。

1.2 试题库的运行环境

试题库运行所需的操作系统为Windows XP、Windows 7、Windows 10等Windows平台32位及64位操作系统；依赖软件框架为.Net Framework 4.0；组卷系统的成卷功能需要AutoCAD软件支持，软件适配AutoCAD 2012～AutoCAD 2016的32位及64位中文版本；软件运行时，需要在计算机上插装加密锁。为实现良好的程序运行效果，推荐采用Windows 7及以上版本的操作系统。另外，组卷系统的“试题批量导入”等数据扩充维护功能，需要Office 2007及以上版本的Office软件支持。

1.3 试题库的试题组织

试题是试题库的基本组成单元。试题库对试题按类别进行划分，通过试题所属专业及知识单元，实现试题在试题库中的分类有序存放。试题库中的试题采用知识树的形式进行组织，所有试题均按知识单元关联了知识树。通过多级细分结构的专业知识树，可以明确试题的知识层级关系，保证选题组卷的知识范围有效性。另外，试题库中的试题采用试题属性参数进行描述，对每一试题，均需设置试题类型、试题难度、做题时间、做题得分情况、图形特征等内容属性参数，幅面尺寸、定位坐标、题文布局等形态属性参数，以及试题使用状态、试题选定状态等状态属性参数，从而将内容形式多样的海量试题分类聚合为一个有机整体，满足试题库选题组卷的核心功能需求。试题库按照机械类、土木水工建筑类两个知识体系进行组建，图1所示为试题库的试题知识树。

图1 试题知识树Fig.1 Knowledge tree of test questions

1.4 试题库的功能结构

试题库是载体形式为DVD-ROM的计算机桌面版单机程序，系统主要由功能模块及服务模块组成。功能模块包括试题库浏览、试题搜索定位、设计新试卷、编辑已有试卷、预览打印、试题管理、试题基本信息设定修改等。服务模块主要包括试题数据库、试题文件库和AutoCAD数据集成接口，其中试题数据库通过轻量级数据库系统构建，试题文件库由计算机文件系统提供支持，AutoCAD数据集成接口由DWG动态链接库提供支持。试题库的功能结构如图2所示。

图2 功能结构Fig.2 Functional architecture

2 试题库的组卷功能

组卷(即设计新试卷)功能是试题库的核心功能，包括手动组卷、自动组卷(快速)、自动组卷(高级)三种组卷方式，以适应机械、土木、水工、建筑等多种专业工程图学类课程的考试需要。

手动组卷是用户使用最频繁的组卷方式，它以组卷的实用性为目标，通过多属性参数联合搜索快速定位所需试题范围，并以图形化的方式批量显示试题搜索结果，辅助教师快速获得满足需求的各个试题，并将其用于后续的布局排版过程。自动组卷(快速)通过设置简易的组卷规则(如试题知识单元、试题类型、试题难度等)对试卷任务进行自动组卷，可兼顾组卷的实用性和效率。自动组卷(高级)目前主要用于自动组B卷，即根据历史试卷的选题结果，通过自动提取已有试卷中各试题的属性参数构建选题规则条件，自动筛选获得已有试卷的同类组卷方案。本文主要介绍用户使用最多的手动组卷过程。

以机械类专业为例，手动组卷的主要步骤如下：

步骤1：运行“工程图学试题库及组卷系统.exe”，打开软件运行主界面(图3)，通过“文件”→“新建”菜单新建一个试卷任务，单击“手动组卷”图标按钮开始手动组卷过程(图4)。

步骤2：在机械类知识树中选定试题所在的各知识单元，并通过试题属性参数、关键字的联合检索，逐道选定各试题。在“查看明细”中将三道判断题合并、上移后确认选题结果，并将其用于后续的布局排版过程(图5)。

步骤3：在布局排版页面中，逐道双击试题将其加入试卷排版区域，选中试题后按住Alt键并拖动鼠标，将各试题图形在试卷页拖放至合适位置(也可通过工具栏中的上、下、左、右对齐或使试题紧密排列等操作)进行布局排版(图6～图8)。选定试题后点击鼠标右键，可以进行试题的加入/移出试卷、试题旋转、试题顺序调整等操作。编辑试卷标题，指定各题目分数，并生成AutoCAD成卷操作数据后，即可开始成卷操作。

图3 系统主界面Fig.3 Main interface of the system

图4 手动组卷界面Fig.4 Paper-generating interface of the manual mode

图5 选定试题并确认选题结果Fig.5 Select the test questions and confirm the results

图6 试卷布局排版结果(第1页)Fig.6 Test paper layout result(Page 1)

图7 试卷布局排版结果(第2页)Fig.7 Test paper layout result(Page 2)

图8 试卷布局排版结果(第3页)Fig.8 Test paper layout result(Page 3)

步骤4：单击图8右下角“开始成卷”按钮，系统自动加载AutoCAD二次开发模块，在AutoCAD中依次加载试卷各页模板及试题文件，获得最终组卷结果(图9)。单击“试题编辑”工具条的各功能按钮，可以通过试题框显隐切换、线宽显隐切换、只看试题、查看答案等方式查看试卷内容的正确性。检查无误后，可直接操作AutoCAD进行打印或使用“试题编辑”工具条中的“打印试卷”功能打印生成试卷及答案的PDF文件，后续也可使用PDF文件进行试卷印刷。

步骤5：单击“试题编辑”工具条中的“工作目录”按钮，可打开系统工作目录下的试卷文件夹，显示打印生成的试题、答案的PDF文件以及保存的DWG试卷文件(图10)。

图9 试卷成卷界面Fig.9 Test paper formation interface

图10 查看工作目录Fig.10 View the working directory

至此，手动组卷过程结束。需要说明的是，当组卷过程需要中断时，可以通过“文件”菜单的“保存”或“另存为”功能将试卷任务数据保存为XML文件，下次操作时，可通过“文件”→“打开”菜单打开之前已保存的XML试卷文件，将中断的试卷任务数据重新载入组卷系统。

3 试题库的主要特色

1)试题库的试题部分内容丰富，题量大，专业覆盖面和知识覆盖面齐全，有适宜的区分度和多样化的考核方式，知识、能力的考核都有所顾及。

2)工程图学类课程是以图为主的课程，手动组卷时，试题的图形化预览显示是试题库的重要功能之一，它也是选题准确性和便捷性的重要保证。试题库采用显示效率高、操作便捷的基于幻灯片的试题图形化预览显示方法，将DWG格式的试题文件的屏幕图形输出为幻灯片文件。试题库浏览功能提供缩略图的批量浏览、单个试题的放大浏览以及多个试题的对比浏览等预览方式。在试题预览界面，还可进行显示/隐藏线宽、显示/隐藏答案层、旋转图形、选定试题等操作。

3)针对试题库中试题众多、难以逐条浏览的问题，试题库提供强大的试题搜索定位功能。搜索定位功能提供对试题知识单元、试题类型、试题难度、试题尺寸等关键词的单个或多个联合检索，可快速获得符合需求的试题，搜索结果以中文名称、缩略图、文本说明的方式显示试题信息，保证试题搜索结果的直观易懂。另外，试题库也支持用户为试题添加自定义属性，并将其用于搜索过程。

4)手动组卷采用基于对象的组卷方式，试题选择、布局排版、试卷成卷及试卷打印过程完全可见，用户全程参与组卷过程，可随时对半成品的试卷进行判断分析，自主性强。自动组卷提供对选题规则的手动编辑、试题组卷过程的数据记录和选题结果的浏览替换等动态修改与扩展功能，以更好地体现用户意图，可满足多样化的用户需求。

4 结论与建议

《工程图学试题库及组卷系统》不仅能有效提高工程图学类课程的考试出卷效率和课程建设水平，而且在网络、大数据、人工智能等信息技术的支持下，还可作为全国高校工程图学类课程教学的资源共享与交流平台，为解决工程图学类课程教学中的试题资源分散、重复建设、利用率低、考试后缺乏统计反馈交流等问题提供帮助。

随着工程图学类课程考核方式的变化以及网络技术的发展，未来试题库改进还有以下考虑：

1)试题库中机械类专业零件图和装配图两个知识单元的题目偏少，可进一步增加不同难度零件图和装配图的试题数量，以更好地满足不同层次学校的考试需求。

2)兼顾课程考核的多样性，扩充试题库功能，满足随堂测试需求。利用移动互联网的便捷性，以手机等移动设备作为终端，在课堂上进行随堂测试。

3)在现有单机版的基础上，进一步实现用户编辑修改结果的共享共用。

4)为了保证试题库的可持续性，可与高等教育出版社的“爱习题”等教学平台相结合，建设网络版试题库。

5)随着精品在线开放课程等一流课程的建设和教学改革的深入，进一步设计若干新题型，以更好地满足构型思维训练、三维表达和项目式学习等需求。