试题库平台的设计与实现-本科毕业论文.doc
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1、试题库平台的设计与实现通用试卷生成系统计算机科学与技术 魏 婧 指导老师:符开耀摘 要:随着当今计算机技术的飞速发展,计算机辅助教育(CAI)正在受到整个教育领域越来越广泛的重视。其中利用计算机进行考试题库的管理作为计算机辅助教育的一个重要分支和重要环节,是实现教考分离,提高学校教学质量的有效方法,因而已成为院校教学改革的重要内容。正是在这样一个背景下,为实现我们湖南科技大学计算机学院课程的教学改革,我们着手开发了一套通用试题库系统软件。本通用试题库系统是采用当今流行的Visual Basic语言开发而成。经过我们的多次测试,证明本套通用试题库系统软件具有界面友好,易于使用,通用性强的特点,其
2、具有的录入系统,能录入可包含图形的各科目试题,从而生成不同科目的试题库系统,具有自动组卷方式的成卷系统,可以帮助非任课人员轻松地组成一套满意的试卷,还具有试卷编辑打印功能,能对生成的试卷进行再编辑,并可将编辑好的正式试卷打印出来。从而最终实现了考试出题的自动化。本文主要对通用试题库系统的子系统通用试卷生成系统的分析和设计进行了详细阐述。通用试卷生成系统采用的是当今最先进的遗传算法组卷,组成的试卷具有高智能性,试题重复度少,难度控制好等特点。关键词:通用试卷生成系统;数据库;Visual Basic语言;遗传算法The Design and Implementation on the Gener
3、al Test Library SystemThe General Paper Making SystemComputer Science and Technology Wei Jing Tutor:Fu KaiyaoABSTRACT:With the development of the computer technique, the Computer Aided Instruction (CAI) is becoming more and more important in the education field .Among them using computer to manage t
4、he test library as an important branch of the Computer Aided Instruction is a way to separate the testing and the teaching,in the same time, it also can improve the teaching quality.So this has been an important content of the college reform in education. It is under this background,in order to real
5、ize our education reform in the Computer course, that we develop a general test library system.This system is developed in Visual Basic language. This software has been tested by us and proved it has many characteristics, such as a friendship interface, convenience for using and general-utility. The
6、 system can copy all subjects test including graphics and automatically generate diferent test library system, It also has the function to make test paper manually or auto matically. This can help the teacher who doesnt teach the subject to make a satisfying paper. Furthermore the system can edit an
7、d print the test paper. It also can reorganize the test paper that has been generated and then print it. The software makes generating test paper automatically be true.This paper elaborates on the design and analysis of the General Paper Making System which is the sub system of paper making system.T
8、he system adoptes one of the most advanced paper-making algorithms,the GA paper-making. So the papers are characteristic of high intellegent,low repetition,adviable difficulty and so on.Keywords:The General paper making system;Database; VB Language; GA(Genetic Algorithms) 目 录摘 要IABSTRACT.II1 引 言11.1
9、 研究的背景及意义11.1.1 研究试题库系统的背景11.1.2 研究试题库系统的意义11.2 现有题库系统状况及分析11.2.1 现有题库系统状况11.2.2 试题库系统实现分析21.3 研究通用试题库组卷系统的可行性22 开发工具简介32.1 Visual Basic 6.0 简介32.2 SQL Server 简介42.2.1 SQL基础42.2.2 SQL Server组件52.2.3 SQL语句52.2.4 DDL与DML52.2.5 复杂操作的实现62.3 ADO62.3.1 ADO简介62.3.2 部分ADO对象72.3.3 ADO存取数据73 需求分析93.1 系统功能分析93
10、.2 系统数据分析93.2.1 数据录入和处理的准确性和实时性93.2.2 数据的一致性与完整性103.2.3 数据的共享性与独立性103.3 通用试卷生成系统分析103.3.1 试卷生成系统功能分析103.3.2 通用试卷生成系统业务流程图113.4 通用试卷生成系统的功能特点114 系统设计134.1 概要设计134.2 数据库设计134.2.1 系统E-R图134.2.2 系统数据表144.3 系统主要模块设计144.3.1 自动出题模块144.3.2 试卷参数分析模块154.3.3 试卷生成模块功能实现164.3.4 实现所需步骤165 通用组卷195.1 通用组卷系统的算法195.1
11、.1 组卷算法的发展和概述195.1.2 遗传算法基本知识205.1.3 遗传算法设计的基本步骤225.1.4 遗传算法应用于组卷系统的优势225.2 基于遗传算法的组卷方法235.2.1 智能组卷模型235.2.2 智能组卷的遗传算法设计与实现265.3 实验结果及分析285.4 通用组卷系统实现界面295.4.1 参数输入295.4.2 试卷生成预览界面30结束语31参考文献32致 谢3311 引 言1.1 研究的背景及意义1.1.1 研究试题库系统的背景考试是整个教学过程中的重要环节,它是对学生所学知识和能力的一种评价,也是衡量教师教学效果优劣的一种教育测量手段。但是,目前许多考试的实施
12、过程不完全科学,命题内容,评分标准等缺乏普遍的可比性,考试不够客观和准确。随着计算机科学的迅速发展和广泛应用,计算机技术已进入了现代教育领域,并形成了了一门新兴的边缘学科CAI(Computer Aided Instruction)。利用计算机建立试题库,实现计算机自动选题组卷,是CAI工程的重要组成部分,也是实现教考分离的一个重要手段。利用计算机组卷,不仅能节省教师的宝贵时间,提高工作效率,而且能消除出卷人主观意志的影响,使考试更加标准化,更加客观、真实、全面地反映教学的实际效果,有利于教学质量的提高。建立了试题库系统后,可实行教考分离,促使任课教师必须按照教学大纲的要求认真备课,认真组织教
13、学内容,改进教学方法,对提高教学质量和整体教学水平有着非常重要的意义。每次考试后,还可利用计算机对试卷和考试分数进行分析和评价,使考试这一教学环节更加科学化1。1.1.2 研究试题库系统的意义考试是一项“测量工程”。从统计学的角度来看,考试是一种抽样测量,通常我们告诉学生的应考内容是考查的总体,而试题实际考查到的内容则是我们从总体中抽取的样本。要提高考试质量,在实施考试之前,先要进行设计。实施一次考试命题,不论主观上的认识如何,都在进行着不同形式、不同水平的设计,命题是考试设计的核心2。传统的命题是人工命题,往往凭主考者的经验编制试卷和评阅试卷。而我们许多重要考试的命题不够理想,往往不是命题人
14、员专业知识缺乏和命题经验不足造成,而主要是命题计划不周及试题取样代表性不足。先经科学的设计而后按设计实施考试是现代考试的特点。提高考试的科学化程度,最重要的是加强考试的设计工作,提高考试设计的科学程度,把数理统计的方法引入考试工作,对试卷的编制和考试的质量进行定量分析。建立试题库,实现机器组卷能使科学的考试设计得以实施,是对教学工作加强宏观指导和管理的重要措施之一,有助于将课程教学的科学管理变成现实。研制试题库系统,是一项自然科学与教育科学,学术研究与教学研究相结合的研制课题,它的目的是运用教育测量学、考试学、教育统计学的理论和方法,总结广大教师的考试经验,建立科学的成卷理论,借助于计算机的先
15、进技术,实现能用计算机生成试卷。1.2 现有题库系统状况及分析1.2.1 现有题库系统状况在国外,早己建立了一些针对标准化考试的试题库系统。例如:美国的TOEFL,GRE,GMAT等试题库计算机系统,已成功地运作了几十年,一直都能科学地测试出学生的实际水平。这表明用计算机来成卷是可能的而且是有效的。但是,这些系统涉及到的具体内容与细节,以及其设计思想与原理几乎都是保密的,要建立一套适合中国国情的试题库就只能靠自己努力。在国内,目前部分高校已联合开发了一些基础学科的试题库系统,但就使用范围而言,这些系统大多是某一学科的“专用”题库系统,而且有很强的封闭性,不能根据自己学科的实际情况进行调整,缺乏
16、可扩充性和灵活性。这样,同一所学校要实现所有学科的计算机命题成卷,就必须为每一学科都开发或购置一套相应的试题库系统,这就必将导致大量的重复性劳动,浪费大量的资金。显然这种系统在一定程度上给人们的使用带来不便,也阻碍了系统的推广,因此这样的试题库系统是不完善的。1.2.2 试题库系统实现分析从组卷方面看,现有的试题库系统大体分三种:一种是将试题库看做试题集,命题时由具有丰富经验的教师逐题抽取;二是将试题库看做试卷集,将己经出好的试卷存储起来,在组卷时任意抽取一份;三是有自动形成试卷的功能,利用某种组卷策略,自动形成合理的试卷。前两种虽能保证试卷质量,但第一种与人工命题无异,第二种只能出有限份试卷
17、,第三种则是随机出题,又有组卷策略可遵循,会形成千变万化的试卷,但所使用的组卷技术和策略有优有劣。在统计分析方面,现有的试题库系统大多只统计学生考试的结果,而没有对试题和试卷的评估,甚至有的系统连这一功能都没有。因此,为了更好地普及计算机命题,有必要研制一个通用的采用先进的组卷方法的试题库成卷系统。为此,本文着重对组卷算法进行研究,探讨一种合适的算法解决题库系统中自动选题成卷的问题,同时,在此基础上应用VB语言生成一个面向多学科的试题管理与自动成卷系统。1.3 研究通用试题库组卷系统的可行性从目前已运行的成卷系统来看,虽然不同学科的试题特征指标的命名不同,但其内涵是一样的;虽然不同学科的试题特
18、征指标的个数不同,但有几个是必须的;从试卷的总体来看,关于试卷的质量评价标准有极大的共性,根据考试学理论,一份试卷质量的好坏与下列几个方面有关:(1)组成试卷的各个试题是否科学、合理;(2)试卷中试题的难度比例、考查的深度是否合理;(3)试卷的覆盖面、考查点是否能很好地代表整个考试的内容;(4)试卷所涉及到的知识是否很好地代表着需要考生掌握的知识,反映大纲要求;(5)试卷中的题目的形式是否新颖、丰富,比例是否恰当;(6)试卷能否达到考试功能,如选拔尖子或区分优劣等。因此,建立通用的多学科成卷系统是可能的。我们认为,系统的“通用性”的含义是:系统运行的软、硬件环境设置是通用的;系统的文件内部格式
19、是通用的;系统采用的算法是通用的。通用试题库系统可以派生出任意学科的试题库系统,为多学科的试题管理和组卷服务,不仅可以节省经费,避免重复开发,而且还可以使学校管理走上规范化。2 开发工具简介随着微型计算机技术的快速发展,美国微软公司的Windows操作系统以具有多任务性、图形用户界面、动态数据交换、对象链接与嵌入式等强大功能,成为当今微型计算机操作系统的主流产品。为了适应这一趋势,许多商用软件公司提出了面向对象的可视化编程新理念,先后推出了基于Windows操作系统平台的软件开发工具,如Visual C+、Visual basic、Delphi、Java、PowerBuilder等。相对于其余
20、面向对象的软件开发工具而言,Visual Basic(后面简称VB)简单易学,且强大的功能也绝非早期的Basic所能比拟。可以利用VB开发数学计算、数据库管理、客户/服务器软件、通信软件、多媒体软件和Internet/Intranet等应用软件。因此,我们选择VB系列产品中的一员VB6.0作为通用试题库系统的开发工具。而数据库,我们则选择功能强大且当今较流行的SQL Server 2000。2.1 Visual Basic 6.0 简介作为一种功能强大的开发工具,Visual Basic 6.0具有以下特点:(1)可视化的设计平台可视化设计工具把Windows界面设计的复杂性“封装”起来,程序
21、员不必为界面设计编写代码,只需要利用系统提供的工具,在屏幕上画出各种对象,并设置对象的属性即可。可视化的设计平台为用户实现了程序设计过程的所见即所得,简化了编程的难度,提高了编程效率。(2)结构化的语言VB6.0是在结构化的Basic语言基础上发展起来的,继承了Basic语言结构化特点,语法简单,比较接近人类的语言和逻辑思维方式。(3)面向对象的程序设计方法面向对象的程序设计方法是把数据和程序封装起来作为一个对象,并为每一个对象设置所需要的属性。这些对象的建立不必用语句来描述,只需要从工具箱中拖出所需的对象放置在用户界面上,非常方便、快捷。由此建立了与面向过程程序设计截然不同的新的程序设计理念
22、。(4)事件驱动的编程方式在VB6.0中对象与对象之间、对象与程序之间是靠事件来联系的。一个对象可以有多个事件过程,由用户操作引发某个事件来实现某个功能。开发人员不需要编写传统意义上的程序,没有明显的开始和结束标志,程序的执行是由“事件”的驱动来完成的。所以由事件来控制整个应用程序的流程。(5)交互式开发VB6.0使用交互方式开发应用程序。程序的编码、编译、测试三个步骤之间没有明显界限,用户输入代码时就进行解释,即时捕获并突出显示大多数语法或拼写错误,以便开发人员及时更正。同时,VB6.0为用户提供了大量的在线信息,供开发人员使用。(6)资源共享VB6.0提供动态数据交换编程技术(DDE),实
23、现了Windows应用程序间的数据交换、数据通信功能。同时,它还可以通过动态链接库技术(DLL)将CC+或其他语言编写的程序加入到VB的应用程序中,或直接调用Windows的API函数,实现SDK所具有的功能。VB6.0提供的对象链接与嵌入技术(OLE),把应用程序作为对象链接起来嵌入到某个应用程序中,从而得到具有多种信息的集合式文件。(7)开放的数据库功能VB6.0具有强大的数据库管理功能。它支持多种格式的数据库访问和维护,如Microsoft Access、FoxPro、Paradox等。VB6.0提供了开放数据库互连技术(ODBC),可以通过直接访问或建立连接的方式操作后台大型网络数据库
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