李阿紅++張建鋒

摘要：考試已成為整個社會評定個人水平能力及選拔人才不可缺少的手段之一。試題庫的完整性及試題組卷的科學(xué)性已成為當(dāng)代教育的熱點研究問題。應(yīng)用自動組卷系統(tǒng)，只需根據(jù)題型、題量、難易度、分值等相關(guān)參數(shù)的設(shè)置即可自動生成一套滿足要求的試卷。在組卷系統(tǒng)研究中，自動組卷算法是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，提出新的利用遺傳算法組卷系統(tǒng)，其目的在于提高自動組卷的有效性和試卷質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：遺傳算法；自動組卷；組卷系統(tǒng)

中圖分類號：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）01-0213-02

Research on Auto-generating Test Paper on Genetic Algorithm

LI A-hong1，2， ZHANG Jian-feng1

（1.College of Information Engineering Northwest A&F University， Yangling 712100， China； 2.Xianyang Vocational & Technical College， Xianyang 712000， China）

Abstract： Testing has already been one of the main measures for assessing talentsquality and promoting talents. Therefore， it has been a hot issue that test bank should be integrated and the test paper generating module should be scientific. The auto-generating test paper system can generate automatically test papers which can meet the requriements based on the task types， the quantity，the degree of difficulty etc. In the research of the system， the algorithm is the key technique，so the paper proposes the new generating test paper system on the genetic algorithm to improve its effectiveness and the papers quality.

Key words： Genetic algorithm； Auto-generating test pape； Generating test paper system

1 組卷系統(tǒng)基本原則

在目前高等教育中，考試仍然是評價教學(xué)效果的重要方式，也是給提高教學(xué)質(zhì)量提供反饋信息的重要手段。因而試卷的設(shè)計就尤為重要，不僅要涉及知識的覆蓋面。而且試題的難易程度要控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)中，這樣才起到真正的評價和反饋作用。利用計算機(jī)開發(fā)新的組卷系統(tǒng)已成當(dāng)代教育研究的熱點問題之一，而如何保證試卷的隨機(jī)性、公平性、合理性，是實現(xiàn)自動組卷系統(tǒng)的一個難點。

1.1 控制試題的難易度

試卷是老師對學(xué)生進(jìn)行所學(xué)知識掌握程度檢測的重要手段，然而同一門課對不同專業(yè)的學(xué)生要求掌握的程度會有所不同，如《計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》這門課對理科學(xué)生要求掌握的程度相對文科學(xué)生要高，因此針對不同專業(yè)學(xué)生試卷的難度會有所不同；對同一專業(yè)學(xué)生，要根據(jù)學(xué)生已有的基礎(chǔ)，以及學(xué)生的年齡和接受能力，試題的難易程度也要不同；同時根據(jù)考試的級別和及格率的要求，試題的難易程度也要有所調(diào)整。

1.2 保證試題的公平性

為了保證考試的公平性，在組卷過程中要保證考生前后左右的試題都不一樣，但試題的難易程度一樣，這就要求在組卷中要靈活多樣，同等難易程度的試題要有足夠的數(shù)量。而且試題的形式要保持一致，不然很難保持同一場考試的公平性。

1.3 發(fā)揮組卷系統(tǒng)的智能性

計算機(jī)在組卷的過程中往往按照命題人給出的指令從試題庫中挑選試題完成組卷工作，可是系統(tǒng)對所生成試卷的難易程度、有效性很難有效地控制。于是如何有效地提高計算機(jī)的組卷性能，使計算機(jī)能夠自動調(diào)整組卷算法實現(xiàn)其組卷的智能性，是組卷成功的重要因素之一。

2 算法分析

遺傳算法是來源于達(dá)爾文生物進(jìn)化論中適者生存、優(yōu)勝劣汰遺傳機(jī)制的自然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理生物進(jìn)化過程的計算模式，是一種模擬自然進(jìn)化過程搜索最優(yōu)解的方法[1]。遺傳算法從代表問題潛在解集的一個種群出發(fā)，一個種群由經(jīng)過基因編碼的一定數(shù)目的個體組成。每個個體是染色體帶有特征的實體。染色體作為遺傳物質(zhì)的主要載體，其內(nèi)部表現(xiàn)（即基因型）是某種基因組合，它決定了個體形狀的外部表現(xiàn)[2]。因此，在一開始需要實現(xiàn)從表現(xiàn)型到基因型的映射即編碼工作。初始種群產(chǎn)生后，按照適者生存和優(yōu)勝劣汰的原則，逐代演化產(chǎn)生出越來越好的近似解，在每一代，根據(jù)問題域中個體的適應(yīng)度大小選擇個體，并借助于自然遺傳學(xué)的遺傳算子進(jìn)行交叉和變異，產(chǎn)生出代表新的解集的種群，最后一代種群中的最優(yōu)個體經(jīng)過解碼，可以作為問題近似最優(yōu)解。

本文基于對遺傳算法的仔細(xì)研究，并從四個方面進(jìn)行了改進(jìn)，分別是編碼方式、適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計、初始種群生成方法以及遺傳算子的基礎(chǔ)上，提出一種基于改進(jìn)遺傳算法的組卷模式。在此基礎(chǔ)上，對該算法的實現(xiàn)過程進(jìn)行仿真分析，分別研究在不同的迭代次數(shù)的基礎(chǔ)上的進(jìn)化情況，進(jìn)而可以看出改進(jìn)遺傳算法的有效性。

3 基于遺傳算法的自動組卷系統(tǒng)設(shè)計

B/S架構(gòu)模式的用戶界面是通過WWW瀏覽器來實現(xiàn)，極少部分邏輯事務(wù)在前端（Browser）實現(xiàn)，邏輯事務(wù)在服務(wù)器端（Server）實現(xiàn)，即形成所謂三層3-tier結(jié)構(gòu)。B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)不需要安裝客戶端軟件，它運(yùn)行在客戶端的瀏覽器上，系統(tǒng)升級或維護(hù)時只需更新服務(wù)器端軟件即可，這樣就簡化了客戶端電腦負(fù)荷，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。通常在組卷系統(tǒng)建成后，在應(yīng)用中為與軟件的變化相配，題庫中的數(shù)據(jù)會不斷變化、升級更新。本系統(tǒng)采用B/S（Browser/Server）模式開發(fā)系統(tǒng)，這就使系統(tǒng)的升級和維護(hù)更為便捷，完全解決了系統(tǒng)維護(hù)和升級客戶端無關(guān)這一難題，使所有的操作都可以在服務(wù)器端完成。B/S三層框架結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 B/S三層架構(gòu)體系

本系統(tǒng)主要使用Visual Studio 2010的C#、ASP.NET語言進(jìn)行編程，用Microsoft SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)庫，采用改進(jìn)遺傳算法求解自動組卷問題，分析設(shè)計出基于B/S結(jié)構(gòu)的組卷設(shè)計方案，實現(xiàn)一個較為實用的智能組卷系統(tǒng)。界面友好，智能、高效。組卷系統(tǒng)功能模塊如圖2。

圖2 自動組卷系統(tǒng)功能模塊

4 結(jié)論

在計算機(jī)輔助教學(xué)中，自動組卷系統(tǒng)是其重要的構(gòu)成部分，它是把測量學(xué)、教育統(tǒng)計學(xué)等多門科學(xué)知識與人工智能技術(shù)相結(jié)合，借鑒專家命題的智能經(jīng)驗，并合理利用計算機(jī)的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，最終實現(xiàn)計算機(jī)完全能智能生成試卷。本文主要研究了利用遺傳算法開發(fā)的自動組卷系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張曉博.基于云遺傳算法實現(xiàn)自動組卷問題[J].電腦知識與技術(shù)，2011（3）.

[2]崔艷.基于通用試卷庫組卷算法的研究和實現(xiàn)[D].鄭州大學(xué)碩士論文，2010.

[3]陳鋒.試題庫系統(tǒng)中隨機(jī)抽題算法的設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代計算機(jī)，2010（3）.

[4]張琨.基于遺傳算法的智能組卷研究與應(yīng)用[D].北方工業(yè)大學(xué)碩士論文，2007.