消防崗位資格考試輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張　輝

(武警學(xué)院 部隊(duì)管理系，河北 廊坊　065000)

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消防崗位資格考試輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張輝

(武警學(xué)院 部隊(duì)管理系，河北 廊坊065000)

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，從事消防監(jiān)督執(zhí)法和滅火救援指揮工作的人員，必須取得相應(yīng)的公安消防崗位資格。為滿足考生的移動(dòng)學(xué)習(xí)需求，解決紙質(zhì)復(fù)習(xí)資料帶來的諸多不便，進(jìn)行崗位資格考試知識(shí)題庫的整理和建設(shè)，并開發(fā)了基于Android的輔助學(xué)習(xí)與模擬考試系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)、模擬測(cè)試、錯(cuò)題記錄等功能，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

消防崗位資格考試；知識(shí)題庫；輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)

0　引言

根據(jù)公安部《公安消防崗位資格制度規(guī)定》，為了提高公安消防隊(duì)伍的整體素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平，更好地履行消防監(jiān)督和滅火救援職責(zé)，凡從事消防監(jiān)督執(zhí)法和滅火救援指揮工作的人員必須具備公安消防崗位資格。[1]隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，消防工作所需專業(yè)知識(shí)越來越多、信息量越來越大，消防崗位資格考試涉及的業(yè)務(wù)知識(shí)愈加復(fù)雜。為了使畢業(yè)學(xué)員能夠盡早通過消防崗位資格考試，盡快投入消防業(yè)務(wù)工作，自2010年起，我院每年在學(xué)員畢業(yè)前舉行一次三級(jí)消防崗位資格考試。但一直以來，學(xué)員均用紙質(zhì)資料復(fù)習(xí)。紙質(zhì)資料不僅厚重不方便攜帶，而且翻閱和查找知識(shí)點(diǎn)需要耗費(fèi)大量時(shí)間。與此同時(shí)，單純依靠紙質(zhì)資料難以檢測(cè)對(duì)知識(shí)的綜合掌握程度。這在一定程度上影響了崗位資格考試的最終通過率。

隨著移動(dòng)終端技術(shù)的快速發(fā)展，以智能手機(jī)和平板電腦為代表的移動(dòng)終端設(shè)備不斷推陳出新。借助于移動(dòng)終端設(shè)備，人們擺脫了時(shí)間和空間限制，可以用碎片化時(shí)間隨時(shí)隨地進(jìn)行知識(shí)的拓展和學(xué)習(xí)。這種學(xué)習(xí)方式靈活度高、針對(duì)性強(qiáng)。Android作為開源、免費(fèi)的移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，在教育領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[2-3]。設(shè)計(jì)和開發(fā)基于Android的消防崗位知識(shí)題庫及輔助學(xué)習(xí)系統(tǒng)，可以輔助備考人員隨時(shí)隨地進(jìn)行消防崗位資格考試的自主學(xué)習(xí)，隨時(shí)隨地進(jìn)行模擬考試，從而能夠充分利用零碎時(shí)間，系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，達(dá)到以考促學(xué)、以考促訓(xùn)的目的。

1　消防崗位知識(shí)題庫建設(shè)

一是搜集不同地區(qū)消防部門歷年消防崗位資格考試的復(fù)習(xí)題，并根據(jù)學(xué)院各專業(yè)教研室教員多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，結(jié)合消防崗位資格考試大綱進(jìn)行了復(fù)習(xí)題的整理和知識(shí)題庫的建設(shè)。

根據(jù)《公安消防崗位資格考試大綱》的要求，知識(shí)題庫主要分為基礎(chǔ)理論、消防監(jiān)督和滅火救援三大類題目。基礎(chǔ)理論主要包括物質(zhì)燃燒基礎(chǔ)和危險(xiǎn)化學(xué)品基礎(chǔ)知識(shí)；消防監(jiān)督類型下面分火災(zāi)控制、消防設(shè)施設(shè)計(jì)、建筑工程防火設(shè)計(jì)、火災(zāi)原因調(diào)查認(rèn)定等15個(gè)知識(shí)點(diǎn)；滅火救援類型下面分滅火救援基礎(chǔ)工作、消防技術(shù)裝備、滅火救援業(yè)務(wù)訓(xùn)練等10個(gè)知識(shí)點(diǎn)。[4]

二是基于Microsoft Visual Studio 2010平臺(tái)和SQLite數(shù)據(jù)庫技術(shù)創(chuàng)建消防崗位資格考試知識(shí)題庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)題庫的動(dòng)態(tài)管理。按照考試大綱的要求，將知識(shí)題庫題型分為單選題、多選題、判斷題。同時(shí)，為方便抽題組卷進(jìn)行模擬考試，對(duì)知識(shí)題庫中題目的屬性進(jìn)行多條件約束的設(shè)置，如表1所示。其中，題目難度采用難、中、易三級(jí)分類，重要程度采用了解、一般、重點(diǎn)三級(jí)設(shè)置。

表1　知識(shí)題庫的屬性

2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1開發(fā)平臺(tái)和開發(fā)工具

本系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，采用Google推出的最新Android集成開發(fā)環(huán)境——Android Studio 1.0，SQLite 3數(shù)據(jù)庫，Navicat for SQLite數(shù)據(jù)庫管理及開發(fā)工具。Android系統(tǒng)為開發(fā)者提供內(nèi)置的安全功能，大幅度減少應(yīng)用程序安全性問題。

2.1.1Android Studio

Android Studio是基于IntelliJ IDEA的免費(fèi)Android開發(fā)環(huán)境，類似于Eclipse ADT，Android Studio提供了集成的Android開發(fā)工具用于開發(fā)和調(diào)試。

在IDEA的基礎(chǔ)上，Android Studio提供基于Gradle的構(gòu)建支持，擁有Android專屬的重構(gòu)和快速修復(fù)功能，能夠通過提示工具快速捕獲性能、可用性、版本兼容等問題，使用基于模板的向?qū)砩沙Ｓ玫腁ndroid應(yīng)用設(shè)計(jì)和組件，提供功能強(qiáng)大的布局編輯器使開發(fā)者能夠直接拖拉UI控件并進(jìn)行效果預(yù)覽。

2.1.2SQLite 3數(shù)據(jù)庫

SQLite是一款輕型數(shù)據(jù)庫，具有以下特性：遵守ACID的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；系統(tǒng)獨(dú)立，無需安裝和配置環(huán)境；支持嵌入性設(shè)備；占用系統(tǒng)資源非常低，通常為幾百KB內(nèi)存。

2.1.3Navicat for SQLite數(shù)據(jù)庫管理及開發(fā)工具

Navicat for SQLite是一套專為SQLite設(shè)計(jì)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫管理及開發(fā)工具。它可以用于SQLite的版本2或版本3。

2.2功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是針對(duì)備考消防崗位資格考試人員需求而開發(fā)的一個(gè)移動(dòng)終端應(yīng)用系統(tǒng)，要求能夠進(jìn)行知識(shí)題庫的動(dòng)態(tài)管理，并且真實(shí)模擬消防崗位資格考試。系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

2.2.1系統(tǒng)維護(hù)和題庫管理模塊

系統(tǒng)維護(hù)和題庫管理模塊主要針對(duì)知識(shí)題庫管理及維護(hù)人員進(jìn)行用戶、權(quán)限等方面的管理，具有相關(guān)權(quán)限的人員可以對(duì)知識(shí)題庫進(jìn)行增加、刪除、更新操作。此外，也可通過系統(tǒng)導(dǎo)出題庫數(shù)據(jù)提供給智能終端使用。

2.2.2智能終端模塊

2.2.2.1知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)模塊

按照考試大綱要求以列表形式收錄單選題、多選題、判斷題三類題目的題庫，并根據(jù)大綱所列各類知識(shí)點(diǎn)(如基礎(chǔ)理論、火災(zāi)控制、火災(zāi)事故處理、建筑耐火性能與建筑消防設(shè)施、搶險(xiǎn)救援行動(dòng)等)進(jìn)行分類練習(xí)。

2.2.2.2模擬考試模塊

模擬消防崗位資格考試，設(shè)計(jì)自動(dòng)組卷功能，從題庫中按題目類型抽取110道題目(其中，單選題40道、多選題40道、判斷題30道)，組成一套模擬試卷。答題完畢提交后系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)比用戶答案判斷正誤，并根據(jù)評(píng)分規(guī)則計(jì)算出本次考試成績(jī)，自動(dòng)判斷是否通過考試。模擬考試的錯(cuò)題自動(dòng)轉(zhuǎn)入錯(cuò)題查看模塊。

2.2.2.3錯(cuò)題查看模塊

完成模擬考試后，錯(cuò)題自動(dòng)轉(zhuǎn)入該模塊。用戶可以到此查看做錯(cuò)的題目，從而促進(jìn)用戶對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。

2.2.2.4學(xué)習(xí)輔助模塊

該模塊提供消防崗位資格考試大綱、考試所需教程以及相關(guān)法律法規(guī)瀏覽功能。

2.3模擬考試抽題算法設(shè)計(jì)

在模擬考試功能模塊中設(shè)計(jì)了兩種抽題算法，以保證模擬考試抽題質(zhì)量，達(dá)到全面測(cè)試目的。

2.3.1隨機(jī)抽題算法

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的隨機(jī)抽題算法[5]。抽題時(shí)采用基于知識(shí)題庫屬性的隨機(jī)抽題算法，在每種題型中輔以難度、知識(shí)點(diǎn)、重要程度等約束條件。抽題時(shí)把相應(yīng)題型數(shù)據(jù)庫中的題號(hào)提取出來存入一個(gè)數(shù)組中，在每個(gè)題型組成的數(shù)組集合中調(diào)用一次隨機(jī)抽題算法，生成與該型題數(shù)量要求一致的隨機(jī)數(shù)，按照單選題40道、多選題30道、判斷題30道的原則，存入相應(yīng)的數(shù)組中。隨機(jī)數(shù)生成完畢后，該類型題目隨即生成。該算法的抽題過程與人工出題組卷的過程類似，操作簡(jiǎn)單、方便，通過約束條件的控制，可以避免抽題結(jié)果中同一知識(shí)點(diǎn)的題目重復(fù)出現(xiàn)，也能保證需要測(cè)試知識(shí)點(diǎn)的題目能被抽到。

2.3.2遺傳算法

遺傳算法模擬自然界優(yōu)勝劣汰、適者生存的生物進(jìn)化模型，具有自適應(yīng)、全局尋優(yōu)等特點(diǎn)，被廣泛用于解決多約束條件的最優(yōu)問題?；谶z傳算法的自動(dòng)組卷系統(tǒng)根據(jù)出題者給定的約束條件，搜索題庫中與特征參數(shù)相匹配的試題，從而得到滿足出題者要求的試題[6]。

2.3.2.1染色體編碼及初始種群設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的染色體編碼采用實(shí)數(shù)編碼的方式，將一份試卷作為一個(gè)染色體，一道題目作為一個(gè)基因，按題目類型將試卷分段處理以確保各題型的數(shù)量不變。在公安消防崗位資格考試中，選擇題40道，多選題40道，判斷題30道，則染色體表示為：

單選題 | 多選題 | 判斷題

試卷初始種群按照總題數(shù)、題型比例、總分要求等隨機(jī)產(chǎn)生，滿足遺傳算法的迭代要求，減少迭代次數(shù)，加快算法收斂。

2.3.2.2適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計(jì)

適應(yīng)度函數(shù)用于評(píng)價(jià)試卷個(gè)體的符合遺傳至下一代的優(yōu)劣程度，適應(yīng)度越大個(gè)體越好；反之，適應(yīng)度越小則個(gè)體越差。由于初始種群的設(shè)計(jì)使種群已滿足題型、分?jǐn)?shù)等要求，適應(yīng)度函數(shù)只與題目的難度和知識(shí)點(diǎn)分布有關(guān)。

試卷難度系數(shù)公式：P=∑Di×Si/(∑Si)

其中i=1，2，...N，N是試卷所含的題目數(shù)，Di、Si分別是第i題的難度系數(shù)和分?jǐn)?shù)。

知識(shí)點(diǎn)分布用一個(gè)個(gè)體知識(shí)點(diǎn)的覆蓋率來衡量。例如，期望本試卷包含N個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而一個(gè)個(gè)體中所有題目知識(shí)點(diǎn)的并集中包含M個(gè)(M<=N)，則知識(shí)點(diǎn)的覆蓋率為M/N。用戶的期望難度系數(shù)EP與試卷難度系數(shù)P之差越小越好，知識(shí)點(diǎn)覆蓋率越大越好。因此，適應(yīng)度函數(shù)如下：

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

其中，f1為知識(shí)點(diǎn)分布的權(quán)重，f2為難度系數(shù)所占權(quán)重。當(dāng)f1=0時(shí)退化為只限制試題難度系數(shù)，當(dāng)f2=0時(shí)退化為只限制知識(shí)點(diǎn)分布。

2.3.2.3遺傳算子設(shè)計(jì)

a．選擇算子。采用輪盤賭算法從種群中選取適應(yīng)度高的個(gè)體。適應(yīng)度越高，被選擇的概率也越大。例如，個(gè)體適應(yīng)度為P={A1、A2、…Am}，其被選擇概率為：Ai/(∑Ai)(i從0到m)。

b．交叉算子。由于染色體采用的是分組實(shí)數(shù)編碼的方式，在交叉過程中，確?？偡植蛔儾⑶医徊婧鬀]有重復(fù)的個(gè)體，即無重復(fù)的題目。

c．變異算子。在變異過程中確保替換的題目包含被替換題目的知識(shí)點(diǎn)，并且類型相同，題號(hào)不同。

2.3.2.4遺傳算法組卷流程圖

根據(jù)遺傳算法進(jìn)行抽題組卷，具體流程如圖2所示。

圖2　遺傳算法組卷流程圖

2.4人機(jī)界面設(shè)計(jì)

人機(jī)界面，是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞和交換信息的媒介，包括硬件界面和軟件界面。人機(jī)界面的好壞影響用戶對(duì)軟件的感覺，成為人們衡量軟件可用性的標(biāo)準(zhǔn)之一，良好的人機(jī)界面也成為軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面[7]。本系統(tǒng)的模擬考試答題界面如圖3所示。

圖3　答題界面設(shè)計(jì)

3　結(jié)語

該系統(tǒng)應(yīng)用于智能移動(dòng)終端，消防崗位資格考試備考人員可在工作之余隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。該系統(tǒng)在消防崗位知識(shí)學(xué)習(xí)和消防崗位資格考試復(fù)習(xí)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 公安消防崗位資格制度規(guī)定[Z].公安部消防局，2008.

[2] 王凌燕，張仕東，王麗燕.基于Android的英語口語移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，30(5)：146-150.

[3] 夏幫貴.基于Android平臺(tái)的移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，30(5)：81-84.

[4] 公安消防崗位資格考試大綱[Z].公安部消防局，2008.

[5] 張輝.基于.NET的題庫管理與智能組卷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].教育理論與實(shí)踐，2012，32(18)：50-52.

[6] 馬永杰，云文霞.遺傳算法研究進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2012，29(4)：1201-1206.

[7] 張海藩.軟件工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010：103-108.

(責(zé)任編輯、校對(duì)馬龍)

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

河北省科技計(jì)劃項(xiàng)目“消防崗位資格移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)研究”(15210137)

張輝(1979—)，男，河北廊坊人，講師。

G434；D631.6

A

1008-2077(2016)02-0015-04