该文研究了在线考试系统在计算机语言类教学课程中的应用现状和前景,介绍了计算机在线考试系统的设计方法,并在具体的教学实际中进行了应用,获得了比较好的实际效果。该系统是基于网络的在线软件系统,为衡量考生运用计算机语言的水平提供了很好的解决方案。在此基础上进一步分析了制约在线考试系统发展的主要问题,以及改进的措施。
1 背景
程序设计语言课程是计算机专业的一门重要的课程,一般采用传统的闭卷的考试模式。因为计算机语言设计经验的学习是需要大量的上机实践获得的, 其目的在于教会学生实际使用解决实际问题。编程过程是一个人机双向交流的过程,需要适时看到程序运行的结果,并进行动态的调试。这些特点都决定了传统的纸张的考试模式不适用于计算机语言课程的考核[1-3]。除此之外,在传统的考试方式下,组织考试主要有人工出题、考生考试、人工阅卷、成绩评估和试卷分析五个部分组成。这种传统的考试模式有多种弊端,一方面教师的工作量大,因为不论是人工出题还是阅卷工作都是一件非常繁琐且容易出错的事情,另一方面试卷相关的印刷、运输、分发、收缴、装订和存档都讲耗费大量的人力和物力的成本。为了弥补这些不足,计算机辅助考试孕育而生,最早诞生于美国,历经40年的发展在国外已经得到了广泛的应用。美国思而文教学系统有限公司为140多个国家提供1000多种考试,成为全球最大的在线考试研究和推广机构。美国官方最大的考试机构美国教育考试服务中心从1993年开始在其研究生入学考试(GRE)中也逐渐采用计算机辅助的方式减少纸张笔试的考试方法。计算机辅助考试以其 “无纸化”的特点开始被越来越多的人所接受。它可以极大的减少考试需要的成本,表1比较了两种考试方式的成本。
除了减少了教师工作量和减少制作成本这两点以外,在线考试还具有下面的优点:
1)提供自动组卷和自动评价功能,最大程度上减少了人为的主观性对考试的影响,极大的提高了考试的公平性。
2)在线考试才能开放型的试题库,很容易扩充和改善,根据实际考试的效果对试题库进行改进以便提高考试的信度。
3)考试组织灵活,可以组织在线开放式考试,一人一卷,随到随考;也可以采用封闭的模式,指定考场,统一试卷。
2 在线考试系统设计
2.1 系统功能划分和系统用户角色设计
图1表示了该软件系统体系结构,采用B/S的设计模式[4-5],即浏览器/服务器模式,包括客户端浏览器,网络应用服务端和数据库管理三部分[6]。其中客户端浏览器根据用户的不同分为考生界面、专家界面和管理员界面,不同的用户通过不同的用户界面进行操作。网络服务器是系统的核心,负责实现全部考试的内在逻辑,采用ASP技术完成时限包括考生报名、考务管理、组卷、评分,成绩分析等多种功能。数据库部分分为考生库、试题库、和成绩库三部分,不直接与客户端打交道统一组织管理考务信息。
系统用户角色如表2 所示,图2则表示了各个不同的用户角色在该在线考试系统中的工作时序图,该时序图考虑到了考试前后出现的各种状况,并制定相应的对策,详细分析了系统的时序功能。
表2系统用户角色设计
2.2 计算机在线考试系统的逻辑组成
该系统有考生子系统、命题人子系统和系统管理员子系统组成。考生子系统包括考生登录、信息阅览、在线考试和成绩查询几个主要的功能。考生登录时对考生的资格新型核实和验证,信息阅览告知考生相关的考试注意事项。在线考试包括自动抽题组卷,计时,评分。考生成绩查询,则用于通知考生考试成绩,如图2所示。
命题人子系统则有命题人登录,试题库管理两部分组成。命题人登录用于验证命题人的资格。试题库管理则是对试题进行录入、修改、查询等多种操作。管理员子系统则包括人员管理、科目管理、试题库管理等功能,分别对考生和命题人信息、科目信息以及试题信息进行添加、修改和删除等操作。
其中试卷的生成采用无重复组织试卷的算法,采用计算机动态生成随机数,然后根据随机数从数据库中选择题目。由于要求试卷不可重复,需要保证试卷产生的随机数不能重复。一般情况下需要抽取题目是要与前面所有题目进行比较,已验证无重复。由于涉及多次的数据库查询和访问,这种方法是非常耗时耗力的。本系统采用新的算法,即通过遍历查询获得所有试题的主题字保存在一个数组A中,另一个数组D保存已经抽取的试题的主题字。抽取试题时,每次获得一个随机数,便根据该随机数从A中取得主题字同时与D中已有的主题字进行比较,如果相同则说明该主题字有效,将其保存至D中,无效则重新抽取试题。该算法大大的减少了数据库的访问量,提高了算法效率。
考虑到考试过程中会有异常现象,如网络突然中断或者通信不畅等影响考试的情况。应该采用多页提交技术,即试卷的提交在新打开的浏览器页面中进行。试卷本身由多个页面组成,每次答完一个页面即进行提交,出现异常时只影响未提交的当前页面,而已经提交的页面则进行了很好的保存,不会对其造成影响。
该系统是使用ASP技术实现的,它是基于Windows NT Server和IIS服务器端脚本运行环境,利用它可以产生和运行动态的,交互的网络服务应用程序。 当用户申请一个*.asp主页时,Web服务器调用ASP引擎,处理响应的脚本。如果脚本命令中含有访问数据库的请求时就通过ODBC与后台的数据库相连,有数据库访问组件执行访问数据库的操作。使用javaScript这种脚本语言可以制作客户端的程序脚本,他可以开发出交互式的网页,使得网页和用户之间实现一种实时的交互的关系。ASP和JavaScript脚本语言为该软件系统提供了很好的软件技术的支持。
2.3 数据库的设计
计算机在线考试系统的数据库由数据库管理系统统一管理,以完成数据的插入、修改、检索等功能。本软件的数据库设计部分采用SQL Server 2000技术,它提供了友好的查询和强大的搜索功能。主要涉及的数据表有:考生信息表、试题库信息表、试卷规则明细表、考生考试信息表、考试成绩单。其中考生信息表主要用于存储考生个人信息和报考资格以及科目信息。试题库信息表用于存储试题。试卷规则明细则描述了包括考试课程组卷题型、每种题型的数量分值等信息。考生考试信息表,是考试所包含的考生的清单。考试成绩单提供了每位考生的考试成绩。
3 在线考试系统的测试
3.1 系统测试平台的搭建
客户端采用普通的IE浏览器仅仅显示文本网页处理脚本程序,系统开销低,对客户端的硬件性能需求不高。 服务器端采用IBM 服务器, CPU主频3G,8GB物理内存。软件平台采用Windows 2003 server作为操作系统。Web服务器采用微软信息服务器IIS5.1,解释执行ASP脚本程序,后台数据库管理选择Microsoft SQL Server2000中文版。
3.2 实际测试情况
作者选择“计算机程序设计语言(C语言)”课程进行了在线考试系统的测试,随机抽取了若干学生进行测试。相关的实验情况为:
1)该考试系统在以太网上运行稳定,数据传输流畅,对计算机的硬件需求不高。参加考试的学生为首次尝试该系统,除少数学生需要老师指导外,大多数都能熟练掌握该考试系统的基本操作,而且对该系统的操作方便程度给予了高度的评价。
2)根据考试成绩的统计结果,平均成绩85分,90-100分占总人数10%,80-90分占64%,70-80分段占21%,70分以下考生占5%。这说明考试试题库偏容易,需要进一步进行试题库的改进。
3)受到考试规模和人数的限制,本试题库数量显得不足,试题的各项测试参数的确定也主要是根据经验,因此测量的准确性不足。今后需要进一步对更多的题库样本进行更大规模的测试,并对测试结果确立更为准确的数学模型,提供更为有效的试题评价参数,保证其有效性。
4 在线考试系统的前景分析和改进
目前制约在线考试系统发展的主要因素是考试资源的限制,以目前的高校的硬件水平很难达到一人一台计算机的需求。因此高校大规模的使用在线考试具有相当的难度。同时根据课程的不同性质,在线考试也有一定的局限性。在线考试更适合标准化考试,这样才能体现出在线考试节省人力成本,而对一些主观性较强的考试,由于在线的阅卷方式会造成阅卷者的视觉疲劳,从而影响考试的公平性。另外对于一些计算机程序语言等计算机基础语言课程,其试题库的研究和建设都比较成熟,在线考试则有明显的优势;而更新较大的专业型课程,则不大适用在线考试的形式,因为试题库的频繁变动也是一种巨大的人力和物力的消耗,宜合理的选择比较适宜在线考试的课程。
一个科学的在线考试系统需要合理的软件设计和科学的试题库的设计,具体操作起来应注意一下几个方面:
1)题型和题量的设计
更适合在线考试的试题应该是单项选择题、多项选择题和判断题等标准化试题,并设有标准答案、试题分值、难度级别等满足抽题和自动阅卷等要求。试题库应该有相当的规模,以便满足为较大规模的考试提供无重复的试题。
2)考试系统和评分系统的设计
要保证秩序鼠标操作即可实现的简便的操作系统,尽可能减少由于操作等非考试因素造成的考试成绩的影响,以保证一定的公平性。考试的评分应通过考试答案与实体标准答案进行字符串比较的方式进行,快速准确的评价考试成绩。
3)网络服务器性能和网络质量的考虑
在线考试系统在组卷和交卷时,将产生大量的处理需求,支持一个大型的在线考试系统对网络服务器的性能提出了较高的要求,需要适当增加投入消除性能瓶颈以免对考试造成影响。本系统是基于TCP/IP协议的,但也可以使用于局域网,而且使用局域网由于网络带宽有一定的保证,通常可以支持更大的考试规模。使用基于TCP/IP的方法则可以减少局域网组网的成本,但是会受到网络通信质量的影响,可以考虑根据当时的网络的状况对考试的人数做出动态的调整。
在计算机技术和网络技术日益发展的今天,应用计算机和网络技术的网络化在线考试,正在影响着考试方式的重大变革,合理的利用这一先进的考试方式,发挥其传统考试方式不可比拟的优越性,是当前教育体制改革的重要内容之一。在线考试技术是当代先进的EDA开发技术与教育学相互结合的产物,是传统教学评价体系的重要补充,必将在素质教育改革中发挥更为重要的作用。
5 结论
本文探讨了在计算机语言类教学课程中采用在线考试方式的形式可行性,设计了基于ASP和JavaScript技术的在线考试系统,并在具体的教学实践中进行了应用,获得了不错的实际效果。
作者：魏宇清,肖娟,高敬华 来源：电脑知识与技术 2009年35期
