基于XML技術(shù)的考試閱卷系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

O 引言

為解決對(duì)大面積學(xué)生操作能力考核閱卷需耗費(fèi)大量師資力量的困難，本文在應(yīng)用大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)考試，記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了基于XML形式對(duì)考題所考知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行描述，并通過對(duì)操作考試中記錄的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的XML數(shù)據(jù)進(jìn)行解析評(píng)判，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作考試的自動(dòng)評(píng)閱。本系統(tǒng)解決了面向大面積學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力考核的難題。

1 基于XML實(shí)驗(yàn)的閱卷系統(tǒng)

1.1 基于XML實(shí)驗(yàn)閱卷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于XML操作性考試閱卷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由形式化的設(shè)計(jì)方案、試卷的制作、考試系統(tǒng)和評(píng)閱系統(tǒng)四個(gè)模塊組成，各模塊主要功能如下：

(1)形式化設(shè)計(jì)方案，即所有考點(diǎn)的描述方案。它包含了實(shí)驗(yàn)中所有可能涉及到的知識(shí)點(diǎn)，將所有實(shí)驗(yàn)虛擬儀器類的知識(shí)點(diǎn)完整無歧義地轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，并以XML形式進(jìn)行描述。

(2)試卷的制作。針對(duì)教師所出的具體操作性試題，在(1)部分中進(jìn)行查找并生成一份操作題考試試卷，此試卷是以XML形式對(duì)要考的操作題相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)進(jìn)行描述并作為共享數(shù)據(jù)而存在。

(3)考試系統(tǒng)。提供學(xué)生進(jìn)行考試的環(huán)境，實(shí)施考試。然后，考試系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的操作過程，抓取實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在學(xué)生確認(rèn)提交試卷后，將實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果以XML形式進(jìn)行記錄保存。

(4)試卷評(píng)閱。將教師所出操作性試題的相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果與考試系統(tǒng)記錄的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果XML文件，分別進(jìn)行解析讀取比較，然后根據(jù)解析出來的評(píng)分規(guī)則對(duì)應(yīng)給學(xué)生進(jìn)行評(píng)分。

基于XML的閱卷系統(tǒng)是在答案轉(zhuǎn)換器和評(píng)判模塊的配合下完成試題評(píng)判工作。在用戶的適當(dāng)干預(yù)下，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)分解原則，將自然語言描述的標(biāo)準(zhǔn)答案轉(zhuǎn)換成考試評(píng)分系統(tǒng)可以接受的規(guī)范化格式，然后程序員按照這個(gè)規(guī)范化格式文檔轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠理解的計(jì)算機(jī)語言，即XML文檔。而評(píng)判模塊則是負(fù)責(zé)根據(jù)答案轉(zhuǎn)換器生成的XML格式的標(biāo)準(zhǔn)答案文件，對(duì)考生提交的文件進(jìn)行評(píng)估，在評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下為考生文件打分，并將最終得分寫入考生數(shù)據(jù)庫。

1.2 基于XML知識(shí)點(diǎn)的形式化描述

操作考試題目是由教師根據(jù)教學(xué)需要所出，而這些考試題目是由相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)組合而成，其中知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。因此，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)考試題目進(jìn)行形式化描述分成兩個(gè)步驟：第一步，將考題分解成知識(shí)點(diǎn)，并將知識(shí)點(diǎn)以實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的組合進(jìn)行表示;第二步，在此基礎(chǔ)上采用統(tǒng)一的格式描述考試題、知識(shí)點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)之間的邏輯關(guān)系。

在形式化過程中，方案的設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，即提取考試題目中每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的信息，并設(shè)計(jì)出用于描述該知識(shí)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。

在對(duì)試題所要考察的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行描述的時(shí)候，為了使描述更加接近真實(shí)對(duì)象的實(shí)際情況，使描述的對(duì)象能夠完整無歧義地被描述，本文采用面向?qū)嶓w的系統(tǒng)分析和描述方法，采取實(shí)體、動(dòng)作、任務(wù)和交互，即EATI方法(Entity,Action,Task,Interaction)，把儀器實(shí)體類當(dāng)中的數(shù)據(jù)成員(一般屬性和行為、能力特性)以及類的方法描述成實(shí)驗(yàn)參數(shù)和由相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)組成的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。此是形式化描述的第一步。

當(dāng)把知識(shí)點(diǎn)提取出之后，本文以XML為基礎(chǔ)，以DTD或Schema的方式自定義一套標(biāo)簽及其屬性，并定義它們之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系。我們采用自定義的標(biāo)簽來描述試題-知識(shí)點(diǎn)-實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)三者的邏輯關(guān)系，即一個(gè)實(shí)驗(yàn)考題由相關(guān)知識(shí)點(diǎn)組成，而知識(shí)點(diǎn)與一些實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，除此以外并對(duì)閱卷信息和評(píng)分規(guī)則等進(jìn)行描述。此即形式化描述的第二步，即結(jié)合XML來對(duì)所描述的知識(shí)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)以XML的形式進(jìn)行表現(xiàn)。

典型試題-知識(shí)點(diǎn)-實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)參數(shù)的形式化方案及其儀器類當(dāng)中有關(guān)屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖2所示。

其中，A：說明所要考察知識(shí)點(diǎn)的名稱、題號(hào)等信息。B：知識(shí)點(diǎn)類型等信息。B部分當(dāng)中，描述了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型、學(xué)生是否可見等信息。C：記錄此知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)等信息。它可以是一個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，也可以是多個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)組合所構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。D：知識(shí)點(diǎn)的評(píng)分規(guī)則。此部分是把考題分?jǐn)?shù)的給分區(qū)間、給分范圍等信息，以XML形式化描述的形式表示出來作為共享數(shù)據(jù)，這樣不僅能夠滿足不同教師在出題內(nèi)容上可能存在的差異，而且也能夠滿足即使是同一個(gè)操作性題目，由于要求的不一樣，可能對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)要求不一致的要求?；谝陨霞s束條件，本文制定的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的DTD(簡略)如下：