论文摘要
面对当前教育事业迅猛发展的大好形势,各院校对考试的规范化也提出了更高的要求,即在考试内容和测试标准相同的条件下,需要在短时间内生成大量有较大差别的等效试卷。其中关键的问题就是题库管理系统的设计,即利用计算机自动生成符合各科大纲要求的高质量的试卷。由于题库管理系统对教学考试具有重要的理论意义和使用价值,目前,在教育考试管理部门对题库管理系统的开发和研究工作已经成为一个热点问题。本文着眼于C/S结构题库管理系统的开发与研究,选择了现代流行的Delphi语言作为软件的开发工具和SQL Server 2000作为数据库管理系统(DBMS),采用结构化设计中自顶向下、逐步求精的程序设计方法,用数据流图和程序流程框图描述系统设计与实现。题库管理系统的核心功能是自动组卷。自动组卷就是采用相应的组卷策略,设计出符合用户要求和具有一定约束条件的高质量的试卷模式,然后再按试卷模式选取相应试题组成试卷。组成试卷过程是在满足考试规定的题型、题量、难度系数、知识点分布、分值和考试用时等各种具体参数的约束条件下,根据经验和考试目的,最终由具有这些属性的试题构成试卷的基于专家知识的决策过程。本文针对自动组卷所使用遗传算法进行了详细的介绍,并对算法实现过程中的遗传交叉后出现的重码问题原因进行了详细的分析和研究,提出了一种比较好的解决方案。这是本文的重点和难点,也是具有探讨和研究价值的亮点。整个题库管理系统是面向广西师范大学各个院系的教学考试管理部门而设计、开发的,主要是帮助教师轻松的出一份高质量的试卷。本文主要包括论文的基本结构及内容、题库管理系统及子系统的主要功能、题库管理系统的关键技术、算法优化和软件测试等五个方面,具体内容如下:一、论文的基本结构及内容:首先介绍了论文的选题背景、现状、意义和所作的工作。接着对题库管理系统的设计进行了需求分析、可行性分析和总体设计。进一步对子系统进行了详细设计、数据库设计和具体的系统实现设计,同时对系统功能正确性进行了软件测试。最后对题库管理系统关键技术的遗传算法从理论和应用两方面进行了详细的介绍。二、题库管理系统及子系统的主要功能:1、用户管理――针对不同用户分配不同的权限。2、题库维护――可以进行试题的输入、修改和删除操作3、生成试卷――即可以手工生成试卷,也可以自动生成试卷。4、试卷管理――将生成的符合要求的试题以试卷形式输出。为了便于使用题库管理系统,我选择了Microsoft Word 2003作为终端输出软件,这样可以方便的编辑试卷的输出形式。5、数据保护――管理员可以进行数据备份与恢复操作。6、帮助――说明题库管理系统的使用方法和注意事项。三、题库管理系统的关键技术:自动生成试卷的基本原理是遗传算法,这种算法是模拟生物在自然界中的遗传和变异的进化过程而形成的一种全局优化搜索算法。本系统的关键算法是采用基于整数编码的基本遗传算法。通过生成具有一定数量的初始群体作为进化的起点、求出初始群体和进化后各代群体中每个染色体的相对误差值(取倒数后作为适应度值)、遗传交叉改变染色体的基因组成、遗传变异产生新的个体和遗传选择对群体中的个体进行优胜劣汰的筛选等典型的基本操作。经过遗传一定的代数后,选择出所有各代的相对误差最小(适应度最高)的染色体。对选出的这个最优染色体进行解码,得到符合要求的一组高质量的试题,进而由各种题型的试题构成满足用户要求的试卷。通过对遗传交叉后出现的重码问题原因进行了仔细的分析与研究后,采用交叉点左移的方法使这个配对染色体进行遗传交叉的成功率在实验条件下增加了8倍,充分保证了遗传交叉所要求达到的交叉规模;并且所用时间从总体规模上减少了8倍。四、算法优化:从不同的角度和思维方式分析研究同一个问题,在保证方法和结果正确的前提下找出最好的算法和编程技巧,这样能使程序的运行速度大大提高。在软件编写过程中采用了一些算法优化措施,目的是减少程序的运行时间。五、软件测试:为了保证系统及各个子系统功能的正确性,在编程时首先编写每一功能模块的代码,验证结果的正确性。在保证子模块功能正确后,再将它编写成通用函数移植到题库管理系统中,以便调用。最后对系统的特点做出了全面的总结,提出了一些遗留问题并指出了将来进一步研究的方向。