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Inthecourseoftestingtheintelligentnetworkexaminationsystem,thealgorithmofautomatedassessmentforsubjectiveitemisdesignedandrealized,butthealgorithmaccuraterateisnotperfectforusing.Themaincauseisthatthealgorithmneedsalargeoperainprofessionalfields.Developinganopenandintegratedintelligentexaminationsystemisourfuturework.
Keywords:
Networkexamination;
Automatedextraction;
Automatedassessment;
Sentencesimilarity
目录
摘要I
AbstractII
1绪论
1.1课题背景及意义
（1）
1.2国内外研究现状
（2）
1.3本文的主要工作（5）
1.4文章的组织结构（6）
2相关技术介绍
2.1网络系统体系结构（7）
2.2ASP.NET技术介绍（9）
2.3SQLSERVER2000数据库介绍（9）
2.4主观题自动批阅相关技术（10）
2.5本章小结（16）
3智能化网络考试系统的设计
3.1系统方案设计（17）
3.2系统功能分析与设计（20）
3.3系统总流程及各个模块的详细功能（21）
3.4主观题自动批阅算法设计（24）
3.5数据库设计（25）
3.6本章小结（27）
4智能化网络考试系统的实现
4.1系统总体框架及主要功能模块的实现（28）
4.2主观题自动批阅的实现（31）
4.3试卷自动生成的实现（35）
4.4数据库实现（36）
4.5试题类型多样化的实现（37）
4.6意外中断考试处理的实现（39）
4.7考生操作限制的实现（39）
4.8本章小结（41）
5总结和展望
5.1全文总结（42）
5.2展望（42）
致谢（44）
参考文献（45）
1绪论
1.1课题背景及意义
近十几年来，飞速发展的计算机技术和网络技术在教育领域得到了广泛的应用，网络教育在各个高校普遍开展起来。
很多高校相继建立了校园网，通过网络来传播教学信息。
作为一种全新的教育模式，网络教育为学习者创造了开放的学习空间，突破了时空、地域和对象的限制；
为学习者提供了丰富的教学资源，拓宽了学习者接受知识的范围；
同时为学习者提供了多样化的学习方式和多元化的学习模式[1]。
教育测量与评价是教育体系中不可缺少的重要组成部分，考试是教育测量与评价的一个重要手段。
在当前多元化学习模式下，传统的纸、笔考试方式受时间和空间的限制较大，在组卷、阅卷、考试、计算成绩、成绩分析、试卷分析等方面都需要耗费大量的人力和物力，显然已经不能完全适应网络教育开放性、交互性、协作性和自主性的特征。
随着考试类型的不断增加及考试要求的不断提高,传统的考试方式已经不能适应现代考试的需要。
在这种形势下，一方面网络教育代表了教育改革的一个发展方向，已经成为现代教育的一个特征，并对教育的发展形成新的推动力[2]。
随着Internet/Intranet的迅速发展和广泛普及，建立在其上的远程教育成为现代教育技术未来发展方向之一；
另一方面作为教育测量与评价的传统考试与现有的网络化教育不相适应。
这样，网络考试系统作为远程教育的一个子系统已经成为一个重要的研究领域，对其研究的成果将直接影响到网络化教育的发展。
与传统的考试模式相比，网络考试系统可以充分发挥试题库的作用，可以将传统考试过程中的试卷组织、审定印制、传送收集、登记发放、评判归档各个环节缩小到一至两个环节，几乎屏蔽了所有人工直接干预考试活动的可能性，不但能够节约大量的时日、人力、物力与财力，而且还可以大幅度提高考试成绩的客观性和公正性。
通过Internet/Intranet来实现网上考试，是现代教育技术的一个具体实现，具有很重要的现实意义。
可以实现教考分离以及考务工作的全自动化管理，可以有效利用校园网的软硬件资源。
方便教师及时、全面、均衡的组织试卷、批阅试卷以及分析考试的具体情况；
省去了传统考试过程中的工作量大、效率低、反馈周期长、反馈能力弱、资源浪费等缺陷，具有公正性、安全性、准确性、灵活性、及时性以及方便性等特点[3]。
纵观计算机测试的研究和应用的历史，可以看到，试题形式的变化趋势是，从固定在单一试卷中的试题发展到了可以自由组合的题库，再到现在的多媒体试题库。
特别是题库的建立，组卷变得方便了，测试的形式也发生着变化，由所有学生同考一张试卷的大规模的集体测试发展到了同一场考试使用等同考查效力的不同试卷的个别化测试，个别化的测试试卷成为研究人员和教师们新的关注对象。
在教育信息化浪潮的推动下，传统的考试方式因其固有的弱点，必将面临着改革，而网上考试是教育改革和教育信息化的必然发展趋势。
网络考试系统的完善将会带动远程教学系统的进一步推广。
1.2国内外研究现状
现代计算机和信息技术的高速发展在客观上带动了社会教育信息化和教育手段现代化的进程。
世界范围的信息高速公路的建立，扩大了人们的认知空间。
多媒体技术集图、文、声、像于一体，实现了传播的集成化，开拓了主观对客观世界学习和认识的新兴方式。
世界各国对教育的发展给予了前所未有的关注，都试图在未来的信息社会中让教育处于一个优势的位置，从而走在社会发展的前列，为此许多国家都把信息技术应用于教育，作为民族发展的重要推动力。
美国政府在1996年提出了“教育技术规划（EducationalTechnologyInitiative）”，指出到21世纪初让全美国的每间教室和每个图书馆都将联上信息高速公路，让每个孩子都能在“21世纪教师”网络服务。
澳大利亚国家公共资源管理局己于1995年4月建立“澳大利亚教育网”，并联通Internet，该网络不仅包括全部高等院校，而且还覆盖全澳大利亚所有的中小学[4-6]。
在1996年底，国外开始出现支持网上教学的系统和平台。
美国的NTU、英国的OPENCOLLEGE都是十分典型的网络教育范例。
网络化在线考试作为网上远程教育的重要组成部分和发展分支，已经在国外一些发达国家得到蓬勃发展，人们选学课程和考试都是通过网上进行。
特别是Internet业务的普及，构筑高性能、低成本的计算机网络化在线考试，从技术条件和经济条件上已经成熟。
例如在美国，一些著名的考试就采用了网上在线考试的形式，包括Microsoft公司的MCSE（微软系统工程师认证考试）、GMAT（工商管理硕士入学考试）、TOEFL（托福考试）、GRE（美国研究生入学考试）等等，并已在全球范围内应用[7]。
在国内，普遍地看，绝大多数远程教育的考试还停留在传统考试方式。
在此方式下，组织一次考试至少要经过5个步骤，即人工出卷、考生考试、人工阅卷、试卷分析和成绩评估。
显然，随着考试类型的不断增加及考试要求的不断提高，教师的工作量将会越来越大，并且这样工作将是一件十分烦琐和非常容易出错的事情。
但是对互联网的真正应用仅限于网上报名工作和网上成绩查询，还没有真正形成上网考试的规模。
而在国外一些国家，网上提交作业和网上考试已经相当普及了。
所以说传统的考试方式已经不能适应现代考试的需要。
近几年来，借鉴发达国家的成功经验，结合我国的实际情况，伴随着网络应用的不断扩大，远程教育和虚拟大学的出现，网络应用正不断深入人心。
人们迫切要求利用网络技术进行在线考试，来提高了考试的质量，突出公正和客观性，减轻组织及保障工作的负担，提高工作效率。
于是许多教育教学类的课程在线考试软件应运而生，高等学校，企事业单位也都纷纷组织研究此类应用的解决方案，并研制开发了大量的不同类型计算机在线考试软件，也推出了一批优秀的在线考试软件产品，比如全国计算机等级考试软件、职称计算机能力考试等等。
到1998年后，随着国内网络教育的兴起，各高校纷纷开发了自己的网络教学平台，作为网络课程重要组成部分的网络考试系统也相继问世，如北京师范大学的网络教学平台、上海交大的网络考试平台。
有力地推动了我国网络化在线考试的发展水平，并积累了大量有价值的经验。
目前市场上考试系统的种类较多，比较多的是按以下三种情况来进行分类的。
（1）按照用途来分，主要有三种：
专用考试系统、固定科目的考试系统、通用考试系统，但主要以前两种为主，其功能单一，通用性较差，使用的范围极其狭窄。
（2）按照考试系统的组卷方式来分，主要有三种：
一种是将试题库当试题集，出卷时由具有丰富经验的教师逐题抽取；
二是将试题库当试卷集，将已出好的试卷存储起来，出卷时抽取其中的一份；
三是具有自动成卷功能的试题库，利用命题人提供的成卷规则编制成卷软件，以自动生成合理的试卷。
这种三种成卷系统，前两种为管理型，第三种为智能型，三种方法各有优缺点。
（3）从结构上来划分，主要有两大类：
一类是采用客户机/服务器（C/S）结构的考试系统，另一类是采用B/S模式的网络考试系统。
它们都能够实现计算机在线考试，考试时考生登录系统参加考试，考试后系统自动计算考试成绩。
但由于设计时的局限，现行的这两类考试系统都有着许多有待改进的地方。
其中，客户机/服务器（C/S）模式主要适用于工作组规模的运行，但要在更大范围去使用则难以实现，这种模式下的考试系统要求在客户端单机和服务器上都安装考试应用软件。
客户端软件主要包括考试和自动阅卷模块，负责显示考试界面、考试计时并提供自动评卷及与服务器进行联络的功能；
服务器端软件主要包括题库管理和考试管理模块，负责维护题库、生成试卷、考试监控及考后必需的人工阅卷、成绩的收取、统计、汇总等工作。
考生在单机上参加考试，考试结果被系统收集到服务器指定的目录下。
这种模式下的考试系统对客户端的软件有很大的依赖性，不易维护并且维护成本较高，不适用于组织大范围的考试。
较难适应当前信息技术与网络技术发展的需要。
近几年随着ASP、JSP等网页交互技术的出现，基于B/S（浏览器/服务器）模式的在线考试系统逐渐引人注目。
这种模式下的考试系统是一个基于数据库和Web技术的远程在线实时测试系统，这种系统的客户端除了浏览器外，无需再安装其它任何应用软件，而同样具有自动出题、自动评卷、保存和汇总成绩等功能，同时系统的维护和升级都非常方便。
考生通过Internet即可登录参加考试，不再受地域和时间的限制。
这种方式适应了现代教育的需要，特别是在远程教育日趋成熟的今天，它代表了未来考试系统的发展方向。
但现有的B/S模式的考试系统也存在不少可以改进的地方：
一是考试科目单一，通常是为某一门课程而设计，系统通用性差；
二是以试卷为存取单位，有的实质上只是一个试卷库，不能随机生成试卷，难以满足出题者多方面的要求；
三是试题单一，仅限于文本类型和客观题，很难满足准确、全面考查考生所学知识的需要；
四是有的软件人机接口不友好，使用不方便；
五是忽视了考试后的管理，如考生成绩的查询、统计分析等。
尤其是面对当前执业资格认证考试的需求；
考试往往涵盖了多种资格类别，每种资格中又包含多个考试科目，每个科目里包括有多门专业课程的知识内容，同时还要划分考点、难度比例、试题题型等，能够满足此类需求的软件十分缺乏。
目前，大部分网络教学系统都有考试系统部分，如国外的LearningSpace、WebCT、TopClass，国内的Vclass、网梯等平台，都有不同程度的实现[8-9]。
这些网络考试系统在不同程度上承担起教师和学生之间的交流和评价的任务，发挥了一定的作用，但仍存在以下几个问题：
一是题库试题生成方式单一，大部分系统不能提供由其他文档导入生成，仅仅只提供界面让教师填入，很难保证题库的量，无法得到一份满意的试卷；
二是考试系统的题目类型及媒体表现形式不够丰富，大部分只支持以填空题和选择题为主的标准化试题，媒体表现形式主要以文本为主，对声音、图像等的支持不好；
三是系统的智能化不足，不能很好地实施智能化出题策略，自动批阅的智能化不够，智能分析统计功能薄弱，不能对学生的答题结果进行恰当的分析。
1.3本文的主要工作
本文研究的目标是实现B/S模式下的智能化网络考试系统。
本课题来源于武汉理工大学斯考根培训中心远程教学系统项目，该项目包括学员管理、选课管理、5门课程的课件、网络考试系统、学费管理、后台管理等功能模块。
本文主要利用ASP.Net技术和SQLServer2000数据库，搭建一个适用于多门课程考试的平台。
通过该平台，能够方便的组织考试，客观的批改试卷、分析试卷，大大减轻教师的工作负担，并为学生提供一个灵活、可靠、公正的考试环境。
该平台也可以嵌入到其它网络课程中，作为评价学生网上学习效果的一种手段。
同时本文将在设计实现网络考试系统模块的基础上，探讨网络考试系统中组卷技术、随机抽题、考生操作限制技术和考试意外中断等问题的解决方法，尤其是对主观题自动批阅问题的解决方案的探讨。
1.4文章的组织结构
本文各章安排如下：
第1章是绪论，概述了网络考试系统研究的意义和应用背景，介绍了网络考试系统的国内外研究现状以及本文的主要工作。
第2章是相关技术介绍，介绍了现有网络系统的体系结构，并比较了各种体系结构的特点；
阐述了ASP.NET技术比ASP技术在制作WEB系统上优势，并对后台数据库SQLSERVER2000作了简单介绍；
重点介绍了主观题自动批阅相关技术，如句子相似度的概念以及句子相似度的计算方法。
对实现考试系统提供计算机技术理论支持。
第3章是智能化考试系统的设计。
介绍了智能化网络考试系统的系统方案设计，并对系统所包含的各个功能模块进行了说明。
同时对主观题自动批阅算法设计进行了重点论述。
最后给出了系统数据库的设计。
第4章是智能化考试系统的实现。
在这部分，首先介绍了系统总体框架和主要功能模块的实现过程，然后对考试系统中主观题自动批阅算法的实现进行了较为详细的论述。
最后对考试系统中出现的其它重要技术的实现进行了介绍。
第5章对全文进行了总结并展望了未来工作。
2相关技术介绍
本章将介绍智能化网络考试系统设计和实现中所用到的相关技术。
2.1网络系统体系结构
目前，网络系统的体系结构主要有C/S结构和B/S结构两种，下面详细介绍这两种结构的特点和区别。
2.1.1C/S结构
C/S结构，即Client/Server（客户机/服务器）结构。
此结构把数据库内容放在远程的服务器上，而在客户机上安装相应软件。
C/S软件一般采用两层结构，其分布结构如图2-1所示。
图2-1C/S结构图
它由两部分构成：
前端是客户机，即用户界面（Client）结合了表示与业务逻辑，接受用户的请求，并向数据库服务提出请求，通常是一个PC机；
后端是服务器，即数据管理（Server）将数据提交给客户端，客户端将数据进行计算并将结果呈现给用户。
还要提供完善的安全保护及对数据的完整性处理等操作，并允许多个客户同时访问同一个数据库。
在这种结构中，服务器的硬件必须具有足够的处理能力，这样才能满足各客户的要求。
C/S结构在技术上很成熟，它的主要特点是交互性强、具有安全的存取模式、网络通信量低、响应速度快、利于处理大量数据。
但是该结构的程序是针对性开发，变更不够灵活，维护和管理的难度较大。
通常只局限于小型局域网，不利于扩展。
并且，由于该结构的每台客户机都需要安装相应的客户端程序，分布功能弱且兼容性差，不能实现快速部署安装和配置，因此缺少通用性，具有较大的局限性。
要求具有一定专业水准的技术人员去完成。
2.1.2B/S结构
B/S结构，即Browser/Server（浏览器/服务器）结构，就是只安装维护一个服务器（Server），而客户端采用浏览器（Browse）运行软件。
它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化和改进。
主要利用了不断成熟的WWW浏览器技术，结合多种Script语言（如VBScript、JavaScript等）和ActiveX技术，是一种全新的软件系统构造技术。
B/S三层体系结构采用三层客户机/服务器结构，在数据管理层（Server）和用户界面层（Client）增加了一层结构，称为中间件（Middleware），使整个体系结构成为三层。
三层结构是伴随着中间件技术的成熟而兴起的，核心概念是利用中间件将应用分为表示层、业务逻辑层和数据存储层三个不同的处理层次，如图2-2所示。
图2-2B/S三层体系结构
三个层次的划分是从逻辑上分的，具体的物理分法可以有多种组合。
中间件作为构造三层结构应用系统的基础平台，提供了以下主要功能：
负责客户机与服务器、服务器与服务器间的连接和通信；
实现应用与数据库的高效连接；
提供一个三层结构应用的开发、运行、部署和管理的平台。
这种三层结构在层与层之间相互独立，任何一层的改变不会影响其它层的功能。
考虑到B/S结构与C/S结构的不同，结合考试系统的特点，本系统主要采用B/S体系结构。
2.2ASP.NET技术
ASP.NET是建立在公共语言运行库上的编程框架，可用于在服务器上生成功能强大的Web应用程序。
ASP.NET建立在.NETFramework类的基础之上，并提供了由控件和基础部分组成的“Web程序模板”，大大简化了Web程序和XMLWeb服务的开发[7]。
程序员直接面对的是一组ASP.NET控件，而这些控件由一些诸如文本框、下拉选单等通用的HTML用户界面构件封装而成。
实际上这些控件运行于Web服务器上，并简单地以HTML的形式将用户界面发送到浏览器。
与以前的Web开发模型
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