回归学习本质的考试系统设计

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　　[摘 要]判断所培养的人才是否合格需要一套完整的系统，这是考试系统设计的初衷。传统的考试系统过多依赖于教师的教学水平和学生“会考试”，无法真正反映考生对知识的掌握程度。计算机新技术的出现，影响到社会生活的方方面面，让人类生活更加轻松便捷。文章通过对知识体系进行梳理分析，并将大量试题进行整理形成庞大的题库，系统从题库中选取考题形成试卷，从多个角度为每个考点命题。考试完毕后运用大数据分析出考点覆盖率以及每道题的通过率，确定学生对所考知识的掌握程度和是否需要重新命题，以便于更有效地改进教学。最后借助先进的计算机技术将元数据设计、多层次设计、可插入设计技术应用到教学考试系统设计当中，设计一套新的考试系统。通过运用此考试系统将“考试”和“知识”原来扭曲的关系恢复正常，并让考试回归于检测知识掌握程度的目的。
　　[关键词]知识体系;计算机技术;考试系统设计
　　[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）02-0195-04
　　人类文明的传承，社会的进步，都依赖于人才培养，而人才培养是一个漫长复杂的过程。互联网的出现让人类获取知识更加轻松便捷，但却带来了新的问题：学习时间的碎片化[1]。太多新知识新观点的出现，导致学生很难静下心来，系统化深入地去学习某一项知识。这就为教学带来新的问题：如何快速为社会输送合格的人才。专业人才是否合格，需要一套完整的系统来检查。这就是考试系统设计的初衷。
　　传统的教学与考试系统的效果取决于教师的教学水平和学生的学习积极性。学生真正掌握的知识并不能跟学生的考试成绩完全对等，一些“会考试”的学生仅仅凭借考试技巧就能取得高分，甚至有些学生因为刚好复习了某个知识点就顺利获取了高分。当考试分数里包含太多“技巧”和“运气”成分，就无法真正反映考生对知识的掌握程度，从而导致学生追求“考试技巧”和猜题，而不是掌握知识本身。多年以来，以考试作为教学指挥棒，高分低能就这样产生了。新的考试系统设计，完全从课程本身出发，将“考试”和“知识”原来扭曲的关系恢复正常：学习是为了掌握知识，考试是为了检测对知识的掌握程度。
　　一、基本思路
　　让考试回归本质，考试不再是考生和命题教师之间对抗的游戏，而是学生用来自我检查对知识的掌握程度，那么考试就变成工具，学生学习将不再是为了考分而是为了学习知识本身。
　　（一）知识体系分析
　　1.知识拆分
　　每门功课都有自身的知识体系，将一个知识体系拆分成多个可以量化的知识点可以降低学习难度，有利于学生克服学习上的畏难情绪。
　　2.知識关联
　　将知识体系拆分成知识点之后，这些知识点并不是孤立的而是相互关联的。知识点之间的关联关系，导致要学习一个知识点，往往需要先学习这个知识点的知识支撑，知识点支撑知识点，就是所谓的“基础”。运用基础知识学习理解知识，有助于理解当前知识点。而基础知识也是知识点，这就需要依赖更多的“基础知识点”，于是整个知识点就构成了一个复杂的网状关系[2]。学生无法理解当前的知识点有时不是因为不够努力，而是因为“基础差”。因此，要设计出符合学生学习实际情况的知识体系，需要对知识点进行很好的设计。
　　3.知识运用
　　学习知识的目的，不仅仅是为了考出好成绩，更重要的是为了提高能力与素质。对知识的真正掌握，是会将知识进行灵活的应用。因此，需要将知识放入各种实际的场景中，跨越理论与实际之间的巨大鸿沟，让学生一开始就从实际应用出发。
　　4.知识重难点
　　在一个知识体系中，从理解的角度来说，会有某些知识点是非常难以学习和掌握的，这些知识点就成为这个知识体系的难点。知识点的重要程度也不是完全一样的，某些知识点是整个知识体系的核心部分，这些知识点就成为要重点掌握的部分。要给知识点增加附加属性的描述，比如难点、重点、权重比例等，尽管这些附加属性的描述不影响知识系统本身，但是能通过附加属性设计出更符合人性特征的知识体系出来[3]。
　　（二）知识体系设计
　　传统的知识体系设计，以知识点为中心，构建出树状或者网状的知识体系，非常严谨，但是学生尤其是基础知识掌握不够牢固的学生，往往会陷入这张网中无法出来，在学习过程中产生巨大的挫败感，而教师往往是付出了很多心血却收效甚微。新的知识体系以人为中心，使用互联网超文本思路，将知识进行扁平化。新的知识设计体系中知识点之间的关联关系依然存在，但是知识点的呈现方式将不再是严谨的体系，而是将知识点之间的竞争关系用动态的方式呈现出来。比如，在传统的树状层级关系中，新闻—体育新闻—足球新闻—英超联赛这种层级是固定的。但是，当“英超联赛”正在进行的时候，“英超联赛”往往是热点新闻，具有更大的竞争力，因此，从最终呈现的角度来看应该排列在“体育新闻”的前面。
　　二、考题的产生
　　（一）多个角度命题
　　在传统的教学过程中，学生学习到期末后就由任课教师出题，形成试卷，开始考试。这样做的弊端非常明显：考卷无论是覆盖度还是难易程度，完全依赖于出题教师的水平和出题时的状态。新的考试系统让所有任课教师针对课程中包含的知识点进行命题，形成庞大的题库[4-5]。当需要考试的时候，系统从题库中选取考题，形成试卷，最大限度地减少了人为因素，更是从根本上杜绝了漏题等现象的发生。随着题库考题的不断积累，质量高的考题会沉淀下来，而质量低的考题就会逐步被淘汰，从而提高了整体教学和考试水平并让学生从中受益。
　　（二）根据权重比例组成考卷
　　系统根据知识点的权重，挑选出需要生成试卷的所有知识点;根据知识点对应的考题，随机选择出对应的考题来组成试卷。当一个知识点对应多个考题的时候则将以往选择过的考题作为参考，优先选出没有考过的考题作为本次考试的考题。 　　三、大数据分析
　　运用传统教学法能够获取的数据非常少，即使这样，通过人工去分析这些很少的数据，工作量巨大，很难完成。于是，教师往往会放弃分析，而只是做简单的统计。大数据分析就是使用计算机技术对海量数据进行分析，从这些数据中找到规律，为改进教学提供依据与参考。这个分析包括以下几个方面。
　　一是分析覆盖率。根据历次考试的考题和知识点之间的关系，分析出每次考试的试卷对考点的覆盖率，分析出每个考点的被覆盖率。
　　二是分析通过率。根据考生考试的结果分析出每次考试的通过率，再根据通过率来做出是否需要重新命题的决定。
　　三是分析掌握程度。根据学生对每道题的考试时间，判断出这个试题的难易度，并对该试题进行难度系数认定，然后将认定的系数储存进计算机试题库，以备随时调取[6]。
　　四、系统设计
　　（一）元数据设计
　　元数据是用来描述数据的数据，这些数据不会轻易改变。知识点一旦确定后，就不会轻易改变，因此，知识点可以作为元数据。这里以知识点和考点来说明如何设计元数据。
　　1.知识点元数据
　　知识点元数据是对外服务的表，当需要设计考点等信息的时候，可以将这个表中的记录作为标准，如图1（1）。
　　但是在实际应用中，元数据的产生需要一个过程，教师之间对数据的描述有一定的差异，通过多次版本的迭代，最终会形成一个相对完善的描述。在知识点历史数据中记录了每次版本迭代的相关信息，如图1（2）。因此，知识点是有版本的。通过知识点的版本，可以知道多个人对同一个知识点的描述情况，以及最终版本的形成过程。对学生来说，了解这些历史既能加深对知识点的理解，又能开阔视野，需要从科研的角度去理解知识，而不是靠死记硬背。
　　（二）多层设计
　　数据包括结构化数据和非结构化数据。结构化数据主要有学生信息、教师信息、考试信息、知识等，使用关系数据库（DBMS）存储。非结构化数据主要是对知识点和考题的描述，可能包含有文字、图片、影像等，这些数据的大小不固定，可以使用关系数据库直接存储。无论是写入还是获取，都不好对流量进行预估，很可能因为访问一个巨大的影像文件而导致整个数据库性能下降，因此可以直接使用NTFS文件系统进行存储。数据访问接口，将结构化数据和非结構化数据封装成统一的访问接口，并将被访问的数据序列化成对象返回。写业务代码的部分，可以不用关心如何存储和获取数据。业务逻辑层关注业务本身，实现所有的业务操作，并将这些业务包装成Services方式的API（应用程序访问接口），提供给最终显示层使用[7]。API层提供对外接口，以无状态服务方式提供给显示层。数据交换格式使用标准的JSON格式。根据目前的情况，主要是有普通PC机、平板电脑和各种移动终端。前端使用标准的HTML5，并使用响应式设计，从而兼容目前主流显示屏。
　　（三）可插入设计
　　在传统的软件设计中，软件设计开发完成后需要添加新功能，或者因为逻辑变化就需要去修改原来的代码。由于对原来代码的理解不够，工作量大不说，还会带来很多潜在的系统开发错误。
　　在本系统中，将业务划分为细粒度的操作，这些细粒度的业务操作，可以灵活方便地组合成多种业务操作。然后以事件为中心，将这些操作串联成一个个具体的业务[8]。当业务发生变化的时候，可以插入或者减少操作颗粒，从而实现对业务的可插入设计。下面以用户登录为例来说明是如何设计的。用户登录是一个事件，可将这个事件分解为三个阶段：登录前、登录中、登录后。
　　登录前：
　　（1）可以插入用户IP认证，判断用户当前IP是否在白名单中。
　　（2）可以插入渲染时间统计，统计收到用户请求到整个页面渲染完成的时间，记录哪个资源加载的时间最长。
　　（3）可以插入用户使用的浏览器和操作类型判断，统计用户目前最常用的浏览器等。
　　登录中：输入用户名、密码，点击登录
　　（1）主业务是去系统中验证用户是否存在和合法。
　　（2）可插入记录用户登录日志，记录用户每次登录的时间。
　　（3）可插入加密程序，加密生成关于用户信息的passport。
　　登录后：
　　（1）主业务是点击登录后，如果失败就显示用户名、密码错误，如果成功则直接进入系统主操作页面。
　　（2）可插入通知。如果用户多次登录失败，可能是非法用户在尝试，因此可以通知管理员。
　　（3）可插入自动IP屏蔽逻辑，将多次登录失败的用户IP锁定，以及将用户状态锁定等。
　　（4）可插入其他逻辑，比如每次成功登录后，给用户增加一定数量的积分等。
　　因为整个系统都是基于这种可插入的设计思路，因此系统可以随时轻松应对业务的调整和变化。
　　进行系统设计时可运用的开发工具如下：关系数据库使用MS SQLServer2012，操作系统使用Windows Server2012，开发语言、PC端使用asp.net mvc +jQuery，移动端使用HTML5 +vue.js，后端使用c#。
　　五、结语
　　本文借助大数据通过对传统知识点的梳理，从考题产生的角度提出一套新的考试方式，并运用元数据、多层次、可插入技术设计了新型的操作系统。应用此新型的考试系统能够使考试功能变得更加规范化、科学化、实用，使考试回归于检测知识掌握程度的目的。运用计算机技术能够为学校节省大量的人力资源与财政的开支，并为学校的数字化建设、教学改革提供一些支撑与参考。
　　[ 参 考 文 献 ]
　　[1] 王朝勇.网络考试系统在公共课教学中的应用[J].电脑知识与技术，2008（27）：2116-2118.
　　[2] 傅颖丽.苏州职大在线考试系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2012.
　　[3] 王祥金.一个智能在线考试系统设计与实现[D].济南：山东大学，2009.
　　[4] 范新龙.网络试题库与考试系统的设计实现方案[J].西安航空技术高等专科学校学报，2004（1）：34-36.
　　[5] 马婷，季石磊.专业课试题库系统的设计与实现[D].北京：北京林业大学，2009.
　　[6] 曾静.智能化在线考试系统的研究与实践[D].南京：南京理工大学，2008.
　　[7] 刘烨，季石磊.C#编程及应用程序开发教程[M].北京：清华大学出版社，2007.
　　[8] 丁玉萍，谢仪，方培鹰.计算机基础课程机考体系的建设[J].江苏教育学院学报（自然科学版），2012（5）：42-43.
　　[责任编辑：庞丹丹]
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