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试题库论文.docx
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试题库论文
摘要
计算机的高速发展使得各行各业对计算机的应用都已经逐步普及。
计算机技术在教育上的应用不仅仅体现在课堂上,在题库管理和自动生成试卷方面的应用也已经有了很大的发展。
由于教师日常工作量的繁重,有了计算机的辅助,教师才能把大量的时间和精力解放出来,放在如何提高教学质量上。
试题库管理和试卷生存系统则正好能使教师繁重的出题和管理试卷工作变得轻松。
市面上此类软件也已经不陌生了,但是此类软件的需求依然非常大。
该系统采用了JSPWEB技术、MyEclipse以及功能全面的SQLServer2005数据库开发工具。
在服务器端采用的是开源的tomcat。
为了保证系统在出卷和题库管理上的高效性,系统在组卷策略上采用了比较简单的随机组卷算法。
在题库的管理上,该系统题库涵盖了单选题,多选题,填空题,判断题,简答题,题型比较全面,在数据库的设计方面,为了减少数据存放冗余度,数据规范化达到3NF。
关键词:
JSP,试题库系统,sqlserver2005,组卷算法
Abstract
Thedevelopmentofcomputerinallwalksoflifehavesalsograduallypopularizationapplicationofcomputer.However,theapplicationofcomputertechnologyineducationembodiednotonlyinclassroom,duetotheheavyteachers'dailywork,havethecomputerauxiliary,teacherscanputalotoftimeandenergy,onhowtoimprovetheteachingquality.Examinationmanagementandtestthesystemexistencetomaketheteachers'heavyandmanagementquestionspaperworkeasier.ComputertechnologyapplicationinquestionbankmanagementandautomaticgenerationoftestpaperalsohashadtheverybigdevelopmentAtpresent,suchsoftwareonthemarkethasalsonotstrange,butsuchsoftwaredemandisstillverylarge.
OnthedesignofthesystemadoptsJSPWEBtechnology,ThemyeclipseandcomprehensivefunctionsofSQLserver2005databasedevelopmenttools.InthetomcatservershortUSESisopensource.Inordertokeepthesysteminthevolumeandtheefficiencyonthequestionbankmanagement,systeminthegroupstrategyadoptedsimplerandomgroupvolumealgorithm.Onthequestionbankmanagement,thesystemtestcoversthesingletopicselection,multiplechoice,fillsupthetopic,trueorfalse,short-answerquestions,thetopiciscomprehensive,intermsofthedesignofthedatabase,inordertoreducedatastorageredundancy,datastandardizationto3nf.
Keywords:
JSP,testingsystem,SQLserver2005,paperconstructingarithmetic
1绪论1
1.1背景、目的及意义1
1.2系统开发目标1
1.3系统开发工具2
1.4系统开发环境3
2需求分析4
2.1任务概述4
2.2业务流程分析4
2.3数据流图5
2.4数据字典6
3组卷功能分析8
3.1回溯算法8
3.1.1回溯算法的基本思想8
3.1.2回溯算法在组卷中的应用9
3.2遗传算法9
3.3随机抽取算法9
3.3.1算法概述9
3.3.2随机算法组卷策略10
4系统设计11
4.1系统总体设计11
4.1.1系统总体功能图11
4.1.2系统总体结构图11
4.2系统详细设计13
4.2.1数据库设计13
4.2.1数据库设计15
4.2.2系统流程图17
5实现19
5.1登录模块19
5.2管理员管理模块21
5.3专业学科模块22
5.4题库管理模块23
5.5组卷管理模块24
6测试25
6.1测试过程25
6.2测试结论26
7总结27
7.1系统特点总结27
7.2系统的不足和改进27
7.3收获和心得27
致谢28
参考文献28
1绪论
1.1背景、目的及意义
如今,计算机已经成为人们日常生活不可缺少的一部分,计算机技术所带来的便利已经渗透到我们生活的每一个环节,尤其是网络的大面积覆盖,使得教育事业迫切需要一个能够很好地支持教师教学,学生学习的教学平台。
在教学支持平台上,作业、考试、自我练习与测试是非常重要的一环。
在国外,比如美国的大学入学考试和研究生录入考试都采用了计算机测试,在国内计算机在该方面的应用也相当成熟,例如全国计算机等级考试,职称考试的都已经采用计算机在线模式。
试题库管理与试卷生成系统是为了让管理员能方便、快速出卷和高效管理试题而设计的。
目前我国教育仍然应试教育为主,考核方式还是老师出题,学生答题,考试成绩来评价学生的学习情况,那么在这样的模式下,老师出题的质量直接影响着学生的学习,但是在保证质量的同时效率则会大打折扣,老师的工作量也随之大量增加。
在这样的情况下,一个智能化的试题库管理和试卷生成系统就为老师们解决了很多问题。
老师在出题的时候既能很轻松的控制试题的难度,又能全面的把握知识点的覆盖范围,这样既提高了老师出题的效率,又保障了试卷的质量。
然后老师的大量时间和心思则可以节省出来了。
老师可以将这些时间和心思用到课堂上,用到提高教学质量上,用到关心和照顾学生上。
1.2系统开发目标
开发该系统主要是为了使老师从繁重的出题工作中解脱。
要达到这个目的,系统在出题方面需要做到高质量和高效率,另外系统在操作上要简单,易于掌握,功能要全面。
一下是该系统实现的主要功能:
1.用户管理;
2.专业学科管理;
3.题库管理;
4.组卷管理;
5.数据备份;
其中用户管理功能实现的是对用户信息的存储,修改以及删除等操作;专业学科管理功能主要是对试题所属专业、学科的添加和删除等操作;题库管理功能实现了对试题的存储和更新操作;组卷功能实现的是对生存的试卷的管理操作;数据备份则是对系统中的用户信息,题库,组卷等数据的备份。
1.3系统开发工具
系统的开发中使用到的工具有MacromediaDreamweaver、SQLserver2005、MyEclipse、Tomcat6.0WEB服务器。
MacromediaDreamweaver,是Macromedia公司的出品的一款"所见即所得"的网页编辑工具。
Dreamweaver对于DHTML(动态网页)的支持特别好,可以轻而易举地做出很多眩目的互动页面特效。
插件式的程序设计使得其功能可以无限的扩展。
Dreamweaver与Flash、Firework并称为Macromedia的网页制作三剑客,由于是同一公司的产品,因而在功能上有着一个非常紧密的结合。
支持ASP、JSP、PHP等程序的编写与调试。
SQLServer2005数据库完全采用C和C++代码开发,坚实地保证了SQLServer2005产品的高效和稳定性;在大量不同的作业平台上可以稳定运行;提供了事务性和非事务性的各种存储引擎支持;全面利用内核的多线程功能,可以轻易地获得多颗CPU带来的更充足运算力;可轻易接插多种类型的存储引擎;支持的应用编程接口有C,C++,Java,Perl和PHP等等。
MyEclipse功能丰富的J2EE集成开发环境,包括了完备的编码、调试、测试和发布功能,完整支持HTML,Struts,CSS,Javascript,SQL,Hibernate。
MyEclipse企业级工作平台(MyEclipseEnterpriseWorkbench,简称MyEclipse)是对EclipseIDE的扩展,利用它我们可以在数据库和J2EE的开发、发布,以及应用程序服务器的整合方面极大的提高工作效率。
Tomcat是一个免费的开源的Serlvet容器,它是Apache基金会的Jakarta项目中的一个核心项目,由Apache,Sun和其它一些公司及个人共同开发而成。
由于有了Sun的参与和支持,最新的Servlet和JSP规范总能在Tomcat中得到体现。
Tomcat被JavaWorld杂志的编辑选为2001年度最具创新的Java产品,可见其在业界的地位。
1.4系统开发环境
语言:
JSP、Servlet、JAVA。
数据库:
SQLServer2005
服务器:
Tomcat6.0
操作系统:
MicrosoftWindows7
硬件环境:
个人笔记本电脑
2需求分析
2.1任务概述
试题库管理系统需要完成的任务如下:
(1)能完成试题的编辑功能,录入、删除、修改;
(2)设计手动生成试卷功能;
(3)设计自动生成试卷功能;
(4)具有用户管理功能;
(5)具有专业和课程管理的功能;
(6)具有试题导入导出的功能;
(7)具有试题查询、浏览的功能;
(8)具有试题及试卷的打印功能;
试题库管理系统的设计旨在为各单位的教务管理部门和老师提供一个方便的试题管理工具,为教师的教学准备工作节约大量时间,从而可以让教师拥有更多的时间进行教学研究,建立一个有效的试题库,可以很大程度的减轻教师的负担,提高教学质量。
试题库管理系统的主要功能是试题的录入、查询、浏览、修改、删除、出题、成卷、导入导出,其最大的特点是方便和灵活。
通过用户名和密码登录到系统的主界面,可以进行试题的录入、删除、修改和查询,也可以进行试卷生成,利用试题导入导出的功能,可以将固定格式的题目导入到题库中。
管理员登陆到系统,可以对用户系统进行管理。
2.2业务流程分析
2.3数据流图
通过对系统的分析,做出了该系统的顶层数据流图,如图2-2所示
如图2-3所示,对顶层数据流图进行了细化,得出了第二层的数据流图
如图2-4是试题库管理系统的第三层数据流图
2.4数据字典
数据字典是关于数据信息的集合,也就是对数据流图中包含的所有元素的定义的集合。
数据流图和数据字典共同构成系统的逻辑模型。
以下是图书管理信息系统数据字典。
3组卷功能分析
组卷算法的好坏,直接影响着系统在自动组卷方面的准确性和高效性,也影响着生成试卷质量的高低。
所以一个高效的组卷算法对自动组卷功能的实现至关重要,目前主要的组卷算法有:
随机抽取法、回溯法和遗传算法。
由于时间仓促以及能力不足,故该题库管理系统的组卷功能采用的是随机抽取算法。
下面是对以上组卷算法的概述。
3.1回溯算法
回溯算法也叫试探法,它是一种系统的搜索问题的解的方法,属于有条件的深度优先算法。
3.1.1回溯算法的基本思想
回溯算法的基本思想是:
从一条路往前走,能进则进,不能进则退回来,换一条路再试。
八皇后问题就是回溯算法的典型,第一步按照顺序放一个皇后,然后第二步符合要求放第2个皇后,如果没有符合条件的位置符合要求,那么就要改变第一个皇后的位置,重新放第2个皇后的位置,直到找到符合条件的位置就可以了。
回溯在迷宫搜索中使用很常见,就是这条路走不通,然后返回前一个路口,继续下一条路。
回溯算法说白了就是穷举法。
不过回溯算法使用剪枝函数,剪去一些不可能到达最终状态(即答案状态)的节点,从而减少状态空间树节点的生成。
回溯法是一个既带有系统性又带有跳跃性的的搜索算法。
它在包含问题的所有解的解空间树中,按照深度优先的策略,从根结点出发搜索解空间树。
算法搜索至解空间树的任一结点时,总是先判断该结点是否肯定不包含问题的解。
如果肯定不包含,则跳过对以该结点为根的子树的系统搜索,逐层向其祖先结点回溯。
否则,进入该子树,继续按深度优先的策略进行搜索。
回溯法在用来求问题的所有解时,要回溯到根,且根结点的所有子树都已被搜索遍才结束。
而回溯法在用来求问题的任一解时,只要搜索到问题的一个解就可以结束。
这种以深度优先的方式系统地搜索问题的解的算法称为回溯法,它适用于解一些组合数较大的问题。
3.1.2回溯算法在组卷中的应用
首先,采用随机的方法抽取试题,并验证抽取的试题是否满足条件,当发现没有满足条件的试题是就用回溯试探法,通过废弃前段的操作来重新组卷。
由于此过程只是通过废弃一部分工作而不是全部废弃,所以有效的降低了无效组卷的次数,使得自动组卷算法的效率大幅提高。
3.2遗传算法
遗传算法是一类借鉴生物界的进化规律——优胜劣汰遗传机制演化而来的随机化搜索方法。
它是由美国的J.Holland教授首先提出,遗传算法是从代表问题可能潜在的解集的一个种群开始的,而一个种群则由经过基因编码的一定数目的个体组成。
每个个体实际上是染色体带有特征的实体。
染色体作为遗传物质的主要载体,即多个基因的集合,其内部表现(即基因型)是某种基因组合,它决定了个体的形状的外部表现。
因此,在一开始需要实现从表现型到基因型的映射即编码工作。
由于仿照基因编码的工作很复杂,我们往往进行简化,如二进制编码,初代种群产生之后,按照适者生存和优胜劣汰的原理,逐代演化产生出越来越好的近似解,在每一代,根据问题域中个体的适应度大小选择个体,并借助于自然遗传学的遗传算子进行组合交叉和变异,产生出代表新的解集的种群。
这个过程将导致种群像自然进化一样的后生代种群比前代更加适应于环境,末代种群中的最优个体经过解码,可以作为问题近似最优解。
3.3随机抽取算法
3.3.1算法概述
随机选取法是根据组卷指标随机的抽取试题到试卷,此过程不断重复,直到组卷完毕或已无法从题库中抽取满足指标的试题为止。
这种方法结构简单,对于数量较小的题的抽取运行速度较快。
虽然这种方法的效率不高,但是针对平时作业自动组卷的题库来说,对于试题库试题量大,试题分布良好这一特征来看,随机选取法是比较适用的算法。
3.3.2随机算法组卷策略
组卷策略是在试题抽取过程中添加多种约束,这些约束限制了随机抽题的范围,可以获取一份较为精确的试卷但是并非是约束越多越好,约束太多,可能导致组卷进入死循环,无法正常组卷;约束太少又难以获取精确的试卷本文采用题量约束、题型约束、难度约束和时间约束等组成随机组卷约束。
(1)题量约束
组卷约束中应明确提供题量约束,否则试卷的
长度将难以控制设试题数量为n,每题分值为
,
则存在约束1
(约束1)
(2)题型约束
试题库中存在多种题型,并非每次考试都需要所有题型,设置约束条件时明确考试的题型每种题型的题量和每种题型的分值设题型的数量为m,每种题型的题量为Ti(未选中题型的题量为0),每种题型的分值为Fi(未选中题型的分值为0),则存在约束2和约束3
(约束2)
(约束3)
4系统设计
4.1系统总体设计
4.1.1系统总体功能图
题库及组卷管理系统的功能如图4.1所示。
用户登录系统之后可以对自己的密码进行修改。
在题库添加页面可以对单选题,判断题,填空题以及问答题等题型进行录入。
在题库查询页面可以根据题型,编号,专业等对试题进行查询,并且可以对试题进行修改和删除操作。
在组卷管理页面可以自动生成试卷,并对试卷进行修改,浏览,导出。
4.1.2系统总体结构图
图4-2为试题库管理系统的上层框架;图4-3为试题库管理系统的专业学科管理子系统;图4-4为试题库管理系统的题库管理子系统SC图;图4-5为试题库管理系统的组卷管理子系统SC图
4.2系统详细设计
4.2.1数据库设计
该试题库管理系统在设计时所建立的试题库数据库以及表都为关系型数据库格式,设计中应该充分考虑尽量减少数据冗余度,数据规范化为2NF,2NF则是通过让每个表中不含有其他表的非主键字段来减少数据冗余的。
以下为该系统数据库表的设计。
①用户表的设计:
无论是超级管理员还是普通管理员,用户,在进入系统是首先要登录系统,即验证用户名和密码。
表中存放的是帐号,密码及权限,用户通过不同的权限登录系统进行不同的操作。
②试题表的设计:
试题表里面主要存放的是序号,专业,学科,题目,答案,难度系数。
其中序号设置为主键,在组卷的时候,难度系数,学科,专业等为组卷约束条件。
③学科表的设计:
学科表中存放的是序号,学科,添加时间。
其中序号为主键。
④专业表的设计:
专业表中存放的是序号,专业,添加时间。
其中序号为主键。
⑤组卷表的设计:
组卷表中存放的是序号,编号,专业,编号,题数,分值,添加时间。
序号为主键。
根据以上分析给出试题库管理系统的概念结构设计E-R图。
实体:
管理员图如4-6所示;实体:
试题如图4-7;实体:
试卷如图4-8.。
结合上面的实体图以及实体之间的关系,可以得出系统如4-9所示的E-R图
图4-9系统总E-R图
4.2.1数据库设计
试题库管理系统的数据表的设计如下面的表格所示,每个表格都代表数据库中的一张表
allusers表:
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4.2.2系统流程图
系统总体流程图
用户根据不同的角色登录系统之后有不同的操作权限,该系统的权限分为两种,一种是超级管理员权限,一种是普通管理员权限。
超级管理员对应超级管理员模块,而普通管理员对应的是普通管理员模块。
图4-10总体流程图
超级管理员管理模块流程图
该流程图为超级管理员模块流程图,超级管理员登录系统之后可以进行三个操作,一个是添加用户操作,一个是用户及自身信息的修改,还有一个是用户的删除。
这些操作完成后,数据库存储的相关信息也会随之改变。
5实现
5.1登录模块
图5-1登陆界面
该模块是系统的登录模块,系统通过对用户名和密码的验证来识别是否为合法用户,以杜绝非法用户侵入系统。
实现本模块的主要代码如下所示:
none;BORDER-RIGHT-STYLE: none;BORDER-BOTTOM-STYLE: none"bgColor=#366ab5style="overflow: hidden"> 如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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