摘要：針對離散數學課程期末閉卷考試形式繁瑣的問題，通過分析課程知識點的選取和題型分布，研究自動成卷的方法，提出設計和開發一套試卷自動生成的軟件，實現試題的錄入、查詢和按章節分布以及隨機抽題自動成卷功能。

關鍵詞：離散數學；試卷自動生成系統；Java；MySQL
1.背景
傳統的教學模式中，試卷大多采用手工出卷，教師根據知識點選題和出題，工作量大，效率低，而且出題主觀性較強，科學性不足。離散數學作為大學計算機專業大類的專業基礎課程，章節繁多，知識點瑣碎，因而手工成卷工作量大和效率低的問題尤為突出。隨著教育教學改革的不斷深入，迫切需要計算機輔助教學系統打破傳統的教學模式，實行“考教分離、試卷規范化、標準化”，減輕教師的工作負擔，提高教學質量，實現考務自動化和管理數字化。
國外已有一些標準化考試系統和大型公司的認證考試系統，如微軟公司、SUN、CISCO公司的各類認證考試，英語托福和GRE等。我國一些大學從20世紀80年代開始向外國學習借鑒相關技術，陸續研制開發了一批計算機考試系統，比較著名的有浙江大學的c語言考試系統和ACM（計算機程序設計大賽）考試系統、北京南瓊電子有限責任公司開發設計的NATURE試題庫管理系統、21世紀教育網上考試系統、邁達威通用試題庫系統等。這些試題庫和考試系統大多應用在等級考試和認證考試中，如計算機等級考試的上機考、ADOBE認證考試等，真正應用于高校教學考試的還比較少。因此，開發應用于高校課程教學考試的自動試卷生成軟件，完成試卷試題庫的建立、修改及隨機抽取試題自動生成試卷的功能，是一項很有意義的工作。
2.系統總體設計思想與功能模塊
2.1知識點的選取和題型分布
要設計一份高質量的試卷，對學生學習效果進行公證、準確的評價，并非易事。為了讓軟件系統能自動生成一份質量過硬的試卷，要考慮課程知識點的覆蓋面、重難點、內容的差異、題型和題量的大小、分值等因素，因此任何課程要想自動成卷，必須先清楚了解課程知識點選取和題型分布的要求。
我們設計的系統選取浙江工業大學計算機大類本科專業第1學年的離散數學課程為編程對象，使用清華大學出版社出版、王衛紅主編的《離散數學》作為教材。該課程開設在第1學年上、下兩學期，第1學期稱為離散數學I，48課時，主講內容為命題邏輯、謂詞邏輯、集合、關系和函數部分。根據本科教學水平評估和教學大綱要求，離散數學I考試設置填空題、判斷題、計算題、證明題4種題型。第2學期為離散數學II，32課時，主講內容為代數系統和圖論，考試設置填空題、判斷題、計算題、證明題和作圖題5種題型。根據上、下學期的教學重點設置相應的題型分值，各章節題型、分數分布情況見表1和表2。根據教學大綱要求和教材內容，每章節為一個知識點，由于教學中把集合與關系放在同一章，因此為了提高出題的準確度，軟件設計中把集合、關系分別作為一個知識點。
2.2自動成卷的方法
自動成卷系統按照教材教案章節知識點出題，采取隨機策略選取試題。若選擇題的關聯知識點設置為命題邏輯，系統就只從命題邏輯相關的選擇題里隨機抽取題目，按設定數量提交；若設置謂詞邏輯知識點，則選取謂詞邏輯的題目，以此類推。這樣可以避免同知識點的題重復出現，以偏概全。判斷題、計算題、證明題等各種題型都是同樣的出題原理，最后合成一份滿分試卷。這種成卷方式的成卷步驟雖然有些繁瑣，但是成卷質量較高，試卷結構更為科學合理。另一種方式是根據學期增加知識點，一次生成，但這樣會出現重復知識點的試題或者缺少某個重要知識點的試題，準確率低。本系統采用第一種成卷方式，按章節知識點隨機出題成卷。
離散數學課程知識點包括命題邏輯、謂詞邏輯、集合、關系、函數、代數系統和圖論。每個章節出題可細分為不同數量的選擇題、判斷題、計算題、證明題等。系統按知識點建立相應題型的試題庫，如建立命題邏輯的選擇題、判斷題、計算題、證明題等題型題庫。每種題型的題目設計做到全面覆蓋知識點而又不重復。
2.3系統主要功能模塊
根據系統的功能設計要求，教師可設置知識點管理、試題管理、試卷管理等主要功能模塊，
1）知識點管理。
系統可以對課程的知識點進行增刪和管理，如離散數學知識點包括命題邏輯、謂詞邏輯、集合、關系、函數、代數系統、圖論等，可以在系統中的知識點管理欄目下進行知識點編輯和知識點顯示，同時也可以對當前的知識點進行增、刪、改、查等操作。
2）試題管理。
試題管理模塊實現試題編輯和顯示。在試題編輯頁面可以輸入題目內容、修改試題內容的格式等，如修改字體、字號、顏色，改變對齊格式等；還可完成題目屬性設置：題型、分值、難度、關聯章節及知識點。題型分選擇題、判斷題、計算題、證明題、作圖題等，關聯知識點分別對應于相應章節。
系統可對編輯好的試題進行試題顯示和查看。系統會顯示所有編輯完成的試題及其類型、分數、難度、關聯知識點，還可以顯示試題的總數量、頁碼等，通過UP、NEXT上下翻頁查看成卷的一套試題；也可根據題型和關聯知識點查詢所有滿足條件的試題，如可以查看題庫中圖論部分所有的選擇題、判斷題、計算題、證明題等。
3）試卷管理。
試卷管理模塊可實現試卷的編輯和顯示。在試卷編輯頁面可以編輯試卷的標題和說明。系統可以對試卷進行查看，進行自動組卷設置、手動組卷和刪除。已出題的試卷會顯示試卷的題目數量、總分值等信息。
對于已生成的試卷，可以通過自動組卷設置添加試題。自動組卷設置選擇題型、數量、關聯的知識點（與知識管理對應）、每個題的分值和難度。這里的分值一定要與當初試題編輯的時候分值相同，并且題庫中的題目能夠滿足需要（設置數據不可越界）。查看已生成并修改完成的試卷，可以看到試卷的標題及各種試題，如圖2所示。生成的試卷可能還有需要修改格式、分值等問題，如果有與系統設置不同的修改需要，則自動成卷系統還提供導出試卷為word格式的功能。
3.結語
筆者以離散數學課程為例，分析課程的知識點和題型分布，研究自動成卷的方法，開發出自動成卷系統，實現了知識點的管理和題庫的增、刪、改、查等功能及試卷的生成、預覽、修改、輸出等功能。系統自動生成的試卷有效地控制了試卷知識點的覆蓋廣度和難度，可用于計算機大類專業離散數學課程考核。另外，該系統有一定的通用性，嵌入不同課程的題庫可用于不同課程考試的自動組卷、成卷。自動成卷系統改變了過去的紙質考試出題的繁瑣狀況，提高了出卷效率。