1、高中數學自動化測試系統開發與應用研究研究報告深圳外國語學校高中數學自動化測試系統開發與應用研究課題組摘要 新一輪高中數學課程改革的突破口是將信息技術與高中數學課程進行全面整合，其核心是利用信息技術的優勢特點，作為教師的教學輔助工具、情感激勵工具和學生的認知工具，構筑數字化學習資源，促使學生實現學習方式的變革，逐步形成接受式學習、主動探究式學習和有意義學習等學習方式多樣化的和諧統一。我們尤其要探索根據高中數學測試特點，以易語言、Javascript語言、ScienceWord及其插件、寬帶Web服務器1.2、Meibu域名轉向服務等為工具，構建新課程改革背景下的高中數學題庫，開發高中數學自動化測

2、試系統，方便廣大師生的使用和進行二次開發。關鍵詞 信息技術，高中數學題庫，自動化測試系統，二次開發一、 課題研究背景國家高中數學課程標準明確提出，高中數學教學提倡利用信息技術來呈現以往教學中難以呈現的課程內容，在保證筆算訓練的前提下，盡可能使用科學型計算器、各種數學教育技術平臺，加強數學教學與信息技術的結合，鼓勵學生運用計算機、計算器等進行探索和發現。計算機自動化測試，在社會各個領域已經展開，例如駕駛員考試、計算機等級考試、英語口語考試等。然而，在數學教學領域內開展自動化考試，并不多見，尤其是在普通高中階段開展利用計算機自動化考試，根據目前我們所搜集的資料，還未見有先例。我們將所收集到一些考試

3、系統進行分類，逐一加以分析如下。1、 駕駛員考試系統和公務員考試系統。目前的駕駛員考試系統一般采用2007年4月新發布的公安部91號令的題庫，內容分為汽車和摩托車兩部分（練習時可選擇做其中的一種）。軟件含試題學習、模擬考試，錯題回顧等內容和功能。做題時系統會顯示考試過程已用的時間，做完后顯示得分情況和各題答案的正確與錯誤情況，并可查看答錯題的具體內容和答錯之處。而且軟件種類比較豐富，一般采用綠色安裝，供駕駛員學習交通常識和交通規則使用。這些系統的優點是圖文并茂，安裝卸載簡便，系統占用資源少。缺點是題庫容量比較小，一般是直接對應駕照考試時的題庫，容量約為幾百個題，學習者通過幾天的練習，完全可以采

4、取背答案的方法來對付。參考下載地址列表如下（無法全部囊括，大同小異）：萊西頂尖科技有限公司 2008-02-23創新駕駛員考試系統 2008-03-03誠信通商務軟件有限公司 2008-02-22 駕駛員科目考試學習系統全國統一版 2008-03-03公務員考試系統一般緊扣公務員考試考試大綱、考試教材，符合公務員考試題型與考試科目，試題庫巨大，囊括了目前所有的最新公務員考試科目：言語理解與表達、數量關系、判斷推理、常識判斷、資料分析等。其特點是：(1)標準化考試；(2)智能閱卷；(3)錯題重做；(4)打印功能；(5)章節練習；(6)題型豐富。此類軟件的共同缺點是沒有完善的輔導系統，使用者發現做

5、錯之后無從尋求幫助，甚至發現題庫中的錯誤也沒有辦法。參考下載地址列表如下：執業考試網 2008-02-22公務員考試寶典 2008-03-031、 試卷管理類系統此類系統的思路與上一類不同，它們采取只開放殼資源，具體題庫由使用者建立這樣的思路。這類軟件在使用說明中給出題庫的組建方法，例如錄入方法（多采用流行的Word系統）、錄入格式（說明、題目部分、答案部分、結束標志等）等，一般還會給出若干種樣例，以便于使用者建立題庫；另外還附有組卷的配置文件（通常以.ini為后綴），格式比較自由個性化。這樣的系統自有其明顯的優勢，由于題庫和系統分離，因此非常方便更換題庫，教師可以將最新的試題加入其中，也可以

6、從市場購買相應的題庫系統。優點同時也就成為其最大的制肘：如果采用市場購買的題庫，則題量大則大矣，然多數陳舊難以適合具體的班級；如果自己添加試題，則題量小而無法實現隨機組卷。還有一個問題，這類軟件多數由一些商業公司組織開發，因此需要支付高昂的費用，費用問題阻礙了軟件的推廣，反過來又制約了軟件的發展。因此曾經在市場上風光一時的軟件基本上都悄無聲息了。比較著名的軟件有：北京科利華網絡技術有限責任公司 科利華智能組卷系統:9000/ 2008-03-03清華同方思科系統技術有限公司“出卷王”題庫管理與組卷系統 2008-03-032、 計算機自動化考試系統這里的計算機自動化考試，不是泛指運用計算機進行

7、的考試，而是專業的計算機學科考試，例如計算機等級考試、計算機水平考試、計算機操作考試等。由于計算機行業本身的高科技性質，因此計算機自動化考試歷來都走在各類自動化考試的前列，無論是技術還是應用。從一開始純粹的紙質試卷電子化到標準化考試，再發展到程序運行結果自動判斷，最近的成果是對操作過程的全記錄，以判斷考生的操作是否正確?？荚噧热萆婕皫缀跤嬎銠C的所有領域。一款曾經流傳相當廣、相當著名的軟件是TT打字測試，幾乎所有早期的計算機從業人員都用這款軟件進行過打字練習。這款軟件體積很小，速度很快，訓練效果好得不一般，甚至被某些公司作為測量打字員打字速度的標準軟件。這款軟件的流行如此之廣，以至于原來的作者不

8、可考，變成一款徹底的免費軟件了。目前在網絡上能搜索到的最新版本是由吉林吳錫所仿制的“wx Type Training 3.1”，作者公開源代碼。下載地址： 2008-03-03。該軟件甚至在失去原作者維護的情況下，仍能取得很大成功，其主要原因是專業化，把精力集中到滿足用戶一個小小的需求上，不做大而全的作品。3、 最新的學生測試系統JExam目前，最先進的計算機自動化考試當屬美國開發的JExam系統，該系統采用Java語言作為編程語言，因而天然具有跨平臺、硬件無關的優勢，目前已經開發出基于Windows、Mac OS X、Solaris、Linux等多種版本。該系統在美國一些大學被應用，如大學化

9、學練習與考試。然而，該系統直接引入高中數學教學尚有一定困難，主要是：1.純英文界面，國人使用尚有很大的困難；2.由于使用了模擬機機制，導致速度非常慢，在一臺P4 2.66G，內存256M的聯想品牌機上，從啟動到練習開始，足足用了5分鐘，這樣的速度是高中學生所無法容忍的。3.通過使用，我們發現，JExam仍然采用事先編輯好的一套套試題，這樣，通過幾次的練習，學生甚至可以直接將答案背下來應付考試。盡管如此，JExam仍然具有傳統紙質考試、紙質練習無法比擬的優勢。首先，考試或練習的自主化。學生可以在任何時候，任何地點開展練習，只要擁有一臺電腦和一條網線。其次，反饋的即時化。練習的一種模式是：閱題思考

10、答題反饋反思，對于學習而言，反饋的周期越短越好，使用計算機進行自動化練習，反饋就可以達到即時的程度。第三，利用計算機進行自動化練習，可以有效地節約資源，達到資源共享的目的。相比前面的幾類軟件，這個系統的最先進之處在于不僅能進行標準化考試（選擇、判斷等），還可以進行填空和簡答的自動判卷。由于這個優勢，我將本軟件下載并打包在本課題的軟件中，供大家參考比較。如果我們也能成熟地解決這個問題，把一些現實中的考試搬到網上進行也未嘗不可。下載地址： 課題組開展了廣泛而細致的調查研究，查閱了國內外有關計算機自動化測試方面的各類文獻，聘請上海市教育科學研究院現代教育實驗室主任、全國現代教育技術實驗學校指導委員會

11、委員、華東師范大學兼職博士生導師蔣鳴和研究員擔任本課題組的指導專家。課題組得到了他的大力支持與全程指導，蔣教授為本課題的核心部分題庫建設提供了專業的意見與資料，確保本課題研究工作的順利進行。二、課題研究的理論依據與現實基礎課題組為了順利完成系統的編制，組織課題組成員對數學測試進行分析，系統地學習易語言、Javascript語言、ScienceWord及其插件、寬帶Web服務器1.2、Meibu域名轉向服務，確立以構建新課程改革背景下的高中數學題庫為課題研究的切入點。1、數學測試特點分析信息技術與教學的整合，不是簡單地將教學過程從黑板搬到電腦，由紙張變成屏幕，也不是無中生有，自成一套體系。利用計

12、算機進行自動化測試，首先應該對測試的過程分析，這是建設一個優秀測試系統的關鍵。目前的數學高考，試題被分成三種題型：選擇題、填空題和解答題。在這三類題型中，選擇題是最容易進行移植的，利用計算機的鼠標點擊操作，可以實現選擇。而填空題由于需要輸入各種數學符號如，對計算機基礎知識的要求較高，不是所有的學生都能夠順利作答。解答題不僅輸入上有相當的困難，而且輸入速度很慢，嚴重影響考生的思維過程，更加上目前計算機自動閱卷的數學難題尚未克服，幾乎不能作為自動化測試的主要成分。從市場上看，即便目前最先進的自動閱卷系統，北師大數學系推出的幾何自動解題評卷系統，也只能對一些非常規范的證明和計算過程進行識別和評判，而

13、且不允許跳步、省略、多余步驟等解題無關行為，而這，在從學生的角度看，是幾乎不可能的。因此，建設一個成熟的、應用廣泛的高中數學自動化測試系統，應該以選擇題為主。而且高中數學的選擇題有一個特點，它全部都是四選一的單選題，這對于試題系統的建設是非常有利的條件。數學高考的內容，一般包括了代數（集合與簡易邏輯、函數、數列、三角函數、不等式）解析幾何、立體幾何、概率（排列組合概率論、統計初步）、微積分初步（極限、導數）這五個大模塊。學生是按照課程標準依序學習的，高考中各模塊的組成比例和難度系數也是不同的。因此，這些單元的試題應該是分別組建，而不是混在一起，當需要組卷時，才將它們按一定的比例編成一份試卷。從

14、這個角度分析，題庫中試題的質量，將直接決定整份試卷的質量。2、 易語言介紹要完成軟件的編程工作，其實有很多編程工具可以選擇，如C+、Delphi、SQL、Flash但考慮到中國人的使用，我們的立足點是國內的教育市場，希望能夠有更多其他教師參與，我們還是選擇了大連吳濤易語言軟件開發有限公司產品的易語言。這個語言最大的特點是采用漢字編程，即使不會編程的人，只要有基本的邏輯知識，讀懂程序也不是什么困難。該公司對產品的推廣主要還是面對教育界，主要產品有面向初學者的易樂谷（類似于LOGO）、面向對象編程的易語言（類似于VB）、跨平臺編程工具易.飛揚（類似于C+、JAVA），此外還有大量的使用者開發的源代

15、碼，例如世寶的易腳本等。我們選擇易語言，主要原因就是它的漢字編程特性，易于理解，易于編程，一位普通教師經過大約3天學習就可以基本掌握，編寫出比較漂亮的代碼。目前由了中國教育學會中小學信息技術教育專業委員會編寫信息技術易語言版九年級教材已出版發行， 由北京師范大學出版社出版。在本課題中，易語言主要用于開發單機版客戶端程序和服務器端的數據處理程序。3、Javascript語言Javascript 是由Netscape開發并隨著Nevigator瀏覽器一起發布的，介于Java和HTML之間，基于面對對象驅動的編程語言。因其開發環境簡單，不需要Java編譯器，而是直接運行在Web瀏覽器中，因而倍受We

16、b設計者歡迎。雖然Navigator已經被IE所替代，但IE以及其他瀏覽器也一樣支持Javascript，從而實現了“編寫一次，走遍天下”的夢想。Javascript是一種腳本語言，嵌入到HTML代碼中，瀏覽器可以直接回應使用者的某些需求，與使用者互動而不需要任何網絡資源，不需要服務器的支援，因此可以大幅度降低服務器的工作負擔，加快系統的反饋速度。同時，Javascript不允許對客戶硬盤進行讀寫操作，也不允許對服務器上文檔進行修改，從而保證了服務器和客戶的安全。正是由于采取了Javascript而不是Java技術，才使得我們的系統既具有跨平臺的優點，又不會由于虛擬機技術而導致速度降低。4、S

17、cienceWord及其插件ScienceWord及其插件是由北京星火燎原軟件有限公司出品的一款科技文檔處理器，是國家“863”專項經費資助項目，是2004年度國家火炬計劃項目，是中國軟件行業協會推薦的優秀軟件。ScienceWord在處理科技文檔時具有強大的功能，從界面上看，幾乎和Word一樣，方便使用者迅速掌握。與其他幾款科技文檔處理軟件比較，可以發現。MathSoft公司的MathCAD，是一個專業的數學軟件，雖然能處理公式，但是只能基于對象處理，不能以文字流方式編排科技文獻，且對于文字的處理能力極差。Science Design 公司的MathType只能編輯數學公式，不具備文字處理能

18、力。Waterloo Maple公司的Maple V與MathCAD相近，具有較強的公式處理能力，但不能處理文字。Microsoft Word為全球所熟悉，但只能處理常規文檔，采用的Science Design 公司的MathType，輸入文檔中可以出現的數學公式，并以圖片的形式存在于文檔之中，編輯個性極不容易，更無從檢索，且不能處理幾何邏輯。幾何畫板，具有強大的幾何作圖能力，但不能進行大批量文字和公式處理，使用幾何畫板制作出的幾何圖形只能作為圖片拷貝到字處理軟件創建的文檔中，以圖片形式存儲，不能再次進行修改。ScienceWord針對教師和學生群體設計其功能，具有強大的編輯大批量文字、公式、

19、圖形和曲線的能力，且對于公式、圖形和曲線的生成和修改簡單方便，如同處理普通文字。在數學功能的基礎上又增添了對物理實驗圖和化學分子式、試驗圖的處理功能。ScienceWord具有小巧、功能實用、價格低廉等特點，適合于教師編寫電子教案、電子試卷、試題庫等，學生完成電子版作業以及科技工作者編寫電子科技論文等。ScienceWord WebEdition 作為ScienceWord的web版本，以控件的方式改變了互聯網科研及教育中始終無法進行包括文字、符號、圖形、曲線等科學元素全面交互的難題。本課題就是采用了ScienceWord WebEdition 構建了網上答疑論壇，使用者可以直接在論壇中輸入數

20、學符號、公式、圖形等內容，大大方便了使用者與課題背后教師群體的交流。答疑論壇地址：ScienceWord主頁： 5、寬帶Web服務器1.2由于本課題的服務器要求比較低，只要能提供一般的訪問支持即可，因此我們選擇了常州搜易軟件（）出品的免費軟件寬帶Web服務器v1.2版，該軟件通過開放計算機的80端口提供主頁服務。任何用戶只要輸入本機IP，就可以訪問到本機所提供的資源，將個人計算機輕松變成海量服務器。此款服務器體積小，僅有860KB；維護簡單，除了IP沒有任何參數，不需要安裝；具備簡單的CGI接口，無須用戶設置和編程。此款軟件的缺點是只能提供單線程的下載，只能支持標準ANSI字符集文件，不支持漢

21、字文件名。系統默認的首頁文件為index.html，可以修改。6、Meibu域名轉向服務由于我們課題組的服務器是使用動態IP上網，我們又申請了一個二級域名。域名解析我們選擇了青島每步數碼科技有限公司（）提供的域名解析服務，并注冊了二級域名：。在這之前，我們也嘗試過中國學生網（廣州）（）的主頁服務，但它要求將所有文件內容放到公司服務器上，造成了維護的不方便，不得已放棄了。Internet 上的域名解析一般是靜態的，即一個域名所對應的 IP 地址是靜態的，長期不變的。也就是說，如果要在 Internet 上提供服務，如搭建網站，架設郵件系統，一般 需要有一個固定的IP地址。 動態域名的功能，就是實

22、現固定域名到動態 IP 地址之間的解析。用戶每次連接到 Internet 一般會自動得到新的 IP 地址之后，安裝在用戶計算機里的動態域名軟件就會把這個 IP 地址發送到動態域名解析服務器，更新域名解析數據庫。Internet 上 的其他人要訪問這個域名的時候，動態域名解析服務器會返回正確的 IP 地址給他。因為絕大部分 Internet 用戶上網的時候分配到的 IP 地址都是動態的。用傳統的靜態域名解析方法，用戶想把域名解釋到自己上網的計算機，是不太現實的。而有了動態域名，這個美夢就可以成真。用戶可以申請一個域名，利用動態域名解析服務，把域名與自己上網的計算機綁定在一起，這樣就可以很方便的讓

23、 Internet 用戶訪問到自己的計算機。7、現實基礎深圳外國語學校創辦于1990年，是具有鮮明外語特色的深圳市教育局直屬重點學校、廣東省一級學校、全國外國語學校工作研究會理事學校、全國現代教育技術實驗學校、廣東省國家級示范性高中、全國13所可保送20高中畢業生上重點大學的外國語學校之一。學校初、高中部目前有82個教學班，3700多名師生員工，開設英語、日語、德語、法語、西班牙語等多個語種的教學。學校狠抓現代教育技術環境的建設，現已建成國內一流的中學校園網絡，并寬帶接入互聯網，并在所有教學班級配置了完整的多媒體教學設施。學校各級領導非常重視課題研究工作，堅持科研興校的辦學方針，制定了一整套科

24、研管理制度，建立了科研工作的激勵機制，將教學與科研作為學校不可或缺的兩翼。數學組承擔的全國教育科學“十五”規劃重點課題“數學教學效率論”子課題數學解題教學的效率研究，建構了“選擇探究發展”的解題教學模式，得到課題總課題組的高度評價，順利結題；數學組承擔的全國教育科學“十五”規劃國家重點課題信息化進程中的教育技術發展研究子課題MM教育方式與信息技術整合的理論與實踐得到課題總課題組的高度評價：總課題組認定課題組圓滿完成預定研究任務，成果達到了國內同類研究的先進水平，同意結題，已將該項研究成果納入總課題組最終成果，并經綜合評議，該子課題被評為優秀子課題。所有這些，為本課題的開展與深入奠定了堅實的基礎

25、。高中部數學科組擁有特級教師1名、高級教師27名、一級教師4名、二級教師1名，學歷均到達本科畢業，其中有四位研究生畢業并獲碩士學位，年齡的層次結構合理，全員參加課題研究工作，大部分教師參加過數學課題研究工作，取得了一些研究成果，積累了一定的研究經驗。學校各級領導與部門高度重視課題的籌備、申報、立項、研究、實驗、結項、推廣等一系列工作。由校長龔國祥高級教師、副校長湯佳宏高級教師擔任本課題領導小組負責人，成員由辦公室主任劉繼斌高級教師、教導處主任林海平高級教師、副主任謝增生高級教師、科研處副主任吳珍冬高級教師、學生處副主任熊學珍高級教師、總務處主任李明山高級教師、數學科組組組長劉仲雄高級教師、副組

26、長張元清高級教師、高一年級劉軍組長、高二年級張傳平組長、高三年級歐陽愛小組長等。課題領導小組全面協調課題研究，對課題研究與實驗工作進行組織管理，負責課題組研究人員、實驗教師的培訓工作，提供必要的科研經費，聘請上海市教育科學研究院現代教育實驗室主任、全國現代教育技術實驗學校指導委員會委員、華東師范大學兼職博士生導師蔣鳴和研究員擔任本課題組的指導專家，確保課題研究工作的順利進行。三、課題研究的基本過程1、準備階段：2006年4月2006年9月。組成課題組，學習研討研究方案，廣泛征求意見，選擇研究課題，聘請課題指導專家，在專家指導下制定課題研究方案，提出課題研究計劃，向中央電化教育館申報“十一五”全

27、國教育技術研究規劃專項課題，課題正式開題。主要課題組成員有組織地進行若干次學習和研究，搜集有關理論資料、他人的研究成果以及我們可能使用到的一些工具的學習等。特別是研究2006年各地高考數學試卷，統計每部分的比例和難度系數。蔣鳴和研究員親赴我校對對課題組成員進行應用創新引領發展專題培訓，并對課題采取多種方式式進行全程指導。2、構建題庫階段：2006年9月2007年3月。由課題組成員分工，構建新課程改革背景下的高中數學題庫，題庫冗余度至少應該達到1：10，即組織20道測試題，題庫中至少應該有200道備用題。3、系統設計階段：2007年3月2007年9月。運用軟件項目開發技術，依托深圳市外國語學校的

28、服務器系統，開發出實用、高效、即時反饋的自動化測試系統，如果可能，加入教師實時答疑系統更好。4、系統運用階段：2007年9月2008年3月。將系統開放給課題組成員，供其使用，并提供二次開發的技術支持和運用模式研究，同時進行題庫的維護工作，刪除不適合的題、補充新題、改正錯題、對系統進行評估。5、系統排錯、打包、驗收階段：2008年3月2008年5月。系統排錯、打包、驗收階段。最后成果希望能提供一個網絡版、一個單機版，并免費向公眾提供服務。6、總結與結題階段： 2008年5月-2008年6月。課題組在蔣鳴和研究員指導下整理研究成果，總結經驗，撰寫結題報告，接受總課題組的結題驗收。四、課題研究取得的

29、主要成果1、構建高中數學自動化測試系統 系統的組成結構整個系統由題庫系統、考試系統、服務系統三大部分組成，基礎是題庫系統。題庫系統由多達26個單元的小數據庫組成，每個數據庫完整包含了一個單元的題（不少于200個），是整個系統的核心，決定了系統的試卷質量。考試系統主要完成四個功能：1、組卷。從題庫中隨機抽取20道題，打亂每道題的選擇支，作為一份試卷。2、考試?？刂瓶荚嚂r間，呈現考試試題。3、判卷?？荚嚱Y束，自動計算得分。4、評卷。使用者可以復查試卷，可以向系統提出疑問，由服務系統或教師提供解答。服務系統分為服務器、成績收集系統、答疑體系。其中，服務器負責所有的下載，數據的接受傳輸工作；成績收集系

30、統收集所有考試成績，收集所有的難題錯題信息；答疑體系包括已答疑過的問題和教師兩個部分，如果學生提出的問題曾經出現過，將自動回答，否則通過留言板、郵箱或QQ直接提交到教師，請求解答。下圖就是各系統之間的關系。題庫系統主要是支持考試系統，通過考試系統考核使用者；教師支持服務系統，提供服務系統所不能自動提供的服務；服務系統還支持考試系統，收集考試系統所傳遞的數據；服務系統為使用者提供服務，有時還必須參考題庫系統，同時，如果發現題庫系統中的錯誤，及時進行修正。題庫系統考試系統教師服務系統使用者 題庫系統 題庫系統的設置高中數學知識點多，按新課程標準，我們根據實際教學的進度，將其分成若干個單元，每個單元

31、設置一個數據庫。每個單元設計要求有至少200道選擇題組成，每個選擇題的A選項是參考答案。根據蔣鳴和教授的建議，我們設置數據庫時，每一個數據有如下字段：字段名字段類型注釋題干備注型（以gif格式存儲的圖形）選擇支A備注型（以gif格式存儲的圖形）正確答案所在位置選擇支B備注型（以gif格式存儲的圖形）選擇支C備注型（以gif格式存儲的圖形）選擇支D備注型（以gif格式存儲的圖形）答對數整數型歷史上本題正確回答次數，起始為1答錯數整數型歷史上本題錯誤回答次數，起始為1以作為該題的難度系數。課題組設計題庫時，考慮到除了要滿足組卷和考試的要求，還要系統能滿足復查答疑的功能，因此在設計題庫時還設計了一個

32、答疑記錄文件。答疑記錄存放在文件夾“答疑”中，以“單元名+編號”作為文件名，例如“函數238.doc”表示對函數單元第238題的答疑，一般是該題的詳細解答過程，有時候還有對題目的總結歸納或指明題目中的陷阱。不論是服務器端，還是客戶端，所有數據庫都存放在文件夾data下，每個數據庫都由兩個文件組成，例如集合單元的數據庫由“集合.EDB”和“集合.EDT”組成，只要熟悉數據庫的人都知道為什么要兩個文件（一個存儲字段數據，一個存儲備注數據）。這樣，本課題的題庫系統實際上是由56（）個文件，28個單元組成。這些單元對應日常教學的28個單元，如圖所示。必修部分必修一必修二必修三必修四必修五文科選修理科選

33、修三角函數平面向量三角恒等變形選修部分另外，由于系統的題庫總處于動態的更新中。本課題還設置了一個配置文件math900.ini，用于記錄當前題庫的版本信息。 題庫系統的維護題庫中的試題來源于教師平時工作積累，來源于各種考試，來源于互聯網或參考書籍，其中有一些錯誤在所難免，如果系統題庫不能進行糾錯，不僅給整個系統造成嚴重的負面影響，而且可能誤導使用者。本課題的題庫系統維護流程，我們稱之為“捉蟲”。首先，從用戶的錯誤中發現題庫中的錯誤。用戶使用由于沒有強制性要求，所以有部分使用者做題時不認真，這很自然。我們界定，如果測試的成績高于40分，則認為使用者認真完成了一份試卷，而不是隨機選擇；如果測試成績

34、高于60分，則認為使用者的錯誤具有一定的典型性，值得進行分析。使用者每完成一份試卷，考試系統就會向服務器發送一組數據。內容包括測試時間；用戶名；測試單元；測試成績；答對題號和答錯題號。服務器收到數據，立即啟動成績分析系統（程序名：數據入庫.exe）。主程序：如果真（成績40） /成績低于40分被認為沒有價值 改難度系數（單元，正答信息，錯答信息） 如果真（成績60） /成績高于60分的試卷，其錯題也有價值 整理錯答信息（將其中已做過解答的題號去掉） 把錯答信息寫到文件“錯題記錄.ini”中模塊改難度系數： /難度系數=答對數/（答對數+答錯數）打開數據庫（單元）題組=分割文本（正答信息）計次循

35、環首（取成員數（題組），i） 跳到（題組i） 答對數=答對數+1計次循環尾（）題組=分割文本（錯答信息）計次循環首（取成員數（題組），i） 跳到（題組i） 答錯數=答錯數+1計次循環尾（）打開文件（”datamath900.ini”）題庫修改時間=當前時間（） /提示用戶及時升級題庫當維護教師打開文件math900.ini時，如果有新的問題出現，就將重新核實題庫中該題，并作出解答。如果題目的確出現了錯誤，通常的錯誤有：答案輸入錯誤、答案位置錯誤、題目輸入錯誤、題目與答案不符等，教師即進行更正，并更新題庫。更新題庫的過程由教師進行，更新工具：數據庫編輯.exe，這個程序比較簡單，只有三行代碼。打

36、開（通用對話框.文件名） /打開要修改的數據庫編輯（，） /編輯數據庫關閉（） /關閉被修改的數據庫 題庫系統的升級題庫發生了變化，“據入庫.exe”將題庫最新日期記錄在math900.ini中，因此，客戶端程序只要將本機上的math900.ini與服務器端的math900.ini進行比較，就可以發現是否升級。這個過程在客戶端程序math900.exe中實現，由模塊“自動升級”完成。升級的基本方法是一個一個題庫進行比較，發現有更新則下載最新題庫，替換原來的題庫。這個過程的原理比較簡單，但具體的實現卻比較復雜，我們這里就不把代碼羅列了。 考試系統考試系統完成四個功能：組卷、考試、判卷、評卷。由程

37、序math900.exe完成，這個程序是整個系統中代碼最多，體積最大的程序。 組卷組卷的功能由模塊“初始化”完成，流程比較簡單。隨機取20道題計次循環首（20，題號） 隨機重排選擇支 記錄參考答案所在位置計次循環尾（）這里有兩處涉及隨機算法，隨機抽取題目過程，在單機版程序中采用了“抽牌算法”，而在網絡版則直接采取“驗證算法”。抽牌算法我們用一副撲克來模擬隨機抽牌，可以這樣操作。將一副牌放好，從中隨機抽取一張，把它取出，然后再重新抽一張，如此即可保證抽取隨機而且不重復。.計次循環首 (總題量, i) 加入成員 (題目列表, i).計次循環尾 ().計次循環首 (20, i) t 取隨機數 (1,

38、 總題量 i 1) 輸出 (題目列表 t) 題目列表 t 題目列表 總題量 i 1.計次循環尾 ()這個算法的優勢是速度快，不重復，而且速度很穩定，算法復雜度為O(n)，實現的代碼也比較簡單。我們的高中數學自動化測試系統采用的就是這個算法。算法的缺點是需要一定的空間來儲存數組，如果數組很大，可能造成“溢出”錯誤。驗證算法每取出一個數，就讓它與已取出的數進行比較，如果相同，則舍棄這個數重新取。.題號 = 1.判斷循環首 (題號 21) t 取隨機數 (1, 總題量) 不重復 真 .計次循環首 (題號, j) .如果真 (t 題目列表 j) 不重復 假 .如果真結束 .計次循環尾 () .如果真

39、(不重復) 題目列表 題號 t 題號 題號 1 .如果真結束.判斷循環尾 ()這個算法效率一般，但實現比較簡單，是個比較不錯的算法。從理論上說，比較的次數多，尤其是總體數和樣本數差不多時，在最后幾個數，速度會越來越慢，不過經過嘗試，20道題的目標和超過200道題的總體，速度可以接受。由于這個算法對于終端的內存要求較低，符合“瘦終端”的要求，我們在網絡版就選擇了這個算法。其他的隨機算法請閱讀附錄的出牌的隨機算法研究一文，在此不贅述。 考試考試的功能涉及模塊主要有“顯示題目”、“用戶作答”、“時間控制”等，此外，在考試功能中還設計了試卷打印模塊。a顯示題目顯示題目要求系統能按順序呈現題目，能按用戶

40、需要呈現某一題目，呈現題目時要考慮如果本題已被做過，要顯示出用戶原來作答的答案。為了實現這樣的功能，我們設計了五個圖片框，分別顯示題干和選擇支，用戶原來作答的答案設計為粉紅色背景。該模塊采用面對對象設計，事件觸發機制，沒有清晰的流程。b用戶作答用戶可以在顯示的ABCD四個選項中作出一個選擇，“用戶作答”的任務是記錄下用戶的答案，把這個答案發送到答題框中，同時顯示下一題題目（如果已經是最后一題，則顯示第一題題目）。c時間控制時間控制模塊分成三個部分。第一部分在開始，當用戶開始考試，就將時鐘周期設置為60分鐘，然后將控制權交出給系統；第二部分在考試中，每隔一秒將考試時間提示框的內容更新一次，以提示

41、學生；第三部分在考試后，如果用戶中途提前交卷則時間控制模塊停止工作，如果用戶到60分鐘仍未交卷則強制交卷，并將時鐘周期設置為0，自動轉入判卷模塊。 判卷考生考試結束，提交試卷，或者當考試時間到，考試結束，都將自動轉入判卷階段。判卷過程主要對每個題的判斷、計分、統計答對信息和答錯信息、提交成績等四項工作。主程序：成績=0答錯信息=“”答對信息=“” /初始化某些數據計次循環首（20，題號） /一共20道題，一題一題判如果（用戶選擇題號=參考答案題號） 成績=成績+5 /答對的處理答對信息=答對信息+題目列表題號否則答錯信息=答錯信息+題目列表題號 /答錯的處理計次循環尾（）成績框.標題=“考試成

42、績：”+成績 /顯示成績提交成績（成績，答錯信息，答對信息） /向服務器提交成績模塊提交成績：如果（姓名=“測試”） 返回（） /專用測試帳號，不提交成績提交數據=姓名+成績+單元名稱+答錯信息+答對信息 /文本格式返回數據訪問網頁(“”,“POST”，提交數據) /服務器接收數據的程序就是cgifirm.exe，方式為Post如果（返回數據“成功”）返回（） /表示發送數據失敗啟動線程（&統計排名） /從服務器得到用戶的當前名次，使用多線程，已防假死 評卷從數學教學的理論上而言，最好的評卷應該是面批，學生與老師面對面分析試卷，找出考試中發現的問題。但在自動化測試里不可能實現，自動化測

43、試自有其特點和優勢：速度快、即時反饋、可重復操作。用戶完成一次測試后，不需要等待，立即就可以進行試卷分析，尤其是錯題分析。在系統的操作界面上有一個“請求答疑”的按鈕，當用戶點擊這個按鈕，就會得到軟件背后的教師團隊的支持。具體流程如下（參數：系統題號）：如果該問題曾經得到過解答，則系統自動調取解答文件，如果沒有，可以通過Email、QQ、留言本、論壇等方式與教師交流。如果（本地盤存在解答文件）載入Word并加載解答文件否則答疑文本=HTTP讀文件（系統題號）如果（答疑文本空）寫（解答文件，答疑文本）載入Word并加載解答文件否則載入（答疑窗口）模塊答疑窗口：該窗口很簡單，有四個選項：論壇、留言本

44、、QQ、Email判斷（論壇.被選中）打開網站（）判斷（留言本.被選中）打開網站（）判斷（QQ.被選中）打開網站（tencent:/message/?uin=&Site=&Menu=yes）判斷（Email.被選中） /選擇Email，需要填寫Email地址連接發信服務器（）發送郵件（）斷開發信服務器（） 其他功能a注冊注冊的功能在兩個地方可能出現，一是軟件開始使用之前，提示用戶（如果尚未注冊）本軟件支持注冊，但不收費，二是考試取得60分以上成績，系統跳出提示，告之注冊碼。本課題采用的注冊是全免費、捆綁硬盤的方式，注冊碼其實就是硬盤特征碼。特征碼是計算機硬件的身份標志，一般用戶

45、是不會理會的，但對于需要注冊和加密的系統而言，特征碼就成為判斷計算機的一種唯一代碼。在計算機中，CPU、BIOS、硬盤都有自己的唯一編碼，我們考慮到用戶計算機的CPU和其他硬件都是有可能更換的，而硬盤如果更換則必須重裝軟件，因此，課題組選擇了硬盤特征碼作為注冊的唯一標識。其實說是注冊，用戶完全沒有必要去破解。因為第一，軟件是免費使用的；第二，獲得注冊碼的唯一手段就是認真完成一套試卷，成績及格就能獲得注冊碼。b選擇章節通常的計算機輔助教學軟件，著力點是知識的學習和復習，依托于此的設計流程必然是“呈現信息à接受信息à反饋à重新呈現或呈現下一信息”。在這個過程中，使用者

46、沒有完成當前的任務，是不能進入下一章節的學習。而高中數學自動化測試系統是學生在完成課堂學習任務的前提下進行的解題訓練，因此，應該允許學生自主選擇任何一個單元進行練習。選擇章節的任務，由“選擇章節”菜單完成，在菜單體系中，有必修一到必修五，包括文科、理科選修以及專題選講的全部單元，每一個單元對應一個數據庫。因此，觸發菜單所對應的程序實際上非常簡單：打開數據庫（單元名稱）。簡單的代碼完成重要的功能！c排行榜顯示為了增加軟件的趣味性，課題組還設計了積分體系，積分的計算在服務去器上由成績收集系統完成?？荚囅到y只負責顯示當前用戶的積分和排行情況。下載（）打開（排序）如果（查找（“姓名”）=姓名）當前積分

47、.標題=“當前積分：”+讀（積分）當前排名.標題=“當前排名：”+取記錄號（）關閉（）版權、幫助系統、登錄主頁、關于。此處內容與一般軟件無異，不贅述。 服務系統 服務器本課題采取了兩種網絡服務模式（Client/Server模式和Browser/Server模式），在網絡版測試系統中采用的是Browser/Server模式，而在單機版測試系統中采用的是Client/Server模式。不論哪一種模式，都需要一個服務器和一套伺服軟件，我們的服務器采取簡單的寬帶Web服務器V1.2，提供靜態的網頁服務和數據收集工作，伺服軟件主要是自主編寫的“數據入庫.exe”、“數據庫編輯.exe”兩個文件。 成績

48、收集系統成績收集系統由服務器和“數據入庫.exe”共同完成。其中，服務器采用CGI技術，用POST手段收集用戶上傳的考試數據，每組數據保存在一個txt文件中，文件名為上傳時間+IP地址。而“數據入庫.exe”則通過時鐘控制，監督數據文件的生成，一旦數據上傳，立即啟動下面的工作。讀取數據（數據文件，日期，姓名，成績，單元） /從數據文件中讀取相關數據積分入庫（日期，姓名，成績）刪除負分（）排序輸出（）模塊讀取數據文件號=打開文件（數據文件）日期=到時間（讀入一行（文件號）姓名=讀入一行（文件號）成績=讀入一行（文件號）單元=讀入一行（文件號）錯題信息=讀入一行（文件號）正答信息=讀入一行（文件號

49、）關閉文件（文件號）刪除文件（數據文件）如果（姓名=“”）返回（）如果（成績<0）返回（）如果（成績>100）返回（）如果（成績>40）修改難度系數（單元，正答信息，錯題信息） /成績超過40分，可以認為不是胡亂選擇如果（成績>60）寫配置項 (“e:math900錯題記錄.ini”, 到文本 (取現行時間 (), 單元, 錯題信息)/成績超過60，可以認為其答錯題有講評價值，需要作出解答模塊積分入庫打開（“排行榜”）到首記錄（）如果（查找（讀（“姓名”）= 姓名） /答題者姓名已知數據庫中成績=成績+讀（“積分”）-20 /積分計算時扣除隨機得分寫（“積分”，成績）

50、/將積分重新更新寫（“最近登錄時間”，日期）否則加記錄（姓名，成績-20，日期）關閉（“排行榜”）模塊刪除負分 /有兩種情況用戶名將被刪除： /1、積分為負，直接刪除，實際相當于清零 /2、最近半年沒有使用系統進行考試打開（“排行榜”）刪除（讀（“積分”0）刪除（取時間間隔（取現行時間（），讀（“最近登錄時間”），#日）>183）關閉（）模塊排序輸出 /排序的算法很多資料都有介紹，這里略過。 答疑系統答疑系統由客戶端提出問題、服務器端提供解題參考、教師解答、修正題庫四個部分組成。用戶提出問題服務器（歷史答疑記錄）教師答疑題庫（一個單元一個數據庫）已經存在解答不存在解答提供解答發現題目有錯

51、，修改題庫用戶組使用測試系統時，可能出現某些題不會，或者對答案有懷疑，可以通過客戶端界面上的按鈕提交問題。服務器對提交的問題進行分解，若已存在解答則直接解答，否則轉給教師。教師解答問題后將解答反饋給使用者，若屬題目問題則修正題庫。提交問題如果（問題解答曾經被下載）直接打開解答文件如果（服務器存在問題解答）下載并打開文件否則跳出答疑窗口，有“QQ”、“Email”、“留言本”、“論壇”可供選擇。教師定期查看解答疑問修正題庫模塊修正題庫打開（單元） /一個單元對應一個數據庫編輯（） /數據庫編輯器，由易語言本身提供關閉（）2、二次開發實踐研究 實踐應用之一：2008高考能力測試 配置系統首先，必須

52、研究清楚數學高考的考察范圍。自動化測試的組建表面上看是程序開發問題，實際上更應該研究是試卷內部的結構。我們以2007年高考為藍本進行分析，將2007年全國各地高考試卷進行分析，分別統計出文科、理科的各單元比例。結果如下：文科單元頻率累計頻率理科單元頻率累計頻率集合3.14%3.14集合2.90%2.90%函數10.23%13.37%函數5.79%8.69%指對數3.42%16.79%指對數3.12%11.81%立體幾何14.60%31.39%立體幾何13.84%25.65%直線與圓3.14%34.52%直線與圓4.23%29.89%算法0.14%34.66%算法0.14%30.03%統計初步1

53、.80%36.46%統計初步0.81%30.84%概率9.46%45.92%概率9.72%40.56%三角函數4.05%49.97%三角函數3.68%44.23%平面向量4.05%54.02%平面向量4.09%48.33%三角變換4.56%58.58%三角變換3.68%52.01%解三角形3.14%61.72%解三角形4.57%56.57%數列10.15%71.86%數列11.45%68.02%不等式5.36%77.22%不等式4.90%72.92%邏輯1.51%78.73%邏輯0.97%73.90%圓錐曲線12.83%91.56%圓錐曲線11.45%85.35%導數7.47%99.03%導數9.00%94.35%統計框圖0.68%99.71%統計框圖0.67%95.01%復數0.29