基于蚁群算法的智能考试系统开发研究

张东阳

摘 要：智能考试系统在高等院校已经得到广泛应用，并且已经逐步应用于资格考试、企事业单位的年度考核等环节。但是很多智能考试只是简单起到客观化答题的作用，没有真正体现智能，本文基于蚁群算法对于组卷的策略进行优化与控制，实现试卷难度控制，体现考试系统的智能作用与试卷价值。

关键词：算法;考试系统;开发与维护;功能模块

一、智能考试系统的作用

1.1智能考试系统能够节约大量的资源：

在组织考试中，需要根据实际参加考试的人数，占用多个教室，需要打印试卷，并由教师进行分发，同时进行监考，避免考生作弊。考试后还需要人工阅卷。从这个考试的组织流程我们可以看出，组织考试需要花费大量的人力物力。而智能考试系统，可以通过在线考试的方式，组织考生以身份验证的方式，进行考试网络端登录，参加考试，不需要进行大量实体教室的占用，也不需要打印纸质的试卷。可以实现自动交卷，同时自动阅卷。节约了大量的资源，具有实际使用意义。

1.2可以有效的防止作弊：

智能考试系统可以有效的通过软件和硬件的方式，降低作弊现象的发生。从硬件角度，利用摄像头等监控设备，进行实时监控录像，让考生不敢作弊。也可以从试卷角度，生成分数相同，但是试题并不完全相同的试卷，让考生想抄袭也无从下手。这种方式在很多资格认证考试中以及使用，例如网络架构师的相关认证等。

1.3重复利用率高：

智能考试系统开发后，当然不能只进行一次考试。相反的，能够根据需要组织多次考试，进行多学科考试。利用率高。

二、蚁群算法思想与应用

2.1蚁群算法思想：蚁群算法是利用生物群体中，蚂蚁搬运食物的工程，融入到算法当中，实现优化解集的求出。在实际生活中，蚂蚁由于身体体积小，搬运食物常常需要大量的蚁群出动，但是在实际蚁群出动的过程中，人们很少发现搬运队伍出现堵塞的现象发生。这是因为蚂蚁可以分泌一种特殊气味的气体，我们在算法中视作信息熵。这种气体的特点是可以进行挥发。所以当蚂蚁搬运食物过程中，路径越短越通常的就会有越多的蚂蚁在单位时间内通过，信息熵的浓度增加，成为优势解集。而路径远，挥发后浓度降低，其它蚂蚁就不会选择，说明这种算法也是一种正向收敛的算法。

2.2算法应用的模块：

在智能考试系统中，我们把蚁群算法应用在组卷策略模块当中，也就是智能的体现。实现难度的控制。通常我们的试卷利用随机算法实现，随机算法的特点是实现速度快，但是它也存在很大的弊端，组卷要求试题数量大，容易出现重复试题。虽然能满足组卷的基本要求，但是试卷的难度不可控，如果试卷难度过于简单，那么参加考试人员的区分度就很低。过难也起不到测试的作用。试卷的难度数值应该在可控的范围之内，覆盖度也可以进行章节的控制，从而实现有价值的试卷，提升考试系统的智能性。

试卷的难度范围设置为0到1之间，最优控制范围设置为0.45到0.55之间，然后通过试卷内部的难度系数，在满足基本条件的基础上，进行难度系数的控制。

基本条件就是试卷的总分、试题类型、不同试题类型下，试题的具体数量等等。而试题难度的数据库权值是通过几种方法获得的。一种是教师的评价，这种评价有一定的价值，但不够客观，未必符合不同考生的实际情况。第二种就是通过一定数量采样的考生进行试题考核，通过得分率除以试题总分，获取相应的系数。而通过蚁群算法和遗传算法可以实现，组卷过程中，具体试卷的优化，通过迭代次数来控制算法的开始与结束，并且验证试卷是否组卷成功。

三、智能算法考试系统的工作流程和基本功能

3.1工作流程：首先提出考试申请，进行基本情况输入，例如考试的名称、考生基本情况录入等等。当到达考试时间后，考生通过浏览器登录服务器端口，身份验证合格后，获取试卷（试卷允许提前生成和现场生成两种方式，都可以应用算法实现）进行答题。答题完毕系统提供两种收卷方式，自主交卷和到达答题时间自动收卷。对试题进行自动阅卷，并实现查阅统计等功能。后期维护进行管理与数据报表等文件的生成。

3.2智能考试系统主要功能：

主要功能角度进行介绍：首先组织考试模块，统计各种基本信息，将相应信息以手工或者文件导入的方式存入数据库当中。试卷生成模块，通过算法和基本约束生成试卷，教师有权限提前观看试卷，提出修改意见。试题录入模块：允许手工录入和电子表格文件导入方式。自动阅卷模块，自动根据试题进行数据库答案匹配，获取正确分数。分析模块：得分项目分析，帮助出卷人和教师进行试卷的得失分析，以及教学參考。维护模块：提供数据报表打印，用户口令修改，角色分配等功能。

3.3浏览器服务器模式架构

整个系统采用Browser/Web/DataBase的3层体系结构。用户可通过浏览器向分布在网络上的服务器发出请求，服务器对请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器。B/S结构简化了客户机的工作，客户机上只需配置Web 浏览器即可。服务器将担负更多的工作，对数据库的访问和应用程序的执行将在服务器上完成。浏览器发出请求，而其余数据请求、加工、结果返回以及动态网页生成等工作全部由服务器完成

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