李帅+云微

【摘要】本文提出了一种智慧题库平台的设计与实现方案，从系统维护、试题采编、智能组卷、题库维护、反馈分析等功能模块出发，打造一个智能的题库平台。全文从阐述了整个平台的架构体系、基础模块、关键技术及其发展方向。

【关键词】题库 量化模型 近似匹配 高并发

1引言

近年来，各种题库系统如雨后春笋般应运而生，但却一直难以解决管理平台单一化，组卷模型静态化，数据反馈严重缺失等诸多痛点，因此，教育市场迫切需要一款具有跨平台操作特性，智能化组卷模型以及复杂数据分析能力的综合性智慧题库平台，以更好更快地推进高校现代化教学改革，实现“科教兴国”的发展战略。

2 平台架构设计

2.1 架构体系。智慧题库平台采用B/S架构模式，使用Spring-MVC开源框架进行基础架构，为了确保平台在高并发场景下的高可用性，考虑到平台负载压力主要来源于应用层HTTP协议的频繁调用， 在负载分配层使用独立的Nginx负载方案，根据用户的请求规则，将不同的请求类型分派到不同的服务器上，进行实时分布处理，减少单点访问压力，增强平台的可用性。而平台有着众多的业务模块，这些业务不可能独立存在，同时在开发过程中会涉及到子系统间脱藕，这样一来业务的通讯层又是一个逃不掉的话题，使用阿里巴巴的Dubbo开源框架搭建业务通讯层。在数据存储层，考虑到数据结构化，共享化以及安全性等方面的要求，使用数据库存储方案中的关系型数据库存储。

2.2基础模块。智慧题库平台主要包括以下功能模块：系统管理、试题管理、试卷管理等模块。

2.2.1系统管理

⑴系统日志。负责实时监测平台，记录平台以及平台用户所产生的所有行为，并按照既定的规范存入本地，形成完整的日志文件，为应用的维护以及用户的操作提供安全保障。

⑵用户管理。创建和管理用户，设置用户的用户名、密码、头像、邮箱等基本信息以及平台主题皮肤、字体等个性化属性的选择。

⑶权限管理。平台围绕用户-角色-权限展开，构建整个平台的权限管理系统，超级管理员角色具有平台所有的操作权限，另外只允许超级管理员进行角色和权限的添加、修改、删除等管理操作，允许管理员将控制范围内的权限赋予角色，角色与权限之间是一对多的关系，也允许其将控制范围内的角色赋予用户，用户与角色是一对多的关系，这样层层递进，有序安全地进行平台的权限管理。

2.2.2试题管理

⑴题库管理。平台根据试题的题型、所属学科、知识点、难度系数、曝光时间及组卷次数等参数为用户提供了强大的试题检索功能，允许用户对试题进行预览，编辑，删除等管理操作，并支持个性化的题库导出服务。

⑵题库导入。平台提供了准确简洁的操作引导服务，支持系统参数配置、导入模板下载、上传内容预览等个性化功能，通过试题的题型、所属学科等属性精细化导入，提高题库组织的规范性，保证试题数据的完整性，另外平台允许试题以普通文本，图片，表格，数学公式等复杂文档格式导入，力求最大化还原现实世界中试题的呈现方式。

2.2.3 试卷管理

（1）人工组卷。支持用户手动选取试题、自定义试卷结构，允许多条件检索试题，系统按照试卷结构对已选试题进行组织，为用户提供调整试卷位置、修改试题分值、预览试卷以及试卷导出下载的服务，另外考虑到实际考试场景中的防作弊环节，系统支持试卷一键重组排序，形成相应的A、B、C试卷。

（2）智能组卷。平台通过用户预设抽取试题的基本规则和参数进行智能组卷。可选参数有抽题的所属学科、題型、知识点、题量、曝光时间、组卷次数以及各难度系数占比，组卷之前系统会根据预设参数计算可选试题数量，提示用户合理安排抽题数量，提高智能组卷的成功率，最终系统根据实时计算得出的动态组卷模型，进行智能组卷，组卷完成后，用户仍可自由编辑，删除不当题目，支持二次追加抽题。同时平台为用户提供调整试卷位置、修改试题分值、预览试卷以及试卷导出下载的服务，另外考虑到实际考试场景中的防作弊环节，系统支持试卷一键重组排序，形成相应的A、B、C试卷。

3 关键技术

3.1 数据反馈实时计算。题库平台以大量数据为驱动，因此数据的全面性与精确性就显得尤为重要，平台通过开放数据反馈接口，采集数据，最终利用题库优化模型对题库中相应试题的关键指标进行智能优化，提高试题库的普适性。以下将重点介绍题库优化模型的建立。系统以试卷综合成绩、试题专项成绩、试卷综合评价、试题专项评价四个维度作为考量标准。

首先结合试题专项成绩和试题专项评价相关数据，利用题库优化模型对试题的难易程度、知识点范围进行科学修正，试题相应属性根据反馈结果上调或下调一定的百分点，而百分点按照差异值/原始值进行计算。然后根据试卷综合成绩、期望值以及试卷综合评价形成智能组卷的建议模型，在这个过程中主要是提取关键信息，根据系统拟定的标准格式输出为建议模型，以供在智能组卷的过程中作为参考，帮助提高组卷的科学性与客观性。

3.2 构建动态组卷模型。平台为了提高用户的体验度，采用了一种新的组卷算法构建动态组卷模型完成智能组卷。首先根据用户的命题要求计算出本次试卷的量化模型，包括各种题型的试题题分分配矩阵和各难度类型的试题在各知识点中的题分分配矩阵，然后采用随机抽取和近似匹配的策略进行抽题组卷。用户的命题要求通过人机交互的方式给出，它反映了用户对试卷的整体难度、各知识点分布情况以及各类型试题的比例要求。为了避免题库系统盲目地选题：首先将用户对试卷整体的命题要求进行分解，得到有关试卷的各项局部指标；然后在试题库中有目的性地选题，这样可以大大提高组卷的效率与成功率。

4 结语

在对传统题库系统的深刻剖析之后，本文结合互联网主流的技术手段，针对管理平台单一化，组卷模型静态化，数据反馈严重缺失等用户痛点，成功设计并实现了一个融合高并发处理、数据分析以及动态化模型等策略的智慧题库平台，其具有良好的平台适应性和人机交互模式，尤其是科学、客观的智能组卷方案大大提升了组卷的成功率与准确率，最终实现了试题库的全方位、多层次管理。

项目：教育部“春晖计划”合作科研项目(Z2015014); 吉林省教育厅项目（2016285）。