基于XML技术的自动评阅系统的设计与实现

引言

　　为解决对大面积学生操作能力考核阅卷需耗费大量师资力量的困难，本文在应用大学物理仿真实验实现物理实验考试，记录学生实验参数、实验状态和实验结果的基础上，提出了基于XML形式对考题所考知识点进行描述，并通过对操作考试中记录的实验参数、实验状态和实验结果的XML数据进行解析评判，实现对操作考试的自动评阅。本系统解决了面向大面积学生进行实验实践能力考核的难题。

　　1 基于XML实验的阅卷系统

　　1.1 基于XML实验阅卷系统结构

　　基于XML操作性考试阅卷系统结构如图1所示，它由形式化的设计方案、试卷的制作、考试系统和评阅系统四个模块组成，各模块主要功能如下：

　　(1)形式化设计方案，即所有考点的描述方案。它包含了实验中所有可能涉及到的知识点，将所有实验虚拟仪器类的知识点完整无歧义地转换成相对应的实验参数及实验状态，并以XML形式进行描述。

　　(2)试卷的制作。针对教师所出的具体操作性试题，在(1)部分中进行查找并生成一份操作题考试试卷，此试卷是以XML形式对要考的操作题相关实验参数和实验状态进行描述并作为共享数据而存在。

　　(3)考试系统。提供学生进行考试的环境，实施考试。然后，考试系统根据学生的操作过程，抓取实验过程中的实验参数、实验状态和实验结果，在学生确认提交试卷后，将实验参数、实验状态和实验结果以XML形式进行记录保存。

　　(4)试卷评阅。将教师所出操作性试题的相关实验参数、实验状态和实验结果与考试系统记录的实验参数、实验状态和实验结果XML文件，分别进行解析读取比较，然后根据解析出来的评分规则对应给学生进行评分。

　　基于XML的阅卷系统是在答案转换器和评判模块的配合下完成试题评判工作。在用户的适当干预下，根据知识点分解原则，将自然语言描述的标准答案转换成考试评分系统可以接受的规范化格式，然后程序员按照这个规范化格式文档转化成计算机能够理解的计算机语言，即XML文档。而评判模块则是负责根据答案转换器生成的XML格式的标准答案文件，对考生提交的文件进行评估，在评分标准的指导下为考生文件打分，并将最终得分写入考生数据库。

　　1.2 基于XML知识点的形式化描述

　　操作考试题目是由教师根据教学需要所出，而这些考试题目是由相关的知识点组合而成，其中知识点和实验中的实验参数和实验状态相对应。因此，我们对实验考试题目进行形式化描述分成两个步骤：第一步，将考题分解成知识点，并将知识点以实验参数、实验状态的组合进行表示;第二步，在此基础上采用统一的格式描述考试题、知识点、实验参数、实验状态之间的逻辑关系。

　　在形式化过程中，方案的设计是基础，即提取考试题目中每一个知识点的信息，并设计出用于描述该知识点所对应的实验参数和实验状态。

　　在对试题所要考察的知识点进行描述的时候，为了使描述更加接近真实对象的实际情况，使描述的对象能够完整无歧义地被描述，本文采用面向实体的系统分析和描述方法，采取实体、动作、任务和交互，即EATI方法(Entity,Action,Task,Interaction)，把仪器实体类当中的数据成员(一般属性和行为、能力特性)以及类的方法描述成实验参数和由相关实验参数组成的实验状态。此是形式化描述的第一步。

　　当把知识点提取出之后，本文以XML为基础，以DTD或Schema的方式自定义一套标签及其属性，并定义它们之间的逻辑结构关系。我们采用自定义的标签来描述试题-知识点-实验参数和实验状态三者的逻辑关系，即一个实验考题由相关知识点组成，而知识点与一些实验参数和实验状态相对应，除此以外并对阅卷信息和评分规则等进行描述。此即形式化描述的第二步，即结合XML来对所描述的知识点所对应的实验参数和实验状态以XML的形式进行表现。

　　典型试题-知识点-实验参数和实验参数的形式化方案及其仪器类当中有关属性的对应关系，如图2所示。

其中，A：说明所要考察知识点的名称、题号等信息。B：知识点类型等信息。B部分当中，描述了数据的存储类型、学生是否可见等信息。C：记录此知识点相关的实验参数等信息。它可以是一个实验参数，也可以是多个实验参数组合所构成的实验状态。D：知识点的评分规则。此部分是把考题分数的给分区间、给分范围等信息，以XML形式化描述的形式表示出来作为共享数据，这样不仅能够满足不同教师在出题内容上可能存在的差异，而且也能够满足即使是同一个操作性题目，由于要求的不一样，可能对相关的实验参数和实验状态要求不一致的要求。基于以上约束条件，本文制定的一个知识点的DTD(简略)如下：　


1.3 解析器的设计及其功能

　　1.3.1 解析器的设计

考虑到对不