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基于試題庫的試卷管理和自動排版系統的設計和實現
基于試題庫的試卷管理和自動排版系統的設計和實現河南省駐馬店市新蔡縣教研室 楊 楊
【摘 要】在當前的校本建設和教學教研中，考試管理一直都是一項壓力巨大的工作。每學期各種考試，從組織出卷到試卷的印制及試卷的管理等工作都非常繁瑣，這種組織管理方式不僅工作任務繁重而且試卷的標準化程度、難易程度、題量大小等各方面難以控制，難以形成有效的資源積累，給試題和試卷的管理帶來很多問題和困難。鑒于這種情況，利用計算機進行試卷的自動生成并逐步積累形成有效的試題庫，對試題和試卷的管理將變的高效而便捷，對提高工作效率，使試卷管理逐步走向正規化自動化將起到十分重要的作用。
【關鍵詞】試題庫；自動排版；引擎
一、實現目標
盡力適配各學科各階段的各種題型，極力減少限制。
廣大普通教師在不經過或只經過極少量培訓的情況，能夠便捷的往系統數據庫里錄入試題。
能夠依據較高顆粒度的設置自動生成規范的、直接可用的試卷和對應答案，甚至可以導出試題答題分離卷，自動產生機讀卡等。
二、技術難點說明
目前此系統難以實現的主要原因是沒有一個針對試卷的排版引擎，商業的排版軟件或者不夠開放，或者限制太多無法適用。因為在試卷排版中要不斷的檢查各個塊區所占的空間，微調各個間隔以使試題適應整個頁面，而現有的排版引擎基本無法做到。經過分析總結，盡管難度極大，我認為自己重寫一個專門針對試卷的排版引擎對此系統來說是必要的。
另一個難點是數學公式的處理，情況和排版引擎類似，商業公式軟件限制太多，無法取用；js版的公式編輯器瀏覽器要求太高、不夠美觀、限制較多；開放的Tex系統太龐大繁雜，因為公式編輯直接面向廣大普通教師，Tex的部署和學習成本都沒有可行性，所以也得自己寫一個公式系統。
三、系統分塊
1.整體設計和數據模型
管理單位給有資格錄入試題的人員提供賬戶→設置賬戶的權限（學科、學段等）→錄入人員進入系統錄入試題（等待審核）→管理單位專設審核人員對新錄入未審核的試題進行審核（審核通過）→試題正式入庫。
此系統的數據模型較簡單：
人員：用戶名、密碼、權限類型（錄入人員或審核人員）、學科、學段。
試題：人員（連接到人員）、教材版本、年級、學期、學期階段（一般分為4個月）、難度等級、學科、題干、圖片路徑。
試題模式：試題（連接到試題）、題型、答案試題和試題模式為一對多的關系，這樣的設計可以提供單一題干有多種題型的功能，而且避免了一張試卷內抽到了不同題型的同一問題的可能性。
2.試題錄入模塊
考慮到廣大普通教師的計算機水平，能做到無部署直接使用是最好的效果，所以技術平臺選擇html+js.
錄入人員打開瀏覽器進入系統后可以看到自己的試題以及審核狀態，還可以刪除或編輯試題等。
新建試題時，需要選擇教材版本、選擇年級、選擇學期、選擇學期階段、選擇難度等級，選擇題型，在題干里輸入試題，圖片上傳是可選的。
這里的設計為：題干區域輸入的信息里包含各種題型的特殊的替換符（公式表達式也為替換符），在編輯停止3秒后，頁面會在下面提供和題型對應的正式的試題預覽，保存后，這個試題就有了題干和一個默認的試題模式。
3.試題審核模塊
此模塊技術難度較低，依然是選擇html+js.
審核人員可以在這里進行對應學科的試題審核，決定試題是否進入試題庫，也可以修改試題的難度等級。
4.試卷生成程序
此模塊功能集中復雜，要求較高，所以選擇。net平臺，使用wpf技術實現。
進入此程序，選擇新建一張試卷，選擇年級、學科、版本、學期、學期階段，難度系數，單面\雙面，填寫考試名稱，總分，點擊下一步。
下面可以詳細設定各種題型所占比例，分數，點擊下一步。
程序開始根據設置從試題庫中隨機抽取符合條件的試題，調用排版引擎進行排版，最后輸出試卷。
四、排版引擎和公式系統的實現
1.排版引擎
此排版引擎的核心工作在于測算各級模塊所占的空間，估算撐滿考卷需要的調整。
以下間隔都有默認值和最小值，最小值是在不影響版面美觀的前提下可以調整的極限。
字符級：字符，字符右有間隔；
行級：包含字符級，行下有間隔；行首有標點符號會進行特殊處理；
段級：包含行級，段下有間隔；如果最后一個行只多出2個字符，上面還有足夠的完整行，則緊縮上面行的字符級間隔，把這2個字符提上去，省下一行。
塊級：包含段級，圖片等，一個塊裝下一道試題，不包含試題留白，塊無間隔；塊級需要做很多特殊的處理，比如說檢測本道題圖片較小，塊級處理就會把段級寬度縮小，讓圖片和文字并列擺放；如果題目較短又需要留白（如計算題），就把多個塊級橫著并排擺放，等。
引擎接收到試題數據開始按默認間隔開始排版：
（1）單頁設置
如果是語文或英語學科，直接把剩下空白繪制作文紙，然后再加一頁作文紙。
如果是其他學科，最后一頁內容少于半頁，則逐級緊縮間隔：
*先計算段級間隔和行級間隔之和，除最后半頁的高度，獲得一個比例值，段級和行級按這個比例值進行緊縮，如果段級或行級的間隔值小于了自身的最小值，則認定不可緊縮處理，直接放大段級間隔撐滿最后一頁。
如果最后一頁內容多于半頁，直接做撐滿處理。
（2）雙頁
如果是語文或英語學科，結果是奇數頁的，按*做緊縮處理，盡量多繪制一部分作文紙，后面再添加一張作文紙，湊夠偶數頁。
如果是其他學科，結果是奇數頁的，按*做緊縮處理，如果緊縮處理失敗，再把段級和行級間隔直接縮到最小值，計算出差，再犧牲一部分問答題或計算題等大留白的試題的留白，把最后一頁擠到前面頁；偶數頁的則接放大段級間隔撐滿最后一頁。
2.公式編輯器
公式編輯器的難點在于表達式分析和公式圖形的繪制，對這兩點我采取的是使用Tex的語法和樣式標準。但Tex的語法復雜，不易學習，分析器也不易實現，目前我只用正則表達式實現了初中階段內簡單公式的表達式分析，效率很低。我正在考慮重新設計一種較簡單、易于學習的表達式語法，以方便實現和廣大教師學習使用。
五、小結
雖然目前系統還在試做階段，但在實現過程中已經獲取了足夠的經驗和心得，幾大技術難點已獲得了突破，架構上也已基本穩定，以后只需逐步完善功能、排錯、提高通用性和擴展性。相信此系統完善之時，必定能為各個教育機構的校本建設和教學教研提供很多便宜。
【參考文獻】
[1]C#、WinForm、WPF、。net （http://www.baimashangsha.com）
[2]html/css、JavaScript、jQuery
[3]Tex
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