基于XML的考试分析与评估系统

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Ｎｏ．４　

陕西科技大学学报　

Ａｕｇ．２００８　

・１３８・　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＨＡＡＮＸＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　０Ｆ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　

Ｖ０１．２６　

文章编号：１０００—５８１１ｆ２００８｝０４—０１３８—０４　

基于ＸＭＬ的考试分析与评估系统　

吕庆莉　，韩东法　

（１．陕西中医学院基础医学院，陕西成阳　７１２０００；２．陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安　７１００２１）　

摘要：在分析了当前考试分析和评估系统的基础上，结合ＸＭＬ技术，提出了基于ＸＭＬ的考　

试分析与评估系统的模型，该模型从底层的异构文档的分析和翻译出发，将不同格式的文档转　

换成统一的ＸＭＬ文档，方便不同用户的数据交换和信息共享．　

关键词：ＸＭＬ技术；翻译器；集中器　

中图分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ａ　

０　引言　

目前，国内基于网络环境的试题系统基本上是在ＨＴＭＬ基础开发使用的．尽管ＨＴＭＬ自发明以来　

已成功地成为ｗｅｂ上的通用语言，但是它仅注重信息的表现形式，且数据本身和格式描述是混在一起的，　

不能很好地表达数据的语义，如果要对ＨＴＭＬ作排版和显示之外的处理就会由于没有统一的标准而无　

法实现口］．随着网络应用的日益广泛，ＨＴＭＬ的局限性也逐渐明显，越来越不适应作为Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上信息交　

换和表示的工具．基于ＨＴＭＬ的网络化试题库系统具体存在以下问题：（１）媒体资源共享问题．在这种方　

式构造的试题库系统中，由于试题的组织形式没有本质上的变化，网络化的试题库系统虽然实现了试题库　

作为整体的资源共享，但试题中的单个试题资源还是无法共享．（２）信息抽取问题．无法抽取信息，这是因　

为ＨＴＭＬ的标记关心的是数据的外部表现形式，用这些标记只能记录试题的外部表现特征，而无法记录　

它们之间的逻辑结构信息，这样，如果我们要从不同的题库中分别抽取一些试题组合成一份试卷就只能手　

工的方式来完成，这在数据量稍大的情况下就无法满足应用需求．（３）难以分布管理．资源的分布式存放带　

来了管理的问题．（４）表现方式有限．ＨＴＭＬ的不可扩充性使表现方式受到语言的局限．造成这些问题的　

原因是因为ＨＴＭＬ是一种针对外部表现的标记语言，而非针对内涵（不能标示结构）的标记语言．　

１９９８年２月，全球互联网联盟Ｗ３Ｃ（Ｗｏｒｌｄ　Ｗｉｄｅ　Ｗｅｂ　Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）推出了ＸＭＬＩ．０的正式版本，　

并正式推荐ＸＭＬ作为下一代互联网数据的表示规范．ＸＭＬ虽然是作为数据表示的规范提出的，但是由　

于其强大而灵活的表达能力，且ＸＭＬ数据交换与平台无关，同时又具有很强的互操作能力，再加上有和　

Ｗｅｂ相关的其他规范的支持（如ＸＳＬ等），以ＸＭＬ为主导的～系列规范己成为新一代的Ｗｅｂ标准．世界　

各大厂商也纷纷推出围绕ＸＭＬ发展的产品与解决方案．和ＨＴＭＬ不同，ＸＭＬ是一种可以记录数据内涵　

的标记语言．总之，对ＸＭＬ的深入研究将有力促进企业的信息化和电子商务，具有巨大应用前景和经济　

，　

效益．　

综合以上原因，我们可以采用ＸＭＬ进行系统建模，以构造基于ＸＭＬ的考试分析与评价系统．　

１　系统模型　

在存储和查询ＸＭＬ数据方面，目前主要的做法有两种，第一是在已有关系数据库的基础上扩充相应　

的功能，使其能够胜任ＸＭＬ数据的处理，这种数据库又成为ＸＭＬ使能数据库，这种方法的优点是可以充　

＊

收稿日期：２０Ｏ８一Ｏ３—２２　

作者简介：昌庆莉（１９７５一），女，山东省龙口市人，讲师，硕士，研究方向：计算机应用　

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第４期　吕庆莉：基于）ｃＭＩ　的考试分析与评估系统　・　１３９　・　

分利用已有的非常成熟的关系数据库技术，集成现有的大量存储在关系数据库中　

的数据．第二是为ＸＭＬ量身定做的数据库即纯ＸＭＬ数据库（Ｎａｔｉｖｅ　ＸＭＬ　Ｄａｔａ—　

Ｉ用户界面Ｉ　

Ｕ　

ｂａｓｅ），但是，纯ＸＭＬ数据库要走向成熟还有一定的时间．因此本系统拟采用　

厂叫查询接口Ｉ　

Ｉ　千　

ＸＭＬ使能数据库．考虑本系统的特点，主要采用如图１所示的体系结构．　

ｌ　Ｉ处理子系ｊ｝Ｅ　ｌ　

中闻件　

该模型自底向上，逐步将底层数据库信息往上发布集成，形成ＸＭＬ视图，为　

ｌ　十　

用户提供数据共享的接口．将数据库数据翻译成ＸＭＬ文档传统上有两种做法。一　

Ｉｌｉａｄ　Ｉ　

是将ＳＱＬ查询出来的记录集逐条记录地按照原始的方式描述成ＸＭＬ文本，这种　

Ｊｒ　

做法比较简单，但粗糙，不能适应复杂的应用，如翻译出来只能是一次查询的　

ＸＭＬ文本表示，不能表示多个表之间的嵌套关系和逻辑关联．二是建立一种映射　

图１　基于ＸＭＬ的　

语言规范，对每个翻译单元定义符合映射规范的映射文件，定义该单元的数据库　

体系结构　

和ＸＭＬ间的映射关系，翻译时遵循映射文件定义的映射规范执行翻译．该映射规　

范能够表达数据库模式，翻译出来的ＸＭＬ文档保持数据库模式的逻辑关系．本文采用第二种方法，对数　

据库和ＸＭＬ之问的映射机制进行了深入的研究，建立了一种映射规范，并实现翻译器来根据映射规范执　

行翻译．通过定义一个符合映射规范的映射文件，翻译器可以将数据库模式准确地翻译成ＸＭＬ模式．因　

此，实现异构数据库到ＸＭＬ的翻译功能需要做两个工作：定义映射规范和实现翻译器．翻译器将异构数　

据库的数据翻译成ＸＭＬ文档后，这些文档在逻辑、格式可能还存在一定的差别，需要通过一系列ＸＭＬ转　

换，成为统一模式的ＸＭＬ文档．转换器通过应用Ｘｓｌｔ样式表执行该转换功能．翻译器和转换器执行结果　

的ＸＭＬ文档，有时需要进一步提取或合并，生成新的ＸＭＬ文档，以满足更大、更复杂的需求．集成器采用　

原始的Ｘｐａｔｈ语言对源ＸＭＬ文档进行查询提取，再通过Ｄ０Ｍ技术把查询出来的ＸＭＩ　片断组织成新的　

ＸＭＬ文档．通过翻译器、转换器和集成器的使用，异构数据库的ＸＭＬ全局视图便建立起来．接下来，便是　

定义和管理视图．翻译器、转换器和集成器的输出都是格式完好的ＸＭＬ文档．翻译器可以独自定义为一　

个视图，也可以作为转换器和集成器的输入，把转换器或集成器定义为视图，转换器和集成器的输出也可　

以是别的组件的输入．因此，一个视图可能需要多个组件的配合使用，也可能由单独的一个翻译器定义．　

１．１　翻译器　

翻译器的意思是将数据库数据翻译成ＸＭＬ文档．翻译的过程必需遵循ＸＷＤＢ映射语言规范．用户　

首先根据映射机制和方法，由数据库模式生成一系列ＤＴＤ，按照ＸＭＬ—ＤＢ映射语言规范的语法，将映射　

关系描述成一系列映射文件，准确地定义数据库如何主成符合目标ＤＴＤ的ＸＭＬ文档．翻译器的功能便　

是根据映射文件的描述信息，执行翻译过程．另外翻译器需要底层数据库的连接信息，这样才能对源数据　

库进行访问．采用ＪＤＢＣ来访问数据库，翻译器需要的数据库连接信息由ＪＤＢＣ提供，（如图２所示）．　

１．２处理子系统　

垄苎笪皇　

翻　

处理子系统主要由以下６部分构成：　

译　

（１）考试分析与评价子系统．主要评价考试质量，侧重于对考　

嚣　

—面　］　

试总体情况的考察，考试之后，一般要对考试的信度、效度等方面　

做分析，考察测验公平、准确性，考试质量．只有有效而可靠的考　

图２翻译器工作原理　

试，其结果（成绩）才能作为评价教学质量或衡量个人学习情况的依据．通过考试分析，检查考试设计思想　

与考生实际符合程度，可以减少考试设计中主观随意性．　

（２）学生～教学效果评估分析子系统．学生一教学效果分析的目的主要是说明受教育者是否达到预定的　

教学目标，评定教学质量，比较各种教学方法的效果，寻求改进教学质量途径和方法，为进一步改进教学工　

作提供参考．利用评阅所获得信息进行Ｓ—Ｐ分析，清楚掌握整体与个体性质，评价学生的学习状态和能力　

等．通过分析学生历次考试成绩及试卷中各题的得分，了解学生的进步情况、学习障碍、知识单元的掌握清　

况等等．　

（３）试题库接口．利用ＸＭＬ提供一个标准通用试题库接口，支持利用评价系统对试题库中试题进行　

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１４０・　陕西科技大学学报　第２６卷　

标记评优．利用该接口，通过长期积累，考试多次分析后改进题库中的试题，使题库中的试题质量提高，因　

而从题库中能抽出更有效的试卷．试题通过多次测试来不断优化试题库，这在试题库的建设中是十分重要　

的环节．　

（４）比较分析子系统．根据样本量、标准差、及格率、平均分、试卷信度、效度、难度、区分度等一系列参　

数对不同试卷，不同教师，不同课程，不同历史年代，不同班级，不同系别，不同学校作出全面系统的综合比　

较分析和评价．从而综合地评价命题和教学质量质量，也为教学效果评价提供了重要依据．　

（５）试卷分析与评估．对试卷的信度和效度进行分析．信度是指测试结果的可靠程度和稳定性．用以评　

价作为考试测量工具的试卷是否可靠而有效．试卷分析指分析某次考试的效度、信度、成绩分布等信息主　

要分析．成绩分布的正态性检验、试卷信度、考试效度、试卷难度、试卷区分度．　

试卷分析的结果能够反映出试卷是否真正检查出学生的知识水平与能力，是否真正检查出教学过程　

的成功与否．也就是说据此可以判定测验的结果是否能作为评价的依据．　

根据试卷使用后的反馈信息，对试题、试卷做定量的统计分析，提供实测资料，以完善试题指标体系和　

成卷知识．并且给出试卷分析报告，对出现异常反应的试卷提出警告．　

（６）试题分析与评估．考察一次测验中所采用的各道试题对达到测验目的是否有效，试题分析一般通　

过考察测验题目的难度、区分度以及迷惑答案的效度等属性来完成．对这些属性分析的结果将为题库的补　

充和调整提供参数，有利于后继测验的改进．通过考试成绩及参与考试的样本，对出现异常反应的试题提　

出警告，以及对专家估计的试题属性值进行自动校正等等．而修正后的题库能提高下一次的试卷质量．　

处理子系统的６个功能模块综合，对考试数据作科学、客观、全面地定量分析，使得可以在此基础上对　

考试及教学定性评估，具有反馈教学及改进考试的实际意义．　

２关键技术　

■　

２．Ｉ翻译器的实现　

翻译器通过ＪＤＢＣ接口和底层数据库打交道，查询获取记录．翻译器内部实现涉及到ＸＭＬ的解析和　

创建，需要支持解析和创建ＸＭＬ的Ｊａｖａ类库，现在有很多这样的工具，如Ａａｃｈｅ公司的Ｘｅｒｅｅｓ类等．为　

了表示映射文件中的映射信息，翻译器在内部实现了与映射信息对应的对象类，如整个映射文件用Ｍａｐ　

对象表示，Ｍａｐ对象中包含了多个ＣｌａｓｓＭａｐ对象等，ＣｌａｓｓＭａｐ对象中包含了ＲｅｌａｔｅｄＣｌａｓｓＭａｐ，Ｐｒｏｐｅｒ—　

ｔｙＭａｐ等．总之，翻译器首先解析映射文件，将映射信息表示为一系列对象，这些对象的逻辑结构和映射文　

件一样，可以看作成一片森林，包括了一系列对象树．接着，按照一定的规则步骤对这个森林进行遍历，从　

外向内一层一层剥，每层根据映射定义创建ＸＭＬ元素、属性或ＰＣＤＡＴＡ．同时根据映射信息创建相应　

ＳＱＬ选择语句，通过ＪＤＢＣ接口查询底层数据库，将查询结果填充ＸＭＬ．　

２．２　ＸＭＬ技术在系统中的应用　

ＸＭＬ技术在本系统中主要体现两个方面，其一，翻译器，已经在上面做了详细的介绍．其二，基于　

ＸＭＬ的数据表示，这部分的表示主要包括显示在用户界面的显示数据以及在分析处理中的数据表示，对　

于用户界面的数据表示可以采用通用的ＸＭＬ语言，而对于分析处理中的数据表示就要结合ＸＭＬ专门的　

应用领域，即，ＭａｔｈＭＬ，它主要是ＸＭＬ面向数学领域的一个扩展，方便常用的数学计算及数学符号的描述．　

２．３　Ｊ２ＥＥ与ＸＭＬ的结合使用　

在Ｊ２ＥＥ架构中，有两种基本方式对ＸＭＬ数据进行解析并且读入到某个对象模型中，它们是ＤＯＭ　

方式和ＳＡＸ方式．　

在使用ＤＯＭ方式时，一般将整个ＸＭＬ文档读进内存，程序所面对的ＸＭＬ数据不是一个文本数据　

流，而是一棵对象树．程序可以提取或修改对象树里任意一个对象以及它的属性，这些属性可以是与当前　

对象所对应的元素的子元素的列表，也可以是它所对应的元素所包含的数据内容，另外，还可以在对象树　

中添加或删除元素．　

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第４期　吕庆莉：基于ＸＭＬ的考试分析与评估系统　

在使用ＳＡＸ方式时，可以在解析ＸＭＬ数据的同时，当某些触发条件符合时，执行特定的操作．　

对于一些应用来说，ＳＡＸ方法简单且高效．然而在某些特定应用背景下，ＳＡＸ方式就不能解决问题，　

比如，拷贝或者剪切ＸＭＬ文档的某个区域、重新调整文档的结构或从头开始创建一个对象树，然后把它　

保存为ＸＭＬ文档，等等．对于这些应用，则需要使用ＤＯＭ方式．　

Ｊ２ＥＥ架构中提供的ＪＡＸＰ编程接口中包含ＤＯＭ接口和ＳＡＸ接口，开发者可以使用它对ＸＭＬ数据　

进行解析和处理．另外，还可以使用一些ＪＡＶＡ特定文档模型，如ＪＤＯＭ等，这些特定的模型提供了比　

ＪＡＶＡ　ＤＯＭ实现更优越的性能和更容易使用的优越性．　

参考文献　

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２００６　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ＆Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇａｍｅｓ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｌａｓ　Ｖｅｇａｓ，ＵＳＡ：ＣＳＲＥＡ　

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ＥＸＡＭＩＮＩＮＧ　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　ＡＮＤ　ＥＶＡＬＵＡＴＩＮＧ　

ＳＹＳＴＥＭ　ＢＡＳＥＤ　ｏＮ　ＸＭＬ　

ＬＶ　Ｑｉｎｇ—Ｌｉ　，ＨＡＮ　Ｄｏｎｇ—ｆａ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｂａｓｉｃ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｘｉａｎｙａｎｇ　７　１　２０００，Ｃｈｉｎａ：２

．　

Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　８Ｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ　ａｎ　７１０１２７，　

Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓ　ｐａ—　

ｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｅｘａｍｉｎｇｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＸＭＬ

．

ｔｈｅ　

ｍｏｄｅｌ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｆｏｒｍａｔ　ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ　ｔｏ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ＸＭＬ　ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ｆｒｏｍ　ｒｏｃｋ—ｂｏｔｔｏｍ　

ｉｓｏｍｅｒｉｚｅｄ　ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｓｈａｒｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　

ａｍｏｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｕｓｅｒ　ｅｘｐｅｄｉｅｎｔｌｙ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＸＭＬ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ）；ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ；ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ