高中数学自动测试系统的构建与应用——自动测试系统
随着信息技术的发展，自动化测试正在并将很快成为各种考试的一种形式。自动化测试具有低成本、高效率、反作弊、个性化等特点，越来越受到各级各类测试的喜爱。一个优秀的自动测试系统应该结合传统试卷评阅和信息技术的优势，既能独立组卷，又能保证试卷质量。还能自动阅卷，反馈即时迅速；还可以阅卷，查漏补缺。
自动测试系统的建设是一项长期而艰巨的任务，需要教师的支持。此外，不应期望一个系统包括所有考试----单元考试、期中统一考试、期末统一考试、学年评估和毕业考试。根据不同的测试类型，要构建不同的测试系统和题库，产生一系列的测试系统，这是自动化测试所擅长的。接下来以“高考模拟测评”为例，说明一个自动化测试系统的构建过程。
●教学分析
目前，数学高考题有三种类型:选择题、填空题和解答题。在这三类题型中，选择题最容易移植，利用电脑的鼠标点击操作即可实现选择。但因为需要输入各种数学符号，如“，”等，填空题和解答题对计算机基础知识要求较高，并不是所有学生都能顺利回答。因此，一个成熟的、广泛使用的高中数学自动测试系统应该以选择题为主。而且高中数学的选择题都是单项选择题，非常有利于考试体系的构建。
数学高考内容一般包括代数(集合与简单逻辑、函数、数列、三角函数、不等式)、解析几何、立体几何、概率(排列组合概率论、初步统计)、初步微积分(极限与导数)五个模块。学生按照课程标准按顺序学习，高考各模块的作文比例和难度系数也不一样。
我们分析了2007年全国高考的数学试卷，分别统计了文理科各单元的比重。结果如下表所示。
●题库建设
根据以上对高考试题的分析，我们可以确定自动测试所需的题型、难度和比重。在选择试题时，应尽量选择权威的、有代表性的高考原题或高考模拟题，这些试题经受了时间的考验，能充分体现课程标准、教学大纲和考试大纲的要求。所以我们选择了近五年高考题中的选择题和各地的模拟题，去掉一些错题。
多项选择题由一个主干和四个选择分支组成。四个选择分支中，有且只有一个是正确的，这个正确选择分支的位置应该是随机的。比如第一次遇到问题，答案可能是B，但是下一次遇到同样的问题，答案可能是d，这样做的代价是客户端计算机必须付出一定的内存空间和CPU时间。
话题的存储也是一个问题。我们将主干和选定的分支存储为图形文件，如GIF和JPG格式。如果词干存储为101.gif，则选择的四个项目分别存储为101A.gif和101B.gif。这种存储方式最大的优点就是通用，用户不需要安装任何浏览程序就可以直接看到这些图形。同时，这些图形格式也兼容Windows系统、Unix系统、DOS系统等。只要用户有任何浏览器，都可以使用题库中的题目。我们一致认为题库中所有题目的A项为正确答案，BCD为干扰项。首先在Word中输入题目并选择分支，然后复制到“画板”中保存。每个题目由五个文件组成，即“序号。gif”、“序号A.gif”、“序号B.gif”、“序号C.gif”、“序号D.gif”，其中“序号A.gif”为参考答案。
●交互系统的设计
如果一个题库缺乏一个好的交互系统，那么题库本身再完美的设计也无济于事。因此，交互系统的设计是自动测试系统的重要组成部分。一个基本的自动测试系统至少需要具备“开始”、“结束”、“重启”、“即时反馈”等功能。同时，由于数学的考试特点允许学生查找个别公式，“公式查找”也应该是系统的一个基本组成部分。
1.试题的生成
题库里有几千道选择题，一次模拟练习要确定多少道题是必须要考虑的。普通高考，选择题10，基本完成时间30 ~ 45分钟。作为一个简单的选择题，题量可以稍微大一点。所以本系统设置20道选择题作为练习，时间确定为1小时，每道小题5分，满分为100分。换句话说，我们期望学生以3分钟/题的速度完成练习。
确定题目时，系统从题库中随机抽取20道选择题同时测试，防止出现同题，然后打乱每道题四个选项的顺序。作为一个计算机生成的题目，它的难度不可能像手工测试那样按照从简单到困难的顺序。虽然从技术上来说，我们可以将试题按照难度进行排序，但是这样会大大增加系统的负担和开发的难度，所以我们在推出系统的时候，就默认了这个缺陷的存在。
2.试题展示
试题会出现在很多地方，练习开始的时候，做完一个题目进行下一个题目的时候，练习者跳转做题目的时候，练习者复习题目的时候...？...所以有必要仔细规划自动化测试的过程(如下所示)。
3.自动标记模块
这个模块比较简单，只要你把提交的答案和题库里的参考答案进行对比，把正确的题数乘以5，就会得到这个练习的结果。
得到结果后，也要给从业者复习的机会。因此在系统中设置了“试卷审核”按钮，让练习者通过参考答案与自己提交的答案进行对比，思考自己解题中的错误，从而提高解题水平。
●自动化测试系统的优点和缺点
首先，自动测试系统具有高效率的特点。一个题库和交互系统完成后，可以多人使用，其数量的限制取决于网络的带宽和电脑的配置。因此，在设计和编译系统时，应充分考虑尽可能减少对系统资源的占用。而人工测试每次都需要专人打印试卷、安排教室、阅卷，速度慢，浪费资源，效率低。
其次，自动测试系统可以解决一些同桌作弊的问题。因为每个人每次考试的题型可能都不一样，偷窥等手段在考试中都会没用。
第三，自动化测试系统对学生学习的最大好处是即时反馈。在传统的考试中，学生要等一段时间才能知道自己的分数，反思自己的学习效果。从心理学角度来说，反馈越快越好。自动化测试系统的反馈速度是传统测试无法比拟的。
当然，自动测试系统的缺点也非常明显。
因为每个学生每次考试的试题并不完全一样，这就大大影响了考试的可靠性。从技术上来说，只要把所有试题的难度设置成相同或相近即可。但实际上高中数学每一章的要求都不一样，不可能让所有的试题难度接近。正是由于这个原因，数学自动测试系统不能广泛应用于正式的大规模考试中。只适合学生练习和小测验。
另一方面，自动化测试系统给出的题目都是从题库中随机抽取的，不一定适合特定的班级、特定的单位、特定的学生。所以更适合学生在家使用互联网，而不是占用课堂教学时间。