摘  要

本文采用Spring Boot和Vue框架,并结合遗传迭代算法,设计并实现了一个自动化的考试系统,涵盖了试卷组卷、在线考试和自动评卷等功能。

在试卷组卷方面,本系统利用遗传迭代算法根据教学大纲、题库和难度要求,自动生成符合要求的试卷。通过遗传算法的优化,可以根据试题的难度、类型和数量等因素,快速生成高质量、多样化的试卷,减轻了教师的工作负担,提高了试卷的质量和多样性。

在在线考试模块,学生可以根据自己的时间和地点进行灵活的考试安排,而监考人员可以实时监控考试过程,保障考试的公平性和监督效果。借助Spring Boot框架提供的强大功能和Vue框架的灵活性,本系统实现了高效的考试管理和监控,为学生和教师提供了便利。

在自动评卷模块,系统利用人工智能和自然语言处理技术,对选择题和简答题进行自动评分。借助Spring Boot框架的支持,本系统实现了评卷过程的自动化和智能化,大大提高了评卷的效率和准确性,同时减少了人为因素的干扰,保证了评分的公平性和客观性。

通过本文的研究和实践,我们成功地设计和实现了一个基于Spring Boot和Vue框架的自动组卷评卷考试系统,结合遗传迭代算法优化了试卷组卷过程,实现了教育评估的自动化和智能化,为教育教学提供了更加高效和准确的评估工具,具有重要的理论和实际意义。

关 键 词自动组卷;评卷;考试系统;Spring Boot;Vue框架;遗传迭代算法

ABSTRACT

This article adopts the Spring Boot and Vue frameworks, combined with genetic iterative algorithms, to design and implement an automated exam system, covering functions such as paper grouping, online exams, and automatic grading.

In terms of test paper grouping, this system uses genetic iteration algorithm to automatically generate test papers that meet the requirements based on the teaching outline, question bank, and difficulty requirements. Through the optimization of genetic algorithms, high-quality and diverse test papers can be quickly generated based on factors such as difficulty, type, and quantity of test questions, reducing the workload of teachers and improving the quality and diversity of test papers.

In the online exam module, students can make flexible exam arrangements according to their own time and location, while invigilators can monitor the exam process in real time, ensuring the fairness and supervision effect of the exam. With the powerful features provided by the Spring Boot framework and the flexibility of the Vue framework, this system has achieved efficient exam management and monitoring, providing convenience for students and teachers.

In the automatic grading module, the system utilizes artificial intelligence and natural language processing technology to automatically grade multiple-choice and short answer questions. With the support of the Spring Boot framework, this system realizes the automation and intelligence of the grading process, greatly improving the efficiency and accuracy of grading, while reducing the interference of human factors, ensuring the fairness and objectivity of grading.

Through the research and practice of this article, we have successfully designed and implemented an automatic paper marking and examination system based on the Spring Boot and Vue frameworks. By combining genetic iterative algorithms, we have optimized the process of paper formation and achieved automation and intelligence in educational evaluation. This provides a more efficient and accurate evaluation tool for education and teaching, which has important theoretical and practical significance.

KEY WORDS: Automatically generate test papers; Marking papers; Examination system; Spring Boot; Vue framework; Genetic iterative algorithm

在当今教育领域,评价学生学习成绩和能力水平的重要性日益凸显。传统的人工组卷、评卷方式存在效率低、成本高、容易出错等问题,因此迫切需要一种更加高效、准确和智能的评价系统。自动组卷评卷考试系统的设计与实现,正是针对这一需求而展开的研究。

首先,随着教育信息化的发展,数字化教育资源的丰富和普及,传统的手工组卷评卷已经无法满足大规模考试的需求。自动组卷评卷系统能够根据教学大纲、知识点权重和难度要求,自动生成试卷,减轻了教师的工作负担,同时也保证了试卷的多样性和公平性。

其次,自动评卷技术的应用,有效地提高了评卷的效率和准确性。传统的人工评卷过程繁琐耗时,容易出现主观偏差和评分不一致的情况。而自动评卷系统可以利用人工智能和自然语言处理技术,对选择题和简答题进行自动评分,大大提高了评卷的速度和准确度,同时也减少了人为因素的干扰,保证了评分的公平性和客观性。

此外,自动组卷评卷考试系统的研究和实现,对于教育教学改革和提高教育质量具有重要意义。通过引入先进的信息技术手段,可以实现教育资源的优化配置和教学方式的创新,为教育教学提供更多样化、个性化的服务,激发学生的学习兴趣和潜能,促进教育教学的持续发展。

综上所述,自动组卷评卷考试系统的设计与实现,不仅可以提高教育评价的效率和准确性,还可以促进教育教学的创新和改革,具有重要的理论和实践意义。

    1. 研究现状

当前,随着教育信息化的发展,自动组卷评卷考试系统成为了教育领域的研究热点之一。许多国内外的教育机构和科研团队已经开展了相关研究,提出了各种各样的自动化评卷方案,以应对传统评卷方式的繁琐和低效问题。

首先,国内外许多高校和科研机构开展了自动组卷评卷系统的研究。例如,美国麻省理工学院(MIT)的人工智能实验室在过去几年中一直致力于自动化评卷技术的研究,提出了基于机器学习和自然语言处理的评卷模型,实现了对学生作文和数学题目的自动评分。

其次,国内一些知名高校也在自动组卷评卷系统的研究方面取得了一些进展。清华大学计算机科学与技术系提出了一种基于深度学习的自动评卷方法,可以自动识别和评分学生的编程作业。同样,北京大学的教育技术研究中心也开展了基于数据挖掘和机器学习的自动组卷研究,以提高试卷的质量和多样性。

此外,一些教育科技公司也在自动组卷评卷领域进行了商业化应用和实践。例如,国内的“卷毕”教育科技公司推出了一款名为“卷毕智能评卷”的产品,可以自动识别和评分学生的选择题和简答题,为教师提供了便捷的评卷工具。

然而,尽管自动组卷评卷系统在理论上取得了一些进展,但在实际应用中仍然存在一些挑战和限制。其中,对于主观性较强的主观题评分和复杂性较高的开放性问题识别仍然是一个难点。因此,未来的研究方向之一将是进一步提高自动评卷系统的智能化程度和评分准确性,以满足教育评价的实际需求。

综上所述,自动组卷评卷考试系统的研究已经取得了一定的进展,但仍需要进一步深入研究和实践,以提高系统的性能和实用性,为教育评价提供更加有效和可靠的解决方案。。

    1. 系统设计思路

那么我们在进行驾校管理系统的设计之初呢,首先是进行整个系统的设计思路整理。系统的设计思路是贯穿整个实现的全过程,如果想实现系统就需要进行多角度和方位的实现。从技术上来讲系统的设计思路首先要选择合适的架构方式,不同的架构方式带来的优缺点以及便利性也是不一样的。此次设计我们就要通过B/S的设计模式来解决系统的受访问约束,那么传统的C/S还需要进行安装软件,而且在安装软件的客户端还要求硬件资源的大小,那么这样一来就很难把握使用者的资源。基于此,我们采用B/S的设计模式,无论是访问还是系统的更新都在服务端进行即可,而且对于用户来说只要记住地址,有网络就可以进行访问这一点还是比较方便的。再有就是我们要根据系统的设计思路来解决相关的问题,而且解决问题的方式也是多种多样,完全没有必要只局限一种或者几种,我们可以通过百度来进行学术性的资料查找,通过请教老师和同学提供UI布局方面的建议等等。这些都是影响我们设计思路的许多因素,在设计思路都要考虑到。

    1. 设计方法

论文在使用过程当中的方法也有多种多样,我们往往是在不同的需求当中使用不同的研究方法,方法也是很关键的步骤,有道是方法对了离成功也就更近了一步。下面将论文在使用过程当中的研究方法进行一一列举:

文献法:想必文献法这个研究方法大家都在论文的编写过程当中会使用吧。程序设计在国内外已经经历了非常多的阶段,每一个阶段都会带来新的技术手段和知识,那么这些有意义、有价值的知识总会通过文献知识的方式保留下来。我们在论文的使用或者编写过程当中对于一些观点和定理就可以通过文献法的方式直接使用,这一点很类似于我们上学时候的数学公式,那么我们只要通过公式去解决我们的问题就行,没必要再进行一次公式的验证,极大程度的方便了我们论文的写作。

分析对比法:分析对比的研究方法不仅适用于我们在论文编写的过程当中,同样也适用于生活当中。那么我们此次对于系统的开发和研究上来讲,分析对比法首先能够让我们了解到自身的开发和现在市场上主流的系统区别以及功能,换句话来讲就是要通过分析对比法把我们的缺点拿出来比较比较,只有这样才能不断的完善系统与论文。

调查法:调查法是我们很常见的一种业务场景实现方法,业务场景不是凭空而来,所有的需求分析也不是自己想像,都是需要解决真正的业务痛点和社会问题而进行的研究。那么对于我们此次而言调查法就是让我们针对不同人群提出的问题进行解决。最能够容易理解的就是系统设计的操作性需要友好,那应该如何算是友好呢?对于系统使用者来说,操作性完好就需要使用调查法来进行。

互联网的普及导致大量的B/S应用程序诞生,B/S应用程序中所谓B/S就是指通过浏览器的方式进行的访问。这种访问方式有着得天独厚的优势,主要是基于B/S结构设计的应用程序可以依靠服务器端的更新从而实现所有访问用户的更新,而且如果在应用部署方式是集群的情况下可以实现用户无感升级;同时,对于用户而言,用户自身的电脑配置也不需要很高就可以进行程序的访问,一些算法、逻辑处理都在服务端进行,完全不依赖用户的电脑资源,只需要有一个浏览器就可以了;对于便利性来说,用户也不需要再安装什么应用,只要记得住地址无论是通过手机还是电脑的浏览器都可以访问,方便极了。

    1. 算法语言

遗传迭代算法(Genetic Algorithm, GA)是一种基于生物进化理论的优化算法,常用于解决复杂的组合优化问题。在自动组卷评卷考试系统中,遗传迭代算法被广泛应用于试卷的自动生成和优化过程。

遗传迭代算法模拟了生物进化的过程,通过种群的进化和适应度的选择,生成新的个体以适应环境。在自动组卷中,试卷可以被看作是一个由题目组成的序列,每个题目都有其对应的属性(如难度、类型、知识点覆盖等)。遗传迭代算法通过对这些属性进行编码,并利用交叉、变异等遗传操作来生成新的试卷个体,以不断优化试卷的质量和多样性。

具体来说,遗传迭代算法在自动组卷中的应用包括以下几个步骤:

编码设计: 将试题的属性编码成遗传算法中的染色体结构,例如用二进制串表示题目的选项、难度等属性。

初始种群生成: 随机生成一定数量的初始试卷个体作为种群。

适应度评估: 根据预先设定的适应度函数,对每个试卷个体进行评估,评价其适应度。

选择操作: 根据适应度的大小,选择优秀的试卷个体作为父代,用于繁殖下一代。

遗传操作: 通过交叉和变异等遗传操作,产生新的试卷个体,引入新的遗传信息。

新种群形成: 根据遗传操作生成的新个体,形成下一代种群。

重复迭代: 重复以上步骤,直到满足停止条件(如达到最大迭代次数或达到最优解)。

遗传迭代算法在自动组卷评卷系统中的应用,能够有效地提高试卷的质量和多样性,减轻教师的工作负担,同时也可以根据实际需求进行灵活调整和优化。因此,遗传迭代算法在自动组卷评卷系统的设计与实现中扮演了重要的角色,为系统的高效运行和良好性能提供了可靠支持。

    1. MySQL数据库

在关系型数据库当中有一种数据库对于技术的发展和贡献有着非常大的影响,它就是MYSQL数据库。之所以它的地位非常的重要是因为它本身所拥有的特性是我们所不能忽略的。首先做为开源而且免费的数据库之一来说,无论是用运在商业场景当中还是用在我们个人的毕业设计上都是没有问题的,其次,开源免费只是它的一个基本特征更重要的一点原因就是它可以轻松容易的上手解决各种各样的问题。无论是简单的增、删、改、查还是复杂的存储过程这些问题都不在话下。那么对于此次的设计而言呢,MYSQL数据库又是我们大学当中所学习的数据库,如果遇到问题查找资料或者解决问题的方法相对来说也比较多一点,所以此次也就使用了MSYQL数据库。

    1. IDEA2023工具简介

时至今日,对于java程序员来说IDEA2023工具的使用方法可谓是再熟悉不过了。对于java程序员来说入行的第一天可能就是接触的IDEA2023的开发工具。从java语言诞生至今也算是有好几十个年头了,但在现在看来IDEA2023的工具确实提供了非常方便的开发。在IDEA2023工具当中提供了非常多的快捷输入的方法,它像一个资深的开发人员一样指导着你的开发过程,不仅如此,各种各样的插件也是丰富了方便的开发过程。生成类的方法和操作也能让开发者的代码更加规范,使我们的操作更加智能。工具的发展始终是让我们更加成功的使用语言技术,这一点对于我们来说也是非常重要的。

首页: 首页是用户进入系统后的第一个页面,应该简洁明了地展示系统的核心功能和信息,例如提供快速导航链接,显示系统公告或重要通知等。首页还可以包括一些统计信息,如已创建试卷数量、考试次数、用户数量等,以便用户快速了解系统的整体情况。

题库管理: 题库管理模块是系统的核心功能之一,用于管理系统中的题目资源。在此模块中,教师或管理员可以对题库进行增删改查操作,包括添加新题目、编辑现有题目、删除题目等。此外,还应该提供搜索和分类功能,方便用户根据题目类型、难度、知识点等条件快速检索和筛选题目。

组卷功能: 组卷功能是系统的重要组成部分,用于根据教学大纲和考试要求自动组合试卷。在此模块中,教师或管理员可以设置试卷的基本信息,如考试科目、考试时间、考试范围等,并通过选择题目或指定题目类型、难度等条件来自动生成试卷。系统应该具备智能算法,能够根据用户的设定快速生成符合要求的试卷。

评卷改卷: 评卷改卷模块是用于对学生提交的答卷进行评分和反馈的功能。在此模块中,教师或管理员可以查看学生提交的答卷,对选择题和简答题进行评分,并提供评语或建议。系统应该支持批量评分和自动评分功能,以提高评卷的效率和准确性。

个人中心: 个人中心是用户个人信息管理的地方,用户可以在个人中心中修改个人信息、查看历史记录、管理收藏等。此外,个人中心还应提供账号安全设置功能,如修改密码、绑定邮箱、设置安全问题等,以保障用户信息的安全和隐私。

综上所述,系统的功能需求包括首页、题库管理、组卷功能、评卷改卷和个人中心等模块,每个模块都有其独特的功能和用途,可以为用户提供全面、高效的服务和功能支持。

    1. 非功能需求分析

系统的非功能需求上来说,就是对于系统的一些优化以及系统的建议。那么从系统的非功能需求说,我们首先可以分为两点,第一点是界面上的建议,第二点是输入输出上面的建议。那么关于界面上的建议呢?在设计规则里边儿一定要强调界面儿必须能让用户看得懂,而且界面操作必须简单。在我们用户使用的过程中,一定不要存在复杂或者不有好看不懂的业务逻辑提醒等等。 那么输入输出上一定要遵守简单简约规则,能够让用户在一些关键性的业务空间类型,比如说日期控件上选择日期不要精确到秒,有些当然却需要精确到秒的,那就要选择。那么在一般普通的业务场景中选择日期,比如说签收日期这种哪会精确到秒等等这样的场景,举例就是为了简单的说,让系统的非功能需求更加友好性,更加可以简单操作性。

    1. 可行性分析
      1. 时间可行性

对于毕业设计而言首先要实现而且必须遵循的就是时间可行性,时间可行性是我们必须要执行的一个标准,那我们的设想和预期都是比较好的,但如果开发的时间要超过两三年,而且还需要专业的团队来支持的话,那这样的时间可行性一定是不行的。时间可行性就是我们办事情的一个时间期限,如果能在这个期限当中做完,那就是可行的,如果在这个期限上做不完,说什么也不行。

      1. 经济可行性

经济可行性的话,我们就比较好理解了,就像手里有多少钱,要买多少货物一样。那么经济可行性就是我们要做出这个软件,具体要实施的费用是多少。第一,我们在可行性当中不能选择商业性的数据库或者商业性的语言,这样会支付一定的费用,我们的毕业设计也不支持持这种经济可行性。经济可行性是我们在实施毕业设计当中第一个要考虑的可行性,那么我们就是为了进行一个毕业设计,去实现我们的业务需求,完全没有必要采用非商业的形式,这样的话经济可行性是不允许的,我们作为学生也很难承担。

      1. 技术可行性

技术可行性我们也了解,就是为了实现技术可行的一个指标、标准,那么我们此次在毕业设计当中呢,采用的技术都是大学当中学到的,这样一来的话,我们寻求解决问题的资源也非常简单,技术上的通用手法我们都是经过深思熟虑,那么技术上如果不选择一些非开源的话,这将对我们后期实施的难度来说有很大的挑战。所以我们在技术上选择开源的语言或技术,在实施上技术可行性就会很大程度的提高。

    1. 系统业务流程

业务流程的体现主要是根据业务的情况来进行制定的,我们从业务的角度上可以说是有不同行业不同业务只需求,但从计算机的角度而言,无非就是对于有效信息的增删改查。对于一些。用户或者是基础信息的增加时,我们采用的是增加的业务流程,一般增加的业务流程也是根据用户输入的信息,系统进行一个信息的有效性校验,校验之后只要是通过了,就可以进行数据库的保存。业务流程图如下:

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