Chấm điểm bài thi trắc nghiệm dựa vào biểu mẫu

Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
~~~~~~*~~~~~~
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ THỰC TẬP

ĐĐỀ TÀI:
CHẤM ĐIỂM BÀI THI TRẮC NGHIỆM DỰA VÀO BIỂU MẪU
Chuyên ngành
:
Công nghệ thông tin
Hệ
:
Chính quy
Lớp
:
Công nghệ thông tin
Khoá
:
48
Mã số sinh viên
:
CQ481893
Tên Sinh Viên
:
Nguyễn Ngọc Nam
Giảng viên hướng dẫn
:
ThS. Nguyễn Trung Tuấn
HÀ NỘI- 2010
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 1 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam

Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc
nghiệm
LỜI CẢM ƠN
Em xin cảm ơn Bộ môn công nghệ thông tin trường Đại học Kinh tế
quốc dân Hà Nội và Công Ty Cổ Phần Công Nghệ Tinh Vân đã cho phép và
tạo điều kiện để em thực hiện luận văn này.
Luận văn này sẽ không thể hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ và chỉ
bảo tận tình của thầy Nguyễn Trung Tuấn, nguyên Trưởng Bộ môn công nghệ
thông tin, người thầy hướng dẫn của em cùng với các anh chị trong Trung tâm
TV1-Công Ty Cổ Phần Công Nghệ Tinh Vân. Em xin chân thành biết ơn về
những chỉ bảo, định hướng nghiên cứu thực hiện, hỗ trợ và tạo những điều
kiện tốt nhất cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn tất cả các quý thầy cô trong Bộ môn Công
nghệ thông tin đã tận tình chỉ bảo, rèn luyện, truyền đạt những tri thức, kỹ
năng, kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt 4 năm ở giảng đường đại học.
Mặc dù đã hết sức nỗ lực và cố gắng, nhưng chuyên đề chắc chắn
không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong nhận được sự cảm thông và
tận tình chỉ bảo, góp ý của quý Thầy Cô và các bạn. Xin cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Nam
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 1 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay thi trắc nghiệm là một hình thức thi rất phổ biến tại các nước
trên thế giới.Phổ biến vì hình thức thi này có nhiều ưu điểm nổi bật.Ở những
bài thi trắc nghiệm sự rõ ràng của các đáp án giúp giảm sai sót trong việc tính
điểm cho sinh viên.Điều này dẫn đến việc nâng cao tính chính xác, khách
quan trong việc đưa ra kết quả của bài thi.Bên cạnh đó thời gian chấm bài thi
cũng là tương đối nhanh ,tăng tính hiệu quả và nhất là giảm chi phí cho việc
chấm thi do phải thuê các giáo viên chấm.Thi trắc nghiệm thường được áp
dụng cho các hình thức thi đòi hỏi tính tự luận ko cao ví dụ như các môn
ngoại ngữ.
Tuy có nhiều lợi ích như vậy nhưng trong nền giáo dục nước ta hình
thức thi này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi.Tại trường Đại Học Kinh Tế
Quốc Dân thì hình thức thi trắc nghiệm cũng đã được sử dụng trong mấy năm
gần đây trong nhà trường trong các môn như Kinh Tế Chính Trị,Lịch Sử
Đảng,Tiếng Anh …cũng mang lại những thành công khả quan.Tuy nhiên vẫn
còn những vấn đề khó khăn trong việc triển khai thi trắc nghiệm do các giải
pháp –bao gồm các thiết bị chuyên dụng và phần mềm đi kèm thường có giá
thành cao và chỉ phù hợp với các kì thi lớn và quan trọng.Ngoải ra,còn phải
kể đến sự cứng nhắc trong định dạng của mẫu bài thi.Tức là mẫu bài thi phải
cố định tất cả các máy chỉ được sử dụng mẫu bài thi đó mà thôi.
Trong đề tài này,giải pháp đặt ra là sử dụng những thiết bị có sẵn trong
môi trường của sinh viên như máy tính để bàn,máy scan để xử lý chấm bài
thi trắc nghiệm .Khi sử dụng hình thức này việc thi trắc nghiệm sẽ làm tăng
tính khả dụng và giảm được giá thành.
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 2 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ
Thuật ngữ Định nghĩa Ghi chú
Pixel Là phần tử nhỏ nhất trong một bức ảnh Điểm ảnh
Microsoft Công ty phần mềm lớn nhất thế giới MS
GDI Graphics Device Interface GDI
GDI+ Graphics Device Interface GDI+
ACTOR Người dùng bên ngoài của hệ thống
USER CASE Use case mô tả sự tương tác đặc trưng giữa người
dùng bên ngoài (actor) và hệ thống.
US
Grayscale Phép làm xám ảnh trong xử lý ảnh số
Threshhold Phép đưa ảnh về nhị phân
IDE Integrated Development Environment
môi trường phát triển lập trình của MS
IDE
NUS Trường National University of Singapore NUS
NEU Trường Đại Học Kinh Tế Quốc Dân NEU
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 3 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU
Hình 2.10.Ảnh trước khi làm xám
Hình 2.11.Hình sau khi được làm xám với tỉ lệ trên
Hình 2.12.Ảnh xám trước khi đưa ảnh vể nhị phân
Hình 2.13.Ảnh đã đưa về ảnh nhị phân
Hình 2.14.Vùng tô khi chưa được tô
Hình 2.15.Vùng tô khi đã được tô
Hình 2.16.Cột mốc đen của biểu mẫu trường Kinh Tế
Hình 2.17.Cột mốc đen (phía trái )của biểu mẫu trường NUS
Hình 3.1.Sơ đồ lớp của ứng dụng
Hình 3.2.Các thuộc tính của lớp Biểu Mẫu
Hình 3.4.Các phương thức lớp Xml biểu mẫu
Hình 3.3.Các phương thức lớp Biểu Mẫu
Hình 3.5.Các thuộc tính lớp Đáp Án
Hình 3.6.Các phương thức của lớp Đáp án
Hình 3.7.Các phương thức của lớp Xử lý ảnh
Hình 4.1.Giao diện chính của chương trình
Hình 4.2.Giao diện xem biểu mẫu
Hình 4.3.Chức năng quản lý đáp án
Hình 4.4.Chức năng chọn biểu mẫu
Hình 4.4.Chức năng chấm điểm
Hình 5.1.Bài thi mẫu của Đại Học Kinh Tế Quốc Dân
Hình 5.2.Kết quả chầm điểm biểu mẫu hình 5.1
Hình 5.3.Bài thi trắc nghiệm của biểu mẫu trường NUS
Hình 5.4.Kết quả chấm điểm bài thì trên hình 5.3.
Hình 5.5.Bài thi biểu mẫu trường NUS
Hình 5.6.Kết quả chấm thi hình 5.5.
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 4 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN
1.1.TỔNG QUAN
Nói về sự quan trọng của các kì thi trắc nghiệmcó thể thấy được rằng
việc áp dụng thi trắc nghiệm càng ngày càng được các trường quan tâm và
chú trọng,không chi ở các trường đại học ,mà cả tại các trường trung học phổ
thông nữa.Nguyên nhân là do phạm vi đào tạo của các trường ngày càng
cao,việc tổ chức thi cử sao cho tốn ít kinh phí và sức người nhất là vấn đề mà
các trường đều gặp phải.Nếu thi theo kiểu truyền thống,các trường không chỉ
tổ chức các kì thi,thuê giáo viên coi thi và còn phải tổ chức chấm thi, bao
giồm việc thuê giáo viên chấm thi thuê phòng chấm ,tổ chức các buổi
chấm,phân công các cán bộ giám sát..v..v..Điều này gây tốn kém tiền bạc và
thời gian của các trường.Trong khi thi trắc nghiệm lại hạn chế được các
nhược điểm đó.Việc tổ chức coi thi và nhất là hoạt động chấm thi tự động
bằng máy giúp tiết kiệm tối đa được thời gian tiền bạc và công sức của các
trường.
Hoàn cảnh thi trắc nhiệm tại trường Đại Học Kinh Tế Quốc Dân:hiện
nay,tại trường kinh tế quốc dân hiện đang thực hiện thi trắc nghiệm với hình
thức thi trên máy tính.Với hình thức thi này,sinhv iên sẽ vào làm bài theo thời
gian của phần mềm.sau khi hoàn thành xong sinh viên có thể biết được kết
quả lun.Giải pháp này cũng là một giải pháp rất hay,tuy nhiên nó cũng tiềm
tàng những lý do khó khăn mà khó có thể thực thi một các rộng rãi trong thực
tế được .
Thứ nhất là do việc làm bài thi trên máy nên cần phải có một hệ thống
phòng máy trang bị đầy đủ phần mềm và cả các thiết bị liên quan.Việc này
không phải ở đâu cũng có thể đáp ứng được nhu cầu .
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 5 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
Thứ hai là việc làm bài thi trên máy tính gặp những rủi ro rất cao cho
sinh viên nếu lỗi phần mềm hay bài thi bị virus.Sinh viên hoặc học sinh sẽ bị
hủy kết quả thi.
1.2.PHÁT BIỂU ĐỀ TÀI
Và như vậy đề tài “Xây dựng phần mềm chấm điểm bài thi trắc nghiệm
dựa vào biểu mẫu ”là một ứng dụng có khả năng nghiên cứu và áp dụng trong
trường Đại Học Kinh Tế trong quá trình tổ chức và chấm thi trắc nghiệm các
môn thi nhỏ và vừa.
Ưu điểm của phần mềm :Giá thành sẽ rẻ hơn do dùng các thiết bị có
sắn trong thực tế,các mẫu bài thi có thể thiết kế được một cách linh hoạt tuy
nhiên
Nhược điểm của nó là thực hiện chậm do mất thời gian scan các bài
thi,nếu như trong các cuộc thi lớn chi phí scan các bài thi sẽ là rất cao.
1.3.PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu các lý thuyết và phương pháp xử lý ảnh giúp nhận dạng chuẩn
hóa và đưa ra kết quả cho các bài thi trắc nghiệm .
Thực hiện phân tích biểu mẫu bài thi trắc nghiệm môn Computing Test
của trường đại học NUS (National University Singapore) và Mẫu Thi Trắc
Nghiệm của Đại Học Kinh Tế Quốc Dân đưa ra biểu mẫu của bài thi trắc
nghiệm dùng cho bước sau .
Phân tích thiết kế cho chương trình thực hiện chấm điểm bài thi trắc
nghiệm bằng phương pháp xử lý ảnh dựa trên biểu mẫu đã phân tích ở bước
trước đó .
Thực hiện chấm thử nghiệm trên các bài thi mẫu khác nhau
CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 6 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
2.1.BIỂU MẪU
2.1.1.CÁC BIỂU MẨU THU THẬP
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 7 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
Hình 2.1.Biểu mẫu Computing Test của trường NUS
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 8 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
Hình 2.2.Biểu mẫu cho phần trả lời trắc nghiệm của trường NEU Việt Nam
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 9 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
Sau quá trình quan sát ta ta thấy : các biểu mẫu có các nội dung chủ yếu
như sau :
(1)Vủng Thông tin thí sinh Là thông tin cá nhân của sinh viên bao gồm
họ tên ngày sinh…
(2)Thông tin về mã sinh viên Phần này gồm hai phần mã đề thi và phần
số báo danh
Phần này dựa vào các tích chọn của thí sinh để đưa ra thông tin về thí
sinh và thông tin về mã đề thi .
(3)Phần trả lời câu hỏi của thí sinh ,phần này là phần thí sinh dành cho
thí sinh tích chọn các câu trả lời đúng vào.
(4)Thành phần căn lề : đây là một trong những thành phần quan trọng
trong bài thi trắc nghiệm của ta, vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc
chấm bài thi một cách chính xác,mỗi một vạch đen là một dòng chấm,tương
ứng mỗi dòng chấm sẽ có các ô tròn tương ứng cho việc tích chọn.
Như vậy có 4 thành phần cơ bản trong các biểu mẫu đề thi trắc nghiệm
mà ta có thể làm việc với bao gồm :
Phần mã thí sinh(1)
Phần thông tin thí sinh(2)
Phần trả lời câu hỏi trắc nghiệm (3)
Phần mã vạch (4)
2.1.2.TỔ CHỨC LƯU TRỮ BIỂU MẪU
Các biểu mẫu là các dạng đề thi trắc nghiệm có thể dùng chung cho
một số dạng đề thi khác nhau có cùng kiểu
Trong chương trình nó đóng vai trò rất quan trọng là đầu vào thông tin
cho các dữ kiện để có thể thực hiện chấm thi trắc nghiệm trên các bài thi có
dạng như biểu mẫu đó .Và vì vậy việc lưu trữ là lấy thông tin của các biểu
mẫu là một vai trò tất yếu và cần phải thực hiện .
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 10 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
Trong chương trình của mình ,em chọn định dạng xml để lưu trữ cơ sở
dữ liệu cho các biểu mẫu,mỗi một biểu mẫu được lưu trữ thành các file xml
có các phần tổng quan như sau :
Vùng mã sinh viên
Vùng câu trả lời
Hình 2.7. Tổ chức file biểu mẫu
Với mỗi vùng có các thông tin về tọa độ hay thông tin về các kí hiệu
dùng tương ứng cho các yếu tố trích chọn ,Ví dụ như vùng mã thí sinh :
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 11 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
Hình 2.8.Chi tiết vùng mã thí sinh của biểu mẫu Computing Test
Các thẻ:
ValueM:Tọa độ Y của vùng mã thí sinh
MKCHaimocX :lưu trữ thông tin khoảng cách từ điểm đen đánh dấu
trong phần căn lề cho tới điểm bắt đầu của vùng đánh dấu mã sinh viên theo
phương X
MKCHaimocY:lưu trữ thông tin khoảng cách từ điểm đen đánh dấu trong
phần căn lề cho tới điểm bắt đầu của vùng đánh dấu mã sinh viên theo phương Y
SoHangToiDa:là số hàng tối đa cho vùng mã thí sinh
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 12 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
SoCotToiDa :là số cột tối đa cho vùng mã thí sinh,là thông tin trong
việc duyệt ma trận chấm thi
2.2. LÝ THUYẾT PHẦN CHẤM ĐIỂM TỰ ĐỘNG
2.2.1.TỔNG QUAN CÁC BƯỚC THỰC HIỆN CHẤM ĐIỂM TỰ ĐỘNG
.
Bước đầu tiên bài thi sau khi được làm xong sẽ được quét để đưa vào
máy tính xử lý.Ảnh lúc này là ảnh màu ,có nhiều thông tin không cần thiết
cho quá trình chấm thi nên chúng ta sẽ làm xám ảnh và đưa ảnh về ảnh nhị
phân để dễ dàng trong việc chấm thi.
Giả sử máy scan đã scan chuẩn cho chúng ta,có nghĩa là bài thi đàu vào
là không bị sai lệch so với mẫu chấm đã được xây dựng sẵn.
Công việc tiếp theo là thực hiện chấm điểm bài thi đã được scan dựa
vào mẫu mà ta đã nghiên cứu khảo sát .Dựa vào thông tin của các vị trí cần
thiết (Thông tin lấy từ biểu mẫu mà ta có thể chấm điểm được bài thi của thí
sinh )
Trong phạm vi đề tài chỉ xử lý chấm vùng tô và đọc số báo danh cho
các thí sinh,các xử lý nâng cao như nhận dạnh chữ viết tay không nằm trong
phạm vi của đề tài này .
Sau khi nhận biết các vùng tô hay không trên bài thi,chương trình sẽ
dựa vào thông tin đáp án so sánh và đưa ra kết quả chấm của bài thi .
Tổng quan các bước thực hiện như sau :
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 13 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
Hình 2.9.Tổng quan các bước xử lý
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 14 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Bài làm của thí sinh
Ảnh của thí sinh
Ảnh đã làm xám
Ảnh nhị phân
Vùng đọc mã thí sinh và bài thi
Mã thí sinh và mã bài thi Kết quả bài làm của thí sinh
Kết quả
Scan
Vùng làm bài của thí sinh, nơi cần chấm
Làm xám ảnh
Đưa ảnh về nhị phân
Xác định vùng mã
Xác định vùng chấm
Tổng hợp kết quả
Đọc mã thí sinh và mã bài thi Chấm kết quả bài thi
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
2.2.2. LÝ THUYẾT PHẨN CHẤM ĐIỂM TỰ ĐỘNG
Các kỹ thuật xử lý ảnh được sử dụng trong chương trình này là :làm
xám ảnh (GrayScale) đưa ảnh về nhị phân(threshhold)
2.2.2.1. Làm xám ảnh(Grayscale)
Mỗi một ảnh bitmap có nhiều pixel,pixel là phần tử nhỏ nhất của một
bức ảnh ,mỗi một điểm ảnh như thế lại có thể có 3 giá trị cơ bản là Red,
Greenvà màu Blue ,ba màu này là ba màu cơ bản của bảng màu,dựa vào ba
màu này khi pha trộn với cá tỉ lệ khác nhau sẽ cho ra các màu sắc khác nhau
tại điểm ảnh đó.
Trong máy tính mỗi một màu được lưu trữ bởi 1byte như vậy đối với
một pixel máy tính cần đến 3bytes để lưu trữ .
Phép đưa ảnh về ảnh xám thực ra chỉ là cách làm sao đưa 3bytes ảnh
màu thành một byte duy nhất bằng một công thức hợp lý.đưa ảnh về xám.
Trong đề tài thực hiện áp dụng công thức làm xám ảnh như sau :
Pixel kết quả =R*0.3+G*0.59+B*0.11
Kết quả của việc làm xám ảnh như sau :
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 15 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
Hình 2.10.Ảnh trước khi làm xám
Hình 2.11.Hình sau khi được làm xám với tỉ lệ trên
2.2.2.2. Đưa ảnh về ảnh nhị phân(threshhold)
Ảnh nhị phân là ảnh chỉ gồm có hai bit 0 và 1,trong chương trình xửa lý
ảnh chỉ cần xử lý các thông tin trên ảnh nhị phân.
Các cách thực hiện như sau :
Quét toàn bộ pixel của ảnh nếu pixel nào nằm trong khoảng quy định
thì chuyển pixel đó thành thành đen ngược lại thì chuyển nó thành trắng .
Thuật toán :
Kiểm tra ảnh ,nếu ảnh cần chuyển thành nhị phân chưa phải là ảnh xám
thì chuyển ảnh thành ảnh xám trước.
Sau khi ảnh vào đã là ảnh xám thì thực hiện bước tiếp theo
Thực hiện quét từng pixel trong ảnh xám :
Nếu giá trị của pixel này nằm trong ngưỡng (Khoảng từ 128 đến 255 )
thì chuyển ảnh thành màu trắng (giá trị điểm ảnh lúc này là 255) ngược lại thì
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 16 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam
Khoá luận tốt nghiêp Chấm điểm bài thi trắc nghiệm
chuyển nó thành màu đen (giá trị điểm ảnh lúc này là 0).Kết quả biến đổi ảnh
từ ảnh xám thành ảnh nhị phân như sau :
Hình 2.12.Ảnh xám trước khi đưa ảnh vể nhị phân
GVHD: ThS. Nguyễn Trung Tuấn 17 SVTH: Nguyễn Ngọc Nam