摘要：計算機技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展給教育注入了新的活力。無紙化考試系統(tǒng)，是信息時代計算機的一個重要應(yīng)用。無紙化考試系統(tǒng)可以極大地提高考試的靈活性、公正性、可信度和工作效率。文章對現(xiàn)有的無紙化考試系統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行了綜述，總結(jié)了各種設(shè)計方法的優(yōu)缺點及其適用范圍。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展、分布式計算能力的提高，無紙化考試是未來發(fā)展的必然趨勢，是實現(xiàn)以學(xué)生為中心的開放教育的有效途徑。

關(guān)鍵詞：無紙化考試 ；考試系統(tǒng) ；C/S模式；B/S模式

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5913（2007）05-0012-04

1 計算機無紙化考試的優(yōu)勢

二十一世紀(jì)是信息化、網(wǎng)絡(luò)化的時代，發(fā)展教育是擴(kuò)大全球影響的必由之路。自從有了教育就有了考試，考試是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，無紙化考試已經(jīng)完全可以滿足絕大多數(shù)考試的要求。無紙化考試是在計算機上進(jìn)行的考試。由計算機從已建立的題庫中調(diào)題組卷，考生一人一機一卷，根據(jù)顯示的題目用鍵盤或鼠標(biāo)輸入答案，考試結(jié)束后，計算機自動閱卷、評分、統(tǒng)計及分析等。采用無紙化考試[1]，一則可以把除文字之外的更多的媒體形式，如圖片、聲音乃至必要的動畫和影視，通過屏幕呈現(xiàn)在考生面前（這是傳統(tǒng)考試方式所無法實現(xiàn)的），從而可改變考試面貌，豐富考試內(nèi)容，提高考試質(zhì)量。二則還可以充分利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行考試，不必在單機上逐一安裝考試軟件（現(xiàn)在很多機上考試系統(tǒng)仍采用這種方式），終端只作為考試平臺，出題、收分、判卷和考試分析等工作均由服務(wù)器來完成，大大減輕了考試工作的勞動強度，同時也將使考試的公平性和嚴(yán)密性更有保障。無紙張化考試系統(tǒng)應(yīng)具有良好的通用性，各專業(yè)和學(xué)科均可以使用無紙化考試系統(tǒng)實施考試。無紙化考試系統(tǒng)根據(jù)其范圍可分為基于單機、基于局域網(wǎng)或者基于WEB環(huán)境的考試軟件系統(tǒng)。

2 無紙化考試系統(tǒng)的總體設(shè)計原則

系統(tǒng)總體設(shè)計原則普遍適用所有的計算機無紙化考試系統(tǒng)。

（1）系統(tǒng)的通用性和擴(kuò)展性強：對知識點結(jié)構(gòu)的組織和維護(hù)比較靈活，能夠比較方便地為其他學(xué)科所用；較為嚴(yán)格的按模塊劃分，以便將來的擴(kuò)展。

（2） 系統(tǒng)可靠性強。

（3）易于維護(hù)：安裝簡單，充分利用了硬件的特性；只要滿足一般的多媒體電腦的配置即可支持客戶端的訪問。

（4）意外事件處理能力強：對于意外的故障能夠有抗干擾的能力和自我恢復(fù)的能力。

（5）安全性能高：系統(tǒng)通過對試題、試卷、成績和考生信息的加密，保證了考試的公正公平。

（6）可推廣性高：使用無紙化考試系統(tǒng)，教師平時可以有效收集試題，繁瑣的評卷工作由計算機來承擔(dān)，計算機還能通過有效地測試分析出教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)，大大地降低了教師的勞動強度和工作量。

3 無紙化考試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

目前，無紙化考試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件體系結(jié)構(gòu)主要有三類模式[2][3][4] ：C/S模式、B/S模式、混合模式。三者具有不同的特點，都有廣泛應(yīng)用。

C/S模式主要的缺點是安裝、維護(hù)、使用、升級較麻煩，在Internet環(huán)境下C/S模式明顯不如B/S模式具有優(yōu)勢，其客戶端集中了大量應(yīng)用軟件，在每一次不同的考試進(jìn)行之前都要將相關(guān)的應(yīng)用程序重新安裝在每臺考試用機上，這樣就造成了考務(wù)工作的繁瑣，在C/S兩層結(jié)構(gòu)中，對每次的事務(wù)處理，客戶機與數(shù)據(jù)庫需進(jìn)行多次交互；

而B/S模式客戶端僅需要一個標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器，服務(wù)器端是Web Server，盡管考試的科目和內(nèi)容隨著教學(xué)過程的發(fā)展而不斷變化、更新，考試系統(tǒng)本身也要經(jīng)常地進(jìn)行修改和維護(hù)，而這些升級和維護(hù)工作只需要在服務(wù)器端進(jìn)行就可以了。在B/S三層結(jié)構(gòu)中，事務(wù)處理在應(yīng)用服務(wù)器上進(jìn)行，數(shù)據(jù)的多次交互可限定在應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)服務(wù)器之間，客戶機的數(shù)據(jù)交互只需要一次，從而大大降低了通信量，減輕了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。B/S模式易于管理和維護(hù)，其無須開發(fā)客戶端軟件、開發(fā)效率高、開放性等特點，使得這種模式的應(yīng)用范圍將會不斷地擴(kuò)大，在Internet環(huán)境下應(yīng)采用B/S模式開發(fā)無紙化在線考試系統(tǒng)。

混合模式則綜合了C/S與B/S的特點，采用C/S與B/S相結(jié)合的模式：在B/S模式下，實現(xiàn)頁面的顯示和與客戶的交流。在C/S模式下實現(xiàn)試卷的評分、評析及備份等功能，快速科學(xué)的評分、評析，并把結(jié)果數(shù)據(jù)填寫在本地服務(wù)器上，提供給Web顯示。同時系統(tǒng)還提供數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出、備份等功能。

4 基于Web的無紙化考試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

基于Web的無紙化考試系統(tǒng)主要分為四個模塊[5]（如圖1所示），分別為系統(tǒng)管理組件、考試管理組件、學(xué)生考試組件和試題資料信息庫。其中前三項為部署在Web服務(wù)器中的功能組件，分別實現(xiàn)了考試系統(tǒng)管理、考試信息管理和在線考試管理功能；試題資料庫為保存試卷信息、學(xué)生和教師信息等信息的數(shù)據(jù)庫。

4.1 考試管理組件

考試管理組件分為題庫管理模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊、考生管理模塊以及評分模塊為考試管理員（通常為試題編寫人員或試題分析人員）提供從試題編寫、組織考試到試題分析等考試各個階段所需的功能。

題庫管理模塊包括試題錄入、試題分類、試題維護(hù)等子功能。試題錄入可采取集中錄入或隨時錄入；題庫中的試題按知識點、題型、難度等的不同分類管理；題庫維護(hù)主要包括對試題庫中的試題進(jìn)行添加、刪除、修改、瀏覽、重新整理、分類統(tǒng)計等功能。

考生管理模塊提供與考生相關(guān)的一些功能?？忌彰?、身份證號碼、出生年月等相關(guān)信息的錄入、修改，并生成登錄考試時候的驗證信息；允許對成績有疑問的考生向相關(guān)人員要求查看自己的答卷，答卷上顯示試卷的內(nèi)容、考生的答案、標(biāo)準(zhǔn)答案、評分標(biāo)準(zhǔn)等；考生成績查詢功能。

統(tǒng)計分析模塊負(fù)責(zé)統(tǒng)計考生總體的得分情況，考生總體的最高分、最低分、各個分?jǐn)?shù)段的積累人數(shù)、平均分、標(biāo)準(zhǔn)差等，用圖形直觀地表示出考生在各個分?jǐn)?shù)段的分布情況，以及考生成績是否符合正態(tài)分布，從而了解考生總體的掌握情況；分析單個考生各知識點的得分，了解其對于各知識點的掌握情況，分析各知識點考生的解答情況。

評分模塊將選擇、判斷等客觀型試題，逐一對比該題考生的答案與評分參考答案，快速準(zhǔn)確地給出考生相應(yīng)成績，分值根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)確定。對于簡答、論述等無法要求明確、統(tǒng)一答案的主觀型試題，評分時顯示該道試題、該道試題考生答案、評分參考答案及評分要點、該題得分欄，由人工根據(jù)評分要點評分，將考生成績直接填入得分欄內(nèi)。

4.2 在線考試組件

圖1 基于WEB的計算機無紙化考試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在線考試組件負(fù)責(zé)和實現(xiàn)學(xué)生遠(yuǎn)程登錄考試系統(tǒng)，生成與其身份相應(yīng)的試題，并組織出易使用的合理的試卷頁面。

登錄模塊用來驗證考生的有效身份，如準(zhǔn)考證號、姓名、身份證號碼等，只有與其所注冊的信息相符合，才允許進(jìn)入系統(tǒng)。該功能是確認(rèn)考生身份及成績所屬的重要部分。

生成試卷模塊在考生登錄成功后，系統(tǒng)根據(jù)考生登錄的情況，判別考生是否第一次登錄，如果是第一次登錄，系統(tǒng)則根據(jù)組卷規(guī)則產(chǎn)生隨機數(shù)，從題庫中隨機抽取試題組成試卷，同時進(jìn)入考生考試界面。如果不是第一次登錄，說明考生可能在考試中因某種原因需要重新進(jìn)入考試，在這種情況下，考生試卷已經(jīng)生成并且可能已經(jīng)回答了一部分試題，系統(tǒng)不應(yīng)該重新生成試卷，而是直接恢復(fù)考生原來已經(jīng)生成的試卷即可。

考試界面模塊能夠?qū)⑸傻脑囶}，以一種簡單而且極具人性化的界面在屏幕上顯示出來，使考生輕松操作，充分發(fā)揮考生的能力。生成的考試界面能夠使得考生在不用任何人幫助的情況下完成考試。

4.3 系統(tǒng)管理組件

系統(tǒng)管理組件主要為系統(tǒng)管理員提供系統(tǒng)安全認(rèn)證、權(quán)限管理、帳戶管理、數(shù)據(jù)維護(hù)等功能，這部分內(nèi)容與其它信息管理系統(tǒng)所具有的功能相似，這里不過多詳述。

4.4 系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

1．基于Web的CSCW技術(shù)，即計算機支持的協(xié)同工作（Computer Supported Collaborative Work）。它利用了計算機的交互性、網(wǎng)絡(luò)的分布性以及多媒體的綜合性，支持不同的地方和不同專業(yè)的群體成員共同完成協(xié)作任務(wù)。它是計算機交互性維護(hù)分布式的系統(tǒng)核心。在計算機技術(shù)支持的環(huán)境中（即CS）一個群件協(xié)作工作完成一項共同的任務(wù)即（CW）。它的目標(biāo)是要設(shè)計各種各樣的協(xié)同工作的應(yīng)用系統(tǒng)。CSCW的目的就是在計算機環(huán)境下提供人們?nèi)后w工作的支持，因此說，通信、合作、協(xié)調(diào)是CSCW的三要素。

2．ASP/Javascript/Vbscript/HTML技術(shù)保證系統(tǒng)中管理維護(hù)和降低系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜性。

3．Windows 2000 server +IIS4服務(wù)器技術(shù)、數(shù)據(jù)庫加密技術(shù)和利用Session等對象保障系統(tǒng)的安全性。

Session在Web技術(shù)中占有非常重要的分量，它是ASP內(nèi)建的對象之一。由于網(wǎng)絡(luò)也是一種無狀態(tài)的連接程序，無法得知用戶的瀏覽狀態(tài)，因此可以使用Session對象存儲特定的用戶回話所需的信息。當(dāng)用戶在應(yīng)用程序的頁之間跳轉(zhuǎn)時，存儲在Session對象中的變量不會清除，而用戶在應(yīng)用程序中訪問頁面時，這些變量始終存在。當(dāng)用戶請求來自應(yīng)用程序Web頁時，如果該用戶還沒有回話，則Web服務(wù)器將自動創(chuàng)建一個Session對象。當(dāng)會話過期或被放棄后，服務(wù)器將終止該會話。Session中注冊的變量可以作為全局變量使用。通過向客戶程序發(fā)送唯一的Cookie可以管理服務(wù)器上的Session對象。當(dāng)用戶第一次請求ASP應(yīng)用程序中的某個頁面時，ASP要檢查HTTP頭信息，查看是否有在報文中有名為ASPSESSIONID的Cookie發(fā)送過來，如果有，則服務(wù)器會啟動新的會話，并為該會話生成一個全局唯一的值，把這個值作為新ASPSESSIONID Cookie的值發(fā)送到客戶端，正式使用這種Cookie，可以訪問存儲在服務(wù)器上的屬于客戶程序的信息。Session對象最常見的作用就是存儲用戶的首選項，另外其還經(jīng)常被用在鑒別客戶身份的程序中。要注意的是，會話狀態(tài)僅在支持Cookie的瀏覽器中保存，如果客戶關(guān)閉了Cookie選項，Session也就不能發(fā)揮作用了。

4．加密技術(shù)，保障試題傳輸?shù)陌踩浴?/p>

5．組合參數(shù)索引技術(shù)和試卷的隨機抽取技術(shù)，保證試題的隨機性和試題的全面性。

4.5 關(guān)鍵功能實現(xiàn)

1．隨機生成的試題的處理

根據(jù)教師設(shè)置的試卷組成信息，即題型、題量、題的分值等，系統(tǒng)將題庫中的試題均勻分布、隨機生成N套試題，分別保存在服務(wù)器端以客戶機機號命名的文件夾下，試題在服務(wù)器端考試系統(tǒng)運行后自動生成?？荚嚳蛻舳薎P地址不同，試題就不同?？荚囁玫目蛻魴C不同，考試時所抽取的試題也不同；考試場次不同，同臺客戶機的試題也不同。

2．注冊模塊的管理

各種用戶的注冊都必須通過管理員，只有管理員將教師或者考生的個人信息輸入信息庫后，他們才可以注冊?？紤]到考生的信息量較大，程序中增加了考生信息導(dǎo)入功能，可以將Execl、Access、FoxPro等其他形式的表的數(shù)據(jù)導(dǎo)入考試系統(tǒng)。

3．課程的動態(tài)管理

在教師進(jìn)行試題的錄入或設(shè)置試卷組成信息時，課程信息是可變的，教師可以增加課程信息內(nèi)容到課程信息庫，系統(tǒng)運行時從數(shù)據(jù)庫的課程信息表中讀取課程名，將這些信息綁定到下拉列表框中，供教師從中進(jìn)行選擇。

4．映射盤的動態(tài)管理

考生輸入考號即可登錄并打開私有網(wǎng)絡(luò)影射盤進(jìn)行各種文件操作。考生退出考試后，影射連接自動斷開。整個考生的帳號和文件訪問控制權(quán)限全部采取動態(tài)管理，映射盤的動態(tài)管理包括三部分：一、自動建立、刪除、更改帳號；二、自動設(shè)置共享權(quán)限；三、創(chuàng)建對應(yīng)的文件夾及賦予訪問控制權(quán)。

5 總結(jié)

無紙化考試系統(tǒng)的使用性廣，只要更改其數(shù)據(jù)庫中的試題內(nèi)容，就可以應(yīng)用于其他學(xué)科的無紙化考試。如果具有完全的題庫，該系統(tǒng)還可以改造成模擬考試系統(tǒng)，學(xué)生自測系統(tǒng)和作業(yè)評閱系統(tǒng)。另外，還可以進(jìn)一步擴(kuò)展與其他教學(xué)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（如學(xué)生成績管理和考試管理）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，高效地實現(xiàn)學(xué)校學(xué)籍管理的網(wǎng)絡(luò)化和自動化。

隨著Internet的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)已經(jīng)開始實施，無紙化考試系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的一個組成部分?；赪eb的系統(tǒng)可以擴(kuò)充和發(fā)展成遠(yuǎn)程教育中的遠(yuǎn)程考試系統(tǒng)，還可以擴(kuò)充其它相應(yīng)的功能。例如，試題導(dǎo)入題庫功能、個人組卷功能。學(xué)生可根據(jù)自己的需要，針對自己的知識缺陷，組出符合自己的練習(xí)試卷。另外增加試題的統(tǒng)計分析功能（包括學(xué)生分析，試卷分析和試題分析）。統(tǒng)計分析功能就是分析學(xué)生考試成績，將隱含于其中的教育過程信息明細(xì)化。學(xué)生分析是通過分析學(xué)生歷次考試成績及考卷中各題的得分，了解學(xué)生的進(jìn)步情況、學(xué)習(xí)障礙、知識要點的掌握情況、考試的難度、得分分布等信息。這樣的考試系統(tǒng)不只是一個管理試題和組卷的工具，而且應(yīng)該能夠應(yīng)用于教學(xué)過程中進(jìn)行測量和評價，以促進(jìn)師生之間進(jìn)行更好地交流。在此基礎(chǔ)上，還可以利用VB和ASP、ASP與Java相結(jié)合開發(fā)一種適合非客觀題考試的系統(tǒng)，設(shè)計成具有清晰、方便的管理頁面。因此無紙化考試系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)耐茝V應(yīng)用價值。

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收稿日期：2007-2-1

作者簡介：陳明(1949-），男，吉林省長春市人，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向為計算智能、分布并行計算。