張瑞英

（北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，北京 100018）

網(wǎng)絡(luò)在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張瑞英

（北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，北京 100018）

通過(guò)詳細(xì)的調(diào)研和分析，立足于本院校的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于B／S結(jié)構(gòu)的，以ASP技術(shù)和SQL Server 2000后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的智能化網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)教育信息化的普及做出了嘗試；同時(shí)，為教學(xué)評(píng)價(jià)提供了新模式和新方法，具有鮮明的社會(huì)實(shí)用價(jià)值，此解決方案可以廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)化教育領(lǐng)域。

試題庫(kù)；智能組卷；組卷策略；在線考試

一、原始需求概述

本網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于Internet的智能化網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)。采用開(kāi)放、動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)架構(gòu)，將傳統(tǒng)的考試模式與先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相結(jié)合。系統(tǒng)能根據(jù)不同登錄的用戶類別、從題庫(kù)中選取合適的策略來(lái)進(jìn)行組卷，并能夠根據(jù)學(xué)生的考試情況給出相應(yīng)的評(píng)分。另外，教師可以請(qǐng)求登錄，獲得允許后，可以對(duì)試題庫(kù)進(jìn)行修改，批改試卷中的主觀題部分并給出成績(jī)，并且可以查閱學(xué)生的成績(jī)以及成績(jī)分析。它還具有智能隨機(jī)抽題、手工組卷與自動(dòng)組卷、自動(dòng)計(jì)時(shí)、自動(dòng)閱卷及在線測(cè)試的重要功能，學(xué)生可隨時(shí)通過(guò)Internet測(cè)試自己的知識(shí)水平和知識(shí)掌握程度，滿足任何授權(quán)的學(xué)生考試及時(shí)獲得成績(jī)，并給出詳細(xì)的成績(jī)分析。

二、功能需求分析

通過(guò)對(duì)在線考試系統(tǒng)的需求分析，其實(shí)現(xiàn)的主要功能有：用戶管理、題庫(kù)管理、試卷管理、自動(dòng)組卷、在線考試、試卷評(píng)閱、成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析等。當(dāng)?shù)卿浵到y(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)提示考生輸入用戶名和密碼，系統(tǒng)將驗(yàn)證輸入的用戶名和密碼是否正確，如正確，則啟動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)考生輸入的相關(guān)信息，系統(tǒng)自動(dòng)組卷，考生根據(jù)提供的試卷在線答題，提交后系統(tǒng)自動(dòng)閱卷，更新考生答案表的相關(guān)信息，并給出分?jǐn)?shù)；否則，系統(tǒng)提示錯(cuò)誤信息，并提示考生重新輸入用戶名和密碼，超過(guò)三次，系統(tǒng)拒絕登錄。

三、非功能性需求

首先，系統(tǒng)在考試機(jī)或網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)應(yīng)該是健壯的，并在導(dǎo)致系統(tǒng)不可用的故障出現(xiàn)時(shí)，提供手工評(píng)分的入口。其次，應(yīng)使用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，以提供較高的安全性和可維護(hù)性。第三，應(yīng)使用成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。第四，系統(tǒng)應(yīng)提供良好的頁(yè)面反應(yīng)速度。

四、安全設(shè)計(jì)需求分析

由于此系統(tǒng)的特殊性，數(shù)據(jù)的安全與保密顯得尤為重要。保密性是指用戶在網(wǎng)上的所有信息應(yīng)有一定的保密度，不同類型的用戶之間的內(nèi)容是互相保密的。安全性是指用戶參加一次活動(dòng)是安全的過(guò)程，對(duì)于所有用戶的動(dòng)作，服務(wù)器都加以跟蹤。為了確保其安全與保密性，一要確?？忌荒苈?lián)網(wǎng)作弊；二要在試卷上實(shí)時(shí)加以監(jiān)控；三要在時(shí)間上加以嚴(yán)格的控制等。主要通過(guò)下列兩種途徑予以實(shí)現(xiàn)：其一，凡進(jìn)入在線考試的用戶，都要通過(guò)用戶身份驗(yàn)證才能進(jìn)入。而且，不同用戶具有不同的操作權(quán)限，支持按權(quán)限進(jìn)行操作，確保數(shù)據(jù)的公共性與私有性。不允許用戶執(zhí)行非法的操作，防止用戶無(wú)意或有意的破壞。其二，禁止用戶查看所有試卷的源文件及拷貝功能，第一種方法，禁止使用鼠標(biāo)右鍵等功能；第二種方法，試卷庫(kù)中的試卷將以無(wú)下拉菜單及工具欄等的頁(yè)面方式呈現(xiàn)在瀏覽者面前。

五、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)系統(tǒng)分析，本系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。本系統(tǒng)具備正式考試和模擬考試兩大功能，完全滿足日常教學(xué)過(guò)程中的過(guò)程性知識(shí)測(cè)驗(yàn)和期末的總結(jié)性課程考核。系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大的試題庫(kù)系統(tǒng)，為智能組卷、在線測(cè)試和自動(dòng)判分提供了基礎(chǔ)。此外還具備完善的系統(tǒng)管理，包括用戶管理、試卷管理、試卷分析等。

六、軟件及硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在線考試系統(tǒng)的研發(fā)主要采用了B/S三層結(jié)構(gòu)模式、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、ASP等諸多技術(shù)，綜合采用面向組件和面向?qū)ο蠓椒▽?duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析、設(shè)計(jì)和構(gòu)建系統(tǒng)模型。

結(jié)合本院網(wǎng)絡(luò)在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，B/S架構(gòu)的三層體系結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于硬件設(shè)計(jì)就是Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。服務(wù)器端采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和ASP組件來(lái)構(gòu)成考試的應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，客戶端采用Web瀏覽器來(lái)完成考試全過(guò)程，同時(shí)可進(jìn)行遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)和管理，選擇這種體系結(jié)構(gòu)是基于本院的具體情況而設(shè)計(jì)的。

七、關(guān)鍵技術(shù)及解決方案

基于考試公平公正的原則，盡量做到每一個(gè)考生都有不同的試卷，杜絕筆試的情況下，考生的試卷都一樣，容易產(chǎn)生作弊等現(xiàn)象，所以網(wǎng)絡(luò)在線考試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，關(guān)鍵技術(shù)是試題的智能組卷和考試的安全性設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析研究，本系統(tǒng)采用隨機(jī)算法進(jìn)行系統(tǒng)算法實(shí)現(xiàn)。

隨機(jī)算法是最常用的組卷算法，它根據(jù)狀態(tài)空間的控制指標(biāo)，由計(jì)算機(jī)隨機(jī)地抽選一道試題加入試卷中，此過(guò)程不斷重復(fù)，直到組卷完畢，或已無(wú)法從試題庫(kù)中抽選滿足指標(biāo)的試題為止。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用一個(gè)定長(zhǎng)的線性表作為試卷生成過(guò)程中的狀態(tài)，線性表的長(zhǎng)度為用戶提交的總題量，每一元素代表選中試題的狀態(tài)長(zhǎng)度，狀態(tài)類型由試題的若干分量組成，如題型、難度、章節(jié)等，待組卷完成后，再?gòu)脑囶}庫(kù)中抽取與之相應(yīng)的試題生成試卷。算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：

（1）建立兩個(gè)數(shù)組 Z(S)、U(X)。 Z(S)的值為某種狀態(tài)S的試題在試題庫(kù)中的試題量，U(X)為用戶要求的該狀態(tài)的試題數(shù)目，U(X)對(duì)應(yīng)的全部狀態(tài)的集合構(gòu)成線性表LIST；

（2）如果 U(X)＞Z(S)，則轉(zhuǎn)向(5)，否則產(chǎn)生隨機(jī)整數(shù)N1，Nl=int(rand(-1)*Z(S))，其值小于 Z(S)，讀取 N1 記錄，并對(duì)該記錄作選取標(biāo)志，抽取下一道題目時(shí)，有選取標(biāo)志的記錄不再有效；

（3）若 U(X)≠0，則 U(X)=U(X)一 1，重復(fù)(2)；

（4）若LIST表未滿，則轉(zhuǎn)向(1)，否則組卷成功；

（5）算法結(jié)束。

八、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

考生{準(zhǔn)考證號(hào)，登錄密碼，真實(shí)姓名，年級(jí)，班級(jí)，郵箱，審核標(biāo)識(shí)}。

試題{試題編號(hào)，試題內(nèi)容，試題所屬章節(jié)，試題類型，試題答案，試題選擇項(xiàng)，難度級(jí)別，試題標(biāo)識(shí)，課程編號(hào)，試題附圖}

管理員{管理員賬號(hào)，登錄密碼，管理員類型，郵箱，權(quán)限}

試卷庫(kù){試卷編號(hào)，所屬課程編號(hào)，試卷名稱，考試總時(shí)間，起始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，起始章節(jié)，結(jié)束章節(jié)，啟用標(biāo)識(shí)}

考生成績(jī){準(zhǔn)考證號(hào)，課程編號(hào)，試卷編號(hào)，考試標(biāo)識(shí)，開(kāi)始考試時(shí)間，結(jié)束考試用時(shí)，批改標(biāo)識(shí)，成績(jī)}

考試試題編號(hào){試卷編號(hào)，試題編號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)答案，課程編號(hào)，試題類型，所屬章節(jié)}

系統(tǒng)組合E-R圖，如圖2所示。

九、考生在線考試模塊設(shè)計(jì)

1．考生在線考試流程

考生登錄后，進(jìn)入考試科目選擇頁(yè)面，選擇考試科目，在該科目下選擇指定的試卷進(jìn)行考試。系統(tǒng)將以全屏方式在HTML頁(yè)面呈現(xiàn)該試卷，并顯示考試時(shí)間計(jì)時(shí)器，考生即可開(kāi)始答題?？荚嚂r(shí)間到或考生單擊保存試卷、交卷按鈕，系統(tǒng)將考生答案存入數(shù)據(jù)庫(kù)，供自動(dòng)判卷時(shí)使用。

2．組卷方案

組卷方案如圖3所示。依此實(shí)現(xiàn)方法，試卷中的其他試題類型也可以逐一顯示出來(lái)，一份完整的考試試卷就呈現(xiàn)在考生面前，考生可以順利進(jìn)行考試。

3．在線考試模塊的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

如果在系統(tǒng)功能頁(yè)面選擇了開(kāi)始考試的選項(xiàng)，則系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入在線考試科目子系統(tǒng)模塊，選擇相應(yīng)的考試科目就可以進(jìn)入到考試界面中，如圖4所示。

考試主界面呈全屏狀態(tài)，分別顯示每種題型的考試題目。同時(shí)在屏幕左上方的考試計(jì)時(shí)器中顯示剩余時(shí)間。主界面中提供“保存”和“交卷”兩種按鈕，分別用于保存各種題型的考生答案和考生試卷。

表 在線考試界面測(cè)試用例

十、系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)施

軟件在設(shè)計(jì)和編碼階段之后，為了發(fā)現(xiàn)潛在的錯(cuò)誤，需要進(jìn)行一系列測(cè)試工作。例如可以編寫(xiě)測(cè)試用例，即根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)階段的規(guī)格說(shuō)明和程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的輸入數(shù)據(jù)和預(yù)期輸出結(jié)果，并利用這些測(cè)試用例去運(yùn)行程序，以發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤的過(guò)程。因此軟件測(cè)試是軟件質(zhì)量保證的關(guān)鍵技術(shù)。功能測(cè)試過(guò)程中需使用大量的測(cè)試用例，限于篇幅原因，如表所示只羅列了典型的對(duì)系統(tǒng)測(cè)試使用的用例。

十一、創(chuàng)新點(diǎn)

本論文的研究具有一定的理論參考價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。首先，考試系統(tǒng)的研發(fā)是學(xué)校教育信息化改革的重要成果，不僅解決了老師出試卷的問(wèn)題，還節(jié)約了紙張和節(jié)省了審批手續(xù)，為實(shí)現(xiàn)教育信息化的普及做出了嘗試；其次，使得考試更加公正，為教學(xué)評(píng)價(jià)提供了新模式和新方法，具有社會(huì)實(shí)用價(jià)值。

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1673-8454(2011)17-0077-03

（編輯：隗爽）