程冠琦 / 無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院

基于MVC模式的高職院校在線考試系統(tǒng)的設(shè)計

程冠琦 / 無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院

在線考試是高職院校教學(xué)改革的重要組成部分，能夠解決傳統(tǒng)的紙質(zhì)化考試方法的諸多弊端。本文利用ASP.NET的MVC技術(shù)，結(jié)合LINQ技術(shù)和EF數(shù)據(jù)模型，從需求分析開始，完整地闡述了在線考試系統(tǒng)的設(shè)計方案。其中，對智能組卷和考生在線考試兩個核心模塊作了重點研究和討論。

在線考試；MVC；智能組卷；高職院校

一、引言

對于高職院校來說，考試是人才培養(yǎng)方案中的極為重要的組成部分，考試對于一門課程、對于一個學(xué)生來說，都有著非常重要的意義；同時，考試也是學(xué)校中廣大教師最為關(guān)心的內(nèi)容，對于考試的內(nèi)容、考試的方法的改革，一直是教育界最為關(guān)心的話題。

目前，高職院校的考試還是以傳統(tǒng)的考試方法為主，這種傳統(tǒng)的紙質(zhì)化考試的方法已經(jīng)運行了多年，存在著諸多弊端。在高職院校中引入在線考試，具備如下優(yōu)勢：

（1）提高了考試命題、組織等一系列考務(wù)的工作效率。

（2）在線考試有標準化的題庫支持，試卷命題由系統(tǒng)隨機抽題完成組卷，這種出卷方式更加科學(xué)合理，題型和題量分布也更有利于考核學(xué)生的能力。

（3）抽題、評分由系統(tǒng)自動完成，試題由系統(tǒng)從題庫中隨機抽取，能更好地保證考試的公平公正和評分的準確性。

（4）學(xué)生參加考試的時間和地點不受限制，參加考試的方式也更加靈活。

二、系統(tǒng)需求分析

在線考試系統(tǒng)的用戶包括管理員、教師和學(xué)生3種用戶。

管理員具有系統(tǒng)最高權(quán)限，負責對整個考試系統(tǒng)的維護管理，一般來說，高職院校的考試系統(tǒng)平時一般比較空閑，訪問用戶量相對較少，并且系統(tǒng)平時對學(xué)生并不開放權(quán)限，只允許教師用戶訪問。只有在期中考試和期末考試相對集中的時間段內(nèi)，系統(tǒng)訪問的人數(shù)才比較多，系統(tǒng)的負荷也相對較重。因此，管理員可以針對系統(tǒng)用戶設(shè)置訪問時間段，以減輕系統(tǒng)并發(fā)訪問量。

教師用戶的權(quán)限相對管理員來說要少，但也是系統(tǒng)的主要用戶。在平時系統(tǒng)空閑階段，教師主要根據(jù)自身所教課程，負責各種題型題庫的建立、維護和更新。為了保證在線考試的質(zhì)量，目前對課程題庫的要求也越來越高，課程的題庫要做到題量大，題型豐富、內(nèi)容先進，能夠跟上學(xué)科新知識、新內(nèi)容的要求。因此，該項任務(wù)工作量大，要求高。

學(xué)生在考試系統(tǒng)中的權(quán)限是3種用戶中最小的，學(xué)生平時除了可以進行系統(tǒng)的網(wǎng)上自測練習(xí)外，基本上是不能登錄系統(tǒng)的。只有在考試系統(tǒng)開放的有效時間范圍內(nèi)，學(xué)生才能登錄，登錄后可以查看管理員發(fā)布的各種考試通知，修改自己的個人資料，在指定的考試時間內(nèi)參加考試，同時在考試結(jié)束后可以查詢自己的成績。

三、系統(tǒng)開發(fā)的主要技術(shù)

3.1 MVC 框架技術(shù)

MVC 框架技術(shù)是近年來非常流行的軟件框架，這種軟件設(shè)計模式最初由Xerox PARC在二十世紀八十年代提出，而后被廣泛使用。

MVC設(shè)計模式把整個軟件分為模型、視圖和控制器三大部分，其中視圖相當于傳統(tǒng)軟件架構(gòu)中的表示層，即用戶界面；模型負責數(shù)據(jù)的處理和交互，主要負責數(shù)據(jù)處理邏輯的設(shè)計與實現(xiàn)，是整個MVC中的重點和難點；控制器處理用戶的交互，控制著整個程序運行的核心和流程，負責整個程序的運行和管理。

3.2 LINQ技術(shù)

LINQ，是Language Integrated Query（語言集成查詢）技術(shù)，通過該技術(shù)，我們可以使用相同的API，利用C#語言來對不同的數(shù)據(jù)源進行操作。

LINQ包括五個部分：LINQ to Objects、LINQ to XML、LINQ to SQL、LINQ to DataSet、LINQ to Entities。

LINQ查詢操作的語法相對傳統(tǒng)的SQL語句更為簡潔。LINQ查詢表達式包含的關(guān)鍵字與SQL關(guān)鍵字相類似，不同的是，LINQ要以from子句開頭，以select子句或group子句結(jié)束。

3.3 EF數(shù)據(jù)模型框架

EF數(shù)據(jù)模型框架，全稱是Entity Framework(實體框架)，這是微軟公司在.NET平臺上以ADO.NET技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)出來的一個ORM（對象關(guān)系映射）框架。

EF數(shù)據(jù)模型框架由三種模型和映射文件進行定義：

（1）.csdl文件：用于定義概念架構(gòu)模型，其中定義的實體、主鍵、屬性、關(guān)聯(lián)等都是對應(yīng)于.NET Framework中的類型。

（2）.ssdl文件：用于定義存儲架構(gòu)模型，其中主要描述表、列、關(guān)系、主鍵等主要概念。

（3）.msl文件：用于定義概念模型和存儲模型的映射關(guān)系，即CSDL中屬性與SSDL中列的對應(yīng)關(guān)系。

四、系統(tǒng)總體設(shè)計

4.1 體系結(jié)構(gòu)和總體框架

系統(tǒng)分為前端和后臺兩部分。前端技術(shù)上，采用流行的HTML 5、CSS 3和JQuery技術(shù)，具體地講，HTML 5使用bootstrap開源框架，此框架在業(yè)界多個前端開源項目得到了廣泛的應(yīng)用；CSS 3采用flexbox彈性布局技術(shù)，并廣泛應(yīng)用動畫、過渡等效果；JavaScript采用AngularJS框架相結(jié)合的技術(shù)，可以有效地控制頁面并制作出美觀的動態(tài)效果。

后臺技術(shù)上，采用的是業(yè)界流行的.NET的MVC框架技術(shù)進行開發(fā)，分為view、controller、model三個部分。Controller負責整個程序的維護，負責處理用戶請求；model用于和后臺數(shù)據(jù)庫打交道，這里采用LINQ TO SQL數(shù)據(jù)模型和EF數(shù)據(jù)模型相結(jié)合；view用于顯示結(jié)果，采用了更為簡潔的語法輸出數(shù)據(jù)結(jié)果。

4.2 功能模塊劃分

在線考試系統(tǒng)分為五大功能模塊，即用戶信息管理、考試管理、題庫管理、試卷管理和成績管理。下面對這五個模塊分別介紹。

（1）用戶信息管理：該模塊是所有軟件系統(tǒng)的通用模塊，包含登錄、用戶信息導(dǎo)入和密碼修改三大功能。

（2）考試管理模塊：核心模塊，包含考試安排、考試信息查詢、學(xué)生在線考試和考試信息維護幾大功能。

（3）題庫管理模塊：核心模塊，包含題庫創(chuàng)建、題庫維護、題庫查詢、題庫更新幾大功能。

（4）試卷管理模塊：核心模塊，包含試卷定制、試卷維護、試卷信息查詢、樣卷查看幾大功能。

（5）成績管理模塊：核心模塊，包含系統(tǒng)評卷、成績統(tǒng)計、成績查詢幾大功能。

五、系統(tǒng)詳細設(shè)計

本系統(tǒng)的核心模塊由考試管理、題庫管理、試卷管理3個模塊組成。下面著重對這3個模塊分析詳細設(shè)計思路。

5.1 題庫管理模塊

題庫管理模塊是教師用戶操作的一個重要模塊，也是后續(xù)試卷管理、考試管理的基礎(chǔ)，只有具備一個數(shù)量龐大、內(nèi)容先進的題庫，才能保證試卷和考試的質(zhì)量。

本系統(tǒng)題庫目前支持的題型有單選題、多選題和判斷題3種客觀題題型。

模塊的設(shè)計核心在于題庫業(yè)務(wù)邏輯類的設(shè)計，該模塊的業(yè)務(wù)邏輯層類由單選題類、多選題類和判斷題類組成，3個類的屬性設(shè)計基本與數(shù)據(jù)庫中單選題表、多選題表和判斷題表相對應(yīng)，由于3個類的屬性設(shè)計比較類似，這里就以單選題類為例進行說明，其余2個類不再贅述。

單選題類的屬性包括題目順序號（用于組卷）、題目編號、題干、各個選項內(nèi)容（A-F）、答案、題目難易度（分為非常難、較難、適中、較簡單、非常簡單5個層次）、屬于課內(nèi)知識還是課外知識等等。除了以上基本屬性之外，還包括參加的考試編號、學(xué)生答案兩個擴展屬性及單選題錄入、查詢、編輯和刪除幾個基本方法。

5.2 試卷管理模塊

試卷管理的業(yè)務(wù)邏輯層類由試卷類和試卷題型章節(jié)分布類組成。試卷類的屬性設(shè)計基本與數(shù)據(jù)庫試卷表中的字段相對應(yīng)，包括試卷編號、試卷名稱、組卷方式（人工組卷、系統(tǒng)抽題）、組卷人、組卷時間、單選題數(shù)量、單選題分值、多選題數(shù)量、多選題分值、判斷題數(shù)量、判斷題分值、總分、課程編號等等。除了以上基本屬性之外，還包括單選題題庫、多選題題庫和判斷題題庫3個屬性和字段。

試卷管理的核心功能在于智能組卷，從組卷的具體算法來說，流行的算法有回溯試探組卷算法、專家系統(tǒng)的組卷算法和遺傳算法的組卷算法、基于隨機數(shù)選取的組卷算法。本文采用的是基于隨機數(shù)選取的組卷算法，利用計算機提供的隨機生成函數(shù)在題庫中按照設(shè)定的試題參數(shù)要求隨機生成試題編號，由于該編號是隨機生成，且在一定范圍內(nèi)是獨一無二的，因此不會產(chǎn)生重復(fù)現(xiàn)象。重復(fù)這個隨機試題編號的生成過程，即可得到試題集合，直到滿足試卷要求的所有試題都已經(jīng)選擇完畢。

5.3 考試管理模塊

考試管理模塊中最為核心的兩個功能是管理員安排考試以及學(xué)生在線考試。考試安排分為兩步，一是錄入考試基本信息，二是錄入?yún)⒓涌荚嚨膶W(xué)生信息。在錄入?yún)⒓涌荚嚨膶W(xué)生的基本信息的同時，還要對考生答題記錄進行初始化操作。

學(xué)生在線考試是整個考試管理的重中之重的功能。該功能是否能夠正常使用，是確保整個系統(tǒng)運行的必要條件。

學(xué)生在線考試過程中，主要解決兩個問題：一是時間問題，二是考生答案的保存問題。因此，需要設(shè)置2個計時器控件，一個計時器控件對考試進行監(jiān)控，包括確定開考時間、考試結(jié)束時間以及實時剩余時間提示，另一個計時器控件在設(shè)置的間隔時間內(nèi)保存考生答題的答案，主要為了解決考生答案丟失的問題。此外，考生交卷也設(shè)置了兩種方式，一是手動提交，二是考生結(jié)束后系統(tǒng)自動提交試卷。

在線考試結(jié)束后的數(shù)據(jù)處理問題也是一個重點問題。由于考生答案信息數(shù)據(jù)量非常大， 一名考生一次考試就將產(chǎn)生20～30條記錄，一次考試的數(shù)據(jù)量估計約為幾千條記錄，如果考試次數(shù)多，則學(xué)生答卷表的數(shù)據(jù)量非常大，這樣會降低索引和查詢效率。因此，可以考慮為每次考試專門建立一張數(shù)據(jù)表，用于存放每次考試考生答卷信息。這樣數(shù)據(jù)表的數(shù)量雖然多一些，但是可以有效地提高索引的效率。

六、總結(jié)

本文利用ASP.NET的MVC技術(shù)，結(jié)合LINQ技術(shù)和EF數(shù)據(jù)模型，從需求分析開始，完整地闡述了在線考試系統(tǒng)的設(shè)計方案。其中，對智能組卷和考生在線考試兩個核心模塊作了重點研究和討論。

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程冠琦（1978-），湖北襄樊人，碩士研究生，無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：軟件技術(shù)。