◆葉惠仙 沈文杰

基于Bootstrap+spring boot框架的在線考試系統(tǒng)開發(fā)

◆葉惠仙 沈文杰

（福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建 350007）

Internet的開放分布性特點(diǎn)使各種考試突破了時間和空間限制，該在線考試系統(tǒng)設(shè)計使用Bootstrap+spring boot框架，實(shí)現(xiàn)用戶管理，題庫管理、成績管理、考試自動組合出卷與評卷管理等功能。本框架能夠減少底層開發(fā)工作量，系統(tǒng)模塊之間具有高內(nèi)聚、低耦合的特點(diǎn)，進(jìn)而提升系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性。本系統(tǒng)能滿足各科課程教學(xué)考試考核需求，簡化并改善傳統(tǒng)紙質(zhì)考試模式，提高考試效率與學(xué)院信息化建設(shè)。

在線考試系統(tǒng)；Bootstrap；spring boot框架；信息化

隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，校園信息化建設(shè)程度已是評估一個學(xué)?，F(xiàn)代化發(fā)展的重要指標(biāo)，這其中就包含教學(xué)信息化建設(shè)，傳統(tǒng)的期中期末考核測試，由于它涉及試卷命題的組織，打印試卷，考試流程安排，人工閱卷等主觀因素，是教職工期中或是期末的一項(xiàng)重要任務(wù)，從出卷、考試到批卷，時間長，工作量大，嚴(yán)重阻礙了我院信息化建設(shè)的發(fā)展。我院有數(shù)千名學(xué)生，每次考試時，監(jiān)考教師和考場都不能滿足需要。建立一套具備現(xiàn)代化的、新型的在線考試系統(tǒng)是尤為重要。

我國在線考試系統(tǒng)在一些專業(yè)技能考試上應(yīng)用較為成熟，如國家普通話等級考試、計算機(jī)高新考試、車輛駕考中的科目1 科目四考試等，而在高職院校中應(yīng)用于通識課、專業(yè)課的在線考試系統(tǒng)還不太成熟，目前缺乏通用性，所以本考試系統(tǒng)在設(shè)計上，更強(qiáng)調(diào)階段性，高校通用性及簡捷性的測試方式。

1 在線考試系統(tǒng)的技術(shù)分析

Spring Boot是一個簡化Spring開發(fā)的框架。它整合了很多優(yōu)秀的框架，去繁就簡，立即就能創(chuàng)建一個獨(dú)立的，產(chǎn)品級的應(yīng)用。此項(xiàng)目中使用Spring Boot時只需要配置相應(yīng)的Spring Boot就可以用所有的Spring組件，不用自己手動的去寫一堆xml配置然后進(jìn)行配置[1]。Spring Boot將所有的功能場景都抽取出來，做成一個個的starters（啟動器），只需要在項(xiàng)目里面引入這些starter 相關(guān)場景的所有依賴都會導(dǎo)入進(jìn)來。要用什么功能就導(dǎo)入什么場景的啟動器。

Bootstrap簡潔、直觀、強(qiáng)悍的前端開發(fā)框架，讓W(xué)eb開發(fā)更迅速、是最受歡迎的 HTML、CSS 和 JS 框架，用于開發(fā)響應(yīng)式布局。編譯后的文件可以快速應(yīng)用于任何web項(xiàng)目[2]。

在線考試系統(tǒng)總體架構(gòu)主要包括三層，分別是表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。表現(xiàn)層主要是用戶通過瀏覽實(shí)現(xiàn)各個界面的操作，如用戶添加、測驗(yàn)查詢、題庫查看等。業(yè)務(wù)層主要包括題庫管理、試卷管理、考生信息管理、成績管理、考試管理、題型管理等具體的業(yè)務(wù)功能[3]。數(shù)據(jù)訪問層主要是對用戶信息及操作信息、題庫數(shù)據(jù)、試卷數(shù)據(jù)、成績數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理及存儲，三者的相互交互構(gòu)建了在線考試系統(tǒng)的總體架構(gòu)[3]。

2 在線考試系統(tǒng)功能設(shè)計

本設(shè)計采用框架開發(fā)法，使用Bootstrap+spring boot框架來開發(fā)在線考試系統(tǒng)，完善系統(tǒng)考試功能。以問卷的形式獲知管理員、教師、學(xué)生的需求，并且獲取用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為反饋系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的參考數(shù)據(jù)。系統(tǒng)功能需求上，擁有簡潔美觀的操作界面。本系統(tǒng)的用戶可分為管理員、學(xué)生和教師用戶三類。他們之間的功能如圖1所示：

圖1 在線考試系統(tǒng)功能圖

管理員功能：主要負(fù)責(zé)基本資料，科目，用戶，成績，試卷、系部的管理等；管理員可以對用戶的資料進(jìn)行查詢、刪除。

教師功能：包括試卷管理，題庫管理，成績管理?？梢詮恼n程，各種題型的數(shù)量等方面對某份試卷提出一定的要求并生成試卷。同時，還可以對庫中已有的試卷進(jìn)行修改和刪除，添加新試卷等。教師可以設(shè)置題干、答案等屬性。教師登錄要負(fù)責(zé)對題型、試卷生成，閱卷管理等，對學(xué)生做錯的題目進(jìn)行分析。可以查看考生的考試成績，并針對不同的課程進(jìn)行成績統(tǒng)計，包括考試人數(shù)、最高分、最低分、平均分以及各分?jǐn)?shù)段得分人數(shù)等。

學(xué)生功能：可在線考試及成績查詢?？忌稍谝?guī)定時間內(nèi)進(jìn)行在線考試，考試結(jié)束后，系統(tǒng)會根據(jù)系統(tǒng)題庫中已有的標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行自動評卷；考生可在線查詢以前參加過的各科考試成績。

3 系統(tǒng)模塊設(shè)計

（1）用戶管理

注冊登錄：用戶通過頁面點(diǎn)擊注冊，使用郵箱或手機(jī)號碼，選擇身份注冊，用戶輸入正確的用戶名與密碼，系統(tǒng)自動通過搜索數(shù)據(jù)庫進(jìn)行身份認(rèn)證，只有找到相應(yīng)的用戶信息才能進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)入系統(tǒng)前，系統(tǒng)又會自動搜索數(shù)據(jù)庫，根據(jù)此用戶是學(xué)生還是教師進(jìn)行判斷，進(jìn)入到相應(yīng)的考試系統(tǒng)界面中。個人信息修改：進(jìn)入到個人信息中心，可修改個人信息，如姓名、電話號碼、密碼等修改。用戶通過前端以學(xué)生、教師的身份登錄系統(tǒng)，管理員由指定的地址進(jìn)入后端，管理員不能進(jìn)入前端，學(xué)生與教師不能進(jìn)入后端，保證系統(tǒng)的安全性。學(xué)生用戶可以修改自己的個人信息與個人密碼，學(xué)生信息以班級為單位，任課教師可將所任課的班級學(xué)生信息批量導(dǎo)入，也可以通過老師的邀請碼登入任課教師的班級[4]。教師用戶可以修改個人信息，試卷信息，科目信息等；管理員可通過后臺修改學(xué)生用戶與教師用戶的信息、試卷信息、科目信息及成績管理等。用戶信息表如表1所示。

表1 用戶信息表

用戶注冊方法

@ApiOperation（value = "用戶注冊"， notes = "用戶注冊信息"， response = UserRegristForm.class）

@ApiImplicitParams（{

@ApiImplicitParam（paramType = "query"， name = "username"， value = "用戶名"， required = true， dataType = "String"），

@ApiImplicitParam（paramType = "query"， name = "email"， value = "郵箱"， required = true， dataType = "String"），

@ApiImplicitParam（paramType = "query"， name = "telphone"， value = "手機(jī)號碼"，required = true， dataType = "String"），

@ApiImplicitParam（paramType = "query"， name = "password"， value = "密碼"， required = true， dataType = "String"），}）

@PostMapping（value = "/register"）

public String handleUserCreateForm（Model model， @Valid @ModelAttribute（"form"） UserRegristForm form， BindingResult bindingResult） {

if （bindingResult.hasErrors（）） {

model.addAttribute（"error"， bindingResult.getFieldError（）.getDefaultMessage（））;

return "register";} else if （userResitory.findByEmail（form.getEmail（）） != null） {

model.addAttribute（"error"， "郵箱已被注冊"）; return "register";}

else if （userResitory.findByTelPhone（form.getTelphone（）） .isPresent（）） {

model.addAttribute（"error"， "手機(jī)號已被注冊"）; return "register";}

else if （!form.getPassword（）.equals（form.getRepassword（））） {

model.addAttribute（"error"， "密碼輸入不一致"）; return "register";}

User user = userService.registerNewAccount（form）;

（2）科目信息管理：對考試科目與對應(yīng)課程進(jìn)行設(shè)置

表2 科目表（Subject）

科目信息顯示與修改代碼如下：

（3）試卷信息管理

試題類型分為單選題、多選題、判斷題、填空題和分析題，教師逐個題型或逐題上傳生成試卷及對自己上傳的試卷進(jìn)行修改、刪除、查詢.；試卷信息主要包括科目類型、試題類型與試題題目的建設(shè)3個方面。主要是由任課教師完成。任課教師需要在數(shù)據(jù)庫中增加考試科目，也可以對現(xiàn)有的科目進(jìn)行修改、刪除，并將數(shù)據(jù)保存在試題表單數(shù)據(jù)庫中[4]。添加試卷及生成試卷實(shí)現(xiàn)代碼如表3所示：

表3 試卷信息表

添加試卷信息功能部分代碼如下：

@GetMapping（value="/examAddition"）

public String AddExam（Model model）{

List subjectList=subjectRepository.findAll（）;

log.info（"subjectList科目顯示"+JSON.toJSONString（subjectList））;

model.addAttribute（"subjects"， subjectList）; return "examAddition";}

@PostMapping（value="/examAddition"）

public String AddExam（Model model， @ModelAttribute（"form"） AddExamForm addExamForm）{ Exam save= iExamService.save（addExamForm）;

if （save != null） { model.addAttribute（"result"， "成功"）;}

else { model.addAttribute（"result"， "失敗"）;}

return "examAddition";}

（4）試卷評審管理

學(xué)生通過選擇科目類別，點(diǎn)擊開始考試按鈕，系統(tǒng)據(jù)設(shè)計好的各題題量自動出題，學(xué)生即可在線考試，在考試過程中，可以反復(fù)提交答案，以最后一次提交為準(zhǔn)。點(diǎn)擊結(jié)束考試，或者考試時間結(jié)束的時候，系統(tǒng)停止考試，自動評分。評審時，單選題、多選題、判斷題、填空通過與數(shù)據(jù)庫的答案一一匹配來評審，問答題通過模糊匹配，搜索與數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)答案的關(guān)鍵字來進(jìn)行評審。教師也可手動修改評分。使用機(jī)器學(xué)習(xí)中的knn算法和貝葉斯算法，針對學(xué)生考試情況進(jìn)行分析，在學(xué)生下一次考試，或是下一屆考生時，基于前幾次的錯題知識點(diǎn)分析，系統(tǒng)自動出卷的內(nèi)容會針對這些錯題知識點(diǎn)而更加關(guān)注[5]。評審表信息如表4所示。

表4 評審表

自動評審試卷代碼如下：

Public String taking（Model model，@ModelAttribute（"addQuestion"） TakingExamForm takingExam，HttpServletRequest httpRequest）

{HttpSession session = httpRequest.getSession（）;List answerList = new ArrayList<>（）; Integer uid = （Integer） session.getAttribute（"uid"）;

Integer examid = Integer.valueOf（httpRequest.getParameter（"examid"））;

Listsingle= questionRepository.findAllByExamIdAndQuestionTypeOrderByQuestionTypeAsc（examid， "1"）;

Listdx= questionRepository.findAllByExamIdAndQuestionTypeOrderByQuestionTypeAsc（examid， "2"）;

Listtk= questionRepository.findAllByExamIdAndQuestionTypeOrderByQuestionTypeAsc（examid， "3"）;

Listpd= questionRepository.findAllByExamIdAndQuestionTypeOrderByQuestionTypeAsc（examid， "4"）;

Listwd= questionRepository.findAllByExamIdAndQuestionTypeOrderByQuestionTypeAsc（examid， "5"）;

表5 考生單選題答案表（UserSingleAnsewr）（多選題類同）

字段名類型說明 id自動編號主鍵碼 userId文本用戶ID examIdVarchar試題ID userSingleAnswerint考生選擇答案

（5）考生成績管理

學(xué)生可以查看成績、導(dǎo)出成績、自己的成績在班級的排名，教師可以查看班級學(xué)生的考試成績、每個學(xué)生的成績排名、導(dǎo)出成績。成績表如表6所示。

表6 成績表

考生成績顯示：

public String showScoreAndExamName（HttpServletRequest servletRequest， Model model） {

HttpSession session = servletRequest.getSession（）;

Integer uid = （Integer） session.getAttribute（"uid"）;

List scoreDos = new ArrayList<>（）;

List scores = scoreRepository.findAllByUserId（uid）; for （Score score ： scores）{

Exam examname = examRepository.findAllById（score.getExamId（））;

log.info（"examnamevexamnameexamname11"+ JSON.toJSONString（examname））;

ScoreDo scoreDo = new ScoreDo（）;scoreDo.setExamname（examname.getExamName（））;

scoreDo.setScore（score.getScore（））;scoreDos.add（scoreDo）; model.addAttribute（"scores"，scoreDos）; log.info（"scoreDo成績信息為："+scoreDo）; }

return "/studentscore";}}

（6）系統(tǒng)的非功能性分析

學(xué)生信息、試卷信息與成績的管理對系統(tǒng)的安全性及保密性是較高的要求。學(xué)生在校成績是終身存檔，系統(tǒng)需要存儲大量的試卷數(shù)據(jù)、用戶信息，因此需對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化；在可維護(hù)性上，系統(tǒng)需要有自動備份的功能，防止各種意外的產(chǎn)生而造成數(shù)據(jù)丟失；安全性：在數(shù)據(jù)庫中，對用戶密碼使用MD5加密，防止因數(shù)據(jù)庫被人攻擊，而對用戶造成的直接損失，管理員只能在特定的網(wǎng)絡(luò)中才能登錄后臺系統(tǒng)，防止網(wǎng)絡(luò)在傳輸中，被人抓包，導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露[6]。

4 系統(tǒng)部署環(huán)境

在線考試系統(tǒng)的特殊性，確?？荚嚻陂g出現(xiàn)意外如斷電等，能快速恢復(fù)相關(guān)信息。完善錯誤處理機(jī)制構(gòu)建，避免單點(diǎn)故障、服務(wù)器采用集中管理、統(tǒng)一配置。當(dāng)某些應(yīng)用訪問量升高時，通過增加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)達(dá)到整個服務(wù)器集群的性能穩(wěn)定，該Web前端系統(tǒng)基于Tomcat主機(jī)平臺，提供服務(wù)端程序運(yùn)行環(huán)境。

5 總結(jié)

本在線考試系統(tǒng)應(yīng)用Bootstrap+spring boot框架進(jìn)行開發(fā)，采用B/S 架構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)考試功能的基礎(chǔ)上不用過多的安裝考試客戶端，滿足了原有考試教學(xué)輔助能力不足的問題，考試端無須特殊的計算機(jī)硬件要求，節(jié)省考試成本，提高工作效率，為學(xué)院校園信息化、示范性建設(shè)添磚加瓦，本系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)選擇題、判斷題等客觀題的自動閱卷，還能實(shí)現(xiàn)主觀題的自動閱卷，可通過掃描班級二維碼加入班級中。隨著系統(tǒng)的應(yīng)用，繼續(xù)加強(qiáng)對主觀題的自動評卷及成績管理這個模塊，在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)問題，使該系統(tǒng)應(yīng)用范圍更廣，更好地為學(xué)院教育教學(xué)提供便捷的服務(wù)。

[1]鐘葉.Bootstrap框架在響應(yīng)式Web開發(fā)中的應(yīng)用與研究[J].科技廣場，2017（02）.

[2]丁蓮，張玲，杜巍.基于BootStrap的WEB前端開發(fā)應(yīng)用研究[J].電子制作，2016（20）.

[3]史永哲.大型在線考試系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計工程，2016（07）.

[4]金圣道.在線考試及試卷分析系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2018（07）.

[5]葉惠仙，黃偉剛，沈文杰.基于ThinkPHP框架的高職校在線考試系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2019（06）.

[6]譚敏，范強(qiáng)，童宇.在線考試系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].信息通信，2017（09）.

院級科技類科研項(xiàng)目（2019JS013）。