【毕业学位论文】（Word原稿）材料科学学院在线考试系统的设计与实现-软件工程

硕士学位论文 (专业学位 ） 材料科学学院 在线考试系统 的设计与实现 姓 名： 王睿鹏 学 号： 1121170201 所在院系：软件学院 学科门类：计算机科学与技术 学科专业：软件工程 指导教师：刘 岩 教授 副指导教师： 许建业 二 一 三 年八月 A in 1121170201 2013 材料科学学院在线考试系统的设计与实现 王睿鹏 同济大学 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部 内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 摘 要 为了响应“国家创新人才培养战略”的实施，各地高校都在进行教育模式的改革与创新，随之各种新的教育教学方式及手段如雨后春笋般层出不穷，如网络教学、远程教育、 3+2 教学模式等，这些教学模式都具有利用网络实现开放式教学的特点，那么传统的考试考核手段也要进行变革才能够与这些教学模式相适应，而在线考试正是在这种背景下应运而生的教学考核手段。 在线考试是随着现代教育技术、计算机技术与网络技术的发展而出现的一种新兴的考试方式，它是以局域网、校园网及 络为平台，学生进行自主化考试的新型考试模式。在线考试系 统可以实现考试的自动化，在网络考试环境下，学生通过用户名和密码登录后进行考试，在线考试系统中题目的生成、试卷的提交、成绩的批阅等都可以在网络上自动完成，只要形成一套成熟的试题库就可以实现考试的自动化，教师只需精心设计考题、维护并及时的更新题库即可，极大的降低了教师的劳动强度。鉴于，在线考试系统的诸多优点以及其对现代教学模式改革的强有力支持，笔者结合北方民族大学材料学院的考试教学改革需求，设计开发了材料学院在线考试系统。 本文通过对北方民族大学材料学院在线考试系统的用户需求分析及工作流程分析，并结合系统的跨平 台性能与易维护性能等角度考虑，系统采用三层系结构，以 005 为数据库管理平台，采用 术与 C#语言进行系统开发，实现了用户管理、课程库管理、智能组卷、在线考试、自动评分、信息统计等基本功能。同时利用服务器端的具与 件，实现了以 件作为数学公式、图像信息等很难在网页中直接编辑内容的对象的信息交流载体，从而实现了目前绝大多数在线考试系统都不具备的计算题题型的在线考试，这为理工科在线考试的成 功应用及广泛使用提供了强有力的支持。 本文介绍了在线考试系统的背景、研究目的及意义，并对系统开发所涉及到的理论及技术进行了详细论述。文章对系统开发中的用户需求分析、系统概要设计、系统详细设计（包括数据库设计、代码设计等）、系统测试等阶段都进行了详细的阐述。 本在线考试的题型涵盖目前材料学院各考试科目的所有题型，可以满足材料学院所有课程的网络在线考试需求。目前，已对液压传动等若干门课程进行了在线考试的测试，材料学院在线考试系统的试运行状况较好。当然，经过系统的初步试用，也发现有一些地方有待于进一步的改进和完善 。最后，对 B/ 关键词 ： 在线考试， 术， B/S,005 n to of on of of in a as 3+2 of by so to to to is as in is a of it is is as a in of an a D of be on as as a it of is of of of of In of of of 005 as # to of so of of WF as of a is to on so as to of of in in of of in in SP is of to be of of is as of is of to be of , B/S,005 同济大学 硕士学位论文 目录 目录 第 1 章 绪论 . 1 题的研究背景及意义 . 1 内外研究现状 . 2 题的研究内容与目标 . 5 题的研究内容 . 5 题的研究目标 . 5 文的组织结构 . 6 第 2 章 系统开发环境及相关技术简介 . 8 #语言 . 18 术 . 19 据库管理系统 . 21 统开发环境 . 22 章小结 . 22 第 3 章 在线考试系统分析 . 23 校目前考试流程分析 . 23 行性分析 . 24 求分析 . 25 同济大学 硕士学位论文 目录 能需求分析 . 25 功能需求分析 . 27 模分析 . 28 例分析 . 28 列图 . 30 章小结 . 33 第 4 章 在线考试系统设计 . 34 统设计原则 . 34 统架构设计 . 35 统总体设计 . 37 统数据流程设计 . 37 统功能模块设计 . 39 据库设计 . 42 念模型设计 . 43 辑结构设计 . 44 储过程的使用 . 51 统安全性设定 . 53 统环 境安全 . 53 据库连接字符串的安全性 . 54 章小结 . 54 第 5 章 在线考试系统的实现 . 55 统登录模块的实现 . 55 理员模块的实现 . 61 门管理功能的实现 . 61 程管理功能的实现 . 62 师管理功能的实现 . 64 试安排管理模块 . 66 同济大学 硕士学位论文 目录 师模块的实现 . 67 库管理功能的实现 . 67 卷管理功能的实现 . 74 卷管理功能的实现 . 79 卷管理功能的实现 . 80 绩管理功能的实现 . 85 生模块的实现 . 87 线考试功能的实现 . 88 绩查询功能的实现 . 95 章小结 . 96 第 6 章 系统测试 . 97 统测试目的与方法 . 97 统测试环境 . 97 统功能测试 . 98 机测试 . 98 机测试 . 101 章小结 . 102 第 7 章 总结与展望 . 103 结 . 103 望 . 104 致 谢 . . 105 参考文献 . 106 个人简历 在读期间发表的学术论文和研究成 果 . 108 第 1章 绪论 1 第 1章 绪论 题的研究背景及意义 随着计算机软硬件技术及网络技术的发展，计算机技术向各行各业的渗透日趋广泛，其所展现出的交融渗透性令人叹为观止。近年来尤其是随着 于 分布式计算机信息 管理 系统更是得到了各行业管理层的青睐，甚至是成为了现代化管理、国际化接轨 等先进管理模式所不可或缺的技术 层面的支撑 ，如基于 现代制造系统、物料需求管理系统、销售网络管理系统、企事业单位人事管理系统、电子商务系 统、网上办事大厅、数字化图书馆等等， 这些基于 信息管理系统在各行各业、在企事业单位的信息管理中 大显身手，对企事业单位的日常管理起到了“催化剂”的作用，极大的提高了管理的科学性及事务处理效率， 降低了日常生产管理的运营成本，为企业获得了可观的社会经济效益。 计算机信息技术在高校的教学管理、学生学籍管理等众多领域也得到了广泛的应用与推广。 随着信息技术在高等教育环节中所展现出的积极促进作用，国家对高校信息化建设的重视程度也达到了一个新的高度，高校信息化建设水平业已成为“ 普通高等学校本科教学工作水平评估指标体 系 ”中的一个重要观测点 ，用以评价高校办学 的 基础设施条件。 国家中长期人才发展纲要 2010 2020 中提出“探索并推行创新型教育方式方法，突出培养学生的科学精神、创造性思维和创新能力”，并且提出了人才培养模式创新的目标和途径。国内各所高校积极领会国家中长期人才发展纲要 2010 2020的精神 ， 并不断探索与尝试 教育模式的改革与创新，随之各种新的教育教学方式及手段如雨后春笋般层出不穷，如网络教学、远程教育、3+2 教学模式等，这些教学模式都具有利用网络实现开放式教学的特点， 目前高校所实行的集中式笔试考核方式 很显然与之不相适应。 笔者所在单位北方民族大学是国家民委唯一一所在少数民族地区设立的民族性高校。近年来随着学校办学规模的扩大，如何有效利用稀缺教学资源、大幅提升教学质量，是现阶段学校发展中所必须要解决的问题。教学效果评价是同济大学 硕士学位论文 基于 在线考试系统的设计与实现 2 教学质量控制中最为关键的一环，而考试又是教学效果评价中最常用的方法。目前我校的多数专业课及专业基础科都采用传统的考试模式，在这种方式下，组织一次考试至少要经过五个步骤，即人工出题、考生考试、人工阅卷、成绩评估和试卷分析。显然，随着教学规模的不断扩大，教师的工作量将会越来越大，考试中的任意一 个环节都有可能会出现疏漏，从而对教学工作造成消极的影响。而且，多数课程的试卷都是由任课老师进行出卷，具有较强的主观性，不能够客观的评价教学效果。显然，传统的考试方式已不能与现代教学模式相适应。故开发由计算机平台所管理的试题库及在线考试系统实现教考分离，客观评价教学效果，就显得尤为迫切。而且，随着信息技术的广泛应用，现代教育理念与技术的不断深化，新的教育教学方式（如远程教育和虚拟大学等）不断的被应用并普及。这些新的教学方式也对考试方式提出了新的需求与挑战。本课题就针对上述教学信息化管理的实际需求，开发一套基于 网络的在线考试管理系统，该系统不仅可以实现客观评价教学质量的目的，还可以减轻教师负担、提高教学效率、方便学生在线学习、实现教考分离、提高学校信息化管理水平。 在线考试系统应该是一个开放的平台，可以为学生提供日常的测验，及时反馈日常的学习效果，使学生的学习针对性更强，极大的提高学习效率。同时在期末组卷考试时，还应该根据学生的日常学习状况，动态的修正试卷难易程度，即要保证基本知识的掌握，又不打击其自信心。同时，在线考试系统中题目的生成、试卷的提交、成绩的批阅等都可以在网络上自动完成，只要形成一套成熟的试题库就 可以实现考试的自动化，教师只需精心设计考题、维护并及时的更新题库即可，极大的降低了教师的劳动强度。这表明在线考试系统对教学活动有积极的促进作用，具有较好的工程实用价值。 内外研究现状 在线考试系统是计算机辅助教育系统的一个支撑项目，它是伴随着远程教育与网络教学模式的发展与兴盛，而产生的一种基于网络的 计算机辅助考试系统 。 在线考试系统最早是由计算机辅助测试系统 展而来的 ， 在国外，欧美等发达国家都对在线考试系统给予了较高的重视并 第 1章 绪论 3 做了很多深入的研究，获 得了较多的研究成果及成熟理论，并在此基础上开发出许多各具特色的在线考试系统，并为一些重要的 考试提供了全球性的服务平台。美国 司开发的计算机化认证考试服务平台是全球最大的考试服务平台，它能提供国际认可的 证考试，可实现让考生自由选择地方，选择时间就近参加认证考试；并且可实现同一考场在相同的时间进行不同类别的考试，考试完毕后，可当场出考试结果和分析报告，有效提高考试者的学习能力；由美国教育考试服务中心（ 织举办的托福考试（ 是一种用于测试母语非英语的考生在校园环境中理解 和使用英语的能力，在中国，于 2006年开始执行新版托福考试，新版托福考试在互联网上在线进行；由英国剑桥大学考试委员会（ 欧洲语言测试联合会（ 其它四个成员共同研制开发的博思（ 试是一种与职业活动相关的、快速而实用的外语考试。目前也采用网络在线考试，已经在 30 多个国家和地区得到推广和应用，在国际上得到广泛的认可，特别是在北美、东亚、欧洲等经济发达地区具有广泛的影响力。 与发达国家相比，我国的计算机考试技术研究开展的相对较晚，大都起步于上世纪 90 年代，但发展速度较快，已经逐渐 缩小与发达国家的差距。从 2000年 11 月开始，教育部就组织国内十余所重点高校的有关专家开展网络教育技术标准的研制工作，并成立了教育部教育信息化技术标准委员会，简称 员会的专家们提出了一个比较完整的中国现代网络教育技术标准体系，随着标准体系的制定实施，无纸化在线考试系统的应用也取得了长足的发展，涌现出许多自主开发的考试系统。 如上海交通大学远程教育中心开发的远程考试系统；英时软件公司开发的 用网络考试系统；北京杰佛软件技术开发有限公司开发的杰佛通用考试系统 京瑞 日科技有限公司开发的 络考试系统；石家庄顶天科技发展有限公司开发的 E 靠天下网络学习考试系统；成都祥和源科技发展有限公司开发的线考试系统； 教育部考试中心主办的 全国计算机等级考试 （ 等 1。 随着国家高等教育发展模式由精英教育向普及教育转变， 教育信息化同济大学 硕士学位论文 基于 在线考试系统的设计与实现 4 水平的不断提高， 社会对远程教育和在线考试的认知度将会不断提高，参与在线考试的人数规模也在逐年创造着一个又一个的历史记录。现阶段我国在线考试用户预计达到了 2350 万人，中国的在线考试市场有着不可估量的发展 潜力 2。 综合国内外各类在线考试系统的体系架构，目前在线考试系统主要采用三种体系架构：单机版的考试系统、 C/S（ 客户端 /服务器） 架构的考试系统、 B/S（ 浏览器 /服务器） 架构的考试系统。单机版的考试系统目前已用得很少，目前的在线考试系统主要采用 C/S 架构或 B/这两种类型各有其优缺点，适用于不同的应用场合。 C/S 架构的在线考试系统主要用于在局域网环境下的在线考试，这种架构的在线考试系统可以有效节省网络资源开销 ；客户机与服务器各司其责， 合理均衡事务的处理，为分布事务处理和分布式计算提供良好的机制。然而，这种架构的系统，其缺点也很明显， 由于该系统的所有终端计算机都装有客户端软件，在系统升级时需要对所有的客户端软件进行升级，故 系统的升级维护 极为不便 ，要付出大量的重复工作，极大的浪费人力资源，产生超额的维护成本 。 B/S 架构 是由浏览器、 务器、应用服务器和数据服务器组成的多层网络结构体系。 B/S 架构的在线考试系统不仅可以用于在局域网环境下的在线考试，还可以用于互联网环境下的在线考试。随着互联网的 快速发展及广泛应用 ， 基于系统的应用将会日趋广 泛。该体系结构的在线考试系统在维护与升级时，其工作量都集中在服务器端，故维护成本相对较低。当然， B/S 架构的在线考试系统也并非尽善尽美，也有其劣 势， 如问答题、计算题等主观性题目不能够实现计算机的自动评阅，考试过程容易受到网络通信性能的影响。 但总体而言，由于 B/S 架构的在线考试系统具有开发成本较低、应用灵活、平台无关性、维护升级成本低等显著优点，该体系结构将是未来的一个必然发展趋势。 第 1章 绪论 5 题的研究内容与目标 题的研究内容 课题的主要研究内容包括： 1、 在对传统考试系统业务流分析的基础上，并 与教师和学生等用户对象进行交流与座谈，充分掌握 本单位的实际应用状况， 完成在线考试系统的需求分析、可行性分析、概要设计、功能模块设计等工作 2、通过 各种 建模工具 完成 在线考试系统的 概念模型设计，包括用例图、序列图、 型图等设计。 3、根据系统设计方案，确定系统开发环境和系统总体结构。本系统采用B/S 体系结构。 4、在线考试系统的详细设计、界面与程序设计。 5、在线考试系统的功能测试，在线考试系统应能够实现学生、教师、管理员多角色并行工作的特点。能够实现用户权限管理、人员信息管理、课程库管理、在线考试、自动 评分、信息统计等基本功能。 题的 研究 目标 本系统开发的 研究 目标是设计开发出的在线考试系统可以替代或部分替代传统考试中人工完成的那部分工作，从而实现考试的智能化 与自动化 。 所设计的在线考试系统可以为学生的平时测试、课程的期末考试等考试环节服务。考试学生既可以是作者所在材料科学与工程学院的学生也可以是外学院学生，考试课程既可以是本学院的专业课，也可以是面向全校的公选课。本考试系统包括学生、教师和管理员三级用户，各级用户在登录后拥有相应的权限。 系统所具备的主要功能包括： 1、 学生用户可实现在线测试、 在线考试、成绩查询等功能。 学生通过主页登录后，可与修改密码；在学生页面可以选择课程做模拟题 进行在线测试 ；可以通过选择试卷名称及教师姓名调出考试试卷，进行在线考试；教师批完试卷后，在学生页面可以查询考试成绩。 同济大学 硕士学位论文 基于 在线考试系统的设计与实现 6 2、 教师用户可实现试题管理、试卷管理、成绩管理、班级成绩分析等功能。教师登录后可以修改密码；在教师页面可以管理试题库，添加填空题、选择题、判断题、问答题等到试题库，同时还可以附加每个题的所属知识点及难易程度，便于科学合理组卷；学生考试完毕后，教师可以调出学生考试的试卷，实现网上评阅。 3、 管理员可实现学 生管理、教师管理、专业管理、班级管理、课程管理、成绩管理等功能。 系统管理员具有最高权限，负责管理教师库、学生库及课程库的基本信息及权限分配。 4、 对于有些需要特定运行环境的试题，如完成“ 配体建模”题可以包含若干个文件，并且这些文件需要在 境下才能运行，这样学生可以将题目完成后的文件进行打包，然后通过网络上传到指定目录，教师通过网络打开学生上传文件进行评阅。 5、 系统能够帮助教师实现现代化考试，提高考试效率，增强考试对教学的评价效果，判断课程学习状况与试题难易程度的相 关性并动态调整，根据统计信息反映学生对知识的掌握状况，及时的调整教学方法、内容与手段。 文的 组织 结构 本课题针对北方民族大学材料科学与工程学院考试工作改革的实际需求，以 B/S 体系构架为基础，结合 术、 C#语言和 据库技术开发了一套能够在 节下进行考试的在线考试系统。本文以六章内容对系统的整个开发过程进行了详细阐述，组织 结构如下： 第 1 章 绪论 介绍了在线考试系统的研究背景及意义、国内外研究现状、课题的研究内容与目标，以及本论文的组织结构。 第 2 章 系统开发环 境及相关技术简介 介绍了系统开发所需的环境及开发过程中所涉及到的相关技术。本系统以B/S 三层 结构为体现构架， 选用 008 为系统开发工具、005 为系统数据库管理软件， 中间组件用 C#语言编程实现。 第 3 章 在线考试系统分析 第 1章 绪论 7 介绍在线考试系统的需求分析和建模分析。通过 系统 的 可行性分析、 功能需求 分析 、非功能性需求 分析 、 用例分析 等，确定系统的设计目标和功能。 第 4 章 在线考试系统设计 阐述系统架构设计、功能总体设计及数据库设计 。 第 5 章 在线考试系统的实现 在系统总体设计与数据库设计的基础上，对系统主要功能的代码实现进行了阐述。 第 6 章 系统测试 采用黑盒测试的方法对系统功能进行了测试，检验系统功能是否能够满足用户的实际功能需求。 第 7 章 总结与展望 对系统设计开发工作进行了总结，提出系统的优点与缺憾，并对系统的进一步完善作出展望 。同济大学 硕士学位论文 基于 在线考试系统的设计与实现 8 第 2 章 系统开发环境及相关技术简介 在线考试系统由于是基于 境下的应用系统，它在进行开发时所涉及到的关键技术主要是 统的开发技术和基于 数据库访问技术。系统体系结构采用目前 统中应用最为广泛的 B/S 模式， 数据库管理平台选用005， 术为系统的动态需求服务，中间组件用C#语言编程实现。服务器端运行环境需在 作系统的基础上配置 安装 （ 系结构即浏览器 /服务器体系结构，它是由浏览器、务器和数据库服务器组成的多层网络结构体系。它是在 术飞速发展的背景下，对 C/S（ 即客户端 /服务器）体系结构的一种完善与发展。 B/S 体系结构与 C/S 体系结构最大的区别，就是 C/S 体系结构是由客户端和服务器构成的两层体系结构，而 B/S 体系结构将上述的两次结构细分成了三层，即表示出、功能层和数据层。 C/S 体系结构如图 示， B/S 体系结构如图 示。 B/S 体系结构用 浏览器作为用户界面，与用户进行信息交互，用户利用浏览器可以对 的文本、图像、视频、音频和动画进行访问， 上述网络资源有可能是由一个或多个 务器来提供，而各种资源所用到的数据由数据库来统一组织管理，不同的 务器用 各自 的事务处理程序与数据库服务器进 数据库 显示逻辑 事务处理逻辑 数据处理逻辑 客户机 数据库服务器 请求 响应 图 。 客户端无需安装任何应用程序，仅仅利于浏览器从 务器上将程序下载到本地执行， 如果在下载过程中遇到与数据操作相关的指令，则 务器收到执行结果后，将结果返回给用户 3。 B/S 体系结构由 三层 结构组成，分别为： 1、表示层（ 览器） 表示层即系统的用户界面层，主要用于处理显示逻辑，也可以认为是客户端的应用程序（ 览器）。 览器向 链接的 务器提出服