【毕业学位论文】（Word原稿）基于J2EE的在线考试系统设计和实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 二一二年九月 姓 名：陈琳 学 号： 1021170496 所在院校：软件学院 职业类型：无线网优化 专业领域：软件工程 指导教师： 刘岩 教授 副指导教师： 基于 在线考试系统 设计和 实现 A in 2012 21021170496 基 于 术 的 在 线 考 试 系 统 设 计 和 实 现 陈 琳 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 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在 年解密后适用本授权书。 指导教师签名： 学位论文作者签名： 年 月 日 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。 签名： 年 月 I 摘 要 随着知识更新速度的加快，各行各业无不加大了对员工再教育、 再 培训的力度，纷纷在公司 统内搭建了网上学习平台。为了更好评估学员的学习效果，很现实的要求是要对学员进行考核。传统考试 耗时耗力，效率低下，不仅对企业成本控 制带来压力，对学员也有诸多不利影响，比如：学员 分布广导致集中考试空难等。 这就急需要企业建立统一的网上学习、考试、评估以及与人力资源系统相结合的在线考试平台。 本论文围绕 线考试系统的设计与实现展开分析与讨论， 结合宁夏移动公司 统及中国移动网上学院平台，实现了学习、考试、绩效评估等的结合。文章 首先介绍了 在线考试系统 的现状，然后 阐述 在线考试体统的结构设计模块 ，并对关键技术进行了讨论，最后说明了 在线考试系统 在 今后学校考试中 应用前景 。本文 阐述了一个基于 流 技术的网络在线考试系统的体系结构和具体设计以及实现过程。系统采用的 多 层体系结构： 表示 层 服务层 数据开发，分层开发松耦合架构模式 。系统提出了网络在线考试系统的完整解决方案，实现了不同类型的题目管理。考试题目，试题类型，难度，分数和考试时间等由管理员自己定制。系统可以根据老师的要求自动生成试卷，老师可以对试卷进行预览，对考生主观题的批改，删除试卷并记录各个年级班级学生在不同年份的考试成绩。在考生考试过程可以由系统自动管理，到了时间会自动收卷。考生可以随时选择考试开始时间。上交考卷后评分系统 可以针对客观题进行自动阅卷，主观题则需要教师参与人工阅卷。同时系统在基本功能实现基础上， 实现智能分析功能，对成绩难度和考生成绩进行多维度统计分析 ，进而提供系统的易用性和智能性。 关键词： 在线考试 、 B/S 模式 、 of of OA a In to is to of on on so is an to a a of 2EE to A a of of of is it of in it of to an 2a to is by s to s by by by be by is of be by be a to do of to B/S I 目 录 摘 要 . I . 录 . I 第 1章 概述 . 1 课题背景 . 1 课题目的及意义 . 1 国内外研究现状 . 2 论文组织结构及章节安排 . 3 第 2章 系统需求分析 . 4 分析原理 . 4 可行性论述 . 5 技术可行性 . 5 经济可行性 . 5 社会可行性 . 5 操作可行性 . 5 需求分析 . 5 功能需求分析 . 6 系统数据流图 . 6 系统技术分析 . 7 . 7 框架 . 8 . 9 . 10 系统可行性分析 . 12 技术及开发方法可行性 . 12 管理可行性 . 12 经济可行性 . 12 第 3章 系统设计 . 13 系统总体设计 . 13 系统架构设计 . 13 功能模块设计 . 14 用户管理 . 14 试题管理 . 15 试卷评阅 . 16 考试管理 . 17 成绩查询 . 17 系统概要与详细设计 . 18 设计方案 . 18 设计方法 . 18 设计案例 . 19 安全性设计 . 21 数据库设计 . 22 设计概述 . 22 表结构设计 . 25 第 4章 系统功能模块实现 . 29 功能技术实现 . 29 新增题库试题 . 29 查询成绩排名 . 38 在线考试管理 . 44 关键技术实现 . 46 访问权限控制 . 46 数据库密钥配置 . 49 考试监控管理 . 49 系统部署 . 51 第 5章 软件测试与结果分析 . 53 软件测试及目标 . 53 软件测试 . 53 软件测试目标 . 53 系统综合测试 . 53 单元测试 . 53 功能测试 . 55 系统测试方 法的比较与选择 . 56 系统测试 . 57 统入口测试要点 . 57 据录入测试要点 . 57 系统测试结果分析 . 57 能性测试结果 . 57 力测试结果 . 58 结 论 . 59 致 谢 . 60 参考文献 . 61 1 第 1 章 概述 课题背景 目前 学 校和企事业单位的进行的 考试基本上都是采用传统的考试方式，在这种方式下，组织一次完整的考试至少要经历五个步骤：考生报名、人工出卷、考生考试、人工阅卷、成绩统计 与公布。 随着考试类型的不断增加和考试要求的不断提高，教师到处找试题、拼试卷、印刷、考试、评分、算成绩，整个过程工作量很大，效率 不高，花费了教师大量的时间和精力，教师的工作量将越来越大，而且 当考生数量比较 大时，对考生的考试成绩进行统计将是一件十分烦琐且容易出错的事情。 一次考试的反馈能力弱，试题选择随意性大，全凭教师的主观意愿来评定一张试卷难度的高低，对成绩 的分析停留在平 均分、及格率等表面层次上，难以统计出学生对各个知识点的掌握程度。 成绩公布之前学生为查看成绩给教师和教务部门找的麻烦也不少，人情分很难避免出现。可以说，传统的考试方式己经不能适应现代考试的需要。 随着信息技术和 网络 技术的迅速 发展 ， 教育 信息化和网络化也将成为必然的趋势。人们迫切需要利用计算机来进行 出题与考试，以减轻教师的工作负担和提高工作效率，同时也提高试题与 考试质量。使用智能在线考试 系统，教师平时可以有效地收集试题并保存到试题库中， 并可以根据考试结果来反馈考题难度，便于系统基于难度要求智能出题。同时评卷工作也变得更加便捷，客观题可以直接由计算机评分，只有主观题才需要评卷老师的人工参与。 作为教育评价和衡量学生能力的考试也正经历着无纸化和网络化的飞跃， 网络的开放性和分布性的特点以及基于互联网的巨大 计算 能力使得考试突破了时间和空间的限制。基于网络技术的考试系统正成为人们的研究热点之一，考 试作为教学测评最主要的手段，其规范性、科学性以及考试工作的组织和 管理等，直接关系到教学测评的准确性和客观性，从而也影响到教学质量的好坏。校园网为实现网络考试提供了必要的环境，如何设计一个性能优良、扩展性和安全性很好的 在线 考试系统已成为一种必然趋势。 课题目的及意义 随着计算机技术的发展和整个社会信息文化评述的不断提高，计算机已经逐步渗透到生产、学习、生活的各个方面 。将计算机技术应用于教育测量和评价的全过程中，即计算机辅助测试（ 成为国外计算机教育和教育技术领域内的一个研究热点，它从评价内容、评价方法和评价形式等多方面发展了传统测评理论和实践，并且使对信息技术能力的测评更加容易。20世纪 60年代美国首先将电脑用于教育测量，如今已步入成熟应用阶段，而在国内这方面的研究才刚刚起步。 2 教育测量是教育过程的重要环节，它对学生的知识增长、能力发展、兴趣爱好、思想品德，以及教育措施等许多问题按一定法则进行数量化测定。它可以分为 对知识的评价和对技能的评价。关于对知识测量相应的理论和技术比较成熟，通常采用客观题的形式（即选择、填空、匹配等体型）。而对于对技能的考核，既上机操作的考核，无论是理论还是实践都比较薄弱。如何解决技能考核中的环境模拟和自动阅卷是目前急需解决的两大难题。通过对国内外计算机测评系统的研究，发现早期的计算机考试主要采用卷面考试的方式，这种以理论笔试为主的考试方式，其成绩不能真正反映学生的计算机应用水平和能力，即使有在计算机上考的，大多也是标准化的考试系统，这不仅仅是我国的计算机考试系统如此，国外也有很多考试系统也是 这样。这种考试形式也会导致学生重理论、轻实践的现象的发生，考生的计算机能力大多限于“纸上谈兵”，其上机操作能力差，在新的软件工具、环境面前会束手无策。 基于 用先进的计算机技术、网络技术、数据库技术、认证技术和数据加密技术等，通过计算机和网络来完成考试报名、身份认证、自动组卷、下传考题、上传考试过程和结果。学生全部考试过程都在计算机上进行，由计算机自动或在人工干预下完成试题的评阅，并能自动进行试卷分析和相关数据统计等。基于 考试系统是目前一种全新的、开放的考试模式 。基于 前针对判断题、单选题、多选题、或具有一个及多个确定答案的填空题等客观型试题的自动评分技术已经相当成熟。但是对于那些非客观题，如论述题、问答题、写作题以及计算机程序设计中的程序设计题等无法要求有明确、统一答案的试题，由于其自动评阅涉及到人工智能、模式识别和自然语言理解等方面知识，需要解决许多技术上的问题，这也就成为基于 此积极探讨和研究试卷的智能批阅技术对于真正实现基于 国内外研究现状 对不同的试题类型，试卷自动批阅的难易程度相差很大。客观题的自动批阅易于实现，主观题的智能批阅实现起来则相当复杂，这在一定程度上使得在线考试不能真正实用化，从而成为制约智能阅卷系统发展的一个重要因素。目前随着考试人数的不断增加，阅卷人员的负担也越来越重，尤其对于程序设计题的评阅，所给答案只能作为一个参考。采用智能阅卷是一个理论性和实践性都很强的课题，要考虑到语法分析、交互式特征、多线程并行处理特性、消息处理、数据处理及系统健壮性等诸多技术上的难题。因此积极研究智能阅卷考试系统这一课题具有很高的实用价值。 目前 国外比较典型的计算机语言智能阅卷系统是英国诺丁汉大学开发的迄今为止较为成功的计算机程序设计语言智能阅卷系统。其 算机考试自动化测评 )研究领域核心是能够对学生提交的计算机程序进行智能测评并给出反馈意见，包括静态测评和动态测评两部分。但是 统中比较成熟的部分是静态测试，而静态测试并非是程序自动测评的 3 重点，而自动阅卷系统所关心的是动态测试。 测试效果并不理想。国内比较典型的智能阅卷系 统有上海大学段汉周提出的 系统中实现了对 所基于的判断程序标准是认为没有通过编译或者不能运行的程序是属于完全错误的，然后根据程序界面参数和运行结果来进行程序的评阅等。 综合国内外情况来看，尽管目前对智能阅卷技术的研究正在不断深入，但目前还没有一个在程序设计动态测试或正确性检验方面比较成熟的自动测评系统，可见，在这一领域的研究有待深入开展。 论文组织结构及章节安排 本文设计了一个 基于 在线考试平台 ，该平台通过网络提供老 师上传试卷、学生在线考试、网络在线阅卷及成绩在线查询的全方位考试自动化和科学化。提高了效率，节省了老师、学生的宝贵时间。 本文按照如下结构进行文档的组织： 第二章探讨了 在线考试 平台的需求分析和设计思想，为系统的设计与实现奠定基础。 第三章描述了 在线考试 平台的总体 架构 与模块设计 以及数据库的设计和表结构 。 第四章详细介绍了 在线考试 平台 使用的技术框架 ，重点阐述了 题库试题新增与查询考生成绩排名功能实现，最后阐述了系统开发和运维过程中存在的关键技术问题及实现策略 。 第五章介绍了 在线考试平台的实验调测 情况 与结果分析 。 4 第 2 章 系统 需求 分析 分析 原理 系统的详细调查目标是在可行性分析的基础上进一步对原有系统进行全面、深入的调查和分析，弄清原有 智能阅卷 系统的运行状况，发现其薄弱环节，找出要解决问题的实质，确保新系统比原系统更加有效、可靠。 系统调查可以通过参加业务实践等方法，自上而下的逐步细化了解。通过对人员的需求调查得知，以前的办法，工作繁琐，工作量大，效率低。因而，建立一套 网络考试及智能阅卷 系统势在必行。根据需求不同大体上可分为如下几个方面 。 （ 1） 角色管理的要求。区分管理员、考生的权限，登陆、登出、修改 密码等功能。 （ 2）试题管理的要求。题库管理，包括试题的更新、删除、分类；试卷生成，包括对试题类型选择、难易度选择等。 （ 3） 成绩状态的要求 。 及时记录 考 生考试的成绩并进行维护。 （ 4）对数据的安全性、完整性的要求 。 要保证每个记录必须完整，不能被他人非法窃去。本系统的逻辑模型主要是以系统的数据流程图和数据字典为主要描述工具，以 智能阅卷 系统中应有的数据流程和数据结构来描述系统。 （ 5）对成绩统计分析的要求。能够按不同维度对成绩进行统计分析 ，包括分角色查询权限，按部门统计得分情况等 。 （ 6）对考 题难易度等的反馈 要求。能够基于现有考试结果反馈考题难易度信息，并可以根据每一道题的得分情况对它们的难易度 与原难度值叠加。 （ 7）考试管理的要求。包括从阅读考试须知、考试开始后的时间控制。 （ 8）考试监控的要求。包括两部分：对考试电脑的切屏管理和考试时摄像头的监控管理。 为了让系统能更好更快的进行，我们制订了如下的设计思想和应用性能 。 （ 1） 系统应符合 考试 的规定 ， 满足日常的需要 ， 并达到操作过程中的直观 ，方便 ， 实用 ， 安全等要求 。 （ 2） 系统采用模块化程序设计方法 ， 既便于系统功能的各种组合和修改 ，又便于为参与开发的技术维护员进行 维护 与 补充 。 （ 3） 系统应具备数据库维护功能 ， 及时根据用户需求进行数据的添加 、 删除 、 修改等操作 。 （ 4） 系统应能基本上满足 本单位的 内部管理功能，并且在使用管理信息中，实现最大化的信息收集和处理 、 分析功能 。 （ 5） 系统要保证安全性，对不同 用户 要做到权限的不同。 5 可行性论述 可行性分析也称为可行性研究，是在系统调查的基础上，针对新系统 的开发是否具备必要性和可能性，对新系统的开发从技术、经济、社会和操作等 方面进行分析和研究，以避免投资失误，保证新系统的开发成功。可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短 的时间内确定问题是否能够解决。本系统的可行性分析包括以下几个方面的内容： 技术可行性 基于 户通过浏览器可以得到的信息可以分为静态信息和动态信息。静态信息以 档的形式存放在 务器上，是内容相对稳定的一些文档、资料。动态信息是指创建含有数据库信息的动态页面，也就是将 供对动态文档的访问和显示。在网上考试系统中，许多内容都是以动态 信息的访问为主，例如：学生的注册、考试；教师对题库中试题的增、删 、改 、查 ；管理员组建试题以及信息修改等工作都与后台数 据库密切相关。因此要求 务器的 档页面必须是动态的，能够反映最新的数据库信息。 经济可行性 通过调查分析开发 游戏网站 所具备的能力及实现的方法 ，准确 确定 网站的 总体结构，利用 据库所具有的能力，以最简洁最容易的方法， 集成开源的其 达到快速开发的效果。 社会可行性 网络考试系统具有降低考试成本，解决繁重的考务工作的优点。它可以免去教师大量的临考工作，试卷可以根据题库中的内容即时生成；教师也无须去做考后的阅卷、统计、分析工作，计算机可以自动判卷，直接把 成绩送到数据库中进行统计、排序、汇总。实现无纸化考试，大大提高了工作效率，试卷是随机组成的，不存在试卷的泄密和考试作弊问题，使考试的公平性、答案的安全性得到有效的保证，同时成绩公布之前学生为查看成绩给教师和教务部门找的麻烦也不少，人情分很难避免出现。 操作可行性 软件界面的设计简约，层次清晰、功能直观，操作者可以一目了然，明白软件当前的工作状态。系统采用标准窗口设计方案，简单明了，易学易用，只要稍看软件说明，就能熟练的操作，可以很好的完成工作。 需求分析 为了能够实现编制这个软件所设 定的目标，在程序的开发之前，需求分析必不可少。本系统的开发宗旨，以及总体任务就是要实现信息中介系统的自动化、规范化和系统化。需求分析就是描述系统的需求，通过定义系统中的关键类域来建立模型。分析的根本目的是在开发者和提出需求的用户之间建立一种理解和沟 6 通的机制。因此，在线考试系统的需求分析应该是开发人员与用户共同来完成的，而我身边的同学及朋友们就是我最好的用户，他们可以给我提供广泛的意见，供我来改进自己程序的不足之处。 用户需求是用户使用该软件要完成的任务 。 功能需求是软件开发人员必须实现的软件功能。非功能需求是产 品必须具备的属性或品质 ，包括对用户的重要属性（有效性、效率、灵活性、完整性、互操作性、可靠性、健壮性、可用性）和开发者的质量属性（可维护性、可复用性、可测试性） 1。 功能需求分析 本系统主要实现 以下五个功能模块： （ 1）用户管理模块。 该模块 主要实现用户基本的管理功能，包括基于系统角色的用户管理， 用户的增加、删除、用户信息修改、查询、 用户的登录、登出和修改登录密码等基本功能。用户角色分为系统管理员、教师、考生等。 （ 2）试题管理模块。 该模块 包括基本试题 库 的维护功能，系统管理员负责基础考题与 答案的录入与维护功能 ；基于特定规则的试卷自动生 成；自动生成试卷的个性化二次定制功能；基于每一次正式考试 题目的得分情况修正题目难易度。