网络在线考试系统的设计方案

2 网络在线考试系统的设计 方案 1 项目概述 课题研究的意义 在我国，随着高校招生规模的不断扩大，学校的学生越来越多，但目前学校的各种考试大都采用传统的考试方式，在这种传统的方式下，考试要经过教师出题，组织学生考试，人工评卷这些最基本的过程。这种传统的方式，费时，费力，教师的工作压力比较大，而且容易产生错误，所在通过网络进行的在线考试是现阶段研究开发的一个热点。它是建立在国际互联网上的应用系统，客户端的配置可以极为简单，使考试不受地域的局限。一个完备的网上考试系统可以使用户在网上学习过后及时检验自己的 学习效果，已发现自己的不足，使得学习效率得到很大提高，同时也可以用于正式的考试场合。网上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完成。只要形成一套成熟的题库就可以实现考试的自动化。这样一来，教师所要做的只是精心设计题目、维护题库，而不是组织考试，从而大大减轻了教师的负担，这表明其经济性是相当可观的。为了适应新形势的发展，利用本次毕业设计的机会，我进行了这一系统的初步设计工作，也可以说是做一个初步的探索，希望它能够在考试中发挥高效、便捷的作用 ,把老师从繁重的工作中解脱出来。 统设 计原理 目前，网络应用软件运行的模式主要有二类： 式， 者主要的缺点是维护、升级较麻烦，后者是近几年伴随 与客户 /服务器方式类似，客户端是一个标准的浏览器，服务器端是 而 数据库和应用服务器的紧密结合，使得这种模式的应用范围不断扩大，它已不仅仅用于网上查询，有很多部门的业务系统，它的主要优点是便于扩充应用、升级维护简便。 另外，考试系统的软件也必将不断的更新；同时软件 产品本身就要经过一个不断自我完善的过程。 基于上述考虑，用 式来设计考试系统比较合适，服务器端我们采用 户端采用浏览器来完成考试全过程，同时可进行远程系统维护和管理。 利用网络和数据库技术，结合目前硬件价格普遍下跌与宽带网大力建设的有利优势，应用 开发了基于 B/学计算机基础网上考试系统这一程序。它运用方便、操作简单，效率很高（同时，它要求计算机配置也很高，尤其是服务器端）。现阶段虽只实现 了试卷的主观题部分，但已具有管理员登录，学生注册，学生登录，教师登录，在线考试，在线出题，在线阅卷等重要功能，也就是说实现了真正的无纸化考试，满足任何授权的考生随时随地考试，同时也大大减轻了教师出题、抽题和判卷等繁重的工作量。 统目标 现在我国的学校中学生考试的管理水平大多还停留在纸介质的基础上，这样的机制已经不能适应时代的发展，因为它浪费了许多人力和物力，在信息时代这种传统的管理方法必然被计算机为基础的信息管理所取代。在网络技术逐渐渗入社会生活各个层面的今天，传统的考试方式面临着变革。本次设计的 网络考试系统可以借助于遍布全球的因特网进行。本系统的目标是实现在线考试的出题，考试及评卷的功能，考试可以在本地进行，也可以在异地进行，拓展了考试的灵活性。试卷可以根 3 据题库中的内容即时生成，这样可避免考试前的压题；而且可以采用大量标准化试题，从而使用计算机判卷，大大提高阅卷效率；还可以直接把成绩送到数据库中，进行统计、查询等操作。 根据要求，本系统具体实现如下的功能： 1实出教师的在线出题功能，教师可以再任何时间，任何地点，只要有计算机就可以完成相应的出题工作。 2实现学生的在线考试功能。教师可以设置考 试状态及考试时间，在规定的时间内学生以准考证号及密码验证的方式，进入考试并开始答题，系统自动计时，学生答完题后，实现网上试卷提交。 3教师评分功能，教师可以根据学生的试卷，对学生进行评分。得出学生成绩信息。 第 4 页 共 43 页 2 可行性研究 可行性研究的目的是用最小的代价，在尽可能短时间内确定问题是否能够解决，它的目的不是解决问题，而是确定问题是否值得去解决，可行性从以下四个方面来考虑： 技术可行性 大学计算机基础在线考试系统是由网络和网页实现的。所以本系统使用 发技术，应用界面友好且功能强大的由 务器端脚本用户端脚本也用 据库使用 000 数据库，服务器是本人在大学的学习中，已经学过这几门语言，就本人能力而言，多次进行数据库开发实习，有一定的实地开发经验。本人热爱计算机科学，有一种奋发向上刻苦钻研的精神，经过大学四年的学习，这些课程已熟练掌握，本系统是本人在学校开发，遇到问题可以与同学一起研究，再加上导师的指导。因此在技术上能够适应本系统 的开发。 经济可行性 系统的经济可行性指的是对组织的经济状况和投资能力进行分析，对系统建设、运行和维护费用进行估算，对系统建成后可能取得的社会及经济效益进行估计。 本软件的开发费用可以忽略，由本人利用毕业设计的机会进行开发，目前中档办公用机每台在4000元左右。在加上一些其他设施的购买，预计一万元以内便可使系统投入运行。现在学校现有办公用机完全能够达到要求，可以利用现有的设备，不需要再进行投资。 本系统的开发需要资金少，系统开发运行后，可以实现学生考试管理的计算机化，节省了人力、物力，将教师从繁重 的工作业务中解脱出来，减少了考试管理中无意的错误，节省了大量的时间，管理效率也大幅度提高，因此，在经济上是可行的。所带来的效益远远大于系统软件的开发成本。在经济上完全可行 操作可行性 本系统直观易懂，使用非常方便，学生可以直接上手，即使是管理员，只要经过简单的培训，操作本系统没有太大的问题。 法律可行性 本系统开发不会侵犯他人、集体或国家利益，不存在侵权等问题，不违反国家法律 ,因此具有法律可行性。 综上所述，从技术上、经济上、法律上、可操作性上都是可行的 ,而且要求不高，所以该系统的开发是 可行的 。 第 4 页 共 43 页 3 需求分析 系统需要解决的主要问题 本系统要实现计算机基础在线考试及管理功能。能够实现学生登录并考试的功能，使学生实现网络考试的功能，学生在网上进行答题并交卷。教师可以完成学生信息的管理，试卷的管理及评卷的管理功能。 本系统要实现在线考试，模拟现实中的考试，首先需要解决试卷的管理，在本系统中，题型分为填空，改错及程序题，教师需要完成试题、答案、难度、分值等信息的录入，同时需要设定考试的时间及开启考试状态。学生在规定的时间内计时答卷。交卷后由教师完成评卷的功能。这些问题需要通过 特定的算法，逐步实现。 系统 具备的基本功能 大学计算机基础在线考试系统的开发主要包括应用程序系统和后台数据库，应用程序系统要求界面友好，功能完备，易使用等特点。而后台数据库的数据要具有一致性、完整性、安全性。 （ 1）、学生操作前台 操作方便 . 前台作为与 学生 直接交互的界面，在考虑功能的同时，也考虑了操作的简洁和方便性，目的是让大多数不 太 懂电脑操作的 学生 ，也能轻松的享受 计算机 给他们带来的便利。 前台系统主要是学生登录及在线考试的功能，学生在前台可以选择题型，如填空题，改错题和程序题，学生选择每 个题进行作答，答完后进行交卷。 （ 2）管理后台 :本系统后台管理在考虑 学生考试 管理操作简便的同时，提供了强大的管理模式。后台管理员管理可以实现系统的全部功能，具体包括：学生信息的管理、考试试题的管理。 数据流图 数据流图（ : 数据流图简称 据流图有四种成分：源点或终点、处理、数据存储表和数据流。图中没有任何具体的物理元素，只是描述信息在系统中的流动和处理情况，即使不是专业的计算机技术人员也容易理解，是极好的理解工具。它能精确的描述系统的逻辑模型，描述数据在 工处理最后输出的全过程，是设计者和用户交流的很好的工具。 表 据流图形符号说明 图 形 符 号 名 称 符 号 说 明 实体 记述系统之外的数据提供或数据获得组织机构或个人，框内为实体名称 处理 记述某种业务的手工或计算机处理 其中， 数据存储 记述与处理有关的数据存储， 记述存储的标号， 数据流 记述数据流的流动方向， 述数据流的名称 第 5 页 共 43 页 以下 为本系统的数据流图 图 试题信息表 状态信息表 考试时间信息表 图 一 ) 图 二 ) 数据字典 数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定义的集合。数据计算机文化基础在线考试系统 学生 学生 学生考试信息 学生操作结果 教师 教师 教师操作信息 教师操作结果 答 卷信息表 1 师操 作子系统 生信息 题信息 试状态信息 试时间信息 师操作结果 3 生信息表 师评卷信息 试题信息表 答卷信息表 2 学生考试子系统 试信息 生信息表 第 6 页 共 43 页 字典的作用是在软件的分析和设计过程中提供关于数据的描述信息 1。一般说来，数据字典应该由下列四类元素构成：数据元素，数据流，数据存储和数据处理。 数据存储 数据存储是数据结构停留或保存的地方。也是数据流的来源和去向之一，可以是手工文档或手工凭单，也可以是计算及文档。一般而言，应包括如下内容：数据存储名，说明，编号，输入的数据流，输出的数据流，组成（数据结构），数据量，存取频度，存取方式。 数据流 数据流是数据结构在系统内传输的路径。对数据流的描述通常包括如下内容：数据流名，说明，编号，数据流来源，数据流去向，组成（数据结构） 。 名字：学生信息表 描述：记录学生的基本信息。 编号： 成：准考证号，姓名，性别，班级，密码 编号： 字：学生信息 描述：教师操作的学生基本信息 名字：试题信息表 描述：记录考试题的相关信息。 编号： 成：考题编号，问题，答案 ，难度，分数，类型 名字：考试状态信息表 描述：记录考试状态信息。 编号： 成：考试状态值 名字：考试时间表 描述：记录考试的时间信息。 编号： 成：考试时间 名字：答卷信息表 描述：记录学生的考卷信息。 编号： 成：学号，类型，序号，问题，答案，分数，学生答案，得分 编号： 字：试题信息 描述：教师操作的考题的信息 第 7 页 共 43 页 数据处理 处理过程的具体处理逻辑通常在详细设计过程中用判定表或判定树来描述。在数据字典中，只无原则描述处理过程的说明性信息，通常包括以下内容：处理过程名，说明，输入数据流，输出数据流，处理 1。 编号： 字：在线考试管理系统 描述：整个管理系统 输入 /输出： 2,4,号： 字：评卷信息 描述：教师对学生试卷的评卷信息结果 编号： 字：教师操作结果 描述：管理员的操作结果 编号： 字：教师操作子操作 描述：教师对本系统的维护 . 输入 /输出： 2,4,号： 字：学生考试子系统 描述：学生对本系统的操作 输入 /输出： 号： 字：考试状态信息 描 述：教师向系统输入的考试状态信息 编号： 字：考试时间信息 描述：教师操作的考试时间信息 编号： 字：考试信 描述：学生答卷信息 第 4 页 共 43 页 4 总体设计 概述 本阶段设计的基本目标是解决系统如何实现问题，也叫做概要设计，本阶段主要任务是划分出系统的物理元素及设计软件的结构，完成软件定义时期的任务之后就应该对系统进行总体设计，即根据系统分析产生的分析结 果来确定这个系统由哪些系统和模块组成，这些系统和模块又如何有机的结合在一起，每个模块的功能如何实现。系统设计的目标是使系统实现拥有所要求的功能，同时，力争达到高效率、高可靠性、可修改性，并且容易掌握和使用。 模块化的依据是：把复杂问题分解成许多容易解决的小问题。原来的问题也就变得容易解决。模块化设计是把大型软件按照一定的原则划分成一个较小的相对功能独立又相关联的模块。每个模块完成一个特定的子功能。把这些模块结合起来组成一个整体 5。完成指定的功能，满足问题的要求。采用模块化原理的优点在于可以使软件结构清晰 ，容易测试和调试。从而提高软件的可靠性，可修改性。有助于软件开发的组织管理。一个大型软件可分别编写不同的模块。模块化理论的几个重要概念如下： (1)抽象就是抽象出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节。处理复杂系统唯一有效的方法是用层次的方式构造和分析它。一个复杂的动态系统首先可以用一些高级的抽象概念构造和理解，这些高级概念又可以用一些较低级的理解，直到最低层次的具体元素。 (2)信息隐蔽是指在设计和确定模块时，应使得一个模块内包含的信息对于不需要这些信息的模块来说，是不能访问。 局部化是指把一些关系密切的软件元素物理的放得彼此靠近。局部化有助于实现信息隐蔽。 信息隐蔽原理和局部化有助于在测试期间以及软件维护期间修改软件。因为绝大多数数据和过程对于软件的其它部分而言是隐蔽的，从而由疏忽引入的错误就很少可能传播到软件的其它部分。 (3)逐步求精和模块化的抽象是密切相关的。软件结构每一层中模块表示对软件抽象层次的次细化。用自顶向下，逐步求精的方法由抽象到具体的方式分配控制，简化了软件设计和实施，提高了软件的可理解性和可测试性，并使得软件更容易维护。 (4)性 模块的划分要使模块间尽可能的相互独立，独立模块较易维护。度量模块的独立程度有两个标准：内聚和耦合。耦合是对一个软件结构内不同模块之间互连程度的度量。耦合强弱取决于模块间接口的复杂程度，进入或访问一个模块的点，以及通过接口的数。 在软件的设计中应追求尽可能松散的耦合。内聚标志一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度，它是信息隐藏和局部化概念的自然扩展，理想内聚的模块只做一件事情。在设计时应力求做到高内聚。 系统功能划分 经过对系统的需求分析，将整个系统分为两部分：学生考试子系统、教师管理子系统。 学生考试子系统功能划分 学生子系统完成学生的在线考试的功能，包括考试答题及交卷的功能。学生以学号及密码的身份进行登录，系统功能结构如图 第 5 页 共 43 页 图 学生考试子系统模块图 教师操作子系统功能划分 教师操作子系统完成此系统的管理维护操作，主要包括学生管理模块，填空题维护操作，改错题维护操作，程序题维护操作，考试状态设定模块，考试时间设定模块，学生考卷管理模块。教师操作子系统的的功能结图如图 图 师子系统模块 系统功能描述 学生考试子系统功能描述 1学生在线答题 学生在线答题模块完成学生在线考试的功能，学生在答题可以选取填空题，改错题及程序题，分别逐题作题，全部答完后保存交卷，本模块是本系统的主要功能模块之一，学生以考号及密码进行登录，在规定的考试时间之内完成试题的作答。 学生 子系统 学生在线答题 学生交卷 教师操作子系统 改错题维护 程序题维护 考试状态设定 学生管理 填空题维护 考试时间设定 学生考卷管理 第 6 页 共 43 页 2学生交卷 学生交卷模块完成学生考试后的交卷功能，当学生作答完所有的题后，进行交卷，系统会把学生的考试的信息存入数据库中，供教师评卷时查看。学生的基本信息是由管理员从后台添加的。 教师子系统功能描述 1学生管理模块 学生管理模块完成学生信息的添加，删除，修改及查询的功能，教师可以输入学生相关信息，只有库中存在的信息对应的学生才可以参加考试。 2填空题维护模块 题空题维护模块完成填空题题库的添加、删除及修改功能，教师在维护填空题题库时输入试题的相关信息，如问题，答案，难度，分数等。 3改错题维护模块 改错题维护模块完成改错题的添加、删除及个改功能。 4程序题维护模块 程序题维护模块完成程序题的添加、删除及修改功能。 5考试状态设定模块 由于考试系统的特殊 性，在未正式考试之前，即使学生能上网，也不能抽题考试，教师可以设定考试的状态，只有在特定的时间，教师把考试状态设成开启，学生才可以进行考试。 6考试时间设定 考试时间设定模块完成考试时间的设定功能，本考试时间以分钟为单位，当学生登录并参加考试时，系统自动计时开始，如果在时间结束时学生还没有进行交卷，系统将保存并强行退出，不允许学生再答题。 7学生考卷管理模块 学生考卷管理模块完成教师评卷的功能，教师可以根据每个学生的答题情况，给出相应的分数，最后系统自动算出学生总的得分。 数据 库概念结构设计 在系统设计的开始，我首先考虑的是如何用数据模型来数据库的结构与语义，以对现实世界进行抽象。目前广泛使用的数据模型可分为两种类型，一种是独立于计算机系统的“概念数据模型”，如“实体联系模型”；另一种是直接面向数据库逻辑结构的“结构数据模型”。在本系统中我采用“实体联系模型”（ 型）来描述数据库的结构与语义，以对现实世界进行第一次抽象。 后用 来表示数据模型。它有两个明显的优点：接近于人的思维，容易理解；与计算机无关 8，用户容易接受。 但 型只能说明实体间语义的联系，不能进一步说明详细的数据结构，它只是数据库设计的第一步。 有三个基本成分： 矩形框，表示实体类型（考虑问题的对象）。 菱形框，表示联系类型（实体间的联系）。 椭圆形框，表示实体的属性。 根据对数据项与数据结构的分析，设计出能够满足系统需求的各种实体，及它们之间的关系，为后面的逻辑结构设计打下基础。本系统包括的实体有学生实体，教师实体，试题实体等。 各实体属性图如下所示： 第 7 页 共 43 页 图 生实体属性图 图 师实体 属性图 图 题实体属性图 学 生 姓名 性别 考号 班级 密码 教师 用户名 密码 编号 试 题 问题 答案 题号 分数 类型 难度 第 8 页 共 43 页 各实体之间的 图 生和试题 关系 图 师和试题关系 实体之间的关系总 图 实体总体 M 管理 M N 学 生 教师 试题 出题 M N 考试 N 成绩 考试 M N 试 题 问题 答案 题号 分数 类型 难度 学 生 姓名 性别 考号 班级 密码 出题M N 教师 用户名 密码 编号 试 题 问题 答 案 题号 分数 类型 难度 第 9 页 共 43 页 据库设计 本系统采用的数据库管理系统是 司的 000。该管理系统由一系列产品组成，不仅能够满足最大的数据处理系统和商业 点存储数据的需要，还能为个人或小企业提供易于使用的数据存储服务。 000 的特性包括： 1 成。 000 数据库引擎提供完整的 持。它还具有构成最大的 点的数据存储组件所需的可伸缩性、可用性 和安全功能。 000 程序设计模型与 架集成，用以开发 用程序，并且 000 支持 索服务等功能，在 用程序中包含了用户友好的查询和强大的搜索功能 3。 2可伸缩性和可用性。 同一个数据库引擎可以在不同的平台上使用，从运行 98 的便携式电脑，到运行 000 数据中心版的大型多处理器 服务器。 000 企业版支持联合服务器、索引视图和大型内存支持等功能，使其得以升级到最大 点所需的性能级别。 3企业级数据库功能。 000 关系数据库引擎支持当今苛刻的数据处理环境所需的功能。数据库引擎充分保护数据完整性，同时将管理上千个并发修改数据库的用户的开销减到最小。 000 分布式查询使您得以引用来自不同数据源的数据，就好象这些数据是 000 数据库的一部分，同时分布式事务支持充分保护任何分布式 数据更新的完整性。复制同样使您得以维护多个数据复本，同时确保单独的数据复本保持同步。可将一组数据复制到多个移动的脱接用户，使这些用户自主地工作，然后将他们所做的修改合并回发布服务器 9。 4易于安装、部署和使用。 000 中包括一系列管理和开发工具，这些工具可改进在多个站点上安装、部署、管理和使用 过程。 000 还支持基于标准的、与 成的程序设计模型，使 据库和数据仓库的使用成为生 成强大的可伸缩系统的无缝部分。这些功能使您得以快速交付 用程序，使客户只需最少的安装和管理开销即可实现这些应用程序。 5数据仓库。 000 中包括析取和分析汇总数据以进行联机分析处理 (的工具。 还包括一些工具，可用来直观地设计数据库并通过 分析数据。 本系统的数据库的名字为 本数据库中包括如下几个表： 表 师信息 ( 字段名称 类型 长度 主键 说明 允许 空 4 户编号 否 0 密码 否 表 试状态 ( 字段名称 类型 长度 主键 说明 允许空 0 态值 否 设定时间 否 表 试时间信息 ( 字段名称 类型 长度 主键 说明 允许空 第 10 页 共 43 页 0 试时间 否 表 题信息 ( 字段名称 类型 长度 主键 说明 允许空 id 0 题序号 否 000 问题 是 dn 000 答案 是 nd 0 难度 是 fs 分数 是 lx 类型 是 表 生信息（ 字段名称 类型 长度 主键 说明 允许空 0 考证号 否 0 姓名 是 0 性别 是 0 班级 是 0 密码 是 表 生答卷信息（ 字段名称 类型 长度 主键 说明 允许空 0 号 否 Lx 0 题型 否 序号 否 000 问题 是 000 答案 是 分数 否 000 学生答案 是 df 得分 是 安全保密设计 登陆用户的安全性 系统设计了登陆界面，每个合法用户有一个密码，该密码由用户自行维护，从而实现对用户的身份验证。 数据安全性 客户端层和数据库层隔离 ,客户端无法接触本质的数据库 ,无法进行非法的修改和破坏 ,使得数据库得到有效安全的保护。 第 17 页 共 43 页 5 详细设计 概述 详细设计阶段的根本目标是确定应该怎样具体的实现所要求的系统，也就是说，经过这个阶段的设计工作，应该得出目标系统的精确描述，从而在编 码阶段可以把这个描述直接翻译成用某种程序设计语言书写的程序。详细设计的目标不仅仅是逻辑上正确地实现每个模块的功能，更重要的是设计的处理过程应该尽可能简明易懂。 程序流程图 程序流程图又称为程序框图，它是历史悠久使用最广泛的描述软件设计的方法。 1. 学生子系统的程序流程图： 图 生子系统的程序流程图 开始 存在？ 显示登录界面 结束 N Y 输入考号密码 学生考试答题 学生交卷 第 18 页 共 43 页 2. 教师子系统管理程序流程图如下： 图 师后台管理的程序 流程图 发工具介绍 根据本网站的特点以及开发技术的比较、分析，并从开发者的对技术的熟悉程度考虑，系统采用以下开发技术： (1) 本 2) 网页开发技术： 英文全称 文全称 (3) 据库管理系统 )： 000 发的网站，几乎可以执行于所有平台，如 T、 T 下 过一个外加服务器，例如 者 能支持 1。知名的 务器 经能够支持 于 泛应用在 T， ，因此 更广泛的执行平台。虽然现在 作系统占了很大的市场份额，但是在服务器方面， 优势仍然很大，而新崛起的 是来势不小。从一个平台移植到另外一个平台， 考试状态设定 Y 管理界面 开始 正确 ? 登录窗口 N 结束 学生信息管理 填空题维护 改错题维护 程序题维护 考试时间设定 学生考卷管理 第 19 页 共 43 页 至不用重新编译，因为 节码都是标准的与平台无关的。由于 身存在的一些缺点，使得它不适合应用于大型站点，而更适合于一些小型的商业站点。首先， 乏规模支持；其次，它缺乏多层结构支持。 其中， (1) 合 。 (2) (3) (4) (5)可以跨平台运行 。 管理员后台系统的实施 虽然系统是从学生考试的角度设计的，但是在作为系统的设计者，首先面对的用户就是管理者。学生 的考试需求实际上是系统需求的一部分，更重要的是应先解决管理者对系统管理的需求。在做好后台管理系统的基础上，再做前台系统，由于数据库里有了各种实际的资料，会更加直观。 后台系统主要是为管理员服务的，主要由七个子模块组成：学生管理模块、填空题维护模块、改错题维护模块、程序题维护模块、考试状态设定模块、考试时间设定模块、学生考卷管理模块 6。 登录页面 本页是后台管理系统的入口，为了确保网站与数据库的安全，对进入的人进行身份验证是十分必要的，尤其是网站的后台管理系统。本页的主要功能就是对用 户进行身份验证。只有用户名和密码都正确才可以进入后台系统。用户输入用户名及密码，点击“登录”按钮完成登录的功能，本页面的设计如图 图 录页面 其中“登录”按钮的代码设计如下： 2 gm=; 第 20 页 共 43 页 Gg gg=; zt=; 1 ; ; ; 教师后台管理主页面 输入正确的用户及密码后，系统进入后台主界，系统后台的设计采用框架的结构，教师可以选择左面的功能项实现某些功能的管理。后台管理主页面的设计如图 图 面管理主页面 第 21 页 共 43 页 生信息管理模块 本模块完成学生信息的管理，包括学生信息的添加、删除及查询的功能，可以按学生姓