基于WEB模式的考试系统设计与实现.doc

电 子 科 技 大 学 UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 专业学位硕士学位论文 MASTER THESIS FOR PROFESSIONAL DEGREE 论文题目 基于基于 WEB 模式的考模式的考试试系系统统的的设计设计与与实现实现 专业学位类别 工工程程硕硕士士 学 号 201092250318 作 者 姓 名 指 导 教 师 副教授 分类号 密级 UDC 注 1 学 位 论 文 基于基于 WEB 模式的考试系统的设计与实现模式的考试系统的设计与实现 （题名和副题名） （作者姓名） 指导教师 *教授教授 成都成都 *高级工程师高级工程师 苏州苏州 （姓名、职称、单位名称） 申请学位级别 硕士硕士 学科专业 工程硕士工程硕士 提交论文日期 论文答辩日期 学位授予单位和日期 电子科技大学电子科技大学 2012 年 月 日 答辩委员会主席 评阅人 注 1：注明国际十进分类法 UDC的类号。 ENGLISH TITLE OF MASTER THESIS Design and realization of Online Examination system based on WEB framework A Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Software engineering Author: * Advisor: * School : School of Aeronautics and Astronautics 0 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 I 摘 要 信息化技术的发展，促使了教育方式的多样化。远程教育也随之兴起，其不 受地域、时间的限制，可随时随地的学习，方便学员时间安排。完成一个终身学 习的体系，对现代远程教育工程的启用，是对我们国际教育资源的充分利用和优 化，全民素质可以得到普及和提高，教育成本也随之降低了，是一项让全中国每 一个公民都充分享有受教育权力的利国利民的工程。 本文首先对国内区域考试信息化现状进行研究，针对现目前考试信息化存在 的问题，和在分析国内外先进技术的基础上，提出区域考试信息化服务平台的思 想并以华东地区为研究对象，提出本课题研究需要解决的基本问题。 。接着文章 介绍了系统设计的硬软件环境，针对系统可能的用户群体、注册用户、点击率、 下载流量和投入成本等方面进行了综合分析，初步设计了以 Windows Server 2008 操作系统为服务器、以 Oracle 10g 为数据库、以 ASP.NET 为开发技术的基 于 B/S 结构的硬软件的系统环境，系统初步设计为可供 1000 用户同时数据并发。 同时,在对现有研究工作进行总结和回顾的基础上，对本课题下一步的研究内容 和需要做的工作进行了简单介绍，并对考试信息化的研究前景进行了初步的设想 和展望。然后文章根据实际的调研资料进行系统的需求分析，设计出系统待实现 的基本功能模块，和各功能模块的系统功能流程图和业务流程图，最后给出具体 实现的程序流程图。接下来文章对系统的功能模块进行实现，对系统实现中的数 据图表的显示、历史数据的回放、数据查询功能的优化等关键技术进行了分析， 并给出具体图例和实现代码。系统设计完成后还对系统性能进行了详细的测试。 总的来说，我们的在线考试系统不仅仅停留在对真实课堂的模拟，仅把成就 的教学方式复制到网上，而是充分发挥了网络的优势，提供了一个以学生为中心 的网上学习环境，将教师的教学经验以学习导航的方式融入到学习过程中，使学 生成为学习的主体，实现基于学生个人能力的教学模式。此系统在现场的测试环 境中的表现也相当良好，不论从教师和学生用户的反馈来看，都受到了很好的效 摘要 II 果。通过开发在线考试系统，我们解决了现代教育对远程教育的需求的满足，并 且取得了良好的效果。 关键字关键字：在线考试，测试系统，ASP，远程教育 ABSTRACT III ABSTRACT The development of information technology is a promotion to the diversification of education. The influence of distance education is sure to increase without geographical and time constraints and be more convenience to online students. The realization of the modern long-distance education project and the implementation of a life-long self-study system is a improve to make full use of our countrys educational resources. The cost of education will also be cut with the increase of our citizens knowledge level. It is a project of letting every citizen to enjoy the right to be educated. To build such a system, how to judge the result of students learning process is the most important thing to consider. At first, the technologies used in the online examining system based on web framework is introduce. This chapter covers the theory of software system framework, knowledge of how to build a online examining system. The idea of component in software architecture is also applied in the design of the system.Secondly , combining component and software architecture design, this system is implemented using the B/S structure, while based on the environment of Windows Server 2008. The develop environment is Microsoft .NET Framework 4.0, SDK is Visual Studio 2010, technologies consists of .Net ,Ajax, JavaScript and the Database is Oracle 10G. Finally, in order to check the performance of the whole system, a test is carried out. The result is analyzed and some points to improve is also mentioned. Keywords: online exam, the test system, the ASP, distance education 目录 IV 目录 第一章第一章 绪绪 论论 6 6 1.1 国内外背景.6 1.2 远程教育在国际上的发展.8 1.3 论文的结构10 第二章第二章 系统开发相关的关键技术系统开发相关的关键技术 1111 2.1 数据库技术11 2.2 前后台的接口技术12 2.3 ASP 技术 12 2.4 数据库访问技术 ADO 13 2.5 B/S 体系结构 15 2.6 工作流技术16 2.7 数据持久层技术17 2.8 用户需求的跟踪技术18 第三章第三章 在线考试系统的交互式设计在线考试系统的交互式设计 2020 3.1 系统设计原则20 3.1.1 页面结构组织原则 .20 3.1.2 教学内容的选用原则 .21 3.1.3 远程考试系统设计原则 .23 3.3 功能需求分析23 3.4 系统总体功能26 3.5 系统主要功能设计26 3.6 系统数据信息流程26 第四章第四章 交互式在线考试系统的实现交互式在线考试系统的实现 3232 4.1 数据库设计与实现32 4.1.1 数据库的 E-R 图 .33 4.1.2 数据库表设计 .33 目录 V 4.2 验证子系统36 4.3 抽题子系统38 4.4 考试子系统42 4.4.1 发布考试模块43 4.4.2 在线考试43 4.5 答案回收子系统47 4.6 管理模块54 4.6.1 信息管理 .54 4.6.2 试题管理 .55 4.7 控制功能 .58 4.7.1 时间控制 .58 4.7.2 考场监控 .60 4.8 系统测试62 4.8.1 测试环境62 4.8.2 测试过程62 4.8.3 测试结果63 第五章第五章 总结与展望总结与展望 6464 5.1 总结64 5.2 展望65 致谢致谢 6666 参考文献参考文献 6767 6 第一章 绪 论 1.1 国内外背景 在当今国际社会，随着全球化的进程，终身学习教育对个人的发展，甚至国 家的发展的重要性越来越高。落实科学发展观并实现可持续发展的重要基础是, 提高全体公民特别是青少年的可持续发展科学思想与科学知识水平,这就需要发 挥教育在促进可持续发展过程中的奠基作用和先导作用。联合国教科文组织 1998 年在其一项调查报告中指出了：无论是发达国家还是发展中国家，特别是第三世 界国家，都不同程度存在教育滞后于现实需要的问题， 。而普及远程教育，尤其 是网络教育，不仅是一种解决这个问题的必然途径，而且必然将会成为革新传统 教育模式的重要动力之一1。 随着网络技术的飞速发展，很多国外的大学和社会中的各部门都已然开设了 远程教育的课程，通过计算机网络实现各种异地培训和教育。但是，远程教育软 件的开发目前刚开始，处于初步阶段，随着远程教育软件开发技术的深入发展， 我们就提出了更好更完善的软件系统应用到远程教育当中去的新要求，这也给然 间设计技术人员提出了更高的要求2。 1、大众普及性的学习 远程教育软件的开发目前刚开始，处于初步阶段，随着远程教育软件开发技 术的深入发展，我们就提出了更好更完善的软件系统应用到远程教育当中去的新 要求，这也给然间设计技术人员提出了更高的要求。随着计算机应用的迅猛发展， 远程教育和虚拟大学的出现，网络应用不断扩大等等，且这些应用正逐步深入到 千家万户。而以现代计算机技术、网络技术为基础的无纸化在线考试系统也应运 而生。它不但提高了考试的效率与标准化，而且大大减轻了教师和学生的负担3。 2、学习的灵活性 针对 C/S 结构的缺点和不足，同时应用软件系统逐渐向 Web 应用发展，美国 微软公司提出了全新的基于 B/S 结构的浏览器端/服务器端软件开发模式。 B/ S 是对 C/ S 结构进行改进的软件系统构造技术，其业务逻辑完全在服务器端。远 程教育覆盖面广、传播手段灵活多样，可以随时、随地为受教育者提供教育服务， 7 教育资源和学习不受时空限制。学校更多的是向学生提供各宗学习的条件和服务， 通过这种新的模式，提高了考试工作效率和标准化水平，使学校管理者、教师和 学生可以在任何时候、任何地点通过网络进行在线考试4。 3、终身性的学习 数据一致性强。对 B/S 结构软件而言，由于数据采用集中存放，客户端发生 的每一笔业务数据都直接进入中央数据库，并且服务响应及时，不存在数据一致 性的问题。然而在 C/S 结构中，针对同一系统平台不同地域的事务服务，主要采 用区域级服务的方式来进行数据同步。区域级服务器每天必须同步完毕之后，总 服务器才可得到最终的数据。这种方式的数据永远无法在同一时刻保持一致。 由于 B/S 结构在系统开发、升级和维护等方面的诸多优点，因此，本系统主 要采用基于 B/S 结构进行系统开发。开发框架主要选择. NET Framework 框架,开 发技术主要采用 ASP. NET,数据库主要选择 Oragle10 g 数据库，操作系统主要 采用 windows Server2008，开发工具主要在 Visual Studio2010 平台下完成。 远程教育利用网络实现了这方面的要求5。 4、开放性的学习 所谓开放，是指目标开放即学校向学习的对象开放;教育方式即管理的方式 开放;教育场所和时间开放;教育资源即教学课程开放。现目前，华东地区的网络 覆盖面积基本上进入到乡、镇一级，极少数偏远地区和村庄，宽带网络虽然暂时 还没有覆盖到，但是也已经有联通、移动或电信的机电站提供移动通讯信号，同 时，现目前国内移动手机的大量普及，伴随着通话费用的逐年下调，广大用户通 过移动通讯设备的方式，连接网络并访问网络的用户不断增多。Internet 网络设 施或移动设备信号的覆盖，给考试信息化服务平台的实现，提供了最基础的、最 必须的硬件设施，也为该考试信息服务平台在华东地区的推广提供了可能。结束 了我国由于 9 年制义务教育后传统教育规模和资源设施的限制，成千上万的青少 年滞留社会，不能享受高等教育的局面6。 5、社会资源共享性的学习 在线考试可以任由学生的个人好恶选择考试的时间、地点和难易度，这样学 生的个性得到体现和尊重，其积极性得到提高，也有利于其水平的发挥。有利于 学生个性的成长。传统的考试在时间、地点、难易程度等方面整齐划一，学生在 时间、地点、难易度上无任何选择的余地，学生的个性完全被扼杀。在线考试也 有利于学生在未来的信息化社会中冲浪时运用自如7。 远程和传统教育存在的最主要的区别，也是现代远程教育的趋势所在，现代 8 远程教育手段的主要特点是教师与学生可以随时随地进行交互。现代远程教育具 有的优点如下： 1、信息点的采集来源于村、镇、街道，这与现在目前已有的考试信息系统 有较大的区别；同时，以村、镇、街道为基本单位以教育系统用户为主要对象， 以企业单位为辅助对象，对信息点进行采集，各信息采集点所采集的信息，自动 进入到对应的村、镇、街道，并存储在远程数据库服务器里，以供广大用户查阅 和使用8。 2、提供多种查询的功能。系统在使用过程中，由于数据记录众多，设计页 面众多，要想在系统平台里用最短的时间找到自己需要的信息，就需要有较强大 的查询功能。本系统主要提供产品类别的查询、地区、时间等的基本查询，提供 指定地区的历史数据查询，提供对相同产品的价格对比查询功能，还提供对多种 条件任意匹配的模糊查询功能。其中，通过对 SQL 语句的优化、使得查询语句能 够从几十万条数据中快速获得查询结果，提高了查询效率9。 3、在网上自由市场交易中。系统设计主要采用了用户自由发布商品供货信 息和求购信息的方式，并通过记录联系电话或者电子邮件，使得买卖双方进行沟 通、商榷，如果能够达成一致意见，则通过第三方的网上电子银行，实现买卖双 方由虚拟市场交易，转变到供求的商品实质交易，通过交易平台，可以根据提供 的供求信息实现网络买卖交易的过程。用户的每次操作都进入系统数据库服务器， 为可能产生的经济纠纷提供法律依据，也为系统的查阅和数据分析提供原始数据 的功能。 1.2 远程教育在国际上的发展 在这里先举一个例子就是美国的远程教育，美国不不存在其他一些国家存在 的经济问题和文盲数目众多等问题，美国的远程教育发展较慢，但自九十年代后 期开始，在线教育得到了长足进展，依靠的是快速发展的经济，使终身学习成为 必要，信息与通讯技术的发展，支持人们能随时随地获得必要的信息，近几年成 立的专门的网络大学，传统大学也纷纷成立网络学院，传统型课程也结合了网络 授予课的形式9。 信息化社会人们需要终身学习，远程教育特别是以网络为主要载体的现代远 程教育，顺应了这一趋势，教育质量已被多数人所认可。传统的供求、价格等信 息的发布，大都采用文本的方式直接挂到网上，供用户查阅，这种方式一方面不 9 直观，另一方面不能够对存在多种类别的产品进行分析和对比的功能。 美国作为信息技术高度发达的国家，在现代远程教育方面进行了大量的研究 和试点。Internet 把远程教育作为主要业务，全美 100 多所著名大学将利用这一 网络开展远程教育。由于基于 Internet 的教育网络在实现全新的教育体制与教 学模式方面具有其它技术手段无可比拟的优越性，为了解决这个问题，系统在设 计的时候，提供了表格、线形图、对比图、饼图、柱状图等多种图表形式的数据 显示，来反映供求关系中的实际情况，为用户提供直观、快捷、方便的决策参考 10。 (1)基于互联网的远程教学:我国己经建成中国金桥信息网(CHINAGBN)、中国 科技网(CSTNET)、和中国公用计算机互联网(CHINANET)、中国教育科研网 (CERNET)四大互联网，利用因特网不受时间和空间的限制，供其他人学习和相互 讨论，有利于学生主动发现知识、探索知识，进而掌握知识，学生可以很方便地 查询网上信息或者把本地信息上传至系统。 (2)基于卫星网和计算机网络协同工作的远程教学: 系统平台初步设计采用 三级用户管理方式，下一级的管理权限只能查看本级权限的资料和内容，实现的 数据分析功能也只针对本级权限的行政区域有效，上一级权限用户有权查看下一 级权限的数据和信息，整个系统的管理员可对下级信息采集员进行授权或取消授 权的管理。Internet 网主要传送课余课件、答疑、作业等信息。实时交互方式采 用卫星地面站、视频会议系统、可视电话系统。卫星数字广播传送教师授课的内 容，主要用于课堂教学。非实时交互方式利用网络进行，包括 Emall、BBS 等。 教学课件在传播的过程中采用尼玛星五号卫星、Ku 波段转发器。信号则采用现在 最先进的编码技术，保证了信息传输的时效性。 如今，基于 B/S 结构的考试系统已是较为先进的在线网络考试系统，其同 C/S 结构的考试系统有些相同之处，但其利用 Internet/Intranet 与服务器相互 通信，用 Brower(浏览器)进行浏览工作，使得该系统的操作更为方便快捷，也易 于客户端、服务端等的易于维护、升级，应用范围也较为广泛，是如今需要进一 步发展研究的方向。在国外，此 B/S 结构系统已经得到了较好的发展、完善，以 及利用。而在国内的在线无纸化考试系统中多以局域网的 C/S 结构为主，B/S 结 构的系统相对较少，就算有，其系统也是不够完善的。但是，C/S 模式系统架构， 因其只能在局域网内进行应用，存在一定的弊端，如必须在客户端安装相应客户 软件，使用不灵活，资源共享交互不够，单多、判断、填空题过多，缺乏主观型 题目的考试，难以考查充分考查考生的综合能力。此外，C/S 模式系统架构还缺 10 乏一定的防作弊、防漏题机制，极大地降低了考试的安全性与公平性、合理性11。 1.3 论文的结构 在本项目中，本文利用 B/S 机构模式开发整个系统，相对于 C/S 二层结构， B/S 结构不需要安装客户端，用每台机器上安装的浏览器就可以访问。 本论文的研究方案和工作计划如下所示。 第一章节：对国内区域考试信息化现状进行研究，针对现目前考试信息化存 在的问题，和在分析国内外先进技术的基础上，提出区域考试信息化服务平台的 思想，并以华东地区为研究对象，提出本课题研究需要解决的基本问题。 第二章节：该章节主要介绍了系统设计的硬软件环境。课题针对系统可能的 用户群体、注册用户、点击率、下载流量和投入成本等方面进行了综合分析，初 步设计了以 Windows Server 2008 操作系统为服务器、以 Oracle 10g 为数据库、 以 ASP.NET 为开发技术的基于 B/S 结构的硬软件的系统环境，系统初步设计为可 供 1000 用户同时数据并发。同时,在对现有研究工作进行总结和回顾的基础上， 对本课题下一步的研究内容和需要做的工作进行了简单介绍，并对考试信息化的 研究前景进行了初步的设想和展望。 第三章节：该章节主要介绍了系统的需求分析，根据实际的调研资料进行需 求分析，设计出系统待实现的基本功能模块，和各功能模块的系统功能流程图和 业务流程图，最后给出具体实现的程序流程图。 第四章节：该章节主要对系统的功能模块进行实现，对系统实现中的数据图 表的显示、历史数据的回放、数据查询功能的优化等关键技术进行了分析，并给 出具体图例和实现代码。 第五章节：该章节主要是对 “考试专家远程技术指导子系统”功能模块的 进一步研究。专家通过回答农民提出的农技问题，采用关联规则的方法对问题数 据库进行挖掘，从而发现有意义的考试问题，并将这些有意义的问题整理出来， 公布到考试百科全书库里，方便后来用户的浏览和查阅，从而提高专家回答问题 的效率。该章节介绍了算法的基本思想、分析过程、和推导结果，并通过实例的 形式介绍了关联规则的挖掘方法。通过对提问数据库的挖掘，让更多具有普遍性、 隐藏性的问题被挖掘出来。从而更好的为广大用户服务。 11 第二章 系统开发相关的关键技术 2.1 数据库技术 这一技术研究主要从 1968 年开始，从世界第一个数据库技术的应用，商品 化信息管理系统 IMS 的应用起，数据库技术越来越受到普遍的关注，在数据库技 术的支持下，数据挖掘技术和数据发掘方法帮助公司完成了众多的应用，设计出 的数据添加、修改、删除、处理、分析等方法及数据的报表、挖掘、打印等多种 功能的应用，使数据技术、知识、技能的重要性得到了极大的发展，帮助人们处 理各种信息数据12。 具体的编程语言结合数据库技术以及互联网技术,可以作为开发一个信息系 统的两要素,能有效的实现各项数据的传输和保存功能。所以数据库系统能被广 大领域所接纳，并发展为了处理数据的不二之选，它主要拥有以下几点优势： (1)数据库技术具有的 parallel computing（并行处理）的能力。 (2)数据库技术的数据恢复机制。 (3)数据库技术与 Web 技术的融合。 (4)数据的快速处理、分析和理解能力。 (5)数据库技术的安全、完整和并发控制机制。 (6)数据库的定义、操纵、控制和统一管理能力。 数据库位于应用程序主导部位，设计越是完美的数据库其性能也就愈发稳定， 数据的一致性和完整性，在涉及数据库前要从全方位把握不同用户的种种要求， 这一要求不但有眼前的也有今后的，设计数据库的流程具体如下： 数据库要求解析 数据库概念结构设计 数据库逻辑结构设计 值得注意的是，以上流程不但全市了数据库设计流程，同时也是运用数据库 的流程。在整个设计流程里将数据库的原理和处理数据库的原理巧妙的糅合在了 一起，把这两大内容进行细致的分析、调研、设计，让其能够保持一致的设计步 调，相辅相成，取长补短，同时实现两大内容的顺利完成13。 12 2.2 前后台的接口技术 我们熟知的网络应用结构有 c/s 也就是 client and service，b/s，也就是 browser and service，前者是用于带有客户端的程序，而后者适用于用浏览器 访问的程序。在这个项目中，我们通过各方面的考量，决定使用 b/s 系统，原因 如下14： 1. 首先，B/S 比 C/S 的维护工作量大大减少了。B/S 结构是基于服务器/IE 浏览器模式的，这样进行维护的时候进需要对服务器段进行生机就可以，不涉及 到客户端的维护，C/S 结构则需要安装客户端，而且升级时需要对服务器段及客 户端进行双向升级，目前一些主流软件都采用 B/S 结构开发，方便管理维护，另 外也可节省资源。其他客户端，只要重新登录统。 2. 其次，B/S 相对 C/S 能够降低总体拥有成本， C/S 程序相比于 B/S 结构 多了一个客户端的应用程序，而运行客户端程序的代价往往比运行浏览器要高， 在各部门或者大学没有太多的资金支持的前提下，采用 B/S 技术则只需要满足能 使用浏览器这个最低的要求即可，所以使用 B/S 结构的成本是比较少的。 3. 最后是传输成本，B/S 结构传输的只是最后的结果，而 C/S 结构传输的则 包含了中间的未经处理的数据，在网络带宽受到限定的情况下，我们还是选用 B/S 结构为好。采用三层结构的软件则会提高服务器配置。从而降低了客户的电 脑的配置，从而达到了减少成本的效果。 2.3 ASP 技术 ASP.NET 的前身 ASP 技术，是在 IIS 2.0 上首次推出，当时与 ADO 1.0 一起 推出，在 IIS 3.0 发扬光大，成为服务器端应用程序的热门开发工具。ASP.net 同时也是语言独立化的，现在已经支持的有 C#，VB，Jscript , , C+、F+15。 Active Server Page 简称 ASP,中文解释是“动态服务器页面” 。 相对于原 来的 ASP 新版本的 ASP.NET 在功能上有了很大的改进，不但功能更加强大，相容 性更好，而且还具备了更好的性能，安全性相对于旧的版本有了很大程度的提高。 ASP.NET 是.NET 系统中的一份子，基于.NET 进行便捷、有效、流畅的运行，通过 兼容语言环境（CLR）以及区域环境（FCL） ，研发基于微软 IIS 技术下的新产品， 并运用 HTTP、SOAP 等互联网协议的作用启动企业的网页运作系统。通用语言的 基本库，消息机制，数据接口的处理都能无缝的整合到 ASP.net 的 Web 应用中。 13 强化后的 Global.asax 文件，新增为 16 种事件过程 简言之，它并非单纯的进行升级，而是微软公司最近研发的最新运作程序， 它的运作程序和 ASP 有着天壤之别。 下面我们介绍 asp 和 技术的特性即 Asp 的三层架构16。 简单的理解就是： 第一层为 UI 界面设计层；设计界面表格、背景样式等。 第二层为业务逻辑方法、过程层；实现用户登录、用户注册、用户订单、用 户留言等业务逻辑。 第三层为数据接口；用来连接、读取、查找、修改、更新数据。 用户打开你的网站后，首先看到的是 UI 层，其后填写表单点击注册按钮是 业务逻辑层，最后，页面链接数据库把用户填写的表单存放到数据库中，用到的 是数据层。 或者我们用 mvc 的思想去理解 V 为 UI 界面设计层；设计界面表格、 背景样式等，C 为业务逻辑方法、过程层；实现用户登录、用户注册、用户订单、 用户留言等业务逻辑，M 为数据接口；用来连接、读取、查找、修改、更新数据, 如图 2-1。 图 2-1 命名空间层次结构 2.4 数据库访问技术 ADO 是一个用于连接数据库的工具，它在研发过程里并不会涉及到相关编程语言。 ADO.NET 采用了层次管理的结构模型，各部分之间的逻辑关系如图 2-1 所示。结 构的最顶层应用程序（ASP.NET 网站或 Windows 应用程序） ，中间是数据层 14 （ADO.NET）和数据提供器（Provider） ，在这个层次中数据提供器起到了关键的 作用。 考虑到数据表格数量庞大，加之要涉及实际信息，比如学生资料的变更，我 们采用 SQL Server 技术取代 Access 建立数据库，那是由于 Access 的数据记录 并不适用于处理庞大的信息；相反 SQL Server 系统能够符合大量的信息，不管 是性能还是操作性都非常优异，十分便于用户操作，所以首选 SQL Server 系统。 SQL Sevrer2005 是一个 C/S 体系结构的关系数据库管理系统，它使 TransactSQL 语言在客户和 SQL Server 之间发送处理请求，SQL Server 利用 C/S 体系结构把工作分成两部分:客户端负责逻辑处理把数据呈现给用户，SQL Server 管理数据库。SQL Server 用 TransactSQL 作为它的数据库查询和编程 语言，使用 TransactSQL 能够方便地存取数据、查询、更新和管理关系数据库 17。 以流方式从数据源读取的方式。如图 2-2 所示。 15 图 2-2 数据库访问方式 比较结果如图 2-3 所示： 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 显示页面所需时间 ODBC OLEDB SQL Managed Provider 图 2-3 连接数据库页面所需时间比较 2.5 B/S 体系结构 自从计算机技术诞生以来，计算机技术大体经历了三种计算模式:Mainframe Computing(主机计算模式)、Client/Server Computing(客户/服务器计算模式)、 web Computing(Web 计算模式)。 Mainframe ComPuting 模式指的是以主机主终端为主的体系模式，用户可通 过终端直接使用计算机，利用终端和应用程序进行交互。但是，由于大型主机维 护的复杂性和相对性能的低下，以主机主终端为主的计算模式己渐渐退出了历史 的舞台。Client/Server(客户/服务器)结构在企业及其他的局部网络上应用得尤 为广泛。在服务器机上运行各种不同服务器的程序模块，如文件服务器、数据库 服务器等等，而客户端程序则通过访问服务器提供的资源来实现自己的功能。 C/S 模式目前依然是使用很广泛的模式，尤其是在银行、邮政等部门。 随着网络技术的不断发展，基于 Web Computing 计算模式的 B/S 结构的应用 程序开始占有越来越重要的位置，在 B/S 体系结构系统中，用户可以通过浏览器， 向分布在网络上的服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所 需信息返回到浏览器。B/S 结构简化了客户机的工作，客户机上只需配置少量的 客户端软件。服务器将担负更多的工作，对数据库的访问和应用程序的执行将在 服务器上完成。浏览器发出请求，而其余如数据请求、加工、结果返回以及动态 网页生成等工作全部由服务器完成。实际上，B/S 体系结构是把二层 C/S 结构的 事务处理逻辑模块从客户机的任务中分离出来，由 Web 服务器单独组成一层来负 16 担其任务，这样客户机的压力减轻了，把负荷分配给了 Web 服务器。 2.6 工作流技术 工作流就是“业务过程的部分或整体在计算机应用环境下的自动化” ，它主 要解决的是“使在多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文档、信息、或任 务的过程自动进行，从而实现某个预期的业务目标，或者促使此目标的实现” ， 简单地讲就是将工作流程中的工作如何前后组织在一起的逻辑和规则在计算机中 以恰当的模型进行表示并对其实施计算。 工作流技术起初源于办公自动化和企业生产领域，上世纪七十年代后期，办 公自动化的研究通常被认为是从对工作流的研究开始的，工作流是针对日常工作 中具有固定程序的活动而提出的一个概念，目的是通过将工作分解成定义良好的 任务和角色，按照一定的规则和过程来执行这些任务并对他们进行监控，达到提 高办事效率、降低生产成本提高企业生产经营管理水平和企业竞争力。 工作流管理联盟定义了一个通用的工作流管理系统结构，如图 2-4 所示。从 工作流管理系统体系结构图可以看出，工作流管理系统由建模工具、工作流引擎、 任务表管理器、用户界面及其相关的应用和数据组成，在此需要指出的是，工作 流管理系统不是企事业单位的业务系统，在很大程度上，工作流管理系统为企事 业单位的业务系统运行提供一个软件支撑环境。在工作流管理系统的支撑下，通 过集成具体的业务应用软件和操作人员的界面操作，才能够良好地完成对企事业 单位的运行过程进行支持。 17 图 2-4 工作流管理系统体系结构 根据图 3.1 提供的基本机制，结合本系统的相关用户需求，可以得出本系统 的主要工作流内容表现在对学生、老师以及其他教辅人员的相关具体操作上，通 过模块化的开发，工作流的概念得以体现。 2.7 数据持久层技术 通常的三层体系架构是指表示层、业务逻辑层以及数据访问层，在实际的项 目开发过程中，系统的开发人员通常需对三层结构进行必要的扩展来满足一些项 目的具体要求，最常见的扩展是将三层体系架构扩展为五层体系架构，即表示层、 控制/中介层、业务逻辑层、数据持久层和数据源层。其中的数据持久层是位于 业务逻辑层和数据源层之间的。 应用系统的核心是数据，任何计算机应用系统说到底都是信息处理系统，这 些系统的功能实现都必须要有后台数据的支撑。对于企业级用户的应用系统而言， 不仅要对数据进行输入或输出的访问操作，而且更多的是要能够持久保存，不能 因为系统的重新启动、系统的崩溃等原因而丢失己经积累的企业数据。企业级用 户的应用程序系统一般是利用数据库技术来实现数据的永久存储。应用系统运行 中需要频繁地与数据库交换数据，针对数据的常规操作有添加、修改、删除和查 询等。目前，应用系统大多采用面向对象的开发方法，在这种方法中，是依据对 象或主题来划分系统，处理的元素是对象，而数据库系统则大多是关系型的，因 此，当应用系统需要访问数据库时，就需要编制专门的程序来实现对数据的访问。 由于针对数据的访问具有通用性，因此可以从应用程序逻辑中独立出来，于是， 数据持久层的概念就产生了。数据持久层的指导思想是分层，采用某种对象到关 系的映射策略，在应用程序中的对象与关系数据库的关系之间建立一种映射，而 这项工作可以通过专门的程序或工具来实现，应用程序的编程人员可以不必关心 这些细节，即将对数据库的访问细节都隐藏掉，也就是说，针对数据库的访问细 节对系统的开发人员而言是透明的。在系统架构设计中增加数据持久层可以为系 统开发带来如下的便利: 将数据持久逻辑处理与业务逻辑处理分开，降低了系统的祸合度，有利于 18 开发和系统维护; 利用对象/关系映射，建立对象与关系数据间的联系，为业务逻辑处理提 供了面向对象的数据访问，使程序逻辑变得更加简洁; 数据的存储结构细节与数据库表或视图之间的关联可采用一种抽象数据结 构加以表示，这样更有利于屏蔽低层数据的访问细节; 由于隐藏了对数据库访问的细节，所以简化了软件开发的过程; 通过数据持久层还可以实现对数据访问操作的优化。本文所论述的教务信 息管理信息系统中采用数据持久层技术，使得本系统具有了很好的可扩展性，能 够适应业务需求的变化，提高了系统的可维护性。 2.8 用户需求的跟踪技术 用户需求跟踪技术就是在系统开发过程中需要采取某种技术措施，全面跟踪 用户的需求，使得开发过程的每个环节都能够仅仅围绕用户的需求展开，从而保 证用户需求的全面实现。用户需求跟踪的技术环节是编写每个不同用户需求与组 成系统的物理元素之间的联系文档，这些物理元素包括用户的其它需求、系统的 体系结构、其它相关的设计部件、源代码模块、测试计划与测试方案、各种文档 等软件产品。用户需求跟踪提供了由用户需求到整个软件产品实现过程的明确的 查询能力，用户需求跟踪的目的是要建立和维护在需求分析、软件设计、编程和 测试等软件开发过程中用户需求的一致性，保证所有的软件产品都是围绕用户需 求展开的。 常见的用户需求跟踪方式可以有两种:一种是正向跟踪;另一种则是逆向跟踪。 正向跟踪是从用户需求出发，检查“软件需求规格说明书”中的每个具体需求是 不是能够在后续的软件开发过程中找到对应软件产品或软件产品成份;逆向跟踪 则是从软件产品成份出发，检查系统的每个设计文档、源程序代码、测试用例与 测试方案等，能否在“软件需求规格说明书”中找到对应的描述。实际工作中， 还可以采用一种被称为“双向跟踪”的跟踪技术，这种技术就是将正向跟踪技术 与逆向跟踪技术综合起来加以应用。无论采用怎样的用户需求跟踪方式，通常都 需要建立和维护一些需求跟踪矩阵，这些矩阵中记录了用户的每个需求与后续软 件开发过程中各个软件产品成份之间的对应关系。利用这些需求矩阵可以实现对 每个需求的使用期限的全程跟踪，即实现从用户需求被确认到软件开发过程中被 完全实现的整个生存周期的跟踪;一个好的需求规格说明书应该能够有利于这种 19 需求跟踪能力的体现。为了实现对用户需求的跟踪，提高需求的可跟踪能力，有 必要对每一个用户需求进行统一的标识，标识的目的是为了便于查阅与描述。 用户需求跟踪矩阵是跟踪用户需求的有效技术手段，在软件项目开发中养成 构建用户需求矩阵的习惯，可以增加软件开发过程的能见度，使得整个软件开发 过程能够仅仅围绕用户需求展开。一般而言，需求跟踪矩阵可采用手工创建与维 护，在整个软件开发过程中，要不断地更新需求跟踪矩阵，直到相应的需求被完 全由软件产品所实现。在本系统的开发过程中，充分利用了用户需求跟踪矩阵这 一技术，结合“软件需求规格说明书”中关于用户需求的全面描述，使得所开发 的系统完全满足用户的需求。 20 第三章 在线考试系统的交互式设计 3.1 系统设计原则 所有计算机均由两种元素组成:代码和数据。精确的说，有些程序是围绕着“ 什么正在发生“而编写，有些则是围绕“谁正在受影响“而编写的。 第一种编程方式叫做“面向过程的模型“，按这种模型编写的程序以一系列的 线性步骤(代码)为特征，可被理解为作用于数据的代码。如 C 等过程化语言。 第二种编程方式叫做“面向对象的模型“，按这种模型编写的程序围绕着程序 的数据(对象)和针对该对象而严格定义的接口来组织程序，它的特点是数据控制 代码的访问.通过把控制权转移到数据上，面向对象的模型在组织方式上有:抽象、 封装、继承和多态的好处18。 3.1.1 页面结构组织原则 决定一个任务要创建多少个页面时，要考虑一下因素： 1.用户的技术水平 2.用户的带宽 3.页面上信息量 4.用户要完成任务 5.用户要完成任务的频率 在界面设计时，有三种方法来完成交互任务组合；分别是向导、控制面板和 工具条。这三个各有优缺点的，如安装软件时通常都是使用向导，让用户按照顺 序，保证不会错过重要的步 骤，当然也很乏味，一路“Next”下去，是很多人 使用的惯用装软件方法。而控制面板也是使用比较多的，习惯之后使用起来很方 便。工具条，就像 office 上面的那些工具一样，在 WEB 上并不多见，只在编辑 文本的时候出现的比较多。当页面上有多个任务或者“下一步”出现时怎么办呢？ 要根据三个原则来优化“下一步”的设计： 1.这会帮助多少用户？ 2.发生的频率程度？ 3.对于用户，这个下一步有多重要？ 21 根据以上三个原则为任何建立优先级。根据优先级对含有多个页面任务或 “下一步”的页面进行分区，重要的排在显眼的位置，一般是页面的左侧，右侧 通常都是一些次要的内容。在网站任务多，交互比较复杂的情况下，就需要建立 网站结构图。建立结构图之前要明确每一个页面重点表现的任务，以及页面之间 的相互关系、交互关系以及其他方面（根据项目不同会有所差异） 。而组织这些 关系，就需要用到网站结构图（网站图） 。网站图有哪几种形式呢？ 1.树状图；这个适合显示层次结构，但容易超出水瓶空间造成层次过深，可 以与梳状图配合使用来避免这种情况19。 2.梳状图：这个在长工作区比较有用。如电子文档的目录导航。 3.星形图：这种在层次机构不严格，而且组织不算太深的情况下使用比较合 适 3.1.2 教学内容的选用原则 网络教学中，除了教师与学生之间互动的紧密与否，互动的效果，互动的时 间，等等一些因素之外，教学内容即，引用网站内容的选择也占了很大的比重， 在我们选用教学内容的时候，我们先必须要进行可行性分析，可行性分析共分为 如下20：硬软件基础设施可行性分析，现目前，华东地区的网络覆盖面积基本 上进入到乡、镇一级，极少数偏远地区和村庄，宽带网络虽然暂时还没有覆盖到， 但是也已经有联通、移动或电信的机电站提供移动通讯信号，同时，现目前国内 移动手机的大量普及，伴随着通话费用的逐年下调，广大用户通过移动通讯设备 的方式，连接网络并访问网络的用户不断增多。Internet 网络设施或移动设备信 号的覆盖，给考试系统信息化服务平台的实现，提供了最基础的、最必须的硬件 设施，也为该考试系统信息服务平台在华东地区的推广提供了可 政策方针可行性分析：自从在 2004 年 1 月出版的21 世纪中国发展问题报 告丛书关于“中国三农问题报告” 中首次提出“以信息化带动中国考试系 统现代化 ”的科学论点以来，我国对三农信息化的建设和投入都逐年递增，并 且对三农的发展也逐年重视。从 2006 年开始，中央每年都以下发头号文件的形 式，提出发展三农的信息化建设，在十一五计划期间，明确提出了要“发展我国 低收入群体的信息化”的问题，这其中的“低收入群体的信息化”主要就包括了 “考试系统信息化” 。十二五规划期间，中央仍然坚持将“三农”问题作为当前 的首要问题。到目前为止，考试系统信息化已成为考试系统现代化的重要内容和 22 标志，没有考试系统信息化，就没有考试系统现代化。因此，在国家政策的大力 支持下，对考试系统信息化服务平台的研究是十分有意义的。 设计方案可行性：本硕士论文课题的选题，是在了解当前国际国内形势信息 化发展的前提下，希望通过信息技术带动考试系统信息化，并最终实现考试系统 现代化的背景下提出来的。在选题前期做了大量的研究工作，查阅了气候、种植 环境、区域特征、历史渊源、信息技术手段等大量相关的文献资料，分析和对比 了现目前已有的考试系统信息系统的不足，从而提出该课题研究的区域考试系统 信息化平台框架方案。该课题方案，旨在一方面能够解决目前华东地区考试系统 信息化面临的诸多问题，另一