（计算机应用技术专业论文）基于web的智能考试系统.pdf

浙江大学硕士学位论文 y8 7 7 6 9 基于嘞的智能考试系统 摘要 智能考试系统是近几年来随着计算机网络技术迅猛发展而新兴的研究课题， 它既有和传统计算机题库系统相同的一方面，又有自己的特点。利用智能考试系 统，学习者可以突破传统教育资源和教育方法方面的限制，不受时间和空间等条 件的约束，根据自己的知识水平和时间情况申请考试。教师和管理人员也可以实 现考试任务的工作流处理，并能对考生的学习效果进行分析和动态跟踪。 本文从智能考试的实际需求出发，分析了基于w e b 的智能考试系统模型， 对智能考试系统应具备的主要功能进行了详细论述。通过对智能考试系统的核心 问题组卷算法的重点研究，提出了基于遗传算法的进行自动组卷。针对遗传 算法容易“早熟收敛”现象，提出引入局部爬山方法以及动态参数自适应调整方 法，加以改善，并针对组卷工作的特点提出了合适的编码方式和遗传算子，较好 地解决了这个问题。 在此基础上，以浙江大学成人教育学院远程教育项目为背景，采用b s 模式， 基于j 2 e e 平台中的多层模型，运用当前流行的j s p 技术和o r a c l e 数据库，实现 了一个智能考试系统。并使用基于信噪比的教学评测模型实现了智能考试系统的 重要组成部分考试评测功能。 关键词： 智能考试系统；自动组卷；遗传算法；局部爬山；动态参数；b s 模式；考 试评测 浙扛大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 1 1 1 ci m e l l i g e me x 锄i 1 1 a t i o ns y s t 锄i si nt h el a s tf b wy e 盯sa l o n g 、 ，i t ht h er a p 主d d e v e l o p m e mi i l 珊t w o r kt e 州q u e b u tm w l ya r i s e nr e s c a r c ht o p i c s ，o n 也eo n eh a r l d “ b o t l lh 嬲s i m i l a r i t i e sm 妇d 砒o n a lc o l n l ) u t c rq u e s t i o np o o ls y s t e m ，姐dh 鹊 c h a r a c t 谢s t i c s u s 如gt 1 1 ei i l t c l l i g e me x 啦i 1 1 a t i o ns y s t e m ，也el e 锄e rm a yb r e a k t h r o u g hr e s 砸c to f 廿a d 破o n a le d l l c a t i o nr e s o u r c e sa i l dt l l ee d l l c a n o nm e t l l o d ，b e i n g f k e 矗_ 0 mt h ec o n d i t i o n a ls t i p u l a t i o n s ，s u c ha s 缸 i l e 卸ds p a c e e t c ，a p p l y i n gf o r 协e e x a m i n a t i o na c c o r d i n gt o 廿l eo w n k n o w l c d g el c v e la i l dt i m e g c m e m t h e t c a c h e r a n dm a n a g e r sm a yr e a l i z ct l l ee x 锄i n i n gw o r kt on o wp r o c e s s i n g ，a n dc a nc a r r yo n t h e 锄a l y s i sa i l dt l l ed ”枷i c t 胁kt oe x 锄i n e e ss t u d ye & c t t h i s 疵c l ee m b a r k c d 矗d mt l l ei n t e l l i g c te x 锄i i l a t i o na c t i l a ld 锄a i l d ，h a s a n a l y z e di n t c l i i g e n tc x a i i l i l l 撕o s y s t e m 瑚【o d c lb 镐e do n 也ew e b ，趾dg a v ea d e t a i l e de l a b o r a t i o no nt h cm a i nn m c t i o no ft h ei n t e l l i g e n te x a m i n 撕o ns y s t e m t h r o u 曲t 0 血ei n t e l l i g e n te x a l i l i n a t i o ns y s t e mc o r eq u e s t i o n - - e x a mp a p e rg c n e r a t i n g a l g o r i 也mk e yr e s e a r c h ，p r o p o s e dc a r r i e so nt h ea u t og e n c r 如ge x 锄p a p e rb a s e d o n t l l eg c n e t i ca l g o 珊蚰t 0s o l v et 1 1 ep m b l e mo f p r e 蹦t i l r ec o n v e 唱e n c e ”i nv i e wo f t 1 1 eg 衄c t i ca 1 酬t i l l l l ，p m p o s e dt l l ei n 蜘础删o no fp a r t i a jl l i l lc l i m b i n gm e t l l o da s w e na s 也ed f 删商cp a r 锄e t e ra u t o - a d a p t e da 由咖e n tm e m o d ，a n dg a v et 1 1 e a p p r o p r i a t ee n c o d i n gm e t h o d a n dt 1 1 e h e r e d i t a r yo p e 咖r sa c c o r d 抽g t 0m c c h a r a c t e r i s t i co f a u t oe x 锄p a p e rg e n e r a c i i l g ，o r k i nt h i sf o 岫d a t i o n ，t a k em ez h e j i a n gu n i v e r s 蚵a d u h 础】c a t i o ni n s t i t u t ed i s 切c e l e a n l i n gp r o j e c ta sm eb a c k g r o 岫d ，u s e sb sp a n e mb a s e do n t l l ej 2 e ep l a t f o l l l li n m l t i 1 a y e r e dm o d e l ，t h eu t i l i z a t i o nc r e mp o p l l l 盯j s pt e c h i m l o g y 瓤l d 也e ( ) r a c l e d a 诅b 粥e ，h 粥r e a l i z e da ni n t e l l i g e n te x 锄m a t i o ns y s t e m a n du s e db a s e do nt h e s i 印a l - t o - n o i s e r a t i o t e a c h i n g e v a l u a t i o nm o d e lh a sr e a i i z e dt l l ei n t c l l i g e n t e x a m i n a t i o ns y s t e mi m p o r t a n tc o n s t i t u e n t 一e x a m i n a l i o ne v a l u a t i o nf u n c t i o n 浙江大学硕士学位论文基于w e b 的智能考试系统 k e y w o r d ： 疏e l l i g e n te x 啪i n a t i o ns y s t e m ；a u t oe x 锄p a p e rg e n e 枷n gs y s t e m ；g e n e t i c a l g o r i m m ；p a m a ll l i l lc l i m b i n gm e t l l o d ；d y n 锄i cp a 翻m e t c r ；b sp a n e m ；e x 锄i i m t i o n e 、m u a t i o n ： 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 1 1 课题背景 第一章绪论 当今世界，人类己经进入信息时代，信息高速公路在世界各国的实施以及计 算机与通信技术的发展，使实施网络远程教育成为普及全民教育的一个发展方 向。随着互联网络深入到每个家庭，网络远程教育以其跨地域性、随时性和用户 广泛性等特点，越来越成为提高全国人民思想道德以及科学文化素质的一个有力 的手段，同时也是推动教育现代化、满足社会日益增长的终身学习需求的重要途 径。 随着远程教育的蓬勃发展和虚拟大学的出现，考试作为衡量人的能力的重要 手段，随着教育的普及，在现代生活中的地位进一步提高，并深入到社会的各个 方面。各种各样的学历考试、资格证书考试层出不穷。各种考试类型也在不断增 加，考试要求随之不断提高，传统的人工出题、考生考试、人工阅卷、成绩统计 评估及试卷分析的考试形式已经不能适应现代考试的需要。同时，随着科学技术 的不断发展，考试的手段和媒介也在发生着革命性的变化。从传统的纸笔考试到 计算机辅助考试，到最新的基于w 曲的考试。如何运用高新技术，并客观、准 确地评估人的知识和能力水平，已成为研究的热点问题。 进入二十世纪九十年代以来，随着网络技术的发展，出现了网络考试模式。 网络考试系统作为现代网络远程教育必不可少的重要组成部分，是网络教学系统 中评价和分析学生对课程的掌握程度以及学生进行测验练习的工具。利用网络考 试系统，可以实现电子出题、智能考务、自动评分、实时统计、异地考试、远程 监控，更优化了考试的运行模式。最初仅在局域网的考试系统，随着信息技术的 发展，尤其是随着h t e m e t 领域信息技术的发展，信息与知识的传输已经超越了 地区、国界的限制，不可能要求学生都到学校参加考试，从而使基于w 曲的网 络考试成为一种极其重要的考试模式。因此大力发展远程网络考试系统，是提高 办学效率、促进教育现代化的有力途径之一。 1 2 研究网络考试系统的目的 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 目前，学校及社会上的组织的各种考试基本上都是采用传统的考试方式，在 这种考试方式下，组织一次完整的考试至少需要经历四个步骤：人工出卷、考生 考试、人工阅卷、成绩统计。显然，随着各种考试类型的不断增加和考试要求的 不断提高，学校教师们的工作量也将越来越大：而且，当考生数量比较大时，其 阅卷工作及对考生的考试成绩进行统计的工作也将是一件十分琐碎而且容易出 错的事情。无论是命题、考务，还是阅卷、成绩分析，无不耗费大量人力、物力a 并且手工出卷过程，存在不少弊端，如：出现不必要的重复劳动，造成人力资源 及时间上的浪费：缺乏科学的衡量、评价及统一试卷难易度、试卷质量的有效手 段；存在自教自考，考前漏题的情况；试卷容易出现错、漏、缺现象，引起不必 要的麻烦。可以说，传统的考试方式已经不能适应现代考试的需要。 随着各级各类学校招生规模的不断扩大，教师的短缺己成为一个普遍而严重 的问题，使得教师的工作量直线上升。为了减轻广大教师的劳动强度，提高教学 质量，培养社会有用的人才。人们迫切需要能够实现考试自动化、网络化的网上 考试系统，以提高工作效率、减轻老师的负担，将教师从单调繁重的劳动中解放 出来，使广大的教师有更多的时间投身于教学研究和科学研究中去。同时希望能 够充分利用现有的计算机和网络资源，提高教学效率和质量，并且提高考试质量 从而使考试趋于公正、客观。 网络考试系统能把教师和考务人员从繁重的命题、印卷、装订试卷、保密、 监考、阅卷、登分等考务工作中解脱出来，并且推动了试题库的发展，使考试趋 于更客观、公正、高效。同时，网络考试系统也为教考分离、教学资源共享、科 学评价教学效果、合理安排教学提供有利的条件。随着计算机技术的发展，特别 是随着计算机网络技术的发展，计算机在各行各业的应用越来越广泛。利用计算 机网络进行考试，采用标准化试题，能及时测量出教学后的效果，使评判趋于客 观并提高了准确度。网络考试没有时间、地点、环境的约束，随时随地都能进行。 考生可以在任何拥有计算机地方进行考前培训、测试、考试。 网络考试系统的优势主要表现在以下几个方面： 1 、试卷保密性强 网络考试系统的试题是由服务器端响应客户端请求，动态地随机从题库中提 取，这就减少了人为接触试题的可能性，最大限度地避免了出现漏题的现象。 2 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 2 、试卷题型多样化 网络考试系统利用多媒体技术和虚拟现实技术，丰富了试题类型，使测试更 具说服力。例如，可以在继承了传统的典型主客观题基础上，再增加了模拟试验、 情景会话等试题，能较全面地反映学生的综合素质。 3 、效率高，教学评估准确可靠 借助数据库系统一套强大的智能解决方案。考试系统能准确、快速地分析、 综合、解读各种信息数据，大大地缩短了考试周期，提高了教学参照的有效性。 4 、考试管理智能化 系统从学员管理、过程监控，到试卷评阅、成绩审核，考试全程的许多环节 都实现了智能化，无形中减轻了教学人员很多日常繁琐的工作i l 】。 1 3 研究网络考试系统的意义 为了使学校的考生考试及考试管理工作真正适应新形势的需要和现代化进 程，实现考试工作规范化、自动化。将先进的计算机技术用于各种考试已成为一 个必然的趋势，目前各种各样的“考试系统”层出不穷，虽各有千秋，但是或多 或少存在着这样或那样的缺陷，如：题型单一，只有“判断题”，“单选题”，“多 选题”等等；系统安装困难，使用不方便，客户端和服务器端可能都要安装；考 试的时间、题量、成绩的打印、系统的状态管理困难等；题库相对封闭，开放性 不强，各个考试系统都有其特定的适用范围且实现的难易程度也有较大的差别。 本文设计了一种为虚拟课堂而附设的考试系统，该考试系统较易实现。因为 虚拟课堂在w 曲环境下的应用，并采用流媒体技术将现场的语音、数据、图像 等实时地传送到远端而实现，因此考试系统也相应集成到w 曲环境下进行。 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 2 1 开发模式 第二章智能考试系统设计 目前比较流行的两种网络开发模式分别是c s 模式与b s 模式。 2 1 1c ，s ( c i i e n t ，s e n ，e r ) 模式 c s 模式是由客户机与服务器合作完成的二层结构系统模式。c s 环境考试 系统将处理分为客户机部分和服务器部分。客户机部分负责与考生交互，服务器 部分处理考生的数据请求。客户机向服务器发送应用请求代码，数据请求通过网 络传送到服务器，由数据库服务代码处理后得到结果数据，结果数据通过网络从 服务器传送到客户机考生处。在以前业务逻辑相对简单和业务算法改变相对较少 的情况下，由于这种结构比较简单，合适的开发工具也很多，从而使其得到了充 分的应用。 c ，s 模式在客户端有一套完整的应用程序，可以有很强的交互性，并能完成 较强的功能。它带给用户的最大好处就是把数据库和程序分开，数据库结构的变 化不会对程序产生很大的影响，而程序的变化也不会影响数据结构。在这种结构 中，所有的表示逻辑和应用逻辑( 考试业务) 等重头戏均在客户机端，而使客户 机变得很“肥”( 称为肥客户机) 。服务器大部分情况下充当了数据库服务器的角 色，进行数据的处理和维护，因此服务器相对变得很“瘦”( 称为瘦服务器) 。这 种结构中，存在两个问题：一是客户计算机的运算能力有限，因此不能运行复杂 的逻辑；二是不适宜频繁更新业务逻辑。这就使应用系统的性能、可伸缩性和可 扩展性很差。 由于考生客户端都必须安装应用程序和工具，包括他们共用的程序，因此， 考生客户端过于庞大，负载太重，从而影响了考试效率。并且，随着应用的复杂 化会造成客户机过于肥大，而迫使考务中心必须在硬件上进行更新，对服务器端 和考生终端软件的升级与维护都很复杂，系统升级比较困难【3 3 】，这样就使软件 的应用受到限制。所以c s 模式主要是在局域网环境下的应用，它在很大程度上 受到地域的限制。 4 浙江大学硕士学位论文基于w e b 的智能考试系统 2 1 2b ，s ( b r o w s e r ，s e n ，e r ) 模式 大多数面向业务的应用程序拥有大量的代码，这些代码一般可以划分为三个 范畴，分别是：用户接口、业务逻辑和数据管理。用户接口代码负责从用户处接 受信息，并向用户显示信息；业务逻辑代码具有特定的业务算法知识，并负责执 行这些业务逻辑；数据管理代码则负责可靠地存储数据，以及管理对关键数据的 同步访问。在b ，s 模式中内容表示层( 用户接口) 、业务逻辑层、数据管理层三 个子模型相互独立，分别由不同的资源、代码来实现，只有一小部分事务逻辑在 客户端实现，主要事务逻辑都在服务器端实现，形成了所谓的三层结构。三层结 构将三类范畴的代码分开，从而获得了很大的灵活性。特别是业务逻辑层被单独 运行，使得业务逻辑的管理变得非常方便。与两层c s 结构相比，采用三层结构 可以获得以下优点： 1 、简化了数据管理层，使得它可以专门处理有关数据存储的问题，为系统 提供更加可靠的数据服务。 2 、客户端不包括处理业务逻辑的代码，避免了客户端对数据管理层的直接 访问，增强了系统的安全性。同时，这种方法减轻了客户端的运算量，降低了客 户端硬件的需求。 3 、业务逻辑集中管理提高了系统的可维护性。当业务逻辑发生变化的时候， 修改可以只限在业务逻辑层，而不影响用户层。 4 、良好的系统可扩充性。当系统业务需求提升的时候，可以方便的增强业 务逻辑层或数据管理层的计算能力，也可以方便地支持异种数据库。 5 、更灵活的硬件系统构成。对于各个层可以选择与其处理负荷和处理特性 相适应的硬件。 6 、合理地分割三层结构并使其独立，可以使系统的结构变得简单清晰，这 样就提高了程序的可维护性。在三层结构中，应用程序的各层可以并行开发，也 可以选择各自最适合的开发语言，有利于变更和维护应用技术规范。 采用b s 模式，内容表示层无需安装客户端软件，只需要普通浏览器的支持 即可进入考试系统。 内容表示层是学生和教学管理者与后台服务对话的窗口。 学生通过内容表示层登录、选题、答题、提交完成整个考试流程，当然也包 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 括在后期查阅分数。教学管理人员可以通过内容表示层实现相关教学任务的部 署、设计、管理，如试卷的评阅、学生档案的管理、查看成绩统计分析结果等。 内容表示层的标准配置是标准通用浏览器，如m i c m s o f ii t e m e te x p l o r e r ( i e ) 业务逻辑层主要功能是实现内容表示层与数据分析层之间的通信。 数据管理层指的是数据库和完成对数据收集、管理、和分析的功能模块a 数据库是整个考试系统信息资源存储的中心，也是考试系统正常运作的主要 支柱。业务功能处理从c s 代码中彻底分离出来，由独立的应用服务器处理， w 曲服务器成为应用处理的标准配置。考试系统的许多功能，如信息资源的动态 存储智能分析、分布式应用等都依赖于强大的数据库后台支撑。考试系统的数据 库由试题库和档案库两大部分组成。 由于将整个应用逻辑和考试规则驻留在应用服务器上，而只将考试页面存在 于客户机，所以使客户机变得很单纯，从而大大的减轻了客户机的负担。在这种 结构中，只需根据需要增加中间层服务器( 应用服务器) ，即可满足应用的需要。 这时的客户机变得很小，简单通用，大部分的应用驻留在网络中间层的应用服务 器上。同时，应用服务器支持多种d b m s 和数据类型，并通过对象中间技术 ( j 2 e e 、d c o m 及c o r b a ) ，在网络上寻找对象应用程序，完成对象间的通讯。 这样便屏蔽了网络通讯的细节，使客户机和服务器均不需要了解对方的具体工 作，而实现无缝透明的连接。对象的重用可以减少代码的重复而使应用程序短小 灵活。而且b ，s 模式可以通过i n t e m e t 进行通信，因而不受地域的限制。 2 1 3 混合模式 比较c s 模式和b s 模式可以发现：c s 模式只有二层逻辑结构，而b s 模 式为三层逻辑结构。因此c ，s 模式的网络通讯量要低于b s 模式，而且对于相同 任务，c s 模式的速度在总体上要比b s 模式快；c s 模式在客户端有一套完整 的应用程序，可以有很强的交互性，对考试的控制力较强，考生使用方便。存在 的问题是对服务端和考生终端的维护比较困难，系统升级比较困难。 b s 模式在客户端安装的是标准、易用的通用浏览器，而无需像c ，s 模式那 样在不同的客户端安装不同的应用程序，考试界面丰富，界面友好，考试终端只 需要普通浏览器的支持即可进入考试；b s 模式的功能都在w 曲服务器上实现， 使开发和维护工作简单易行。但这样的结构对考试终端的控制比较弱，考试的公 6 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 平性和安全性不高，不适用于较正式的考试。 虽然b s 的架构具有考试界面友好、容易维护、可重用性好、考试终端无需 安装客户端软件等很多优点，但单纯这样的结构对考生客户端的控制力弱，对于 考试这样一个对安全特性要求高的应用来说不是最适宜的。 因此，针对不同任务、不同用户对象的网络考试系统，可以利用c s 模式和 b ，s 模式各自的特点，构成混合模式，从而实现网络考试系统的各种功能。这样 即可以利用现在越来越成熟的浏览器技术来表达更丰富的考试内容，也可以用客 户端程序对考试终端进行改造【2 】【3 】。 例如：可以采用b s 结构和c s 结构相结合的方法来实现基于w 曲的考试 系统。其中，面向少量用户的考试管理系统需要有较强的交互性，更适合采用 c s 模式，出于简便、安全等方面的考虑，可以采用c s 结构实现。而b s 模式 的功能都在w 曲服务器上实现，开发和维护工作简单易行，因而对于网络在线 考试比较适用。而且，考试子系统数据收集的实时性要求并不高，用b s 结构来 进行设计也是合理可行的，因此采用基于w 曲的方式完成。 2 2 开发平台和技术 分布式对象技术始于9 0 年代初，是与三层结构同时发展起来的，因此它们 之间的关系非常密切。将分布式对象技术用于三层结构可以增强系统的可伸缩性 和健壮性。当系统应用需求提高的时候，可以在不改变系统逻辑结构的情况下， 对各种对象进行灵活的重配和重组，从而提高系统的总体性能。 分布式对象技术在业务逻辑层得到了最为广泛的应用。组件为封装业务逻辑 提供了一个非常优秀的打包技术，同时组件的分布式特性也为在网络上部署业务 逻辑提供了方便的途径。另一方面，组件技术在业务逻辑层的应用使得管理员可 以将整个业务逻辑分布在不同的机器上，这实际上是将业务逻辑层进行逐层地拆 分，并且这种拆分实际上是没有限制的。因此，在这种情况下这种结构被称为多 层结构，而整个业务逻辑层被称为组件层。但是，从更高的层次上看，它与三层 结构是相同的。 在多层模型中，业务逻辑层和数据访问层通常非常复杂，最好的方法就是仅 仅向客户应用程序提供直接需要的业务对象。多层系统的基本设计目标就是对客 浙江大学硕士学位论文基于w e b 的智能考试系统 户应用隐藏尽可能多的复杂性。 2 2 1 常用分布式技术 当前主流的分布对象技术规范，有o m g 的c o r b a ，m i c r o s o f t 的d c o m 和s l l l l 的j 2 e e 。它们都支持服务端中间件的开发，都有其各自的特点。 1 、c o b r a c 0 b r a 标准主要分为3 个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共设施。 最底层是对象请求代理o i 出，规定了分布对象的定义( 接口) 和语言映射，实 现对象间的通讯和互操作，是分布对象系统中的“软总线”；在o i 也之上定义了 很多公共服务，可以提供诸如并发服务、名字服务、事务( 交易) 服务、安全服 务等各种各样的服务；最上层的公共设施则定义了组件框架，提供可直接为业务 对象使用的服务，规定业务对象有效协作所需的协定规则。 c o i m a 的主要特点有： 跨平台、跨语言能力。大部分商品c o 耻i a 支持目前常用到的人多数平台， 并且支持多种编程语言。 核心是对象请求代理0 r b ，用于提供对象定位、对象通讯的透明机制。 是一个在多种环境下面向对象的编程环境。c o i 也a 下的每个应用，都作 为一个对象对待，通过界面实现客户机与服务器组件之间的通信。 。提供了标准i d l ( i i l t e r f a c ed e f i 血i o nl a n g u a g e ，接口定义语言) 语言映射， 保证在语言、操作系统、网络及o m g 之间的互用性。 允许客户机组件以静态和动态两种方式调用服务器组件。 提供了完善的安全模型。c 0 r b a 的安全服务器提供了鉴别、授权、加密、 安全域等服务，甚至还有跟踪网络上安全行为的审核服务。 总之，c o r r a 的特点是大而全，互操作性和开放性非常好。c o 砌j a 的缺 点是庞大而复杂，并且技术和标准的更新相对较慢，c o b r a 规范从1 0 升级 到2 o 所花的时间非常短，而再往上的版本的发布就相对十分缓慢了。 2 、d c o m 作为m i c r o s o r 的分布式计算策略，d c o m 是m i c s o f c 的组件对象模型 ( c o m p o n e n to 场e c tm o d e l ，简称c o m ) 的一个扩增版。c o m 和d c o m 最大的 不同在于c o m 组件是运行在单机上，而d c o m 组件分布在网络上。通过远程 g 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 对象代理和m i c r o s o f l 的对象远程过程调用( 0 b j e c tr e m o t ep r o c e d u r ec a l l ，简称 0 r p c ) ，开发人员使用d c 0 m 时不仅能够透明地访问进程内或本地跨进程的服 务对象，还可以调用远程服务器对象。但是，由于d c o m 在非w i n d o w s 平台上 使用时会受到很多限制，因此它更多使用于w i n d o w s 环境。 d c o m 的主要特点如下： 所有应用都被看作是对象。 每一个对象必须在本地机上注册一个唯一的标识，以便定位该对象。 支持多线程服务。 吼存的客户机和服务器应用可以在主机上注册和配置，从而分布到网络上。 3 、j 2 e e j 2 e e 是一种利用j a v a 2 平台来简化企业级解决方案的开发、部署和管理相 关的复杂问题的体系结构。j 2 e e 的目标是为企业应用系统提供一个底层无关的、 可移植的、支持并发访问的、安全的平台。在这个平台上，可以容易、快速得建 立融合了h t e m e t 技术的多层分布式企业应用。 j 2 e e 平台的基础是j a v a 技术，j a v a 技术从本质上说是一个可移植的面向对 象的环境。它的m ( j a v av i r t u a l m a c b j n e ) 令使用j a v a 语言写的程序具有“编 写一次，随处运行”的特性。因此，要达到j 2 e e 的高度可移植性目标，j a v a 技 术具有得天独厚的先天优势。j 2 e e 体系结构提供了一种基于j 越，a 语言环境的 服务应用架构，支持分布式应用系统。它提供中间层集成框架用来满足无需太多 费用而又需要高可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求。它采用组件方法 来实现设计、开发装备和部署企业级高级应用程序，并提供一组应用组件和运行 环境来构造可伸缩的企业应用，为企业应用系统提供了具有高度移植性和兼容性 的企业信息平台。通过提供统一的开发平台，j 2 e e 降低了开发多层应用的费用 和复杂性，同时提供对现有应用程序集成强有力支持，完全支持e j b ( e n t e r p r i s e j 釉e a n s ) 、j a v as e n r l e t sa p i 、j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 以及l 技术，有良 好的向导支持打包和部署应用，添加目录支持，增强了安全机制，提高了性能。 另外，j 2 e e 本身作为一个规范，没有定义实现方法。它通过j a v a 语言的a p i 接口来定义规范，任何与j 2 e e 规范兼容的产品自己去实现这些接口。j 2 e e 规范 定义了企业应用系统需要的一些基本的服务，如数据库存取服务、事务服务、命 9 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 名与目录服务、消息服务等。提供这些服务将简化分布式企业应用系统的建设。 j 2 e e 是一整套功能非常健壮的开发企业级中间件的规范【6 】，为企业级服务器端 应用的开发人员提供了巨大的便利。 相对c o i m a 而言，j 2 e e 得到了许多有实力公司的大力支持：相对于 m i c m s o n 的d c o m ，j 2 e e 又具有平台无关性。服务器市场的主流还是大型机和 u n i x 平台，这意味着以j a v a 开发组件，能够做到“一次编写，随处运行”，符 合j 2 e e 规范的应用可以配置到包括w m d o 粥平台在内的任何服务器端环境中 去。因此j 2 e e 一出台，立即受到业界的强劲支持。从1 9 9 9 年下半年开始，美 国新锐网站大量采用j 2 e e 来构造就充分说明了j a v a 已再次唤起人们的重视。 2 _ 2 2j 2 e e 体系结构 j 2 e e 使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件，各个应用 组件根据各自所在的层，分布在不同的机器上。事实上，s l l n 设计j 2 e e 的初衷 正是为了解决两层模式( c ，s ) 的弊端，在两层结构的传统模式中，第一次部署 的时候比较容易，但由于客户端担当了过多的角色而显得比较臃肿，所以难于升 级或改进，可伸展性也不理想，而且客户端经常基于某种专有的协议( 通常是某 种数据库协议) 。它使得重用业务逻辑和界面逻辑非常困难。现在j 2 e e 的多层 企业级应用模型将两层化模型中的不同层面切分成许多层。一个多层化应用能够 为每种不同的服务提供一个独立的层，图2 1 是典型的j 2 e e 四层结构p q ： 1 、客户端层 用于直接与用户交互以及显示根据特定商务规则进行计算后的结果。这一层 直接与用户交互，j 2 e e 支持多种客户端，既可以是通过i i l t e r i l e t 支持w e b 客户 端浏览器，也可以是通过h i 昀n e t 运行的应用程序支持客户端浏览器。该应用可 以是基于w e b 的简单浏览器，也可以是不基于w 曲的独立客户应用。 2 、w e b 层 是为基于w 曲的应用程序服务的。由j s p 页面、基于w 曲的j a v aa p p l e t s 以及用于动态生成h t m l 页面的s e “l e t s 构成。调用s e 九，l e t 或者j s p 页面的 h t m l 页面，在应用程序组装时就与w 曲构件打包在一起，就像客户层一样。 在此层j s p 和s e r v l e t 接受客户端的h r r p 请求并响应，将处理好的用户输入发 送到业务层的e j b 组件中的b e 髓s 类进行处理。j 2 e e 中的j a v as e “e r p a g e 和j a v a 1 0 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 s e r v l e t 技术可以访问封装有商务逻辑性的组件，并负责相应客户端的请求。 客户端机器 j 2 e e 服务器 企业信息系统 k 、- ，一一 客户层j s p 页面 j a v a 企业 s e l e t b e a n s 数据库 客户端 、 r 一， 浏览器 ： j d b c 动态h t m l 应用层 t f 上 e j b ( e 州s ef 现有 j a v a b e a n )1 1 系统 图2 1 、j 2 e e 的体系结构 3 、e j b 业务层 指具体的业务逻辑处理层。该层主要由j 2 e e 的e j b 应用组件组成，包括大 量的e j ba p i s ，作为解决或满足某个特定业务领域需要的业务逻辑的代码由运 行在业务层的b e 孤s 组件来执行。可以完成从客户端应用程序中接受数据，对数 据按照商务规则进行处理( 根据需要) ，将处理结果发送到企业信息系统层进行 存储，从存储系统中检索数据以及将数据发送回客户端程序等功能。 4 、企业信息系统层 该层主要运行企业信息系统软件，包括企业基础设施系统、数据库系统、文 件系统、以及其他旧有的信息系统等。j 2 e e 提供了多种技术来访问这些系统， 如利用j d b c 技术来访问数据库。 2 3 系统设计原则 一般网络考试系统在设计上需要满足以下几条原则： 1 、设计合理的数据库结构 在网络考试系统中应具有最基本的试题数据库、试卷数据库、考生基本信息 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 数据库和考生成绩数据库。这些库的结构要设计合理，字段属性要准确、完整， 字段长度要满足实际需要，并在一定程度上考虑升级需要。 2 、编写科学的试题 建立题库之前必须首先确定学科的知识结构，试题的组织与编写必须以学科 的知识点结构为依据。试题数量要足够多，每题应具有难度系数、区分度系数和 知识点代码，以便于满足组卷的要求。试题数据库结构应当设计合理，需要记录 试题的内容、题型、插图、分值、所属章节号、难度系数等信息。对于选择题， 还要记录各种可选择项，并标记出正确答案所对应的选项，保证系统在随机排列 各选项后，仍能自动识别正确答案。 3 、选择科学的组卷方法，设计合理的组卷算法 科学的组卷方法是指在试题库的基础上，利用一定的选题参数和规则，从试 题库中选取一组试题，使得它们所有的属性满足用户既定的性能指标。当然在实 际组卷过程中，由于各种性能指标之间的相互牵制，以及相应试题库的题量限制， 要生成一份符合大纲规定的，覆盖面宽，重点突出，难易分布、题型分布以及用 户要求的试卷是一个不断往复试探的过程。 4 、设计完善的系统功能 网络考试系统应集站点设计、数据库管理、信息管理于一体。具有建立题库、 多种组卷功能、考试信息发布、试卷发放功能、自动评分功能、回收成绩功能、 成绩统计分析功能和考生信息管理等一系列基本功能，以及各种意外事件处理能 力，基本上应当能够覆盖高校的整个考务工作。 5 、系统的安全性 系统安全性设计是网络考试系统一个非常重耍的部分，考试是一件非常严肃 的事情，为了保证考试的公平性，决不允许发生试题泄露等事件。因此在服务器 端存放的试题除了利用数据库本身的安全机制进行保护外，还必须再增加各种加 密防范。系统应具有身份检验、权限设置、防止非法用户的攻击和窃取等功能。 6 、系统的稳定性和实用性 系统应当大大降低对各种系统使用者的技术要求，实现简单易用的特点。系 统使用者只要通过网络，在图形用户界面的引导下，即可轻松使用，而无需进行 其它复杂的配置、安装和管理等操作。 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 2 4 系统结构 本智能考试系统的所有功能都是通过应用服务器和用户浏览器之间的交互 来完成的。与系统相关的数据由数据库服务器来维护和组织。图2 2 是简单的考 试系统结构描述。系统用户有教师、考生和系统管理员，通过数据库的设计使各 用户的权限不同。 i n t e r n e t i n t ra n _ e t 系统管理员教师教师考生考生 图2 - 2 、基于j 2 e e 的网络考试系统结构 1 、系统管理员 进行系统的日常管理和维护，教师和考生注册，添加教师和考生数据表的记 录，接收各方面的意见并进行处理。并在数据库处理中有管理员信息表来确认管 理员的身份和等级。教师制作完成的试卷经过高级管理员审批后才可以发布出 去。 2 、教师 教师也需要经过身份验证后才能进行题库的修改和答案的修改，才能调出考 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 生的试卷进行试卷分析。 3 、考生 考生信息表，是系统管理员对考生的信息进行注册管理，注册后的信息被添 入考生信息表中，经过注册的考生可以使用他的准考证号登陆考试系统，即可生 成相应科目、适当难度的考卷，进行在线考试。 2 5 系统功能组成 智能考试系统大体上可以分为两个主要部分：一个部分是考试管理系统，另 一个部分则是网络在线考试系统。其基本体系结构模型如图2 - 3 。 2 5 1 考试管理系统 考试管理系统包括以下几个基本组成部分： 2 5 1 1 试题库管理子系统 试题库是按照一定的教育测量理论，在计算机系统中实现的某个学科题目的 集台，它是严格遵循教育测量理论，在精确的数学模型基础上建立起来教育测量 工具。试题库作为网络考试用的基础数据库，在建立时必须准确、全面地反映课 程的知识点，从而保证试卷的正确性和可用性。建立题库是一个复杂的系统工程， 整个工作必须建设在坚实的科学的理论基础上。题库建设的理论是很广泛的，它 至少包括以下几个理论：即学科体系与教学目标分类理论、题型功能与命题技术 理论、项目分析理论、参数等值理论、试卷生成理论。其中：学科体系与教学目 标分类理论是命题的依据。将决定着整个题库及其生成试卷的内容与结构难度， 题库的学科框架就是要依据它设计和实现的。题型功能与命题技术理论提供了命 题的原则、方法，也提供了评价题库结构的根本标准，它直接影响到题库中题目 的编写、筛选、评价与比例配置等等，所以是题库建设理论的一个重要方面。题 库的设计在参照国家教育资源建设技术规范的基础上，主要考虑以下几个方面： 能准确、清晰地反映出题目的内容 题型应以客观题为主，适当考虑主观题型 便于分类管理和使用 应包含评分所需的相关信息 1 4 浙江大学硕士学位论文 基于w e b 的智能考试系统 能处理一些特殊信息 一一。一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一。一一。一一一。一一一。一。一。一1 i 考试管理系统 试题库 组卷 试卷库 考试结 考生信 管理 _ 子系统 管理 4 果分析 息管理 子系统子系统子系统子系统 t j ，一、 ，。、 试题库试卷库考生 信息库 1 黼库麟器t 0 w e b 服务器 ： 网络在线考试系统 图2 3 、网络考试系统体系结构 建立试题库，首先要建立系统的数学模型，然后确定试题的属性指标以及试 题的组成结构，再组织大批量的优秀学科教师编写试题。为了保证这些试题的科 学性和有效性，还要组织大量的被试样本，进行抽样测试，对试题参数标注的有 效性进行校正。试题管理子系统则将这些经过精心选择、严格编审和科学分类的 试题收集起来，存贮在计算机中。试题管理子系统包括试题录入、试题修改、试 题删除、试题恢复、试题预览、试题库预览和试题库输出等功能。试题管理予系 统的核心是试题的维护管理与试题的合法性约束： l 、题库管理 对试题库的各种题型按不同考试种类和难度级别进行管理，定期对题库进行 修改扩充管理。试题库管理员可以通过网络对题库内容进行维护，其中包括题目 浙江大学硕士学位论文基于w e b 的智能考试系统 管理、知识点管理、题型管理、难度等级管理和认知层次管理。题库管理员在此 部分进行对题库属性的编辑。例如增加题库的知识点，减少一级难度等级等。 在题目管理中又包括添加题目、编辑题目、搜索题目、题目统计。在添加题 目中，可通过输入具体题目以及题目的各种属性( 知识点、难度、题型等) 向题 库中添加试题。编辑题目中可通过输入题目i d ，确定要编辑的题目并进行相应修 改。搜索题目中，可按照出题人、出题时间以及各题目属性( 知识点、难度等) 对题库中的题目进行搜索。题目统计中包括对题库中的总题目数量等的统计信 息。 2 、试题提交的约束机制 远程试题向试题数据库提交时，系统设置对用户填写和设定的内容进行严格 的检查，以防止不符合要求的数据进入题库。除了由程序自动对题目内容、格式 等信息进行必要的检查外，还应进行人工复核，如提交学科专家审查、修改，只 有经过审查合格的试题可以进入题库，确保题库准确无误。 2 5 1 2 组卷子系统 组卷子系统是考试管理系统的核心组成部分。考试内容是考试目标对知识、 技能和能力要求的具体体现。因此，考试内容要选择能够充分体现这种要求的具 体知识和能力，并确定考核知识的广度和深度及能力层次的要求。考试管理系统 要求在考试内容和考试要求相同的情况下，在短时间内生成差别较大的等效试 卷。所以试卷的试题组合应当合理，选择的试题要有合乎考试目的要求的难度与 区分度。这就要有一个科学、完善的组卷方案。这个工作主要是由组卷子系统来 完成。组卷子系统必须具有公正、客观、快速高效的优点，可以提高成绩的可信 度。 组卷子系统的核心在于抽题规则的生成，即按照一定的组卷方案，组成符合 考生和教师使用的试卷。组卷方案是出题者对考试的总体要求，其设计目的在于 全面、系统地考查考生对课程基本知识和基本技能的掌握，同时还要突出对课程 重点内容的考核，通过该试卷能够考查学生应用知识，分析问题和解决问题的能 力。 组卷子系统的功能包括组卷方案管理和组卷。组卷方案管理是由组卷教师负 责对考试制定组卷方案，即制定考试的题型、难度、试题量及分值，包括新建组 浙江大学硕士