（计算机应用技术专业论文）计算机基础课考试系统设计与实现.pdf

摘要 摘要 本篇论文是基于赤峰学院自行设计开发的计算机应用基础课课程考试系 统，该考试系统是一套基于c l i e n t s e r v e r ( 客户端服务器) 架构的多层分布式网 络考试软件系统。系统功能全面，操作简单，实现了从教师出题、组织考试、 阅卷评分、成绩汇总、生成纸质试卷等全过程的计算机管理。计算机基础课考 试系统是赤峰学院的教学改革项目之一。本系统于2 0 0 8 年起投入使用，在考试 中试用了2 个学期，效果良好，能够基本满足赤峰学院计算机基础课课程考试 的需要。 论文详细阐述了计算机基础课考试系统的开发过程，从设计方案、需求分 析到总体设计、详细设计，再到系统实现，并分析了网络考试系统的系统安全 问题及可采取的策略与手段，其中对组题子系统、考试子系统、和评分子系统 作了详细的介绍，同时也给出了部分核心程序代码。本系统利用w i n s o c k 进行 网络通信，用v b a 技术对考生的o f f i c e 试卷进行自动评分。 关键词：考试系统c s 结构w i n s o c kv b a 自动评分 a b s t r a c t t h i st h e s i si sa b o u tt h ec o m p u t e rs c i e n c ee x a m i n a t i o ns y s t e md e v e l o p e db y c h i f e n gu n i v e r s i t y t h i se x a m i n a t i o ns y s t e mi s b a s e do nc ss t r u c t u r ea n dh a s v a r i o u sf u n c t i o n s e a s eo fc l i n i c a lm a n i p u l a t i o n t h i ss y s t e m a l s oe n a b l e st h e p a p e r l e s sm a n a g e m e n to ft h ew h o l ep r o c e s sw h i c h i n c l u d e sq u e s t i o n i n g ，o r g a n i z i n g e x a m i n a t i o n ，m a r k i n gt h ep a p e r s ，r e p o r t i n gt h er e s u l t sa n df o r m i n gt h ep a p e r s t h i s t h e s i sh a sr u ni n t oo p e r a t i o n t h i ss y s t e mc a nm e e tt h en e e do ft h ec o m p u t e rs c i e n c e e x a m i n a t i o no ft h ew h o l eu n i v e r s i t y t h i st h e s i sd e c r i b e st h ed e v e l o p i n gp r o c e s so ft h ee x a m i n a t i o ns y s t e mi n d e t a i l ，a n a l y s e st h es e c u r i t yo ft h es y s t e ma n dt h em e t h o d sa d o p t e d ，g i v e s al o to f i n f o r m a t i o na b o u tq u e s t i o ns u b s y s t e m ，e x a m i n a t i o ns u b s y s t e m a n d m a r k i n g s u b s y s t e m ，p r o v i d e s t h ec o d eo ft h ec o r ep r o g r a m t h i ss y s t e mc o m m u n i c a t e sb y w i n s o c ka n da u t o m a t i c a l l ym a r k st h es t u d e n t s o f f i c ep a p e r sb yv b a k e y w o r d s ：e x a m i n a t i o ns y s t e mc ss t r u c t u r ew i n s o c kv b aa u t o m a t i cm a r k i l 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、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：苏黼 力帅7 年月f 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： 解密时间：年 月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下： 南开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、己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：撕 动夕年多月1日 ， 第一章绪论 第一章绪论 第一节课题背景 计算机在考试中的应用是对考试的一场革命，它代替了千百年来用纸笔考 试的形式。国内各高校的计算机课程考试都纷纷实现了使用计算机软件进行考 核的考试方式，该考试形式因其安全、公正、准确、快速等特点越来越受到各 高校的重视。赤峰学院各个非计算机专业的计算机应用基础课程开设在大 学一年级上半学期，学生不仅要参加本课程的校内期末考试，而且非计算机专 业的本科学生还要参加国家教育部举办的全国计算机等级考试。为了提高本学 院学生全国计算机等级考试通过率，。提高学生学习计算机课程的积极性和操作 计算机的水平，以及提高效率节约人力物力，我们针对赤峰学院计算机应用 基础课考试模式的改革与实践这一教学改革项目，设计开发了一套计算机应 用基础课的考试系统( 单机版) ，2 0 0 8 年起投入使用，在考试中使用了2 个学期， 效果很好，相当程度地实现了考试的客观、公证，并大大减轻了教师在组卷、 阅卷方面的工作强度。同年对原系统进行改版升级为网络版( 局域网) ，至今已 经完成了大部分内容。 1 2 1 本课题的任务 第二节本课题的任务及意义 计算机基础课考试系统应能够用计算机来代替人工完成出题、答题、评卷、 成绩汇总等一系列内容。其测试主要内容应包括：计算机基础知识、网络基础 知识、打字训练、操作系统、o f f i c e 应用。通过计算机基础考试系统，实现提高 计算机基础课程考试的出题速度、平衡选题难易程度、提高评卷速度和评卷的 公正性等。同时实现纸质文档存档的规范化。对实现教考分离切实提高教学质 量起到良好的促进作用。 第一章绪论 1 2 2 本课题的研究意义 传统的纸质考核方式存在对教师来说出题难、评分繁琐、容易出错，考试 时学生容易抄袭等种种现象，应用本计算机基础考试系统，可以充分利用课程 题库，自动组织试卷，避免试题的泄漏。同时，校园网络为考试系统提供了硬 件环境，考试时间灵活，考试结束可以立即进行自动评分阅卷，给出成绩并对 成绩进行统计汇总，并可以对学生的一定作弊行为进行相应处理，可以使考试 快速、方便、公平的得以实施。 因此借助计算机应用基础课考试系统，对提高和改善高等院校教学管理水 平的现实意义主要体现在以下几个方面： 1 节约大量的人力物力； 2 教学管理者可以快速获取学生掌握知识信息的程度； 。3 便于掌握任课教师的讲授程度； 4 。便于对教学计划和进度的调节与控制； 5 有效地减少学生的抄袭现象； 6 有助于学生平时训练和复习。 第三节国内考试系统的现状 经过多年的发展，目前国内已经有很多比较成功的考试软件，如全国计算 机等级考试系统( 局域网) 、人事部门的职称考试系统( 局域网) 、a t a 公司开 发的银行就业资格认证考试系统等都是采用计算机软件进行考试乜1 。但有些考试 软件中，或多或少的存在着一些弊端，有些考试系统的试题形式全部基于客观 题，缺少操作题，功能比较简单，自动化和智能化不够，有些考试系统安装维 护过程比较复杂，有些考试系统不能对图片进行处理，有些考试系统不能汇总 成绩，因此这些系统不符合赤峰学院计算机基础课课程考试的实际情况。 2 第一章绪论 第四节本考试系统的开发环境、功能及特点 1 4 1 本系统的开发环境 本考试系统在w i n d o w s 2 0 0 似p 上以v b 6 o ( 企业版) 为开发平台，采用服务 器客户机( c s ) 模式，以a c c e s s 作为后台数据库，在赤峰学院计算机系机房进行 系统调式。本系统于0 7 年开发并投入使用，经过两学期近3 0 0 0 多学生的实际 使用，效果良好，系统稳定，操作简便，功能基本完善，完全达到了预定的设 计要求。0 8 年开发升级为网络版，至今已基本完成。 1 4 2 功能及特点 1 系统基于局域网环境，适用于几乎所有w i n d o w 操作系统平台。 2 软件短小精悍，系统且无需安装，可直接使用。 3 阅卷系统自由灵活。o f f i c e 操作题可由教师自由出题组成套题后由学生 随机抽取，交卷后系统可自动进行阅卷。 4 操作题覆盖知识面广，涵盖绝大多数常用的操作，并且都能够正确判阅。 5 考试机死机或断电可恢复重考，且不会丢失己完成的答题及已保存过的 操作。 6 本系统通用性强，除了可用于计算公共课考试外，也可用于其它部分课 程的考试，只需对题库及操作题部分的阅卷系统作相应修改。 7 可以防止大部分作弊行为，如替考、重考等。 1 5 1 系统结构 第五节系统方案 考试系统根据使用的区域可以分为单机考试系统和网络考试系统，根据选 用的系统架构可分为b s 结构和c s 结构的考试系统。b s 架构的考试系统，特 点是客户端无须开发，所有的事务处理全部在服务器端实现，客户端只需要有 浏览器考生就能参加考试。这种结构能够方便地实现数据层与业务层的分离， 3 第一章绪论 有较好的安全性，易于维护和管理1 。缺点是要求服务器的响应速度和并发处理 数据请求的能力要强，即要有较好的吞吐性能，同时由于w e b 服务自身的特点， 客户端不能对本地文件进行操作，而这种操作在一些应用场合却是必要的，这 限制了一些应用。c s 结构的考试系统，特点是客户和服务器端各自完成本地和 远程服务，利用多层分布式处理方式可以解决数据层与业务层的分离，达到数 据的安全保密h 1 。由于客户端程序运行于本地，能够充分利用本地的软硬件资源， 数据存取快速方便。利用网络技术，客户程序只在抽取试题和上交试卷时才与 服务器通信，对服务器的压力要小一些。如果正确使用网络协议，设计方案良 好，可以达到w e b 服务器的并发处理效果。通过多次的实践和各种方案的对比， 综合学校的实际情况，因此本系统决定采用技术比较成熟的c s 结构作为系统 结构。 1 5 2 后端数据库系统的选择 为了出题教师的使用方便，本系统数据库采用了a c c e s s ，它的查询速度快， 安全性与w i n d w o s 紧密相关，是微软的数据库，短小精悍，性能较好，适合作 为本系统局域网考试的数据库服务器。为了能使系统具有较好的通用性，以及 从软件成本上考虑，系统采用a d o 方式访问数据库。 1 5 3 前端设计工具的选择 有很多工具可以作为数据库应用系统的前端界面开发工具，例如p b 、v b 、 v c 、v f p 、d e l p h i 、a s p 、j a v a 等。通过对比分析，最后我们采用v b 作为系统的 前端开发工具。v b 编写代码容易，界面设计简洁，安装和发布简单，适合于系 统的开发。与评分阅卷v b a 接口简单，对于本项目组的开发人员也容易上手。 1 5 4 系统流程 1 身份验证 考生在系统登录界面输入自己的信息，如学号，单击“开始登录”进入信 息处理程序( 在服务器端执行) ，如信息不正确，系统给出提示信息，并重新定 位到登录界面；如信息正确，则显示试题说明界面，点击“开始抽取试题进入 4 第一章绪论 试题界面。为使考场易于组织和管理，本系统对考试时间作了严格的限制，考 试时间是服务器端的时间，所以跟考试机器的时间无关，即使考生修改所在机 器的时间，也无济于事。在考试过程中因机器故障或其他原因需要更换机器考 试时，系统能自动保存考生原来的操作，由监考人员输入密码方可进行续考或 换机考试，特殊情况下也可输入密码重新抽取试题。 2 试卷与试题库 本方案中的考试题目放在后台试题库，在生成试卷时按照一定的规则、算 法，根据知识点、分值和试题类型，从后台试题库中取出相应的记录随机生成 试卷并在后台数据库上生成标准答案以便自动评分，然后试题题目信息在客户 端进行显示，并在客户端备份试卷内容及考生的操作记录，以防考生误操作删 除文件和网络断时的考生成绩回收。 3 实时监控 为了防止考生通过网络或其他方式作弊，设计时采用远程监控技术把考生 当前屏幕的信息传至服务器。 4 考生答卷与交卷 考生考试的答卷实时存放于客户端。考生所做的主观题和客观题答案均存 放于考生文件夹内，当考生点击交卷后上传至服务器进行自动评卷，在服务器 数据库中设置考生状态并死锁客户端。 5 成绩的维护及纸质试卷的生成 考生交卷后服务器端进行自动评卷、生成考生成绩和纸质试卷，由考生签 字认可后可离开考场，系统可对某一集体考生可进行成绩汇总、统计、排序、 生成成绩分布图等。 第六节系统关键技术 1 t c p i p 协议与u d p 协议及w i n s o c k 的使用，使客户机与服务器之间的通 信与文件传输得以实现。 2 v b a 的应用，是o f f i c e 操作题自动阅卷得以实现及生成纸质试卷的关键。 3 w i n s o c k 的应用及w i n d o w sa p i 函数调用获取本机i p 地址与网络掩码及 对网络进行监控。 4 利用a c c e s s 数据库的o l e 字段及相应编程手段存取二进制文件，使得 5 第一章绪论 对图片文件的处理变得简单。 第七节论文的结构 全文共分为六章。 第一章绪论，介绍了本课题的研究意义及本系统的功能特点和系统方案。 第二章可行性研究，从经济可行性和技术可行性两个方面对系统的可行性 进行了分析研究。 第三章需求分析，通过对系统的需求分析得到了数据流图和数据字典。 第四章系统设计，从软件模块结构设计，和安全性、可靠性设计两个层面 对本系统的进行了总体设计。 第五章详细设计与实现，从组题子系统的详细设计和实现，考试子系统的 详细设计和实现和自动评分子系统的详细设计和实现三个方面，详细阐述了本 系统的设计思路。 第六章结束语，对本系统的研究工作进行概括总结，指出了系统存在的问 题，展望了今后需要进一步开展的工作。 6 第二章计算机应用基础课考试系统可行性研究 第二章计算机基础课考试系统可行性研究 第一节系统的开发方法 本系统实际是一个应用软件系统，采用软件工程的方法进行可行性分析研 究。软件工程的开发方法有瀑布模型( 生命周期方法) 、快速原型法或两种方法 的结合嫡1 。生命周期法包括结构分析、结构设计，结构程序设计( 简称s 卜s d _ s p 方法) 用瀑布模型来模拟。各阶段的工作自顶向下从抽象到具体顺序进行。瀑 布模型意味着在生命周期各阶段间存在着严格的顺序且相互依存。软件生命周 期包括六个阶段：问题的定义及规划、需求分析、软件设计、程序编码、软件 测试、运行维护。快速原型法也称为面向对象方法是近年来针对( s a - s 卜s p ) 的缺陷提出的设计新途径，是适应当前计算机技术的进步及对软件需求的极大 增长而出现的。是一种快速、灵活、交互式的软件开发方法学。其核心是用交 互的、快速建立起来的原型取代了形式的、僵硬的( 不易修改的) 的规格说明， 用户通过在计算机上实际运行和试用原型而向开发者提供真实的反馈意见。快 速原型法的实现基础之一是可视化的第四代语言的出现。两种方法的结合，使 用面向对象方法开发系统时，工作重点在生命周期中的分析阶段。分析阶段得 到的各种对象模型也适用于设计阶段和实现阶段。实践证明两种方法的结合是 一种切实可行的有效方法，本系统亦采用两种方法的结合。 2 2 1 主要问题 第二节本系统解决的主要问题和目标 1 目前市场上针对学校期未课程考试的软件尚比较缺乏。 随着计算机应用技术的日益成熟和普及，很多考试都借助计算机完成，因 而相应软件的开发就显得极其重要。为节约考试成本，改善学院计算机基础课 考试现状，更好的考察学生的真实水平及实际操作计算机的能力，有必要开发 本系统。 7 第二章计算机应用基础课考试系统可行性研究 2 原有的单机版考试系统还存在一定的问题。 考试系统能够节约考试出卷、制卷、阅卷的人力和物力，较真实的反映学 生的计算机操作水平。但原有单机版考试系统存在着回收成绩繁琐、对作弊监 控力度不够、系统安全性能不够，对o f f i c e 操作题的自动评卷不够准确等问题。 2 2 2 目标 本系统应用v b 作为开发环境，结合v b a 进行c s 结构的程序开发，后台采 用a c c e s s 作为数据库，其中v i s u a lb a s i c 作为前台考试界面和后台题库维护 的开发语言，v b a 作为评判试卷的宏编写工具。实现考试试题的自动抽取：包括 选择题、w i n d o w s 操作题、w o r d 操作题、e x c e l 操作题和打字题的每考生随机自 动抽取；自动评分功能：对选择题、w i n d o w s 操作题、w o r d 操作题、e x c e l 操作 题：打字题自动阅卷和评分；学生答题结果的备份与恢复、二次登录、更换机 器；存档纸质试卷的生成；成绩的核定与统计；作弊处理和实时监控等功能。 2 3 1 经济可行性 第三节本系统可行性研究与评价 赤峰学院有1 0 0 0 0 左右在校学生，每学年入学的新生2 5 0 0 人左右，所有学 生在第一学期将开设计算机应用基础课，期末将进行考试，传统考试采用笔试 和上机两种方式结合，笔试题型限于选择、判断、填空、简答。上机考试考核 学生实际的计算机操作能力，但每学期期末笔试考试要安排2 5 0 0 3 0 = 8 3 场左右， 上机考试7 个机房同时，每机房按5 0 台机器计算要安排2 5 0 0 5 0 7 = 7 次左右， 每场笔试和上机按2 人监考、每场9 0 分钟，评阅一份笔试试卷和上机试卷都按 5 分钟计算，全院学生期末笔试要出a 和b 两套试卷，上机考试要出2 0 套试卷， 每套试卷按5 小时计算，可见其工作量之大。采用考试系统上机考试，每机房 的考试评卷时间不会超过5 分钟，出卷工作量基本与原来一致，但监考工作量、 阅卷工作量大大减少，见表2 1 。 8 第二章计算机应用基础课考试系统可行性研究 表2 1 传统考试与采用考试系统考试工作量对比表 项目传统考试考试系统备注 笔试工作量( 小时)上机工作量( 小时)工作量( 小时) 监考 2 5 0 0 3 0 2 1 5 = 2 5 02 5 0 0 5 0 2 1 5 = 1 5 0 2 5 0 0 5 0 2 1 5 = 15 0 评卷2 5 0 0 木5 6 0 = 2 0 82 5 0 0 宰5 ，6 0 = 2 0 82 5 唰5 0 7 宰5 6 0 = 1 出卷 2 半5 = 1 02 0 5 = 1 0 02 0 5 = 1 0 0 合计9 2 6 + 锖j j 卷、取卷、运输时间 9 5 02 5 1 + 录入2 0 = 2 7 1 费用9 5 0 宰3 0 = 2 8 5 0 02 7 1 * 3 0 = 8 1 3 0设3 0 元d , 时 由上表可以看出：传统方式用的工作量至少为9 5 0 小时人，费用为2 8 5 0 0 元，而采用考试系统则为2 7 1 小时人，费用为8 1 3 0 元，赤峰学院计算机系有近 6 0 0 台计算机，不用为考试专门填加设备，从而为学院可节约2 0 3 7 0 元，进而保 障了本项目的经济可行性。 2 3 2 技术可行性 本系统采用v b 做为开发工具，采用c s 结构，用m i c r o s o f ta c c e s s 作为 数据库平台完全能满足本系统的各种数据的存储，使用其o l e 对象技术能使题 库及相关文档存入数据库中，从而能方便快捷地访问数据库。数据信息都放入 数据库中进行存储，而这些数据信息的调用则完全由程序来完成，w i n s o c k 的使 用是服务器与考试机数据传送的保障。通过对v b a 编程的深入研究，对o f f i c e 对象的分析，发现通过v b a 技术读取o f f i c e 文档中的文本、格式、图片及页面 设置等数据己不成问题。这使得自动生成题目，自动阅卷成为可能，这项技术 是本系统的关键核心技术。通过一些独到的技术手段，解决了很多计算机基础 考试系统在阅卷上遇到的技术难题。图片与普通文档在数据库中的存取技术利 用o l e 技术和a c c e s s 中二进制存储格式使得图片、o f f i c e 文档均可方便存入数 据库中，通过v b a 对象管理可以方便地进行访问。 本系统的考试部分选用v b 实现，阅卷部分选用微软的v b a 接口，可以满足 开发过程中的一切需求，加上w i n s o c k 远程数据传输手段，考试系统的理论及 技术已经成熟，因此本考试系统软件的开发技术上完全可行。 9 第二章计算机应用基础课考试系统可行性研究 第四节本章小结 本章主要是从经济可行性和技术可行性两个方面论述了开发本系统的可行 性，在经济可行性上以具体的采证样例进行论证，在技术可行性上以现有的开 发工具和现有的技术进行论证，从而保证了本系统的可行性。 1 0 第三章计算机基础考试系统需求分析 第三章计算机基础考试系统需求分析 第一节需求分析 软件需求包括三个不同的层次：业务需求、用户需求和功能需求哺1 。业务需 求说明了提供给客户和产品开发商的新系统的最初利益，反映了组织机构或客 户对系统、产品高层次的目标要求，它们在项目视图与范围文档中予以说明； 用户需求文档描述了用户使用产品必须要完成的任务，这在使用实例文档或方 案脚本说明中予以说明；功能需求定义了开发人员必须实现的软件功能，使得 用户能完成他们的任务，从而满足了业务需求。软件需求分析的目的是使软件 设计人员和用户之间进行全面和深入的沟通，以明确用户所需的究竟是一种什 么样的软件。 。 3 1 1 需求分析 通过咨询学院、教务处、系领导、向任课教师请教和自己的教学经验，了 解用户需要，具体情况如下： 1 系统的运行必须客观、公平。 2 命题要求：试题要覆盖各章节、各章节要根据教学大纲有一定的比例， 考核标准也要符合教学大纲，要注意重点和难点内容的考核程度。 3 把原来传统考试的笔试和上机两种方式合二为一。 4 题型要有选择、打字训练题、w i n d o w s 操作系统的操作，o f f i c e 操作。 要考核出学生的真正计算机水平。 5 各种题型要有难度区别。 6 与全国计算机等级考试接轨，作为学生平时训练之用。 7 试题总分为1 0 0 分，6 0 分为及格。 8 尽量减少作弊现象。 9 生成纸质试卷。 1 0 成绩分析与统计。 第三章计算机基础考试系统需求分析 3 1 2 考试流程 由以上需求分析可得考试流程为： 1 由教研室专业教师命题，并给出考核评分点和标准答案。如以w o r d 试 题为例：字体、字号、字形、页面设置、边框设置、图文混排、图片设置等命 题单元的分值比例，标准答案等均存入a c c e s s 数据库中的各字段中，o f f i e e 操 作题需要相应的原始素材文件，如图片、文档、电子表格等，这些文件全部保 存到“考生文件夹”中，然后用二进制存储方式存入a c c e s s 题库中的o l e 字段。 e x c e l 与此相同。 2 由以上所给命题单元进行组合，构成学生可抽取的试题。例：由字体， 边框，图片设置三种操作组合成一道w o r d 操作题，系统在进行抽取试题时可把 此题与其它e x c e l 试题、打字试题、选择题、w i n d o w s 操作题构成一套完整试题。 由于每个命题单元均有标准答案，因此组合完试题后，一套完整试题的标准答 案已经确定。 3 学生信息管理，从教务处学生信息表导入或输入本系统，作为本次学生 考试名单进而安排考试，输出准考证。 4 考试过程，学生按学号对号入座，启动考试系统客户端程序，输入学号 进行验证，若与考试服务器中的学号一致，则说明该考生合法，准许其考试， 否则提示考生，学号输入错误或学号有误。学生验证登录后，点击开始考试即 可由服务器组卷和发卷，进入考试状态，时间开始倒记时，记时时间与学生操 作的客户端机器时间无关。学生在考试期间屏幕上的所有操作受到服务器的控 制以防止作弊。离交卷时间5 分钟时系统提示考生。 5 交卷，允许考生提前交卷，考试时间到则自动交卷，交卷后系统评卷得 到分数；交卷时系统自动判断考生的操作题是否存盘，若未存，则提示考生存 盘，否则将无法交卷。交卷或考试时间到，屏幕死锁，考生不能继续答题，此 时由监考教师输入密码退出程序，然后由服务器进行自动评分。 6 考生交卷后服务器自动生成纸质试卷及评判结果，并打印出来由考生签 字，以备以后备档之用。 7 整个考场考生考试完毕后，服务器程序可对某一班级或集体人员的成绩 进行汇总、统计。 1 2 第三章计算机基础考试系统需求分析 第二节数据流图 3 2 1 数据流图( d f d ) 的定义 在信息处理系统中应用数据流图，通过对系统中数据、数据加工的全面分 析，准确勾画出系统的框架，系统开发人员均以此为交流平台，共同分析可行 性、合理性等，有助于系统缺陷在分析阶段被及时的发现和消除，为系统的设 计、实现、测试阶段提供准确而充分的分析，是确保系统及产品质量的必要条 件。对数据的分析有以下几种方式口1 ： 用语言描述进行分析。分析的结果是无形的，只有对这个系统需要完成功 能的描述。其对所有数据的输入、输出、数据的处理过程是不可见的，也就无 法考证分析的正确性和充分性，分析是不可控的，必然导致软件的缺陷，要到 软件开发阶段后期才能发现，有可能对系统产生一定危害。 用控制流图进行分析，分析关注的重点是控制，通过标识其状态描述系统 的行为；标识这些状态是如何达到的，并定义状态间的变迁。信息处理领域的 系统是通过数据驱动的，用控制流图的分析不能涵盖所有数据，只对能产生系 统行为的数据进行分析，分析是不充分的，导致某些软件的缺陷在软件开发阶 段早期不会被发现。 用程序框图进行分析。分析关注的重点是如何实现系统的功能，注重的是 细节，它使用在软件开发的设计阶段。在分析阶段要注重系统的框架，用程序 框图的分析不能清楚地看出系统的框架，将分析和设计过程混在一起，容易掩 盖软件的缺陷。 用数据流图进行分析。分析关注的重点是数据，将面向控制的信息作为数 据进行处理，涵盖系统的所有数据，能准确的抽象系统的信息处理过程。概括 的描述信息流和当数据从输入移动到输出时被应用的变换，每一层都明确强调 “干什么“，“需要什么”，“给出什么 ：可以反映出数据的流向和处理过程； 数据流图分层进行分析，对顶层图的分析可以发现是否有要输入的信息或需要 输出的信息被遗漏，容易及早发现系统各部分的逻辑错误，也容易修正。这样 逐层分解下去，系统被严密的展开，系统的框架被展现出来。数据流图还有助 于消除通常存在于软件开发人员与系统总体及硬件人员的交流隔阂。系统开发 人员通过数据流图更容易理解软件要完成什么功能，数据来源于哪里，结果要 1 3 第三章计算机基础考试系统需求分析 输出到哪等等，他们可以给软件人员更多合理的建议。由于采用数据流图进行 分析，提高分析的可见性和可控性，有助于软件的缺陷在软件开发阶段早期被 及时的发现和消除。因此本系统采用数据流图的方式的对数据进行全面分析。 数据流图的四种基本元素和符号如表3 1 所示。 表3 1 数据流图的四种基本元素和符号 符号描述 。 描述一个处理，输入数据在此进行变换产生输出数据，其中注明处理的名称 描述一个输入源点或输出汇点，其中注明源点或汇点的名称 描述被加工的数据及其流向，流线上注明数据名称，箭头代表数据流动方向 描述一个数据存储，通常用于代表一个数据表，其中注明数据表的名称 分层数据流图： 为了表达数据处理过程的数据加工情况，用一个数据流图往往是不够的稍 为复杂的实际问题，在数据流图上常常出现十几个甚至几十个加工这样的数据 流图看起来很不清楚。层次结构的数据流图能很好地解决这一问题。按照系统 的层次结构进行逐步分解，并以分层的数据流图反映这种结构关系，能清楚地 表达和容易理解整个系统。 3 2 2 本系统的数据流图 1 顶层数据流图：由监考人员在服务器端输入准备要考试的班级或个人信 息，启动客户机，学生在客户端输入学号信息，进入考试系统参加考试，最后 得到考生的考生成绩。如图3 1 所示。 图3 1 顶层数据流图 1 4 学生成绩文件 第三章计算机基础考试系统需求分析 2 0 层数据流图：监考人员输入某班级或个人开考信息，生成学生信息文 件，学生通过输入学号登录考试系统，通过身份验证后获取由录入人员输入的 命题信息所组成的随机试题并考试，最后得到学生考试的答案，通过评分后得 到的学生的学生成绩。如图3 2 所示。 图3 20 层数据流图 学生信息文件 息 学生答案文件 学生成绩文件 3 1 层数据流图：0 层数据流图主要细化分4 个1 层数据流图。 ( 1 ) 整班准备工作数据流图：监考人员输入或导入某个班级或单个学生的 学生信息，生成要考试学生的信息文件。以便下一步验证学生的考试信息。如 图3 3 所示。 图3 31 层数据流图 学生信息文件 ( 2 ) 考试管理数据流图：学生输入学号信息与监考人员输入的学生信息文 件对比进行身份验证，如果合法即可随机抽取试题进行考试，考试过中出现断 网、断电情况，学生可由监考人员输入密码进行二次登录进行续考，考生答过 的所有操作及试题给予保留，若有特殊情况可由监考人员输入密码进行重新抽 取试题进行考试。考生交卷或考试时间到达，屏幕死锁生成学生答案文件，当 然在考试状态时，学生考试用的机器受到服务器的实时监控以防学生作弊。如 图3 4 所示。 1 5 第三章计算机基础考试系统需求分析 断 或 图3 4 考试管理数据流图 ( 3 ) 评分管理数据流图：学生答案文件进入评分系统和标准答案进行对比， 获得学生得分数生成学生成绩文件。评分之后要删除当前学生的所有状态，但 在评分之前要对学生的数据进行备份。如图3 5 所示。 学生答案文件 图3 5 评分管理数据流图 学生成绩文件 ( 4 ) 组题管理数据流图：由录入人员输入教师命题单元及标准答案，生成 试题单元及标准答案，以便进行自动阅卷。如图3 6 。 组题信息 - _ _ _ - _ - _ - _ _ _ 图3 6 组题管理数据流图 试题答案文件 当然在生成学生成绩文件的同时还可对学生成绩进行排序、统计等操作， 考试时还有倒计时操作、评卷之后生成纸质试卷等。 1 6 第三章计算机基础考试系统需求分析 第三节本章小结 经过需求分析，本系统能够实现的题目类型为单项选择题、w i n d o w s 基 础操作题和o f f i c e 操作题。客观题的考查范围主要是计算机基础知识及网络基 础知识，操作题为w i n d o w s 、w o r d 、e x c e l 操作以及打字测试试题。系统的主要 功能是：监考人员输入或者导入考生信息，录入人员输入教师命题信息( 命题单 元) 之后，由系统管理员把命题单元组合成w o r d 和e x c e l 套题，系统自动生成题 库；学生登录服务器，身份验证后得到随机考题；考试结束后，服务器回收学 生答卷，交由阅卷系统进行评分，最后得到考试成绩并对学生的原始文件进行 备份以及生成纸质存档试卷和对学生成绩进行汇总和统计；考试过程中有倒计 时和实时监控。本系统实现了考试管理、题库管理、考试过程监控、学生答题、 系统自动评分、成绩回收、成绩汇总统计、生成纸质试题于一体，实现考务、 考试自动化和无纸化。本系统的开发能够使考试节省人力、物力，易于进行考 试管理，提高了考试的规范化，有助于增加考试的公平性及可靠性。 1 7 第四章系统设计 第四章系统设计 根据计算机应用基础考核大纲的要求，系统应达到以下测试点： 1 。计算机文化基础知识。 2 w i n d o w s 基本操作。 3 文字处理系统w o r d 的基本操作。 4 电子表格处理系统e x c e l 的基本操作。 5 计算机网络的基本概念和i n t e r n e t 网的基本应用。 6 打字训练题。 归纳以上的测试点，确定考试题型如下： 1 选择题：主要测试学生除操作题以外的计算机文化基础知识、概念、计 算机网络基础知识、电子演示文稿系统基础知识等。 2 w i n d o w s 操作题：该题型主要测试学生对操作系统的熟练使用。 3 文字处理系统w o r d 的操作：主要测试学生对文字处理系统w o r d 的掌握 程度，如文字、段落、整篇文档的排版和处理。 4 电子表格处理系统e x c e l 的操作：主要测试学生对电子表格处理系统e x c e l 的掌握程度，如单元格处理、表格计算、图表处理等。 5 打字训练：主要测试学生输入和编辑文字的能力。 系统能够方便的对相关的题型进行录入、维护，根据考试的要求生成试卷， 同时应给出各测试点的分值、题目描述、标准答案，并根据考试方式的不同， 系统应具备生成套题的功能。 考试系统提供考生的登录、审核功能，考生登录成功后从题库中对各种题 型进行随机抽取，根据抽取的试题给考生建立考试环境，考生在考试程中，题 目的要求和描述一直能出现在屏幕上，考生不需要进行试题的记录和抄写工作， 可以边看题边做答，达到无纸化考试的要求。在考试的过程中能随时将考生的 答题情况进行记录，当出现特殊情况( 如计算机掉电、死机等) 时，能够通过重新 启动计算机，二次登录，继续做答。考生成绩的计算机自动评分，能够根据每 个考生的试题情况，对考生的答案进行评判，将考生成绩进行回收，并能方便 的对考生的成绩进行查询、统计和分析。 1 8 第四章系统设计 根据纸质考试的现状、原有单机版考试系统存在的问题及相关的要求，在 反复研究、论证后，我们确定了计算机应用基础课考试系统网络版的工作流程 图如如图4 1 所示。 图4 1 计算机基础考试系统网络版的工作流程图 该工作流程图是一个完整的组织计算机基础网络考试的过程图，共分为组 题子系统、考前准备子系统、学生考试子系统、监控子系统、评分子系统、成 绩管理子系统、纸质试卷生成子系统七个子系统。 1 9 第四章系统设计 第一节软件模块结构设计 任何一个软件的开发都离不开软件工程的指导思想，软件开发不是个体劳 动的神秘技巧，而是一种组织良好、管理严密、各类人员协同配合，共同完成 的工程项目。软件的开发应遵循严格的规范，其中软件模块的划分应按照软件 工程学中模块化设计的思想。按照软件工程学理论，模块本身的复杂度和工作 量虽然随模块的变小而减少，但模块接口工作量却随着模块数的增加而增大。 每个软件都存在一个最小成本区，把模块数控制在这一范围，可以使总的开发 工作量保持最小。本系统采用结构化程序设计思想，遵守模块化、层次化和自 顶向下设计原则。组题子系统由输入教师命题、答案及难度模块和生成试题单 元模块构成；考前准备子系统由监考教师输入预开考班级或个人信息生成预考 试学生信息模块构成；学生考试子系统由登录验证模块、考试模块、异常处理 模块及交卷模块构成；监控子系统由学生机数据传输模块和服务器监测报警模 块组成；评分子系统由主观题评分模块、客观题评分模块和成绩生成模块组成； 成绩管理子系统由成绩统计汇总和打印模块组成；纸质试卷生成子系统由生成 模块和打印模块构成。 4 1 1 组题子系统 1 题库建设 题库是实现计算机基础考试系统的第一步。题库中有成千上万的题目，某 次考试用哪些题，需由计算机自动组合生成试卷。其中题目的组合可按下列两 种方式选择：一是按照课程教学大纲规定的各章节知识点要求，并根据适当的 难度系数、各章节题目比例，由系统自动抽取考题并生成试卷；二是由出题教 师根据自己的要求手工抽取试题并生成套题。考试时，每位考生所做试题随机 抽取，因其操作性很强，即使偷看邻近考生的显示屏也无济于事，需要考生自 己操作。这样尽量避免了相互抄袭的行为，使考试更公平，合理。 2 题库管理与维护 题库管理模块主要功能是试题的录入、编辑、试题的抽取、加密、数据库 压缩等。试题全部保存在a c c e s s 数据库中。试题类型分为t 选择题、打字题、 操作题。其中操作题分为：w o r d 编辑排版、e x c e l 电子表格以及w i n d o w s 操作 题等主观操作题。选择题、打字题以及操作题的考试要求，直接以文本形式存 2 0 第四章系统设计 入a c c e s s 2 0 0 0 数据库的相应字段，操作题的素材文件二进制方式存入数据库的 的o l e 字段。 3 功能模块图如图4 2 所示。 4 1 2 考前准备子系统 图4 2 组题子系统功能模块图 考前准备是每次考试之前必须要进行的操作，一个机房里的考试可能是一 个班级也可能是一个人或几个班级的部分人的组合。针对这种情况监考人员要 把要考试的学生信息加载进考试库中，以便对学生进行登录验证，确保无替考 和重考现象。 功能模块图如图4 3 所示。 图4 3 考试前准备子系统功能模块图 2 1 第四章系统设计 4 1 3 考试子系统 系统以p c 机为硬件平台，以w i n d o w s 9 8 或w i n d o w s 2 0 0 0 、x p 操作系统为 软件环境，采用t c p i p 网络协议及局域网流行的c s 结构，从考生登录、学号 验证、随机抽取试卷、开考、二次登录、重考、作弊处理、收卷，整个考试过 程都由一台考试服务器统一控制。服务器采用局域网内广播本机p 地址的方式， 因而客户端无需设置服务器p 地址，只要是客户端与服务器处于同一网段，客 户端就能自动获取服务器的p 地址，使考试机的操作设置达到最简，而且考试 机除了一个客户端可执行文件及考试时的临时文件之外，无其它多余的文件， 更无需复杂的安装过程。考试子系统由服务器端与考试机构成，采用局域网典 型的c l i e n t s e r v e 结构。试题文件与考试结果文件的发送与接收则采用t c p 协议， 以保证可靠的数据传输。考试时，每个考试机将从考试服务器题库中随机抽取 一份试卷并显示给学生，考试机收到后，从a c c e s s 数据库中取出试题、图片并 显示，而操作题考试素材则取出后进行还原显示，存入到考试机硬盘的考生文 件夹中，同时也备份一份原题到一隐藏文件内，以备学生误删除自己的试题时 使用。考生交卷时，将考生数据上传至服务器的a c c e s s 数据库，并将考生文件 夹内容备份到考试机的其它文件下，以备出现异常时使用，服务器完整收到后， 再通知考生机关闭考试端结束考试。考试期间，系统显示时间，据考试结束5 分钟时系统自动提示考生，时间到时自动死锁考试机屏幕并保存操作结果。考 生是否己登录、是否重复登录、是否己进入考试、是否己交卷等情况，都可由 考试服务器端全程监控。考试过程服务器对考生机的屏幕信息进行实时监控， 防止学生利用网络进行作弊。 功能模块图如图4 4 所示。 图4 4 学生考试子系统功能模块图 2 2 第四章系统设计 4 1 4 监控子系统 对考试机的实时监控是防止学生作弊的有效手段，监控子系统主要监控每 个学生的考试状态，学生的信息，考试机的屏幕信息，网络情况等，确保把作 弊情况减少到最低，保证网络的畅通。 功能模块图如图4 5 所示。 4 1 5 评分子系统 图4 5 监控子系统功能模块图 考试结束时，学生的全部考试结果以数据方式传到考试服务器上的a c c e s s 数据库中，阅卷时需要通过程序读取a c e e s s 数据库的考生答题结果，与已有的 标准答案进行比对，给出该学生的考试成绩。上述工作都由阅卷系统自动快速 地实现。最后，教师利用阅卷系统对学生成绩进行统计、汇总分析处理并生成 报表，以此改进教学与学习，促进教学质量的提高。 阅卷时对客观题评分只须把考生答案与标准答案对比即可得到该题成绩。 打字题的评分需要查出学生输入的文字与原有文字信息的错误率即可得出学生 的打字成绩。在对o f f i c e 文档自动评分时，阅卷系统采用o l e 技术、o f f i c e 中 提供的v b a 语言，通过v b 来读取文档中的各个考核点，并根据组题时试题库 已经生成的标准答案给出每个考核点的分值，最终得到操作题的分数。 功能模块图如图4 6 所示。 2 3 第四章系统设计 4 1 6 成绩管理子系统 图4 6 评分子系统功能模块图 自动评卷后得到学生的考试成绩，教师可对考试成绩进行汇总、统计，计 算平均、挑选高分、生成报表、打印结果等一系列操作，以便检查在教学中存 在的问题，更好地提高教学质量和检测学生的实际水平。 功能模块图如图4 7 所示。 图4 7 成绩管理子系统功能模块图 4 1 7 纸质试卷生成子系统 自动评卷后得到学生的考试成绩与学生考试时随机抽取的试题结合起来， 组合成一套具有成绩和