（计算机应用技术专业论文）基于工作流的计算机考试系统的设计与实现.pdf

摘要 随着计算机技术的发展及计算机网络的日益普及，利用计算机实现网上在 线考试、在线测试等已成为教育改革的热点之一。论文介绍了计算机在线考试 系统的工作流理论模型、用例分析、功能设计与实现等内容。 首先，本文介绍了计算机考试系统的研制背景，分析了国内外发展现状， 针对计算机考试系统要实现远程测试的特殊要求，从工作流的角度对该系统进 行了分析研究，描述了系统的工作流理论模型。 其次，在文中认真分析了教育学中的经典测量理论，并以此为理论依据， 设计了一种自动组卷方法，该方法充分考虑了经典测量理论中的关键参数，如 难度系数、区分度、曝光时间等，从而实现科学组卷。 第三，介绍了系统设计中所涉及的关键技术，如数据库设计、组卷算法分 析、系统接口设计、阅卷评分方法、成绩分析以及系统安全性设计等。 最后，对全文进行总结，并提出了进一步的研究方向。 关键宇：在线考试；工作流；b s 模式；c s 模式；经典测量理论 a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n to ft h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y a n dw i d e l yu s eo ft h e c o m p u t e rn e t w o r k ，o n l i n et e s t i n ga n de x e r c i s e ，w h i c h a c h i e v et h m u g hi n t e m e t ，h a v e b e c o m eo n eo ft h eh o t t e s td e v e l o p i n ga s p e c t si nm o d e me d u c a t i o nr e f o r m t h i s p a p e r i n t r o d u c e st h ew o r k f l o wt h e o r ym o d e lo ft h i sc o m p u t e ro n l i n et e s t i n gs y s t e m ， a n di t se a s ea n a l y s i s 、f u n c t i o nd e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o n ，e t c f i r s t l y , t h es y s t e md e s i g nb a c k g r o u n d i si n t r o d u c e da n dd o m e s t i ca n do v e r s e a s d e v e l o p m e n ts t a t u s e s o ft h i sk i n do fs y s t e m sa r es u m m a r i z e d c o n s i d e r i n gt h e s p e c i a lr e q u i r e m e n to ft h es y s t e m - t oi m p l e m e n tt h ed i s t a n c et e s t i n g ，t h i sp a p e r f o c u s e so nt h es t u d yo fw o r k f l o w ，a n dd e s c r i b e st h ew o r k f l o wt h e o r ym o d e l s e c o n d l y ，t h ec l a s s i c a lt e s t i n gt h e o r y i sd i s c u s s e d ，a n db a s e do nt h i st h e o r y ， am e t h o dt o a u t o m a t i c a l l yc o m p o s et h ee x a m i n a t i o np a p e ri sd e s i g n e d i n t h i s m e t h o d ，t h ek e yp a r a m e t e r s ，s u c ha sd i f f i c u l t yc o e f f i c i e n t ，d i f f e r e n t i a t i o nd e g r e e ， e x p o s u r et i m es p a n ，i nt h ec l a s s i c a lt e s t i n gt h e o r yi sf u l l yc o n s i d e r e d ，s ot h e e x a m i n a t i o n p a p e r s c a nb e c o m p o s e dc o r r e c t l ya n de f f i c i e n t l y t h i r d l y , t h i sp a p e ra n a l y z e st h em o s ti m p o r t a n tt e c h n o l o g i e sw h i c h a r eu s e di n t h i s s y s t e m ，s u c ha sd a t a b a s ed e s i g n 、a n a l y s i so ft h ea l g o r i t h mf o re x a m i n a t i o n p a p e rc o m p o s i t i o n 、s y s t e m i n t e r f a c ed e s i g n 、m e t h o do f g r a d i n g 、g r a d ea n a l y s i sa n d t h ed e s i g no f s y s t e ms e c u r i t y , e r e l a s t l y , a l lt h ew o r k i nt h i sp a p e ri sc o n c l u d e d 。t h ef u t u r es t u d yi se x p l o r e d k e y w o r d s ：o n l i n et e s t i n g ；w o r k f l o w ；b sm o d e l ；c sm o d e l ；c l a s s i c a lt e s t i n g t h e o r y 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 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，独立进行研究 工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 作者签名日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权华中师范大学可以将本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和汇编本学位 论文。 作者签名： 日期：年月 日 导师签名： 日期：年月 日 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本 人的学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章 程”中的规定享受相关权益。圃意途塞握套卮造卮；旦圭生；旦二生! 旦三生 筮壶! 作者签名： 日期：年月目 导师签名： 日期：年月日 第一章概述 考试活动在我国已经有几千年的历史，而在当今这样一个信息时代，考试 活动已经深入到生活中的许多方面，如升学、就业、职业资格、留学等无不需 要考试，人们已经把考试当作实现人生梦想的阶梯。 考试作为教学测评的重要手段，考试工作的组织、管理必须做到规范、科 学，否则将影响教学测评工作的准确性、客观性、可信性。 计算机在线考试系统利用现代计算机技术，将传统考试形式转移到计算机 上，并借助计算机网络，可以实现远程在线测试。这种考试方式，从组卷、分 配试卷、阅卷等各个环节的工作均由计算机完成，保证了考试的客观、公平、 公正。同时，这种新型的考试方式，不仅适用于学校教育，而且适用于社会教育。 现在，有许多学校、考试服务机构，已经将计算机远程考试作为一种新的考试 形式，并且还有继续发展的趋势。 1 1 计算机考试系统的研究背景及目标 1 1 1 研究背景 教育和考试是人类的两种不同的社会活动。它们因社会生产和社会生活的 客观需要而产生，并以不同方式满足社会需求，它始终是人类社会进化的一个 重要机制。它们互为依存，彼此配合，相互制约，为同一个目标各以不同的方 式服务于现代社会【1 l 。考试是对教育现象进行定量化测定的一种手段。考试一 方面是对知识进行全面的检测，另一方面还是反映知识、智能结构是否合理的 标准，从而在选拔人才、督导教学等方面起到积极的作用。 随着科学技术的发展及其广泛应用，社会各行各业对人的知识和能力素质 要求越来越高，考试作为促进社会发展的重要机制，越来越广泛地在人类社会 生产和社会生活的各个领域中运用，对实现教育目标，调节社会人才供求标准 之间的矛盾，调节社会各部门人才结构，有效开发和利用社会人力资源等都起 重要的作用。考试作为评价人的知识和能力水平的手段，其应用不仅仅局限在 教育领域和人事部门。尤其是在现代，各种层次、类型的学历考试、 职业资 格证书考试、企业证书考试、出国留学考试等应运而生。考试种类、内容、规 模都呈现出大规模的发展趋势。这样，对考试手段和考试形式等工作提出了新 要求，如何使考试工作进一步科学化、规范化、标准化，是摆在我们面前的新 课题。 近些年，随着网络的普及和国民对教育的日趋重视，一些新兴的教学手段 如远程教育、远程培训、网上大学在国内越来越普及，许许多多的培训单位、 中小学学校和大中专院校也建设了校园网。而且，现在很多高校都存在“一校 两区”的事实。在这种情况下，网上测试、网上作业、网上考试就成为必然的需 求。而作为计算机网络教育的一个重要组成部分，利用计算机对学生考试进行 管理，具有手工管理所无法比拟的优点。例如：检索迅速、查找方便、可靠性 高、存储量大、保密性好、寿命长、成本低等。这些优点能够极大地提高学生 档案管理的效率，也使考试朝着科学化、正规化管理迈进。本文所讨论的计算 机考试系统是根据1 9 9 9 年1 1 月教育部现代远程教育资源建设委员会的现代 远程教育资源建设指南和2 0 0 0 年出台的多种法规文件，结合武汉化工学院 实际情况，在教务处和计算机科学与工程学院的大力支持下，2 0 0 3 年批准立项 的重要教学研究项目。 1 1 2 研究目标 本系统依据现代教育测量学理论，按照正确的考试目标对试题进行科学编 辑。研究要达到的主要目标是： 1 成为教师、学生进行教学和学习的辅助工具 本系统可以根据课程特点和教师安排，为学生提供大量理论练习题，用于 学生网上练习以及知识自我检测，也可以成为教师布置作业的方式之一。通过 系统的交互功能，可以增强学生的上机积极性，提高学习效率。期望能为广大 学生提供个性化的辅助学习服务，为广大教师和学生提供一个集教学、信息共 享和管理为一体的网络系统平台。 2 提供网络化考试手段 本系统由于使用网络化考试，大大简化了传统考试，是现代教育技术的一 个具体实现。可进行大规模考试，由计算机实现自动化组卷、阅卷，可以减轻 2 教师的工作强度。真正实现教考分离以及考务工作的全自动化管理。保证考试 的客观、公证性。 本课题的研究是对网络化考试中涉及到的网络数据库的设计、工作流技术 和教育测量理论的一次研究探索。 1 2 国内外发展现状 利用计算机进行的测试研究大致经历了三个发展阶段f 2 j 。第一个阶段是给 每个学生出许多固定的测试题目，评分和记录工作完全由计算机完成。第二阶 段是计算机化的自适应考试。自适应考试的试题数量不固定，考试的时候试题 是动态出现的，基本原则是考题的难度根据前面考题的回答情况自行调整。这 样出题的理论依据是，如果一个应试者把一道难题做错了并不能说明他的知识 掌握程度就差，同样地如果他做对了一道简单题也不能说明他的知识掌握程度 就一定高，只有依据他的知识掌握程度，从简单到难出题才能准确把握应试者 的水平。第三代计算机化的测试，是从学生练习的成绩中获得反映向量，并将 此送入相应的程序中，从而获得难度和判别参数。这样的测验结果不仅用于考 试，还可拓展到课堂教学中，以便指导教师根据结果安排授课。这代测试系统 的优点是对学生的情况估计非常精确1 3 j 。 计算机考试系统作为网络远程教育的重要组成部分，远程教育的发展极大 地促进了它的发展。建立在双向交互电子信息通讯技术基础上的新一代网络远 程教育已经成为美国一流大学的重要教育形式之一。美国有“的高等学校向 全社会提供各种网络远程教育，接受网络远程高等教育的学生约占全日制在校 生的3 2 。在美国高校，采用网络远程教育开设的学历、学位课程数达到4 9 万个，基本覆盖了美国高等学校的所有学科和专业。在这些开展网络远程教育 的美国大学中，一流大学占相当大比重【4 l a 这些一流大学借助传统校园的历史品牌和资源优势开展不同层次、不同形 式的网络远程教育，如：哈佛大学、麻省理工学院、斯坦福大学、波士顿大学、 纽约大学、哥伦比亚大学等都具有完善、先进的现代网络远程教育设施，提供 较高质量的课程设置和电子课件。现代网络远程教育不仅使美国一流大学传统 3 的面授教育向校外延伸，使原有教学资源得到更为充分的利用，而且也促进了 传统面授教育的发展【4 】，当然利用计算机实现远程测试也有巨大的发展。 现在，不仅仅与教育有关的学校、科研院所开发了满足自身要求的考试系 统，在国内外很多从事远程教育的机构也都根据自己的实际情况建立了大型的 试题库，开发了相关的产品。 在国内，许多大学都已经开始对远程考试进行研究，如清华大学p j 、西安 交通大学 6 1 、同济大学川、华东师范大学【8 1 、华中师范大学 3 1 1 9 等。国家信息 产业部也开发了办公自动化证书c e a c 远程考试系统、红旗l i n u x 远程考试系 统。在国外，许多国际著名i t 厂商，专门有针对本公司产品的企业认证考试， 如m i c r o s o f t 公司的m c s e 、c 1 t r i x 、c i w 认证，c i s c o 的公司c c n a 、c c n p 、 c c i e 等各类认证，以及大家熟悉的t o f e l 、g r e 、i e l t s 等考试，都是在网 e 进行远程考试。 1 3 本课题研究简介 本文作者所在的武汉化工学院定位于朝着多科性综合大学发展，学校现有 工、理、管、经、文、法6 个学科门类，4 3 个本科专业。教学任务随着学校招 生人数的逐年增长不断加重，尤其是那些面向全校开设的公共基础课尤甚。并 且，由于存在“一校两区”的情况，考试的组织工作非常繁杂，这给考务部门 带来了很大压力，而教师批改试卷和试卷分析的工作量极大。因此，使用计算 机考试系统进行考试已经成为当前考试改革迫切的需求。 虽然市面上有一些教学软件出售，一方面，软件的应用与我校实际情况相 去甚远；另方面，价格昂贵，且系统升级受多方面制约。为解决上述问题， 我们决定自己开发计算机网络考试系统。 本系统依据教育测量学理论，采用以经典测试理论( c l a s s i c a lt e s tt h e o r y ) 为指导并结合项目反映理论( i t e mr e s p o n s et h e o r y ) ，采用工作流技术完成本系 统的设计。 系统采用基于s q ls e r v e r 数据库平台，b s 与c s 相结合的三层体系结构。 面向众多考生的应用模块采用w e b 方式构建，无需安装客户端，便于使用、 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 维护和升级，并能够与现有的i n t r a n e t 无缝集成。面向管理员的考试管理系统 采用c s 模式，从而在不增加维护成本的前提下提供更高的安全性、稳定性和 高效性。 1 4 本文结构简介 本文分为七章。 第一章是概述。分析了运用计算机网络技术进行考试的研究背景及目标； 阐述了计算机考试系统在国内外的发展现状；并介绍了本课题的选题背景、理 论依据以及采用的技术手段。 第二章介绍了工作流技术的有关概念、工作流标准、工作流模型以及发展 趋势。 第三章介绍了基于工作流的考试系统的模型设计，对考试系统工作流实例 进行了描述，并建立了相关考试系统工作流模型。 第四章介绍了考试理论的基本原理，介绍了本考试系统依据测试理论进行 的工作。 第五章介绍了在线考试系统的设计方案，介绍了系统的体系结构、各个功 能模块以及系统运行环境。 第六章介绍了本系统在进行具体实施时采用的关键技术。包括数据库设 计、组卷算法策略、阅卷评分策略、成绩分析以及系统安全性等。 第七章对全文进行总结。 第二章工作流管理技术概述 由于计算机网络技术的发展以及i n t e m e t 在社会生活中的广泛应用，计算 机网络已经深入到生活的各个方面。但是，计算机网络的应用往往包含大量的 工作流管理问题，例如业务流程、任务分配、工作调度和监控、人力物力等资 源的协调、分配等，所以，实际应用中往往要引入工作流管理的概念，通过跟 踪工作流的各种活动的状态，自动地协调人或应用软件来完成既定的任务。 工作流软件利用电子邮件在网络上传送公文，以图形化方式展示出公文的 流程状态，避免文件及工作积压，有利于文件及工作进度的追踪控制、工作量 调配以及文件管理的制度化。 工作流技术是一项快速发展的技术，并在各个行业得到广泛应用。其主要 特征是业务流程( b u s i n e s sp r o c e s s ) 的自动化，这些流程有人工的，也有自动 的，无论是哪种形式的流程，这些流程的处理都是在计算机应用程序和工具协 助下进行的，就是说，由计算机系统来帮助人们完成日常事务的处理。 2 1 工作流技术简介 1 工作流的定义 工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ) 对工作流的定义如下： 工作流是业务流程的全部或部分自动化，在此流程中，文档、信息或任务 按照一定的流程规则流转，实现组织成员之间的协调工作，以达到业务的整体 目标【1 0 l 。 工作流技术使得现代日常事务自动化，它是一种用电子信息系统来管理并 监控事物处理的玎技术。它允许在个体和部门之间的工作流被定义和跟踪。 在工作流软件系统中，文档、信息或任务按照一定的过程规则一步步地从一个 参加者传向另一个参加者进行处理【1 1 l 。 工作流软件是根据不同时间、地点公文流转的不同要求动态处理公文的。 因此，工作流软件内部不提供标准的或者内置的处理方法和解决方案，它仅仅 提供一组方便的工具组件，使用户充分自由地建立符合其自身要求的具体工作 流方案【，2 1 。即，用户可自定义一个具体工作流方案中的路由、规则、角色等基 本要素。 2 工作流的基本概念 路径( r o u t e ) ：执行业务所经过的活动和连接的时序排列描述。 流程定义( p r o c e s sd e f m i t i o n ) ：一个业务流程或过程的规格化描述。 流程实例( p r o c e s si n s t a n t ) ：流程定义的一个运行实体。 等待状态( s t a t e ) ：代表一种对外部参与者的依赖；这意味着在流程运行时 流程引擎必须等待，直到外部参与者通知工作流系统指定的状态完成了。 动作( a c t i o n ) ：在流程运行过程中，工作流系统为响应指定事件运行的一 段程序逻辑；当流程运行过程中指定的事件发生时，工作流系统启动并执行这 些动作。 流程上下文变量( p r o c e s sc o n t e x tv a r i a b l e ) ：保存每一个流程运行的上下 文信息；通常在流程定义中声明这些变量，然后在流程实例生成时被实例化。 工作流管理系统( w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) 的主要功能是通 过计算机技术的支持去定义、执行和管理工作流，协调工作流执行过程中工作 之间以及群体成员之间的信息交互。工作流管理系统将业务流程中工作如何组 织协调在一起的规则抽象出来，从而分离了具体工作的逻辑和流程组织的逻 辑。在工作流管理系统的协助下，开发人员遵从一定的编程接口及约定，就可 以开发出更具灵活性的事务处理系统；最终用户无需重新开发事务处理系统， 就可以自己更改工作流程，以适应业务变化的需要。 3 引入工作流技术的意义i 1 1 】 提高效率：业务流程自动化的结果是去除许多不必要的步骤，进而可以提 高工作效率。 更好的流程控制：通过标准的工作方法和跟踪审计，提高了业务流程的管 理。 改进客户服务：流程的一致性，提高了各层次对客户响应的可预见性。 灵活性：基j ：流程的软件控制，使得可以重新设计以符合业务需要的变化。 业务流程改进：聚焦业务流程，导致它们的流线性和简化性。 7 改进的迭代开发支持：工作流系统使得新业务流程很容易部署，业务流程 软件可以使用迭代方式开发，因此使用工作流系统使开发更有效、风险更 低。 2 2 工作流标准 工业界的许多人将工作流管理奉为9 0 年代的软件技术。1 9 9 3 年成立了工 作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，w f m c ) ，这是由多家公司联合 成立的国际标准组织，其目的是通过制定工作流技术及其标准，提高不同工作 流产品之间的连通性和协同工作能力。通过使用标准可以使不同的产品之间协 同工作，也可以改善工作流产品与其他r r 服务( 电子邮件、文档管理) 之间 的集成。 此后，该组织颁布了系列工作流产品标准，工作流管理联盟定义的工作 流系统标准中包括一个参考模型及其5 个接口的规范，这些规范确定了开发工 作流产品所必须遵循的行业标准，只有遵循这些规范开发的产品才可称为真正 的工作流产品。 2 3 工作流模型 在实际事物流程中，流程包含很多要素，诸如信息、资源、功能等，这些 要素之闻往往还存在关联引用的复杂关系，可以认为是事务处理中数据流、信 息流、流程流、协作流、资源流等各种要素流的综合集成。一个能满足用户实 际需要的流程模型不仅要包含尽量多的信息，还要考虑这些信息之间的复杂关 系，考虑上述因素的流程系统可能会是个非常复杂的系统。面对这样一个复 杂流程的系统，要全面认识它，往往要集成流程的多个视图。视图的建立离不 开模型。由工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ) 对工作流的定义可 知，工作流管理的首要步骤是流程建模，即用工作流描述语言将流程抽象为工 作流模型。工作流模型与其他建模工具构造的流程模型不同，不仅包括用来描 述活动的概念集、活动、活动之间的依赖关系，而且还包含其他执行活动的必 要信息，如组织、资源和数据等，以便计算机辅助实现【13 1 。 r 硕士学住论文 m a s t e r st h e s i s 就描述流程的侧重点而言，有两种基本的图形化流程描述语言建模技术 f 1 4 l ：基于通讯的工作流建模和基于活动的工作流建模。前者注重提高顾客满意 度，通过顾客和执行者之间的交互，把工作流的每一个活动归结为四个阶段： 准备、协商、实施和接受。基于活动的工作流建模强调组成流程的活动和相互 关系，它更适合传统的建模方法【1 3 】。 流程建摸、流程仿真和流程优化是工作流在流程管理中应用的三个阶段。 流程建模是用清晰和形式化的方法表示流程的不同抽象层次，可靠的模型是流 程分析的基础，流程仿真是为了发现流程存在的问题以便为流程的改进提供指 导。这三个阶段是不断演进的过程。它们的无缝连接是影响工作流模型性能的 关键因素，也是传统流程建模和流程仿真集成存在的主要问题【1 3 l 。 图2 _ 1 工作流参考模型 国际工作流管理联盟定义的工作流系统标准中包括一个参考模型及其5 个 接口的规范，如图2 - 1 所示。 参考模型：工作流参考模型确定了工作流管理系统的基本架构。该架构是 开发工作流软件时应当采纳的系统模型。 流程定义工具：主要功能是给用户提供一种对实际业务过程进行分析、建 模的手段，并生成业务过程的可被计算机处理的形式化描述。 流程核心服务：借助工作流引擎激活并解释过程定义的全部或部分，并同 外部的应用程序进行交互来完成过程工作流实例的创建、执行与管理。 客户端应用程序：主要给用户提供一种手段，以处理过程实例运行过程中 需要人工干预的任务，每个这样的任务就成为一个工作项。 被调用应用程序：指工作流执行服务在过程实例的运行过程中调用的、用 来对应用数据进行处理的应用程序。 管理及监控工具：完成对w f m s 中过程实例的状态进行监控与管理，如用 户管理、角色管理、审计管理、资源控制等。 接口1 ：也称流程定义交换接口( p r o c e s s d e f i n i t i o ni m p o r t e x p o r ti n t e r f a c 曲， 是工作流服务和工组流建模工具之间的接口，它为工作流过成定义信息的交换 提供了标准的互换格式以及a p i 调用。 接口2 ：也称客户端应用接口( c l i e n ta p p l i c a t i o ni n t e r f a c e ) ，提供工作流服 务同用户之间交互的通道，以便用户参与到系统的运行中。 接口3 ：也称激活的应用接i e l ( i n v o k e da p p l i c a t i o ni n t e r f a c e ) ，是工作流与 外部应用之间的直接接口。 接口4 ：工作流可互操作性接口( w o r k f l o wi n t e r o p e r a b i l i t yi n t e r f a c e ) ，是工 作流管理系统之间的交互接口。在需要跨越多个服务器或系统的流程中，利用 接口4 进行跨服务器或系统之间的通讯，如交换流程控制信息和流程定义等数 据，以实现流程跨地域运行。 接口5 ：系统管理和监控接i e ( a d m i n i s t r a t i o n m o n i t o r i n gi n t e r f a c e ) ，此接 口提供给用户管理和监控系统的运行状态、查看系统运行的历史记录等功能。 2 a 工作流管理系统 工作流是业务过程的一个计算机实现，而工作流管理系统则是这一实现的 软件环境a 工作流管理需要一个过程定义工具、一个过程执行引擎、用户和应 用接口用来访问和激活工作请求、监控和管理工具以及日志功能，有的系统还 1 0 提供了适配集成工具。 1 工作流管理系统的功能 。 工作流管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) 是定义、创建、 执行工作流的系统。在最高层上，w f m s 应能提供以下三个方面的功能支持m l ： 建造功能：对工作流过程及其组成活动定义和建模； 运行控制功能：在运行环境中管理工作流过程，对工作流过程中的活动进 行调度； 交互功能：指在工作流运行中，w f m s 与用户( 业务工作的参与者或控制 者) 及外部应用程序工具交互的功能。 2 工作流管理系统的组成 工作流管理系统由定义工具、工作流执行服务、工作流引擎、用户界面组 成。 3 工作流管理系统的实现 工作流管理系统的实现一般分为三个阶段【1 6 】：即模型建立阶段、模型实例 化阶段和模型执行阶段。在模型建立阶段，通过利用工作流建模工具，完成事 务过程模型的建立，将事务的实际处理过程转化为计算机可处理的工作流模 型。模型实例化阶段，给每个过程设定运行所需的参数，并为每个活动分配所 需要的资源。模型执行阶段，完成事务处理过程的执行，主要是完成人机交互 和应用的执行。 2 5 工作流管理研究趋势 工作流管理技术是计算机科学和管理科学相结合的技术，包括了数据库管 理技术、系统集成、业务重组、异构分布计算等内容。w f m s 向大规模工作流 管理发展，就需要有高度的灵活性、可用性、可伸缩性、可靠性以及互操作性 等，围绕这些要求，目前，关于w f m s 的研究主要集中在以下几个方面f 1 7 】： 1 更为灵活的过程模型 w f m s 所制定的过程模型太固化，由于目前系统中建立时的过程定义和运 行时的过程执行脱节，导致用户在某些特殊情况下不得不采用其他手段来完成 部分工作。同时，对过程的定义和对过程实例的修改会有一定困难，因此，这 方面的研究工作主要是寻找更为灵活的工作流过程形式化表示方法以及过程 的执行策略。 2 面向对象的w f m s 面向对象的w f m s 有两个方面的含义；一方面是指w f m s 本身的实现使 用了o o p 方法，即将w f m s 系统中的各种元素以对象的形式加以描述，并在 某种环境下实现：另一方面是指使用面向对象的方法来完成业务过程的分析建 模，并得到相应的对象表示。 3 智能化的w f m s 使用人工智能( a i ) 中的启发式或扩张性的方法，使系统中的信息随着人机 交互过程的进行不断增长。 4 对同步协作的支持 w f m s 的基本功能是对异步结构化协作的支持，即将一个用户工作完成之 后生成的结果数据自动传递给下一个用户进行处理。而同步协作则是参与者实 时地进行交流思想，最终得到某个结果的过程。 5 对移动用户的支持 以移动计算设备作为硬件条件，以w f m s 作为软件环境，使得用户能够随 时随地处理他们的业务，保证了用户在激烈的商业竞争中具有良好的快速反应 能力。 6 ，基于w e b 的w f m s w e b 技术因其界面的致性、简单以及与平台的无关性而在其出现之后就 得到了迅猛发展。i n t e m e t 的发展以及企业i n t r a n e t 的建构为人们提供了一个理 性的协同工作环境，同时也使得基于w e b 的工作流系统成为可能。现在，这 方面的研究一般是使用h t m l 页面，通过w e b 浏览器向用户表示w f m s 中的 各种信息。 7 分布式w f m s 为了支持在跨企业的异构计算环境下进行大规模工作流管理，现有的 w f m s 的能力必须从多个不同的方面加以扩展，以提高系统的可靠性、可伸缩 性以及容错能力等。工作流的体系结构已经从支持单工作流执行引擎转变为通 过多个引擎之间的协作共同完成过程实例的执行。 8 事务型w f m s 将一些高级事务模型应用到工作流系统的过程实例的执行中，以提高 w f m s 的可靠性。如保证过程实例中各个活动执行的完整性。工作流模型比高 级事务模型具有更为丰富的语义，w f m s 为高级事务模型的实现提供了一个理 想的环境。 9 工作流之间的互连 随着大量各具特色的w n 讧s 产品涌入市场，那些跨企业以及企业之间的大 型工作流应该有把异质的w i l l i s 互连起来的能力，以协同完成复杂的业务过 程。 在工作流技术研究中，比较著名的有i b m 公司a l m a d e n 研究中心的 e x o t i c a 、佐治亚大学计算机系的m e t e o r 、w i d e 以及m e n t o r 等研究项目【1 6 】。 和其他的软件产品一样，用户可以引进成熟的工作流和群件产品，也可以 自行开发适合自己业务的工作流系统，特别是基于i n t r a n e t 的工作流应用。与 i n t r a n e t 技术相结合，工作流系统更具开放性，有更多的工具可供选用，且 b r o w s e r s e r v e r 风格的界面简单易用，这也是当前工作流产品的发展方向。 目前在国外，企业再造和工作流系统的关系较为人们所关注，如w o r k f l o w a n d r e e n g i n e e r i n gi n t e r n a t i o n a la s s o c i a t i o n ( w a r i a ) 就是致力于此的国际组 织。 总之，工作流技术综合了计算机科学和管理科学中诸多研究领域的原理、 方法和技术，如：数据库管理、面向对象技术、c s 技术、编程语言、图形化 用户界面、系统集成、消息传递、文档管理、仿真等等【1 6 】。从应用角度讲， w i m s 在规范管理与提高效率方面具有关键性的意义；从研究角度讲，w f m s 可以发展成一个协同应用开发环境，以此为基础开发各种类型的应用来支持企 业或机构范围内或相互之间的各种类型的协作。近些年，企业对过程建模、b p r 工具、敏捷制造、并行工程的需求，为工作流技术的应用提供了一个广阔的市 场，使工作流产品得以迅速发展。同时，工作流产品供应商不断将信息技术、 w e b 技术等研究中的最新研究成果应用于自己的产品开发中，促进了它的普及 与应用。随着工作流技术的进一步发展，它必将在提高企业的效率和竞争力， 使企业更好地适应市场变化等方面起到重要作用。 第三章计算机考试系统的模型设计 3 1 考试工作流程分析 考试是项系统工程。也是一个有规律的运动过程。它从设计、实施、直 至考试结果的分析处理，犹如一条多环节的连续链条，各环节相互独立又密切 关联、互为依存又相互制约，从而形成个有序的流程。因此，可用工作流技 术进行考试流程的自动化管理，使得考试工作中的事务处理按照一定的过程规 则，从一个流程传向另一个流程。 本考试系统以科学化考试为指导思想进行设计。科学化考试是在标准化考 试发展之后，在吸收传统考试和标准化考试的优点基础上，以适应学校教育的 目标而进行的参考性测量i 。从考试性质上分析，科学化考试属于目标参考性 测量，即以学生是否达到教学标准来确定学生学习成绩。这种测验将学生成绩 和教育目标相联系，适用于学校教育的需要。在题型上，科学化考试吸收了传 统考试和标准化考试二者优点，是主观题和客观题并重的一种新型测试理论。 本考试系统工作流程分为设计与实施两大步骤进行。考试设计部分包括： 明确教学目标、制定考试大纲、设计双向细目表和编制试卷；实施部分包括： 考试的实施、考试成绩分析与题库的建立与应用。具体流程如图3 - 1 。 图3 - 1 考试工作流程 考试是教育评价的重要手段，所以科学化考试应以教学大纲、教学目标为 铡量的参考点，考试内容与试题难度应以教学目标为准绳。为此科学化考试的 第一步就是明确教学目标，包括：课程要求学生掌握的知识点、掌握知识的程 度等。只有在明确教学目标的基础上，才能确定考试内容、难度、题型等具体 1 4 试卷设计要求。 考试大纲是考试目标的具体化，它包括考试内容的确定，各部分考试内容 的难度要求，题型，考试时间等。考试大纲是试卷设计人员编制试卷的依据， 使学校组织教学部门检查教学目标是否完成的重要资料。 制定双向细目表，就是科学化考试的蓝图设计，使考试大纲在试卷设计过 程中的具体化。它把考试内容、层次、题型等落实到一个表格中，即双向细目 表。表中的一个维称为知识维，按照考试大纲把某一考试课程要考查的内容、 比例、题量都确定下来；另一个维称为考查的能力层次维，按照教育目标分类 学，把要考查的各部分知识内容按照考试大纲的设计要求分成不同层次，从而 决定了各部分考查内容的试题难度。 制定好双向细目表后，就可按照表中的内容配置考试了，即编制试卷。如 图3 2 所示。在本系统中，只有考试管理员有权限进行配置考试的工作。考试 管理员按照各知识点的内容、比例、题量、难度系数、曝光度、考试时间等， 配置一个试卷组，每组试卷可根据实际情况任意定制份数( 一般在1 0 0 0 份以 内) 。一个试卷组中的每套试题都遵循同一个出题标准，以保证考试的公正。 编制好试卷后，就可以在合适的时间实施考试了。实施考试的具体流程如 图3 - 2 所示。首先，登录在线考试系统所在的网址，不同性质的用户登录口令 不同，在一次具体考试实施过程中，会有三种用户进行登录学生、监考教 师、考试管理员。学生登录后，首先进行身份验证，只有学生信息已经在数据 库中，并且已经被授权可以参加本次考试的学生才能成功登录，否则，系统将 拒绝进入登录界面。如果是合法考生，还要看该考生准备进行的考试是否在预 定的考试时间范围内，只有是合法的考生，并且在规定的时间内参加考试，该 考生才能登录到在线考试界面。这样做的目的是防止考生代考，避免发生考试 违纪现象。监考员发出开始考试指令后，考生才能开始答题。如果在考试过程 中发生一些异常情况，如死机、停电等，可由监考员启动异常情况应急处理程 序，针对具体情况采取不同的应急措施。处理完毕，考生可以接着刚才的考卷 继续完成下面的试题。 经过试卷设计、命题、实施考试、阅卷等几个环节后，每个考生都会得到 一个分数，随后进行试卷分析和成绩分析。主要考虑两个方面的问题：评价被 测试个体学习水平、了解被测试群体的成绩分布。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 在上述考试实施过程中，离不开试题库。题库的建立是科学化考试的重要 基础工作，是科学化考试成熟的标志。题库是建立在大量实践基础上的，建成 后，还要通过收集、征集试题、组织教师命题、审查修改等办法，特别是利用 测试和分析每次考试结果的办法，不断充实、调整、完善和提高题库的质量。 + n 压圃 图3 - 2 实施考试的具体流程 1 6 3 2 考试系统工作流程模型 3 2 1 建立工作流模型框架 如前所述，考试是个有规律的运动过程，各环节形成了一个有序的流程。 因此，可将工作流技术应用于考试系统。考试流程就是把考试过程作为一个系 统，这个系统包含各类个体( 如教师、学生、监考教师、考试系统管理者等) ， 系统中的各类个体通过各种有序的活动( 包括制定教学大纲、考试题型、考试 时间、考试结果等) 来实现计划的教学目标。 通过优化的考试流程模型，将先进的信息技术正确地应用于考试系统的设 计、实施过程中，可以使整个考试系统具有良好的结构和功能，从而产生良好 的效果。本考试系统工作流程模型如图3 3 所示。 图3 - 3 考试工作流程的有向图表示 在考试系统工作流程模型的建立过程中，首先要根据教学目标进行系统需 求分析，明确考试系统任务，提出考试的具体组织方式、功能划分、事务处理 过程等具体问题，还要明确处理数据的来源和去向。在此基础上，按照工作性 质的相关性，将系统划分成不同的工作流集合。 在考试组织实施过程中，首先要根据教学目标制定考试大纲。考试大纲决 1 7 定了考试内容、各部分考试内容的水平层次标准、考试题型、考试时间等因素n 随后，根据考试大纲制定双向细目表。这个表将考试内容、层次、题型等落实 到一个表格中，按照考试大纲把要考查的内容、比例、题量等都确定下来。然 后，系统管理人员利用系统提供的组卷工具，编制要进行考试的课程的工作流 程模块框架，每个工作流程模块负责各自的选题工作。虽然不同的功能模块的 具体工作不同，但是它们相互协作，共同来完成组卷任务。初步组卷后，还要 进行组卷的合理性评判，主要判断该组卷