（计算机应用技术专业论文）基于web模式的考试系统设计与实现.pdf

1，j一 -1l，叫1 基于w e b 模式的考试系统 设计与实现 学位论文完成日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： 1 1 1 1 11 1t ir ll lr l lli rr liif 、i18 2 8 5 9 6 锄1 ，磁， ， ，三j ， 影。沙 凇揪 胤绷袈叁 芴私。 _ 1 1_1j】11i 独创声 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，也不包含未获得 ( 逵；垫遗查墓丝盂要挂型直明趁! 奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使 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。 学位论文作者签 础字日期研年2 月h 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，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 授权学校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 适用本授权书) 学雠文储躲纬友蒸l 签字同期：土。彳年j 2 月i2 日 日 月 友砌 年 磊 字 期 签 日 师 字 导 签 - 丫 j 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 摘要 随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，教育信息化建设中的教学信息化已 逐步成为现代教育技术的重要研究课题。因此，开发出基于网络的在线考试的系 统，既可以增强学校考试工作的规范性，提高考试管理的质量，又能够提高学校 管理的工作效率，节省人力物力资源，同时也有利于学校现代化教学信息化水平 的提高。 本文论述了在线考试系统的设计及实现过程的全过程。系统基于b s 体系结 构，以w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 为操作平台，使用了m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 数据库。结合学校考试的实际需要，确定系统的功能模块包括：登录模块、信息 管理模块、考试模块和留言板模块。主要研究内容如下： 1 分析了开发本考试系统的背景和意义，综述了考试系统发展的历史和现 状，剖析了现有常见考试系统的开发模式。 2 对在线考试系统进行需求分析，并根据需求分析的结果进行划分了功能 模块、定义数据库结构、进行各功能模块的详细设计。 3 设计了网上考试系统的各功能模块的界面，并完成了系统功能模块的开 发。 4 根据网上考试系统的安全要求，对网络安全问题进行了分析，并设计出 一种能较好保证系统安全性的方案。 关键词：a s p ；在线考试；b s 模式：w e b ：数据库；信息安全 丫。 _llriiji 、r d e s i g na n di m p l e m e n t a i o n o fe x a m i n a t i o ns y s t e m b a s e do nw e bm o d e i a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e ra n dn e t w o r kt e c h n o l o g y , t e a c h i n g i n f o r m a t i o no ft h ee d u c a t i o n i n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o n h a sb e c o m et h e i m p o r t a n tr e s e a r c ht o p i co ft h em o d e r ne d u c a t i o nt e c h n o l o g y t h e r e f o r e ，t h e d e v e l o p m e n to fo n 1 i n et e s tb a s e do nn e t w o r kt e c h n o l o g yc a ns t r e n g t h e nt h e s t a n d a r do fe x a m i n a t i o n s ，i m p r o v et h eq u a l i t yo fe x a m i n a t i o na d m i n i s t r a t i o n a n de n h a n c et h es c h o o la d m i n i s t r a t i o ne f f i c i e n c y , s a v em a n p o w e ra n d r e s o u r c e s s i m u l t a n e o u s l yi t i sa l s ob e n e f i c i a lt os c h o o l st e a c h i n gi n f o r m a t i o n m o d e r n i z a t i o ni e v e l s t h i s p a p e r d i s c u s s e st h eo n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e md e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o np r o c e s s o ft h ee n t i r e p r o c e s s s y s t e m b a s e do nb s a r c h i t e c t u r e 。t ow i n d o w s2 0 0 0s e r v e r a st h eo p e r a t i n gp l a t f o r m ，u s i n g m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0d a t a b a s e w i t ht h ea c t u a ln e e d so ft h es c h o o l e x a m i n a t i o n st od e t e r m i n et h ef u n c t i o no ft h es y s t e mm o d u l e si n c l u d e ：l o g i n m o d u l e i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tm o d u l e ，t e s tm o d u l ea n d am e s s a g eb o a r d m o d u l e m a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa r ea sf o i l o w s ： 1 t oa n a l y z et h eb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo ft h ed e v e l o p m e n to ft h e e x a m i n a t i o ns y s t e m ，o v e r v i e wt h ee x a ms y s t e md e v e l o p m e n th i s t o r y a n d c u r r e n ts i t u a t i o na n da n a l y z et h ee x i s t i n gc o m m o nd e v e l o p m e n tm o d e lo f e x a m i n a t i o ns y s t e m 2 t oc a r r yo u tr e q u i r e m e n ta n a l y s i st oo n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e m ，a n d b a s e do nt h er e s u l t so fr e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，t od i v i d et h ef u n c t i o n a lm o du l e ， d e f i n i t ed a t a b a s es t r u c t u r e ，c a r r yo u tt h ed e t a i l e dd e s i g no fe a c hf u n c t i o n a l m o d u l e 3 d e s i g n e dv a r i o u sf u n c t i o n a l m o d u l eo fo n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e m i n t e r f a c e ，a n dc o m p l e t e dt h ed e v e l o p m e n to ft h es y s t e mf u n c t i o n a lm o d u l e s 1。l 4 a n a l y z e dt h en e t w o r ks e c u r i t yp r o b l e m sa n dd e s i g n e d ap r o g r a mt o b e t t e re n s u r et h es y s t e r ns a f e t ya c c o r d i n gt ot h es a f e t yr e q u i r e m e n t s o ft h e o n l i n ee x a m i n a t i o ns y s t e m k e yw o r d s ：a s p ，o n l i n et e s t ，w e b ，b sp a t t e r n ，d a t a b a s e ，i n f o r m a t i c ，n s e c u r i t y i i i i j 目录 1 绪论1 1 1 选题的背景、目的和意义1 1 1 1 选题的背景1 1 1 2 选题的目的及意义2 1 2 国内外网络考试系统研究现状与进展3 1 2 1 网络教育中考试的定义3 1 2 2 网络考试系统的研究现状和进展4 1 2 3 网络考试系统存在的问题5 1 2 4 网络考试系统的模式6 1 3 研究的主要内容7 1 3 1 主要解决的问题7 1 3 2 论文结构8 2 系统的需求分析与概要设计9 2 1 系统的需求9 2 1 1 用户界面需求9 2 1 2 通信传输需求1 0 2 1 3 故障处理需求o ll 2 1 4 系统的安全需求。1l 2 2 系统用例需求分析1 2 2 2 1 角色识别：1 2 2 。2 2 川例识别1 3 2 2 3 模型及用例题描述1 3 2 3 系统的功能模块1 9 2 4 数据库设计6 1 2 0 2 5 登录模块设计2 4 2 6 系统管理模块设计2 5 2 6 1 系统管理员功能设计2 5 2 6 2 科目管理模块设计2 5 2 6 3 题库管理模块设计。2 6 2 6 4 考试试卷生成模块设计3l 3 在线考试系统的实现3 2 3 1 系统的开发、运行平台及结构3 2 3 1 1 系统的开发平台3 2 3 1 2 系统的运行平台。3 2 3 1 3 系统结构3 3 3 1 - 4 主要开发技术3 4 3 2 系统的实现3 7 3 2 1 在线考试系统的主界面3 7 4 2 2 系统管理员管理3 7 4 2 3 考务管理员管理。4 0 4 2 4 教师管理。4 4 4 2 5 考生在线考试4 9 4 2 6 修改个人密码5 0 4 系统安全设计5 2 4 1 系统的安全设计5 2 4 2 在线题库系统的安全机制5 3 4 3 安全机制5 5 4 4 安全防护措施5 6 5 总结与展望5 9 5 1 工作总结5 9 5 2 展望6 0 参考文献6 l 致谢6 3 攻读硕士期间发表的论文6 4 2 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 1 绪论 1 1 选题的背景、目的和意义 1 1 1 选题的背景 在信息技术迅速发展的今天，网络对于大多数人已不再陌生，并且其应用在 人们的工作、学习和生活中越来越多地发挥着不可替代的作用。近年来随着软件 工程技术、信息通信技术的快速发展以及计算机网络技术的日趋成熟，网络教育 在人们的教育活动中逐步得到普及。网络考试是网络教育不可缺少的组成部分， 是网络教育的一个重要环节。 网络考试在国外一些国家已经得到了蓬勃发展，人们选学课程和考试都是通 过网上进行的。例如国外一些著名的考试，如m i c r o s o f t 公司的m c s e ( m i c r o s o f t 系统工程师认证考试) 、g m a t ( 工商管理硕士入学考试) 、托福考试、g r e ( 美国研 究生入学考试) 等，都是采用网络考试的形式进行的。在国内，目前绝大多数 考试还停留在传统考试方式上，对互联网的真正应用仅限于一些考试的网上报名 工作和网上成绩查询，还没有真正形成网络考试规模。 网络考试系统作为现代教育的一个子系统，是保证教育教学质量的重要手 段。在传统的考试方式下，组织一次考试要经过出题、考试、评卷、试卷分析等 步骤，随着考试类型的增加及考试要求的提高，教师的工作量将会越来越大，并 且其工作非常容易出错，在一定程度上说，传统的考试方式已经存在着改革的必 要了。i n t e r n e t 技术的发展使得考试的技术手段和载体发生了划时代的变化， 考试从传统的纸笔考试到计算机辅助考试再发展到基于w e b 的网络考试成为现 实。现阶段，网络考试系统的主流开发技术已经相当成熟，且很好地适应了动态 站点设计和基于w e b 的数据库访问的要求，是当前网络考试软件实现的主流技术 之一。 在对大量关于网络考试系统资料的研究和学习后，根据工作的需要，针对本 校实际情况特别是教学的需求，利用学校校园网已有的基础条件，研究开发适合 本校使用的基于w e b 的网络考试系统。 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 1 1 2 选题的目的及意义 考试是教学管理中一个重要的环节，传统考试模式出题方式呆板，考试题目 随机性不大：并且教师的工作量大，容易出错。与传统的考试模式相比，网络考 试有无可比拟的优越性，它可以将传统考试过程中的试卷组织、审定印制、登记 发送、批阅存档等各个环节利用网络考试系统实现，这样既节约了大量的人力、 物力和财力，又提高了考试的质量，使考试更趋十公正、客观，进一步激发学生 的学习兴趣，从而提高教学质量，优化教学管理。具体表现在以下几个方面： 1 、网络考试能解决试题的科学性问题，提高试题质量。 网络考试系统必须要建立题库，试题库是根据考试大纲要求进行命题的。试 题具有一定的覆盖面，体现了教学要求。同时给出了每一道试题的参考答案和评 分标准。题库保持了一定的试题数量，减少了随机抽题的重复率。而传统考试没 有建立标准化题库，试题没有经过先行测试，造成试题的科学性存在一定问题。 2 、网络考试不受时间地点限制，省时省力。 网络考试不受考生所在时间地点的限制，降低了学习和考试的成本。考生可 以自主地安排学习时间和考试时间，减少了考生工作和学习时间上的冲突，而传 统考试学生必须按规定时间、到规定地点参加考试，考试过程由出题、印卷、运 输、保管、监考、阅卷、统计分数等若干环节组成，每准备一次考试都必需经过 这些环节，费时费力，效率低下。 3 、网络考试系统提高考试过程规范化。 采用标准化的客观型试题进行考试，网络考试系统可以直接对试卷进行评 分，就不需要人工阅卷，从而不但可以大量减轻任课教师烦琐的阅卷工作，还提 高了阅卷的效率和准确度，避免了人工判卷时经常出现的错判、漏判和分数计算 错误等情况，使考试过程更加规范化。 4 、网络考试系统自动汇总分析考试情况。 考试后每个题目的分数存储在数据库中，利用数据库能方便地对数据进行统 计、汇总、排序等操作，就不再需要教师做繁杂的统分工作了，教师也能利用系 统的自动分析功能按照某种策略对考试的情况进行。 5 、网络考试系统提高考试的公丌性与透明度。 考试试卷及考试成绩保存在数据库中，为考生查询成绩提供了方便，也增加 2 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 了考试的公开性与透明度。 由此可见，设计并开发一个功能完善的网络考试系统是非常有意义的。这是 对有限教育资源的高效共享，可以大大简化传统考试的过程。基于w e b 在线考试 系统嘲，包括学生考试、自动批阅、题库管理，成绩查询等。该系统可以在任何 地点、任何时间进行考试。该系统中的所有考试信息都以数据库记录的形式存储。 用户可用登录的方式从数据库中随机抽取试卷，进行测试。在我国充分利用这一 资源进行网上教学，有着广阔的应用前景。 1 2 国内外网络考试系统研究现状与进展 二十一世纪是信息时代，以i n t e r n e t 为主要传媒的网络技术得到了高速发 展。网络是一种互动式的传播媒体，它意味着网络中的每名成员不仅可以通过网 络得到信息，也可以主动地将信息发送给其它成员，这一特点为网络进入教育领 域奠定了基础。如何通过网络丌展教育，如何实现网上学习、网络考试己成为人 们密切关注的焦点问题之一。 1 2 1 网络教育中考试的定义 与传统教育方式一样，测试是教育的重要环节。随着教育手段的日益成熟和 教育规模的不断扩大，包含试题制作以及试卷发布、提交、批改和统计的综合通 用考试系统是网络教育中急需的部分。而在以往的教学中，考试长期以来以有纸 笔试形式为主。整个过程包括教师编制考题，提交考试中心，统一印刷后密封， 专人护送到考点，组织考生考试，批阅和评分，成绩统计汇总等。在网络考试中， 首先由教师把考试卷传给教学中心，考试时，学生在计算机上答题，考试完毕后 考卷反馈教学中心，教学中心负责把答卷传给教师，教师对考试评分，评分结果 输入教学中心的学生信息数据库。网络考试比传统笔试要操作简单、快捷。网络 考试可以利用丰富的多媒体资源，提供多种形式的试题，如音视频题以及口语题。 此外，利用网络进行考试，还应对考试的基本目标作重新评价，即考核的侧重面 转向等问题。总之，网络考试和传统笔试在考核学生知识面是有差异的，网络考 试还具有不受时间、地点的限制等特点。 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 1 2 2 网络考试系统的研究现状和进展 考试是人类社会特有的一种现象，作为- f 科学，是许多国家在近几十年来 才致力开拓的一个新领域，计算机技术的应用，有力地促进了考试评分和考试分 析，同时也推动了各学科的大型、有效的题库的开发建设。考试这门科学体系正 在不断的完善和发展之中。 l o r d 在1 9 7 7 年提出的现代测试理论，大量的研究表明，对于由多选题组成 的标准化考试，计算机辅助考试与纸笔考试这两种不同考试形式对受试者表现的 影响并没有显著的差异( b u n d e r s o n ，i n o u y e & q l s e n ，1 9 8 9 ) 。1 9 0 8 年b i n e t 所作 的智力测验的研究是最早进行的有关自适应考试的研究。到1 9 6 0 年代末，k r e i t e ： 等学者的研究认为现有的用于课间考试的题库如果采用c a t 可能会更有优越性。 计算机模拟考试的研究和运用开始于2 0 世纪7 0 年代，美国考试委员会 ( n a t i o n a lb o a r do fe x a m i n e r s ，n b e ) 着手进行了该领域的研究和工作，在1 9 8 3 年编制出了有效的模拟考试系统1 ，当时的名称是计算机辅助考试系统 ( c o m p u t e rb a s e de x a m i n a t i o n ，c b e ) 。1 9 9 0 年8 月美国加利福尼业、得克萨 斯等十个州共同创建了各州认可，各高等院校承认学生在电子课堂中上课、考试 并获得学位证书，从而正式拉开了网络远程考试的序幕。1 9 9 6 年底，国外开始 出现支持网上教学的系统和平台。美国的n t u 、英国的o p e nc o l l e g e 都是十分 典型的网络教育示例。英国d e r b y 大学成功运用网络教育技术实现了在以色列的 本科学历教育：澳大利业昆士兰大学与上海电视大学合作在上海开设了本科学历 教育课程。最出名的网络教育案例，当属美国政府举办的t o f e l 考试，目前在全 球范围内，均可以通过国际互联网进行t o f e l 培训与考试，大大减少了美国政府 对十此项考试的开支，并能更快速、准确地为期望进入美国学习的学生服务。几 年来，网上的t o f e l 考试己被人们认可并全面接受。v u e 有限公司是全球最大的 计算机化认证考试服务公司，丌创了计算机化考试技术和管理标准，在世界的6 大洲1 4 1 个国家建立认证考试网络，可用2 5 种不同语言提供2 ，4 0 0 多种考试， 涉及i t 领域证书认证、学业考试( g r e ，g m a t ，t e f l ) 和职业证书考试。目前美国 约有8 0 所大学允许学生通过网络考试获得学位，另外，加拿大、英国等其它西 方国家也在大力开展网络考试系统。在国外，网络考试系统已得到突飞猛进的发 展。 4 基丁二w e b 模式的考试系统设计与实现 与西方发达国家相比国内的网络考试技术研究工作开展的相对较晚口1 ，1 9 9 5 年底我国首条拨通全国的计算机互联网络c e r n e t 才正式投入使用。但国内在网 络远程教学研究工作发展相当迅速。目前各高等院校如清华大学、北京大学、上 海复旦大学、华南理工大学、北京医科大学、河北师大和湖南大学等高校己陆续 在网上设立了自己的考试系统。部分公司与名牌大学相继开办了网络教育课程， 有一些证书的考核颁发，也有本科、硕士研究生的学历教育。其中知名度最高的 是清华大学举办的计算机专业网上硕士研究生教育，据资料显示，全国各地参加 上网咨询、报名超过万人次。上海交通大学、复旦大学等名牌院校也相继开设了 一些网络教育课程，上海电视大学已建立了一定规模的教育网站，并正式开通投 用。重庆大学也相继成立了网络教育学院。1 9 9 8 年以后，随着国内网络教育的 兴起，各高校纷纷开发了自己的网络教学平台，作为网络课程重要组成部分的网 络考试系统也相继问世，如北京师范大学的网络教学平台、上海交大的网络考试 平台。 1 2 3 网络考试系统存在的问题 随着网络考试系统越来越受到人们的关注，各种网络考试系统也如雨后春笋 般涌现在网络教育领域。但在现有的网络考试系统中仍然存在多方面的问题，这 些问题成为严重困扰我国网络教育领域继续推广网络考试的重要因素。 1 、考试系统的通用性差。提高考试系统的通用性是发展网络考试的重要方 面。由于课程种类繁多，各课程的测评方式各不相同，对于通用的网络考试系统 研究是一个非常迫切的任务。 2 、试题标准化程度低。基于i n t e r n e t 的网络教育具有地域广阔性、结构复 杂性、文化多样性等特点，使得大量的试题资源构建标准各异。非标准化的试题 又使试题制作者制作的试题难以共享使用，导致了资源的极大浪费，成为了阻碍一 网络考试发展的严重问题。 3 、组卷算法的选择。采用先进的组卷算法也是影响网络考试推广的重要因 素。 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 1 2 4 网络考试系统的模式 在上世纪9 0 年代中期，在局域网环境下，网络考试系统可以分为两种模式： 本地测评模式和远程测评模式。 本地测评模式中，考试系统的测评部分在考生机器上运行。因此，考生的用 户界面和考试流程控制集中在一起，后台仅仅是一个数据库服务器，负责保存考 试结果，这是典型的两层u s 体系结构。 远程测评模式。测评部分和考生测试部分分布在不同的机器上，考试流程控 制部分和后台数据库相结合，集中管理各个考生的考试过程和测评，并将考试结 果集中保存在后台数据库中，这是三层u s 体系结构。 近年来，随着网络技术不断发展，尤其是基于w e b 的信息发布和检索技术、 以及网络分布式对象技术的飞速发展，导致了很多应用系统的体系结构从c s 结构向更加灵活的多级分布结构演变，使得软件系统的网络体系结构跨入一个新 阶段，即b s 体系结构( b r o w s e r s e r v e r 的简称，浏览器服务器模式) 3 。基于 w e b 的b s 方式其实也是一种客户机服务器方式，只不过它的客户端是浏览器。 为了区别于传统的c s 模式，才特意将其称为b s ( 浏览器服务器) 模式。b s 模式的在线考试系统的以浏览器作为考试界面，中间层由考试服务器和w w w 服务 器来完成对考试的控制，后台连接数据库。这种方式是i n t e r n e t 考试模型的主 体，代表着网络考试的一个发展趋势。要开发交互式、动态、高效的在线考试系 统还必须依靠数据库技术的支持。c g i 是最早能访问w e b 数据库的技术，但速度 与效率不佳。a p i 技术在速度上提升很大，但程序编写复杂、数据库功能弱，且 只能用于特定的w e b 服务器。i d c ( i n t e r n e td a t a b a s ec o n n e c t o r ) 是w i n d o w sn t s e r v e r 内含i i s2 0 的特征之一，它实际上是一个包含于i i s 中的i s a p i 应用 程序。直到新一代的a s p ( a c t i v e s e r v e rp a g e s ) 技术的出现才较好地解决了对w e b 数据库的访问。基于i n t e r n e t i n t r a n e t ，a s p 技术的三层结构网络数据库。由于 具有试卷文档文件和专用考试系统的优点，在2 0 0 0 年前后十分流行，但它在安 全性、健壮性等方面还有缺陷。a s p n e t 是微软公司2 0 0 2 年2 月才推出正式版 的新一代网络丌发技术，与它的前身a s p 完全不同，在性能、状态管理、可扩展 性、安全性、输出缓存控制和网络支持等方面有了很大改进，而且容易实现，效 率更高。因此，本研究使用a s p n e t 网络技术开发设计。 6 基rw e b 模式的考试系统设计与实现 1 3 研究的主要内容 本文所面对的学校有在校生5 0 0 0 人左右，每学期期末的考试组织工作复杂 繁重，包括考前的教师出题( 包括a ，b 卷及a ，b 卷答案) 、打印试题、试卷审核、 排版印刷、试卷分配装订入库，以及考后的收卷装订、教师评阅、成绩单的统计 制作、成绩审核公布，再加上考试教室安排、监考教师分配等等。这些工作一直 以来都采用古老的1 ：3 头及书面交流形式，使学校消耗大量的人力! 物力、财力、 时间及纸张，年复一年，增加了学校开支，严重影响了学校各种工作效率。学校 长期以来只有一个介绍学校基本状况的静态网站，并不能在这方面对学校考务工 作予以支持。在这样一个背景之下，本课题拟在已有校园网硬件环境以及现有的 校园网站基础之上，在w e b 服务器上建立起一个能够一定程度上代替考务工作的 网络考试系统，使校园网站在考试工作方面成为学校的一个辅助性平台，提高学 校在考试组织和考务管理方面的工作效率和工作质量，降低学校开销。因此，在 网站平台上建立网上考试系统对于学校各方面工作来说都有现实而长远的意义。 在网站上建立网上考试系统，在学校的考务管理、题库管理、考场管理等各方面 使用数据库应用系统来代替人工工作方式，也可以大大提高管理信息的效率，并 降低差错率和减少成本。每学期的期末考试涉及大量学科的出试题及阅卷工作， 给全校教师带来负担，如果也能使用计算机题库自动抽题和自动阅卷来代替人 工，也将提高工作效率，增加操作的透明性。所以本课题中对基于w e b 的网上考 试系统的研究对提高学校工作效率及促进学校发展是十分必要的。 本课题主要探讨基于w e b 的组卷与在线考试系统的技术实现方案口3 ，立足于 运用先进的网络技术来进行该系统的构建，主要包括用户管理、题库的建立、试 卷的生成、考场控制、在线考试、成绩分析等技术的设计与实现。该系统在一个 w e b 站点上运行，通过浏览器访问，能实现局域网用户( 校内) 和w e b 用户( 校外) 的网络考试功能，提供用户登陆，试题库的录入、维护，试卷生成，实时考试， 自动阅卷，成绩查询等服务。 1 3 1 主要解决的问题 ( 1 ) 必须能够即时地对考生答案进行评判，并记录考生答题情况，以掌握考 基丁w e b 模式的考试系统设计与实现 生的水平。其次，必须拥有足够庞大和难度分布相对平均的题库，以能够动态地 从题库中选择合适的考题给考生。 ( 2 ) 即时判卷实现的难度，很大程度上取决于考题的类型。对于标准化的考 题，实现起来比较简单，对于答案丰富的填空等题型，则需要考虑使用关键字匹 配分析，同时把这些题型的题目录入题库( 包括答案库) 也有相当的难度。还有如 操作、编程等题型，判卷细节比较复杂，实现的难度比较大。本文所介绍的考试 系统，将只对标准化考题进行即时判卷。 ( 3 ) 组卷策略：在题库建设中，组卷策略的设计是非常重要的一个环节。如 何设计出实用的、能够满足职业学校学生具体考试需要的组卷策略，是当前的一 个难点。 1 3 2 论文结构 本文的组织结构如下： 第一章：绪论。主要介绍了课题的研究背景及其来源。简要概述了对网上考 试系统的认识，提出了本文的研究目标。 第二章：系统的需求分析与概要设计。根据系统的设计目标，分析系统的功 能，从系统的体系结构入手对系统所采用的技术方案、后台数据库设计进行论述。 以及系统主要模块的功能描述、以及实现。 第三章：系统的实现部分。包括系统界面和功能的实现。 第四章：系统的安全管理。本章对网上考试系统安全问题进行了分析，并设 计出一种能较好保证考试系统安全性的方案。 第五章：总结与展望。本章是全文工作的总结。指出了本系统的闪光点和不 足，同时对本系统研究和应用前景进行了展望。 8 基丁w e b 模式的考试系统设计与实现 2 系统的需求分析与概要设计 2 1 系统的需求 要实现在线考试系统，首先要进行需求分析，就是把建立软件期间的可行性 分析求精和细化。它是软件定义中的最后阶段，是确定系统必须完成哪些工作， 也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求，这样才能使设计出的考 试系统满足用户的各项功能。下面就对在线考试系统的设计进行需求分析。 本系统是一个基于w e b 的远程组卷与考试系统，为了使学生能够进行远程练 习、考试，系统设计必须满足以下要求： ( 1 ) 在线考试系统的安全性 考生进入在线考试系统时首先应进行登录，只有通过身份验证后才能参加考 试，以防止无关人员进入考试系统。 ( 2 ) 在线考试系统的科学性 每门课程在试题组织上都具有严谨的科学性，能够正确地反映课程内容的知 识结构和知识点。 ( 3 ) 在线考试系统的合理性 在线考试系统生成的试卷应能满足不同场合、不同对象对于考试内容和难易 程度的要求，还可以分章节进行单元测验。 ( 4 ) 在线考试系统的可靠性 在线考试系统应能准确地评判和保存考生的考试结果，并能够利用考试结果 的信息对学生的学习情况进行分析，向教师提供每个试题、各个知识点学生的掌 握情况及班级整体情况分析。 除了实现上述功能以外，在线考试系统还应该具有友好、简洁的界面，安全 性要高，稳定性要强，能够满足许多学生同时进行在线考试。 2 1 1 用户界面需求 在考试系统中，用户界面作为人机交互的接口，非常重要。拥有友好的用户 界面，将使用户感到亲切，从而愿意使用本软件。因此，要重视考试系统界面的 9 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 开发。在线考试系统的用户界面应具有以下几方面特性： ( 1 ) 使用简单 用户界面应尽量简单些，尽量符合用户的使用习惯。考务人员、教师和考 生只要会一些简单的操作就能使用。 ( 2 ) 考试系统界面应包含大量的提示信息 用户界面上的文字必须符合公认的标准。如考试术语等，使教师和考生能在 用户界面的引导下进行各项操作。 ( 3 ) 快速的系统响应速度和较低的系统开销 考试系统界面应能快速地对用户的输入进行响应，并且不要过多地占用系统 资源。不可在用户进行输入的同时，频繁地读写硬盘或其它需长时间进行的操作。 常用的数据一般装入内存。 ( 4 ) 考试系统界面应有容错能力 应能对用户输入的内容进行判断，检测一些非法的输入，并反馈给用户。当 用户输入出现错误时，不要使程序的运行中断。 ( 5 ) 考试系统界面要有系统性 对输入的信息要分1 7 另u 类地进行排放，不可杂乱无章地堆砌起来。 ( 6 ) 考试系统界面要有可靠性 应保证用户j 下确、可靠地使用系统，保证有关程序和数据的安全。管理员、 教师和考生仅通过用户界面，便可完成用户所需要完成的一切操作。 2 1 2 通信传输需求 通信传输需求在考试系统中是十分重要的一类需求。它设计的好坏，将直接 影响到程序的运行。 本软件通信方面的基本要求如下： ( 1 ) f 确性 考生发送的所有数据都必须完整无缺地传输到服务器，并且正确地被服务器 识别，不允许有数据丢失或有无法识别的数据产生。 ( 2 ) 时问性 考生所发送的数据和接收数据的速度应当较快，不应有已发出的数据长时间 1 0 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 不能到达接收方的情况出现。 ( 3 ) 灵活性 发送的数据要以一定的规则编码，服务器收到数据后再以一定的规则解码。 不同的数据有不同的编码和解码，但基本的算法应当是统一的，同样的数据编码 应是唯一的。 ( 4 ) 可靠性 所有发送和接收的数据，一般都必须经过校验，以保证数据的完整性。 2 1 3 故障处理需求 由于存在种种事先无法预料的偶发事件，这些事件有可能会对在线考试系统 的运行造成一定的影响，甚至会使系统出现一些故障或错误。如何及时地检测出 现的问题，并尽可能地给予解决是比较困难的。在程序的源代码中，应引入异常 情况处理机制，以便程序运行期间发生错误时，可以有相应的代码进行处理。在 考试进行期j 旬，可能会出现线路的堵塞或断开口3 。当出现这种情况时，在线考试 系统应有定时自动重新连接的功能。当客户端距离服务器很远时，或通信线路不 很稳定，经过长时间运行后在线考试系统的通信有可能会出现一些错误。由于在 线考试系统是一个实时数据通信软件，因此如何检测通信中发生的错误，保证数 据的可靠性是一个很重要的问题。通常的通信软件都使用某种检测算法对发送和 接收数据进行校验，如常用的c r c ( 循环冗余校验) 算法。但是，任何方法都不是 万能的，任何校验算法都会有失效的时候。当出现无法解决的故障时，可使用人 工操作来修改数据，重新启动程序或操作系统，与维护人员联系等方法解决。 2 1 4 系统的安全需求 在线考试系统涉及到教学内容的完整性、可用性、保密性、可靠性和可控性。 ( 1 ) 完整性 在线考试系统的信息在存储或传输过程中保持不被修改、不被破坏和不丢失 的特性。保证信息的完整性是在线考试系统的基本要求，而破坏信息的完整性则 是对考试系统发动攻击的目的之一。 ( 2 ) 可用性 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 在线考试系统的可用性是指考试信息可被合法用于访问并按要求的特性使 用，当考生存取试题时应能正常准确无误地存取。 ( 3 ) 保密性 在线考试系统的试题是要严格保密的，试题不泄漏给非授权的个人和实体是 一个重要特性。这是考试系统最重要的要求。 ( 4 ) 可靠性 在线考试系统要保证考生在考试期间持续、稳定地答卷而不中断。 ( 5 ) 不可抵赖性 在考试系统的信息交互过程中，所有参与者都不可能否认或抵赖曾经完成的 操作和承诺。利用信息源证据可以防止用户否认己发送的信息。 ( 6 ) 可控性 可控性就是对在线考试的信息及系统实施安全监控。 2 2 系统用例需求分析 2 2 1 角色识别 经过分析，可以得到网上考试系统的角色共有：系统管理员、考务管理员、 教师、考生。对于这四个角色的描述如下： ( 1 ) 角色名：系统管理员 角色职责：用户管理，考场管理。 ( 2 ) 角色名：考务管理员 角色职责：用户管理，试卷管理，成绩统计与分析管理，查询题库。 ( 3 ) 角色名：教师 角色职责：题库管理包括：科目与题型设置。 组卷：选择科目组卷。 查询：查询考试成绩，查询试卷及答案，查询成绩统计与分析。 ( 4 ) 角色名：考生 角色职责：在线证式考试，在线模拟考试，查询个人成绩。 一一一一 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 2 2 2 用例识别 在角色的基础上，可以确定系统的用例，经过分析，可以得到如下用例。 ( 1 ) 与系统管理员相关的用例 管理系统管理员和考务管理员信息的添加、修改、删除。 管理在线考试考场。 管理在线模拟考试考场。 修改个人密码。 ( 2 ) 与考务管理员相关的用例 系别信息、学生信息、教师信息的添加、修改、删除。 试卷管理。 成绩统计与分析管理。 查询题库。 修改个人密码。 ( 3 ) 与教师相关的用例 设置考试科目与题型。1 2 建立题库。 组卷。 查询成绩统计与分析。 查询试卷及答案。 修改个人密码。 ( 4 ) 与学生相关的用例 修改个人密码。 在线正式考试。 在线模拟考试。 查询个人成绩。 2 2 3 模型及用例题描述 如图2 1 所示，给出了当前分析得到的基本模型图示。 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 作。 图2 1 在线考试系统用例图 用例1 用户管理 ( 1 ) 用户登录系统。 ( 2 ) 进行注册管理。 包括：用户i d 号，名称，密码的查询。对用户信息的添加、删除、修改操 。 i i 基于l l e b 模式的考试系统设计与实现 ( 3 ) 退出系统。 用例2 管理在线考试考场 ( 1 ) 系统管理员登录。 ( 2 ) 进行身份验证。 ( 3 ) 选择考试名称。 ( 4 ) 选择考试科目。 ( 5 ) 选择参加人员。 ( 6 ) 选择进行相同考试。 ( 7 ) 打开在线考场。 ( 8 ) 关闭在线考场。 用例3 管理在线模拟考试考场 ( 1 ) 系统管理员登录。 ( 2 ) 进行身份验证。 ( 3 ) 打开在线模拟考场。 ( 4 ) 关闭在线模拟考场。 用例4 试卷管理 ( 1 ) 考务管理员登录。 ( 2 ) 系统进行身份验证。 ( 3 ) 查看以往考试试题。 ( 4 ) 打印以往考试试题。 ( 5 ) 查看以往考试答案。 ( 6 ) 打印以往考试答案。 ( 7 ) 删除试卷及答案。 ( 8 ) 退出。用例5 成绩统计与分析管理 ( 1 ) 考务管理员登录。 ( 2 ) 系统进行身份验证。 ( 3 ) 查询考试名称，考试科目，考试时间，以往考试成绩。 ( 4 ) 统计参加考试的人数。 ( 5 ) 统计各分数段的人数。 基于w e b 模式的考试系统设计与实现 ( 6 ) 统计各分数段学生占的百分比。 ( 7 ) 显示各分数段学生数的比例图形的分布情况。 ( 8 ) 删除考试记录。 ( 9 ) 退出。 用例6 查询题库 ( 1 ) 考务管理员登录。 ( 2 ) 系统进行身份验证。 ( 3 ) 选择考试科目。 ( 4 ) 查询当前题库试题情况。 ( 5 ) 退出。 用例7 设置考试科目 ( 1 ) 教师登录。 ( 2 ) 系统进行身份验证。 ( 3 ) 设置科目名称。 ( 4 ) 设置考试时间。 ( 5 ) 设置难度比例( 易：中、难) 。 ( 6 ) 对记录的添加、修改、删除操作。 ( 7