（计算机应用技术专业论文）成人教育练习考试系统关键模块的设计与实现.pdf

成人教育练习考试系统关键模块的设计与实现 摘要 网络教育的教学效果很大程度上取决于采用的教育技术。利用网 络教学平台提供同步或者异步的教学辅导、答疑是网络教育提供给学 生的学习支持服务的主要形式之一。而目前我国的网络教育中存在着 网络教学平台技术水平参差不齐、功能各异的现状。所以，针对网络 教育发展的现状开发出功能相对完整独立，能够与多种网络教务系 统、教学平台轻松整合的功能模块系统，是促进现有的网络教务系统、 教学平台发挥作用，进而推动我国网络教育发展有效途径。 本文研究的成人教育练习考试系统就是一个面向成人网络教育的 在线学习系统。该系统提供了一个对接接口，能够方便的实现本系统 与各类实现了单点登录的教务系统、教学平台对接。成人教育练习考 试系统不仅提供了一般在线学习系统的通用功能：包含图像、声音、 动画、视频在内的交互式练习、自测、模拟考试、课件点播、在线答 疑、学习交流、虚拟实验、学习档案等，而且专门为网络教育学生量 身定做了模拟统考等功能。该系统实现了师生之间的及时交互，提供 了个性化的界面、丰富的学习资源和交流工具，满足了教学及其管理 的需要，有助于提高学生的学习效率，减轻教师的负担。本系统支持 国产c p u 、n c 、w i n d o w s 与l i n u x 操作系统及中间件，是一种实用、 易用、可靠、成本低廉的综合性网络教学系统。适用于高中、大学、 培训机构的学生、教师、教学管理人员及技术人员。 本文结合了一般网络教育学院的需求，以北京邮电大学网络教育 学院的网络教育需求为例，依照常规的软件开发顺序，从需求分析、 总体设计、详细设计、实现、测试与应用实施五个阶段讨论了成人教 育练习考试系统的三个关键模块：练习、模拟统考模块和系统对外接 口部分。其中，练习是教师提供题目资源、教学资源、答疑咨询，学 生自主学习的一种交互式适应性学习方式；模拟统考是为网络学院学 生准备统考而设计实现的演练环境；通过系统对外接口，成人教育练 习考试系统能够方便的与多种教务系统、教学平台对接，并实现用户 信息等数据的同步。 关键词：练习在线考试网络教育系统对接 i l l d e sig na n dlm p l e m e n t a t10 n0 fk e ym o d u l e so f w e bb a s e dl e a r nin gs y s t e mf o ra d u l t s a b s t r a c t t h ee f f e c t so fw r e be d u c a t i o nl a r g e l yd e p e n do nt h et e c h n o l o g yu s e d i ni t u s i n gw e be d u c a t i o ns y s t e m s ，w h i c ht a i lo f f e rb o t hs y n c h r o n o u s a n da s y n c h r o n o u se d u c a t i o na n dg u i d a n c e ，i so n eo ft h em a i nm a n n e r s t h a tw r e be d u c a t i o nu s e st os e r v es t u d v h o w e v e r , t h es i t u a t i o nn o wi s t h a tt h e r ea r ev a r i o u sw e be d u c a t i o ns y s t e m st h a ti m p l e m e n t e dw i t h d i f f e r e n tt e c h n o l o g i e sa n dh a v ed i s t i n c tf u n c t i o n si no u rc o u n t r y 功n s ， d e v e l o p i n gaw e be d u c a t i o ns y s t e mt h a tc a ne a s i l yb ei n t e g r a t e dw i t h e x i s t i n gw e be d u c a t i o ns y s t e m sa n de d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o ns y s t e m si s a ne f f e c t i v ew a yt op r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fw r e be d u c a t i o n t h ew r e bb a s e dl e a r n i n gs y s t e mf o ra d u l t ss t u d i e di nt h i st h e s i si sa n o n 1 i n ee d u c a t i o ns y s t e mf o ra d u l ts t u d e n t si nw e be d u c a t i o n i th a sa i l i n t e r f a c e w i t hw h i c hi tc a nb ei n t e g r a t e dw i t he x i s t i n gw e be d u c a t i o n s y s t e m sa n de d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o ns y s t e m sc o n v e n i e n t l y t h es y s t e m c a no f f e rv a r i o u su s e f u lf u n c t i o n s ，i n c l u d i n gp r a c t i c e ，s e l f - t e s t ，s i m u l a t e e x a m i n a t i o n s ，c o u r s e w a r eo r d e r i n g ，f o r u mo fs t u d y , i n d i v i d u a ls t u d y d o c u m e n t s ，a n de t c w i t ht h i ss y s t e m f l e x i b l ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e n t e a c h e r sa n ds t u d e n t sb e c o m e sp o s s i b l e ，a n dt h er e q u i r e m e n t so ft e a c h i n g a n dm a n a g e m e n tc a nb eb e t t e rs a t i s f i e d t h i ss y s t e mw i l ld og o o dt ob o t h t h ei m p r o v e m e n to fs t u d e n t s e f j f i c i e n c ya n dt h er e l e a s eo ft e a c h e r s w o r k i tc a nw o r kw e l lw i t hh o m e m a d ec p u n c ，l i n u x ，w i n d o w sa n d m i d d l e w a r e s o ，i ti sau s e f u l ，c o n v e n i e n t ，r e l i a b l ea n di n e x p e n s i v ew e b e d u c a t i o ns y s t e m ，w h i c hc a nb eu s e di nh i g hs c h o o l ，c o l l e g ea n dt r a i n i n g c e n t e r ，1 m 一。一 lh l st h e s i sa n a l y z e st h ed e m a n do f g e n e r a lw e be d u c a t i o ni n s t i t u t i o n s a n dt a k e st h ec y b e re d u c a t i o ni n s t i t u t i o no fb u p ta sa ne x a m p l et o r e p r e s e n t i te x p o u n d st h er e s e a r c ho ft h r e ek e ym o d u l e so ft h es y s t e m f r o mf o l l o w i n gp a a s ：d e m a n da n a l y s i s ，p r e l i m i n a r yd e s i g n ，d e t a i l i n g ， i m p l e m e n t a t i o n ，t e s t i n g ，d e p l o y m e n ta n da p p l i c a t i o n t h ek e ym o d u l e s i n c l u d e p r a c t i c em o d u l e ，s i m u l a t ee x a m i n a t i o nm o d u l e a n dt h e i n t e g r a t i o ni n t e r f a c e t h ep r a c t i c em o d u l eo 疏r sa ni n t e r a c t i v es e l f - s t u d y m a n n e r t h es i m u l a t i o ne x a m i n a t i o nm o d u l ei s d e s i g n e dt oh e l pw e b e d u c a t i o ns t u d e n t sg e tag o o dp r e p a r a t i o nf o rt h e i ru n i v e r s a le x a m i n a t i o n r r 1 一 一 ln ei n t e g r a t i o ni n t e r f a c ei su s e dt oc o n n e c tt h i ss y s t e mw i t he x i s t i n gw e b e d u c a t i o ns y s t e m sa n de d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o ns y s t e m s k e y w o r d s 一 p r a c t i c e ，o n l i n ee x a m i n a t i o n ，w e be d u c a t i o n ，s y s t e m i n t e g r a t i o n v 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的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。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他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了谢 意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：鲎乏壶 本人承担一切相关责任。 日期：呈! ! 丕三：! 竺 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。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磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：筮殛日期：呈! ! 乏至垒 导师签名：丑i ：k 日期：2 塑：! 丝 l i 1 1 选题的背景 第一章绪论 网络教育指的是在网络环境下，以现代教育思想和学习理论为指导，充分发 挥网络的各种教育功能和丰富的网络教育资源优势，向教育者和学习者提供一种 网络教和学的环境，用数字化技术传递内容，开展以学习者为中心的非面授教育 活动n 1 。作为继函授、广播电视教育形式后中国远程教育发展的第三阶段，网络 教育向人们展示了一个崭新的、广阔的学习世界，为任何愿意获取知识的人提供 了学习的权利和机会。它借助网络实现了各类教学资源的共享；突破了传统学校 教学方式的时空束缚；以学习者为中心，能够实现多向互动教学，为学生的个性 化学习创造条件；能最大限度地满足社会各类对象的学习需求；与课堂教育、广 播教育、电视教育共同构成多元化的教育体系，在丰富传统教育形式的同时，也 促进了其它教育结构体系的现代化发展。 近年来，我国网络教育以其速度快、传播空间广的优势飞速发展。已从1 9 9 9 年的4 所现代远程教育试点院校发展至2 0 0 6 年的6 7 所网络教育试点高校，覆盖 了我国3 1 个省、直辖市、自治区。伴随着网络教育的快速普及，网络教育中采 用的相关技术也在迅速发展。 目前，现代远程教育试点高校主要采用4 种教学方式： 通过i n t e r n e t 点播课件或者浏览主页课件的自主学习方式进行教学： 通过卫星进行双向或单项实时教学； 通过局域网点播课件或者利用光盘课件学习方式进行教学； 集中面授方式进行教学 网络教育中提供给学生的学习支持服务主要有以下几种形式： 利用网络教学平台提供同步或者异步教学辅导、答疑，以及组织集体讨 论和交流： 为学生提供相关资源，供学生自学时使用； 通过常规通信工具，为学生提供咨询和答疑服务。 其中，网络教学平台是提供学习支持服务的主要手段。应用于网络教育的网 络教学平台通常需要整合在线视频会议系统、在线考试系统、作业系统、选课系 统、论坛等多种功能模块系统，并与教务管理系统进行对接，从而全方位地辅助 网络学院学生的日常学习。实践证明，使用网络教学平台辅助教学，能显著提高 教师的教学效率和学生的学习质量，例如：北京大学针对全国网络学院统一考试 应用了s m a r t e x a m 在线考试系统，大大提高了学生的通过率：北京邮电大学网络 教育学院通过使用网络教学平台，很大程度上方便了学生选课、在线听课、考试 等活动，提高了工作效率，节约了人力物力财力。随着w e b 应用相关技术的发展， 基于j 2 e e 的w e b 应用系统以其交互性强，对客户端要求低的优点，在各个领域 开始普及。北京邮电大学网络教育学院也开发了基于j 2 e e 的新版本教学系统和 教务系统。新版本的系统中支持学生从新生注册到学习结果导出的大部分活动， 是一个综合的平台系统。 尽管网络教学平台随着w e b 应用技术的进步发展很快，但在我国大规模的网 络教育中，却仍普遍存在着技术参差不齐的现状，即，网络教学平台使用的开发 技术多样，功能各异，在实际教学中发挥的功能也就因此而不同。 1 2 选题的意义 网络教学平台是一个综合的平台系统，它通过整合多种功能模块系统，为教 学活动提供各种服务。针对于目前网络教学平台技术水平参差不齐、功能各异的 现状，开发出功能相对完整独立，且易整合的功能模块系统，对于促进现有的网 络教学平台的发展和发挥更大的作用，将有着十分重要的意义。 经过了近1 0 年的发展，网络教育积累了丰富的学习资源，如课件、教学视 频、题库等。这些资源媒体格式各异、类型多样。应尽可能的利用已有的学习资 源，充分的发挥这些资源的作用，是对新开发的功能模块系统的另一个要求。 随着全国网络教育统考机考在各学科的普及，帮助学生准备、适应统考机考 也成为网络教育教学平台的一个新增功能需求。尽管已出现了很多基于w e b 的在 线考试系统，但面向网络教育统考机考，且能与网络教育现有的教学、教务系统 对接、与教学平台中的用户、题目、考试信息同步的系统很少。 网络学院的学生学习活动中，自学占的比重很大，因此，以学习者为中心的 网络教育体现了其显著的服务特性。所以，不同于其他的在校学习，网络教学平 台需要对于学生的学习活动提供实时的反馈服务。以帮助学生时刻了解自己的掌 握程度，并确定自己下一步的学习活动。 成人教育练习考试系统提供了包含图像、声音、动画、视频在内的交互式练 习、自测、模拟考试、课件点播、在线答疑、学习交流、虚拟实验以及学习档案、 模拟统考等功能，实现了师生之间的及时交互以及学生学习活动的实时反馈，并 提供了个性化的界面；丰富的学习资源和交流工具，满足了教学及其管理的需要， 有助于提高学生的学习效率，减轻教师的负担；本系统支持国产c p u 、n c 、w i n d o w s 与l i n u x 操作系统、中间件及数据库，是一种实用、易用、可靠、成本低廉的综 合性网络教学系统。本系统适用于高中、大学、培训机构的学生、教师、教学管 理人员及技术人员。 本文研究的成人教育练习考试系统中的练习、模拟统考、选用教材及系统对 外接口四个关键模块，具有如下意义： 使得成人教育练习考试系统能方便的与网络教育中现有的实现了单点登录 的教务教学平台对接，以系统间的松耦合增强现有教学平台的功能，同时实 现与教务教学平台中用户信息的同步； 提供实时的交互式练习功能； 针对学生学习随时、随地的特点，使学生使用浏览器、互联网便能随时 随地练习，即时批改，并获得本次练习的实时反馈； 根据知识点练习，及时巩固所学知识点内容； 根据学生做练习的情况智能抽题，优先抽取学生做错的，或者没有做过 的练习题。这样就避免了学生机械重复已经会做的练习，有利于学生集 中精力于需要进一步掌握的知识点。 题目类型多样，除传统的选择、填空、判断题外，还包括排序题、选择 填空题、还有针对于英语的阅读理解、完型填空等题型； 支持多媒体题目信息，如图像、声音、动画、视频等； _ 对学生每次的练习情况进行评价反馈，并指导其下一步的学习活动。 具有模拟网络教育统考机考的功能； 模拟统考机考环境，帮助考生熟悉考试流程，缓解考试压力 _ 模拟评分阅卷规则，提交答卷后，即时显示客观题分数及标准答案 根据策略随机抽题，学生可反复测验迅速提高成绩 _ 统计各次模拟统考情况，利于学生比较提高。 将模拟统考与练习有机联系起来，可以通过练习不断提高模拟统考的成绩。 1 3 本论文的工作和论文结构 本论文主要以北京邮电大学网络教育学院的需求为例，按照软件开发的常规 流程，从需求分析、总体设计、详细设计、实现、测试与应用实施六个阶段，详 细讨论成人教育练习考试系统中的三个关键模块，包括：练习模块、模拟统考模 块和系统外部接口部分的设计与实现。全文共分为八大部分，首先在绪论中分析 选题的研究背景及意义，概述本论文的主要工作和结构；在研究了本系统开发中 相关的理论和关键技术后，分别阐述了各模块的需求分析、总体设计、详细设计、 实现和测试与应用实施阶段的工作、开发中问题的解决以及经验教训的总结与思 考。最后，总结所有的工作。 第二章相关理论和关键技术 2 1 适应性学习理论 适应性学习( a l ，a d a p t i v el e a r n i n g ) 是指为了提高学生学习的适应性，通 过学习环境的自身调整来适应学习者的个性特征和认知水平，满足学习者个别需 要的学习过程醯1 。 适应性学习把学习者作为独立的个体，置于一个更为个性化的情景之中，主 要包括口1 ： _ 学习者可以根据自己的喜好来选择学习支持工具，定制学习环境； 根据学习者的需要，提供灵活的学习方法，动态地呈现学习内容。 适应性学习具有以下主要特征： 基于资源的学习 教学资源( 包括文本、声音、图像、视频、c a i 软件等) 能够根据不同 的学习风格呈现与之相适应的学习资源，整个学习的过程就是一个在网上探 索和与他人互动交流的过程。 主动性的学习 学生采用主动的学习方式，能够自我组织、制定并执行学习计划，并能 控制整个学习过程，对学习进行自我评估。教师的主要工作是教学目标的规 划，学生学习的辅导和咨询，教学资源组织和编译，学习环境的创设与维护。 教师成为学习的指导者、建议者。 构建知识的学习 改变传统教师讲授式的学习，由学生通过在适应性学习环境中的探索和 交互来构建自己的知识，从而进行有效地学习。 _ 个别化与个性化的学习 在适应性学习中，学生是一个具有自己独特个性的个体，其个性可以通 过在其学习过程中的选择得以充分的体现。 _ 反馈及时的学习 适应性学习是一种自主的、个性化的学习，但它不是一种完全独立的学 习，他需要学习环境中有组织良好的反馈系统来反馈学习者的学习活动。 主流的适应性学习模式可以用图2 - i 来表示，它的关键环节是：学习诊断、 学习内容的动态组织、学习策略。 拳 习 动 机 号 学 习 目 的 自茜度诊断 拳习起序的确毫 单元补习i _ - 一樘封i 精 誊 习 蕾 几 的 成 就 馒 检 触 图2 - 1 主流的适应性学习模式嗍 学习诊断就是利用一些经过测量理论校定的测试练习题对学生进行测试，并 根据学生的反应情况来估测学生能力以及领域知识的掌握程度。它可以发生在学 习的开始、学习的过程之中或学习的结束，用以了解学生的原有知识水平、认知 水平，发现薄弱环节，检测学生是否达到预期教学目标的要求。学习诊断是适应 性学习系统了解学生学习能力、认知能力的重要依据。 学习内容的动态组织是指适应性学习系统根据学习诊断的结果以及学生的 学习历史记录，动态的组织与呈现与学习者当前学习能力最相关的学习内容。它 有两个含义：首先是学习内容的选择上，系统根据学习历史记录和能力估计，选 择学生没有掌握或是没有学习过的教学内容，这些学习内容是与当前学生能力最 接近的。其次，是在学习内容的组织上，系统将根据对学生估测的能力和学生的 认知风格，选择最适合学习者的内容呈现方式。另外，提供给学生的相关辅助材 料，练习试题等等，都各不相同。学习内容的动态组织，需要四个方面的支持： 一是对学生掌握知识能力的诊断；二是对学生知识水平、认知风格与认知能力的 表征；三是根据学生的认知风格和学习能力不同而以不同的方式组织的认知单 元；四是根据学生个体差别而有针对性组织的教学策略，其核心内容是教学内容 的组织方式。 学习策略是学生学习特定的学习内容时所采取的方法。一般来说，学习策略 取决于学生的学习风格、学习阶段等诸多因素。在适应性学习系统中，学生一般 都采用三种学习策略：传授式策略、探索式学习策略和协作式学习策略。 传授式学习策略：在传统的教学过程中，教学模式是以教师为主，教师讲、 学生听的单向沟通的教学模式。在适应性学习中，同样可以实施这种传授式学习 模式，学生通过聆听教师( 视频、音频等) 对教学内容的讲解，或者是阅读教师 一一一一一 准备的教学材料来进行学习，当学生遇到疑难问题时，可通过话音网络或双向视 频网络与教师进行实时的交互，也可以通过电子邮件来进行异步的交互。 探索式学习策略：在这种学习策略中，学生要解决适应性学习系统专门为学 生设计好的学科问题，为此，学习系统提供大量的、与问题相关的信息资源供学 生在解决问题过程中查阅。另外，还设有专家对学生学习过程中的疑难问题提供 适当的启发或提示。这种学习策略彻底改变了传统教学过程中学生被动接受的状 态，而使学生处于积极主动的地位，因而能有效地激发学生的学习兴趣和创造性。 探索学习策略要求学习系统具有四个基本要素，即问题、资料、提示和反馈。将 这四个要素组织和衔接好，便能在简单的技术背景下，达到良好的教学效果。在 教学系统中，实施这种教学策略要注意的一点就是，应防止学生产生过强的挫折 感，为此要有比较敏感的反馈系统，以便及时给予学生帮助。 协作式学习策略：在适应性学习系统中，协作学习是指利用计算机网络以及 多媒体等相关技术，由多个学习者针对同一学习内容彼此交互合作，以达到对教 学内容理解与掌握的过程，基本的协作式策略有：竞争、协同、伙伴与角色扮演。 以问题和测试为驱动的策略是对上述学习策略的一个发展。以问题和测试为 驱动的教学方式，即根据学生的做题记录，系统可以智能化地分析该学生的薄弱 环节，给出响应的测试题目，从而有针对性地弥补该学生的“短板”，也因此实 现了对每个学生的个性化指导。通过这种以问题和测试为驱动的教学方式，不但 学生可以通过自测和模拟考试检查自己的知识掌握情况，评价自己的能力水平， 做到心中有数，而且老师也可以准确地把握这一状况，从而可以针对每个学生的 具体情况对症下药哺1 。 2 2s t r u t sl + s p rin g + hib e r n a t e 框架 j e e e 是一种利用j a v a2 平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关 的复杂问题的体系结构。流行的j 2 e e 轻量级开源框架很多，这里主要研究s t r u t s 1 + s p r i n g + h i b e r n a t e 作为系统主要架构。 s t r u t s 是一个基于j 2 e e 平台的n v c 框架，主要是采用s e r v l e t 和j s p 技术 实现，是开发w e b 应用程序的开源框架。s t r u t s 把s e r v l e t 、j s p 、自定义标签 和信息资源( m e s s a g er e s o u r c e s ) 整合到一个统一的框架中，开发人员无需自己 编码实现全套m v c 模式，极大的节省了时间，s t r u t s 包括如下的主要功能： 包含个c o n t r o l l e rs e r v l e t ，能将用户的请求发送到相应的a c t i o n 对象。 j s p 自由标签库，并且在c o n t r o ll e rs e r v l e t 中提供关联支持，帮助开 发员创建交互式表单应用，且提供声明式表单验证支持。 提供了一系列实用对象：x m l 处理、通过j a v ar e f l e c t i o na p i s 自动处 理j a v a b e a n s 属性、国际化的提示和消息。 s p r i n g 是符合j 2 e e 标准的一组框架。它支持j 2 e e 框架的标准技术，同时， 还提供了额外的功能。s p r i n g 框架由以下几部分组成： 对持久层技术的支持：包括对持久层框架h i b e r n a t e 、i b a t i s 、j d o 的支 持 对j 2 e e 企业级应用的支持：包括对j n d i 、j t a 、j a v a m a il 、j m x 、e j b 的支持 对j 2 e ed a o 模式的支持：包括j d b c 连接和封装d a o 对a o p ( 面向切面编程) 的支持 对m v c 模型的支持：提供一个m v c 框架来处理服务器端表示层的工作 对整合其它m v cw e b 框架的支持，包括对s t r u t s 、w e b w o r k 、j f s 的支持 对降低耦合的支持：提供一个i o c 容器实现依赖注入的功能。 h i b e r n a t e 是一个开源的对象关系映射框架，它对j d b c 进行了轻量级的封 装，以对象关系映射实现了p o j o 和数据库表之间的映射，并在框架中由 h i b e r n a t e 完成s q l 语句的运行。h i b e r n a t e 使得j a v a 程序员可以用对象编程思 维来操纵数据库。h i b e r n a t e 可以应用在任何使用j d b c 的场合，既可以在j a v a 的客户端程序实用，也可以在s e r v l e t j s p 的w e b 应用中使用。 由以上描述可以看出，s t r u t s 框架关注的主要是页面流转和页面显示； s p r i n g 框架贯穿表示层、业务层、持久层，管理各层组件，无缝整合已有的框 架，使它们都以一种低耦合的方式运行；h i b e r n a t e 是流行的j 2 e e 持久化的解 决方案。所以，将s t r u t s 、s p r i n g 、h i b e r n a t e 依据其各自的关注点和优势整合 形成的框架，将能发挥诸框架之所长，达到最佳的实践效果。整合起来的框架层 级和结构如图2 2 所示： 图2 - 2 整合的框架层次和结构图州 整合后各层的责任如下： 服务器端表示层框架s t r u t s 主要完成工作包括： 客户端表单进入的验证 管理请求和响应 提供控制器来完成页面流转和向业务逻辑层的委托 返回到客户端页面显示 业务逻辑层的框架s p r i n g 主要完成的工作包括： 为服务器端表示层提供松散的耦合 处理真实的企业级应用 事务管理的选择 协调各种业务逻辑对象间的依赖关系 为持久层和业务逻辑层之间提供松散耦合 实现持久层的业务逻辑 持久层框架h i b e r n a t e 完成如下工作： 查询数据库，得到持久化对象p 0 对数据库进行增、删、改操作，并以p 0 来进行 域模型层v 0 完成如下工作： 为各层之间数据交互服务 在持久层部分可以描述一个实体，并于p 0 进行转换 2 3e x c e i 导入导出的相关技术 成人教育练习考试系统中很多数据需要批量导入、导出，如用户信息、作业 完成状况信息、考试成绩信息、题目信息等。e x c e l 是一种在导入、导出中普遍 使用的格式，它具有支持的工具广泛、人机皆易读、有o f f i c e 工具的强大功能 支持等优点，因此被广泛使用。 服务器端使用的导入导出技术有：p o i 、j x l ，其中，p o i 中最常用的是h s s f ； j x l 是j a v ae x c e l 的缩写，也叫j e x c e l 。可以直接使用p o i 、j x l 提供的j a v aa p i 实现e x c e l 导入导出。对于只做导出，同时将导出的内容分页显示的情况而言， 也可以选择使用具有导出功能的列表组件，如d i s p l a y t a g 、e c s i d e 等。列表组 件的导出功能也是由p o i 或j x l 实现的，使用列表组件需要使用其特定的标签来 包含预显示的信息，缺乏灵活性，如遇到中文乱码问题，解决起来比较复杂。 a p a c h ep o i a p a c h ep o i 提供纯j a v aa p i 用来操作基于微软o l e2 综合文档格式和 o f f i c eo p e n x m l 格式的各类文件格式。简而言之，通过p o i ，用户可以使用j a v a 进行m se x c e l 文件的读写。此外，用户还可以使用j a v a 读写m sw o r d 和m s p o w e r p o i n t 文件。p o i 是j a v ae x c e l 解决方案( 支持e x c e l9 7 - 2 0 0 7 ) 。基于o l e 2 综合文档格式的文件包括多数m i c r o s o f to f f i c e 文件，如x l s 、d o c ，还有基 于m f cs e r i a l i z a t i o na p i 的文件格式。基于o f f i c eo p e n x m l 格式的文件包括 基于新( 2 0 0 7 + ) x m l 的文件格式，如m i c r o s o f to f f i c e 文件x l s x ，d o c x ，p p t x 。 h s s f 是p o i 项目中对于e x c e l9 7 - 2 0 0 7 文件格式的纯j a v a 实现。h s s f 支持 表单的创建、修改和读取。它为特殊需求提供低层结构；为高效的只读访问提供 事件模型a p i ：为创建、读取、修改x l s 文件提供用户模型a p i 。 j x l j x l ( j a v ae x c e l ) a p i 是一个成熟、开源的j a v aa p i ，使开发者能够动 态地读、写、修改e x c e l 表单。j a v a 开发者利用它简单，便利的a p i 就能够读 取、修改e x c e l 电子表单，并能够把修改后的变化写到任何o u t p u ts t r e a m 中( 如： d i s k ，h t t p ，d a t a b a s e ，或任何s o c k e t ) 。这个项目基于g p l 发布，而且对中文 有很好的支持。j x l 支持字体、数字、日期操作；能够修饰单元格属性；支持图 像和图表。 二者的比较 p o i 的h s s f 和j x l 都是纯j a v a 的。所以，都不依赖w i n d o w s 系统，在l i n u x 下也可以正常运行。使用中，根据需要调用合适的a p i ，简单灵活。 都支持拷贝插入图片，但j x l 只识别p n g 格式的图片，h s s f 支持p n g 、j p g 、 d i b 格式。 二者对于常用的字体、数字、日期等都有很好的支持。 在j v m 的内存消耗方面，对于大数据量情况，p o i 消耗的j v m 内存远比j x l 消耗的多。 综上所述，p o i 提供的功能更全面些，但数据量大时j 的消耗也大，所以， 对于j x l 可以满足需求功能的情况，使用j x l 比较好。 3 1 系统总体需求概述 第三章需求分析 网络教育中，利用互联网，使用教务系统管理学生等信息，使用教学平台开 展教学、学习活动是目前普遍使用的方式。其中，教务系统是用户、课程信息的 管理者；教学平台是教学活动、学生的自学活动、学生学习的跟踪管理等诸多服 务的提供者。完善教学平台功能的一个很有效的做法便是通过增加功能模块系 统，包括课程管理系统、在线学习系统等。通过功能模块系统与教学平台、教务 系统以松耦合形式的对接，提供更完善、更强大的功能服务，同时共享用户、课 程等相关信息。 成人教育练习考试系统需要能够与网络学院的教务系统对接，同时与已有的 课程网站方便对接，从而组成一个功能强大的教学系统，提供以面向学生自学活 动为主的各种功能服务，具体包括：练习、自测、模拟统考、虚拟实验、课件点 播、智能答疑、电子学档、学习论坛、新闻公告、站内消息等功能。系统以题目 为驱动，引导学生从练习到自测，最后完成模拟统考。 以北京邮电大学网络教育学院为例，与教务系统和课程网站对接后，学生的 学习活动如下图所示： r 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 ： 教学平台 ： l i 图3 - 1 网络学院用户活动概要图 用户可以通过登录页面进入教务管理系统、s 眦i 系统或课程网站。进入教 务管理系统的用户无需重复登录，可以直接通过单点登录进入s a k a i 系统或课 程网站，并可以进一步通过单点登录进入成人教育练习考试系统，进行练习、自 测、模拟统考等学习活动。成人教育练习考试系统为了保持用户信息与教务系统 的同步，一方面可以在用户单点登录时实时同步该用户信息，另一方面可以由系 统管理员批量导入用户信息。需要说明的是，尽管在s a k a i 系统或一些课程网 站中提供了如练习、自测等功能，但成人教育练习考试系统是专门为网络教育的 学生量身定做的教学系统，提供了模拟统考等专门服务于网络教育学生的功能， 并在练习、自测的题目组织、学习信息反馈等方面充分考虑到网络学院学生的需 求，服务更有针对性。 3 2 关键模块需求分析 3 2 1 关键模块用例图 ：拟：! 兰三) _ q 员 图3 - 2 系统关键模块用例图 本系统的用户分为三类：教师、学生、其他用户。每一类用户拥有一个角色 集合。不同的角色拥有不同的权限。系统管理员可以根据需要，创建角色，管理 角色的权限资源集合以及角色与用户的关联。角色可以包括：专家，公告发布员， 学生，教师，新闻发布员，系统管理员，课件资源管理员等。权限资源包括资源 管理、用户管理、公告发布、布置作业、系统管理、新闻发布、资源审核、教材 管理、课程申请、策略管理等。 系统中主要的用户角色有：学生、教师和系统管理员。 学生主要是使用学习系统完成某门课程的学习，包括查看新闻公告、做练习、 做作业、做自测、看课件、进行模拟统考等。 教师负责和课程相关部分的管理，包括课件管理、题库管理、策略管理、课 程管理等。教师除了拥有自己的权限外，还拥有学生的权限，可以进行学生 能从事的各种学习活动。 系统管理员负责系统的整体运行，如用户管理、角色管理、权限管理、新闻 公告管理等，其中，超级管理员拥有所有的权限，普通管理员只有部分的系 统管理功能。 3 2 2 练习模块需求分析 答题状态j 作答状态t 第二次超时前作答 r 一第一次超时前作答 l 态，糯确 堪出 图3 4 练习中的答题状态图 根据用户上一次做此题的正误情况和加速系数、延时系数确定一道题目的限 定时间，若用户上一次做错了，则此题的限定时间为题目标准用时木延迟系数； 若上一次做对了，则限定时间为题目标准用时水加速系数；若用户第一次做此题， 限定时间为题目的标准用时。第一次超时，系统会提示超时，并再给用户一次作 答机会，第二次超时后，系统将自动提交用户的作答情况。系统即时批改，并在 答题区域显示作答情况和答题正误。 在不同答题状态下，答题区显示不同的链接按钮。第一次超时前作答状态下 的答题区域中显示“提交 、“我不懂、“退出”按钮。第二次超时前作答状态下 显示“提交 、“我不懂、“下一题 、“退出 。答题正确状态下显示“下一题” 按钮。答题错误状态下显示“参看答案 、“查看课件 、“问老师 和“下一题 按钮。 在用户答完所有题目或退出练习时，显示本次练习的结果页面。其中包含的 信息有练习所用的时间，练习题总数，正确数，正确率。用户的练习没有达到练 习的要求时显示鼓励语。如果用户对练习范围内容的掌握程度达到教师设定的 值，系统显示“你已经基本达到了 的练习要求，建议你对 进行自测! ”，并显示“做自测”、“退出 按钮。 因为练习涉及到多种课程，所以，应支持多种题目类型，包括填空、单选、 多选、排序、选择填空、问答题等。 3 2 2 2 练习模块用例描述 以下是练习模块的详细用例描述阳1 ： 用例目标：出一道题，做一题，系统根据做对与否做出不同的反应。 前件： 成功后件：无 失效后件：进入“异常处理一用例 首要角色：学生 触发：用户选择学习园地中的“练习 ，或看完课件后点击“练习一 主要步骤： 1 系统显示 练习范围( 知识树中当前知识点或知识节点名称) 、练习题总数、建议完成 时间，“开始练习一按钮。在练习范围下方有一提示语：“想改变练习范围， 请选择相应知识节点。 2 用户点击“开始练习力按钮。 3 系统显示 本题限制时间料秒，倒计时显示秒数( 初始秒数按该题指定时间为基准；本 题本人上次做对了，秒数按a 1 倍缩小；本题本人上次做错了，秒数按a 2 倍 放大) ，并有该题目的倒计时钟。 某一客观题的题型、题目内容及答题区； 若为单选题，则选一个答案； 若为判断题，则选中“正确 或“错误”前的单选按钮； 若为多选题，则选中各个答案前的复选框； 若为填空题，则在答案编辑区填写内容。 若为排序题，则填写对应题号。 若为匹配题，则填写对应题号。 在答题区下方有“提交“我不懂“退出”按钮。 4 用户选择多个选项或者在答题区填写答案，然后点击“提交 按钮。 5 如果答案正确，系统显示正确鼓励语并语音提示 如“恭喜您，答对了! 并显示与步骤三相同的题目及作答情况。 下方有“下一题”按钮，如果是最后一题，则出现“完成 按钮。 6 用户点击“下一题”按钮，或由系统延时2 秒钟自动触发。 7 系统显示下道题，显示格式同步骤3 。 扩展： 2 a 用户选择其他知识节点练习 2 a 1 用户点击知识树中某一支。 2 a 2 系统显示该知识节点下的练习， 选知识节点。 4 a 退出练习 4 a 1 用户点击“退出按钮。 4 a 2 系统显示退出前所做练习结果： 率( 一次做对的题数总题数) 。 成功属于你! 。 下方有“退出 按钮。 4 a 3 用户点击“退出 按钮。 显示主事件流步骤l ，练习范围变为所 所用时间，练习题数目，正确数，正确 下方显示“退出鼓励语 如“努力啊， 4 a 4 系统回到练习首页面，同主事件流步骤1 。 4 b 练习超时，重做题目( 该练习剩余时间为0 时，由系统触发) 4 b 1 练习超时，系统显示：“很抱歉，超时了，请再试一次! 和原题。 下方有“提交 “我不懂”“下一题 “退出 按钮。 4 b 2 用户答题，同主事件流步骤4 。 4 b 3 答案正确，系统显示内容同主事件流步骤5 。 4 b 3 a 1 答案错误，系统显示内容同步骤5 a 。 4 b 3 b 1 练习又超时，系统显示：“很抱歉，超时了，请别泄气，总结错误原因， 继续努力! 下方有“参看答案”、“查看课件 、“问老师 和“下一 题 按钮。 4 b 3 b 2 其他操作步骤同5 a 2 以下内容。 4 c 我不懂 4 c 1 用户点击“我不懂 按钮。 4 c 2 系统显示原题和“别气馁，再想想或请求帮助! 及“查看答案一“查看 课件 问老师”“下一题”按钮。 4 c 3 用户操作同步骤5 a 2 以下内容。 4 d 用户未进行作答，点击“提交”按钮 4 d 1 用户为对所选题目进行作答，依然点击“提交按钮。 4 d 2 系统显示“很抱歉，答错了，请别泄气，总结错误原因，继续努力! 下 方有“参看答案”、“查看课件 、 “问老师和“下一题”