（计算机应用技术专业论文）无纸化考试系统研究与设计.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第t 页 捅要 随着计算机技术的发展和推广，现代教学中很多学科已经逐步开始采用 计算机作为工具进行考试，即无纸化考试，无纸化考试系统既能较客观、公 正反映学员的真实水平，又能节约人力、物力，提高考试效率。 本文分析了国内现有无纸化考试系统的现状和不足，以m i c r o s o f t w o r d 考试为背景、以m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c6 0 为开发平台，设计开发出一套具有 自动生成操作题库等功能的无纸化考试系统。 本系统通过分析m i c r o s o f tw o r d 考试大纲考试所需硬件资源、软件 资源及强蘸市蟊上流行的各辫自动化考试系统，确定了无纸亿考试系统韵规 划与设计方案。根据需求分析将系统划分为3 个功能模块：考前准备，考试 过程和评分处理。考前准备功能模块实现考生信息库和题库的管理与维护， 其中操作题的生成由系统自动完成，只需考务员输入考试样文，无需输入考 试题目；考试过程功能模块实现考生的登录、抽题、答题过程：评分处理功 能模块实现评分、成绩款存镰及其他处理。 本系统中上述3 个功能模块由考试管理系统、考试服务器系统和考试客 户端系统协同实现。考试管理系统完成考试题库的建设与管理、考试题下发、 考生信息管理、试卷评阅等功能；考试客户端系统完成考生的登录、答题功 能；考试服务器系统完成考生身份验证、发题、收卷等功能。 本系统按c s 模式设计，使用m i c r o s o f t a c c e s s 数据库，运用其o l e 技 术处理考试中各类数据的访问，数据库通过数组对象与这些数据无缝连接使 得考试过程的管理十分稳定可靠，文中还就数据库的安全性和可靠性设计进 行了讨论。 最后对本系统进行了功能测试和数据跟踪，证实该系统设计合理，运行 安全可靠有较高的实用价值，收到良好效果。 关键词c s 模式：w i n s o c k ：考试系统：无纸化； 西南交通大学硕士研究生学位论文第l l 页 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n ta n ds p r e a do fc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，c o m p u t e r s a r eg r a d u a l l ya p p l i e di nt h ef i e l do fe x a m i n a t i o ns y s t e m ，n a m e dn o p a p e re x a m i n a t i o n n op a p e re x a m i n a t i o ns y s t e m n o to n l yc h e c kt h el e v e r o fo u r1 e a r n e rf a i r l y ，b u ta l s os a v em a n p o w e ra n dm a t e r i a lr e s o u r c e s ， i m p r o v ee x a m i n ee f f i c i e n c y i nt h i sp a p e r ，w ea n a l y s e dt h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dl a c k si n n o p a p e re x e a m i n a t i o ns y s t e mi no u rc o u n t r y b a s e do nm i c r o s o f tw o r da n d m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c6 0 ， w ed e s i g n e da n dd e v e l o p e dan op a p e r e x a m i n a t i o ns y s t e m ，w h i c hh a st h ef u n c t i o nt h a tp r o d u c e dt e s tq u e s t i o n a u t o m a t i c a l l y a n a l y z i n g t h ee x a mo u t li n e o fm i c r o s o f tw o r d ，h a r d w a r e r e s o u r c e ，s o f t w a r er e s o u r c e ，a n d v a r i o u sk i n d so fn op a p e re x a m i n a t i o n s y s t e m o nt h em a r k e ta tp r e s e n t a c c o r d i n gt ot h en e e da n a l y i n g ，o u r s y s t e mc o n s i s t s o ft h r e ef u n c t i o nm o d u l e s ：p r e p a r em o d u l e ，e x a m i n e m o d u l ea n dg r a d em o d u l e i np r e p a r em o d u l e ，e x a m i n e e si n f o r m a t i o na n d e x a mp o o lw e r em a n a g e da n dm a i n t a i n e d ，m e a n w h i l eo p e r a t i o nq u e s t i o n s w e r ep r o d u c e da u t o m a t i c a l l yb ys y s t e m 。w h a tn e e dw ed oj u s ti si n p u t o p e r a t i o nd o c u m e n t s ，n o ti n p u to p e r a t i o nq u e s t i o n s ：t h ee x a m i n a t i o n m o d u l ec a r r y e do u tt h ee x a m i n ec o u r s e ：t h eg r a d em o d u l ec o u l dg i v ea m a r k ，s t o r a g es c o r e ，p r i n ta n do t h e rp r o p r e s s t h et h r e ef u n c t i o nm o d u l e si no u r s y s t e m a r e c a r r y e d o u t b y e x m i n a t i o na d m i n i s t r a t i r es y s t e m ，e x a m i n a t i o ns e r v e rs y s t e ma n d e x a m i n a t i o nc 1 i e n ts y s t e m t h ea d m i n i s t r a t i v es y s t e m o ft h e e x a m i n a t i o nd e a lw i t he x a m i n a t i o np o o lc o n s t r u c t i o na n dm a n a g e m e n t ， d i s t r i b u t et h et e s t p a p e r t o e x a m i n e e ，m a n a g e t h ei n f o r m a t i o no f e x a m i n e e ，g r a d et h et e s tp a p e re t c e x a m i n a t i o nc l i e n ts y s t e mw i t ht h e f u n c t i o ni s l o g i n e da n da n s w e r i n g e x a m i n a t i o ns e r v e rs y s t e m w i t ht h e 西南交通大学硕士研究生学位论文第i l 页 f u n c t i o nis i d e n t i t yv e r i f y i n g ， s e n da n da c c e p tt h et e s tp a p e re t c i c c o r d i n gt oc sm o d e ，w eu s e dm i c r o s o f ta c c e s sd a t a b a s ei n t hi s s y s t e m ， a n du s e do l et e c h n i c a lt o8 c e s sa llk i n d so fd a t a i n e x a m i n a t i o n t h r o u g ha r r a yo b j e c t ，i ti ss e a m l e s st h a td a t a b a s e1 i n k e d w i t bt h e d a t a ，s o t h a tt h e p r o c e s s o fe x a m i n a t i o na r e s t e a d y a n d r e l i a b l e f i n a l l y ，w et e s t e dt h ef u n c t i o n sa n dt r a c k e dt h ed a t a ，t h er e s u l t p r o v e do u rs y s t e r ni sr e a s o n a b l e ， s a f ea n dt e l i a b l et 0r u n i na d d i t i o n t oh a v eh i g hp r a c t i c a lv a l u e s k e y w o r dc sm o d e ：w i n s o c k ：e x a m i n a t i o ns y s t e m ；r i op a p e r ： 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页 第1 章绪论 考试是世界各国鉴别被考对象素质水平差异酌一种检测手段，同畦也是 各类学校鉴别教与学效果的必要手段。客观公正地反映考生成绩是各种考试 所追求的目标，节约考试成本是考试组织者们应该关注的问题。从考试现象 的产生、发展、演变的历史来看，只要存在社会分工，考试就不可避免。然 而，考试结果究竟在多大程度上真实地反映被考对象的实际能力，即考试的 可信度，则会受到许多因素的制约：如试题的难易程度、被考对象的知识差 异、考试方式的完善度及公正程度等。因而如何提高考试的可信度，节约考 试成本，是值得探索和研究的课题。 当今社会，考试成绩往往作为升学、就业等的唯一标准，因而作弊行为 屡屡出现，其手段也越来越高明。在这种情况下，考试的可信度就受到社会 的置疑。为了更好地杜绝作弊等欺骗行为，客观公正地反映学员的真实水平 差异，提高和维护考试的可信度，节约考试成本，结合现代社会计算机的发 展成果，采用计算机作为工具进行考试，即无纸化考试，就越来越受到人们 的关注。无纸化考试能较客观、公正反映学员的真实水平，节约考试成本， 提高考试效率。 1 ，1 考试的发展历史 1 1 1 传统考试方式 传统的考试扶科举对开始，以“纸笔”为主，考试过程主要是人工处理。 考试中无论是命题、考务，还是阅卷、成绩管理，耗费大量人力、物力和时 间，考试过程控制难度大，监考工作强度也大。随着教育思想的更新和科学 技术的进步，传统考试方式的诸多弊端显露得越来越突出。 传统考试方式一般都是老师发试卷给学生考，至于何时考、考什么、怎 么评判考分全由老师决定，学生考试结果受老师的主观因素影响比较大。因 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 丽不能真实地反映考生的能力。传统考试看分数丽且只能看分数，“高分低能” 的现象时有发生，同时传统考试无法有效地对试卷及考生的答卷作出全面的 分析，使考试原本应有的评判选拔功能不能全面、正常地发挥出来。 1 1 2 各种无纸化考试系统的诞生 随着现代信息技术与计算机技术的发展，计算机应用和校园网的普及为 无纸化考试系统的实现提供了硬件平台。计算机技术的发展使考试无纸化成 为可能：考试软件的开发，使学生可以在连网的任何计算机上学习、练习和 自测，从而使得学生为主体的教学得以更深入实现。 无纸化考试系统就是采用计算机为工具替代人类的手工出题、发题、身 份验证、监考、收卷、阅卷、统分和试卷分析等过程，使考试更加严格、真 实可信，降低考试成本，提高考试效率。同时组织考试的机构也可方便地利 用计算机组织考试，通过计算机简化了发卷、收卷、评卷等烦杂的考试过程， 也可利用软件分析考生的答题情况，反馈指导教与学活动。 计算机学科的兴起，让传统的考试方式无法适应各类与计算机技术有关 的学科考试。特别是操作性很强的考试内容，比如计算机基础o f f i c e 操作， 程序设计等等。由此而开发的大部分无纸化考试系统也大多使用选择题或填 空题的题型来考查操作题。但用选择题型或者填空题型来考查操作题，只要 求考生说明完成某个操作的步骤，考生无法实地操作，考生只要背答案即可， 显然很难测出真实水平。可以说，操作技能是测不出来的，学生只能去死记 硬背操作命令，完成答卷，而不管是否能够真正操作这个命令。 由此，操作考试遇到了前所未有的难题：如何让考生直接在计算机上操 作来实现考试，这种考试如何让计算机自动阅卷，试题如何自动生成，能否 由计算机自动分析考生试卷等等就成了无纸化操作题考试的关键。 1 2 国内无纸化考试系统的现状 无纸化考试经过多年的发展，已经有很多比较成功的考试软件。目前国 内有很多考试系统，如g r e 机考系统【6 ”，全国计算机等级考试 6 0 1 ，四川省 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 英语等级考试【62 j 中2 级考试采取机考等等，都是采用的计算机考试。国家人 事部从2 0 0 0 年开始实行的全国专业技术人员计算机应用能力考试也采用了 全上机操作的方式，我省的“计算机职称考试”就属于此范围。但是这些无 纸化考试软件中，或多或少的存在着一些弊端。 四川省英语等级考试2 级机考系统中，往往只有选择题题型，没有其他 题型，功能比较简单，自动化和智能化不够。 “全国计算机等级考试系统”是针对全国各个省市考生进行计算机能力 测试的一个权威考试。考试内容有一级w i n d o w sb 、二级，三级，四级。其 中，一级w i n d o w sb 主要是针对考生对计算机基础的掌握以及w o r d 、e x c e l 的基本操作能力。但是该考试系统不能实现当场判分，需要收集数据，最后 得出考生考试成绩。 四川省的“职称计算机考试”，也是用的是无纸化考试系统。在该考试 系统中，考了单项选择题，多项选择题和操作题，但该系统操作题的答案是 以填空的方式实现并进行处理的。只要学生填对了空，而不管其是否真实操 作过，都可以得分。因此，该系统并没有真正体现出计算机“操作”能力考 核的含义。 网络考试系统则有“博大无纸化考试系统”1 5 引，“无忧网上考试系统” 【5 9 】，这些考试系统虽然功能较为完善，但也只能让学生练习题库，反复训 练学生的操作，没有涉及到由系统自动生成题目这一问题。 1 课题的提出和安排 1 3 1课题的提出 鉴于这些系统存在的上述问题，本论文针对w o r d 操作题的题库自动生 成做了研究，使考试真正实现出题，考试，阅卷都由计算机完成。 无纸化考试系统的发展方向是更高的自动化和智能化。在许多文献中都 探讨了考试系统的技术和算法。比如用w i n s o c k 技术“1 实现考试系统；用各 种算法实现组题，比如二次回溯算法进行组卷t z o f f i c e 自动化组卷”3 ；用各种 算法实现阅圈，比如智能化阅卷”“”目等等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 但是这些系统往往都是采用算法调用现有题库，几乎没有涉及计算机基 础操作题自动生成的问题；而且通过对市面上现有系统的研究发现，没有针 对学院期末考试的无纸化考试系统。 为了实现我院计算机基础考试在计算机上实行，而且由计算机自动生成 操作题，故开发本系统。 本系统着力于开发设计自动化考试系统主要功能如下： 1 ) 实现自动生成操作题题目一陕速建立科学豹试题。 2 ) 科学的抽取组合考试试题，客观反映个体和整体的学习水平。 3 ) 自动评阅试卷，以提高考试效率和阅卷准确性，分析试卷，指导教 学工作。 以上功能的实现，无疑使得无纸化考试系统更加完善，体现了无纸化考 试的自动化、智能化。 1 3 2 系统开发过程 1 首先进行系统的可行性分析，通过分析本系统的经济可行性，法律 可行性，技术可行性，最后得到本系统的综合可行性。 2 其次是进行需求分析，根据用户的意见的建议，采用多种方法调查， 得到用户需求的需求模型，并得到数据流图和数据字典。 3 接着根据需求分析进行系统设计，得到系统模块，并进行数据库的 分析和安全可靠性分析。 4 然后根据系统模块，进行详细设计，进行编码，得到系统程序。 5 最后测试并运行。 本系统在w i n d o w s 2 0 0 0 x p 上用v i s u a lb a s i c6 0 企业版开发平台开发， 采用服务器客户端( c s ) 模式。m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c6 0 在同计算机上 可二次启动，即可同时进行两个以上的应用程序开发，这样，一个开发服务 器程序，一个开发客户端程序，这为c s 模式应用程序开发调试提供了极大 的方便，系统调式过程在我院第6 计算机房进行。目前，开发本系统的硬件 和软件平台完全具备，有我院计算机科学系的大力支持，开发本系统完全可 按期完成。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 1 3 3 本论文的安排 本论文第2 章对系统的可行性进行分析研究：第3 章是对系统的需求分 析，得到数据流图和数据字典；第4 章是对本系统的总体结构设计：第5 章 是在总体结构基础上得到模块功能；第6 章描述了本系统试卷生成和阅卷技 术；第7 章是对系统的测试与维护：最后得到结论与展望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章无纸化考试系统的可行性研究 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生命周期法( 瀑布) 、原型法和面向对象的开发 方法等。生命周期法( l i f e c y c l e m e t h o d ) 是2 0 世纪6 0 年代发展起来的一种 应用广泛且比较成熟的软件工程开发方法，它的基本思想是将系统的开发工 作从开始到结束划分为若干个阶段，每个阶段都有明确的任务，而系统开发 出来后，并不意味着生命周期的结束，而是意味着根据组织的需要对系统的 修改和重建的开始；而原型法( p r o t o t y p i n g m e t h o d ) 是2 0 世纪8 0 年代发展起 来的，旨在改变生命周期法缺点的一种系统开发方法。原型法的开发思路是 首先根据用户的要求，由用户和开发者共同确定系统的基本要求和主要功能， 利用系统快速生成工具，建立一个系统模型：再在此基础上与用户交流，将 模型不断补充、修改、完善，如此反复，最终直至用户和开发者都比较满意 为止，从而形成一个相对稳定、较为理想的软件系统。面向对象 ( o u j e c t o r i e n t e d ) 的开发方法于2 0 世纪8 0 年代开始兴起的，是一种基于问 题对象的自底向上的一种系统开发方法，这种方法的特点是以对象为基础， 对象是分析闯题和解决问题的核心。 基于以上三种软件工程方法的特点和各自的优缺点，本系统利用软件工 程的思想和方法，总体上采用生命周期法进行系统分析和设计，两系统实现 等步骤则采用了原型法和面向对象的方法。 2 1 本系统解决的主要问题和目标 2 1 1 主要问题 1 目前市场上针对学校期末考试的软件比较缺乏。 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来完 成，因而相应软件的开发就显得尤为重要。为节约考试成本，改善学院的考 西南交通大学硕士硪究生学位论文第7 页 试现状，更好地考察学生的真实水平及实际操作计算机的能力，特开发本系 统。 2 我院的无纸化办公以及无纸化考试还存在许多问题。 我院采用无纸化办公及无纸化考试还处于尝试和探索阶段。无纸化考试 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操 作水平，但考试系统还有很多问题，需要进一步的开发探索，改进完善。 3 已有的考试软件自动化、智能化程度不够。 已有的许多考试软件在计算机w o r d 操作题试题的自动生成部分以及评 分方面不如人意。 2 1 2目标 开发出一套较完善的无纸化考试软件系统，为院、系做出自己的一份贡 献。通过软件开发设计，提高自身的程序设计思想及实际水平，强化软件工 程化思想在实际工作中，揣摩、发现、总结出一套适合子自己的工作方法， 培养自己的团队协作精神，全面的提高自己。 2 2 可行性研究的方法和评价度 2 2 1 经济可行性 1 成本核算。 本系统研究与开发主要在两台p 4 以上的台式计算机上进行，硬件投资 预计大概一万三千元( 含所需软件平台，随机预装) ，历时六个月，开发过程 中各项杂务支出三千元，劳务费以及软件维护费用四万元左右。扣除设备残 值共计成本五万元左右。 2 效益分析。 我校有5 0 0 0 左右在校学生，每学期考试一次，一年考两次，每次考试 两门学科( 只计算能用本系统的考试科目计算机基础和只考客观题的课程 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 可在本系统考试) 。传统考试要安排8 0 0 场考试( 单人单座每场只能安排2 5 人左右，我校是小教室) ，每场2 5 人做考务工作，每场1 2 0 分钟，合计4 0 0 0 个小时左右的工作量。使用本系统考试4 0 0 场考试( 每机房可座5 0 人) 考务 合计2 0 0 0 个左右的工作量。见表2 - 1 传统考试无纸化考试 项目备注 工作量费用工作量费用 监考4 0 0 0 小时6 0 0 0 0 元2 0 0 0 小时3 0 0 0 0 元 阅卷2 0 0 0 0 份2 0 0 0 0 元无无 制卷2 0 0 0 0 份2 0 0 0 0 元无无 场地费8 0 0 场2 4 0 0 0 元4 0 0 0 0 人次6 0 0 0 0 元 合计1 2 4 0 0 0 元9 0 0 0 0 元 表2 - 1 传统考试与本系统考试考务费用比较表 我院已有4 0 0 台左右计算机，为无纸化考试提供了条件，不必为考试专 门购置机房。从上表可见，用无纸化考试系统学校一年可节约考试经费3 4 0 0 0 元左右，学校可以回收开发成本。 从以上分析可见，说明经济可行。 2 2 2 技术可行性 1 与工程产品相关的技术概述。m i c r o s o f ta c c e s s 数据库平台能完全 满足本系统的种类数据的存储，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。 2 m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 技术的使用。本工程产品的关键技术在于 m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 语言与m i c r o s o f t a c c e s s 数据库的结合，将所有的数据 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， 即“程序设计数据化，数据管理程序化”思想。而w i n s o c k 控件的使用是服 务器与考试机数据传送的保障，w i n s o c k 控件广泛用于c s 模式的远程数据 传输，本系统使用其t c p i p 协议使数据传输可靠，通过一些关键技术的处 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 理，解决了众多同类软件出现的技术难题。 3 操作题自动生成技术难关已经攻克。m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 开发平台 与v b a ( 微软o f f i c e 外接开发环境) 出于同一类，通过对v b a 编程的深入 研究，对o f f i c e 内核的分析，发现通过v b a 技术读取o f f i c e w o r d 文档中的 文本、文本设置、图片及设置、页面及设置等数据已不成问题。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，也是很 多无纸化考试系统未能涉及到的一项技术。 4 服务器客户机数据传输及处理技术也是本系统的关键技术之一。其 他一些无纸化考试系统在这方面遇到难题而未能很好的解决，本系统较为圆 满地解决了这一难题，因而使得考试过程得以顾畅进行，即某使考试机不能 运行，考生换机继续考试无需任何其它处理，真正实现“无缝考试过程”。 5 图片与一般文档在数据库中的存取技术。o l e 技术的使用使得图片、 w o r d 、e x c e l 和声音影像等文件可方便存入数据库中，这些文件可能通过= 进制数组与数据库中o l e 类型字段交换信息，很多系统使用o l e 技术时都 是用的a p p e n d c h u n k 方法或s l r e a m 对象，这种技术相对用起来较麻烦，程 序结构也比较复杂。 6 技术可行性结论 本系统选用微软的开发平台m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c 和m i c r o s o f t a c c e s s 数据库，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， 无纸化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。 本工程是以考试系统为核心的软件开发，适合于我院学生期末考试，是 我系教师独立开发以及维护的，符合国情国策，具有法律可行性。 综上所述，本软件在技术方面已成熟，完备测试手段可靠，因此开发工 程可以立即开工。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 2 3 其它技术 2 3 1 开发平台 本系统可以使用m i c r o s o f tv i s u a lc + + 编程环境，但此环境对编程人员要 求太高，会大大增加系统开发成本，因而本系统采用v i s u a lb a s i c 开发平台， 不采用v i s u a lc + + 开发平台。 2 3 2 开发模式 当今流行的b s 模式也能实现网络上考试过程，但从数据传输流量、数 据安全和功能实现上考虑，本系统采用c s 开发模式，不采用b s 开发模式。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 1 页 第3 章无纸化考试系统需求分析 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。 设计人员与用户之间需要沟通的主要内容有：开发软件所涉及的概念、 目标、功能、算法、环境、执行过程和特点等等。通过需求分析产生的软件 规格说明书是此后软件设计、调试和测试工作的基础，是软件评审、鉴定和 验收的依据之一。因此，需求分析是软件生产中的一个重要步骤。 本课题将开发的是适合于学校学生期末学科考试的无纸化考试系统，它 包括解决现有无纸化考试中多种学科的客观题( 判断题、单项选择题、多项 选择题) 以及自动生成的w o r d 操作题。 3 1需求分析 3 1 1 初步考察 对考试过程进行调研是系统需求分析的重要一步。在调研时采用了会议 讨论法和个人访谈法两种方法，通过会议讨论法了解有关人员对开发本系统 的整体认识情况，对开发新系统的态度等。通过个人访谈法了解各个系室的 教学课程及需要考试的题型等。 1 考试管理及考试过程考察 1 ) 考试和考务管理人员情况，计算机专业人才情况； 2 ) 考生信息，含年级、专业等信息； 3 考试科目及考试题型： 4 ) 考生对计算机知识掌握程度； 2 用户硬件环境考察 1 ) 计算机硬件配置情况，包括服务器和客户机： 2 ) 计算机网络使用情况： 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 3 现有考试过程分析 通过用户市场调查考证，对手工管理模式和业务流程进行认真分析和研 究发现，目前的考试大多按如下方式进行： 1 ) 某教研室组织相关的科任教师按照大纲命题，通常是制作a 、b 两 套试卷； 2 ) 相关教研室主任审批； 3 ) 印制试卷； 4 ) 安排组织监考人员、考生考试安排； 5 ) 考试； 6 ) 收卷： 7 ) 教师阅卷及统分，做成绩报告单。 3 1 2 考试需求分析 通过请教领域专家、向用户提问等手段，了解到用户需要，具体情况如 下； 1 学校考试对系统的需求 1 ) 考试原则 系统的运行必须遵循科学性、客观性、公平性和实践性原则。 2 1 对系统考试豹命题要求 ( 1 ) 系统考核的命题范围应严格限于考试大纲各章规定的考核知识点和 考核目标，不能随意扩大缩小考试内容范围，或任意提高降低考核标准。考 试命题要覆盖各章，重点章节或知识点要加大内容和分数比重，以保证课程 重点内容的考查。 ( 2 ) 系统考核的内容应分为实践性考核和理论性考核两部分：实践性考 核以操作题方式进行：而理论性考核以选择题，判断题等方式进行考核。 ( 3 ) 在理论性考核的基础题中，不同能力层次试题的分数比重为：识记 2 0 ；领会3 0 ：应用5 0 ( 其中综合应用约占2 0 ) 。不同难度试题的分 数比例为：容易题2 0 ：较易题3 0 ；较难题3 0 ；难题2 0 。必须明确的 是，试题的难易程度与能力层次的概念不能等同或混同，在各能力层次试题、 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 各类题型中部可能有难度不同的试题。 试卷中实践性题目和理论性题总共分值为1 0 0 分，6 0 分为及格。 4 ) 考题分类要求 学校理论性考试的题型种类有：名词解释题；填空题：辨析题：简述题： 论述题；综合分析题。实践性考试的题型为：操作题。 为了能较好的考核学生的计算机理论和实践能力，结合我们自身综合开 发的实力，节约开发经费，征求计算机基础教学老师的意见，经课题开发组 成员讨论，得到考试的题型依次为： 判断题，选择题和操作题。 5 ) 其他学科能否使用本系统 经过分析，本系统主要针对计算机基础进行考试，如果有其他课程考试 使用本系统，则只能进行客观题的考核，比如选择、判断等，不能进行主观 题的阅卷。 2 无纸化考试系统流程分析 根据对学校考试需求的分析，得到了本系统的大致考试流程。 1 1 系统由各教研室组织专业老师命出客观题，含判断题、单项选择题、 多项选择题，按“序号”、“题目”、“分值”、“a ”、“b ”、“c ”、“d ”七个字 段录入e x c e l 表中，系统自动导入这些数据到题库中，命题人员也可直接使 用本系统提供的题库管理系统录入题目。 2 ) 由各教研室组织专业老师做出操作题样文，要求考查的知识点如下： ( 1 ) 文字录入速度及正确率； ( 2 ) w o r d 基本操作，含字体、字号、字形、对齐、段落缩进、行距、段 距特殊格式等设置； ( 3 ) w o r d 图文混排，含页面设置、艺术字设置、边框设置、底纹设置、 图片设置、分栏设置、分页设置、页属页脚设置、脚注尾注设置等； 以上命题人员只需按考查的知识点做好样文，不需要题目描述，系统根 据样文自动生成题目； ( 4 ) 考生信息管理，从考生报名表( 可用e x c e l 表格输入，也可用本系 统提供的考生信息管理模块输入) 中安排考试，输出准考证，若是学校考试 可从教务处获取考生信息通知学生参加考试： 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 f 5 1 组题，系统自动按用户要求组出题目，用户有两种选择：一是每考 生各抽一套；二是一场考试( 同一时间的所有考场的考试称为场) 从题库 中抽一套，这是一次抽题，再从这套题中作二次抽题分配给不同的考生，不 同的考生做完全相同的题目，但题目出现的顺序不同，答案顺序也不同； ( 6 ) 考试过程，考生按考号对号入座，有条件的可使用视频监控考生答 题，系统可每隔一段时间自动记录考生头像，服务器上可随时查看考生头像 是否有代考现象； ( 7 ) 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； 经过反复考察和论证，最后确定了该考试系统的逻辑模型。下面以数据 流图的方式来描述新系统的逻辑功能。 3 2 数据流图 3 2 1 数据流图( d a t a f lo w d i a g r a m ，简称d f d ) 的定义 数据流图是一种最常用的结构化分析工具，它从数据传递和加工角度， 以图形的方式刻画系统内的数据运动情况。设计数据流图一般只需考虑系统 必须完成的基本逻辑功能，在图中不使用具体的物理元素，不考虑如何具体 地实现这些功能。 数据流图不但可以表达数据在系统内部的流向，而且可以表达系统的逻 辑功能和数据的逻辑变换。它既能表达现行人工系统的数据流程和逻辑处理 功能，也能表达自动化系统的数据流图和逻辑处理功能。 数据流图的各种基本符号如下图： 加工输入数据在此进行变换产生出数据。 数据输入的源点或数据输出的汇点。 。 数据流被加工的数据与流向箭头边应给出数据流名字，可 用名词或名词性短语命名。 o 口 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 数据存储文件 3 2 2 本系统的数据流图 经过了解用户需求后，对用户需求进行分析与解剖，我们得到了考试系 统的数据流图 1 顶层数据流图 考试成绩文件 上述数据流图中，描述了本系统的考试流程为考务员输入考试相关信 息，考生输入准考证号码参加考试，经过无纸化考试系统进行考试，最后得 到考试结果。 2 0 层数据流图 差生成续室佳 西南交通大学硕士研究生学位论文 第16 页 上述数据流图描述了由考务员录入各种考试信息，系统生成题库和考生 信息库；学生通过身份验证登陆后获得考题，参加考试；最后得到考试结果。 细化后，得到下面的1 层d f d 。 3 1 层数据流图 1 ) 考试前的准备工作 题 库 文 件 考 生 信 息 文 件 图3 - 3 考前准备d f d 分析以上数据流图，我们可以得到 考试的前期工作由考务员实现。具体来说，至少有两项工作：题库文件 的生成、编辑与维护；考生信息文件的录入，生成与维护。 题库文件的生成：客观题由考务员录入，并存入考试题库；操作题则由 考务员录入样文文本，由系统根据用户需要自动生成并存入考试题库。 个题量充分且经过精心组织的题库是整个系统的基础，也决定了系统 可能考试的题目类型，题库包含考试的全部考题以及相应的标准答案。题库 的编辑维护是整个上机考试中工作量最大、任务最艰巨的工作。 考生的信息由管理员录入，确定本次参加考试的考生。 2 ) 考试管理的d f d 图( 见图3 4 ) 考试中的流程图包括了以下几个部分： 考生首先输入自己的准考证号，经与服务器的考生信息对照无误成为合 法考生，才可以进入考试系统。服务器开始本次考试后随机生成试卷，此过 程中要用到题库文件。 西南交通大学硕士研究生学位论文第17 页 考生在登录后，题目自动传到考试机上，在给定的考试界面下调用试题 的有关文件答题。这时有考试时间限定。 生信息文件 考生答案文件 图3 - 4 考试管理d f d 3 ) 评分处理的d f d 图( 见图3 5 ) 根据流程图，我们可以得到： 学生交卷后，评分系统已经对考生所做的考题进行了评判。评分的依据 是考生的考题答案，评分的结果将记入考生成绩文件。最后，对成绩进行处 理后，可以实时或批量输出考生的成绩。 考 生 答 案 文 3 3 数据字典 图3 - 5评分处理d f d 考 生 成 绩 文 件 数据字典是数据的集合，它对数据流图中的各个元素作完整的定义和说 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 明，是数据流图的补充工具。数据流图和数据字典共同构成了系统的逻辑模 型。 3 4 需求分析结论 经过需求分析，本系统能够实现的题目类型为单项选择题、多项选择题、 判断题和操作题。 考试的主要内容客观题为计算机基础知识，操作题为m i c r o s o f tw o r d 。 系统的主要功能是：考务员输入考生信息，以及题目；系统生成题库； 学生登陆服务器，身份验证后得到考题；考试结束后，服务器评分得到考试 结果， 本系统集考务管理( 或称考试管理) 、试题库管理、考试过程控制( 答 题) 、评分、成绩收集、成绩发布于一体，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，有助于增加考试的权威性及可靠性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第19 页 第4 章系统总体结构设计 面向数据流的设计又称为结构化设计。它强调模块化、层次化和自顶向 下等设计思想。本系统采用的结构化分析方法，将问题模块化，且多内聚， 少耦合。具体设计方案见下文。 4 1软件模块结构设计 4 。1 。1系统需要考虑的几个重点问题 1 建设题库 题库是实现无纸化考试的第步，针对考试科目不同，拥有多种表现形 式各异的题型。对所有科目的考试题可以考填空题、判断题、单项选择题、 多项选择题这些客观题题型对计算机基础有操作题如文字录入、w o r d 等等。 组织专家严格的按照教学大纲组织试题库这样在教学考试上实现教考分离。 操作题题库生成的无纸化是本课题的难点之一、也是较前沿的技术，专 家们只需做一个题目( 如w o r d 图文混排试题的样文) ，试题生成系统会根据 考试需求自动生成考试题目，如设置什么字体、字号、字形、对齐方式、段 落设置、页面设置、页眉页脚、艺术字、图片、脚注尾注等等。 2 试卷生成系统 题库中有成千上万的题，某次考试用哪些题使用计算机自动组成、生成 试卷。其中题目的组合可按下列两种方式选择： 一是每考生的考题难度系数相同，均来自题库，采用某种算法抽题，这 样使每位考生的考题可以随题库题量的增加几乎完全不同而难度相当； 二是一次考试每位考生傲相同的题( 仅客观题) ，但每位考生的题目出 现的顺序不同，每题的a b c d 答案顺序也不同：操作题是操作性很强的题目， 就是看邻近考生的显示屏也无济于事，需要考生自己操作。这样可尽量避免 邻近考生的相互抄袭行为，使考试具有公平一陡，合理性和科学性。 本系统采用第二种方法，所有学生使用同一试卷，但是试卷所有的题目 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 顺序和答案顺序均不相同。 3 试卷自动评分系统 考生上机考试完毕，系统根据考生答案及操作结果自动传送到服务器， 服务器自动评卷并将成绩加密处理后生成成绩文件交给考试组织者。考试组 织者可对答卷进行分析处理生成报表，以此改进教学与学习，促进教学质量 的提高。 考虑到模拟环境毕竟功能不及真实环境，所以本系统仍然使用真实环境 对考生进行操作考试。 4 1 2 系统方案确定 通过对流程图分析，系统的主要功能如下：考前准备、各类型的题型考 试过程、阅卷评卷3 个部分。因此，将本系统按照3 个模块进行了划分。 根据以上数据流图，以变换分析方法进行分解，将考试过程细化，可以 得到考试系统功能结构图。见图4 - 1 图4 - 1 系统功能结构图 本系统的开发由3 个模块构成，而每个模块又有若干子模块组成。 1 考前准备是考务员所做的工作，包括组建题库和考生信息库。考务员 输入考生信息，得到考生信息库；输入客观题，生成题库：输入操作题样文， 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 1 页 系统自动生成操作题，存入题库。 2 考试过程包括考生登陆身份验证、得到考题、开始考试一直到考试结 束。考生登陆应该包括考生登录界面设计及有效性验证。考生则实现了考试 的全过程，包括学生答题和交卷。 为了防止客户端在掉电后重新登陆时丢失已经做的题目的答案，本系统 应该有应急措施，比如采用学生机做完一个题目，上传一个答案给服务器的 做法。 3 最后的成绩评分工作由第3 个模块实现。每一个学生考试结束以后， 系统对每个考生的考试答案进行评分，得到每个参考考生的考试成绩，并可 以进行存储，打印等处理。 本系统将系统管理模块安装在服务器中，将考试系统安装在考生计算机 中。考试时，考生先登录服务器，将服务器中生成的考卷下载到本地硬盘， 再进行考试，每做一道题得答案，都及时返给服务器( 意外客户端在断电的 情况下实现考生重新登陆不至于丢失答案) 。 4 1 。3 软件结构设计 本系统在运行时的过程为：先输入正确的考生准考证号码，经系统验证 之后，合法考生进入系统考试，得到考题，考生答题并提交答案。待考生提 交答卷后，系统对考生提交的答案进行评分，得到学生成绩。根据系统划分 的3 个功能模块，得到系统的主要流程图。( 见图4 2 ) 4 2 数据库设计 本系统的数据库设计采用了m i c r o s o f t 推出的a c c e s s 数据库。这是微软 集成到o f f i c e 中的一个桌面数据库，能够快速方便的和o 瓶c e 的其他套件综 合使用。由于a c c e s s 具有显著的简易性和有效性，大量的桌面数据库系统都 采用a c c e s s 作为后台数据库。使用a c c e s s 的好处还在于，系统如果扩展到 c l i e n t s e r v e r 模式的时候，可以使用m i c r o s o f t 的数据库服务器软件 s o l s e r v e r ，程序只需要简单的修改一下链接( a d o 的数据源) 就可以，为 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 2 页 程序的平滑扩展提供了非常有力的条件。( 见附录1 ) 图4 - 2 系统流程图 4 3 系统的安全性和可靠性设计 软件可靠性设计主要将软件的避错、容错和异常处理等技术运用到软件 辛甲 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 3 页 设计中去。 考虑到在考试前、考试过程中、考试后有可能发生的故障及各种恶劣情 况( 断电、考试机死机、人为破坏、机