（系统工程专业论文）基于ASPNET的在线考试系统的设计与实现.pdf

i 中 文 摘 要 随着计算机技术的发展和网络技术的日益成熟, 传统的考试方式 周期长、效率低,已经不能适应现代化考试的需要,利用 internet 技术 实现无纸化考试， 是现代教育技术的重要研究课题。 网络考试具有方便、 快捷、安全、高效等优点, 既可以增强学校考试工作的规范性，又可以 使老师从繁琐的制卷、评卷、登分工作中解脱出来，彻底改变考试中存 在的人为因素，提高了工作效率和考试质量，为学生提供一个公平、公 正的考试环境。本文就是在此前提下提出了建立一个基于 web 服务，并 采用 aspnet 技术的在线考试系统的设计和实现方案。 本文介绍了一个基于 b/s 结构的在线考试系统，此系统利用 microsoft visual studio 2005 开发环境，以 sql server 为后台数据 库，采用 asp. .net(c#)编程技术。它的特点是方便、简单、安全。文章 首先介绍了课题的研究意义、国内外研究现状，然后以构建考试系统为 核心，叙述了系统有关的理论基础，阐述了. .net 技术和系统所选用的开 发工具。在此基础上，又围绕面向对象分析和设计技术，从系统分析、 系统总体设计和系统详细设计等几个方面详细介绍了系统的开发过程、 系统功能模块的划分和数据库的设计。 结合学校考试的实际需要， 整个系统由三个模块组成： 管理员模块、 教师模块和考生模块。管理员模块负责考生信息管理、教师信息管理、 科目管理、考试结果管理；教师模块主要负责试题管理、自动组卷、手 动组卷、考试结果管理；考生模块主要包括注册模块、在线考试、修改 个人信息、查看成绩，查看标准答案等。实现了试题库和考生信息的网 上数据库管理，并且具备一定的自适应性和可扩展性。 关键词：asp.net；bs模式；在线考试；sql server 2000 ii abstract with the rapid development of computer technology and increasing maturity of internet technology，traditional examination way cycle is long, efficiency is low, cant already meet the need of modernized examination .(traditional examination way cant already meet the need of modernized examination which cycle is long and efficiency is low.)the examination with no paper at all that makes use of internet technology to realize is the important subject for research of the modern education skill.because the network examination has convenient, swift, safe, high-efficient advantages,it can strengthen school work about test regulatory, also can make the teacher free out from the tedious making papers, evaluating papers, registering marks.the network examination can completely change the human factor existing in the examination, can also improve working efficiency and examination quality, offers a fair, just examination environment to student.in this paper,the design and implementation plan of the online-test based on web and asp. net technology was proposed this article has introduced an online examination system based on b/s structure. this system utilizes microsoft visual studio 2005 development environment, take sql server as the backstage supporters database, adopts asp.net (c#) programming technology. its characteristic is convenient, simple, safe. first of all, the article introduces the research meaning of the subject and the current situation both at home and abroad.then, the article narrates the relevant theoretical foundations of the system regarding constructing the examination system as the core, explaines the developing instrumen that technology and system selected for use. on this basis, around the object-oriented analysis and designing technology, from network analysis, the article in detail introduces the process of system development, the division of systematic function module and design of iii database from system analysis, system overall design, database design and system detailed design,etc. according the actual requirement of school examination，the whole system is composed by three modules: manager module, teacher module and examinee module. the manager module is responsible for managing in examinees information, teachers information , examination question information, subject and examination result. the teachers module is mainly responsible for managing in examination question, automatic test papers, manual test papers, examination result. the examinee module mainly includes the registration module, the online test, revises individual information, the examination result, the examination standard answer and so on.the system has realized the management of the examination question database and the online database of examinees information , and possess certain adaptivity and expansibility. keywords：; browser/server mode;on-line test system; sql server 2000 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题研究的意义课题研究的意义 当前，随着计算机和网络技术的飞速发展，传统的教育模式和考试模式受到了 严重的挑战。在高等院校的教务工作中，考试管理是一项非常重要的工作，而传统 考试一般要经过五个步骤：教师出题、打印试卷、考生考试、教师阅卷、成绩评估 和试卷分析等。每次考试需要花费教师大量的时间和精力，并且效率比较低下，试 卷和成绩容易出错，再加上同一时间考试题目相同，增加了监考难度和考生作弊的 机会，考试结束后评阅试卷也需要较长一段时间。由于每个学期同一门课程出题教 师不一定相同，造成了试卷标准化程度不同、题量大小也难以控制，很难制作合理 的试题库，不便于充分发挥往年优秀试卷的作用，给试卷的管理带来许多困难。随 着教务考试要求的不断变化和教材的不断更新，组织考试的工作量越来越大，越来 越繁琐。正是在这种前提下，在 internet 技术飞速发展的今天，传统的考试方式已 经远远不能满足现代教学的需求了 1。 网络考试比传统的考试方式具有更多的优势： (1)考试客观、公正。网络考试系统按照教师制定的组卷策略在考试时随机抽取 度题，由于题库比较完善，使得试题抽取范围比较大，抽取比较灵活，从而使试卷 整体覆盖面变大，可以较全面地反映出考生的真实水平，实现了考试的客观准确性； 由于试卷是按照组卷策略，适时、随机、自动地生成的，从而防止了考试有猜题， 露题等现象的发生，保证考试公正合理，同时也大大提高了考试的质量和出卷效率。 对降低教师工作量、实现教考分离、促进高校教学改革有着举足轻重的作用。 (2)节约考试成本。在线考试系统利用网络技术实现了无纸化考试，不需要印制 试卷；考试结束后由系统自动判卷、进行试卷分析，从而大大节省了考试所需的人 力、物力和财力。 (3)共享试题资源。在建立试题库时，将各门课程的试题按试题类型录入到数据 库中，不仅可以长期保存试题，而且可以减少教师重复出题的工作；同时又能够灵 活地管理各种考题信息，便于提高考试效率、降低考试成本；教师还可根据试卷分 析结果，及时对试题库进行添加、修改和删除，增强了题库的生命周期。 (4)自动评阅、分析试卷。考试系统可将大量标准化试题的答案存入数据库，考 生交卷后系统可根据评分标准对客观题和填空题自动评分， 并把成绩送到数据库中， 在线考试系统的设计与实现 2 进行统计、分析和排序，无需人工阅卷，不仅提高了阅卷的效率和准确度，而且避 免了教师判卷时容易出现的漏判、错判和分数统计错误以及人情分等情况，让教师 从繁重的阅卷工作中解脱出来，保证了考试的公平公正，使考试过程更加透明、规 范，有利于激发学生的学习兴趣。 (5)保密性强。网络考试系统的试题库是分类存放在计算机里、由专人负责管理 的，考前没有任何成套试卷，考试时考卷由计算机现场随机生成，各考生的试卷内 容也不完全相同，可避免考生的作弊现象，从而增强保密性，有利于教师根据公平 的考试成绩改善教学方法、提高教学质量。 (6)考试形式灵活多样。网络考试系统是在传统考试的基础上，利用无限的网络 空间，随时随地的对学生进行考试，取消了考核对时间和地点的限制，大大提高了 考试的灵活性、简化了考试的过程。 因此，充分利用学校现有的计算机软、硬件资源和网络资源，设计并开发一个 功能完善的网络考试系统是当今教育信息化的趋势，具有较强的实际应用价值。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 1.2.1 国内外考试系统的研究现状 随着计算机的发展，多媒体技术、网络技术和虚拟现实技术在教育领域的广泛 应用，计算机远程教学逐步普及，为网络考试系统的研究提供了可行性。在国际上， 利用计算机模拟考试的研制是在20世纪70年代由美国考试委员会(national board of examiners，nbe)编制出有效的模拟考试系统 2 开始的。1990年8月美国的加利 福尼亚、得克萨斯等十个州开始进行网络远程考试的研究。之后出现的英国的open college、美国的ntu都是当时非常经典的网络教育示例。在全球范围内最出名的是 美国举办的tofel考试，通过互联网实现考题和答案的双向传输，并在2006年正式进 入中国大陆，不仅减少了美国政府在此项考试中的开支，而且可以更准确、快速地 为期望进入美国学习的学生服务 3。之后又陆续出现了美国prometric有限公司、美 国思而文学习系统有限公司(sylvan learning systems inc)、美国教育考试服务 中心(etseducational testing service)等著名的考试机构。除了美国之外，加 拿大、英国等其它西方国家也在着力研制网络考试系统。可以说网络考试系统的研 究在国外已得到迅猛的发展，已经成为目前普遍采用的一种考试和认证方式。 国际标准化组织iso在1999年成立了一个专门从事学习、教育、培训技术标准的 征集、修订和批准工作的委员会。我国教育部在2000年出台了现代远程教育资源 第一章 绪论 3 建设技术规范(试行本)，定义了网络题库、考试系统的建设规范。 在我国，网络考试系统的理论研究和实践应用虽然起步比较晚，但发展比较快， 研制活动也比较活跃。1998年后，随着各个普通高等院校和中专学校的校园网的兴 建，远程教育的普及，网络考试系统也竟相推出，如上海交大的网络考试平台；北 京师范大学的基于web的通用题库系统；北京海淀区清华附中、北大附中等多名教师 精心编制的清华泰豪网络考试系统，都取得了良好的成效。商业界比较著名的有英 时软件公司的powerexam、点控科技的点控考试平台、清正专业网络考试系统、ata 智能化考试服务系统等都是当今国内较为经典的在线考试系统。政府推出的考试还 有微软授权组织的cisco认证、计算机应用能力考试、计算机应用水平考试、计算机 软件专业技术水平考试、非计算机专业全国计算机等级考试、会计电算化考试和驾 驶员理论考试等都采用了计算机考试系统。虽然国内的网上考试的权威性与国外大 公司不能相提并论，但在一定范围内具有深远的意义。现代人的生存和发展需要不 断的提高自身素质，不断增长的教育规模，使得考试认证的规模也越来越大。 1.2.2 国内外考试系统的特点 1自动化程度高。题库的建设及试卷的自动生成，实现了考试信息的动态数字 化管理，为教学评估和研究提供客观依据 4。 2合理性和规范性。试题的类型、难易程度和阅卷的标准都是严格统一的，试 题是每次考试时临时、随机生成的，客观题由系统自动评阅，这些特点都极大地提 高了组卷、阅卷的准确性。考试过程中系统有相应的设置提醒考生书写姓名、正确 填写答题卡，防止一些意外丢分事件的发生，使考试更加公正合理，具有权威性。 3分布性。基于网络的考试不受地理位置的限制，教师和学生可以在全球范围 内的任何地域使用地理位置分散的计算机；教师主机和学生主机根据功能需求的不 同，各自完成相应的操作考试方式非常灵活。 4操作性和交互性。计算机考试系统可以根据学生的考试成绩和试卷分析，了 解学生的学习状况、试题的难易程度和可信度，便于对试题进行合理化调整。 5标准化程度高。由于各种科目的考试通常具有考试范围相对固定、试题类 型相对稳定的特点，考试系统在制定试题库时需充分考虑标准化的需求，有利于计 算机进行自动化处理。 6规模大、频率高。每一次参加考试的人数往往在几百、几千人以上，并且相 同的考试每年可能会举行多次，致使每年考生总人数都相当多。 在线考试系统的设计与实现 4 综上所述，目前的远程考试已取得了较大进展，但也存在一些不足之处，例如 考试系统对硬件配置要求较高；题库的建设有局限性；随机试题出现的机率问题还 没能完全解决；系统分析与评价不完善；缺乏专业计算机人员的维护；适应性不强， 资源重复建设问题严重；可扩展性差；图形、公式、符号的输入与编辑仍是一个技 术难题。由此可见，目前的在线网络考试系统还有许多不完善的地方，发展空间还 很大，若想完全取代传统的正式考试就需要我们不断地去研究和探索。 1.3 本论文研究的目的与主要内容本论文研究的目的与主要内容 1.3.1 研究目的 研究在线考试系统的主要目的是为实现教学中的教考分离，减少学校在考试管 理中的人力、财力、资源的浪费，减轻教师由制卷、评分、试卷分析所带来的工作 压力，培养适应科学发展的复合型人才，设计并开发一个基于web技术的网络考试系 统，实现利用计算机和网络实现无纸化考试，希望它能够在各种考试中充分发挥高 效、简捷的作用。 (1)为学院适合网上考试的课程，提供在线测试和分析的功能。 (2)研究基于b/s模式的网上考试系统的体系结构与实现技术。 (3)以网上考试系统为实例，进一步掌握软件工程的设计原则。 1.3.2 研究的主要内容 本文分析了网络考试系统的意义及国内外研究现状, 吸取了已有考试系统的经 验教训和软件工程等相关方面的理论知识，针对本院实际情况，利用网络和数据库 技术以及asp.net技术，以internet为平台，研究了基于b/s模式及c#技术，采用面 向对象的多层体系结构，构建了一个满足实际教学需求的网络考试系统；详细分析 了该考试系统的设计与实现，包括系统需求分析和系统功能设计以及数据库设计。 重点阐述了完成考生管理、考生考试、自动阅卷、自动组卷、成绩分析等任务。 本篇论文共分五章，各章主要内容如下： 第一章:绪论。 介绍了与本课题相关的网络考试系统研究的意义及其在国内外的 发展状况和特点，并简要介绍了本文的主要研究内容。 第二章：系统的相关技术及理论基础。介绍了构建网络考试系统的相关技术： b/s的应用程序架构，asp.net相关技术，sql数据库理论等。 第三章：系统可行性分析与需求分析。围绕面向对象分析和设计技术，对网络 在线考试系统首先从系统的可行性方面，然后从功能需求、性能需求等角度进行分 第一章 绪论 5 析，最后给出基于uml（统一建模语言）的系统用例关系图和时序图。 第四章：系统总体设计。介绍了系统功能模块的设计思想，并详细分析了数据 库设计中的逻辑结构和安全性设计。 第五章：系统详细设计及功能介绍。对系统的主要模块进行了详细地阐述，包 括考生登录、在线考试、制定试卷、试题管理、成绩管理等。 第六章：总结与展望。对本文的研究成果进行了简要总结，指出本次开发的成 功与不足,并对今后进一步的研究工作做了展望。 第二章 相关技术和理论 6 第二章第二章 相关技术和理论基础相关技术和理论基础 2.1 浏览器浏览器/服务器方式的架构分析服务器方式的架构分析 2.1.1 单机架构 最早的数据库应用程序架构是单机架构。这种架构，所有的数据和应用程序都 保存在本地计算机上，这就要求本机性能良好、磁盘空间足够大，便于海量数据存 储和高效处理。单机架构中由个人维护本地计算机，数据丢失的可能性减小，系统 安全性提高，数据处理效率高，缺点是无法实现多个计算机之间的数据共享。 2.1.2 客户机/服务器架构 网络技术发展给计算机应用带来了一次重大的改革，为了满足网络环境下对数 据库应用的需求，人们提出了客户机/服务器（clientserver，简称c/s）架构 5。 它的特点是由客户机向服务器发出请求，服务器接到指令后完成对数据的存储和处 理，然后将运算结果返回给客户机，用户就可以利用安装在客户机上的应用程序对 结果进行二次处理，结构模型如图2.1所示。 请求 响应 图2-1 c/s网络结构模型 fig. 2-1 c/s network structure model c/s模式结构是传统开发模式，一般以服务器和客户端的两层结构实现。典型 的客户/服务器体系结构包括一个客户端(或称为前端)，处于应用的前端，与用户直 接打交道，它的主要功能是向服务器端发出请求并对服务器端返回的处理结果进行 加工处理，最终以对应的业务逻辑结果呈现在用户面前；服务器处于应用的后端， 是数据库与客户端之间的桥梁，主要对来自客户端的数据进行完整性处理，同时还 提供完善的安全保护，并允许多个客户同时访问同一个数据库。 由于c/s 架构主要是针对局域网的应用环境设计的，主要适合在企业内部的 intranet上使用，而无法在internet上得以高效应用 6，因此基于b/s模式的网上考 试系统应用而生。 服务器端 数据库 客户端 应用程序 在线考试系统的设计与实现 7 2.1.3 浏览器/服务器架构 90年代中期，由于internet的广泛普及和应用，人们可以在对网络细节一无所 知的前提下，就能从internet上得到方便、快捷和多样化的信息，浏览器/服务器 (browser/server，简称b/s)结构就是在这种环境下产生了。 b/s结构分为三个层次 7: 表示层、功能层、数据层。结构模型如图2-2所示。 表示层即客户端，客户端只需安装一个浏览器，如internet explorer即可，它的任 务主要是通过浏览器向第二层的web服务器发出服务请求， 并接受来自服务器的主页 文件，并在浏览器上显示处理结果，浏览器实际上就是一个将标准语言转化为界面 的解释器。功能层即web服务器，系统的应用程序全部集中在服务器端，主要通过 运行应用程序接受客户端的请求，并将其转换为sql语句，通过odbc或其他方式传给 数据库服务器， 而后等数据库服务器将数据处理的结果提交给web服务器， 再由web 服务器将返回的结果用html文件格式传回给浏览器。数据层即数据库服务器，连接 web服务器与数据库，其任务是接受来自web服务器对数据库操作的请求，实现对 数据库的查询、修改和删除等功能，并把运行结果返还给web服务器。 http请求 数据传入 职 http响应 数据导出 图 2-2 b/s网络结构模型 fig. 2-2 b/s network structure model 这种三层结构的层与层之间相互独立，任何一层的改变都不会影响其它层的功 能，是应用系统体系结构中的一次深刻变革。这种结构的优点主要体现在实现了开 发环境与应用环境的分离，提高了系统的安全性、可扩展性和重用性；可以跨平台 操作；便于部署和维护，提高了系统的维护效率、降低了维护成本；使用不受地域 和时间的限制。由于浏览器/服务器结构的优点，它将是未来网络考试系统首选的结 构模型。 2.2 asp.net 技术技术 2.2.1 asp.net 简介 aspnet 的全称是 active server pagesnet，是 microsoft 公司为了能够使 用户充分利用网络资源而推出的一种新技术，它的核心思想是把互联网作为构建新 web 服务器 数据库 服务器 客户端 第二章 相关技术和理论 8 一代操作系统的基础，对现有的互联网和操作系统的研发进行合理扩展，从而使其 成产品的开发者、开发平台的同时，也成为架构服务和应用程序的提供商，为广大 用户提供全方位的 internet 服务。这项技术建立在 microsoftnet framework 的基 础之上，在经过长时间的测试之后在 2002 年正式发布。 aspnet 的优势在于具有多处理器环境的简易性、安全性、可靠性、可管理 性、灵活性、可缩放性、可重用性和方便移植等。aspnet 与 windows 2000 server/advanced server 的完美组合，为中、小型以至大型企业的 web 商业模型提供 了更为高效、稳定、安全的运行环境。 2.2.2 asp.net 的运行环境 1软件环境的配置 1)操作系统： windows 2000 professional/serve、 已安装 service pack 的 windows nt 4.0 或 windows xp professional/windows server 2003。 2)浏览器：ie5.5 或 6.0。 3)web 服务器：iis5.0 以上版本。iis(internet information services，即 internet 信息服务器)是 asp.net 应用程序所必需的服务器平台。 4)集成开发工具： visual studio net 2005。 visual studio net 2005 是 asp.net 应用程序最优秀的集成开发工具。 5)数据库服务器：sql server 或 access。对于一些较复杂的数据库应用，一般 应安装 sql server 2000。 2硬件环境的配置 对于程序开发来说，计算机的硬件配置越高越好，可以提高工作效率。影响开 发效率的计算机硬件指标主要有 cpu 速度、内存大小和硬盘空间。安装 visual studionet 2005 时对系统硬件的要求如下： 1)cpu：intel pentium h-class450mhz(最好为 600mhz 以上)。 2)内存：最好在 256mb 以上。 3)硬盘：系统驱动器上需要 900mb 的可用空间，安装驱动器上需要 3.3gb 的 空间，可选的 msdn library 文档需要额外的 1.9gb 的可用空间。 4)显示：1024*768 分辨率以上，颜色设置为 256 色。 5)驱动器：cd-rom 驱动器或 dvd-rom 驱动器。 在线考试系统的设计与实现 9 2.3 sql server 2000 2.3.1 sql server 2000 特性 sql server 2000 属于关系型数据库管理系统，简称 rdbms(relation database management system)，负责管理数据库结构，其内容主要包括建立并维护数据库中 的数据、 确保数据合法的存取以及在系统失败时恢复所有数据。 系统利用 sql server 2000 建立高效、安全、可共享的后台数据库作为试题库，可以充分发挥网络优势， 满足大型考试的需要，有着远远比 access 强大的伸缩性 9。sql server2000 是一个 丰富且功能强大的数据库管理系统，其优势主要表现在用户界面友好、直观；高效 安全性；可伸缩性和可用性：可共享性；internet 集成；具有丰富的编程接口，便于 开发。 2.3.2 sql 的使用 1. asp.net 与 access 数据库连接: public void page_load(object src,eventargs e) string connstr=provider=microsoft.jet.oledb.4.0;data source=+ server.mappath( 数据库名称.mdb); oledbconnection conn = new oledbconnection(connstr); 2. asp 与 sql 数据库连接: public void page_load(object src,eventargs e) sqlconnection conn = new sqlconnection (server=(local);database=数据库名 称;uid=sa;pwd=数据库密码); 3. sql 常用命令使用方法 10： (1)、数据记录筛选： sql=“select from 数据表 where 字段名=字段值 order by 字段 desc” 第二章 相关技术和理论 10 sql=“select * from 数据表 where 字段名 in(值 1，值 2，值 3)” (2)、更新数据记录： sql=“update 数据表 set 字段名=字段值 where 条件表达式” sql=“update 数据表 set 字段 l=值 l，字段 2=值 2字段 n=值 n where 条件 表达式 (3)、删除数据记录： sql=“delete from 数据表 where 条件表达式” sql=“delete from 数据表”(将数据表所有记录删除) (4)、添加数据记录： sql=“insert into 数据表(字段 1，字段 2，字段 3) values (值 1，值 2，值 3)” (5)、数据表的建立和删除： create table 数据表名称(字段 1 类型 l(长度)，字段 2 类型 2(长度) ) 在线考试系统的设计与实现 11 第三章第三章 系统可行性分析与需求分析系统可行性分析与需求分析 3.1 系统可行性分析3.1 系统可行性分析 可行性研究的目的就是以最小的成本在尽可能短的时间内确定问题是否能够解 决。该系统的可行性分析包括以下几个方面的内容 11： 1、经济可行性 网络考试系统的广泛应用，将会大大减化传统考试模式中的教师印制试卷、分 配考场、考试、阅卷、成绩分析统计、发放成绩通知单等各个环节，可以节约大量 的人力、物力和财力。并且本系统实施后可以显著提高考试效率、成绩准确率，有 助于学院完全实现网络化管理,是一个投资少，见效快的项目。因此，使用网络考试 系统有显著的经济和社会效益。 2、技术可行性 硬件方面，随着计算机的飞速发展，硬件工作速度越来越快，价格越来越低， 容量越来越大，可靠性越来越高，学院具有良好的网络设施，现有的硬件平台为开 发无纸化网络考试系统提供了坚实的基础， 其完全能满足本系统的需要； 软件方面， 系统采用浏览器/服务器模式进行开发，结合了 asp.net 技术，数据库服务器选用 sql server 2000，可以，在保证数据的完整性和安全性的基础上处理海量数据；开 发人员已经具备一定的软件设计经验，掌握了开发网络考试系统所必须的前台控制 技术、后台数据库技术及其它相关的网络技术。 3、社会可行性 本系统用于学院考试，无法律和政策方面的约束。 综上所述，此系统在经济、技术和社会等方面都是完全可行的，网络考试系统 有着十分广阔的前景。 3.2 系统需求分析 3.2 系统需求分析 3.2.1 系统功能需求 网络考试系统的基本功能是利用计算机和网络来组织考试。系统还应该具有友 好、简洁的界面，安全性要高，稳定性要好 12。本考试系统用户分为管理员、教师 和学生三类。各类用户功能如下： 对管理员来说，包括学生、教师信息管理、科目信息管理、考试结果管理。 第三章 系统可行性分析与需求分析 12 (l) 学生、教师信息管理：系统可以实现对学生和教师信息的添加、修改和删 除。 (2)科目信息管理：系统可以实现添加、修改和删除考试科目的功能。 (3)考试结果管理: 系统可以通过姓名或学号查询所有学生成绩，并能根据考试 科目和班级统计学生成绩，包括统计每个分数段的人数、不及格人数、平均分、最 高分和最低分学生的信息，也可以按成绩或学号排序等，最终可以将考试成绩以 excel格式的文档保存。 对教师来说，包括试题信息管理、制定试卷和考试结果管理。 (l) 试题信息管理：试题类型包括单选题、多选题、判断题、填空题和问答题， 教师只能对自己所负责课程的这五种类型的试题进行添加、删除和修改操作。 (2) 制定试卷: 教师通过对自己所负责课程的每种题型数目、难度和分值等信 息的设置可以手动或自动生成试卷。 (3) 考试结果管理：功能与管理员的考试结果模块相似，不同之处在于教师模 块只能对其负责课程进行相关的管理。 对学生来说，包括注册、修改个人信息、在线考试、查询考试成绩等。 (1)注册：学生将自己的姓名、学号、登录密码、班级、照片等信息注入数据库 保存，之后以此身份才能参加考试。 (2) 修改个人信息：可以对注册时的所有相关信息进行修改。 (3) 在线考试:学生身份验证成功后选择考试科目进行在线考试， 试卷是从试题 库中随机抽取试题组成。考生答题没有顺序限制但有时间限制，考试结束后，系统 会根据标准答案自动对客观题和填空题进行评阅，考生可以也可查看本考卷的标准 答案。 (4) 查询考试成绩:考生登录后可以查询自己或别人以往的考试结果。 3.2.2 系统性能需求 考试系统相对于其它软件，在安全性和可靠性方面具有更高的要求，另外可管 理性和可扩展性也是衡量一个考试系统成功与否的重要指标 13。 (1)安全性：要在考生遇到特殊情况中断考试时，能够恢复考试，尽量保证在非 正常情况下数据的丢失降低到最低限度。本系统的安全性主要结合 windows 操作系 统来实现，包括系统的安全性和数据的安全性。 (2) 易扩展性：在设计组件接口时，将组件的功能划分得很细。当问题规模变 在线考试系统的设计与实现 13 化时， 系统能进行相应的扩展。 扩展包括接入计算机规模的扩展和使用功能的扩展。 (3) 易维护性：通过中间层的组件实现客户端和服务器的连接，无需安装客户 端程序，所有的维护工作只需在服务器端即可完成，大大提高了系统的易维护性。 (4) 容错性、健壮性：当用户操作不当时，能给予相应的警告和提示并进行合 理的错误处理，保证系统能正常运行。 (5) 易用性：系统应具有良好的用户接口，以便于系统的安装、配置和维护， 且能够方便地进行系统移植。 3.3 基于基于 uml（unified modeling language 统一建模语言）的分析统一建模语言）的分析 3.3.1 系统用例分析 通过对本考试系统的需求分析， 可以确定系统有三个主要参与者： 学生(student) 教师(teacher)、系统管理员(administrator)。 考试系统的系统用例关系图如图 3-1 所示。 学生 管理员 教师 图 3-1 系统用例关系图 fig. 3-1 the system uses the example relational graph 这三个参与者的描述如下： 系统管理员(administrator) 角色：管理教师和学生帐户，管理科目和统计成 绩。 注册 资料修改 在线考试 成绩查询 试卷管理 试题管理 试卷评阅 成绩管理 学生管理 登录考试系统 教师管理 成绩管理 科目管理 第三章 系统可行性分析与需求分析 14 教师(teacher) 角色：实现试题维护、试卷维护、试卷评阅、成绩维护等情况 的统计和分析等。 学生(student) 角色：完成注册、资料修改、在线考试、成绩查询等。 3.3.2 系统时序图 时序图(sequence diagram)是 uml 用于描述按照时间顺序对给定场景中相互协 作对象之间消息传递的视图。在本考试系统中主要包含了两种类型的时序图： (1)考生活动时序图：描述考生参加考试全过程的时序图，如图 3-2 所示。 (2)教师活动时序图：描述教师组织考试全过程的时序图，如图 3-3 所示。 图 3-2 学生活动时序图 图 3-3 教师活动时序图 fig.3-2 chronological chart of the student activity fig.3-3 chronological chart of the teacher activity 学生 系统 在线考试模块 题库管理模块 教师 系统 在线考试模块 学生 查询 :教师:系统 :学生 评估 答题 参加考试 登录 生成 试卷 通过验证 登录 通过验证 请求试卷 查询成绩 统计 查询 在线考 试模块 登录 答题 统计 返回试题 :学生 :系统 题库管 理模块 请求试题 确认考生 在线考 试模块 发放试卷 参加考试 通过验证 第四章 系统总体设计 15 第四章第四章 系统总体设计 系统总体设计 4.1 功能模块设计功能模块设计 根据用户的需求分析和系统的设计目标，可设计出系统的功能模块结构，如图 4-1 所示： 图 4-1 系统功能模块 fig. 4-1 systematic function module 本系统可设计为三大模块：系统管理模块、考生考试模块和教师管理模块。 一、系统管理模块 系统管理模块是管理员专用的，可以管理教师、学生和考试科目的信息、统计 与查询考生成绩四个部分。 二、考生考试模块 考生考试模块的主要功能是实现考生注册、修改个人资料、在线考试及成绩查 询。在线考试子模块主要负责学生从开始考试到考试结束的全过程，其中包括学生 登录、阅读考试规则、选择考试科目、在线考试、考试计时、交卷保存、查看标准 答案、 查看当前科目的客观题和填空题的得分情况以及以前考试科目的成绩等功能。 三、教师管理模块 教师管理模块主要功能是维护系统中的试题库、设置或生成试卷、批改试卷及 在线考试系统 系统管理模块 考生考试模块 教 师 管 理 教师管理模块 科 目 管 理 试 题 管 理 成 绩 查 询 在 线 考 试 考 生 注 册 试 卷 管 理 成 绩 管 理 试 卷 评 阅 成 绩 管 理 学 生 管 理 资 料 修 改 在线考试系统的设计与实现 16 成绩查询、试卷统计与分析。在试卷管理子模块中，可由出卷教师选择自己所授课 程的考试科目，输入五种题型的数目和分值等，系统会根据选择试题的各个参数进 行自动判断是否满足生成试卷的必要条件，然后自动组卷并将试卷信息保存在数据 库中，将来以此为依据自动抽取试卷供学生考试用。在成绩管理子模块中，可以实 现成绩统计、成绩查询、成绩分析和将查询或统计结果输出到 excel 的功能。 4.2 系统数据库的设计系统数据库的设计 4.2.1 数据库逻辑结构设计 数据库系统的设计对于网络考试系统系统的优化是至关重要的，在制卷、交卷 时都必须考虑系统的响应时间，使其能以最快的速度同数据库链接，并读取符合条 件的记录反馈到用户的相关界面中。 本系统的数据库， 主要由以下一些数据表组成， 数据表的设计，见表 4-1 到 4-8 所示： 表 4-1 学生信息表(学生) tab. 4-1 information table of student(student) 字段名 类型 长度 备注 学号 char 7 i 不允许空 姓名 varchar 50 允许空 密码 varchar 50 允许空 性别 char 2 允许空 出生日期 datetime 8 允许空 班级 varchar 50 允许空 email varchar 50 允许空 问题 varchar 100 允许空 答案 varchar 50 允许空 照片 varchar 50 允许空 表4-2 教师信息表（教师） tab. 4-2 information table of teacher(teacher) 字段名 类型 长度 备注 teacherid int 4 i不允许空 teacherno varchar 7 不允许空 teachername char 8 允许空 teacherpwd varchar 50 允许空 project varchar 50 允许空 第四章 系统总体设计 17 表4-3 班级信息表（class） tab. 4-3 information table of class（class） 字段名 类型 长度 备注 classid int 4 i 不允许空 classname varchar 50 允许空 表4-4 课程信息表（课程） tab. 4-4 information table of course 字段名 类型 长度 备注 id int 4 i 不允许空 课程名 varchar 100 允许空 日期d datetime 8 允许空 表4-5 单项选择题表（singleproblem） tab. 4-5 multiple-choice question form 字段名 类型 长度 备注 id int 4 试题编号 courseid int 4 课程编号 title varchar 1000 试题题目 answera varchar 1000 选项a answerb varchar 1000 选项b answerc varchar 1000 选项c answerd varchar 1000 选项d answer varchar 10 试题答案 知识点 varchar 50 试题在这个学科的 教学大纲中所属的 知识点 难度 numeric 9 试题的难易程度， 分五级: 难:10.8； 较难:0.80.6； 中:0.60.4； 较易:0.40.2； 易:0.20 区分度 numeric 9 对学生学科能力的 鉴别力，分五级: 优: 10.8； 良:0.80.6； 在线考试系统的设计与实现 18 中: 0.80.6； 较差: 0.40.2 差: 0.20 实测难度 numeric 9 经过抽样测试和试 题库的实际运行， 实测的试题难度; 实测区分度 numeric 9 经过抽样测