（计算机应用技术专业论文）校园考试系统的设计.pdf

大连理王大学硕士学位论文 摘要 如今网络技术正改变着人们的学习、工作、生活的状态和模式。在教育的发展中， 计算机网络也为带来了薪的活力和发展方向。邃上教育，已成为了现代教育发展的一种 趋势。而考试是教育的一个重要组成部分。教育的网络化必然要求考试的网络化。计算 机阙络考试迎合了目前社会的耀络化趋势，毖将成为一种妊不可少的考试方式。 本篇论文首先介绍了计算机网络考试的出现，分析了考试系统的研究意义，并对目 前国内外关于网络考试系统的研究现状进行了比较，还阐述了网络考试的主要露标以及 它的特点。 接着针对各种各样的考试应用系统采用的网络结构，总结出了睡种网络考试体系结 构：筠域网考试系统和i n t e r n e t 考试系统，并对嚣种系统厮对应的体系结构进行了具体 的分析和比较。在此基础上，本论文提出了计算机网络考试系统的基本功能和设计方案。 我设计并实现了一个以计算机应用基础课程秀主要内容的计算机网络考试系统。整 个系统包括登录系统、在线考试系统、题库管理系统和系统管理圜部分内容。对于组卷、 主观性试题的自动阅卷等问题都傲了较为细致的研究和方法尝试：组卷时，采用一季巾随 机优化的组卷方法，用s e l e c t 语句从试题库中抽取满足难度条件( 一考生能力估计值) 的试题，同时考虑试题的区分度、猜测系数值等；在抽题算法中使用了两种为避免重复 抽题的方法；对主观题的评阅，我以基础操作题为例，阐述了如何剩用v b 的面向对象 技术，给出学生基础操作题的成绩。 在文章最后，作者对网络考试系统进行了总结，并指獭了未来嬲络考试系统的发展。 关键词：考试系统；组卷；客户机服务器；测览器朋炎务器 大连理工大学硕士学位论文 d e s i g no f t e s ts y s t e ma b o u tc a m p u s a b s t r a c t t o d a y , t h er a p i dd e v e l o p m e n tn e t w o r kt e c h n o l o g y i s c h a n g i n gp e o p l e ss t u d y i n g , w o r k i n g t h es t a t u sa n dm o d eo fl i f e i nt h ee d u c a t i o nd e v e l o p m e n t ，t h ec o m p u t e rn e t w o r k a l s op o u r e di n t ot h en e wv i g o rf o ri t n e t w o r ke d u c a t i o nh a sb e c o m eo n et e n d e n c yo ft h e m o d e me d u c a t i o nd e v e l o p m e n t b u tt e s ti sa ni m p o r t a n tc o n s t i t u e n to fe d u c a t i o n e d u c a t i o n s n e t w o r kr e q u e s t st h et e s t sn e t w o r ki n e v i t a b l y t h ec o m p u t e rt e s to nn e t w o r kh a sc a t e r e dt o t h et e n d e n c yo f p r e s e n ts o c i e t y sn e t w o r k i tw i l lc e r t a i n l yb e c o m eo n ee s s e n t i a lt e s tw a y 删sp 印e l f i r s ti n t r o d u c e dt h ea p p e a r a n c eo fn e t w o r kt e s ta n da n a l y z e dt h er e s e a r c h s i g n i f i c a n c eo ft e s ts y s t e m i tc a r r i e do nt h ec o m p a r i s o nt ot h ed o m e s t i ca n df o r e i 印p r e s e n t r e s e a r c h i n gs i t u a t i o na b o u tn e t w o r kt e s ts y s t e m i ta l s oe l a b o r a t e dt h en e t w o r k t e s t se s s e n t i a l t a r g e ta sw e l la si t sc h a r a c t e r i s t i c a f t e rt h a t ，t h ea u t h o rs u m m a r i z e dt w ok i n d so fn e t w o r kt e s ts t r u c t u r e si nv i e wo ft h e v a r i o u sn e t w o r kt e s ts y s t c = i i m _ s ：t h el o c a la r e an e t w o r kt e s ts y s t e ma n dt h ei n t e m e tt e s ts y s t e m a n dt h i sp a p e rc a r r i e s0 nt h ec o n c r e t ea n a l y s i sa n dc o m p a r e st ot h et w os y s t e ms t r u c t u r e s i n t h i sf o u n d a t i o n ，t h i sp a p e rp r o p o s e dt h ec o m p u t e rn e t w o r kt e s ts y s t e mb a s i cf u n c t i o na n dt h e d e s i g np r o p o s a l id e s i g n e da n dr e a l i z eo n ec o m p u t e rn e t w o r kt e s ts y s t e mw h i c ht a k i n g c o m p u t e ra p p l i c a t i o nf o u n d a t i o n ”c u r r i c u l u m a sm a i nc o n t e n t m a y t h ee n t i r es y s t e m i n c l u d e s f o u rp a r t so fc o n t e n t s ：r e g i s t e r ss y s t e m a t i c ，t h eo n - l i n et e s ts y s t e m ，t h et o p i c s t o r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e ma n dt h es y s t e mm a n a g e s id os o m ec a r e f u lr e s e a r c hf o r o r g a n i z i n gp a p e ra n dg o i n go v e rt e s tp a p e r sa u t o m a t i c a l l y i na r t i c l ef i n a l ，t h ea u t h o rc a r r i e do nt h es u m m a r yt ot h en e t w o r kt e s ts y s t e m ，a n dp o i n t o u tt h ef u t u r en e t w o r kt e s ts y s t e md e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：t e s ts y s t e m ；t e s ta u t h o r n g ；c l i e n t s e r v e r ；b r o w s e r s e r v e r i i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，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的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：练逝趣日期：幽医 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定 ，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工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，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：绽亟亟垫 导师签名 丑壶毛 迹年么月上日 大连理工大学硕士学位论文 1绪论 1 。1 网络与教育 随着i n t e m e t 技术不断盼发展，它正以极快的速度改变着我们酶生活、王佟期学习 方式。由于现代教育要发展就需要先进技术的支持，这馒得i n t e m e t 这一具有革命性意 义的技术囱然两然的应用到了教育领域中，并且很早就感受到了它带来的巨大影响。嬲 上教育爨蓠邑被视为一个孳| 入注鹜的麓题。在缀多溺家和地区的学校内已将i n t e r a c t 技 术应用于教学中，利用掰络进行授课，提供教学服务等。例如霸前出现的虚拟大学，就 是利用计算机和网络完成所有的教学工作。 我们不难发现，在学校的每个角落、每个场所都能看刘网络的身影：机房、图书馆、 学生宿舍、实验室等等。这其中应雳最为广泛的应属予i n t e m e t 的局域霹技术。局域瘸 在被使用的过程中除了作为共享资源的工具之外，也作为一些专用的应用开发环境。由 此，系列可应用于局域网的软件便蹴现了，如教务管理系统，教学管理系统，考试系 统等等。 1 2 网络考试的诞生 教育是需要通过评价来达到教育目的的，教育评价的方式在人们不断实践摸索中得 到一种方法：从要求教育对象掌握的教学内容中选取邀部分再编制成便于回答的闯题， 待教育对象按要求回答屠，再黠回答的结果价或判分。这就是考试珏】。 考试的历史由来己久，而且考试的模式也在不断地推陈出新。从最初的纸上的笔试， 到计算机纯考试，直到今天发震到豹网络环境下的考试隧着i n t e m e t 技术的进步在不断 的更新和发展着。 传统的考试模式主要以笔试为_ 耋，题目种类繁多，包括填空、选择论述、计算等等， 考试组织严密，有专门的考试机构【2 1 。在这种模式下，与占主要地位，都是在纸上完成 整个考试的各个环节。从考试出题，考测，到最后的考试阙卷，都在一张考卷上傲文章。 计算机的溺现，打破了传统考试模式的局限。随着计算枫在教育中应用，考试中也逐渐 应用计算机作为工具。从试卷的录入、排版和打印用计算机进行标准化试题的评阅，以 至现在些计算机曩二的考试，计算纯考试逐渐广泛应用起来。 网络的诞生，又将分散的计算机联系在一起，随着弼络的不断发展也从单机环境下 走上了网络。网络考试在很大程度上减少了考试的空间限制，而且随着i n t e m e t 的迅速 发展，使得网络考试也有了更广阔的发展空间和更美好的发展前景。于是各种考试都由 计算机化逐渐过渡到了网络化，计算机网络考试的概念应运丽生。网络考试的出现使褥 校园考试系统的设计 考试变得更加社会化。这种趋势正适应了教育的发展趋势，因此可以相信网络考试，尤 其是基于i n t e m e t 的考试将是考试的发展趋势。 1 3 国内外的研究现状和发展情况 1 3 1国外发展情况 在计算机技术还很不成熟的时候，计算机也只应用于科学计算等一些有限领域，事 实上，计算机( c o m p u t e r ) 的产生也是由于计算( c o m p u t e r ) 的需要。随着时间的推移， 计算机技术正以几何级数的速度飞速发展，硬件、软件技术水平交错上升，这也使得计 算机技术应用于越来越多的领域，而不仅限于计算领域尤其近年来，随着网络技术的飞 速发展，计算机越来越紧密的和人类联系在一起，i n t e m e t 的产生更是改变了人类的生 活方式、工作方式甚至可以说是生存方式。i n t e r a c t 缩短了世界各地人们之间的距离， 电子空间( c y b e rs p a c e ) 缩短了空间的距离进而节省了时间。 有了这些软件硬件基础的支持，计算机考试正在逐步取代传统的考试方式，显示出 相对于传统考试的强大优势，尤其是大规模、大范围考试中，更是传统考试方式难望其 项背。下面简要介绍一下计算机考试系统国内外开发、使用情况。 计算机网络考试在国外开发、使用的都比较早，在九十年代初就已纷纷投入使用了， 诸如计算机考试、g r e 考试、注册建筑师考试【3 1 、注册会计师考试都已实现计算机化。 就注册建筑师考试系统为例，目前国外注册建筑师计算机考试只在美国和加拿大两个国 家举行。美国注册建筑师委员会与美国教育考试服务中心合作，经过6 7 年的研究改进， 己开发出注册建筑师考试软件，并于1 9 9 6 年开始试考。全美注册建筑师电脑化考试系 统软件由以下四部分组成： ( 1 ) n c a r b 注册建筑师管理系统。 ( 2 ) c h a u n c yd a t ac t r 直至t e s tc e n t r e 考务管理系统。 ( 3 ) 选择题题库及考题生成，判分系统。 ( 4 ) 作图题题库及考题生成，判分系统。 在选择题方面，目前美国电脑题库中己有经过预试的考题8 0 0 0 个，配题的选择余 地比较大。为了不断更新和充实题库，委员会另请1 6 位专家负责设计新题，每人每年 设计1 0 2 0 题，第2 3 年对新题进行审核、认定、预试后，即可更换或充实题库。选择 题的评分比较简单，统计答对或答错的数量即可。 在作图题方面，美国电脑题库中己有经过预试的作图题2 4 套，每套1 5 个小题，共 计3 6 0 个小题，为了不断更新和充实题库，委员会还聘请l o 位专家负责设计新题。新 题经过预试，每年可更换或补充7 1 0 题，每隔5 年对所有作图题作一次全面分析。作 一2 一 大连理工大学硕士学位论文 图题分场地设计、建筑设计、建筑技术三部分，每部分都由若干个小题组成，考试时划 分成组，并规定了考试时间。 1 3 2 国内发展情况 国内计算机网络考试虽然起步较晚，但由于硬件、软件条件也已比较成熟，近几年 也有所发展，网络考试系统目前有两类：一是基于局域网的网络考试系统，一是基于 w e b 的网络考试系统。基于局域网的网络考试系统通常用于比较正式的考试，如计算机 等级考试、职业技能考试、行业考试等：基于w e b 的网络考试系统通常用于考生自测或 网络教学系统。像清华泰豪网络考试系统、信心网上考试系统、网络考试系统( e s t ) 、 清正专业网络考试系统、汇杰网络考试系统和计算机等级考试都是目前国内外较为典型 的几种网络考试系统。 虽然计算机网络考试己开始在国内实行，但目前也仅限于标准化考试，或者是将原 有考试内容加以标准化，因而应用范围较小，这就是我们常说的“标准化考试 。而“标 准化考试 目前在国内还主要以传统考试方式进行。 1 4 主要目标 ( 1 ) 系统通用性和可扩展性强 本系统基于x m lw e b 平台，能够适用于各种类别和科目的考试，严格地按模块划 分，如果课程内容有所调整，只需要对题库和评分模块做一些调整即可，系统的扩展和 完善非常方便。 ( 2 ) 易维护性 采用b s 模式，避免了服务器与考生客户机之间的频繁数据交换，不会使网络堵塞 造成考试失败，同时，在维护时，省略客户机需要重装考试系统的工作程序，简化维护 工作量。 ( 3 ) 安全性高 通过相关的身份验证系统，避免非法用户对系统的非法访问，通过定制试卷系统， 随机地为每一位考生生成试卷，防止考试作弊，通过数据库系统安全模块，保障数据库 中的信息不被破坏，通过监考模块，及时恢复因死机、误操作等原因造成的考试意外中 断。 ( 4 ) 高效率性 自动阅卷、快速成绩查询、考后自动评估，提供详细的统计结果，提高考务工作效 率。 ( 5 ) 可推广性 校园考试系统的设计 可以在该系统的基础上，推广应用到各类培训和水平考试系统中，带来更大的社会 效益。 1 5 系统特点 ( 1 ) 实现无软盘无纸化考试 考试结果均直接提交并存储在服务器上，无需上交软盘，考卷也是实时下载显示在 考生机器的屏幕上，无需卷子。 ( 2 ) 题型多样 可以进行多选题、单选题、填空题、判断题、问答题、论述题、简答题。其中多选 题、单选题，填空题的选项数和填空数可任意，每套试卷可在这些题型中任意组卷。 ( 3 ) 有效的监考 监考人员可对任一台联网的机器进行监控，查询考生的考试状态等信息。考生注册 的学号、姓名，始终显示在考试主菜单上，以便监考人员查验。 ( 4 ) 异常处理 对于因死机、误操作等原因造成考试意外中断而需重新注册考试，通过监考模块的 恢复处理即可恢复重新考试，并恢复到死机前的状态，若确需延长考试时间，可方便地 延长考试总时间。 ( 5 ) 定时交卷控制 考试时间到时，系统会自动将学生对所有题目的作答存盘并上传到服务器中。 ( 6 ) 快速的成绩查询、统计、打印 阅卷一结束即可分别按姓名、学号范围查询和统计学生的单项分数和平均分数以及 考试时间等信息，并可打印输出。 ( 7 ) 快速的自动阅卷 考试的答案全部存储在服务器中，利用自动阅卷系统可快速地对所有的考生答案进 行阅卷，其中多选题、单选题、判断题、填空题程序自动阅卷，问答题、论述题、简答 题采用人机交互式阅卷，各单项分和总分全部登录到数据库中。 ( 8 ) 用户管理和权限控制 包括系统管理员、教师和考生三种权限。系统管理员拥有所有权限，主要是对考生、 题库和试卷的管理。教师可以查看该试卷的考试和作业的成绩并进行各种统计分析，并 能够对客观题的试卷进行手工判卷。考生只可以进行考试及查询成绩。 ( 9 ) 其它内容 包括排行榜、热点调查、通知、考试信息等一些辅助功能。 一4 一 大连理工大学硕士学位论文 充分利用w e b 的功能，用户可以在本校的校园网络或者远程访问到本系统，随时 可以进行在线的模拟考试，为学生提供最大的方便。 校园考试系统的设计 2 计算机校园考试系统结构 2 1 计算机考试系统分类 2 1 1 考试系统分类 计算机网络考试的分类如同网络本身分类一样，按照不同的分类标准，我们可以分 出不同的类型。根据考试采用的网络类型不同，我们将计算机网络考试基本上分为：局 域网考试系统和i n t e m e t 考试系统。 局域网考考试系统是基于局域网环境下的网络考试系统的逻辑抽象。局域网环境 下，考试系统基本采用两层的c l i e n t s e r v e r 结构。多数是以专用的应用程序方式进行于 客户端，服务器端多为数据库服务器。由于局域网的规模较小，速度快，普及程度高， 所以决定了目前大部分的考试系统都是基于局域网环境的。 i n t e m e t 考试系统【4 】是对i n t e r n e t 环境下的网络考试系统的模型提炼。在i n t e m e t 环 境下，考试系统以三层的b r o w s e r s e r v e r 结构为主流。客户端仅运行浏览器，考试核心 部分运行于专用的服务器上，后台连接数据库。尤其i n t e r n e t 近年来的迅速发展，w e b 技术的普及，尤其是它对统一易用的用户界面，网络考试系统正逐渐向i n t e m e t 环境上 过渡。但由于安全性和网络带宽限制，目前存在i n t e m e t 环境下的考试系统多为模拟考 试系统。 2 1 2 分类比较 对计算机网络考试系统来说，一般应用于学校，应以校园网为依托。应用b s 体系 ( b r o w s e r s e r v e r 浏览器l , q g 务器) 结构来设计系统，是对传统的c s i s , 6 】( c l i e n t s e r v e r 客户端j j l 务器) 结构进行相应的改进而产生的新型体系结构。 由于网络技术的迅速发展，两层c s 结构逐渐演变为三层b s 结构。两层结构也就 是我们通常所说的客户服务器( c s ) 结构。客户, i l l 务器体系结构是当今计算机网络上 流行的一种计算模式。每一个应用程序的工作分为两个交叉的程序，一个是客户，另一 个是服务器。客户端应用程序收集用户的需求信息，然后通过网络与服务器程序相连接， 该服务器程控与处理所请求的信息。这种客户与服务器之间的对话通过应用程序协议接 口实现，即客户程序和服务器程序通过相同的协议进行会话。客户端软件按要求格式化 用户请求，并通过网络将请求传送到服务器。服务器接收到客户请求，分析请求，寻找 信息源，再用相同协议规定的格式将响应结果信息传回到客户端。 一6 一 大连理工大学硕士学位论文 在客户端，客户进程由一个用户请求启动。服务器必须随时准备响应用户请求，它 通常是一个驻留程序，在一个特定的埠号上监听客户的请求。 由于w w w 的迅速发展，客户服务器模式演变为浏览器w e b 服务器模式。即服务 方为w e b 服务器，接收客户方的请求，并按要求传送相应的文档，如文本、图像、声 音和动画等。而在客户端则统一为浏览器，用户通过浏览器指定待请求文档的u r l ，向 服务器发送请求，可以请求一般的静态文本文件，也可以请求执行一个程序( 如c g i 等) 。由于w e ba p i 的出现，请求的页面中可以包含a s p 代码，或嵌入某种s c r i p t ( 如 v bs c r i p t ) 代码，由浏览器来解释执行，从而增加了w e b 页面的动态性和交互性。在 这种模式下，客户方得到了简单化和标准化。用户所需要的仅仅是一种浏览器，而不需 要对每一种应用都安装和熟悉相应的客户软件。 在客户服务器模式下典型的数据库访问方式为客户端发送s q l 请求到数据库服务 器，服务器返回相应结果，客户端负责资料的格式化和其它分析。可用下图2 1 表示： 图2 1 客户服务器模式的数据库应用 f i g 2 1 d a t a b a s ea p p l i c a t i o no fc l i e n t s e r v e 简单性是c s 模式得以流行的一个重要因素。两层结构使得用可视化编程工具快速 开发应用程序成为可能。但是随着应用规模的不断扩大，两层的c s 模式逐渐显现出了 它的不适应性。在两层结构的数据库访问模式下，应用逻辑要么处在客户端，要么由数 据库服务器来完成。为了访问资料，客户端必须知道资料在服务器上是如何组织和存储 的，而且在网上直接传送的是s q l 语句。两层结构的一种改进方式是使用存储过程。 将一部分处理划归到数据库服务器，不通过网络直接传送s q l 请求，而是传送存储过 程名来激活运行于服务器方的某个函数过程。在这种情况下，在一定程度上增加了数据 库服务器的负担，影响了性能，也不能完全适应大规模的应用。 三层结构【7 】与两层结构的区别在于，除了最终客户和最终的数据库服务器之外，还 在中间增加了一层应用服务器。 与两层结构相比，三层结构的应用更容易在网上得以实施和管理。绝大多数代码运 行于中间层服务器上，客户端只需要做用户接口的处理，甚至可以通过下载a c t i v e x 控 一7 一 芋 校园考试系统的设计 件来完成。再者，三层结构通过创建抽象服务层最小化了网上的数据传输。客户端不是 直接与数据库服务器打交道，而是调用中间层上的逻辑服务，该服务程序再为客户去访 问数据库。同时，由于资料的设计方案并没有暴露给客户，因此具有更好的安全性，而 且也能提供更好的服务方授权功能。 最终，两种网络考试系统相比较而言，各有其优缺点，局域网考试系统是当前的主 流，由于以专用应用程序方式运行于局域网环境下，因此系统可靠性高，安全性高。但 系统的专用性过强，扩展性差，重用性差。 i n t e r n e t 考试系统由于紧密地和w e b 结合，考试的用户界面统一易用，同时以浏览 器方式考试使得客户端不需要安装特定的考试软件。但i n t e r n e t 的速度和安全性是考试 系统开发和应用的两大瓶颈。 轳端卜 应数据库 服务器 用 客户端l l 服 j 务 数据库 客户端卜 服务器 i 器 图2 2 浏览器服务器的数据库应用 f i g 2 2 d a t a b a s ea p p l i c a t i o no fb r o w s e r s e r v e r 圄 囝l 、 2 2 考试中存在的安全性问题 作为一种网络应用，计算机网络考试同样面临着一个非常重要的问题：安全性。而 且由于考试本身的保密性要求也就决定了，网络考试的安全性具有举足轻重的地位。 网络考试的安全性包括以下几方面的安全： ( 1 ) 考试环境的安全：这是人的因素。 ( 2 ) 考试系统的安全：这是技术的因素，也是我们要关心的重点。 考试系统要实现三种安全性： ( 1 ) 考试网络的安全性【8 , 1 0 l 计算机网络考试系统是以网络为考试的依托环境，因此这个网络的安全性是整个系 统的安全的前提和保证。 大连理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 考试软件的安全性 考试软件的设计和实现决定了整个考试系统在运行中的安全性保证。不同的设计方 案和实现技术的使用决定了不同程度的安全性。 ( 3 ) 考试数据的安全性 安全性的核心是数据的安全性，无论网络还是软件的安全性，其目的都是为了保证 考试数据的安全性。所以在安全性的设计实现时，数据安全性是我们要关注的焦点。 针对以上的三种安全性考虑，我们可以采用不同的技术来加以保证。 ( 1 ) 首先，对于考试网络的安全 局域网环境是一个理想的考试环境。因为局域网的网络规模小，网络管理集中，存 在的安全问题主要来自内部，通过人为的设置就可以保障较高的安全性。 对于i n t e m e t 考试系统而言，安全性是首要问题。考试网络的安全性也主要针对 i n t e n l e t 环境。在目前这种分布、异构、难于管理的网络上，要实现一个逻辑独立的安 全的考试环境，v p n 技术是我们的最佳方案。 ( 2 ) 其次，对于考试软件的安全性 考试软件的设计是和所采用的网络模式相关的，但对于其安全性的讨论，我们要关 注于与考试模式无关的部分。因此它的安全性可以从两方面来考虑：一方面是软件的设 计要提供认证功能；另一方面就是软件在通信过程中应采用安全性高的通信协议。 ( 3 ) 最后，对于数据的安全性： 无论哪种考试模型，考试的数据都会在网络上传输。如果仅用明文传输，那么对于 网上的窃听、欺骗等常用的攻击手段是无法防范的。而考试中安全性的核心问题就是要 保证考试数据的安全。一个常用且有效的方案就是对考试的数据进行加密。 一9 一 校园考试系统的设计 3 系统总体设计及运行环境 计算机考试系统是以校园网为基础，服务于教务管理，利用先进的计算机技术、网 络技术、数据库技术、认证技术和数据加密技术等，通过计算机和网络来完成考试报名、 身份认证、抽题组卷、下传考题、上传考试结果，学生的全部考试过程全部在计算机上 进行，并由计算机自动或在人工干预下完成试题的评阅，能自动进行试卷分析、数据统 计，还可以根据需要生成试卷和练习等等。 任何一种考试的流程都是基本一致的，都要经过由出题人出题成卷到考生进行考 试，然后考生考完交卷，最后到将试卷送至评判人员进行判分，其中考试阶段还要有监 考人员进行监考。这个过程可见下图3 1 所示： i监考 图3 1 考试流程 f i g 3 1 t e s tp r o c e s s 3 1 考试系统应实现的功能 一提到考试，最容易想到的就是考生答卷的场面，但这实际上仅仅是考试过程中的 一个阶段而已，即考试的评测阶段。从更广的范围上来看，考试还应该包括考生评测前 的准备工作和考试评测后的汇总分析。 考前的准备工作包括：考生的报名、考场和考号的分配、考题的编制、答案的制定、 试卷的声称，以及相关信息的传送工作。 考后的汇总主要是指：考试结果的回收、分数线的制定、成绩的公布、试卷的分析、 试卷的调整，以及相关信息的传送。 大连理工大学硕士学位论文 而考试的核心阶段考试评测，则应该实现：考生身份验证，考试题目的显示， 考生解答的记录和对试卷的逐一评阅。 一个完整的考试系统，无论采用哪种考试模式，其完成的功能都是相同的，都要实 现前面提到的这些实际考试过程中的工作。因此，考试系统要实现下面四种功能： ( 1 ) 考务管理功能：负责考试的报名、考场和考号的分配，考试结果回收、成绩公 布。 ( 2 ) 考题管理功能：包括编制试题、制定答案、生成试卷、试卷分析和试题调整。 ( 3 ) 评测功能：针对考生答题阶段，包括题目的显示，解答的记录和试卷的最后评 阅。 ( 4 ) 传输功能：负责考试中考务信息和试题信息的传送。 3 2 考试系统的设计方案 3 2 1 统一建模语言o w _ 统一建模语言u m l 【ij j 是在多种面向对象建模方法的基础上发展起来的建模语言， 主要用于软件密集型系统的建模。在多种面向对象建模方法流派并存和相互竞争的局面 中，u m l 树立了统一的旗帜，使不同厂商开发的系统模型能够基于共同的概念，使用 相同的表示法，呈现彼此一致的模型风格。 u m l 在语法和语义的定义方面也做了大量的工作。u m l 以一种建模语言的姿态出 现，使用语言学中的一些技术来定义。 统一建模语言u m l 共定义了五类【1 2 】：用况图、静态图、行为图、交互图和实现图， 它们构成了u m l 的静态建模机制和动态建模机制。 u m l 共定义了用况图、静态图、行为图、交互图和实现图五类、共十种模型图， 它们分别构成了u m l 的静态建模机制和动态建模机制。下面就分别介绍一下这几类模 型图。 ( 1 ) 用况图 用况图着重于从系统外部执行者的角度来描述系统功能，并指出各功能的操作者。 用况图展现了一组用况、参与者以及它们之间的关系。在对系统行为组织和建模方面， 用况图是相当重要的。 ( 2 ) 静态图 静态图描述系统得静态结构，它包括类图、对象图和包图。 校园考试系统的设计 类图描述系统中类的静态结构。它不仅定义系统中的类，表示类之间的联系，如并 联、依赖、聚合等，也包括类的内部结构。类图描述的是一种静态关系，在系统得整个 生命周期都是有效的。 对象图是类图的实例，几乎使用与类图完全相同的标识，它展示了一组对象及它们 间的关系。 包是一种分组机制，其思想是将许多类集合成一个更高层次的单位，形成一个高内 聚、低耦合的类的集合。包由包或类组成。包图所显示的是类的包以及这些包之间的关 系。 ( 3 ) 行为图 行为图描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系，包括状态图和活动图。 状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件。大多数面向 对象技术都用状态图表示单个对象在其生命周期中的行为。一个状态图包括一系列的状 态以及状态之间的转移。 活动图描述满足用况要求所要进行的活动以及活动间的约束关系，有利于识别并行 活动。活动图是由状态图变化而来的，它们各自用于不同的目的。活动图依据对象状态 的变化来捕获动作与动作的结果。 ( 4 ) 交互图 交互图描述对象间的交互关系。顺序图和合作图合称为交互图。 交互图描述对象间的动态合作关系它强调对象之间消息发送的时间顺序，同时显示 对象之间的交互。 合作图用于描述相互合作的对象间的交互关系和链接关系。虽然顺序图和合作图都 用来描述对象间的交互关系，但侧重点不一样。顺序图着重体现交互的时间顺序，合作 图则着重体现交互对象间的静态链接关系。 ( 5 ) 实现图 实现图包括构件图和配置图，它显示系统实现时的一些特性，包括源代码的静态结 构和运行时的实现结构。构件图显示代码本身的结构，配置图显示系统运行时刻的结构。 构件图描述软件构件的物理结构及构件之间的依赖关系。一般来说，软件构件就是 一个实际文件，它可以是源代码文件、二进制代码文件或可执行文件。 配置图描述系统构建的物理拓扑结构以及在此结构上执行的软件。 3 2 2u m l 活动关系图 本考试系统共分为四个功能模块：登录系统模块、在线考试模块、题库管理模块和 大连理工大学硕士学位论文 系统管理模块，登录管理单独作为一个模块，在进入其他三个模块之前，首先进行权限 判断，如果登录用户不具备该模块的操作权限，则禁止进入该模块。当用户进入该模块 式判断用户对应的操作权限。u m l 活动关系图如图3 2 所示。 由图3 2 所示的活动图可以看出，考试系统中的几个模块在操作上相互是平行的， 它们的内在关系通过数据库和程序来控制。u m l 类图如图3 3 所示。 t 图3 2u m l 活动关系图 f i g 3 2 u m l r e l a t i o n s h i po f a c t i v i t i e s 3 3 考试系统的运行环境 3 3 1运行环境 服务器的运行环境： 操作系统：w i n d o w s2 0 0 0 2 0 0 3s e r v e r 数据库管理系统：s q ls e r v e r2 0 0 0 w e b 服务器：选用i i s5 0 加装n e t 框架 了o 校园考试系统的设计 客户端的运行环境： 操作系统：w i n d o w s 个人p c 操作系统均可 浏览器：m i c r o s o f ti n t e r n e te x p l o r e r4 0 及以上版本均可 f i g 3 3u m lc l a s sg r a p h s 3 4 考试系统实现所应用的主要技术 在本考试系统中，应用程序服务器的功能主要是由微软的i i s ( i n t e r n e ti n f o r m a t i o n s e r v e r ) 和a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 技术实现。以学校校园网提供的网络平台为开发 平台，考试用的学生机与考试服务器可通过代理服务器连接或直接连接。w e b 服务器选 用i i s5 0 加装n e t 框架，数据库服务器选用s q ls e r v e r2 0 0 0 技术。 3 4 1 a s p n e t 技术 随着h t m l 的出现，各种网站迅猛发展起来。也正是由于i n t e m e t 发展的如此迅速， 基于i n t e m e t 的应用越来越多，使得h t m l 难以负荷这样的发展要求。同时站在h m t l 开发人员角度看，h t m l 页面的数量与日俱增，到了难以维护的程度。为了解决用户的 交互及页面的维护等问题，a s p 等技术就顺应而出了。 大连理工大学硕士学位论文 a s p t l 3 1 给上网者提供了可以输入文字的空间，并且用户输入的内容可以发送到服务 器端让指定的a s p 程序来处理，也就是说用户或者客户端可以与服务器进行交互了。 这时用户看到的就不再是静态的网页了，它提供了与用户交互的接口，即用户接口。 a s p 不但可以处理用户的反馈信息，还可以与数据库打交道，这不但使得用户的反 馈信息有了存放的地方，而且可以很好地管理及利用这些信息。并且还可以利用数据库 对w e b 页面中的一些内容进行有效的管理，减少维护人员的工作量。 但是a s p 还有很多致命的缺点，比如它的安全性，由于a s p 是纯文本文件，因此 包含其中的信息可能会在人们面前暴露出来。还有当用户把反馈信息发送到服务器后， 服务器会打开相应的a s p 程序处理这些信息，而在客户端的反应是浏览器会打开新的 页面，显示该a s p 程序执行后的可显示内容，这样为了维护发送信息前的页面，服务 器得把原先的页面重传一次，并要保持用户的输入，简单地说，就是让用户感觉不到已 打开了新的页面，而这一切都要编程人员来实现，这不但增加了程序开发的复杂性，而 且重传整个网页使用网络流量增加。 a s p n e t 1 4 】的出现很好地解决了a s p 中所有己知的问题，它不但可以使用传统的许 多对象，还可以使用所有的n e t 对象。a s p n e t 的代码是编译后的，而不是解释型的脚本 语言，这不但提高了执行效率，还提高了安全性。当然a s p n e t 还有其它很多的优点， 比如a s p n e t 还有服务器页面控件，使用这些控件可以使a s p n e t 更加智能，它可以自 动维护这些控件的状态，使得对a s p n e t 程序的开发与传统应用程序的开发相类似。 其实在a s p n e t 中，客户端与服务器之间的交互或者响应方式仍然没有改变，只要 它是基于h r r p 协议的，客户端与服务器之间的交互方式就不会变，在服务器端仍然不 会真的去维护页面中的控件状态信息，它只是为这些控件在客户端开辟了隐含的内存 区，用于存放指定控件的内容，当用户把反馈信息提交到服务器时，这些信息也会自动 地提交上去，然后服务器就会知道这些控件的当前状态。这减轻了a s p n e t 开发人员的 工作量，特别是没有使用x m l 技术的a s p n e t 开发人员的工作量。从本论文的实例中 可以看出，利用了x m l 技术完全没有必要维护这些信息了。可以说x m l 与a s p n e t 是开发b s 结构应用程序的最佳组合，使用x m l 不但减少了数据传输的复杂性及数据 量，而且使客户端程序在保留了w e b 特点的基础上兼有了传统应用程序的功能：使用 a s p n e t 技术解决了服务器端的代码安全性差、功能不强大及执行效率低等缺点。x m l 与a s p n e t 的结合为b s 结构的应用系统的发展扫清了障碍。 3 4 2v s n e t 技术 v s n e t ”】是第一批基于n e t 框架发布的产品。它包括v i s u a lb a s i c n e tt 1 6 】、 校园考试系统的设计 v i s u a l c + + n e t 、c 样。v s n e t 为所有的语言提供了一个集成开发环境。因此，无论开 发人员使用的是哪种编程语言，他们的工作环境总是一致的，是未来软件项目开发的趋 势。 v s n e t 的优点： ( 1 ) 一致的编程模型 ( 2 ) 对安全性的直接支持 ( 3 ) 简化的开发工作 ( 4 ) 简便的程序实施和维护 3 4 3a d o n e t 技术 a d o n e t 1 7 】扩展丰富，并且支持结合松散的数据访问需求、多层w e b 应用程序及 w e b 服务。通常，它利用许多扩展丰富的对象模型，a d o n e t 提供了多种方法用于解 决一个特定问题。 a d o n e t 是重要的应用程序级别的接口，用于在m i c r o s o f t n e t 平台中提供数据访 问服务。a d o n e t 是专为基于消息的w e b 应用程序而设计的，同时还能为其他应用程 序结构提供较好的功能。通过支持对数据的松耦合访问，a d o n e t 减少了与数据库的 活动连接数目( 即减少了多个用户争用数据库服务器商的有限资源的可能性) ，从而实 现了最大程度的数据共享。 a d o n e t 提供几种数据访问方法。如果w e b 应用程序或x m lw e bs e r v i c e s 需要 访问多个源中的数据、需要与其他应用程序( 包括本地和远程应用程序) 相互操作或者 可受益于保持和传输缓存结果，则数据集是一个极好的选择。作为一种替换方法， a d o n e t 提供数据命令和数据读取器以便与数据源直接通讯。使用数据命令和数据读 取器直接进行的数据库操作包括：运行查询和存储过程、创建数据库对象、直接更新和 删除。 a d o n e t 引入的一个重要变化【1 8 】是：用d a t a t a b l e ，d a t a s e t ，d a t a a d a p t 0 1 和 d a t a r e a d e r 对象的组合代替了a d or e c o r d s e t 对象。d a t a t a b l e 表示来自一个表的行集 合，在这方面它与r e c o r d s e t 类似。d a t a s e t 表示d a t a t a b l e 对象的集合，及与其它表绑 定在一起的关系和限制。实际上，d a t a s e t 是具有内置的扩展标记语言支持的内存中的 关联结构。 d a t a s e t 的一个主要特点是，它对底层的数据源一无所知，而这些数据源可能用于 对其进行填充。这是一个分离的用于表示数据集合的独立实体，并且它可通过多层应用 大连理工大学硕士学位论文 程序的不同层由一个组件传递到另一组件。它也可作为x m l 数据流被序列化，因而非 常适合于不同类型平台间的数据传输。 3 4 4x m l 技术 x m l 1 9 】同h t m l 一样，都来自s g m l 即标准通用标记语言的一个子集。s g m l 是 一种用标记来描述文档资料的通用语言，它包含了一系列的文档类型定义( 简称d t d ) ， 在d t d 中定义了标记的含义，因而s g m l 的语法是可以扩展的。但是s g m l 十分庞大， 既不容易学，也不容易使用，在计算机上实现也十分困难。鉴于这些因素，w e b 的发明 者提出了h t m l 语言，使它能够在计算机网络上应用。h t m l 只使用了s g m l 中的很 小一部分标记。为了便于在计算机上实现，h t m l 规定的标记是固定的，即h t m l 语 法是不可扩展的，它不需包含d t d h t