跨平台的题库系统的设计与实现

i 摘要 随着时代的发展，网络试题系统被很多教师和学生广泛使用，其方便、多样、 不受时间和地点的限制，用户可共享便捷的资源。跨平台的题库系统的设计与实 现要合理使用计算机技术进行，利用合适的程序语言和数据库，依据具体的相关 学科的教育教学进行设计与实现，与实际的技术、教育、试题紧密结合，建立起 一套教育、管理的综合性系统。 本文首先阐述了本系统的项目背景，研究了国内外的研究现状以及目前此类 系统存在的不足之处，阐明了研究本系统的研究意义；接着介绍了实现本系统所 需的技术和理论知识；详细介绍了本系统的功能性需求和非功能性需求；并对本 系统的关键算法、系统功能结构以及数据库进行设计,最后对本系统进行详细设 计与实现；总结了此次设计与实现中出现的不足，提出了改进。 在本系统的设计与实现过程中，充分考虑到用户的多种需要和实际需求，对 试题进行细致的分类，按照多种标准进行组合，方便用户进行搜索、测试、管理， 支持用户对错题进行针对性训练，提高用户的使用效率。与传统的纸质试题相比 较，在线的网络题库效率和质量较高，资源更多，更方便学生进行使用，用户根 据自己的实际需要进行使用。 【关键词】跨平台 题库 练习 MVC C/S JAVA ii Abstract With the development of the times, the network test system is widely used by many teachers and students, its convenient, diverse, free from time and place restrictions, users can share convenient resources. The design and implementation of the cross- platform question bank system should be carried out with reasonable use of computer technology, using the appropriate programming language and database, according to the specific relevant disciplines of education and teaching design and implementation, and the actual technology, education, questions closely A comprehensive system of education and management. This paper first elaborates the background of the project, studies the current situation of research at home and abroad and the shortcomings of the current system, clarifies the research significance of this system, and then introduces the technical and theoretical knowledge needed to realize the system This paper introduces the functional requirements and nonfunctioning requirements of the system in detail, and designs the key algorithms, system function structure and database of the system. Finally, the system is designed and implemented in detail. The design and implementation of this system are summarized. Lack of improvement. In the design and implementation of this system, fully taking into account the various needs and practical needs of users, detailed classification of questions, be combined in a variety of standard, user-friendly search, testing, management, support user True or False targeted training to improve the efficiency of the user. Compared with the traditional paper test questions, online online exam questions more efficient and quality, more resources, more convenient for students to use, the user according to their actual needs to use. 【Key words】Cross-platform; The Question Bank; Practice; MVC; B/S; JAVA 目录 iii 目录 1 1 绪论绪论.1 1 1.1 题库系统的项目背景与意义.1 1.2 题库系统的研究现状及存在的问题.2 1.3 题库系统的发展趋势.3 1.4 毕业设计思路.3 2 2 相关理论和技术综述相关理论和技术综述 .4 4 2.1 教育测量理论基础.4 2.2 MVC 框架 .5 2.3 C/S 架构 .9 2.4 SPRING框架 .10 2.5 本章小结.11 3 3 题库系统需求分析题库系统需求分析 .1313 3.1 题库系统目标.13 3.2 系统业务流程分析.13 3.2.1 试题管理模块 .13 3.2.2 在线组卷答题模块 .14 3.2.3 自适应练习模块 .15 3.3 系统功能需求.16 3.3.1 试题管理模块 .16 3.3.2 在线组卷答题模块 .16 3.3.3 自适应练习模块 .17 3.4 系统用例模型.17 3.4.1 普通用户用例模型 .17 3.4.2 系统管理员用例模型 .19 3.5 非功能性需求分析.20 3.6 本章小结.21 4 4 题库系统设计题库系统设计 .2222 4.1 设计目标.22 4.2 系统模块结构设计.23 4.2.1 试题管理模块 .23 目录 iv 4.2.2 在线组卷答题模块 .24 4.2.3 自适应练习模块 .24 4.3系统功能模块设计 .25 4.3.1 试题管理模块 .25 4.3.2 在线组卷答题模块 .26 4.3.3 自适应练习模块 .27 4.4 数据库设计.28 4.4.1 数据库逻辑设计 .28 4.4.2 数据库表设计 .30 4.5 本章小结.32 5 5 题库系统实现题库系统实现 .3333 5.1 试题管理模块.33 5.2 在线组卷答题模块.35 5.3 自适应练习模块.38 5.4 本章小结.40 6 6 总结与展望总结与展望 .4141 6.1 总结.41 6.2 展望.41 参考文献 .43 1 1 1 绪论绪论 本文研究的跨平台的题库系统是一套提供并管理试题、供用户练习的在线系 统。目的在于将试题与计算机技术结合，提高用户的学习效率和练习效率，使用 户随时随地进行练习，提高自身。 本章的主要内容为：首先对项目背景进行介绍，分析研究现在的国内外发展 现状，阐述了实现本系统的研究目的，并对本文的主要内容和组织结构进行说明。 1.11.1 题库系统的项目背景与意义题库系统的项目背景与意义 在教育中，做题是提高学生水平的一个重要手段，能够总结学生的实际现状 与不足，针对弱势进行补充学习，切实提高学校的教学质量与学生的学习水平1。 为了能够切实提高学生的学习水平，首先，系统必须提供高质量的有效试题，将 维度、难度、准确度结合到一起，针对学生的不足和想要着重练习的地方，分析 和整理做题信息，方便用户进行使用和提高。但是现在大部分学校中，在线题库 的普及度仍然很低，老师根据其自身的经验、知识与风格进行出题，这种出题方 法的主观性较大，不够全面，达不到预期效果，试卷的难度以及组合不好管理， 学生难以找到不足之处2。传统试题对学生的能力与水平不能够做出准确客观的 评价，学生学习不积极、不热情，同时费时费力，对试题和结果进行系统分析难 度较大。 本文用先进、合适的计算机技术，实现在线测试、联系、管理试题，本系统 的发展市场巨大，老师可以使用本系统进行对学生进行测试，帮助老师更好的实 现教学目标，可以了解到学生的困难之处，做出针对性改变，切实提高学生能力。 题库由单个题目组成，测试按照一定参数抽取和拼接，各种难度和维度都由，学 生可以全面的学习。本系统的建立可以真实的鉴定学生的水平与不足之处，提高 考试的水平和质量，使学校更加注重培养能力与素质，去除教学的片面性，让学 生知道学习重点，提高学习效率。 本文的研究意义在于帮助学生全面系统的提高知识水平，主要应对考试进行 设计，使得学生在学习相关科目中不会感到困难，使得学生全面接触各种难度的 试题。大多数科目的题库系统不够成熟，不可以通用，本系统可以让学生不必关 2 注试题的结构和具体难度，实现高度便利，提高系统的交流性，本系统能够随时 供用户进行使用，方便用户进行测试提高。 1.21.2 题库系统的研究现状及存在的问题题库系统的研究现状及存在的问题 1968 年，美国 IBM 公司与洛杉矶学区合作建立了 CTSS 系统，CTSS 系统中 有 800 多道试题，全是美国历史相关题目，是中学老师、学生提供了课堂测验、 家庭作业以及辅导材料的来源3。 1980 年，我国多所高校开始建设题库，提高考试的准确度，清华大学牵头建 设了大学物理科目的考试题库，并顺利投入使用4。 目前，在线试题库较多，一般为两类，管理型和智能型试题库，第一种集成 试题或者试卷，不利于使用；第二种能够分析教育专家的经验和知识，能自我学 习和推理，但是还有待提高和完善。试题与答案没有详细的分析解释，学生难以 掌握知识，学生进行测试和练习的功能较少，而且题库缺乏开放性5。 传统试题存在以下不足： (1) 命题容易受到命题人的主观影响。通常来说，某个课程的试题由改课程 的授课老师进行，只要试题符合教学大纲即可，但是试题的难度、分布、数目会 受到命题老师的主观影响，增大了试卷的不稳定性。 (2) 成绩容易受到评卷人的主观影响。通常来说，某个课程的评卷都由该课 程的授课老师完成，如此一来，在此过程中，老师与学生的关系、感情，学生课 堂上的表现都会影响老师对学生试卷的打分情况，这种人为因素难以消除，缺乏 公平性，对于学生真实水平的提现和提高并无益处。 (3) 学生真实水平难以体现。因为在传统考试中，并没有对考试成绩进行统 计分析，考试结果除了打分，并没其他实际用处，试卷的难度和信度不能达到相 关要求，考试不容易进行对比，教学方法和手段得不到反馈和改进，以致于教学 质量和学生水平都难以真正提高。 (4) 浪费了大量的时间和精力。首先老师需要花费时间去出题，尤其原创更 加浪费精力，在此过程中，还需设置试卷的格式、难度、数量、分值，还要分析 各个知识点的占比，可能还会另出试卷作为补考使用。老师还得批改试卷，工作 量之大难以估量。 3 1.31.3 题库系统的发展趋势题库系统的发展趋势 本文研究了当前题库的发展现状，以设计与实现跨平台的题库系统为目标， 设计了本系统的架构、结构和数据库，对本系统进行详细设计并实现，充分体现 了以学生为主的理念，为学生着想，方便学生，在设计系统时，尽量从学生的角 度出发，按照学生的思维进行思考，按照学生的使用习惯设计系统，切实提高本 系统的使用价值。对试题进行多种分类管理，学生可使用不同的方式进行练习和 测试，提供了多种测试类型，如综合性测试、阶段性测试，学生可以保存、打印 试题，试卷会进行自动组卷，通过学生的使用，锻炼系统的实用性，动态的管理 试题，让本系统具有巨大的活力。 1.41.4 毕业设计思路毕业设计思路 本文的组织结构和设计思路如下： 第一章，引言，阐述了本项目的研究背景和研究意义，研究了本系统的国内 外相关研究现状，对本文的论文内容和组织结构进行介绍。 第二章，相关理论和技术综述，包括题库的教育测量理论和 MVC、B/S 等技 术。 第三章，系统需求分析，对本系统进行功能性需求分析和非功能性需求分析， 建立了本系统的 UML 模型。 第四章，系统总体设计，对本系统的功能结构、体系结构和数据库进行设计。 第五章，系统详细设计与实现，对本系统的各个模块进行详细设计并实现， 包括试题管理、在线组卷模块和自适应联系模块等。 第六章，总结与展望，总结系统的不足之处，对未来进行展望。 4 2 2 相关理论和技术综述相关理论和技术综述 本章主要阐述本项目用到的相关理论知识，对设计和实现跨平台题库系统需 要的技术进行综述。而本项目的顺利进行和本系统的最终实现都是基于对这些理 论和技术的熟练掌握与运用。 2.1 教育测量理论基础 题库是一个学科一些题目的集合，其集合按照特定的教育测量理论实现，基 础为数学模型的教育测量工具6。题库中的题目难度、区分度是量化指标，是题 库中的项目统计量，其须按照教育测量理论进行计算分析。教育测量理论还为测 试的有效性、可靠性分析与评价提供了一套方法和标准。所以，建成跨平台的题 库系统，首先熟悉理论知识，打好基础。主流的题库建设理论有两种方法：第一 种是以真分数理论为代表的经典测试理论（CTT） ，第二种是项目反应理论 （IRT）7，这两种理论的核心部分虽然都是数学模型，但是其基于不同假设。经 典测试理论的数学模型为线性的定性模型，而项目反应理论为非线性的概率模型 8。但是两种经典理论的很多地方想通，两者的项目参数的相关性相当高，项目 统计量依赖于被试样本，普遍性较低，项目参数不依赖于被试样本，能够使每个 样本被试之后的项目参数具有可比性，参数不变化能够有效提高题库的质量。 经典测试理论是上世纪初期研究出来的，在漫长的岁月中，CTT 的发展有了 长足的进步，指导了测验的编制和发展，但是其劣势较多，项目统计量对于被试 样本的依赖性大，测试结果难于对比，题目越难，被试样本的分数越低，其真实 水平与题目参数之间的关系并不清晰，只有全部被试考生都使用同样的测试题目， 才能比较结果，而这对能力不在正常区间内的考生不合适。虽然其有缺点，但是 到今天为止，依然被广泛的使用，CTT 的研究带动了其他的测验理论，项目反应 理论就是从此发展而来，其以被试样本的答案，结合题目特征函数的运算，估计 被使者的设计水平。其研究内容是被使者在测验题目上的反应与其自身能力之间 的联系，基于能力测量的理论。这种理论中常常使用拉希模型，使用极大似然法 或贝叶斯方法预测题目的难度、区分度，这些参数不会随着样本的改变而改变。 项目反应理论的优点很多，主要有以下方面： (1) 项目参数的估计方法与结果跟被试样本无关； 5 (2) 被试样本的能力估计与难度无关，跟题目无关，所有测验题目对测验的 影响是独立的； (3) 其中的项目信息函数能够描述测验对于被试考生的实际水平的估计精度； (4) 其从多方面整合出一套方法，如项目分析、设计，水平估计和分析测验 等。 2.22.2 MVCMVC 框架框架 传统程序往往将逻辑、数据和界面设计放在一起实现，设计和开发时需要同 时考虑三者，这种程序往往出现一处问题就会需要对其他代码、流程和界面进行 修改。若是想要为系统增加新功能，甚至需要重写代码，重新设计界面，这显然 不利于软件维护。MVC 模式是实现软件的一种软件架构模式，它将软件分为三 部分：视图、模型和控制器9。图 2-1 是基于 MVC 开发的设计模式图。 图 2-1 MVC 设计模式图 MVC 的核心是模型层，其中包括业务规则、数据、以及功能。模型可以直 接访问数据，也可以直接处理数据，并利用视图进行显示。当系统变化时，模型 会通知视图和控制器。视图也就是界面，主要用于呈现信息，与用户进行交互。 控制器将数据和用户要求发送到视图予以显示，它不涉及逻辑处理。控制器是连 接模型和视图的通道，它接收用户输入的信息，将用户请求传递给模型层中对应 的模型，而且将处理结果呈现在视图中。 6 MVC 模式的优势特别突出，提高了重用性，降低了耦合度。第一，MVC 模 式加强了代码的可重用性，多个视图可以共用一个模型，一个模型可以将请求结 果呈现在不同的视图中减少代码冗余。第二，MVC 模式降低了模块间的耦合度， 控制器独立性极强，不会和模型、视图发生牵连，有利于改变程序的数据和业务 规则，同样，界面的再次设计不会影响模型和控制器。这些优点使得 MVC 模式 特别适合本系统的使用。 跨平台的题库系统采用 MVC 架构进行设计和实现，保证系统具有良好的可 维护性和可扩展性。MVC 架构采用分层设计，把系统分为页面部分（视图） 、业 务逻辑部分（控制器）和数据存储部分（模型）三个层次。视图是用户可以直接 观察并与之交互的页面，它能够让数据有目的的显示，其主要负责接收用户操作 和数据的输入以及输出，使用 JAVA 程序语言进行开发。模型用于封装和应用程 序的业务逻辑相关的数据以及对数据的处理方法，包括处理数据请求，以及处理 相应的业务逻辑，提升了系统的性能以及可重用性。控制器起到不同层面的组织 作用，用于控制应用程序的流程，它处理事件并响应，最后选择在视图中需要显 示的数据。 图 2-2 技术实现架构图 在本系统中，与数据相关的东西都是由模型层控制的，像数据类型定义、数 据验证等等，而 MVC 框架支持多种数据访问技术。在开发过程中，数据较为繁 琐，为了加快开发速度，因此需要尽最大可能选择使用可视化的开发工具。 7 控制器是 ASP.NET 的 MVC 框架中的核心，根据类别把用户请求送到相应 的模型层进行处理，然后把结果传输到视图层进行显示。本系统中的多个类组成 了控制器，这些类中定义了许多方法，从而能够控制业务逻辑，其中之一为 Action，它能够接受网页请求并且决定应响应的视图。在本系统中我们将业务逻 辑差不多的方法放在一个类里面，并且视图层有相对应的文件夹，包括该类中全 部 Action 方法对应的页面。有时执行 Action 时，前后可能发生逻辑运算，或许 在 Action 运行的过程中有异常出现，因此有必要在控制器层中采用动作过滤机制。 在本系统的设计中，视图层转换从控制器层传输过来的数据对象，并让数据 对象变成客户端需要的输出格式，但仅作为页面显示，没有实现业务逻辑和控制 功能。单视图层需要承担更多的任务，不再是单纯的等待控制器层来推送数据， 而是要主动地从服务器层拉取数据，因此在视图层中，不仅有内容，还有数据。 在传统的 MVC 模式中，请求总是发送到控制器层，然后才由控制器负责转发给 相应的业务处理单元，所以传统的 MVC 模式必须做出改变，以适应新的要求。 在新的应用中，用户的请求首先提交给视图层，再经由控制器层将请求与模型层 匹配对接，视图层既有对前台用户界面组件的管理，又有对后台 AJAX 通信的封 装，这样的设计模式在数据持久化和业务逻辑这两层对系统没有太大的影响，但 是视图层可以从其中解放出来，变得更加丰富，更加符合 RIA（Rich Internet Application）的潮流。 图 2-3 RIA 体系结构 实现视图层的技术很多，例如 HTML、CSS、JavaScript、jQuery 等。视图层 有两种获取控制层数据的方式，分别是弱类型和强类型。客户交易风险管理系统 采用上述两种方式来实现控制器与视图层的数据传递，交互数据比较少并且类型 单一时采用弱类型，如果数据使用频繁并且需要反复修改时就使用强类型，如此 一来，不仅可以减少代码拼写错误，还能避免数据间强制转换。如果视图层中的 页面需要一致外观和样式时，可以采用母版页技术，然后分别根据实际功能创建 8 各自的内容页，最后将母版页和内容页组合起来显示在界面中，视图层常用技术 如图 2-4 所示。 9 图 2-4 视图层常用技术 10 2.32.3 C/SC/S 架构架构 C/S 架构是客户端/服务器架构，由客户端和服务器组合成的两层结构系统平 台。C/S 架构合理分配工作量，充分利用客户端和服务器端，提高了系统运行效 率。C/S 架构经典的结构如图 2-5 所示。 图 2-5 C/S 架构结构图 图 2-6 B/S 架构结构图 与 B/S 架构不同，采用 C/S 架构有以下几方面优点：(1)交互性较强。客户端 有一整套应用程序，在使用系统时，服务器能及时提供信息和帮助；(2)服务器负 荷低。在客户端进行处理之后才会提交到服务器，因此服务器的负荷轻，相应速 度较快；(3)安全的存取模式。C/S 采取点对点的结构模式，使用安全性好并且适 合局域网的网络协议；(4)网络通讯量低。因为 C/S 的两层逻辑结构，所以通讯量 低而且传输速度快；(5)C/S 架构技术成熟。C/S 技术发展早，相对比较成熟，数 11 据能力突出，适用于复杂的系统。但是 C/S 架构使用起来不方便，不适于大范围 的环境，并且成本高昂，对硬件要求高，升级和维护工作量也比较大10。 图 2-7 C/S 架构图 2.42.4 SpringSpring 框架框架 本小节将对 Spring 框架做出简要介绍，阐述重点包括该框架的整体架构以及 框架中的核心模块。本项目主要应用了 Spring 框架的 IoC（Inversion of Control） ， 即反转控制（或称依赖倒置）特性，用于系统中各层级组件的统合管理。并应用 Spring MVC（Model View Controller）框架对项目进行显示层职责解耦。 Spring 是一个轻量级的 Java 开发框架，兴起于 2003 年。经过十多年的不断 完善与扩展，该框架目前已经能够满足绝大多数 Java EE 项目的开发需求。Spring 是一个高度模块化的开发框架，具有较高的灵活性，开发者可以按照具体的业务 需求自由组合所需的功能模块。利用 Spring 框架，可以在不引入具有高复杂性的 EJB（Enterprise Java Beans）的情况下，快速、高效、经济地开发企业级 Java 应 用11。降低开发企业级 Java 应用所需的人力成本，提升项目的开发效率，Spring 框架的基础架构图如图 2-8 所示。 12 图 2-8 Spring 框架基础架构图 图 2-9 Spring 框架图 2.52.5 本章小结本章小结 本章主要对本项目用到的相关理论知识和相关技术进行阐述。首先介绍了教 育测量理论；接着分析了 C/S 架构；然后研究了 Spring 框架和 MVC 框架的特点， 13 它们非常适合本系统的使用。本章的相关理论和技术，对系统的设计和实现具有 重要意义，为后续工作提供了基础和依据。 14 3 3 题库系统需求分析题库系统需求分析 本章主要阐述了跨平台的题库系统的需求分析，首先对需求分析进行综述； 然后从功能角度对整个系统的用例模型及业务流程进行阐述。本章将从功能性需 求和非功能性需求两方面对系统需求进行说明。 3.1 题库系统目标 目前在国内大多数学校中，都采用考试机制对学生进行考核，即老师结束课 程之后，以考试形式对学生进行考核，考试首先得收集考题、组合试卷、打印， 老师还得进行现场监考，在学生答完之后，老师就得费时费心费力对学生的试卷 进行批阅，然后计算成绩。这个过程的工作量是巨大的，不仅耗费了大量的时间 和精力，而且效率低下，对于学生的真实水平无法测试，一些统计结果仅仅是平 均分和合格率等，很难全面的考察学生的掌握程度和知识水平，不能测出学生的 短处。因此，需要开发一套在线的题库系统，可以避免出题人的过多主观影响， 切实提现后提高学生的真实水平，节省时间和精力。 目前相关系统存在不足和缺陷，导致必须创新一种有效地、科学合理的方式 去代替，本系统凭借先进的互联网技术，实现用户的在线考试，老师在线出题、 组卷、评卷等常用功能，学生能够按照自己的弱点和补强点进行练习，自适应练 习提供了便捷的练习功能和错题管理，让学生体会到进步，能够真正的增强实力， 提高学习能力和水平，让学生享受学习，积极学习。本题库收集了大量的习题， 为学生提供了很好的练习资料，为他们省去了好多麻烦。 3.23.2 系统业务流程分析系统业务流程分析 .1 试题管理模块试题管理模块 首先管理员进入系统，使用用户名和密码登录系统，登录成功之后，点击进 入试题管理界面，试题管理中所有功能全部在本界面中，点击添加试题，就可以 添加试题，输入试题题目，输入试题的相关信息，点击保存按钮保存试题；选择 需要删除的试题，点击删除按钮删除试题； 选择试题，点击修改按钮，进入试 题修改页面，点击保存按钮完成试题修改；点击查询按钮，输入查询条件，点击 15 查询；进入审查试题页面，对未审查的试题进行审核；选择试题点击难度修正， 调整难度。试题管理流程如图 3-1 所示。 图 3-1 试题管理流程图 .2 在线组卷答题模块在线组卷答题模块 在进行组卷时，首先进入系统，点击在线组卷做题按钮，进入在线组卷答题 页面，选择手动组卷或者自动组卷，如果手动组卷，选择查找试题范围，选择分 类，然后点击查询，组合试题，然后可以在线答题、保存试卷或者打印试卷，自 动组卷会直接完成组卷，之后也可以在线答题，保存或者打印试卷。在线组卷答 题流程图如图 3-2 所示。 16 图 3-2 在线组卷答题流程图 .3 自适应练习模块自适应练习模块 首先进入系统首页，点击自适应练习进入自适应练习页面，首先测定难度， 系统选择最低难度的任意试题，用户做完之后，系统给出正确或错误，如果正确 的话，系统统接着升级难度，用户接着答题；如果错误，系统会再次选择本难度 的试题，如此进行下去，直到测出用户的真实水平。接着用户在线答题，答完题 之后，系统会给出详细的答案解析，供用户进行对比学习。用户还可以对错题进 行管理，可以查看错题，再次练习错题，还可以练习与此错题类似的试题。自适 应练习的流程图如图 3-3 所示。 17 图 3-3 自适应练习流程图 3.33.3 系统功能需求系统功能需求 .1 试题管理模块试题管理模块 在试题管理子系统中，主要对试题进行管理，包含添加试题、删除试题、修 改试题、查询试题、试题审查与难度修正，管理员和普通用户均可以添加试题， 如此可以保证题库的新颖和新鲜。但是普通用户在添加时需要保证符合条件，先 保存提交，然后管理员对试题进行审核，审核通过之后就可以将试题加入题库， 在审核之前，用户均可以对试题进行修改编辑。这样可以增强题库的开放性和先 进性，而且题库的安全性又不会遭到破坏，因为正式试题的各种操作仅有管理员 进行，用户并不具备这些权限。题管理用例表 Table 3-1 Use Case Description of Question Managemen .2 在线组卷答题模块在线组卷答题模块 在线组卷答题子系统中，主要功能为在线组卷和答题功能，是本系统中的特 色功能，在线组卷的方法手动和自动组卷两种方法，本系统的用户主要为学生， 18 与一般的题库相比较，本系统既能够帮助老师进行组卷，还能够帮助学生进行练 习和测验。多种组卷方法让用户根据自己的能力水平和实际需要进行挑选，答完 题以后可以查询答案，多种解题方法能够拓展用户思路，让学生举一反三，茁壮 成长。用户做题的目的在于巩固已经了解的知识，找出自己的弱势，成绩并不是 绝对的，如果试卷难度不同，则不同的成绩并不能说明问题。对于客观题目，用 户答完题之后，会出现正确答案、详细解析，并统计和分析错题。对于主观题而 言，系统仅仅给出正确答案，让用户自己进行比对并给出分数。两种组卷方式的 操作方法和流程各有不同，手动组卷首先选择试题范围，再选择分类，确定条件 之后完成组卷。 .3 自适应练习模块自适应练习模块 自适应练习子系统使用灵活多变的方式进行试题的选择，与传统练习方式截 然不同，首先评估学生能力等级，即学生能够完成题目的难度，然后学生可以练 习本难度之内的题目，避免题目难度过大或难度过小。测验的方式为自动化的时 候，答完题之后如果能够立刻知道分数，学习会有明显改进。本子系统中，每做 一题都会及时进行反馈，给出对错和详细的答案解析。在做在线套题时，由于每 次的套题都是不一样的，因此学生可以将题目和答案保存打印，可以线下做题。 大多数学生不会对错题进行分析，因此在自适应练习子系统中，每个学生都拥有 一个错题本，学生能够查看或练习错题，还可以练习与错题相关类型的题目，增 强针对性，切实提高学生水平。 3.43.4 系统用例模型系统用例模型 .1 普通用户用例模型普通用户用例模型 用户在试题管理模块中可以查询试题，也可以添加试题，添加试题之后，由 管理员进行试题审核，审核成功之后发布试题； 在线组卷答题模块中，用户可以根据需求选择不同方式进行组卷，然后可以 选择在线答题、保存试卷、打印试卷等； 在自适应练习模块中，用户可以进行能力测试，之后可以在线练习，针对自 己的水平进行做题，还可以查看答案，对错题进行管理，针对错题进行练习。 19 图 3-4 学生用户用例图 普通用户的用例说明表如表 3-1 和表 3-2 所示。 用例编号用例编号UC1用例名称用例名称试题管理用例 活动者活动者用户优先级优先级高 描述描述 用户对试题进行管理，可添加、删除、修改、查询、审查试题，可难度修 正 表 3-1 组卷答题用例表 用例编号用例编号UC1用例名称用例名称在线组卷答题用例 活动者活动者用户优先级优先级高 描述描述学生按照一定组卷方式灵活组卷，可以在线答题 前置条件前置条件已登入系统 触发条件触发条件进入在线组卷界面 基本流程基本流程 1.选择要查找的试题范围 2.选择分类 3.确定查询条件，点击查询 4.选择试题进行组卷 5.在线答题 6.查看答案 扩展流程扩展流程 1a. 点击自动组卷，设定难度和题数等规则，系统进行组卷 5a. 点击保存按钮，保存试卷 5b. 点击打印按钮，打印试卷 异常流程异常流程 3a. 条件查询有多种方式，只能选择其中一条 5a. 如果系统联网失败，提示用户检查网络连接情况 20 后置条件后置条件完成操作 补充说明补充说明无 表 3-2 自适应练习用例表 用例编号用例编号UC2用例名称用例名称自适应练习用例 活动者活动者用户优先级优先级高 描述描述用户进行能力测试，然后在线做题，同时对错题进行管理 前置条件前置条件登录系统 触发条件触发条件进入自适应练习界面 基本流程基本流程 1.点击能力测试，做一定数量的试题，确定难度等级 2.做题 3.管理错题 扩展流程扩展流程无 异常流程异常流程无 后置条件后置条件无 补充说明补充说明无 .2 系统管理员用例模型系统管理员用例模型 管理员的活动主要集中在试题管理子系统中，管理员可以查询试题、添加试 题、删除试题、修改试题、审查试题以及难度修正等。还可以进行一些普通用户 进行的操作。 21 图 3-5 管理员用例图 系统管理员的用例说明如表 3-3 所示。 表 3-3 试题管理用例表 用例编号用例编号UC3用例名称用例名称试题管理用例 活动者活动者管理员优先级优先级高 描述描述 用户对试题进行管理，可添加、删除、修改、查询、审查试题，可难度修 正 前置条件前置条件进入系统 触发条件触发条件点击试题管理，进入试题管理界面 基本流程基本流程 1.进入试题管理界面 2.点击添加按钮 3.进入试题添加界面 4.输入试题信息 5.点击保存 扩展流程扩展流程 2a. 选择试题，点击删除按钮进行删除 2b. 选择试题，点击修改按钮对试题进行修改 2c. 点击查询按钮，输入查询条件，查询试题 2d. 点击审查按钮，进入审查界面，对试题进行审核 2e. 点击难度修正，对试题的难度进行修正 异常流程异常流程无 后置条件后置条件完成试题操作 补充说明补充说明无 3.53.5 系统活动分析系统活动分析 在本系统中，一共有两类使用人员，一种是普通用户，另一种是管理员。用 户和管理员都能够添加试题， 但是在用户添加试题之后，管理员还得进行试题 审核，然后才能进行试题发布，但是管理员添加的试题可以立即进行发布，在试 题发布之后，管理员能够对试题展开一系列管理，包括修改试题、删除试题以及 难度修正，这些操作都得在试题发布之后才能够开始，至此管理员的活动结束； 在试题发布之后，用户能够对试题进行查询，能够使用多种方式进行组卷，然后 可以做题、打印或者保存等，用户还能够进行自适应练习，在自适应练习功能中， 22 还能对错题进行管理，系统活动分析中，主要系统活动如上所述，系统活动图如 下图 3-6 所示。 系统活动图系统活动图 用户用户管理员管理员 阶段阶段 添加试题添加试题 查询试题 试题审核 试题发布 难度修正删除试题修改试题 组卷 练习 图 3-6 系统活动图 3.63.6 非功能性需求分析非功能性需求分析 本系统除了上述功能性需求之外，还有一些非功能性需求，比如系统应该稳 定运行、易于维护和升级。跨平台的题库系统的非功能性需求不仅直接决定产品 的质量，而且对功能性需求的实现影响重大。非功能性需求一般是系统需要具备 的质量特性，包含性能需求、易使用性需求、安全性需求、可靠性需求、可维护 性需求和可移植性需求。 (1) 性能需求。客户交易风险管理系统的执行速度与响应时间需要符合软件 的评价标准； (2) 易使用性需求。用户容易理解和学习本系统的操作使用，系统容易操作， 用户不需要浪费大量时间就会学会使用本系统； (3) 安全性需求。跨平台的题库系统中，安全是重要部分，系统要防范恶意 攻击与非法入侵。同时，系统需要防止用户恶意篡改数据。因此，对数据库的全 部操作一定得经过应用服务器，禁止直接连接数据库。系统亦禁止匿名操作，对 用户进行权限管理，最大限度的保证系统安全性； 23 (4) 可靠性需求。系统需要稳定运行，这是重中之重，关乎本系统的发展前 景。系统不能出现严重错误，不能导致客户端崩溃，确保数据完整性； (5) 可维护性需求。在系统的维护阶段中，在不影响其他部分的情况下成功 维护系统。而这需要系统各个模块间的高独立性和低耦合度； (6) 可移植性需求。目前电脑操作系统繁多，主流的有 Windows 和 OS X 操 作系统，由于本系统是跨平台的，而且加上用户使用系统的不确定性，并且为了 降低工作量，需要本系统的可移植性好。 3.73.7 本章小结本章小结 本章首先对需求进行综述，然后从三个子系统入手，对功能性需求进行了详 细的描述，然后又详细列出了各项非功能性需求。软件的设计与实现过程是个不 断改进的过程，完整的需求分析是成功设计的前提，而成功的设计可以缩短开发 时间、提高开发效率。 24 4 4 题库系统题库系统总体总体设计设计 经过需求分析阶段的工作，我们了解了系统的功能性需求和非功能性需求， 现在需要决定实现这些功能的方式。本章重点叙述了系统的总体设计，主要目的 是建立系统的逻辑模型，为系统的详细设计与实现打下基础。总体设计的主要工 作是按照系统需求对系统进行模块划分，将复杂的系统划分为相互联系较少的模 块。然后设计软件结构，也就是确定系统的组成结构，各个模块的功能以及这些 模块之间的联系。接下来根据系统功能模块的划分，分析并建立技术框架，提出 解决方案。并对系统的数据结构、数据存储以及使用方式进行设计。 本章将从系统总体功能架构、技术实现架构和数据库设计三个角度来介绍系 统概要。分别从不同的切面描述了系统的总体设计方案，系统的详细设计方案、 实现都将以本章总体设计方案为标准进行扩充和细化。 4.14.1 设计目标设计目标 由第三章系统需求分析中可知，在本系统的设计中，应该制定部分设计目标， 在设计过程中按照设计目标进行设计，本系统具有以下几个设计目标。 (1) 科学性强。跨平台的题库系统中，知识要具有科学性，要符合知识的内 在逻辑和学生的认知方式12。题库是大量优质题目的集合，全部试题都得经过严 格挑选和上传，技术参数要具有统一的标准，便于管理和组织，不断发展和创新， 提升科学性。 (2) 交互性强。本系统要的交互性要高，用户能够按照多种条件进行试题查 询和组合，根据自身的能力和水平进行自适应练习，系统对学生的练习给予适当 反馈。 (3) 可操作性强。本系统中部分操作不区分用户类型，只要经过超级管理员 的审核即可以查询试卷，组卷答题，在组卷时，条件可以多选，目的在于防止多 种的主观影响，合理进行组卷练习。 (4) 实时更新。本系统的更新效率要高，要符合不断变化的实际情况，适应 教材和实际试题的发展，不断提供新的试题和试卷，不断变化和创新。系统的扩 展升级能力要高，系统升级和试题升级要双管齐下，适应管理水平的提升和试题 试卷质量的提升，过久过劳的试题和试卷可以剔除。 25 4.24.2 系统模块结构设计系统模块结构设计 在跨平台的题库系统的需求分析过程中，本系统有三个核心模块，分别为试 题管理模块、在线组卷答题模块与自适应练习模块。系统总体功能模块结构如图 4-1 所示。 图 4-1 系统总体功能结构图 4.2.1试题管理模块 试题管理中是对系统中的试题进