基于Java的在线考试系统的设计与实现

山 西 大 学 论文 编号 论文题目 基于 Java 的在线考试系统的 设计与实现 姓 名 院系 专业 计算机科学与技术 计算机科学与技术 学习年 限 年 月至 年 月 指导教 师 学位级 别 2 0 1 3 年4 月4 日 1 基于 Java 的在线考试系统的设计与实现 学生姓名 指导老师 内容提要 当今世界网络信息技术迅速发展 网络在人们生活中的应用越来越广泛 在线考试已经成为 人才选拔的重要途径 本系统基于 B S 模式 使用 Java 语言及 JSP servlet 技术 采用 DIV CSS 布 局方法 使用 SQLServer2005 数据库技术和 TomCat 服务器实现了 B S 模式下的在线考试系统 本 系统由学生 教师和系统管理员三种用户组成 学生登陆系统可以进行在线考试 成绩查询和修改部 分个人信息 教师登陆后可以进行判卷和修改部分个人信息 管理员登陆后可以对用户和试题进行维 护并且实现了用户信息和试题的批量导入 本系统可用性很强 能用来进行多种计算机语言课程的考 试 关键词 在线考试 java SQLServer JSP servlet 1 引言 1 1 问题的提出 目前 各行各业都需要大量的人才 而人才选拔的最重要的途径则是考试 现阶段 学校的考试 模式大都是传统的考试模式 由老师出纸面上的卷子 学生在在卷子上答题 交卷后有老师人工判卷 这样的考试模式一是不利于老师提高工作效率 二是传统的考试模式工作量大容易出错 随着考试类 型的不断增加和考试要求的不断提高 传统的考试模式已经不能满足现在选拔人才的要求 随着计算 机各方面技术的迅猛发展和应用在各行各业的不断深入 人们迫切要求利用这些先进的科学技术来实 现在线考试 不仅可以减轻教师的工作负担而且还能提高老师的工作效率和考试的质量 从而使考试 变得更加客观 公正 也可以在一定程度上提高学生的学习兴趣 在线考试系统可以实现对学生考试 和老师判卷的合理化管理 不仅能节省人工大量的时间 而且在一定程度上可以消除人的主观因素造 成的影响 使考试变得更规范 更加客观 真实 全面的反应考生的水平和教学的实际效果 有助于 促进教学质量的提高 有助于真正实现考 教的分离 1 2 系统开发目标 本系统计划实现一个基于 Java 的在线考试系统 系统主要分为三大模块 学生 老师和管理员 学生登陆进行考试 考试完成后系统自动为客观题评分 教师登陆系统 系统还原学生考试试卷 教 师对主观题评完分后系统可以计算出学生总分 并生成各分数段分布信息 供给老师参考 以便能够 了解学生的学习情况 管理员可以实现对用户信息的增 删 改 查 也可以实现对考题的增 删 改 查 1 3 开发工具的选择 本系统开发语言为 JAVA 开发环境是 MyEclipse 前台页面主要用 DreamWeaver 来设计 由于本 系统数据量和负载量都比较大 从经济和效率上考虑本系统选用 SQLServer2005 数据库 本系统的数 2 据库不限制题量 Web 服务器选 Apache 开源组织提供的 TomCat 因为 TomCat 是一个免费的开源软 件是被 SUN 公司推荐的 Web 服务器 1 4 开发本系统的意义 从电子文档 多媒体的应用 到利用Internet做尝试 网络已经渗入到教育体系的各个环节 网上 考试系统作为这场变革中必不可少的环节之一 受到越来越多的关注 网上考试系统不仅和传统考试 方式一样要权衡公平性 而且还具有一些新特点 1 从管理的角度看 在线考试系统可以帮助教师完成一个考试从题的设计 考试的实施 考卷的 批改到分数的统计和总结的所有工作 系统实现了考试的无纸化管理 提高了管理效率 也很好地实 现了教考的分离 2 在不改变传统考试基本步骤的条件下 只要考试客户端可以连接到考试应用服务器 考生进行 身份确认 都能完成考试 3 考试结果反馈及时准确 考试的结果在教师修改考完之后就可以知道 同时提供一个反馈信息 让考生知道自己哪些题做错了 考生的考试结果可以被保存下来 供教师进行分析统计和察看 2 系统分析 2 1 技术可行性分析 本系统的开发将要用到 JSP Servlet SQLServer 数据库技术 硬件只需要一台 pc 机 装上软件 MyEclipse DreamWeaver 等开发工具 利用 SQLserver2005 作为后台的数据库 利用 Tomcat 作为 Web 服务器 所以在这方面来说是可行的 已经掌握了开发考试系统方法和开发工具 并且已经了解 和熟悉了在线考试系统的业务流程 综上所述本系统开发从技术上是可行的 2 2 经济可行性 从经济效益来分析 本系统的开发成本不大 由于系统运行的基础环境均已具备 无需重新开发 搭建 所以系统的开发 运行所需费用是比较低的 而系统的效益很高可以提高管理效率实现计算机 化 系统化 规范化操作 效率大于投入 可行性很高 2 3 方案可行性 根据系统的分析 本系统充分从适用性出发 全面为不同的使用用户考虑 使系统的许多功能与 规则都可根据用户的习惯进行定制 包括软件界面 操作方式 录入方式等 本系统的设计充分从使 用用户和教务教学任务考虑 3 需求分析 3 1 系统用户 本考试系统用户主要分为三类 学生 教师 管理员 1 学生需求 学生登陆系统主要进行两类操作 在线考试 成绩查询与个人信息管理 3 1 在线考试 学生登陆时自己选择考试科目 学生在考试过程中页面将提供考试时间倒计时功能 让考生随时 可以知道剩余时间 在考试剩余五分钟时系统会提醒考生考试快结束了 在考试时间到时 系统自动 地将试卷提交 提醒考生离开考场 当试卷提交后 系统自动为选择题 判断题等客观题评分 主观 题由教师评分 2 成绩查询与个人信息维护 学生可以登陆系统查询各科成绩 其中成绩信息包括每种题型的得分 如单选题 简答题等 另 外学生还可以查询自己的考卷 了解自己的考试情况 除此之外 学生登陆系统可以查看和修改个人的部分信息 2 教师需求 教师登陆系统主要有三类操作 查看和修改学生试卷 查看各分数段统计 个人信息的修改与维 护 1 查看 修改学生试卷 系统会将学生试卷从数据库中读出供给老师查看和修改 系统已经对客观题进行了评分 所以这 些信息对于教师是只读的 而对于主观题 系统将参考答案读出供给老师参考 再将考生答案读出供 给教师评分 2 查看分数段统计 教师批好试卷之后 系统会自动将成绩汇总 生成各分数段统计信息 供给老师查看 以便教师能 了解学生的考试情况 并对其进行分析以便及时修改教学计划 3 个人信息维护 教师登陆系统之后可以对个人的部分信息进行查看和修改 3 管理员 系统管理员登陆系统后主要进行四类操作 考题维护 考试信息维护 用户信息维护和个人信息 维护 1 考题的维护 管理员可以往题库中添加考题 修改错误试题和删除无用试题 为了方便试题的维护 管理员也 可以用 excel 表对试题进行批量导入 2 考试信息的维护 考试信息的维护主要是对于考试设置信息进行维护 这些信息主要是考试总时间 各个类型试题 的数量 各试题分值的分布等 3 用户维护 系统管理员可以对用户的全部信息 包括学生信息 教师信息等 进行增 删 改 查操作 管 理员也可以批量导入用户的信息 方便有大量的用户 4 个人信息维护 管理员也可以对自己的基本信息进行维护 3 2 实体关系图 据分析系统实体关系图如图 3 1 所示 4 用户 用户编号 用户名称 用户类型 密码 性别 用户标记用户编号 课程名称 标记 考题 考题编号 考题类型 课程名称 题目 选项C 选项B 选项A 选项D参考答案 课程名称 单选题数量 试卷 用户编号 课程名称 考题编号 题目编号考生答案 得分 考题类型 成绩 用户编号课程名称单选题得分 多选题得分 判断题得分 简答题得分 编程题得分 总得分 标记 考试 生成 考试 生成 1 1 1 N N 1 N N 1 考试设置 单选题分值多选题数量多选题分值 判断题数量判断题分值 简答题数量 简答题分值 编程题数量 编程题分值 编程题分值 考试时间 标记 参照 1 N N 1 N 图 3 1 系统 E R 图 系统各实体关系如下 用户 用户标记 1 N 考试设置 用户标记 1 N 考题 考试设置 N 1 考题 试卷 1 N 用户 试卷 1 N 试卷 成绩 N 1 用户 成绩 1 N 4 总体设计 4 1 系统功能模块图 根据 3 1 所述需求 设计出系统功能模块如图 4 1 所示 5 图 4 1 系统的功能模块图 4 2 系统功能模块 1 在线考试 在线考试的流程如下 首先系统按照一定的算法为登陆的考生随机选取一定的试题生成考试试卷 考生在系统生成好试 卷后进行答题操作 答题必须在规定的时间内进行 此时间是由管理员事先设置好的 如在规定的时 间内没有完成答题 系统将强制提交学生考试试卷 考生在试卷提交后系统自动地为客观题进行评分 本系统的客观题主要是单选题 多选题和判断题 主观题有老师登陆进行判卷得分 主观题主要是简 答题和编程题 2 成绩查询 考生根据用户编号查询考试成绩信息 成绩信息包括单选题得分 多选题得分等详细信息 页面提 供对相应科目试卷的链接 使得学生还可以查询自己的考卷 了解自己的考试情况 3 查看 修改考生试卷 系统首先将考生的试卷读出 再提提醒老师对主观题进评分 等老师对主观题进行评分后系统生成 考生的成绩信息 4 分数段统计 当教师对考卷的主观题评定后 系统能自动生成分数段统计信息供给老师查看 此功能有助于老师 了解学生的学生情况 以便更好的教学 5 试题维护 试题维护是后台管理员的重要功能 它包括对试题进行添加 修改 删除操作 为了使界面更友好 管理员在试题维护时系统会先将考试试题读出 再提供给管理员进行操作 6 考试设置信息维护 考试设置信息维护是管理员对考试设置信息维护 它包括对考试设置信息的添加 修改 删除 这些考试信息包括考试时间 各题的数量和分值等 在数据库中录入试题后 可以在此设置相关考试 信息生成试卷 本系统可进行多种考试 但是必须是程序语言的相关考试 7 用户管理 用户管理是管理员对系统用户信息的管理 这些用户包括学生和教师 用户管理操作包括添加用 户 更新用户和删除用户 管理用户时 系统会先将用户信息读出供给管理员参考 再提供给管理员 6 操作 8 个人信息维护 学生 教师 管理员都可以对个人信息进行维护 维护操作包括对个人基本信息进行修改和修改 密码等 系统能提供极为友好的界面方便用户操作 4 3 后台数据库的设计 4 3 1 数据库表结构的设计 通过对系统功能的分析可知 本系统主要包括如下的数据库信息 1 用户表 该表保存了系统用户的基本信息 属性有用户编号 用户名称 用户类型 用户性别 其中用户编号为主码 它是用户信息的唯一标识 表结构如表 4 1 所示 2 考生标记表 该表用于保存考生是否已经考试的标识信息 属性有用户编号 课程名称 标识 信息 其中用户编号和课程名称共同作为主码 3 考题表 该表用于保存考题的基本信息 属性有考题编号 课程名称 考题类型 题目及参考 答案等 其中考题编号为主码 表结构如表 4 2 所示 4 试卷设置表 该表用于记录相应课程的考试设置的相关信息 属性有课程名称 单选题 多选 题 判断题 简答题 编程题数量和分值 考试时间等 其中课程名称为主码 5 试卷表 该表用于保存考生的试卷信息 属性有考生编号 课程名称 考题类型 考生答案和 得分等 其中考生编号和课程名称共同作为主码 表结构如表 4 3 所示 6 成绩表 该表用于保存考生的考试成绩信息 属性有考生编号 课程名称 各考题得分 总得 分 其中考生编号和课程名称共同作为主码 系统部分表结构如下 表 4 1 用户表 UserInfo 字段类型允许为空说明备注 UidVarchar 10 否用户编号 pk nameVarchar 50 是用户姓名 utypeint是用户类型1 为学生 2 为教师 3 为管理员 passwordVarchar 10 是密码 sexVarchar 2 是性别 表 4 2 考题表 Question 字段类型允许为空说明备注 Qidint否考题编号pk 自增长 qtypeint是考题类型 1 单选题 2 多选题 3 判断题 4 简 答题 5 编程题 courseVarchar 20 是课程名称 quesText是题目 keyAVarchar 50 是选项 A keyBVarchar 50 是选项 B 7 keyCVarchar 50 是选项 C keyDVarchar 50 是选项 D answertext是参考答案 表 4 3 试卷表 test 字段类型允许为空说明备注 UidVarchar 10 否用户编号 pk Qidint否考题编号pk 题库中的题号 CourseVarchar 20 否课程名称 Qtypeint否考题类型 1 单选题 2 多选题 3 判断题 4 简 答题 5 编程题 answerText是考生答案 Tnumberint否题目编号试卷中的第几题 scorefloat是得分 4 3 2 数据库的连接 在本系统中我们使用 JDBC 桥连接 要进行数据库连接首先要配置数据源 按 4 3 1 和 3 2 的设 计 设计好数据库 ExamOnlie 再建一个名为 ExamOnline 的数据源 系统连接数据库的流程图如图 4 2 所示 开始 注册驱动 建立连接 找到数据 源 操作数据库 关闭连接 结束 抛出异常 是 否 图 4 2 系统连接数据库流程图 5 详细设计 5 1 公共类的设计 1 Domain 类设计 由于数据库使用的类系统模型 而 java 数据为对象模型 使得其模型不匹配 为了方便关系模型 和对象模型间的转换 建立对应的 Domain 类 即数据库中每个表对应一个类 表中类属性对应表的 各属性 表和类的对应关系如下 用户表 UserInfo 用户类 User 8 用户标记表 userflag 用户标记类 UserFlag 考题表 Question 考题类 Question 试卷表 test 试卷类 Test 试卷设置表 test set 试卷设置类 Test 成绩表 record 成绩类 Record 试卷考题类 TestQuestion 试卷表和考题表联合查询视图 2 工具类的设计 根据系统设计需求 设计如下工具类及部分代码 1 数据库连接工具类 主要提供连接数据操作等相关方法 2 用户操作相关类 主要提供对用户表操作的相关类 3 用户标记工具类 主要提供对用户标记表的相关操作方法 4 考题工具类 主要提供对考题表的相关操作方法 5 试卷工具类 主要提供对试卷表的相关操作方法 6 考试设置工具类 主要提供对考试设置表的相关操作方法 7 试卷考题工具类 主要提供对试卷表考题表联合查询视图的相关操作方法 8 成绩工具类 主要提供对成绩表的相关操作方法 5 2 在线考试模块 在线考试流程为 首先系统将考试信息和考生个人信息提供给考生 并要求考生核对个人信息 在考试开始时系统为登陆的考生选取试题生成考卷 考生在系统生成试卷后进行答题 答题必须在规 定的时间内进行 如在规定的时间内未完成答题 系统将强制提交学生的考卷 试卷提交后系统自动 地为客观题进行评分 并将试卷保存 供给老师查看和修改 在线考试流程图如图 5 1 所示 开始 用户登陆 核对个人信息 正确 开始考试 提交试卷 生成试卷 时间到 结束 是 否 是 否 客观题评定 保存试卷 保存成功 是 否 图 5 1 在线考试流程图 9 学生考试打开试卷 试卷的形成用到了抽题算法 抽提算法如下 产生一个随机整数 这个数在 0 和相应题型总考题数之间 从这个随机数开始抽取试题 抽取数量为试卷设置中相应题型的个数 此数小于总题数 其抽题流程如图 5 2 如示 开始 得到相应题型考题总数m 产生一个0 m的随机数n 得到k n m 选取数据库中相应题型的 第k题 并保存为考题 考题数i i 1 i 试卷设置中相 应题型总数 结束 n 1 是 否 图 5 2 选题流程图 随机选题操作方法主要代码及说明 此方法输入参数为课程名称 course 需要题数 count 试题类型 type 抽题过程使用了一个 for 循环 输出为一个包含抽取的试题信息的集合 ArrayList 抽题的部分代码如下 int temp int Math random totalCount 随机产生一个0 总题数之间的随机整数 try conn new DBAccess getConnection 取题 for int i 0 i count i int tempCount temp i totalCount sql的查询语句 S t r i n g s q l 10 s e l e c t t o p 1 f r o m Q u e s t i o n w h e r e q t y p 11 e t y p e a n d c o u r s e c o u r s e a n d Q i d 12 n o t i n s e l e c t t o p t e m p C o u n t Q i d f r o m Q u 13 e s t i o n w h e r e q t y p e t y p e a n d c o u r s e c 14 o u r s e ps conn prepareStatement sql rs ps executeQuery Question ques new Question if rs next 保存试题 ques setId rs getInt 1 ques setType 1 ques setQues rs getString 4 ques setKeyA rs getString 5 ques setKeyB rs getString 6 ques setKeyC rs getString 7 ques setKeyD rs getString 8 ques setAnswer rs getString 9 al add ques catch Exception e e printStackTrace 打印出异常信息 finally db CloseDB conn ps rs 关闭数据库连接 return al 5 2 成绩查询模块设计 考生根据用户编号查询考试成绩信息 查询到的成绩是考生的所有课程的成绩 成绩信息包括单 选题得分 多选题得分等详细信息 5 3 查看 修改考生试卷模块设计 教师登陆后 可以对考生试卷进行查看和修改 系统首先将考生的试卷读出 教师可能看到系统 对试卷主观题的评定 系统会提提醒老师对主观题进评分 等老师对主观题进行评分 系统会将保存 对学生试卷的评定 而后生成考生的成绩信息 查看 修改考生试卷的流程图如图 5 3 所示 15 开始 读取考生考卷 等待教师对主观题 评定 接受教师的评定信 息 保存评定信息 保存成功 计算成绩 保存成绩信 息 保存成功 结束 是 否 是 否 图 5 3 查看 修改学生试卷流程图 5 4 分数段统计模块设计 当教师对考卷的主观题评定后 系统能自动生成分数段统计信息供给老师查看 统计分数段包括 及格率 60 69 分 70 79 80 89 和 90 分以上 在统计各分数段总人数的同时计算出各分数段占考生 总数的比例 5 5 试题维护模块设计 试题维护是后台管理员的重要功能 它包括对试题的添加 修改和删除操作 在进行这些操作时 系统会先将考试试题读出 再提供给管理中员操作 试题维护流程图如图 5 4 所示 16 开始 读取考题信息 选择操作 添加考题信息修改考题信息删除考题信息 等待管理员输 入信息 获取输入信息 添加考题信息 添加成 功 重新绑定数 据 结束 等待管理员输 入信息 获取输入信息 修改考题信息 修改成 功 重新绑定数 据 确认删除 删除考题信息 删除成功 重新绑定数 据 是 否 是 否 是 否 是 否 图 5 4 考题维护流程图 5 6 考试设置信息维护模块设计 考试设置信息维护是管理员对考试设置信息维护 它包括对考试设置信息的添加 修改 删除 这些考试信息包括考试时间 各题的数量和分值等 设置时 系统先读取已存在的考试设置信息供给 管理员查询 再提供给管理员操作 考试设置信护流程图如图 5 5 所示 17 开始 读取试卷设置 信息 选择操作 添加试卷设置修改试卷设置删除试卷设置 等待管理员输 入信息 获取输入信息 添加试卷设置 信息 添加成 功 重新绑定数 据 结束 等待管理员输 入信息 获取输入信息 修改试卷设置 信息 修改成 功 重新绑定数 据 确认删除 删除试卷设置 信息 删除成功 重新绑定数 据 是 否 是 否 是 否 是 否 图 5 5 考试设置信息维护流程图 5 7 用户管理模块设计 用户管理是管理员对系统用户信息的管理 这些用户包括学生和教师 用户管理操作包括添加用 户 更新用户和删除用户 添加用户时 删除管理用户时 系统会先将用户信息读出供给管理员参考 再提供给管理员操作 用户密码不用设置 系统默认为 修改用户时用户编号和用户密码不能被修 改其它均能被修改 用户时 系统会先提醒管理员是否删除 若果确认删除才能删除用户 用户管理 流程图如图 5 6 所示 18 开始 读取用户信息 选择操作 添加用户更新用户信息删除用户信息 等待管理员输 入信息 获取输入信息 添加用户信息 信息 添加成 功 重新绑定数 据 结束 等待管理员输 入信息 获取输入信息 更新用户信息 信息 更新成 功 重新绑定数 据 确认删除 删除用户信息 信息 删除成功 重新绑定数 据 是 否 是 否 是 否 是 否 图 5 6 用户管理流程图 本系统的用户信息实现了批量 excel 表 导入 用户信息的批量导入程序实现流程如图 5 7 图 5 7 用户信息批量导入程序流程图 用户信息批量导入关键代码及说明 19 取出 excel 表中的数据 InputStream is DateStu class getClassLoader getResourceAsStream student xls try Workbook wb Workbook getWorkbook is 创建工作簿 jxl Sheet sheet wb getSheet 0 创建工作表 String content null for int i 1 i sheet getRows i i 代表行 从 1 开始 Student stu new Student for int j 0 j sheet getColumns j j 代表列 从 0 开始 content sheet getCell j i getContents 此处实现判断导入的各属性信息 部分代码省略 if stu getId null stu setId sheet getCell j i getContents continue getStudentInfo stu catch BiffException e e printStackTrace catch IOException e e printStackTrace 将取出的值插入数据库 String sql insert into UserInfo Uid utype name password sex values stu getId stu getType stu getName stu getPassword stu getSex DBAccess db new DBAccess Connection con db getConnection try Statement state con createStatement int i state executeUpdate sql catch SQLException e e printStackTrace 5 8 个人信息维护模块设计 系统用户包括学生 教师 管理员都可以对个人信息进行维护 维护操作包括对个人基本信息进 行修改 修改密码等 系统能提供极为友好的界面方便用户操作 对其本信息进行时 用户不能修改 自己的编号 对密码进行修改时按昭一般系统的要求先确认旧密码 再输入新密码和确认新密码 20 6 前台部分界面 6 1 系统主界面 将工程导入 Tomcat 的项目文件夹中即 webapps 文件夹中 再启动 TomCat 服务器 在浏览器中输 入工程的 URL 如 www localhost 8080 ExamOnline 可进入系统操作界面 用户可以选择操作 如图 6 1 所示 图 6 1 系统主界面 6 2 在线考试界面 图 6 2 在线考试界面 7 致谢 时光荏苒 毕业设计也接近了尾声 由于时间紧迫任务繁重 同时自己经验知识的匮乏 在本次 设计中难免会遇到一些困难 但多亏了老师和同学的帮助才有幸完成了本次毕业设计 在此我要多谢 21 我的指导老师 老师工作繁重 但在我做毕业设计的每个阶段 从查阅资料到设计草案的确定和修改 中期检查 后期详细设计 装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导 同时我还要感谢我的同学 感谢他们在我需要帮助的时候都默默的帮着我 无论是技术方面的还是生活方面的 他们都给了我很 大的帮助 其次在此次毕业设计时发现了网络上极大的资源可以供我们利用 虽然有好多不会的 但 是可以在网上查到很多资料 现在利用的一部分东西还不是很懂 但是培养了自己的学习和查找资源 的能力 希望以后自己更加努力进步 参考文献 1 郝玉龙 JavaEE 编程技术 北京 清华大学出版社 2008 8 20 35 2 王珊 数据库系统概论 北京 高等教育出版社 2006 5 12 234 3 严蔚敏 数据结构 北京 清华大学出版社 2003 214 305 4 Core Java 第 1 卷 思软科技内部教材 2011 115 173 5 Core Java 第 2 卷 思软科技内部教材 2011 46 93 6 JSP Servlet 思软科技内部教材 2011 8 93 7 赵文靖 Java 程序设计基础与上机指导 北京 清华大学出版社 2006 23 108 8 王路群 Java 高级程序设计 北京 中国水利水电出版社 99 9 雍俊海 Java 程序设计习题集 北京 清华大学出版社 2006 1 12 10 朱福喜 Java 语言习题与解析 北京 清华大学出版社 2006 12 33 11 吴其庆 Java 程序设计实例教程 北京