【毕业学位论文】（Word原稿）基于JSP技术的网上考试系统设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 术的网上考试系统 设计与实现 姓 名： 学 号： 所在院系：软件学院 职业类别：工程硕士 专业领域：软件工程 指导教师： 副指导教师： 二一三年六月 A in 2010 2013 SP 基于同济大学 学位论文版权 使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日同济大学 硕士学位论文 摘要 V 摘要 随着人们对计算机依赖程度的不断增加，传统的笔试模式繁琐费力 、 成绩统计分析困难，与新形势下的教学需求不相适应，网上考试在此种背景下应运而生。由于网上考试系统中的资源和服务都经由网络从考试平台获得，因而参加考试的用户只需要有较好的网络环境，实现了考试的随时性和随地性，较传统笔试具有独特的优势。 本论文主要阐述了基于 术的 网上 考试系统的体系结构和具体设计以及实现过程。 本网络考试系统（ 用 层结构模式 的 用框架结构，即模型（ M）， 视图（ V）， 控制器（ ），分离了逻辑层和显示层，提高了系统性能，有利于实现系统的扩展性 、 维护性和多人协作开发。 统采用 B/S 开发模式，用 务器，以 为开发平台，结合 语言，用 000 为后台数据库架构。 本文 在介绍动态网页程序开发和数据访问技术基础上，分析了网络考试系统的结构， 阐述了系统的设计方案、实现方法 以及所采用的开发工具和相关技术， 重点剖析了 利用 系统框架进行建模的过程 。 最终，在讨论的 M/V/C 三层结构模式下开发了 用框架模型，阐述了网络考试系统的设计思想，详细讨论了数据库连接池、输入数据验证、随机组卷算法、试卷存储、中断恢复等关键技术问题及其实现，并讨论了系统的安全性和测试策略。文末给出了本课题的结论和展望。 整个系统层次结构简单， 操作容易，并具备一定的安全性。使用该系统能更高效、便捷的组织 网上 在线考试。 经测试，本文成功实现了一款功能较为完整、运行速度较快、资源开销较小的适合在高校用户群 体中推广使用的网上考试系统，并且成功地将该系统部署到服务器上，取得了较好的测试效果。 关键词 ： 试系统，设计与实现 I up as on to be an a of on SP ES VC eb as M), as V), as C), of to is , we as eb as SP as QL on of an on to ML to eb , in of of of by In of is is it is it a is We on it 同济大学 硕士学位论文 目录 录 摘 要 . V 第一章 绪论 . 错误 !未定义书签。 目背景 . 1 上考试系统发展现状 . 1 外研究动态 . 2 内研究动态 . 2 目的主要任务 . 3 究思路 . 3 术路线 . 3 文的组织结构 . 3 第二章 相关技术 . 5 术的选择 . 5 述 . 5 点 . 6 据库访问技术 . 7 . 7 . 8 术 . 9 发平台与开发工具 . 9 . 9 . 9 章小结 . 10 第三章 网上考试系统需求分析 . 11 上考试系统 整体框 分析 . 11 上考试系统整体框架逻辑 . 11 上考试系统整体框架原理 . 错误 !未定义书签。 统 用例及静态和动态结构分析 . 13 能 需求 . 15 功能需求 . 14 行性 分析 . 13 统 用例及静态和动态结构分析 . 15 色识别 . 15 统 用例 分析 . 16 同济大学 硕士学位论文 目录 系统静态结构图 分析 . 18 统动态结构图 分析 . 19 统顺序图 . 20 章小结 . 21 第四章 网上考试系统的设计 . 22 上考试系统的安全层 . 22 示层设计 . 22 务逻辑层设计 . 22 统组件包 设计 . 23 统主要功能设计 . 23 库管理模块 . 23 卷生成模块 . 24 上考试模块 . 25 卷批阅模块 . 26 绩管理模块 . 27 户管理模块 . 27 上考试系统安全设计 . 27 上考试系统的安全 . 27 上考试系统的安全体系结构 . 28 据库设计 . 29 设计 . 29 设计 . 30 章小结 . 31 第 五 章 网上考试 系统 的实现与测试 . 32 上考试系统整体架构的实现 . 32 上考试系统 各个模块的实现 . 33 统登录模块的实现 . 33 试模块的实现 . 38 库管理的实现 . 57 户信息管理模块的实现 . 51 统测试 . 52 统的测试环境 . 52 统组件和类的功能测试 . 53 试用例的设计 . 55 统测试的执行与结果分析 . 55 统性能测试与分析 . 57 章小结 . 58 第 六 章 网上考试 系统 的 关键技术 . 59 同济大学 硕士学位论文 目录 据库连接技术 . 59 统数据库连接模式 . 59 决方案 . 60 接池应用 . 62 入 数据的验证 . 64 述 . 64 据验证方案 . 66 机组卷算法 . 67 机组卷常用算法 . 67 机组卷的实现 . 68 机试卷的存储 . 68 储的几种方案 . 68 储实现 . 69 卷的提交 . 71 时与自动提交 . 71 止重复提交 . 72 卷的恢复 . 73 卷恢复的关键技术 . 73 卷恢复实现 . 73 章小结 . 74 第七章 总结与展望 . 76 次工作总结 . 76 上考试系统框架模型 . 76 统设计 . 76 现关键技术 . 77 统测试 . 77 后工作展望 . 77 参考文献 . 79 致 谢 . 81 第一章 绪论 1 第一章 绪论 网络数据库技术的发展， 改变了人们交流学习的方式，也使得网上教育成为现代教育的重要组成部分。与传统教育中的面对面的教学和固定场所的考试相比，网上教育使人们不再受空间和时间约束，因此成为近年来 网络研究与应用的热点之一。 目背景 随着互联网技术快速发展和日趋成熟，高等学校计算机教学越来越普及，单纯地依靠纸质考试来测试学生方法已经难以切合教学需求。就在计算机教学界还在观望在线测试的时候，网上考试系统进入了人们的视线，并且开始迅速发展。 现阶段，学校与社会上的各种考试大都采用传统的考试方式，在此方式下，组织一次考试至少要经过五个步骤，即人工出卷、 学生 考试、人工阅卷、成绩评估和试卷分析。 就现在条件而言，其存在着以下几方面的不足： （ 1）纸张试卷使用，浪费大量财力物力； （ 2）纸张试卷保密性差，容 易造成试题泄露； （ 3）试卷批改 、 成绩分析与统计，教师需要付出大量劳动； （ 4）学生不能随时随地测验，及时检验学习效果。 显然，随着考试类型的不断增加及考试要求的不断提高，教师的工作量将会越来越大，其工作也将变成一件十分烦琐和非常容易出错的事情。可以说传统的考试方式已经不能适应现代考试的需要。 基 于 术的 在线 考试系统可以借助于遍布全球的因特网进行，因此考试 可以在本地进行，也可以在异地进行，大大拓展了考试的灵活性。试卷可以根据题库中的内容即时生成，可避免考试前的题；而且可以采用大量标准化试题，从而使用计 算机判卷，大大提高阅卷效率；还可以直接把成绩送到数据库中，进行统计、排序等操作。所以现在较好的考试方法为网络考试，试题内容放在服务器上， 学生 通过姓名、用户名和密码进行登录，考试答案也存放在服务器中，这样考试的公平性、答案的安全性可以得到有效的保证。因此，采用网络考试方式将是以后考试发展的趋势。 赤峰 职业技术学院是一所 集大专、中专和社会培训为一体的多层次办学、 综合性全日制国办普通高等学校 ，计算机局域网已经普及到各个学院和教学管理部门，也有相当数量的计算机机房供学生学习使用，教育网和公网都有专线接入。 随着计算 机应用及 多媒体 技术的发展， 教学过程中计算机、投影仪等设备的应用十分普遍，大大减 第一章 绪论 1 轻了教学及管理人员的劳动强度，提高了工作效率，促进了教学管理工作的规范化和现代化。但是在学生考试这一重要环节还没有解决，因此 迫切要求利用 上述 技术来 改良传统 考试，以减轻教师的工作负担及提高工作效率 和 提高考试 质量 ， 从而使考试更趋于公 平、 客观，更加激发学生的学习兴趣。为了 解决目前赤峰职业技术学院在计算机教学过程中考试的需求 ， 适应新的教育趋势，本人设计了赤峰职业技术学院网上考试系统（ 。 通过 以 把教师从繁重的 考试工作 中解脱出来， 为学生提供复习重点和测试手段， 并 为教师动态掌握教学方向提供依据，借此 希望能为网络考试的发展进行有益的探索及尝试。 上考试系统发展现状 随着校园网络的普及，很多院校都在研究开发基于校园网络的题库或考试系统。总体而言，网上考试系统具有以下优势： （ 1）用户终端的大幅简化。 在网上考试系统中用户终端只是连接到服务器的入口，它不需要有完善的本地功能，只需要提供较好的网络功能。因此，网上考试中的用户终端对硬件及软件配置的要求降低了许多。 （ 2）较低的用户成本。 在网上考试系统中试题和答案都是无纸 化，可以实现自动组卷和判卷，使得教师可以把更多精力投入到科研中去。同时，学生和教师需要承担的考试基础设施成本和维护成本都大幅下降。 （ 3）强大的兼容性。 在网上考试系统中异构的硬件与软件资源都能得到极佳的兼容效果，从而对用户的几乎完全透明。近年来随着网络条件的建设与改善，网上考试系统发展迅速，在此对目前国内外的一些主流的网上考试系统做简单介绍。 现在的网上考试系统的体系结构主要分为两大类 ： C/S（ 客户端 /服务器）结构和 B/S（ 浏览器 /服务器）结构。所 谓的 C/S 结构是指客户机和服务器之间通过通信网络来交换数据，该结构以数据库为中心，客户机提供用户界面，并直接使用 言等项数据库服务器发出请求，数据库服务器接受请求并将执行结果返回客户机显示。该体系结构没有将业务逻辑处理与显示层分离，在客户端要安装大量的应用程序，系统的可扩展性较低。 B/S 体系结构是基于中间件的 计，属于三层结构模式，中间件 行业务逻辑的处理，客户端只是利用浏览器进行显示，属于“瘦客户”，显示和逻辑处理进行了很好的分离，使系统的可扩展性大为增强，维护起来也相当容易和方便。而现 在开发的基于 B/S 体系结构的网络考试系统 第一章 绪论 2 大部分是采用 术开发的，运行平台是 作系统和 务器，很难实现系统的跨平台运行，存在着明显的不足和缺陷。随着 术的不断成熟和发展，基于 术的网络考试系统也逐渐被应用，但是开发的模式几乎都是以 面为中心的开发模型，显示和业务逻辑没有很好的分离，为后期的维护和扩展带来不便，安全方面也存在着一定的风险。 综上所述， B/S 结构具有以下优 点： (1)具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。 (2)业务扩展简单方便，通过增加网页即可增加服务器功能。 (3)维护管理方便，只需更改网页即可实现所有用户的同步更新。 (4)开发简单，共享性强 1。 外研究动态 在国外，很早就开始了对网络考试的研究 2， 网上考试已经成为目前国际上普遍采用的一种考试和认证方式， 并且在题库建设、统计测量等方面取得很多显著理论成果，如我们熟知的钙化理论、项目反应理论、题库理论等 3,4,5,6,7。采用计算机网络进行考试最初源于美国，经过多 年的发展，在国外已经广泛应用，美国 的 司 是全球最大的计算机文化认真考试服务公司，它开创了计算机化考试技术和管理标准，在世界的 6 大洲 141 个国家建立认证考试网络，可用 25 种不同语言提供 2400 多种考试，涉及 域证书认证 、 学业考试（ 职业证书考试， 每年全球参加 其 在线考试的人数约 400 万 8。 内研究动态 起以来，我国的一些学校和考试机构很重视在线考试系统的建设。 1990年，国内召开了第一次教育考试题库理论研讨会，探索符合我国实际情况 的题库理论和方法。当前，基于网络的考试主要是远程教育的考试。一些高校和科研单位也开发了各类基于 在线考试系统并投入使用，实现了无纸化考试，比如华中科技大学、上海同济大学等。 此外，国内也有一些软件公司开发了适用高校和企业的自动测试系统，也为网上考试系统的发展注入了不少活力。 纵观现有的网络教育，许多网络课程还处于资源建设阶段，配套成熟的网上课程考试系统有限 9。目前国内计算机考试系统大都是在客户机上安装考试软件，在服务器上安装服务器端软件的结构，这种结构已经不能适应考试的低成本推广 10。目前的一些 成型的考试系统，存在针对单一学科、单层次的试题库较多，系统缺乏可扩充性和灵活性，不能满足任意类型操作考试和阅卷问题；题库系统落后，自动化程度不高；题库运行封闭，缺乏用户维护和在再开发动力。 第一章 绪论 3 目的主要任务 究思路 利用 术，结合 式开发三层网络考试系统的 决方案实现表示层和逻辑层的良好分离，具体目标如下： 开发一个 功能 完备的 网上 考试系统。 教师或管理员可以输入试题，形成题库，也可以根据要求的参数由题库自动生成无重复的试卷；学生可以通过随机组卷或者固定考卷 的方式，计时答题，考试时间到自动提交；试卷提交后不能进行更改，考试完毕显示考试结果和错误分析，教师可以统计分析成绩，学生可以查询自己的成绩；教师和学生信息的管理以及系统的维护要相对简单。 术路线 网络考试系统主要采用 络编程技术和数据库 实现。具体而言： (1) 采用 序开发模型， 术相结合，基于 层模式的用设计样式，实现显示层和逻辑层的良好分离； (2) 数据库系统采用 据库的连接采用数据库连接池技术，提高系统性能， 保证数据库连接的安全性和高效性，用监听者进行初始化； (3) 务器采用 构建，实现安全 、 高效和快捷管理。 文的组织结构 本论文大致分为以下几个章节： 第一 章 ，绪论， 简要介绍了课题的背景、意义研究内容以及当前国内外网上考试系统的现状， 为本文 展开作 理论上 的 铺垫； 第二 章 ，系统 开发 相关技术 介绍 ， 分别对设计实现网上考试系统所使用到的 术进行了简要介绍，并 简 要描 述了系统开发 所涉及的各类工具 ； 第三 章 ，系统 需求分析与建模 ， 首先分析了系统的总体需求和功能需求，然后借助 具对系统的用例图、时序图、活动图和顺序图建模 ； 第 四章 ，系统 设计 ， 对系统的体系结构和各个功能层进行了设计，并给出了系统主要功能模块和数据库设计方案 ； 第 五章 ，系统实现 关键技术，对主要功能模块的关键问题 的实现进行了详细的阐述 ，并给出了部分实现代码，介绍了开发系统所采用的一些关键技术和特殊问题的解决方案； 第六章，系统的功能和性能测试，介绍了相关测试技术，按照系统需求分析对系统主要功能模块进行了运行与测试，分别用白盒测试和黑盒测试理论进行了测试； 第一章 绪论 4 第七章， 对本次工作进行全面归纳与总结，指出目前还存在的 问题，并提出之后的工作展望。 第二章 相关技术 5 第二章 相关技术 赤峰职业技术学院网上考试系统所使用的计算机技术主要有： 页制作技术、数据库访问技术、 术等。下面将一一加以介绍，并对系统中所用的开发工具作简要的描述。 术的选择 述 务器动态网页技术的缩写，是一种以 言为脚本的交互式网页技术，可以应用 的各种包（ 类（ 由于此种特性，使得 发的网页具有 术的所有优 势：包括健壮的存储管理 、 安全性和“一次编写，处处运行”的跨平台性等 11。 面是通过特殊的标记和 码进行扩展的 式的 面，因此 内容的生成和显示进行分离。 面开发人员可以使用经典的 设计和格式化最终页面，使用 生成页面的动态内容，生成内容的逻辑被封装在标识和件中。将 入到 识中进行开发的这种直观简单的设计理念不像 样难懂，简化了程序设计的难度，使得 渐在交互式网页制作技 术中占据主导地位，成为建立跨平台动态网站的首选方案 12。 工作原理 是当用户浏览器从 求 , 擎解释 识和小脚本 , 通过访 件 , 使 术访问数据库 ,生成所请求的内容 ,并且将结果以 者 面的形式返回给浏览器。 发 人 员提供了一个简单、一致的机制 , 来扩展 务器的功能 , 并且和已有的业务系统交互 ,可以把 作在服务 器 端运行的 一种 “类 ” , 通过封装属性和方法成为具有某种功能或处理某业务的对象。 组织成为 便进行管理。实际上就是把一组 起放在 录中 , 每个类的定义前加上 X, 必须放在系统环境 含的目录下 , 系统才能找到其中的 术是 术的扩展 , 对 页面创作提供支持。网页设计员能够非常容易地将固定或静态的模板数据与动态内容进行组合。 理图如图 2示 13,14。 第二章 相关技术 6 图 2理图 点 能特点如下 15,16： （ 1） 将内容的生成和现实进行分离 面开发人员可以使用 者 识来设计和格式化显示页面，使用 识或者 生成页面上的动态内容，实现业务逻辑的处理，实现网页的互动性， 客户端编程语言，将部分功能在客户端实现，目的是减少网络的数据流量。在服务器端， 擎解释 识，生成 问所需要的 生所请求的内容， 并且将结果以 者 面的形式发送回浏览器，保证任何基于 览器的完全可用性。 （ 2） 可复用性 采用 行应用中的复杂处理 ， 由于这些组件可重复使用 ， 能提高开发效率 ； 此外 ， 组件的使用有利于实现静态和动态页面的分离 ， 页面设计者和开发设计者可以各施其职 分离处理逻辑和表示层提供了很好的解决方案。 绝大多数 面依赖于可重用的 、 跨平台组件来执行应用程序所要求的复杂处理。将要实现的功能封装在组件（ ，实现代码的重用。开发人员能够共享和交换执行普通操作的组件 ，直接利用经测试的已有组件，避免了重复开发。基于组件的方法加速了程序的总体开发过程，增强了系统的可重用性。 而 要通过 扩充复杂的功能。在维护方面 , 须在服务器上注册 , 如果修改了 序 , 就必须重新注册 , 甚至必须关机和重新启动。 不需要注册 , 放在 含的目录中就行了。另外 完全 可以针对不同的业务处理功能方便地建立一整套可重复利用的对象库 , 例如用户权限控制、 动回复等 等 17。 （ 3） 封装性 术封装了许多功能，这些功能是易用的，在与 关的 识中进行动态内容生成所需要的。标准 识能够访问和实例化 件，设置或者检用 户 浏 览 器D a t a B a s eJ a v a S e r v l e tJ a v a B e a n P P a