【毕业学位论文】（Word原稿）软件培训机构试卷生成系统的设计与实现-软件工程

中文摘要 中图分类号： 学校代码： 10055 密级： 公开 硕 士 专 业 学 位 论 文 软件培训机构试卷生成系统的设计与实现 of in 文摘要 I 中文摘要 近年来，随着信息技术的高速发展，考试也面临着智能化、自动化的变革。考试始终都是检查教学成果的重要手段，试卷生成系统开发的目的在于充分利用培训机构现有的计算 机软、硬件教学资源解决传统考试组卷的一些弊端。 该系统的设计和实现基于 010 为开发平台、 C# 为开发语言，结合 008 数据库。主要实现以下功能：题库及用户的管理、历史试卷和复习资料的管理、实现手动组卷和自动组卷。以 为终端输出。试卷生成系统解决了培训机构传统考试组卷中存在的缺陷，例如，易出现错、漏、缺，占用太多的时间和人力，主观性太强等。在一定程度上提高了工作效率，为真正实现考教分离提供良好的技术基础。 关键词 ： 试卷生成系统； C#； I of is in is to of of is to of of of is 010 as 008 R2 as It of of of as of in up of in a of C#； 录 录 第一章 引言 . 1 第一节 选题背景及意义 . 1 第二节 试卷生成系统的特点与现状 . 1 国外情况 . 1 国内情况 . 3 第三节 本论文的章节安排 . 4 第二章 开发环境及关键技术 . 6 第一节 开发环境 . 6 开发平台 010 . 6 开发语言 C# . 9 数据库 . 10 第二节 关键技术 . 10 第三章 系统需求分析 . 13 第一节 可行性分析 . 13 技术可行性 . 13 经济可行性 . 13 操作可行性 . 13 第二节 系统需求分析总体概述 . 13 业务需求 . 14 用户需求 . 14 第三节 功能需求 . 14 系统功能需求 . 14 用例图 . 15 第四节 非功能需求 . 16 时间特定需求 . 16 灵活性 . 16 可靠性 . 16 操作性 . 16 第五节 设计的约束条件 . 16 技术约束 . 16 环境约束 . 17 第四章 系统总体设计 . 18 目录 一节 系统设计目标 . 18 第二节 系统设计原则 . 18 第三节 系统功能模块设计与功能划分 . 22 系统设计分析 . 22 系统功能分析 . 23 第五章 系统详细设计与实现 . 24 第一节 数据库逻辑结构设计与实现 . 24 概念结构： . 24 数据库数据表设计 . 25 数据表逻辑关系 . 29 数据库连接字符串 . 30 第二节 系统程序结构设计 . 31 程序文件包结构 . 31 自定义函数、类 . 31 第三节 管理员身份 功能实现 . 34 功能概要 . 34 管理员功能模块 . 34 第四节 教师身份功能实现 . 43 功能概要 . 43 教师身份功能模块 . 43 第六章 结论 . 58 参考文献 . 59 致谢 . 61 附录 A . 62 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 . 70 第一章 引言 1 第一章 引言 第一节 选题背景及意义 近年来，随着信息技术的高速发展 ， 教育教学也面临着现代化、智能化的变革。考试始终都是教师检查教学成果的重要手段。而面对近几年来教育规模的扩张，教师的负担也越来越重。在审题、组卷、试题整理上 ，耗费太多不必要的时间和精力。传统的手动组卷存在一定的缺陷，如，不必要的重复劳动，试卷容易出现错、漏、缺的现象，占用太多的时间和人力等。 试卷生成系统开发的目的在于充分利用 培训机构 现有的计算机软、硬件 教学 资源来解决传统组卷的一些弊端。代替部分手工组卷，快速生成考卷，并且实现题库资源的统一管理，从而减轻教师的负担，让教师将更多的精力投入到更重要的工作中。 本系统的开发实现基于 一个功能比较完善的教学管理辅助系统，具有数据操作方便、高效等优点，并具有一定的可扩展性。对于使用者来说方便易用，对开发人员来 说系统的维护工作量大大减少，降低了后期的维护成本。 第二节 试卷生成系统的特点与现状 国外情况 在国外，几乎所有的标准化考试和大多数大型公司的认证考试，早已开始使用题库管理以及自动抽取试题的计算机系统进行考核，因为这样可以排除人为出题的主观性，可以更科学地测试出实际水平。因此，试卷生成系统是 具 有一定的使用价值的，美国的专业考试大都通过这样的考试系统，并逐渐使用计算机代替纸质试卷，实现无纸化的考试 1。 在六十年代初期，美国开创了通过使用计算机来进行辅助考试，历经 40年，已经在国外得到了广泛 的使用。在国外有许多专门考试机构通过采用计算机辅助测试软件来对参加考核的目标进行评价。著名的考试机构美国思而文学第一章 引言 2 习系统有现公司（ 。它是专门从事教育考试服务的计算机应用公司，它在世界的六大洲一百四十多个国家和地区有两千两百多个考试中心，可用二十五种语言提供近百个不同考试类型的，一千多种考试模式2。每年全球约有近四百万人数参加计算机化得考试。当前大部分的授证机构都是委托该公司进行测试和评估。例如在信息技术专业领域中全球领先的计算机公司及其专业人员的认证 授证考试，如：建筑师和股票经纪人的专业考试、医护人员的专业考试、美国飞机驾驶员又叫 考试等等。美国教育考试服务中心又叫 界上最大的考试机构，它从 1993 年开始在研究生入学考试又叫 采用自适应考试模式，同事也逐步的减少了纸质考试试卷与笔试为基础考试的考试方法：也是在 2000 年开始， 试也在中国采用这种自适应考试模式 3。 1994 年，美国的护师协会 把以纸质考试试卷与笔试为基础的考试方法完全改用计算机自适应的考试模式，每年对专业护士进行四十多万人次的注册护士的考试。在整个信息产业中 美国的 司于 1991 年成功的把 用到了认证考试当中去，使得参见 适应考试人数超过了一百万人次 4。 运用电脑进行试题管理是电脑辅助测试（ 早运用这项技术的是 1968 年 司和地方共同开发的一个 这个系统最初管理一个美国历史题库，其中储存有八百门题目，能为教师生成考试测验、家庭作业、课堂讨论题以及课外辅导材料等，这个系统 采用批量处理方式。先由教师填写申请单，标明所需的题目数量类别及相关联系，经过扫描机输入计算机，这个系统能自动选取题目，并复印所需要的数量，还能自动输入答案、核对答案和评分。后来加利福尼亚州也开发了一个称为 统，它是在 称 统）专为加利福尼亚州十九个州立大学中的一万六千名教师和二十九玩学生服务，该系统拥有十一个题目库，大的试题库装有数以万计的试题， 如美国历史题目库；小的题目库也拥有数以百道的试题，如心理学的题目库，他们能自动编辑出各种测试，如自我检测、定位监测、学期检测和综合检测等，这些可通过分时终端交互产生，也可以通过批量方式产生。 美国的沃斯顿研究所设计了第一个计算机教学系统，而且在六十年代初期还是把计算机技术引进到了教育教学的专业领域当中来，人们也开始从方法论第一章 引言 3 的研究角度发展到与实际的计算机系统相互结合，在多种计算机系统上针对不同的学科，专门分别开发了一些计算机辅助教学的软件作为学生自学与自主复习的一种辅助手段。七十年代初期到八十年代末期，计算机 辅助教学逐步得到了快速的发展和广泛地推广，而且相应的专业工具被开发出来，产生了较为丰富的支持系统。较为典型的应用系统有美国的 是一个较为典型的在当时的大型机 的 持系统。内容涵盖了教师的教材写作资料，学生学习资料，实体管理与考试系统。九十年代初，随着计算机网络、微机、多媒体与现代软件开发等现代计算机技术的发展与普及，大大地促进了计算机辅助教学的发展，而且由于声音、影响等多媒体技术的广泛应用，似的它已经逐步深入到了教育教学当中的各个环节，试题库、题库管理系统、带智能的考试应用系 统等都已经开发，学生可以在教室里能够任意听取教师讲解，也能使用试题库进行自我检查。题库系统和考试系统等教学工具已经较为普及。较为常见的有易方公司与英国 司共同开发的基于网络的在线测试题库管理系统 国内情况 在国内，计算机的普及使用成本对于多数学校和企业来说还是相对昂贵的，而纸质考试相对简便快捷。 因此，纸质考试在未来几年甚至几十年内仍会是主要的考试手段，但这并不妨碍试卷生成系统的发展。 目前，已研制成功计算机考试系统 高等数学试题库及计算机辅助命题和评估软件系统 ） ，南京大学计算机与科学技术系开发出 库系统。另外，很多专业的软件开发人员和业余编程爱好者都在试卷自动生成的研究开发上做了出很大的贡献，提高了试卷的生成效率和考试的质量，并且为无纸化考试奠定了良好的基础。 各类培训机构，学校在出试卷的这个环节上自动化程度普遍意义上较低，还没有引起学校的充分重视，每到临近测验及考试的时候，一般由任课的老师来进行独自出题，对于所出的试题要求与往年的试题重复概率保证不大于 20%，大部分任课老师没有独立的自己的教师课程 题库。有些课程虽然可以直接进行购买，但费用比较高，当前国内的试卷生成系统主要有这些：把试卷以整张试卷为数量单位储存在数据库中，在需要使用的时候仅仅随机抽取一套考试试卷，实际上也是试卷的电子化储存；一些小范围的使用题库管理系统所采用的技术第一章 引言 4 主要是 外还有一些题库系统是居于网络的，但大多采用 C/S 结构，应用 技术进行开发 5。需要用户下载 并安装组件或者程序，应用不太灵活和变通；试卷不能自动化生成，不能按照规定的要求进行组卷。缺乏进行自动选取题目组成试卷的机制，或者都是具有随机性，没有一定规则的进行全区题目，没法达到有效对考生水平进行检测的目的。我国的计算机辅助教学在六十年代末已经开始开展。但是由于当时的技术与基础条件的差距，使得我国国内各各大学的计算机辅助教学的实际使用在开始起步较为缓慢。到了八十年代初由师范大学的一部分老师从跟踪国外先进技术的角度，开始了解、深入研究与认真探讨计算机辅助技术，随后计算机技术得到大力发展，汉子的处理技术也日趋 成熟，为我国的计算机辅助教学技术的发展打下了坚实的基础，我国的计算机辅助教学技术业开始蓬勃发展，许多的高效都相继成立了计算机辅助教学先进技术、各种实用的系统。 国内比较著名的有北京南琼电子有限责任公司开发设计的 题库管理系统 21纪教育网上考试系统和迈达威通用试题库系统等。纵观国内外，题库管理和实体生成系统的技术现在已经比较成熟，并且都以商业应用为主，但在培训机构里，利用题库管理和试卷生成系统来完成考试环节的还比较少，也不是太普及，类似的系统大部分都应用在等级考试和职业的认证考试中，比 如等级考试的上级考， 证考试等等。 另外国内近几年来也出现了各种认证考试，采用的也是与国外类似的无纸化考试系统，如国家劳动与社会保障部的 试，也是采用 C/S 模式，学生在计算机上进行作答，考生所填写的答案自始至终都存放在服务器上，电脑进行自动阅卷；国家人事部组织的各种职称晋升计算机测试也是采用这类方式；各类软件认证企业也曾组织类似的考试形式，但这些考试系统参差不齐。 第三节 本论文的章节安排 本文共分六部分，具体结构如下： 第一章 引言，主要介绍了选题背景及其意义，试卷生成系统的开发背景、特点与国内外发展现状进行具体详细描述； 第二章 开发环境及关键技术，详细的分析了系统开发过程中需要的开发环第一章 引言 5 境，又介绍了本系统的关键技术； 第三章 系统的需求分析，主要从技术，经济，可操作性方面进行可行性了分析 ,在进行认真调查的基础上，分析了对系统的要求，并为系统的总体设计打下良好的基础； 第四章 总体设计分析，介绍了系统的总体设计分析，对系统的功能模块进行了详细的划分； 第五章 介绍了系统的详细分析和基于系统角色的功能模块的具体实现； 第六章 结论对于系统设计和实现的过程进行总结并提出改进的方向。 第二章 开发环境及关键技术 6 第二 章 开发环境及关键技术 第一节 开发环境 该系统的设计和实现基于 010 为开发平台、 C# 为开发语言，结合 了 008 据库。 开发平台 010 是一种强大的 、完整的 集成 开发 环境 ， 具有强大的可视化用户界面设计功能，简单的操作便可以生成一个漂亮界面。用程序、 面应用程序和移动应用程序，功能十分强 大。 它是编写 序的最佳开发工具，虽然编写 C#应用程序并不一定要使用 010，但是它提供了一个功能丰富的开发环境，包括控件支持、自动重构、格式化代码、突出显示、综合调试和智能提示等。 010集成的开发环境用于构建高性能的桌面应用程序。这个集成开发环境是微软的开发团队总结多年的 发经验，提供的一套全新开发环境。可以实现 +、 #和 #等语言全在相同的集成环境下开发，利用此 以共享工具且有助于创建混合语言解决方案 6。 同时，还提供了一个广泛的帮助工具 软开发者网络 )，在，用户可查看任何 C# 语句、类、属性、方法、编程概念及一些编程的例子。除 还支持 据库。 持 C#（以及托管和非托管 C+、 其他一些语言） 7，把 能集成到代码中。 微软致力于工具的开发已有很长的历史，其中第一个产品是 1975 年的那时的 编程语言主要是解释性语言。为了顺应 32 位计算机的潮流，微软发布了全面的开发工具，通常称为 成开发环境）。其中包括编译器和一些补充特性，如区分上下文和智能感知功能，以帮助编程人员决定在给定的情况下能做什么和不能做什么 。 还提供了带拖动的直观可视化用户界面设计器，以及一系列工具窗口，可供开发人员查看第二章 开发环境及关键技术 7 特定窗口或用户控件上的各种组件的不同属性。微软最初于 2002 年发布了它继承了该公司以前发布 的各种不同的开发工具的许多功能和特性 8。在 ，各种组件以相关联的方式组合在一起，提供了一个高效的工具集，便于访问所有的元素。为了支持构建从 件到移动应用程序等所有产品， 以为许多平台开发应用程序。应用程序调试是开发人员必须完成的一项较难的任务。使用 调试功能有助于分析应用程序的状态，并确定错误原因。 010 是微软继 008 之后推出的又一个新的版本。可以使用 新的特性来开发编写程序。 自从微软公司进入 代，互联网领域发生了很大的变化。 目标是使任何人从任何地方、在任何时间、使用任何装置都能使用互联网上的服务。在互联网模式中，信息被存储在 务器内，用户的所有操作都依靠它。而无法让不同的网页互相合作，传递有意义的信息，提供更深层次的服务。 系结构图 第二章 开发环境及关键技术 8 要分为 4 个部分：通用语言开发环境、 础类库、 发语言和 成开发环境。 共语言运行库 ):支持程序代 码运行 。架类库）：提供编程所需的各种类， C#的所有程序资源都集成于类库中 。 共语言规范 )：提供对不同编程语言的统一的接口 。 共类型系统 )：支持标准数据类型和准则 。 n 时编译）：在程序开发环境中对源程序进行编译，在编程的过程中就能进行错误提示，由于有即时编译，项目的整体编译速度很快。 :程序首先编译为微软特定的中间指令结果，需转化为 令代码。 布之前，程序以 象为接口， 件图 第二章 开发环境及关键技术 9 网页则是以 提供的对象为接口，而 布之后，程序和网页都是以 供的类库为接口。 开发语言 C# 该系统采用 C#语言开发。 C#语言为 台上的第一语言，已经成为目前功能最强大的语言之一 。 C#是微软在 2000 年 7 月推出的 第 1 版时提供的一种全新语言，是 发人员无可争议的选择。微软在正式场合把 C#描述成为一种简单、现代、面向对象、类型非常安全、派生于 C 和 C+的简洁明了的语法，这种语法简化了以前一些程序员带来困扰的问题。尽管做了这些简化， C#仍保持了 C+原有的功能。 C#的设计与现代开发工具的适应性要比其他语言更高，同时具有 易用性、高性能以及 C+的低级内存访问特点。 C#的最新版本 C#4 是 的一部分，它建立在已有的成功基础之上，还添加了一些更吸引人的功能。 最新版本 010 和开发工具的 列（包括 # 2010 有许多变化和改进，这大大简化了编程工作，显著提高了效率。 C#是可用于创建要运行在 的应用程序的语言之一，它从 C 和C+语言演化而来，是 门为使用 台而创建的。因为 C#是近期发展起来的，所以吸取了以往的教训，考虑了其他语言的许多优点，并解决了它们 的问题。 使用 C#开发应用程序比使用 C+简单，因为其语法比较简单，但是， C#是一种强大的语言，在 C+中能完成的任务几乎都能利用 C#完成。 C#代码常比 C+略长一些。这是因为 C#是一种类型安全的语言（与 C+不同）。在外行人看来，这表示一旦为某个数据指定了类型，就不能转换为另一个不相关的类型。所以，在类型之间转换时，必须遵循严格的规则。执行相同的任务时，用C#编写的代码通常比用 C+编写的代码长。但 C#代码更健壮，调试起来也比较简单， 终可以随时跟踪数据的类型。 C#是 完全支持类和面向对象编程，包括 接口和继承、虚函数、运算符重载的处理；定义了完整的、一致的基本类型集；对自动生成的 档说明的内置支持；可自动清理动态分配的内存；可以用用户定义的特性来标记类和方法；可以使用指针和直接内存访问，但 C#语言可在没有它们的条件下访问内存；对 类库的完全访问权，并第二章 开发环境及关键技术 10 易于访问 风格支持属性和事件； C#可用于编写 面和 务。 数据库 微软公司推出的适用于大型网络环境的数据库产品。一 经推出，它很快得到了广大用户的积极响应并迅速占领了 境下的数据库领域，成为数据库市场上的一个重要产品。 支持客户 /服务器的关系数据库管理系统，而且与 数据处理能力高，后台开发灵活性高，可扩展性强。另外， 有更多扩展，可使用存储过程，数据库的大小无极限限制。由于本系统的开发需要一个中型、安全性强的数据库。所以选择 为该系统的数据库。 第二节 关键技术 在 世界里，一切都是对象。粗略的说， 一种在 台上编程的新架构 一种新 技术的角度，一个 用是一个运行于 上的应用程序。为适应未来社会的发展，微软推出了 略，以此作为下一代的网络应用基础。 有以下的改进特性： 面向对象的编程： C#从一开始就完全是基于面向对象的 ； 优秀的设计：一个基类库，它是以一种非常直观的方式设计出来的 ； 语言的无关性： C#和 C+等语言都可以编译为通用的中间语言。这说明，语言可以用以 前没有的方式交互操作 ； 对动态 面的更好支持 ；高效的数据访问：一组 件，总称为 供了对关系数据库 和各种数据源的高效访问。这些组件也可以访问文件系统和目录。 置了持，可以处理从非 台导入或导出的数据 ； 代码共享： 替了传统的 以完美无瑕的修补代码在应用程序之间的共享方式 ； 增强的安全性：每个程序集还可以包含内置的安全信息，这些信息可以准确的指出谁或哪种类型的用户或进程可以调用什么类的哪些方法。这样就可以非常准确地 控制程序集的使用方式。对安装没有任何影响：有两种类型的程序集，分别是共享程序集和私有程序集。共享程序集是可用于所第二章 开发环境及关键技术 11 有软件的公共库。私有程序集只用于某个软件。私有程序集是完全自包含的，所以安装过程非常简单，没有注册表项，只需把相应的文件放在文件系统的相应文件夹中即可 ； 务支持： 承了对开发 务的完全支持，用户可以靠发出任何类型的应用程序。 序集可以在非微软（如 X、各种版本的 备（通过 上开发 和应用。全靠 共语言基础设施）。为了提供完整功能的、产品级的开发平台，主流的 本都扩展了 ，加入了与微软 容的等效功能。 微软为开发应用程序而创建一个具有革命意义的平台。这句话最有趣的地方在于它的广义性。首先，尽管 行在微软的版本运行在微软操作系统上，但以后将推出运行在其他操作系统上的版本，例如 是 开源版本（包括 C#编译器），该版本可 运行在几个操作系统上操作系统上，包括各种 本和 S。另外，还可以在个人数字助手（ 设备和一些只能电话上使用 基本上是完整 一个子集 ） 。使用 一个重要原因是它可以作为集成各种操作系统的方式。另外， 义没有限制，可以创建 用程序、 用程序和其他各种类型的应用程序。 包含两部分：公共语言运行 时 架类库集包含了几千个类，这些封装了数据数据库操作、线程、 析等一系列高级应用；基于这些类库，可以轻松的开发应用程序。 设计方式确保它可以用于各种语言，推出了这些语言的 本，目前还在不断推出更多版本。所有这些语言都可以访问 它们彼此之间还可以彼此通信。 C#开发人员可以使用 序员编写的代码，反之亦然。 部分 定义了一些基本类型。除此之外，还包含 共语言运行库（ 它负责管理用 开发的所有应用程序的执行。 有与平台无关的特性，其原因在于 执行了 “ 中间码 +的方式。也就是说， 序先被编译为中间码，然后利用已安装的了 管理和执行 中间码。 采用了这种执行方式，而 “ 就是公共语言运行时 二章 开发环境及关键技术 12 ， 责管理和执行由 译器编译产生的中间语言代码。因此，这也意味着，如果要运行 序，必须安装 是，需要注意的是， 的 虚拟机 不同的。前者一般是解释执行，而后者是编译执行，因此 有更高的执行效率。 C#可以利用 其开发环境中的所有新特性，以及在最近20 年来出现的面向对象的编程方法 ，进行高效率的开发。 第三章 系统需求分析 13 第三章 系统需求分析 第一节 可行性分析 技术可行性 目前的信息技术和培训机构的计算机软、硬件的资源已经完全可以满足该系统所需要的技术支持，开发、维 护工作由专业系统维护人员承担。 经济可行性 经济可行性分析中最重要的内容是成本 /效益分析。判断一个软件系统在经济成本上是否合理可行，成本 /效益分析要考虑系统开发的花费并与收益（包括有形的利益和无形的利益）进行衡量比较。现行教学考试试卷大都以书面文档形式保存，不便于教师的统一管理和方便使用，无形中增加了教师不必要的重复工作量，而且纸质资料容易丢失和损坏，增加了不必要的支出成本。这种弊端随着招生规模的扩大和学生数目的增多，越来越明显。该系统充分利用了学校现有的软、硬件教学资源，无需购买额外的网络空 间，实现无纸化操作，减少资源的浪费。从经济上看是可行的。 操作可行性 验证软件产品是否能够最终地被用户所接受，用户是否能准确方便地使用最终开发完毕的产品。本系统操作简单，功能明了。因此在操作上也是可行的。 综上所述，该系统的开发目标已经明确，在技术、经济、操作三个方面都具有一定的可行性，并且投入少，成型快。所以该系统的设计实现是完全可以达到预期目标的。 第二节 系统需求分析总体概述 试卷生成系统的需求分析工作是软件生存周期中重要的一步，是软件设计中最重要的一环，也是决定性的一步。只有通过软件 需求分析，才能把对软件第三章 系统需求分析 14 功能和性能的要求描述为具体的软件需求规格说明。该试卷生成系统主要用于方便教师对题库的管理和利用试题方便快速地组卷，减轻教师不必要的负担和提高教师的工作效率，系统实现上采用了身份权限的登陆，实现了资源和软件使用的方便管理。 业务需求 减少教师的重复工作量，便于教师检验教学成果的客观性和准确性。减少学校相关费用的支出成本，例如多余的印刷费用和重复的人工成本。 用户需求 教师可以将考试的复习知识点通过系统提供给学生，便于有重点的进行复习，从而提高学生的复习效率。 教师通过客观的试卷生成系统生成的试卷，了解学生总体的知识掌握情况，指导自己有针对性的进行下一步的教学工作。 第三节 功能需求 系统功能需求 因为考虑该系统主要提供给教师自主使用，所以有必要设置管理员权限用来设置教师的权限。不