【试卷自动生成系统的设计与实现（论文）8100字】

试卷自动生成系统的设计与实现摘要伴随着国家经济的进步与腾飞，将现代科技引入大学课堂的步伐也越来越快，试卷自动生成系统具有高效性、灵活性、简便性等特点，是现在一种非常流行的教学手段。因此，研究开发出一款试卷自动生成系统，使教师能实现出卷以及批改功能，学生可以在线进行考试并查询成绩，此系统可以帮助教师简化考试流程，提高考试效率，对教学各方来说都有巨大的意义，简化操作流程，同时也能节约资源。将JAVA作为本设计的开发语言，采用SSM框架，利用MySQL数据库，并将系统发布在Tomcat上运行。以互联网为基础，实现管理员对教师学生的管理，教师对试题、试卷的管理，学生的练习以及考试功能。关键词：SSM；JAVA；试卷自动生成；B/S目录14951摘要 绪论1.1课题研究的背景和意义1.1.1研究背景在当前教学阶段中，学校通过各种各样的考试来检测学生的学习成果，基本都会使用传统考试方式，传统考试方式在组织考试过程非常繁琐。近年来计算机发展快速，在更多的领域实现应用，在高校中，教学组织者也开始尝试使用新技术进行教学工作，例如在线考试，通过这种改变一则可以提高教师的工作效率，二来也可以保证考试质量。[1]。1.1.2研究意义该系统可以使教师与学生的工作学习更方便。作为学校的管理者和教师，通过试卷自动生成系统，可以更加方便的完成工作的组卷与批改工作，不需要像传统考试方式，通过纸质书籍、题目来完成。作为学生，考试更加方便，也能更好的管理做过的题目，不需要储存很多纸质试卷，能即时查看错题以及考试情况。1.2系统设计1.2.1开发环境本设计系统的操作系统、JDK版本、Web服务器、数据库、开发工具分别为：Windows7；JDK1.8；Tomcat6.0.35；MySQL5.5.22；Myeclipse8.5。1.2.2相关技术本系统实现用户登录界面的框架是JSP+Spring+SpringMVC+Mybatis。在Tomcat服务器端运行该界面，访问则是通过浏览器，用户登录控制的方式是借助数据库连接池[2]。数据存储在MySQL数据库。页面刷新通过Ajax技术实现。（1）SpringSpring也是一种具有独立性特性的MVC框架，借助IoC技术，将各个组件之间的依赖性大大降低，对Spring提供的面向切面编程技术（AspectOrientedProgramming），在事务管理上具有独特优势。Spring框架除了可以对中间层对象实现有效的服务，同时还可以实现同其他框架之间无缝集成，以充分的体现各层之间的独立性，进而降低框架之间的耦合性[3]。（2）MySQLMySQL数据库是开源数据库，结合Web应用方面，将MySQL关系数据库管理系统开发了出来，通过这一技术可以在不同的表中进行数据存储。MySQL使用SQL语言，因此它具有高度兼容性，在多种类型的操作平台上都可以运行，即使其安装和配置的平台上是不相同的，但是几者之间并没有很大的差别。此外，其具有十分便捷的下载安装性，因此广受个人开发者喜爱。（3）SpringMVC模型（model）－视图（view）－控制器（controller）分层软件设计方式是一种分层的设计方式，它最核心也是最关键的一个特点就是能够将应用程序强制的分离开界面实现以及后台处理，从而在模型上进行业务逻辑的汇集，在视图上进行界面显示，而视图同控制器之间的联系则是通过控制其来完成，用户的输入用视图得到，数据向模型进行传递，并将模型返回的数据传递给视图供视图做格式化处理最终显示给用户。MVC的应用程序主要可以划分为三个主要的模块：模型、视图、控制器，三者各自独立运行，但彼此之间又互相配合，共同完成任务[5]。（4）MybatisMybatis是集合多种操作型关系数据库的概念和方法，它是一个强大的数据访问工具和解决方法。对于半自动框架Mybatis而言，Hibernate是一个全自动框架，因此其没有办法实现直接维护MySQL。Mybatis对于MySQL具有灵活的书写性，而Hibernate在这方面就不行，后者相对于前者相对麻烦[6]。（5）TomcatTomcat属于轻型服务器中的一种，因此并不适用在中小企业。但是，在JSP程序调试或者是开发的过程中也可以应用Tomcat，就一个掌握计算机基础知识的开发者而言，PC系统具有Apache服务器，因此可以实现html页面的访问。在运行上，Tomcat是独立的，对和Servle页面的运行是Tomcat的任务，此外，对于html页面处理，Tomcat也有相应的功能。同JSP技术之间的联系：JSP代码可以通过Tomcat执行，生成页面文件[7]。1.3论文组织结构第一章：绪论，对本课题研发的背景、现状以及每个章节内容进行概述。第二章：对主要技术介绍并进行分析，将其应用到系统研发中来，并对相关技术知识进行充分了解。第三章：系统分析，对系统在实际的市场中需求情况进行调查，根据具体情况对系统可行性进行分析，并详细分析系统功能、系统性能以及系统研发与实现的具体过程等。第四章：对数据库设计以及系统结构进行介绍。第五章：系统测试，通过测试对系统是否能够正常运行和应用进行判断。最后，对本设计进行全文总结并给出未来展望。2可行性分析与需求分析2.1可行性分析本设计系统的可行性分析主要围绕以下几个方面：技术可行性和操作可行性，以及经济可行性。2.1.1技术可行性本系统对硬件、软件的要求不高，目前市场上的一级计算机硬件资源都能满足系统开发的要求。SSM框架技术强大，可扩展性强，第三方插件得益于网络提供了Javascrit、CSS。开发任务完全能够通过这些技术得以实现，更加可靠和安全的数据存储功能由结构化数据和MySQL数据库引擎为关系型数据提供，因此能够实现高性能的应用程序管理，所以技术上是可行的。2.1.2操作可行性从用户层面来讲，随着电脑的普及以及使用者受教育程度的提升，他们对于电脑的使用也越来越娴熟，这个网站是基于Web开发的，界面简单，操作方便，用户只要能上网就能很好地操作。而且只要有网络，用户就可以随时随地使用浏览器浏览网页，使用者可以轻松应对。管理员有对教师用户、学生用户以及课程班级的管理功能；教师有对题库、资料、试卷的管理功能以及可以在学生完成考试后对试卷主观题进行批改操作；学生登录后可以对各类信息进行查看以及进行练习和考试。2.1.3经济可行性可以选择免费直接使用的系统工程开发硬件工具,还有系统软件,所以在进行系统软件开发在这方面需要支出的硬件费用不多,本人的系统仅仅只需要很少的硬件费用就已经可以进行开发,甚至能忽略开发费用;其次,系统成功开发之后，后期仅仅需要服务器成本费，但其已产生服务价值，经济效益远大于维护成本，因此在经济层面上是可行的。2.2需求分析2.2.1功能需求现如今，互联网的使用越来越普及，在线教育应运而生，管理员可以实现对教师以及学生的管理，教师在系统里发布试题试卷，学生根据要求完成，简化了各方面的操作流程，节省人力物力财力。管理员：可以修改个人信息，包括密码，查看教师、学生的信息。实现对课程、题库、资料、试卷的管理。教师：可以对题库、资料、试卷进行增删改查操作，以及在学生完成考试后进行评卷。学生：查看信息以及相关公告资料，在有考试发布时完成考试并在批改后查看分数。2.2.2数据流图（1）顶层数据流图下图2-1给出了详细的顶层数据流程图。图2-1顶层数据流图（2）一层数据流图教师组卷后，学生登录后可完成试卷，教师登录后批改主观题发布成绩，学生登录后可以查看所有考试成绩，教师可查看所有考试情况。图2-2一层数据流图（3）二层数据流图①下图2-3给出了详细的管理员登录二层数据流图。图2-3管理员登录二层数据流图②下图2-4给出了详细的教师登录二层数据流图图2-4教师登录二层数据流图③下图2-5给出了详细的学生登录二层数据流程图图2-5学生登录二层数据流图④教师管理试卷二层数据流程图图2-6教师管理试卷二层数据流图⑤学生考试二层数据流程图图2-7学生考试二层数据流图2.2.3性能需求（1）功能完整性根据管理员、教师和学生需求设计系统功能，对管理员而言，可以在系统上实现管理功能；对教师而言，可以在系统上对试题、试卷进行增删改查操作；对学生而言，通过本系统可以完成在线考试以及练习。（2）操作简单对于本设计系统，其在操作上十分简单，上手容易，用户登录系统之后能够参照对应模块的名字清楚的知道该模块所对应的实际功能。（3）可移植性强由于本系统借助了以及等相关的技术，且具有较强的移植性，所以仅仅需要，数据库，就能够在电脑上运行服务器。3系统总体设计3.1系统功能学生和教师，以及管理员三种使用群体为本系统的主要使用者。下图给出了详细的统功能结构图。图3-1系统功能图管理员的主要功能有登录系统，管理系统用户，对班级、题库、资料、试题、试卷管理等。详细功能描述如下：登录模块，输入账户密码后，管理员可以进入系统。用户管理模块，其功能主要是让管理员可就系统用户即教师和学生信息进行修改。课程管理模块，管理员可以管理相关课程。班级管理模块，这一模块所具有的功能是帮助管理员展开班级管理工作。教师的主要功能有登录系统、管理学生信息、题库信息以及试卷信息，并进行评卷操作。具体功能如下所述：登录模块，输入账户密码后，教师可以进入系统。学生管理模块，其功能主要是让教师可进行学生信息的编辑、修改等相关操作。试卷管理模块，教师可以对试卷进行管理，组卷以及修改试卷信息等。评卷模块，学生考完试后，教师可以对主观题进行评卷。学生的主要功能有登录系统，查看通知公告，参与考试，查询分数，练习试题和错题等。具体功能如下所述：登录模块，输入账户密码后，学生可以进入系统。查看模块，其功能主要是让学生可查看个人相关信息、资料、公告，成绩等进行查看。练习模块，功能主要为：让学生进行相关的课业练习。考试模块，这一模块的主要功能是，学生可以在教师发布试卷后进行考试。3.2数据库设计3.2.1数据库需求分析根据系统需求分析，创建如下数据库表：管理员表：管理员id、姓名、密码、权限、管理员编号、身份证号、电话、性别；教师表：教师id、工号、密码、姓名、性别、电话、地址、创建人编号、创建人；学生表：学生id、学号、密码、姓名、性别、电话、地址、班级编号、班号、班级名称、创建人编号；课程信息表：课程id、课程编号、课程名、课程简介、创建人；班级信息表：班级id、班级编号、班级名称、教师编号、班主任姓名、创建人编号；试卷表：试卷id、试卷名、开始时间、结束时间、考试时长、组卷方式、创建人编号；题库表：题目id、题目、答案、题目类型、科目、难易、章节、知识点；学生答卷表：答卷id、试卷名、开始时间、结束时间、考试时长、学生编号、学生姓名、总分；资料信息表：资料id、资料名称、资料描述、上传文件名、上传路径；公告信息表：公告id、公告名称、公告内容、创建人编号、创建人。3.2.2数据库E-R图部分数据库E-R图，如图3-2到图3-8所示：图3-2管理员实体属性图图3-3教师实体属性图图3-4学生实体属性图图3-5班级实体属性图图3-6试题实体属性图图3-7试卷实体属性图系统总体E-R模型如图3-8所示：图3-8系统总体E-R图3.2.3数据库表结构系统开发的前提就是能够根据实际需求将数据库表结构合理的设计出来[10]。本设计的数据表主要有：person(管理员表)、teacher(教师表)、student(学生表)、lesson(课程信息表)、classes(班级信息表)、paper(试卷表)、exercise(题库表)、studentpaper(学生答卷表)、datum(资料信息表)、notice(公告信息表)，下图3-9到3-18给出了具体的表的结构图。图3-9person(客户表)结构图图3-10teacher(教师表)结构图图3-11student(学生表)结构图图3-12lesson(课程信息表)结构图图3-13classes(班级信息表)结构图图3-14paper(试卷表)结构图图3-15exercise(题库表)结构图图3-16studentpaper(学生答卷表)结构图图3-17datum(资料信息表)结构图图3-18notice(公告信息表)结构图4系统设计与实现根据系统功能划分三类用户，管理员、教师和学生，下文将从三类用户的角度详细介绍各自的功能模块，并说明如何实现这些功能。4.1管理员模块4.1.1教师管理本系统管理教师是通过管理员登录后对教师进行一系列操作，例如增删改查，管理员在系统内添加教师之后，教师才能在本系统登录。添加教师信息：调用TeacherServiceImpl中的addTeacher(Teacherteacher)方法，根据传入的信息，在数据库中的添加信息。删除教师信息：调用TeacherServiceImpl中的deteleTeacher(Stringid)方法，根据传入的信息，在数据库中的删除教师信息。修改教师信息：调用TeacherServiceImpl中的updateTeacher(Teacherteacher)方法，根据传入的信息，在数据库中的修改教师信息。查询教师信息：调用TeacherServiceImpl中的findById(Stringid)方法，通过主键id进行查询。4.1.2学生管理本系统管理学生是通过管理员登录后对学生进行操作，学生要想登录系统必须要先经过管理员的添加。对学生信息进行管理，调用StudentServiceImpl中的addTeacher(Teacherteacher)、deteleTeacher(Stringid)、updateTeacher(Teacherteacher)、findById(Stringid)方法，根据传入的信息，进行对应的操作。4.1.3课程管理管理员在登陆后，可以实现对已经存在的课程以及相关信息进行添加、删除、修改、查询操作，便于后续实际使用。调用LessonServiceImpl类中的方法，由用户输入信息更改。4.1.4班级管理管理员登录后可对班级进行管理，在添加班级时可以选择老师，提交信息相应后，调用ClassesServiceImpl，由用户输入信息更改。如图4-1：图4-1班级管理界面4.2教师模块4.2.1题库管理在系统内，管理员以及教师能够通过题库管理模块查看题库的详细信息，此外，还能够对题目修改和删除，以及添加操作，分别调用ExerciseServiceImpl类中的addExercise(Exerciseexercise)方法添加题目，updateExercise(Exerciseexercise)方法修改题目信息，deteleExercise(Stringid)方法删除题目。题库中包含的题目可用来组卷，或者在登录后进行练习。试题添加如图4-2所示：图4-2试题添加图4.2.2资料管理教师登录后可以实现对资料的管理，添加各个学科资料以供下载。可以上传.dox、.excel、.ppt文件。操作时调用DatumServiceImpl类中方法实现管理功能。下图4-3给出了详细的资料管理列表图。图4-3资料管理列表图4.2.3试卷管理当教师登录之后，选择新建试卷会出现选项设置，在后续系统的使用中，实现对试卷的管理是调用了PaperServiceImpl类中方法进行操作，如图4-4所示：图4-4新建试卷图4.2.4评卷模块学生考试结束后，评卷模块分为主观题和客观题两部分。（1）客观题：学生完成试卷在提交后，系统将比对学生答案和输入的正确答案，正确则在总分count上进行分数累加，不对则不计分。（2）主观题：主观题由老师收到批改，学生提交试卷后客观题自动批改累加分数，主观题待教师输入分数后，将输入分数与客观题分数进行累加，合成总分。4.3学生模块4.3.1登录模块学生登录系统，依据页面信息提示，系统首先会对信息输入的情况进行判别，若输入为空，则弹出的提示信息为错误信息，若不为空，就会把用户的输入信息传到StudentServiceImpl中的login(StringstudentNo,Stringpassword)方法中，首先对该用户是否为系统内用户进行判别，若存在，且其输入了正确的信息，则成功进入系统；不存在则提示错误信息即重新登录。进入系统流程图如图4-5所示：图4-5学生进入系统流程4.3.2查看模块本系统的学生用户在登录后可以查看个人信息、资料、公告等。例如查询资料，学生点击查询后，调用IDatumService中的findById(Stringid)方法，根据输入的信息，在数据库中查询相应资料。4.3.3练习模块本系统的学生用户在登录后可以进行对题库中的题目以及完成试卷中的错题进行练习。学生点击题库练习后，系统根据获得的随机数选择题目显示在页面，提供给学生进行练习，学生练习时，调用StudentExerciseServiceImpl完成。4.3.4考试模块学生用户在登录系统后，如果有发布的试卷，学生可以在规定时间内可以进行考试。考试时，学生点击在线考试，在系统上在线完成试卷后，系统调用StudentPaperServiceImpl类中addStudentPaper()方法将学生答卷加入学生答卷信息表中，根据学生的答案保存在数据库中。之后教师登录系统可以进行对主观题的批改操作。5系统测试5.1测试目的和方法5.1.1测试目的在系统程序开发完成后，需要测试系统的运行效果，测试系统安全性和稳定性，这是系统开发必须经历的一个步骤，测试的结果直接影响系统开发的好坏。测试方式主要是通过人工方式和对软件自动测试来进行，测试内容主要包括系统运行情况，测试结果和预期结果的差异，是否能够完成预期的设计效果，还有就是是否有报错的情况发生。本系统设计测试最核心的目的就是找出系统所存在的缺陷及漏洞，并在此基础上，进行改进，从而保证用户使用的是准确无误的系统。5.1.2测试方法一般主要通过人工或机器测试这两种方法来进行测试。所谓人工测试，别名代码复审。其具体方法分为：复查、走查以及会审这三大类。黑盒、白盒测试是机器测试的两大方法。一般，当测试进行到最后阶段时，为保证测试数据安全可靠，更好的检测是否存在功能性问题以及逻辑性缺陷，并不采用黑盒测试或白盒测试某一单一测试方法，而是采用二者结合的方法。单独使用黑盒测试法，是测试系统的输入、输出特性。而单一的白盒测试则更适合检测软件过程、逻辑路径等方面，以此来发现系统性能方面的错误。另一方面，是进行整体性的系统测试还是部分的单元测试，采用的测试方法也会有所不同。5.2测试内容和结果5.2.1登录测试第一步，进行登录模块的测试，具体描述如表5.1所示：表5-1登录测试表测试输入id，不输入密码时，系统提示错误信息，提示信息如图5-1所示：图5-1信息输入为空提示信息5.2.2信息修改测试第二步，进行修改个人信息和管理员修改信息功能模块测试，具体描述如表5.2所示。表5-2信息修改测试表测试管理员修改学生信息，修改前学生信息如图5-2所示：图5-2修改前客户信息修改后学生信息如图5-3所示：图5-3修改后学生信息5.2.3题库管理测试第三步，对题库里试题的添加、修改、查询、删除功能进行测试，具体描述如表5.3所示。表5-3题库管理模块测试表测试查询数据结构科目试题，查询结果如图5-4所示：图5-4题库查询测试图5.2.4练习模块测试测试学生在系统里进行练习。相关测试如表5-4所示：表5-4练习模块测试表学生练习题库，如图5-5所示：图5-5学生练习学生练习错题，没有错题，如图5-6所示：图5-6学生错题练习提示5.2.5考试模块测试下表5-5给出了详细的考试模块测试表：表5-5考试模块测试表教师登录系统后生成试卷，测试如图5-7所示：图5-7生成试卷测试学生登陆后完成考试，测试如图5-8所示。图5-8学生考试学生查询考试成绩，如图5-9、5-10所示：图5-9学生查询考试成绩图5-10学生查询考试成绩6.结语6.1本文总结本系统设计综合运用了框架，技术，技术，为有助于教师实现相应的测验工作，具体进度如下：（1）上网查看试卷生成系统的相关例文，对试卷自动生成系统的基础功能进行了详细的了解，通过一些在线考试网站的浏览，对这些网站的主要功能进行掌握，制定该系统的功能模块设计框架。（2）系统总体框架设计完成后，根据实际需求画出系统E-R图，创建数据库，设计数据库表，关联各个数据库表间的关系。（3）动手搭建系统运行环境，配置相关系统文件，完成系统的登录页面设计，设计三类用户的管理页面和功能模块。（4）总体框架搭建完成之后，配置SSM框架的配置文件，整合框架，根据数据库表设计相应的实体类，根据框架编写各自功能模块实现的后台代码，写出相应功能的SQL语句，通过配置文件连接数据库，实现数据的交互。（5）对系统进行调试，通过测试发现问题并将潜在的bug问题解决，对系统功能进行完善，从而