【《基于Java的试题库管理系统设计与实现》9600字（论文）】

基于Java的试题库管理系统设计与实现目录TOC\o"1-3"\h\u21688摘要 摘要本篇文章首先对开发的背景、目的以及研发现状进行了说明，然后进行了需求分析，从而确定角色与功能模块，确定之后进行系统设计，设计出相对应角色的功能点与表结构，编辑了B/S结构的管理系统。系统前后端分离，后端开发语言选择通用的Java，并结合SpringBoot框架进行开发和构建，前端Vue结合Element-UI进行界面开发，通过Axios发送请求实现前后端通信，使用Echarts实现了成绩模块的数字可视化。通过对如今绝大多数学校的试题库管理系统的研究发现，如今还有不少高校使用的是线下考试，线下考试相对于如今盛行的线上考试的缺点是使用纸量多，占用太多教室与教师资源，不管是人力资源还是物力资源都很不友好，因此制作一个简单易用的试题库管理系统是非常有必要的。由于本系统主要用于高校，学生信息主要由管理员统一录入，学生被学校录取之后，管理员会根据学生的入学年份产生相应的学号，也就是学生的账号，然后将账号和密码下发到每个学生，学生登录成功之后可以修改自己的个人密码。本课题功能模块包括：在线考试部分、在线组卷功能、试题管理部分、学生管理部分、教师管理部分以及留言板等功能，各个管理模块均可实现对相关信息的CURD操作，其中试题管理实现了教师组卷的功能。 本管理系统用户随时都可以直接在网络环境下通过浏览器登录和使用。关键字：试题库管理；Vue；Axios；SpringBoot第1章绪论1.1课题开发背景大多学校教师出题、编写试卷都需要自己手动去编写试题，或者是到处翻看别人已经出好的试卷试题复制过来组成自己的一张卷子，而现在大多数高校都发现用计算机软件来处理这个问题会方便很多，自己出的题目可以很好地保存在自己的数据库中，从别处发现的新题，也能够很快地添加到自己的数据库中，然后通过一些分类，比如：题目按照章节分类，按照单选题、判断题分类等。教师可以很好地在这个系统中查看到所有以前生成的试卷，查看以前的考试。这些功能能够极大地方便教师的工作、提升教师的幸福感。所以制作一个试题库管理系统在如今的情况下是势在必行的。1.2课题开发目的在数字化盛行的今天，该试题库管理系统旨在为学校的教师和学生提供生活的便利，学习的便利。它可以方便地组卷方便学生查看自己的成绩，每次答完题，交卷后，成绩就立马能够显现出来。减轻了教师的工作量，减少了学生等待考试结果的焦虑心情。1.3课题研究现状其中常用的网络结构模式即B/S与C/S模式，一个是浏览器/服务器，另一个是客户端/服务器，本系统采用B/S结构，与C/S结构对比有很多优点，对于维护人员来说，不需要维护客户端，只需要维护服务器即可，对于用户来说，不需要下载客户端，只要有浏览器即可进行操作，很方便。目前很多学校的教学系统，例如教务系统、财务系统、门户系统等都是前后端不分离的，页面还是采用jsp实现的，系统不易扩展、不易维护，对开发人员和维护人员很不友好，因此本课题将实现前后端分离，前后端可以同时独立的进行开发，便于维护，并且前端采取组件化的形式进行开发，以一个组件为开发单位，而不是页面，便于组件的复用、扩展等，从而提高系统的可扩展性、可复用性并且易于维护。第2章系统分析2.1需求分析2.1.1功能需求根据上面的背景与研发现状，再结合实际确定本系统更加实际的目标：用户登录成功之后可进行其他操作，其中只有学生用户可以修改个人密码，都是在入学或入职时由管理员统一录入的，不能够自己随意注册账号，以防出现一个学生多个账号的情况，不方便管理；学生角色进入系统可以进行的操作：在线考试、成绩查询、查询试题、查看留言板、修改密码等；教师登录成功，进入系统之后的操作：试题管理、发布考试、学生管理、组卷等；管理员唯一账号登录成功，进入系统之后可以管理各模块。系统中三种角色之间互相不影响、互相独立，发布考试功能和组卷功能等都在各自的模块中进行，不会产生影响，避免冗余以及数据不一致的情况。从已经制定的目标出发，结合系统的易用性、可靠性、可扩充性、技术可行性等方面，打造基于B/S模式的系统，并采用前后端分离的模式进行开发与维护，运用封装的Axios发送请求，使用更简洁，页面无刷新，更好的完成该系统。2.1.2用户需求本系统的用户角色主要分为学生、教师、管理员。根据角色的不同，用户的权限也不同，进入系统能够看到的页面以及功能模块也不同。2.1.2.1学生用户需求每个学生入学学校会统一派发账号，以学号作为账号，以及初始密码。学生用户可以在主界面搜索相关的试卷，支持模糊查询，点击相应的试卷卡片进行在线考试答题，以及查看自己的考试分数；查看成绩可以查看已考试的某科目成绩，成绩列表支持根据时间筛选，显示指定时间段的所有考试成绩信息。2.1.2.2教师用户需求教师成功登录之后，首先展示欢迎界面，教师角色有考试、题库、学生的管理模块，以及留言板的功能，并且教师可组卷发布考试任务，并且可以对考试信息进行CURD操作。学生管理模块部分可以对学生信息进行CURD操作。查看成绩部分可以查看某名学生成绩或者某科目的所有成绩，通过Echarts图表展示数据，更加的清晰明了，便于教师统计并了解考试情况。2.1.2.3管理员用户需求安全性起见，只提供一个管理员权限的账号，登录系统之后除了线上考试部分，可以进行系统的各个模块关系功能。2.1.3用例图图3.1学生用例图详细用例规约：登录查询试卷参加考试查看成绩图3.2教师用例图详细用例规约：1）添加试题2）编辑学生信息3）查看学生成绩4）查看科目成绩发布留言回复留言图3.3管理员用例图添加教师信息2）编辑教师信息删除教师信息2.2其它非功能需求2.2.1可靠性项目经过调试，项目所运行的系统是比较可靠的，除非长时间，多次大量连接，一般数据都不会出现有错的现象，整个运行测试环境是十分可靠的。数据是模拟现实的，也是可靠的。2.2.2易用性该试题库系统操作简单，访客可以不同登录，管理员权限最大，他可以在登录之后管理其他角色信息，数据安全性得到保证。操作简单易懂，根据导航栏提示栏的模块，通过查看模块的名称，点击进入则可以对相应的模块进行操作，根据实际需求以及自身需要及时的对各个模块进行增删改查的操作，使管理更加规范化，同时操作系统十分方便，几乎不需要有什么技术，只要会使用电脑，一般而言，就没有什么大问题。对于某些技术性性问题，可以通知技术人员进行相关的操作。2.2.3可扩充性根据实际的情况，试题库系统可被方便的增减和灵活的扩展，使本试题库系统能适应不同变化和新情况。2.2.4技术可行性在此次研究的准备阶段，我们对其他相关的管理系统以及目前较为成熟的管理系统进行了分析，从而确定了此次研究要使用的开发技术、数据存储方案以及系统整体的架构模式。使用的技术和架构方案目前都相对成熟，使用普遍，所以具有良好的可移植性。在技术层面上，难度低，有利于系统的开发、测试和后期维护。第3章系统设计3.1系统体系架构设计本系统采用三层架构对其整体进行划分，这样做有两个好处：其一，可以使整个课程管理系统结构变得清晰，功能更加明确，从而提高开发过程中的效率，同时可以更好的针对特定功能模块，便于开发。其二，也可以增强后期此课程管理系统的可维护性，可扩展性。该系统三层架构的划分如图5所示：图3.1SpringBoot框架系统逻辑架构图3.2试题库管理系统设计理念根据现代社会需求，各大高校都有各自的教务管理系统，服务于各大高校。这里，本试题库管理系统主要是管理员、老师和学生三种角色。其中，管理员系统最为关键，老师和学生角色就只有部分操作。其中学校教务基础的管理信息包括了，学生信息的管理和考试信息模块和教师信息管理模块，题库信息的管理以及考试成绩的管理，在此基础上，额外添加了留言功能模块，这是为了更好投入到本校使用。作为学院教务部门，有必要让管理员负责管理一切事物，而相应的教师、学生则负责自己分内的管理活动，此项管理系统主要是基于管理员设计的，所以很多功能都是由管理员自己进行增、删、改、查等操作的。本课程管理系统是一个基于网络的在线管理平台，帮助各大高校管理教务处理事务，用一个超级管理员账号完成诸多教务管理事务，灵活的制定符合学校自己实际情况的试题库管理系统。3.3试题库管理系统总体结构的设计该试题库管理系统通过需求分析，确定分为管理员、老师、学生三大角色。系统的总体系统分析模块图如图3.2所示：图3.SEQ图\*ARABIC2系统总体模块图本试题库管理系统从不同角色出发，分成三种不同的用户子系统，分别是管理员、教师、学生三个子系统：管理员系统：管理员成功登录之后，能够进行的操作包括：学生信息管理的相关操作和考试信息管理的相关操作和题库管理的操作，还有在线组卷功能模块，以及老师信息管理模块和成绩查询模块和留言板功能等，如图3.3所示；教师系统：教师角色成功登录之后，能够进行的操作包括：考试信息管理、题库信息管理、在线组卷、成绩查询、学生信息管理、留言管理等功能，如图3.4所示；学生系统：学生角色成功登录之后，能够在主界面搜索考试、查看自己的试卷、查看自己的分数以及留言等功能，如图3.5所示3.4系统功能模块的设计管理员系统图3.SEQ图\*ARABIC3管理员系统功能模块图考试管理模块：管理员角色可以进行相关功能操作，包括查看功能介绍部分和查看考试信息模块，添加考试信息和编辑考试信息以及删除考试信息；题库管理模块：管理员可以在相应的功能模块中查看功能介绍、查看题库信息、添加题库信息；成绩查询模块：管理员可以在相应的功能模块中进行学生成绩查询和成绩分段查询；学生管理模块：管理员角色可以在相应的功能模块中对学生信息进行CURD操作；留言管理模块：管理员可以在相应的功能模块中查看所有留言、添加所需留言、回复任意留言；教师管理模块：管理员角色可以在这个功能模块中对教师信息进行CURD操作；教师系统图3.SEQ图\*ARABIC4教师系统功能模块图考试管理模块：教师可以在相应的功能模块中查看功能介绍、查看考试信息、添加考试信息、编辑考试信息、删除考试信息；题库管理模块：教师可以在相应的功能模块中查看功能介绍、查看题库信息、添加题库信息；成绩查询模块：教师可以在相应的功能模块中进行学生成绩查询和成绩分段查询；学生管理模块；教师可以在相应的功能模块中查看学生信息、添加学生信息、编辑学生信息、删除学生信息；留言管理模块：教师可以在相应的功能模块中查看所有留言、添加所需留言、回复任意留言；学生考试系统我的试卷模块：学生可以在相应的功能模块中查看考试试卷的相关信息，例如：试卷名称、考试时间、考试限时、试卷总分等；我的分数模块：学生可以在相应的功能模块中查看关于考试试卷的分数的所有信息，例如：考试日期、课程名称、考试分数、是否及格等；留言管理模块：学生可以在相应的功能模块中查看关于留言的所有信息，例如：留言标题、留言主要内容、留言的所有用户的回复的内容、留言时间等，另外，学生也可以在这里回复留言或者是新增留言，可以对试卷、考试、试题等对老师进行反馈、跟同学进行交流；图3.SEQ图\*ARABIC5学生考试系统功能模块图3.5数据库设计3.5.1数据库概要设计本篇文章采用E-R模型进行数据库总体设计阶段，通过抽象出数据实体的方式，来设计系统概念模型：（1）管理员E-R图：图3.6管理员E-R图（2）学生E-R图：图3.7学生E-R图（3）教师E-R图：图3.8教师E-R图（4）选择题E-R图：图3.9选择题E-R图（5）判断题E-R图：图3.10判断题E-R图（6）填空题E-R图：图3.11填空题E-R图（7）留言E-R图：图3.12留言E-R图（8）回复E-R图：图3.13回复E-R图（9）成绩E-R图：图3.14成绩E-R图（10）试卷E-R图：图3.15试卷E-R图（11）考试E-R图：图3.16考试E-R图3.5.2数据库详细设计结合概要设计的E-R模型以及需求分析，确定本系统设计11张表。本系统使用MySQL数据库以及SQLyog工具，其中表的设计需要符合MySQL的规范，比如主键的唯一性并且每张表都要有主键等等规范，在设计表的时候都需要考虑到。以下就是主要的表设计：表3.1admin管理员表表3.2student表表3.3teacher教师表表3.4exam_manage考试管理表表3.5multi_question选择题题库表表3.6judge_question判断题题库表表3.7fill_question填空题题库表表3.8paper_manage试卷信息表表3.9message发布留言信息表表3.10replay留言回复表表3.11score成绩表第4章系统的实现本节主要介绍了试题库管理系统的各个功能模块，以及各大块的关键代码实现。本章将从三个角色角度出发，介绍每个角色所包含的功能模块，以及关键代码，登录模块在管理员角色中呈现，由于教师角色的系统与管理员角色的系统有较多的功能重叠部分，重复功能就不做重复说明与展示。4.1管理员角色在这个试题管理系统中，登录模块的界面是教师角色、管理员角色、学生角色共同使用的。登录是整个系统的一个入口，较为重要，本节将会单独介绍登录模块的实现思路以及登录模块的最终实现效果。从管理员角色介绍登录，管理员输入唯一的账号和正确的暗码（密码），才可以成功进入系统，其他角色与这相同，后文将不做重复说明。4.1.1登录界面首页系统最开始展示用户登录的界面，输入用户名或密码，点击登录，如果密码为空或密码错误会出现相应的错误提示，根据不同的id判断是哪个角色，不同的角色进入不同的系统，一共有管理员、教师、学生三个角色，三个角色均共用同一个登录界面：图4.1试题管理系统登录界面4.1.2登陆模块流程图图4.2登录模块流程图4.1.3管理员登录首页 登录成功之后进入管理员系统，首页入口展示主界面，即欢迎界面，包含公告的展示，方便查看通知，避免错过重要通知；左侧为导航栏，导航栏包括了考试成绩的查看，学生信息的管理模块和考试信息的管理模块以及题库信息的管理，还有教师信息的管理以及留言板五大模块，点开导航栏的一级菜单之后展开二级菜单，二级菜单包括对应的一级菜单的详细操作，如图4.3所示：图4.3管理员欢迎界面4.1.3.1登录模块的实现登录业务类的主要方法如图4.4所示：图4.4登录模块实现的主要方法上图中的登录模块中的方法详细解释如下所示：adminIndex()：重定向adminToLogin()：登录界面index()：后台主界面getCaptcha()：设置页面不缓存adminLogin()：用户登录main()：欢迎后台getUserMenu()：获取用户菜单列表logout()：安全退出登录模块中同时处理了管理员、教师、学生的登录判断：图4.5登录模块实现4.1.4考试管理模块管理员登录后可以打开左边菜单栏的课程管理，然后可以进行添加课程的操作，实现对课程的录入操作。在本模块中，进行考试的增、删、改、查均由管理员完成。4.1.4.1考试管理模块功能介绍点击考试管理菜单栏，打开考试管理的子菜单栏，点击功能介绍，查看考试管理模块的功能介绍，如图5.6所示图5.6考试管理模块功能介绍4.1.4.2考试查询模块选择考试查询的二级菜单，界面展示该模块，可进行相应考试信息的编辑、查看、删除，点击编辑弹出编辑考试信息的表单，提交表单，提示数据修改成功，并更新表格里面显示的考试信息，点击删除会删除对应行的考试信息，直接使用SQL语句删除。图4.7考试查询模块图4.8编辑考试信息的表单4.1.4.3添加考试选择添加考试的二级菜单，界面展示该模块，显示添加考试信息的表单，填写相应的信息，点击立即创建即可添加考试：图4.9添加表单4.1.4.4考试管理模块实现首页考试管理模块显示的考试信息表通过分页查询实现的信息展示，可以每页显示10、20、30条，默认一页展示十条，主要实现代码如下：图4.10考试信息的分页查询删除考试信息调用删除信息的方法，该方法直接使用SQL语句从数据库删除该条考试信息，主要代码如下：图4.11删除考试信息删除考试信息调用编辑信息的方法，该方法直接使用SQL语句从数据库更新该条考试信息，主要代码如下：图4.12编辑考试信息添加考试信息调用添加信息的方法，该方法直接使用SQL语句从数据库插入该条考试信息，主要代码如下：图4.13添加考试信息4.1.5题库管理模块题库管理模块主要包括题库管理的功能介绍、所有题库的展示、增加题库，代码实现与考试管理基本一致，不做重复说明。4.1.5.1题库功能介绍选择题库管理菜单栏，点击功能介绍，界面如下：图4.14题库管理功能介绍4.1.5.2查看题库点击所有题库，查看题库的所有题目，该信息直接从数据库查询所有数据并显示出来：图4.15查看题库模块4.1.5.3添加题库点击侧边栏增加题库，展示考试科目信息，可在对应的考试科目中点击增加题库，填写试题表单并点击立即创建，即可创建成功，实现代码与添加考试类似，不作重复介绍：图4.16添加题库模块4.1.6成绩查询模块选择成绩查询菜单栏，即可进行成绩查询，成绩查询模块包括学生成绩查询以及成绩分段查询，学生成绩查询是以折线图的形式展示学生所有的考试成绩，而成绩分段查询是以饼图的形式展示科目的所有成绩。此部分的查询功能的代码实现与考试管理部分类似，不作重复说明。4.1.6.1学生成绩查询选择学生成绩查询的二级菜单，界面展示该模块，选择需要查看成绩的学生，点击查看成绩，可查看对应学生的成绩，展示的成绩为所有参加过考试的成绩折线图：图4.17查看学生成绩图4.18学生成绩4.1.6.2成绩分段查询图4.19成绩分段查询4.1.7学生管理模块选择学生管理菜单栏，展开二级菜单之后，再选择学生管理二级菜单，界面展示该模块的界面信息，该模块包括对学生信息的增删改查，主要实现功能的代码与考试管理的增删改查类似，不再重复说明，学生管理界面如下：图4.20学生管理模块点击添加学生，进入添加学生信息的表单，完成表单填写提交即可：图4.21添加学生信息模块4.1.8教师管理模块选择教师管理菜单栏，打开二级菜单栏之后，选择教师管理二级菜单栏，界面显示该模块，该模块包括对教师信息的增删改查，主要实现功能的代码与考试管理的增删改查类似，代码部分不再重复解释，教师管理如图4.22所示。图4.22教师信息管理模块图4.23添加教师信息管理模块4.2教师角色教师角色与管理员角色大体相同，只是教师角色登录系统之后，没有教师管理模块，其他都一致，不做重复展示，教师登录之后进入系统首页的欢迎界面如下：图4.24添加教师信息管理模块4.3学生角色学生角色进入系统之后，可以查询试卷，进行在线考试、查看自己已考试卷的分数展示，以及留言板，留言板是三个角色都共有的一个模块，方便发布通知并接收通知。4.3.1登入系统主页面学生登录进入系统后，右上角会显示当前学生名称，默认展示全部试卷，采取分页的形式展示，布局更加美观大方。图4.25学生角色系统首页可以在搜索搜索试卷，搜索框支持模糊查询，并且回车触发查询，点击搜索试卷也可触发查询，充分考虑到用户的体验感，界面如下：图4.26试卷的模糊查询4.3.1.1首页模糊查询的实现在搜索框中输入关键字，模糊查询在前端处理，通过过滤器，找到含有关键字的考试信息：图4.27模糊查询功能4.3.2查看分数点击上面的导航栏的我的分数，可以查看所有考试的成绩：图4.28我的分数模块4.3.3留言板模块点击留言可以查看留言并发表留言或者回复别人的留言：图4.29留言板4.3.4在线考试模块从主界面选择未开始的试卷，点击进去，展示在线考试信息，点击开始答题，进入在线考试界面：图4.30在线考试入口模块进入试卷之后，计时器开始倒计时，一共100分钟，到时间未提交试卷，系统会自动提交试卷，已完成的题目圈成蓝色，标记之后有个红色小点，正在答题的题目红色圈，填空题通过判断输入框失焦时里面内容是否为空：图4.31在线考试模块完成考试后点击左侧的结束考试，会弹出提示框，提示是否确定交卷，确定交卷之后展示本次考试的成绩信息：图4.32本次考试信息4.3.4.1在线考试模块本模块最主要的功能即最后交卷分数的判断，此部分也是由前端进行的判断，分为三大块，选择题、填空题、和判断题，分别判断三种题型填入的答案与拿到的数据库中的答案是否一致，一致即答对，拿到相应的分数，否则该题0分：图4.33选择题模块图4.34填空题模块图4.35判断题模块第5章系统测试5.1测试环境（1）操作系统：Windows（2）数据库：MySQL8.0（3）部署容器：apache-tomcat-6.0.45-windows-x86（4）浏览器：谷歌浏览器5.2测试内容教师模块：登录考试管理-考试信息的删除考试管理-考试信息的修改考试管理-增加考试信息题库管理-增加题库题库管理-在线组卷学生管理模块-修改学生信息学生管理模块-增加学生信息学生管理模块-删除学生信息成绩查看模块-按学生查看成绩成绩查看模块-按试卷查看成绩留言板模块退出系统学生模块：1）登录2）查询考试3）在线考试4）查看成绩5）留言板模块6）修改个人密码7）退出系统管理员模块：账户管理维护数据上述各功能的具体操作均正常，并且经过正常数据与异常数据的测试，系统具有一定的容错性能够正常处理。第6章总结6.1开发历程本课题系统从需求分析，到设计再到实现，用了比较多的时间，一开始再做需求分析阶段时，通过查阅相关资料的方式详细分析了试题库管理系统的目标，以及具体的角色与功能模块，再进一步分析各个角色的区别，与共同点，细化出不同角色的不同功能细节。并学习UML的使用，更好的分析各个角色的需求，以及对应模块的需求。其次是数据这块，从数据库的设计到表结构的确定，通过结合需求分析以及每个对象的各个属性，抽象出实体，最终确定数据的设计方案。然后来到系统实现部分，掌握Axios、Vue、SpringBoot框架等必要技术，实现完成之后做了各个模块的简单功能测试，系统具有一定的容错性。总的来说系统的完成到论文的编写，整个周期花了蛮多的时间，最后完成了基于SpringBoot+vue的试题库管理系统。6.2不足之处本系统还有许多需要改善的地方，仅仅实现了试题库管理系统的基本功能：1）系统需求分析不够细致，无法满足部分需求；2）教师功能模块可以更加完善，教师可以公布学生考试的成绩等；3）系统管理员权限功能有待加强；4）留言板应添加对应是留言是哪个用户留下的，还需更加完善；5）本人自大三确定前端就业方向之后没写过后端，所以后端可能有点粗糙，有待完善改进。6.3结束语由于我本人已就业前端方向，更喜欢前后端分离，本系统即前后端分离的项目，这是一大亮点，前端采用Vue框架和Element-UI搭建，通过Axios发送请求，与后端进行通信，后端采用SpringBoot框架搭建，最后完成本系统的实现，在整个过程中导师经常给我一些建议与帮助。在本次毕业设计中，让我学到了很多关于后端的知识，比如如何进行一些改删查增操作，如何给前端暴露接口，如何连接的数据库，如何创建并实现的数据库表等。由于我对后端并不熟悉，能力有限，对数据处理方面基本能在前端做处理的，都在前端进行了处理，数据庞大时估计效率不高，但在以后的学习和工作中，我会不断地提高自己的技术水平，不断地去汲取知识，非常感谢毕设过程中指导老师对我的帮助。参考文献[1]《Vue.js权威指南[M]》，张耀春，电子工业出版社，2016[2]《ES6标准入门(第三版)》，阮一峰,电子工业出版社，2017[3]《MySQL技术内幕（第4版）》,杜波依斯，人民邮电出版社，2015[4]《Web新兴前端框架与模式研究[J]》，易剑波，信息与电脑(理论版)，2016[5]《基于Vue的数据可视化系统的设计与实现[D]》，刘翔宇，北京邮电大学，2018[6]《Java设计模式在数据库编程中的应用研究[J].信息通信，2014，4(11):120-123》，阎新芳，