【基于Spring Boot考试管理系统的设计与实现10000字（论文）】

IV1绪论1.1选题的背景及意义随着互联网的发展，运用现代信息技术改进教学方式方法，线上线下混合式教学已经成为一种新的教学形态REF_Ref2566\r\h[2]。线上、线下模式各有优劣，只有发挥好线上和线下的优势，实现线下支持线上、线上赋能线下的融合，才能有效的提升学生的学习效率、学习能力和学习思维，才能更好的适应未来教育的改革与发展的大趋势。那么考试就是当前教学形态下重要的一环，传统课堂在向线上线下融合转型，考试形式也应顺应趋势，针对师生不同的需求，开展不同的考试模式。本系统分为线上考试和线下考试两种模式，线上考试不受地点的限制，免去了传统考试的指定考场、印发试卷、监考回收试卷、人工阅卷等繁杂的过程，当然线上考试也有其缺点，没有监考老师可能会有作弊的可能性。因此教师需根据当前考试科目的情况，以及考生能否参加线下考试，来决定是否采用线上考试模式，极大的适应了线上线下混合式教学模式，即能利用本系统进行线上考试，又能进行线下考试。在一定程度上，提高了高校教师的工作效率，推动了学校的现代化教育及建设。1.2本课题研究内容在当代的教育环境下，如何提高高校的考试效率，在组织一场院级或校级的考试时，能够快速的收集报考人员信息，针对教学科目的实际情况，灵活性的改变考试方式，提高资源利用率，提升信息化教学水平，是本课题研究及平台开发的主要目的。以下是系统要达到的整体设计目标：用户界面简洁大方，较低的学习成本。参考、比较已经成熟的软件界面风格，使用高效的设计方法。能够明显提升高校师生的考试效率。系统提示足够友好，方便教师的管理，以及方便学生的报名、考试、查看成绩等操作。考试设立之前，能够对考试时间、考试模式等信息进行设置，并且能够动态维护考试系统公告，让考生能够在第一时间得知考试动态。教师能够对试题题库、考场进行管理，提升教师的工作效率。不同的考试模式，系统要能够对应不同的功能展示，防止误操作，误操作时应有相应的系统提示信息。平台的功能设计还要充分提现其特色性，主要应满足以下方面：线上考试和线下考试两种考试模式可切换，线下考试提供考场分配、准考证下载等特色功能。系统校验严谨，包括用户输入参数的校验、系统操作的校验，如线上考试模式中不能做考场、手工导入成绩、准考证下载等操作；线下考试模式中，不能进入在线考试等操作。可清空考试数据，即进入下一场报名考试。2系统需求分析2.1功能性需求分析通过对系统需求进行分析，需要实现以下功能：管理员：（1）报名人员管理：管理员可进行查找报名人员、修改修改人员信息、删除删除报名人员等操作。（2）教师管理：管理员可进行添加教师、修改教师、删除教师、搜索教师等操作。教师：（3）公告管理模块：管理员可发布公告、修改考试相关的公告，方便告知考生有关考生动态。（4）试题管理模块：管理员可对试题进行管理，包括添加试题、修改试题、搜索试题、删除试题操作，用于线上考试模式的在线考试。（5）考场管理模块：当系统为线下考试模式时，管理员可通过下载考场信息模板Excel，批量导入考场信息，并且为学生分配考场。（6）系统设置模块：管理员可维护报名通道，对考试模式、考试时间进行修改，同时支持一键清空考生考试信息，开启下一场考试。考生：（7）注册：注册：考生可使用手机号或邮箱作为唯一标识进行注册，并且对手机号长度、邮箱格式进行校验，若格式不合法，将在页面上进行提示，注册完成即可进行报名。（8）登录：考生可使用手机号或邮箱、密码作为登录凭证进行登录，并且有动态的授权认证，保证用户登录几天内无需重新登录。（9）进入报名：考生可通过姓名、学校、班级、身份证号码信息进行报名，并且有非空校验和身份证号码格式校验。（10）修改报名信息：在报名截止前，如信息填写有误，可再次进行修改。（11）下载准考证：若系统为线下考试模式，考生可在系统首页下载线下考试所需要的准考证。（12）在线考试：若系统为线上考试模式，考试可在规定考试时间内进入考试。（13）查看成绩：若系统为线下考试模式，教师导入考生成绩后，考生可查看成绩；若系统为线上考试模式，考试完成之后即可查看成绩。系统结构图如图3-1所示。图3-1系统结构图2.2可行性分析2.2.1技术可行性从架构而言，本平台采用B/S架构，无论是管理员还是考生用户，都可在浏览器完成所有操作。从技术上来看，本系统使用了主流的SpringBoot的开发框架，开发便捷，使用JWT实现跨域认证，所有接口都通过token来进行认证，同时在使用数据库的基础上还使用了缓存中间件。本系统保证了技术上的先进性和可维护性。2.2.2操作可行性从操作层面来说，本系统极大的方便了高校师生的考试，操作简单，学习成本低。对于教师来说，提升了备考的效率，无论是线上还是线上，都能够很轻松的利用本系统进行报名统计，线上考试也更加方便，线上考试也减轻了工作量。对于学生来说，在任何地点都能够随时掌握考试最新动态，一台电脑即可进行考试。2.2.3经济可行性随着线上线下混合式教学的发展，一个能够同时兼顾线上考试和线下考试的考试系统，十分符合当下师生的考试需求。营收方面，可通过向高校出售并维护该系统来获取利润，同时本系统开发周期短、开发成本低。综上所述，本系统从技术上、操作上、经济上都具有很高的可行性，是可以进行实施的。2.3设计原则及目标本系统的总体设计思想是为高校师生提供一套完善的考试系统，灵活切换线上考试、线下考试模式，同时也提升了信息化教育水平。明确本系统研究主体是高校的线上线下各类考试，并且遵循以下原则：（1）系统功能齐全：整个报名考试的流程要足够完善，如：从报名、对报名人员信息管理、设置考试模式、安排考试，最终到查看成绩，能够满足教师及考生的需求。（2）操作简洁性：系统学习成本低，使用户能够更快的上手使用本系统。（3）安全性：本系统使用JWT进行跨域认证，所有涉及权限的接口都会进行token校验，管理后台使用登录校验cookie的方式进行拦截，防止出现安全问题。（4）可扩展性：系统架构较为合理，能够较容易的进行横向扩展和维护。3系统概要设计3.1参与者、用例及用例图3.1.1分析识别平台参与者参与者通过向系统输入或者是请求系统输入某个需求，来触发系统完成预想事件REF_Ref2651\r\h[3]。本系统有三种平台参与者，分布式管理员、教师、考生用户，具体描述信息如下：（1）管理员描述：管理员能够对报名人员进行管理、对教师进行管理。（2）教师描述：能够切换系统的考试模式，维护报名开关、考试时间，维护系统公告，线上考试模式的添加、修改、查找考试题目，线下考试模式的考场管理。（3）考生用户描述：考生可登录注册，通过身份信息进行报名、修改报名信息、进入考试、下载准考证、查看成绩等操作。3.1.2确定平台用例根据平台参与者，可进一步确定平台的用例：（1）登录注册用例：本用例提供了多套信息进行注册登录，可以验证其身份信息的功能。（2）报名用例：本用例提供了报名、修改报名信息的功能。（3）考试用例：本用例提供了线上考试的在线考试、提交答案、查看成绩，以及线下考试的下载准考证的功能。（4）报名人员管理用例：本用例提供了对报名人员的信息修改、删除以及查询报名人员信息的功能。（5）公告管理用例：本用例提供了发布公告、编辑公告、删除公告的功能。（6）试题管理用例：本用例提供了线上考试中的添加试题、编辑试题、删除试题及搜索试题的功能。（7）考场管理用例：本用例提供了线下考试中的导入考场信息、为考生分配考场的功能。（8）设置管理用例：本用例提供了设置考试模式、报名通道开关、考试时间设置的功能。在设计用例的过程中，要考虑系统的两种考试模式之间不能混乱的问题，线上考试模式过程中，不能进行考场的相关操作；线下考试模式过程中，不能进行试题、在线考试的相关操作。也要考虑管理员和用户操作权限问题，管理者只能进行后台管理，用户只能在系统前台进行操作。3.1.3UML用例图用例图是软件设计中很重要的一步，通过对参与者和用例进行深入的分析，设计出以下各个参与者的用例图。管理员的用例图，如图4-1所示。图4-1管理员用例图教师用例图如图4-2所示。图4-2教师用例图考生用例图如图4-3所示。图4-3考生用例图3.2UML时序图上面所述的用例图是静态结构图，还不能满足平台的要求，因此可以通过时序图来表示真正运行时的状态。此处以管理员管理考生用户、考试设置为例做时序图。如图4-4、图4-5所示。图4-4考生用户管理时序图图4-5考试设置时序图3.3UML类图的设计类图是面向对象系统建模中最常用的图，是描述类、接口、协作以及他们之间的关系REF_Ref2733\r\h[4]。一旦设计出类图后，程序员就可以用代码实现类图中的内容。如图4-8所示。图4-6系统类图3.4E-R图设计在数据库设计时，有八个实体构成，分别是考生实体、教师实体、成绩实体、试题实体、答案实体、考场实体、公告实体、系统设置实体。其中考生实体代表考生用户的相关数据，成绩实体代表考生的考试成绩数据，试题实体代表在线考试的试题数据，答案实体代表试题答案，考场实体代表线下考试的考场数据，这五个实体的E-R图4-7所示。图4-7考生E-R图3.5数据库表结构设计在设计数据库表的过程中,需要遵循以下原则：（1）使用合理的数据类型及合理的数据长度，数据长度较长会影响查询效率。（2）尽量避免在SQL语句中进行函数、计算等操作，否则将影响MySQL引擎使用索引进行查询REF_Ref2814\r\h[5]。在本系统共包含8张数据表，如表4.1-4.8所示。表4.1考生表——tb_student名称数据类型允许空值长度说明student_idintNOTNULL11考生idnamevarchar32姓名phonevarcharNOTNULL11手机号emailvarcharNOTNULL64邮箱passwordvarcharNOTNULL32密码statusvarchar16状态class_namevarchar32班级id_cardvarchar32身份证schoolvarchar32学校admission_ticketvarchar128考场表4.2教师表——tb_teacher名称数据类型允许空值长度说明teacher_idintNOTNULL11教师idteacher_namevarcharNOTNULL32教师姓名teacher_passwordvarcharNOTNULL32密码teacher_phonevarcharNOTNULL11手机号表4.3成绩表——tb_grade名称数据类型允许空值长度说明grade_idintNOTNULL11成绩idstudent_idintNOTNULL11考生idnamevarcharNOTNULL32姓名phonevarcharNOTNULL11手机号scorevarcharNOTNULL8分数表4.4试题表——tb_question名称数据类型允许空值长度说明question_idintNOTNULL11试题idtitlevarcharNOTNULL255试题typeintNOTNULL11试题类型option_avarcharNOTNULL255选项Aoption_bvarcharNOTNULL255选项Boption_cvarcharNOTNULL255选项Coption_dvarcharNOTNULL255选项D表4.5答案表——tb_answer名称数据类型允许空值长度说明answer_idintNOTNULL11答案idquestion_idintNOTNULL11试题idanswervarcharNOTNULL32答案表4.6考场表——tb_examination_room名称数据类型允许空值长度说明examination_room_idintNOTNULL11考场idexamination_room_serialintNOTNULL11序号examination_room_namevarcharNOTNULL32考场名examination_room_numberintNOTNULL11考场大小表4.7公告表——tb_notice名称数据类型允许空值长度说明notice_idintNOTNULL11公告idcontentvarcharNOTNULL1024公告内容timedateNOTNULL10时间表4.8系统设置表——tb_setting名称数据类型允许空值长度说明setting_idintNOTNULL11系统设置idcontentvarcharNOTNULL64设置内容sizevarcharNOTNULL32设置项1scopevarchar32设置项24系统详细设计与实现4.1注册登录本平台目标用户是高校师生。教师发起一场考试时，考生需进入系统进行注册、报名等操作，其中注册时需输入邮箱、手机号、密码信息作为唯一性标识，如果输入不合法的邮箱和手机号，有相应的页面提示。如图5-1所示。图5-1注册页面考生登录时需输入手机号和密码作为唯一性标识，若账号和密码不匹配，将会有相应的页面提示。当考生登录成功时，系统将使用JWT生成token，并且与studentId进行关联，存入Redis缓存中，用于考生进行报名、考生、准考证、查看成绩等操作。如图5-2所示。图5-2登录页面4.2首页展示本系统首页将展示系统公告、系统时间、导航栏，公告用来展示本次考试的相关动态，方便考生悉知，如图5-3所示。图5-3首页4.3报名模块报名模块包括报名、修改报名信息。报名时需填写姓名、学校、班级、身份证号码信息，如果输入不合法的身份证号码，有相应的页面提示。进入报名时，首先查询该用户是否已报名，如已报名，将提示用户“您已经报过名”。当填完相关信息点击报名时，系统将查询报名通道是否开启，如未开启报名通道，将提示用户“抱歉，当前时间不能报名”，如图5-4所示。图5-4报名页面4.4考试模块考试模块包括线上考试模式中的进入考试、提交答案、查看成绩，以及线下考试模式中的下载准考证、查看成绩。进入考试将查询系统考试时间，如不在考试时间范围内，考试无法进入考试。进入考试后将展示剩余考试时间，考生需在规定考试时间之内提交答案，否则将自动提交。多选题的考试规则是选错不得分，选不全得一半分，全选对得该题满分。考试页面如图5-5所示。图5-5考试页面下载准考证时，系统将查询当前系统考试模式是否为线下考试模式，若为线上考试模式，将不提供准考证下载通道。查看成绩时，将查询该考生成绩是否更新，如未更新，将提示用户“抱歉，当前成绩还未公布”，如图5-6所示。图5-6查看成绩页面4.5报名人员管理报名人员管理包括对报名人员信息的修改、删除、搜索，以及Excel导出已报名人员的信息和线下考试模式中的导入学生成绩。报名人员列表支持分页展示，若小于等于10条，将不展示分页组件，如图5-7所示。图5-7报名人员管理页面其中修改报名人员信息，仅可修改“已报名”状态的考生信息，以免造成系统故障。报名人员的姓名、手机号、邮箱、学校、班级、身份证号码、学生状态都可进行修改。搜索可对姓名、手机号或邮箱进行搜索。下载学生信息将会查询已报名人员的信息，并以Excel的方式导出。导入成绩时，系统将查询当前系统考试模式是否为线下考试模式，若为线上考试模式，将无法导入，如图5-8所示。图5-8导入成绩页面4.6试题管理试题管理是用于线上考试模式的在线考试，包含对试题的添加、修改、删除、搜索。如图5-9所示。图5-9试题管理页面添加试题时需选择单选或者多选，以及试题内容、四个选项内容，如图5-10所示。图5-10添加试题页面4.7考场管理考场管理部分包括下载考场模版、导入考场信息、分配考场、删除考场。考场模版包括考场序号、考场名、考场大小等属性。如图5-11所示。图5-11考场管理页面分配考场是为线下考试模式而服务的，当分配考场时，系统将查询当前系统考试模式是否为线下考试模式，若为线上考试模式，将无法分配。如图5-12所示。图5-12分配考场页面4.8公告管理公告管理的用途是为了告知考生本次考试的相关动态，若系统为线上或线下考试模式时，将以公告的方式告知考生。主要包含添加公告、修改公告、删除公告，如图5-13所示。图5-13公告管理页面4.9系统设置系统设置包含修改系统名称、是否开启报名通道、设置考试模式、修改考试时间、清空考试数据。其中是否开启报名通道，决定了考生能否进行报名操作，请在关闭报名通道前，告知相关考生。设置考试模式是本系统的核心，每当开启一场考试时，就应当设置本次考试的形式，线上考试还是线下考试模式，此设置关联着是否显示在线考试入口、准考证下载入口，以及成绩导入、分配考场等操作。一旦系统分配考场、开始考试，将无法再次修改该设置。考试时间将用于判断是否能够进入在线考试页面，以及剩余考试时间。、清空考试数据用于开启下一场考试，将会清空报名、考试成绩等相关数据，试题数据、考场数据将会保留。系统设置页面如图5-14所示。图5-14系统设置页面5系统测试5.1功能测试本测试所有的输入都保证符合用户的使用场景，输出数据要符合系统的预期。（1）用户模块有登录、注册的功能，操作时需正确显示操作结果，性能要求是能够快速判断用户所填的各种值，并做相应的操作。测试用例如表6.1所示。表6.1用户登录注册测试用例表测试目标操作步骤测试用例预期结果执行结果用户注册（1）进入系统，点击注册（2）依次输入手机号、邮箱、密码phoneemail=1752461@，password=123456判断数据合法性和完整性，而后数据表tb_student增加一条记录数据表tb_student成功增加该记录用户登录（1）进入系统，点击登录（2）依次输入手机号、密码phoneassword=123456判断数据完整性，查询查询数据表进行对比查询成功并给予提示信息（2）前台模块有报名、查看报名信息、修改报名信息、在线考试、提交考试、下载准考证、首页查询公告的功能，操作时需正确显示操作结果，性能要求是能够快速判断用户所填的各种值，并做相应的操作。测试用例如表6.2所示。表6.2用户模块测试用例表测试目标操作步骤测试用例预期结果执行结果报名（1）进入系统首页，点击报名（2）输入姓名、学校、班级、身份证name=张三，school=河南科技学院，className=计科172，IDcard断数据合法性和完整性以及是否在报名时间之内，而后数据表tb_student增加一条记录数据表tb_student成功增加该记录查看报名信息进入系统首页，点击查看报名信息无测试用例判断身份信息，而后查询tb_student数据表查询成功修改报名信息输入姓名、学校、班级、身份证name=李四，school=河南科技学院，className=计科172，IDcard断数据合法性和完整性，而后数据表tb_student修改一条记录数据表tb_student成功修改该记录进入考试进入系统首页，点击进入考试无测试用例判断当前时间是否在考试时间范围内，以及是否提交过本次考试，然后查询tb_question数据表查询成功或相应提示信息提交考试考试页面点击提交考试填写试题答案计算考试成绩，数据表tb_grade增加一条记录，并返回给用户计算出考试成绩，数据表tb_grade成功增加该记录下载准考证进入系统首页，点击下载准考证无测试用例判断身份信息以及是否可下载准考证，而后获取下载链接进行下载成功下载准考证PDF文件首页查询公告进入系统首页无测试用例查询公告数据表tb_notice数据首页成功展示公告信息（3）学生管理模块有查询、修改、删除的功能，操作时需正确显示操作结果，性能要求是能够快速判断所填的各种值，并做相应的操作。测试用例如表6.3所示。表6.3学生管理测试用例表测试目标操作步骤测试用例预期结果执行结果查询学生信息（1）登录管理员账号，找到报名人员管理页面（2）可选择在输入框中填写姓名、手机号或邮箱进行搜索phone询学生数据表tb_student数据成功搜索到学生信息修改学生信息（1）在列表页面点击修改（2）输入姓名、手机号、邮箱、学校、班级、身份证、面试状态name=李四，phoneemail=1752461@，school=河南科技学院，className=计科172，IDcardstatus=已报名判断数据合法性和完整性，而后数据表tb_student修改一条记录数据表tb_student成功修改该记录删除学生在列表页面点击删除无测试用例数据表tb_student删除一条记录数据表tb_student删除一条记录（4）公告管理模块有增加、查询、修改、删除，操作时需正确显示操作结果，性能要求是能够快速判断用户所填的各种值，并做相应的操作。测试用例如表6.4所示。表6.4公告管理测试用例表测试目标操作步骤测试用例预期结果执行结果查询公告登录管理员账号，找到公告管理页面无测试用例查询公告数据表tb_notice数据成功查询到公告信息添加公告（1）在列表页面点击“+”号（2）输入公告内容content=本次考试形式为线上报名+线上考试！请按时参加考试！数据表tb_notice增加一条记录数据表tb_notice成功增加该记录修改公告（1）在列表页面点击修改（2）输入公告内容content=本次考试形式为线上报名+线下考试！请按时参加考试！数据表tb_notice修改一条记录数据表tb_notice成功修改该记录删除公告在列表页面点击删除无测试用例数据表tb_notice删除一条记录数据表tb_notice成功删除该记录（5）后台考场管理模块的导入、查询、删除，输出是考场表，操作时需正确显示操作结果，性能要求是能够快速判断用户所填的各种值，并做相应的操作。测试用例如表6.5所示。表6.5考场管理测试用例表测试目标操作步骤测试用例预期结果执行结果查询所有考场登录管理员账号，找到考场管理页面查询数据查询考场数据表tb_examination_room数据成功查询到考场信息下载考场模版考场列表页面点击下载模版无测试用例下载系统中考场模版成功下载导入考场信息考场列表页面点击批量导入考场信息Excel表格数据数据表tb_examination_room增加多条记录数据表tb_examination_room成功增加多条记录删除考场无需输入无测试用例数据表tb_examination_room删除一条记录数据表tb_examination_room删除一条记录分配考场考场列表页面点击分配考场无测试用例检查当前系统是否为线下考试模式，若是，则修改学生数据表tb_student成功分配考场，成功修改学生表（6）后台试题管理模块有查询试题、添加试题、修改试题、删除试题，操作时需正确显示操作结果，性能要求是能够快速判断用户所填的各种值，并做相应的操作。测试用例如表6.6所示。表6.6试题管理测试用例表测试目标操作步骤测试用例预期结果执行结果查询试题（1）登录管理员账号，找到试题管理页面（2）可选择在输入框中填写试题内容进行模糊搜索title=多线程查询试题数据表tb_question数据成功搜索到相关试题添加试题（1）在列表页面点击添加试题（2）输入试题内容、试题类型、四个选项内容title=测试题目内容，type=单选，A=选项A，B=选项B，C=选项C，D=选项D判断数据合法性和完整性，而后数据表tb_question增加一条记录数据表tb_question成功增加该记录修改试题（1）在列表页面点击修改（2）输入试题内容、试题类型、四个选项内容title=修改测试题目内容，type=单选，A=修改选项A，B=修改选项B，C=修改选项C，D=修改选项D判断数据合法性和完整性，而后数据表tb_question修改一条记录数据表tb_question成功修改该记录删除试题在列表页面点击删除无测试用例数据表tb_question删除一条记录数据表tb_question删除一条记录（7）后台系统设置模块有查询、修改，操作时需正确显示操作结果，性能要求是能够快速判断用户所填的各种值，并做相应的操作。测试用例如表6.7所示。表6.7系统设置测试用例表测试目标操作步骤测试用例预期结果执行结果修改系统设置（1）登录管理员账号，找到试题管理页面（2）输入系统名称、系统考试模式、报名时间title=四六级考试，type=线上考试time=选择时间判断数据合法性和完整性，而后数据表tb_setting修改一条记录数据表tb_setting成功修改该记录修改报名开关点击开关无测试用例数据表tb_setting修改一条记录数据表tb_setting成功修改该记录5.2性能测试性能测试主要目的是为了模拟系统的并发量，分别使用压测工具和真实用户测试，压测工具模拟200并发量，真实用户模拟30人，能够保证系统正常响应，响应时间不超过5s。符合系统设计预期，可以正式上线。5.3测试结论本次测试分为功能性测试和性能测试，功能测试主要测试系统的数据格式校验，系统的内部逻辑校验，以及系统考试模式切换能否引发一些问题，针对性的对系统进行修改。测试方法主要是黑盒测试，测试过程还观测数据库数据是否正常，接口响应时间是否在合理范围内。性能测试主要针对并发量的测试，保证系统在多人访问时，能够平稳的运行，是测试中很关键的一部分测试。经过充分而仔细的测试后，本系统的功能、性能都得到了保证。但由于测试环境的不同，与真实用户还有差距，可能会导致一些误差，但可对测试用例进行调整和扩充，来满足测试的要求。6结论本