基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ考試系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

摘要：概述了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，分析了基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)考試系統(tǒng)的B/S體系結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案和主要功能模塊，并對(duì)其中的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：在線考試；數(shù)據(jù)加密；B/S體系結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)18-21ppp-0c

Analyze and Design Internet-based Exam System

ZHANG Chun-hui

(South China University of Technology, Computer College, Guangzhou 510641, China)

Abstract: The paper summaries the superiority of Internet-based Exam System, analysis the B/S system structure, designs the main principles and the function, and makes a detailed description of the key technology involved.

Key words: Internet-based Exam System; Database Encryption; B/S system structure

隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用及其技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)不僅影響著人們的生活方式，同時(shí)還對(duì)傳統(tǒng)的教育模式提出了新的挑戰(zhàn)。我們可充分利用現(xiàn)代化的信息傳遞手段來(lái)拓展教學(xué)方式及教學(xué)改革，為考試形式向多元化發(fā)展提供基礎(chǔ)。對(duì)于傳統(tǒng)的考試過(guò)程，一般要經(jīng)過(guò)教師出卷、學(xué)生考試、教師閱卷、教師統(tǒng)計(jì)成績(jī)四個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)考生數(shù)量較多時(shí)，完成這一過(guò)程的工作量非常大，而且很煩瑣。我們應(yīng)該利用現(xiàn)有的設(shè)備、技術(shù)把教師從煩瑣、重復(fù)、容易出錯(cuò)的工作中解脫出來(lái)。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，可通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化考試。近年來(lái)，多媒體、Internet的出現(xiàn)及發(fā)展使得考試的技術(shù)手段和載體發(fā)生了革命性的變化，Internet的開放性、分布性特點(diǎn)使得考試突破了時(shí)間和空間的限制。基于Internet的計(jì)算機(jī)考試系統(tǒng)的研究，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

目前，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件運(yùn)行的模式主要有兩類：客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式和瀏覽器/服務(wù)器(B/S)模式。C/S模式是將數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容放在遠(yuǎn)程的服務(wù)器上，在客戶機(jī)上安裝相應(yīng)軟件。C/S結(jié)構(gòu)在技術(shù)上雖然很成熟，但該結(jié)構(gòu)存在靈活性差、升級(jí)困難、維護(hù)工作量大和系統(tǒng)安全性差等缺陷，已較難適應(yīng)當(dāng)前信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的需要。B/S結(jié)構(gòu)是三層結(jié)構(gòu)，它以訪問(wèn)Web數(shù)據(jù)庫(kù)為中心，HTTP為傳輸協(xié)議，客戶端通過(guò)瀏覽器(Browser)訪問(wèn)Web服務(wù)器和與其相連的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。B/S結(jié)構(gòu)把處理功能全部移植到了服務(wù)器端，用戶的請(qǐng)求通過(guò)瀏覽器發(fā)出，無(wú)論是使用和數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)上都比傳統(tǒng)模式更加經(jīng)濟(jì)方便。本系統(tǒng)中就采用了B/S結(jié)構(gòu)，服務(wù)器端采用SQL Server2000數(shù)據(jù)庫(kù)和ASP.NET 組件來(lái)構(gòu)成應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，客戶端采用瀏覽器來(lái)完成在線考試的全過(guò)程。

2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2.1 應(yīng)用結(jié)構(gòu)

原則上來(lái)講，整個(gè)考試系統(tǒng)的服務(wù)可由考試中心承擔(dān)，考試系統(tǒng)的用戶（考生或考試的組織者）均可通過(guò)本地和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參加考試和處理考試事務(wù)。但由于目前的遠(yuǎn)程傳輸媒介的傳輸可靠性和傳輸速率的限制，成千上萬(wàn)的考生都通過(guò)考試中心的服務(wù)器來(lái)參考，好比千軍萬(wàn)馬走獨(dú)木橋，服務(wù)器必然是系統(tǒng)的瓶頸。為了解決這一問(wèn)題，可在遠(yuǎn)程考試系統(tǒng)設(shè)立考試中心，在各地區(qū)設(shè)立考點(diǎn)，考生在各考點(diǎn)參加考試，考試中心負(fù)責(zé)全局事務(wù)的處理和控制。考試中心和考點(diǎn)通過(guò)Internet相連，而考點(diǎn)的各考試主機(jī)則通過(guò)局域網(wǎng)相連，無(wú)論是考試中心還是考點(diǎn)均應(yīng)設(shè)有Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，建立其上的考試系統(tǒng)服務(wù)器分別為考試的組織者和應(yīng)試者提供相應(yīng)的服務(wù)。這種運(yùn)行結(jié)構(gòu)既減輕了考試中心服務(wù)器的負(fù)擔(dān)也符合一般考試組織的特點(diǎn)，同時(shí)提供服務(wù)的資源根據(jù)分工（考試中心和考點(diǎn)的分工不同）可相應(yīng)隔離。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的考試系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 功能模塊劃分

根據(jù)考試的組織特點(diǎn)和應(yīng)用結(jié)構(gòu)，一個(gè)完整的考試系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃槿齻€(gè)功能模塊： 試題管理模塊、在線考試模塊、學(xué)生檔案管理模塊。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。各模塊功能如下：

2.2.1 試題管理模塊

試題庫(kù)是試題來(lái)源，對(duì)試題庫(kù)的管理非常重要。試題一般采用單選題、多選題、判斷題等題型，主要實(shí)施試題的錄入、查詢、修改、刪除等功能。錄入試題可集中錄入或隨時(shí)錄入，試題庫(kù)中的試題以單個(gè)試題存放而不形成成套試卷，并且可按類別難度的不同進(jìn)行分類管理，試題可長(zhǎng)期保存。

圖1 基于Internet考試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

2.2.2 在線考試模塊

在線考試模塊是系統(tǒng)的核心模塊?？荚嚽跋到y(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成試卷的編號(hào)，出題者填寫試卷名稱，選擇考試的科目以及試卷的類型。通常試卷的類型可分為固定試卷和動(dòng)態(tài)試卷。固定試卷是預(yù)先在試題庫(kù)隨機(jī)抽取試題生成固定的試卷，考試時(shí)每個(gè)考生都使用該試卷；動(dòng)態(tài)試卷是當(dāng)考生進(jìn)入考試后，由系統(tǒng)隨機(jī)生成試卷，每個(gè)考生的試卷是不一樣的。另外還需設(shè)置考試所需的時(shí)間、考查的題型、每種題型的分值、題目不同難度的比例、試卷的狀態(tài)，例如開放狀態(tài)則前臺(tái)考試可使用，關(guān)閉狀態(tài)則不能使用。最后還能根據(jù)前面的題量和分值自動(dòng)計(jì)算并顯示試卷的總分?jǐn)?shù)。

當(dāng)進(jìn)入考試時(shí)，學(xué)生首先登錄查看有沒有考試，如果有就進(jìn)行考試，考試時(shí)間結(jié)束系統(tǒng)自動(dòng)交卷，交卷之后實(shí)時(shí)評(píng)卷，立即給出分?jǐn)?shù)。從考生登錄到考試結(jié)束，包括了身份驗(yàn)證、試卷生成、在線考試、試卷評(píng)分等過(guò)程。

（1）登錄和身份驗(yàn)證。在考試前臺(tái)的界面輸入學(xué)號(hào)和密碼，系統(tǒng)會(huì)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，如果輸入正確則允許該考生進(jìn)入下一頁(yè)面。否則需重新輸入，超過(guò)三次錯(cuò)誤輸入則強(qiáng)行退出系統(tǒng)。如果該考生是第一次登錄系統(tǒng)或未修改過(guò)密碼，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示考生修改密碼。

（2）試卷生成。通過(guò)身份驗(yàn)證后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)登錄的信息查詢并顯示當(dāng)前對(duì)該考生開放的試卷，正式進(jìn)入考試界面。

其實(shí)在進(jìn)入考試界面前，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)已設(shè)定好的試卷參數(shù)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中隨機(jī)抽取試題。如果使用動(dòng)態(tài)試卷，則每位考生的考題可能不一樣，但題型、難度、數(shù)量、分值都是一樣的。

（3）在線考試。在線考試的試題界面是按單題的方式顯示的，這樣考生能更好的查看題目。在頁(yè)面的左邊是整個(gè)試卷的試題題號(hào)，右邊是所選試題的具體內(nèi)容。點(diǎn)擊左邊的題號(hào)，就會(huì)在右邊顯示相對(duì)應(yīng)的試題。同時(shí)在考試界面上會(huì)顯示考試的科目、時(shí)間、考生姓名等。

考試開始后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)考試設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。如果考生中途遇到死機(jī)，可重新登錄進(jìn)入，系統(tǒng)會(huì)提示上次考試并未結(jié)束，并將上次的考題重新調(diào)出，不需重新抽題。

（4）交卷評(píng)分。當(dāng)考生完成考題后，可按“交卷”按鈕進(jìn)行試卷提交，或考試時(shí)間結(jié)束時(shí)由系統(tǒng)強(qiáng)行收取。提交后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)考生選擇的答案與試題庫(kù)中的答案進(jìn)行比較，并計(jì)算出得分。分?jǐn)?shù)會(huì)在考試界面顯示，并且還會(huì)寫入學(xué)生成績(jī)庫(kù)中，供以后查詢和統(tǒng)計(jì)使用。

2.2.3 學(xué)生檔案管理模塊：

該模塊主要管理學(xué)生的信息檔案。包括對(duì)學(xué)生信息的錄入，成績(jī)查詢，以及老師對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)等。

3 關(guān)鍵技術(shù)

一個(gè)考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及到許多關(guān)鍵技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)主要有以下幾個(gè)方面：

3.1 組卷

組卷是考試系統(tǒng)中的難點(diǎn)。組卷主要根據(jù)出題者設(shè)定好的使用的題型、涉及的章節(jié)、不同難度的比例以及不同題型的分值等參數(shù)，隨機(jī)在試題庫(kù)中抽取試題組成試卷。這要求試題是隨機(jī)生成的，而且同一份試卷中不能有重復(fù)的考題。按什么規(guī)則生成，如何保證生成的試題符合要求，就涉及到隨機(jī)算法的使用。同時(shí)還要考慮如何對(duì)試卷的試題進(jìn)行有效的管理，例如當(dāng)考生在考試中途因機(jī)器故障或其它原因需重新進(jìn)入考試，系統(tǒng)不必重新抽取試卷，而是直接恢復(fù)考生原有試卷即可。

3.2 權(quán)限

一般超級(jí)管理員具有最高權(quán)限，可由他設(shè)置用戶對(duì)某個(gè)功能模塊的操作權(quán)限。當(dāng)每一個(gè)用戶用自己的賬號(hào)登錄系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)其登錄賬號(hào)所賦予的權(quán)限，讓其進(jìn)行相應(yīng)的操作。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程考試系統(tǒng)需要處理大量的數(shù)據(jù)，其功能主要圍繞數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)展開。在系統(tǒng)中，良好的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)將會(huì)有效改善系統(tǒng)的性能，同時(shí)還能保證數(shù)據(jù)正確完整的存儲(chǔ)。根據(jù)考試系統(tǒng)的要求，可設(shè)計(jì)幾個(gè)關(guān)系模式：

考生表：(考生ID，姓名，口令，性別，系別，班級(jí)，權(quán)限)

考試科目：(科目1D，科目名稱，試卷ID，開考時(shí)間)

成績(jī)表（一、二級(jí)）：(考生ID，姓名，系別，班級(jí)，科目，試卷ID，開考時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，試題得分)

學(xué)生考試表：（試卷ID，科目名稱，單選題數(shù)，單選題，多選題數(shù)，多選題，判斷題數(shù)，判斷題，開考時(shí)間，結(jié)束時(shí)間）

學(xué)生考試記錄表（二級(jí)）：（考生ID，試卷ID，姓名，班級(jí)，有否考試，試題情況記錄，考試時(shí)間）

科目選擇表：(科目ID,開考科目)

試卷表：(試卷ID，科目ID，試卷試題ID，試題類型，試題內(nèi)容，參考答案，參考答題時(shí)間)

試題庫(kù)：(試題ID,科目、試題類型，試題內(nèi)容，選擇答案1，選擇答案2，選擇答案3，選擇答案4，選擇答案5,選擇答案6，參考答案，難度系數(shù))

答卷（二級(jí)）：(試題ID,題號(hào)，科目、試題類型，試題內(nèi)容，選擇答案1，選擇答案2，選擇答案3，選擇答案4，選擇答案5選擇答案5，參考答案)

其中“考生表”，“考試科目”，“成績(jī)表”，“試題庫(kù)”，“答卷”等是關(guān)系名，括號(hào)內(nèi)容是關(guān)系屬性。在對(duì)關(guān)系進(jìn)行調(diào)整時(shí)，為減少數(shù)據(jù)的冗余，提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率，將有些關(guān)系雖然密切但具有一對(duì)多或多對(duì)多特性且相對(duì)穩(wěn)定程度不同的數(shù)據(jù)分開建立關(guān)系模式，如考生的基本信息和考生的成績(jī)信息，考點(diǎn)的基本信息與考點(diǎn)的開考科目，試題與試卷信息等等。表中一級(jí)表示考試中心的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，二級(jí)表示考點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)賬號(hào)加密

考試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)安全性不同于其它系統(tǒng)，盡管在系統(tǒng)功能上設(shè)計(jì)了不同用戶的使用權(quán)限，也不能保證敏感數(shù)據(jù)的保密性。例如DBA擁有最高權(quán)限，可知曉試卷的內(nèi)容。為了保證考試的公正性，這就需要有進(jìn)一步的安全措施——數(shù)據(jù)加密。在該系統(tǒng)中我們采取了MD5算法加密口令，DES算法加密其它敏感數(shù)據(jù)。

與傳統(tǒng)的考試方式相比，網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的主要好處是可以動(dòng)態(tài)地管理各種考試信息，只要題庫(kù)足夠大，就可以按照要求自動(dòng)生成各種試卷；而且，網(wǎng)絡(luò)考試的時(shí)間比較靈活， 可以在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)隨到隨考，不必統(tǒng)一時(shí)間開考；另外，計(jì)算機(jī)化考試的最大特點(diǎn)是閱卷快，系統(tǒng)可以在考試結(jié)束時(shí)當(dāng)場(chǎng)給出客觀題考試成績(jī)，計(jì)算機(jī)閱卷給了考生最大的公平感。因此網(wǎng)絡(luò)考試不僅在高校，同時(shí)也已慢慢在各個(gè)領(lǐng)域普及應(yīng)用。

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收稿日期：2008-03-24

作者簡(jiǎn)介：張春暉，女，廣東廣州人，碩士，華南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，主要從事計(jì)算機(jī)軟件方面的研究。