物理課程在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

賀詠琴，孟大敏，董 敏

(1．合肥第四十六中學(xué)，安徽 合肥 230061;2．合肥工業(yè)大學(xué) 電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院，安徽 合肥 230009;3．華南理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006)

大學(xué)物理是高校各工科專業(yè)的必修課程，隨著考生數(shù)量的增加，傳統(tǒng)的考試方式使得教師出卷閱卷的工作量越來越大，并且其工作十分繁瑣，非常容易出錯(cuò)［1］。隨著Internet 的迅速發(fā)展和廣泛普及，通過Internet 來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上考試，是現(xiàn)代教育技術(shù)的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。可以實(shí)現(xiàn)教考分離以及考務(wù)工作的全自動(dòng)化管理，可以有效利用校園網(wǎng)的軟硬件資源，使其發(fā)揮最大效力，并實(shí)現(xiàn)考試的客觀性、公正性，自動(dòng)化組卷、閱卷可以減輕教師的工作強(qiáng)度［2－6］。

本文以Internet 為平臺，研究大學(xué)物理在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)［7－8］，包括系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了用戶注冊模塊、用戶登錄模塊、在線考試模塊、題庫管理模塊、試卷管理模塊、學(xué)生管理模塊、成績管理模塊的設(shè)計(jì)等。系統(tǒng)采用XML 作為Web Service 數(shù)據(jù)交換格式，其邏輯都是在應(yīng)用服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)，采用Web Service 遠(yuǎn)程調(diào)用，使得系統(tǒng)擴(kuò)展性更強(qiáng)、部署容易、使用更靈活。

一、大學(xué)物理在線考試系統(tǒng)架構(gòu)

Web Service 是一種構(gòu)建應(yīng)用程序的普遍模型，可以在任何支持網(wǎng)絡(luò)通信的操作系統(tǒng)中實(shí)施運(yùn)行;它是一種新的web 應(yīng)用程序分支，是自包含、自描述、模塊化的應(yīng)用，可以發(fā)布、定位、通過web 調(diào)用。Web Service 是一個(gè)應(yīng)用組件，它邏輯性地為其他應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)與服務(wù)，各應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和規(guī)定的一些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式(Http，XML，Soap)來訪問Web Service，通過Web Service 內(nèi)部執(zhí)行得到所需結(jié)果。Web Service 可以執(zhí)行從簡單的請求到復(fù)雜商務(wù)處理的任何功能。一旦部署以后，其他Web Service 應(yīng)用程序可以發(fā)現(xiàn)并調(diào)用它部署的服務(wù)［9］。

Web services 的工作流程圖如圖1 所示。

圖1 Web services 的工作流程圖

系統(tǒng)采取典型的B/S 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，服務(wù)器端，我們將部署三臺服務(wù)器，一臺是IIS 和ASP．NET 解析服務(wù)器，它主要的工作就是接受用戶瀏覽器發(fā)送的HTTP請求，解析請求，并將它發(fā)給ASP．NET 服務(wù)器，執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯。第二臺是WebService 部署服務(wù)器，預(yù)裝Windows．NETFramework，用作Web 服務(wù)的部署和發(fā)布，并接受ASP．NET 發(fā)送的以SOAP 協(xié)議發(fā)送的Web服務(wù)請求，執(zhí)行相應(yīng)的處理，并返回處理結(jié)果給ASP．NET 服務(wù)器。第三臺是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，它主要用作數(shù)據(jù)庫服務(wù)，WebService 服務(wù)器可以通過ADO．NET 組件實(shí)現(xiàn)對其訪問。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

二、系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

大學(xué)物理在線考試系統(tǒng)劃分為四大模塊，第一個(gè)模塊是登錄模塊，包括身份驗(yàn)證功能、學(xué)生注冊功能、找回密碼功能。身份驗(yàn)證可以區(qū)分是學(xué)生用戶登錄，還是管理員老師登錄。注冊功能讓學(xué)生提交自己的學(xué)號、專業(yè)等信息入系統(tǒng);密碼找回功能依靠學(xué)生注冊時(shí)填寫的學(xué)號以及身份驗(yàn)證問題等信息實(shí)現(xiàn)密碼的找回服務(wù)。

第二大模塊是前臺學(xué)生考試模塊，包括試卷選擇模塊、答題模塊、成績查詢模塊。試卷選擇，提供按專業(yè)和課程選擇第幾套試卷進(jìn)行作答。答題模塊提供方便的答題頁面供學(xué)生考試使用，目前系統(tǒng)只允許進(jìn)行單項(xiàng)選擇和多項(xiàng)選擇的功能。分別以多選框和單選鈕的界面呈現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生作答完畢后，提交系統(tǒng)時(shí)，會(huì)立即計(jì)算出成績，并將結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫供老師管理及自己查詢。查詢成績模塊主要用于學(xué)生查詢自己的歷來的考試成績。

第三大模塊是后臺管理模塊，包括學(xué)生信息管理模塊、專業(yè)管理模塊、課程管理模塊、考題信息管理模塊、考生成績管理模塊。學(xué)生信息管理模塊可用于管理員對注冊學(xué)生身份的有效驗(yàn)證，剔除不合格的學(xué)生信息。專業(yè)管理模塊和課程管理模塊用作管理員對學(xué)科專業(yè)以及專業(yè)下面的課程的設(shè)置，有了這些信息，才能在相應(yīng)的課程下面添加考試試卷。試題管理模塊為管理考題、考試試卷而設(shè)，首先是管理考卷，包括模擬測試試卷(也即在線訓(xùn)練系統(tǒng)內(nèi)容)，和正式考試試卷，學(xué)生登錄前臺時(shí)，可以選擇自己所要回答的試卷類型，是模擬試卷測試還是正式試卷測試，這部分功能在這里管理?？忌煽児芾砟K，包括管理員驗(yàn)證考試信息，對可疑成績進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，還可手動(dòng)調(diào)整學(xué)生成績，對平時(shí)表現(xiàn)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行加分獎(jiǎng)勵(lì)等等。

圖3 功能模塊劃分圖

前臺學(xué)生考試模塊和后臺管理模塊的數(shù)據(jù)都可以通過信息統(tǒng)計(jì)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、歸類和統(tǒng)計(jì)，包括總考試學(xué)生人數(shù)、分?jǐn)?shù)段分布、考題難易度系數(shù)計(jì)算等等。

三、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

主要有4 張表:

(1)考試信息表(exam_info):主要包括考試編號、考生編號、考試日期、考試時(shí)間、學(xué)生答案、分?jǐn)?shù)等，用于記錄系統(tǒng)中學(xué)生進(jìn)行考試的信息。

表1 考試信息表

(2)試題信息表(question_info):主要包括試題的ID、試題題型、難易程度、試題內(nèi)容、試題答案等，用于保存系統(tǒng)中的試題信息。

表2 試題信息表

(3)超級用戶信息(super_admin):主要包括用戶的ID、用戶名、密碼，用于保存管理員或者老師的信息。

表3 超級用戶信息表

(4)用戶記錄表(user_info):主要包括用戶的ID、用戶名、是否考試、性別，生日，專業(yè)，民族，畢業(yè)院校，專業(yè)，E-mail，電話，手機(jī)等信息，用于保存系統(tǒng)中注冊的考生信息。

表4 用戶記錄表

四、實(shí)驗(yàn)?zāi)M與分析

本文描述的大學(xué)物理在線考試系統(tǒng)是在一臺P4 1．8GHz 512MB 內(nèi)存的PC 機(jī)上開發(fā)完成的，操作系統(tǒng)為Windows XP，使用的運(yùn)行環(huán)境與開發(fā)工具為Microsoft ．NET Framework SDK v2．0、Microsoft Visual Studio 2008、Sql Server 2000。例子表明，用戶可以以一種靈活的界面友好的方式交互遠(yuǎn)程操作，獲得較為滿意的結(jié)果。

五、結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于B/S 的．Net 架構(gòu)的大學(xué)物理在線考試系統(tǒng)，在線考試系統(tǒng)中題目的生成、試卷的提交、成績的批閱等都可以在網(wǎng)絡(luò)上完成。教師所要做的只是精心設(shè)計(jì)題目、維護(hù)題庫、選擇好試題就可以實(shí)現(xiàn)考試的自動(dòng)化，從而大大減輕了教師的負(fù)擔(dān)。系統(tǒng)采用XML 作為Web Service 數(shù)據(jù)交換格式，其邏輯都是在應(yīng)用服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)，采用Web Service 遠(yuǎn)程調(diào)用，使得系統(tǒng)擴(kuò)展性更強(qiáng)、部署容易、使用更靈活。

［1］張與鴻．大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的開發(fā)［J］．天津商學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，27(3):56－58．

［2］漆書青，戴海崎，丁樹良．現(xiàn)代教育與心理測量學(xué)［M］．南昌:江西教育出版社，1998:50－63．

［3］余勝泉，何克抗．網(wǎng)絡(luò)題庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．中國遠(yuǎn)程教育，2000(9):53－57．

［4］顧海根．學(xué)校心理測量學(xué)［M］．南寧:廣西教育出版社，2002:30－35．

［5］George Coulouris，Jean Dollimore，Tim Kindberg．Distributed Systems Concepts and Design［M］．Beijing:China Machine Press，2003:20－33．

［6］Thanos Pateljs．An Overview of Computer－Based Testing［EB/OL］．http://www．collegeboard．com/repository/overview_of_computer__10507．pdf，2010．7．9．

［7］董 敏，畢 盛，齊德昱，等．基于網(wǎng)格的e－assessment 題庫資源共享平臺研究［J］．計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2008，25(1):223－225．

［8］董 敏，齊德昱，王曉蒲．IRT 題庫系統(tǒng)的分布式體系結(jié)構(gòu)研究［J］．計(jì)算機(jī)工程，2005，31(21):212－213．

［8］百度 百 科．webservice［EB/OL］．http://baike．baidu．com/view/837392．html?fromTaglist．