鐵路技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計與實踐

摘 要：本文針對鐵路技能考證場景設(shè)計其題庫訓(xùn)練系統(tǒng)，除了設(shè)計基本幾種訓(xùn)練模式外，同時設(shè)計了智能推薦訓(xùn)練場景，還提出把系統(tǒng)集成到數(shù)字校園平臺，并給出接口設(shè)計方案和微信端應(yīng)用的設(shè)計方案，最后對系統(tǒng)關(guān)鍵的抽題功能給出實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：題庫;集成;接口;訓(xùn)練系統(tǒng)

一、緒論

題庫練習(xí)是一種常見的教學(xué)手段，具有題庫管理，抽題練習(xí)，學(xué)習(xí)記錄等功能。比較早出現(xiàn)的有“駕校一點通”題庫訓(xùn)練系統(tǒng)，其面向機動車駕駛證考試的科目一考試，由于針對性強，易學(xué)易用的特點受到廣大學(xué)習(xí)者好評。鐵路技能考證是廣大鐵路從業(yè)人員的執(zhí)職資格證，覆蓋鐵路的所有工種，如客運，信號，電務(wù)，工務(wù)，機務(wù)等崗位，加上鐵路工作人員多，按傳統(tǒng)紙質(zhì)的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)資料易丟，學(xué)習(xí)沒有針對性，缺少學(xué)習(xí)過程記錄等。為方便工作人員或?qū)W生能便捷學(xué)習(xí)，針對性訓(xùn)練，提高考證的通過率。本文為滿足鐵路技能考證題庫訓(xùn)練需求，設(shè)計其訓(xùn)練系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)設(shè)計

鐵路技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)以題庫練習(xí)為基礎(chǔ)，面向鐵路技能考證應(yīng)用方向，除了題庫之外，還結(jié)合學(xué)校的數(shù)字校園平臺加上用戶登錄功能，即按授權(quán)使用。再者本系統(tǒng)作為學(xué)校信息化的一部分，按學(xué)校信息化標準進行數(shù)據(jù)對接集成。系統(tǒng)具有智能推薦功能，根據(jù)用戶的錯題比例，給用戶進行智能推薦相關(guān)知識點的題目，實現(xiàn)智能訓(xùn)練的功能。

（一）功能分析

系統(tǒng)功能分為前端和后臺兩部分，前端為用戶登錄、各種訓(xùn)練模式、模擬測試等功能，后臺為管理員登錄、權(quán)限管理、題庫管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與數(shù)據(jù)推送等功能。

（二）數(shù)據(jù)集成設(shè)計

數(shù)據(jù)集成主要是從數(shù)字校園平臺同步學(xué)生基礎(chǔ)信息，包括學(xué)號，姓名，身份證號，院系，專業(yè)，班級等，采用中間表的方式集成，即數(shù)字校園平臺定時把學(xué)生基礎(chǔ)們信推送到中間表，技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)從中間表取學(xué)生基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新到本地正式數(shù)據(jù)庫。中間表可以建在數(shù)據(jù)中心平臺，也可以建在技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)，由于數(shù)據(jù)中心平臺承擔與所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換工作，本文設(shè)計把中間庫建在后者上，減輕數(shù)據(jù)中心平臺負擔。

技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)從中間表取學(xué)生基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有三種方式，一是使用數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器功能，當中間庫數(shù)據(jù)改變同時更新正式庫的數(shù)據(jù)。二是定時更新，使有數(shù)據(jù)庫的DTS功能或操作系統(tǒng)的計劃任務(wù)來實現(xiàn)。三是手動更新，從管理后臺執(zhí)行數(shù)據(jù)同步功能。方法一是實時更新，數(shù)據(jù)量大時影響系統(tǒng)性能。方法二的定時任務(wù)需要配合第三方數(shù)據(jù)更新程序一起用，因此，要額外編程實現(xiàn)更新功能。方法三要求管員定時登錄系統(tǒng)進行操作，過于繁鎖。本文設(shè)計采用第一種方式，因為學(xué)生數(shù)據(jù)相對比較穩(wěn)定，一般是每學(xué)期更新一次，對系統(tǒng)性能影響不大。數(shù)字校園平臺向中間表定時推送數(shù)據(jù)的功能由中心平臺完成，本文不進行探討。

（三）單點登錄集成

隨著數(shù)字校園建設(shè)的推進，為方便整合各系統(tǒng)之間的交互，很多高校都建設(shè)了統(tǒng)一門戶平臺，實現(xiàn)統(tǒng)一認證和單點登錄。本系統(tǒng)設(shè)計遵循從統(tǒng)一門戶單點登錄到技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)。常見的認證與授權(quán)系統(tǒng)有OAuth、OPenID、SAML，其區(qū)別有：①OAuth協(xié)議的認證憑證必須是資源擁有者發(fā)放的;而OPenID的認證憑證可以是你需要登錄的網(wǎng)站支持的其它任何正規(guī)OPenIDProvier網(wǎng)站均可。②OPenID只是身份的象征，可以看作是身份證;而OAuth認證憑證，一定是資源擁有者發(fā)放的，不僅是用戶在資源擁有者系統(tǒng)身份的憑證，還是其某些授權(quán)資源訪問的憑證，可以看作是鑰匙。③SAML支持XACML協(xié)議進行權(quán)限控制。SAML協(xié)議較OAuth來說確實比較復(fù)雜，但是功能也十分強大，支持認證，權(quán)限控制和用戶屬性。

本設(shè)計根據(jù)數(shù)據(jù)中心平臺的認證與授權(quán)系統(tǒng)一致的認證方式，使用的是OAuth協(xié)議，再結(jié)合CAS系統(tǒng)進行單點登錄。

（四）抽題設(shè)計

抽題是順序訓(xùn)練，隨機訓(xùn)練，錯題訓(xùn)練，推薦訓(xùn)練應(yīng)用中一項公共的功能，都是向后端服務(wù)器取題，傳統(tǒng)的方式是抽一題刷新一次頁面，用戶體驗差。本文設(shè)計使用Ajax方式抽題，做到無刷新頁面進數(shù)取題交互。Ajax又稱“異步Java Script 和 XML”，其核心是通過XMLHttpRequst對象向服務(wù)器發(fā)送請求，進行數(shù)據(jù)交互。Ajax有XML和JSON兩種數(shù)據(jù)格式。XML是官方標準格式，數(shù)據(jù)層次分明，數(shù)據(jù)共享方便。JSON是輕量的數(shù)據(jù)交換格式，格式用鍵/值對的方式，易于讀寫。本文采用JSON的數(shù)據(jù)格式，占用帶寬小，易于解析，能兼容B/S架構(gòu)的ASP.NET，JSP，PHP，JavaScript等語言。其抽題思路如下：

由客戶端瀏覽器發(fā)起Ajax請求，使用JSON封裝題號發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)題號用JSON封裝題目數(shù)據(jù)后返回給客戶端，客戶端用JavaScript解析JSON后顯示。

（五）權(quán)限設(shè)計

針對鐵路技能考證場景，滿足不同的工種，設(shè)計題庫切換功能，按學(xué)生的專業(yè)選擇題庫，也就是說鐵道運營專業(yè)、乘務(wù)專業(yè)對應(yīng)客運員考證，鐵道信號專業(yè)對應(yīng)信號員考證等。系統(tǒng)設(shè)計按角色賦予權(quán)限，角色與用戶是多對多關(guān)系，允許學(xué)生使用多個訓(xùn)練庫，考取多個技能證。

（六）接口設(shè)計

為方便把技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用擴展到手機微信，APP等移動端，對學(xué)生登錄，五種訓(xùn)練模式，模擬測試，數(shù)據(jù)分析等功能的數(shù)據(jù)交互設(shè)計成接口方式，方便WEB和移動端調(diào)用，滿足應(yīng)用擴展需求。常見的接口模式有WebService，WebAPI，WCF等。WebService用于跨平臺的可互操作，基于SOAP協(xié)議，數(shù)據(jù)格式是XML。WebAPI是輕量級的HTTP服務(wù)，支持GET，POST，PUT等HTTP操作，并且對限制帶寬的設(shè)備（比如智能手機）支持的很好，數(shù)據(jù)格式XML或JSON。WCF是WebService的升級版本，具有互操作性，跨進程，跨平臺，跨機器的通信的特點，使用“契約”方式進行數(shù)據(jù)、消息操作，數(shù)據(jù)格式是XML，JSON或ATOM。

技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)從本質(zhì)上來說還是B/S應(yīng)用，不會應(yīng)用在C/S客戶端，Linux系統(tǒng)，PDA設(shè)備等情況。無需考慮跨進程和跨機器的通信，以輕量便捷，快帶高效為目的。因此，本文設(shè)計使用WebAPI的模式進行接口設(shè)計，其接口的調(diào)用類似于訪問一個URI地址，容易集成。

（七）移動端設(shè)計

本文主要擴展是在微信公眾號上實現(xiàn)技能考證訓(xùn)練的功能進行設(shè)計，其原理如圖3所示。微信服務(wù)器將組裝XML請求消息后發(fā)給考證訓(xùn)練系統(tǒng)服務(wù)器，后者回復(fù)一個XML應(yīng)用消息給技能考證訓(xùn)練公眾賬號，公眾賬號再回復(fù)給用戶，在這個收發(fā)過程中，發(fā)送方和接收方進行了調(diào)換（ToUserName和FromUserName值互換）。消息類型MsgType有：text--文本，image--圖像，voice--語音，video--視頻，shortvideo--小視頻，location--地理位置，link--鏈接等。

當接入微信公從號前必須進行signature（）請求校驗，其流程參考官方文檔。本系統(tǒng)使用微信服務(wù)號進開發(fā)，消息類型為“text”文本類型，考證訓(xùn)練系統(tǒng)服務(wù)器交互使用WebAPI接口，界面設(shè)計為HTML5響應(yīng)式頁面布局。

三、系統(tǒng)實現(xiàn)

這里介紹關(guān)鍵抽題功能的實現(xiàn)，使用JQuery輕量級框架的Ajax方法實現(xiàn)，其語法為：

jQuery.ajax（function（）{

url：http：//res.backSer.com/api/getItem/1，//發(fā)送請求的地址，

type：post，//請求方式，POST，GET

data：{題目：1}，//發(fā)送到服務(wù)器的數(shù)據(jù)，JSON數(shù)據(jù)

dataType：json，//預(yù)期服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)類型，有字符串，JSON，XML等

success：function（response）{ //請求成功后回調(diào)函數(shù)

$（“#title”）.val（response.title）;//顯示題目

for（var item in response.subject）{ //遍歷候選項

$（“#subject”）.append（“<input type=radio name="+item.id"+ " value="+item.selItem+" />”+item.title） ;

}

}

}）

由JQuery.Ajax方法向接口請求題目數(shù)據(jù)，把題目、候選項顯示到客戶端。當用戶答題時，用JQuery.Ajax方法把用戶選擇答案傳給服務(wù)器，服務(wù)器判斷答題結(jié)果并保存。服務(wù)器分析答題趨勢后，給用戶推送出錯率較高知識點的題目，實現(xiàn)推薦訓(xùn)練。

另外，后臺實現(xiàn)基于MVC模式。M模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫模型和讀寫操作;V視圖，前端顯示;C控制器，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。后臺權(quán)限，接口，題庫管理等實現(xiàn)都是數(shù)據(jù)庫讀寫，使用EntityFramework框架完成，這里不詳細展開。

四、總結(jié)

本文對鐵路技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)的功能需求，數(shù)據(jù)集成，單點登錄，抽題訓(xùn)練，權(quán)限管理，接口管理，移動端應(yīng)用等方面進行了分析與詳細設(shè)計，并對關(guān)鍵的抽題功能給了簡單的實現(xiàn)方法。

參考文獻：

[1]韋永軍， 覃秋密. 基于AJAX智能題庫訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 電腦知識與技術(shù)， 2011， 07（23）：5651-5654.