基于互聯(lián)網(wǎng)+的JAVA在線練習(xí)考試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

曾鴻智　陳敏　張競超　眭靈建　李夢杰　覃凌鵬

摘要：教育承載著龐大的信息流，傳統(tǒng)教育信息化已是大勢所趨，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與教育深度融合，以推動教育進(jìn)步、效率提升和組織變革、增強(qiáng)教育創(chuàng)新力和生產(chǎn)力的具有戰(zhàn)略性和全局性的教育變革。面向大學(xué)計算機(jī)軟件工程專業(yè)中的重點專業(yè)基礎(chǔ)課《Java程序設(shè)計》，設(shè)計并開發(fā)了一個在線練習(xí)考試系統(tǒng)，以傳統(tǒng)考試與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”形式，優(yōu)化了現(xiàn)有考試功能，并融入了特色化模塊。應(yīng)用表明，該系統(tǒng)加強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生實踐編程水平，系統(tǒng)具有功能豐富、針對性強(qiáng)、實用性高、易于使用等特點。

關(guān)鍵詞：信息化教育;互聯(lián)網(wǎng)+教育;在線考試;Java

中圖分類號：TP311 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）13-0081-03

Abstract： Education is carrying a huge flow of information， and the traditional education informatization is the trend. "Internet + education" is a strategic and all round educational reform that deeply integrates Internet technology and education to promote educational progress， efficiency improvement and organizational change， and enhance educational innovation and productivity. For the key professional basic course "Java programming" in the major of computer software engineering， an online exercise examination system for the course is designed and developed. The Internet plus education form combined with the traditional examination and the Internet is used to optimize the existing examination function and integrate into the characteristic module. The application shows that the system has strengthened the students' autonomous learning ability and interest in learning. The system has the characteristics of rich function， strong pertinence and high practicability.

Key words： Informatization education; Internet + education; online examination; Java

1 概述

傳統(tǒng)考試采用教師人工選題出卷，將試題打印至紙張上，集中組織學(xué)生進(jìn)行考試，考后教師需要手工批閱大量試卷，組織一場考試需要教務(wù)人員與學(xué)生花費(fèi)大量人力、物力，同時， 由于期末考試后的試卷批改時間較短，教師還需要完成統(tǒng)計學(xué)生成績、分析試卷等工作，因此，客觀上存在工作量大、統(tǒng)計工具不便利、數(shù)據(jù)分析結(jié)果不直觀等問題[1]。

“互聯(lián)網(wǎng)+”是對于互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，是更加智慧化的互聯(lián)網(wǎng)，它既延續(xù)了互聯(lián)網(wǎng)所具備的對于信息的傳輸功能，可以跨越距離，同步時間利用多媒體的傳播信息，又多了一項多維度多設(shè)備多向的信息傳播交流[2]?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的在線考試消除了時間、空間等因素的限制，以互聯(lián)網(wǎng)的便捷性節(jié)省了大量人力、物力、財力。互聯(lián)網(wǎng)推動了高等教育內(nèi)容和方式的革新，而工程教育專業(yè)認(rèn)證則促進(jìn)了高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。2010年《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》指出，高等教育實行工程教育專業(yè)認(rèn)證是今后高校教育改革發(fā)展的核心任務(wù)之一[3]。目前，國內(nèi)很多高校和專業(yè)均在致力于通過工程教育提升辦學(xué)水平和高素質(zhì)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

Java是近年來最為普及的幾種計算機(jī)語言之一，《Java程序設(shè)計》是大學(xué)計算機(jī)軟件工程專業(yè)中的重點專業(yè)基礎(chǔ)課。目前，專門針對該課程的考試系統(tǒng)為數(shù)不多，且存在如下共性不足：

1）實踐性差，沒有編程題不能編程，導(dǎo)致學(xué)生理論強(qiáng)，實踐編程差;

2）題型難度沒有梯度，學(xué)生能力水平不同，難度不能做到正好合適;

3）沒有錯題回顧，學(xué)生做了試題獲取不到新知識;

4）數(shù)據(jù)分析缺乏，沒有直觀的統(tǒng)計數(shù)據(jù);

5）題卷不靈活，題型單一，不能滿足學(xué)生的需求;

6）學(xué)生間沒有交互性，互聯(lián)網(wǎng)沒有真正互聯(lián)。

基于上述分析，本文設(shè)計實現(xiàn)了一個面向《Java程序設(shè)計》課程的在線考試與練習(xí)多功能系統(tǒng)，該系統(tǒng)改進(jìn)了網(wǎng)上現(xiàn)有考試系統(tǒng)的不足并進(jìn)行了功能擴(kuò)展，具有功能豐富、針對性強(qiáng)、實用性高、易于使用等特點。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)功能設(shè)計如下：

1）系統(tǒng)設(shè)計有在線編譯引擎，學(xué)生可以在沒有安裝Java軟件環(huán)境的情況下直接通過網(wǎng)頁運(yùn)行調(diào)試Java代碼;

2）按題目等級梯度分級，學(xué)生需要不斷做題才能解鎖更高難度題卷;

3）學(xué)生可以回顧試卷，系統(tǒng)將標(biāo)記出錯題，顯示所有題目的正確答案以及解析;

4）按試卷查閱學(xué)生分?jǐn)?shù)與答題情況，系統(tǒng)會根據(jù)答題情況自動生成可交互的動態(tài)圖表;

5）可以進(jìn)行時間短，題量少的小規(guī)模隨堂測試，也可以選擇專題練習(xí)，針對課堂內(nèi)容進(jìn)行及時練習(xí)鞏固;

6）參加完考試后，學(xué)生可以在系統(tǒng)的小型論壇中交流心得體會，加強(qiáng)學(xué)生間的交流，提高學(xué)習(xí)興趣。

系統(tǒng)含有學(xué)生端、教師端、管理端三個客戶端（如圖1所示），根據(jù)登陸賬號的類別系統(tǒng)將進(jìn)入相應(yīng)的客戶端。

3 關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)途徑

3.1練習(xí)與考試模塊

考試引擎包含了基礎(chǔ)的功能外還加入了許多形式與功能?？荚嚭蟹旨?、題型專題、隨堂考試。分級考試根據(jù)不同的難度將試題組成固定的試卷，用戶會從最低等級開始，達(dá)到規(guī)定分?jǐn)?shù)時可能解鎖更難的試題;題型與專題考試是系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的條件由題庫中抽取隨機(jī)的試題組成的試卷;隨堂考試是在規(guī)定的短時間段內(nèi)答題，并記錄答題時間。

系統(tǒng)加入了防作弊功能，第一次進(jìn)入考試頁面將自動全屏，每當(dāng)用戶按F11退出全屏?xí)r系統(tǒng)會監(jiān)測事件提示用戶并將試題隱藏，點擊顯示試題系統(tǒng)將再次進(jìn)入全屏狀態(tài)，系統(tǒng)檢測到一次考試中用戶觸發(fā)退出全屏事件三次以上將自動為其提交試卷并標(biāo)記作弊。流程如下圖：

3.2在線編譯引擎

作為針對Java課程的練習(xí)考試系統(tǒng)，最重要的編程練習(xí)自然必不可缺，本系統(tǒng)加入在線編譯功能，使學(xué)生能在做編程題時直接在系統(tǒng)中編譯代碼，大大提高學(xué)生的編程實踐能力。

在線編譯功能的具體實現(xiàn)思路為：系統(tǒng)獲取定義類的代碼行，以定義的類名創(chuàng)建.java類型文件，將提交的代碼寫入該文件中，運(yùn)行windows系統(tǒng)的cmd命令，在控制臺上寫入"javac "+className+".java ＼n"命令編譯.java文件，編譯成功后會出現(xiàn)一個類名.class的文件，然后系統(tǒng)寫入"java "+className+" ＼n"命令運(yùn)行.class文件，最后獲取控制臺輸出的內(nèi)容展示給用戶。關(guān)鍵代碼如下：

3.3編程題評分引擎

系統(tǒng)不僅可以在線編譯還含有一套評分系統(tǒng)，教師添加完編程題后還需要添加測試組數(shù)據(jù)，測試組數(shù)據(jù)由不同分值的測試項組成，測試項根據(jù)題目需求包含輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、限制時間、限制內(nèi)存，在線編譯用戶提交的代碼后系統(tǒng)將輸入數(shù)據(jù)寫入命令行，如果運(yùn)行輸出的結(jié)果與輸出數(shù)據(jù)一致且沒有超過限制的時間和內(nèi)存時則可以獲得該數(shù)據(jù)項的分?jǐn)?shù)。關(guān)鍵代碼如下：

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)以Struts2+Spirng+Hibernate為框架，前端使用bootstrap和Ajax，數(shù)據(jù)庫使用SQL Server。學(xué)生端為主體用戶端，參與考試與練習(xí)，還包含考后回顧、考后交流等輔助性功能;教師端主要管理試題和學(xué)生成績;管理端負(fù)責(zé)用戶和考試的管理。

4.1學(xué)生端

以考試為主，所有考試使用同樣的考試引擎，點擊交卷后數(shù)據(jù)庫將保存學(xué)生答題記錄、試題答題情況、機(jī)器閱卷分?jǐn)?shù)等信息;學(xué)生端還包含多種功能。

4.2教師端

教師端主要負(fù)責(zé)管理試題和和學(xué)生成績。

4.3管理端

5 結(jié)束語

“互聯(lián)網(wǎng)+”的到來意味著新技術(shù)的改革，深入改革教育模式、提高教育效率“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式勢在必行。系統(tǒng)實用性強(qiáng)、功能豐富，通過比較已有的考試系統(tǒng)來改進(jìn)完善，根據(jù)Java課程特點設(shè)計出有針對性的功能，方便了學(xué)生練習(xí)和考試、提高了實踐能力，減輕教師繁重的教務(wù)，但在特定時間段如考試時并發(fā)訪問量瞬間達(dá)到峰值，系統(tǒng)還需加強(qiáng)穩(wěn)定性與并發(fā)量。希望能為高校《Java程序設(shè)計》課程的在線輔助教學(xué)能提供一定的幫助與指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖鵬南，章小童.針對傳統(tǒng)考試模式的弊端提出基于Web的在線考試系統(tǒng)的分析與實現(xiàn)[J].數(shù)字化用戶，2013（6）：49-50.

[2] 陳耀華，陳琳.互聯(lián)網(wǎng)+教育智慧路向研究[J].中國電化教育， 2016（9）：80-84

[3] 黃琳，田志高，胡若飛.改進(jìn)教學(xué)方法提高化工原理實驗教學(xué)效果[J].廣州化工，2015，43（21）：212-214.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】