基于需求分析的職業(yè)院校在線考試系統(tǒng)設計開發(fā)研究

李慧新，孫建竹，包文莉

(1.本溪市機電工程學校 遼寧 本溪，117009；2.遼寧科技學院 管理學院 遼寧 本溪，117004)

在線考試系統(tǒng)的設計主要是基于B/S(瀏覽器和服務器)結構，并通過局域網(wǎng)訪問以Web形式實現(xiàn)在線考試，建立符合職業(yè)能力考試標準專業(yè)課程試題庫，優(yōu)化自動組卷及自動閱卷算法，實現(xiàn)在線考試系統(tǒng)的智能化組卷及對主客觀試題成績的自動評定功能，最后實現(xiàn)對整個考核系統(tǒng)考核結果的統(tǒng)計和分析等功能，真正實現(xiàn)專業(yè)課程考試的網(wǎng)絡化，提高考試的工作效率。

1 職業(yè)院校在線考試系統(tǒng)需求分析

在線考試系統(tǒng)的開發(fā)，不僅可以滿足現(xiàn)今職業(yè)院校專業(yè)課程考核要求，還可以真正實現(xiàn)考試網(wǎng)絡化，從而推動職業(yè)教育的健康發(fā)展，尤其是在疫情防控常態(tài)化情況下，在線考試系統(tǒng)的開發(fā)對于職業(yè)院校教學工作的正常運行具有重要的現(xiàn)實意義和實用價值。本溪市機電工程學校是本溪地區(qū)具有代表性的中職學校，學校開設了機械制造與控制、汽車制造與維修、焊接、機電技術與應用、數(shù)控技術與應用等專業(yè)。在期末進行的專業(yè)課程考試中，要求每個專業(yè)至少三門課程必考，而每個專業(yè)三個年級，每個年級又有若干班級，所以需要考試的課程繁多，各項參數(shù)變化很大，給考核工作帶來很大的困難。由于學校的新校區(qū)尚處于建設之中，致使學校的教育教學工作分在兩個校區(qū)進行，所以本校急需實行考試與考核的網(wǎng)絡化，以彌補職業(yè)學校專業(yè)課程考核試題庫及考核手段匱乏、滯后的問題。

依據(jù)考試需求，要求開發(fā)的系統(tǒng)能夠對不同專業(yè)、不同年級進行數(shù)據(jù)維護，人工設置組卷參數(shù)，系統(tǒng)實現(xiàn)自動組卷和自動閱卷，服務器自動生成動態(tài)試卷并完成自動評分，以保障考試工作的嚴肅性、公平性及合理性，實現(xiàn)在線考試的規(guī)范化、科學化、標準化。根據(jù)在線考試系統(tǒng)的需求，系統(tǒng)的開發(fā)按下列步驟進行：

(1)在系統(tǒng)設計方面，主要根據(jù)不同的功能需求，采用模塊化設計方法，通過自上而下、逐步細化的設計過程，先將系統(tǒng)進行細分為多個具有不同角色功能的子系統(tǒng)，然后將每個子系統(tǒng)劃分為不同的模塊，再對每個模塊的功能進行重新設計[1]。

(2)組卷算法的研究方面，對傳統(tǒng)的組卷算法進行分析和研究，進一步對組卷算法進行優(yōu)化，提出了自動組卷策略。按照組卷過程中設置相關參數(shù)、控制指標和約束條件進行抽題，生成標準試卷，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動組卷。

(3)主觀題成績評定算法研究方面，主要是通過引入的模式識別概念，判斷學生回答中關鍵詞的數(shù)量來計算的，用模糊數(shù)學中的單向貼近度概念來描述答案相似度的修正。

2 在線考試系統(tǒng)開發(fā)目標和設計原則

2.1 系統(tǒng)開發(fā)目標

建立職業(yè)院校專業(yè)課程在線考試系統(tǒng)，構建網(wǎng)絡考試平臺，制定在線考試專業(yè)課程標準，實現(xiàn)職業(yè)院校學生專業(yè)課程考試的網(wǎng)絡化。建立動態(tài)專業(yè)課程試題庫，設置組卷參數(shù)及控制指標，制定組卷約束條件，按組卷策略自動生成符合標準的試卷，依據(jù)主觀題成績評定算法實現(xiàn)對主客觀試題的自動批改，并實現(xiàn)考核結果進行統(tǒng)計、分析和查詢等功能。

2.2 系統(tǒng)的設計原則

系統(tǒng)的設計原則主要是考慮系統(tǒng)的開放性、通用性、可擴展性及安全性等諸多原則，設計過程中要嚴格遵守這些原則，以確保在線考試系統(tǒng)設計的科學性、合理性。系統(tǒng)設計需要考慮如下原則：

(1)通用性和開放性：由于課程不同，試題的內容和形式也會存在差別，這就要求設計一個通用的在線考試系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶需求而自動選擇對應的數(shù)據(jù)庫；由于在線考試的實現(xiàn)是基于Web瀏覽器，只要有網(wǎng)絡，就可以通過瀏覽器登錄到考試系統(tǒng)進行考試或進行相應的管理維護，方便快捷[2]。

(2)準確性和可靠性：在考試、計時、評分等諸多環(huán)節(jié)中，要確保準確無誤，否則將直接影響到考試的客觀性和公正性；在線考試系統(tǒng)是依賴于計算機和網(wǎng)絡平臺的考試，意外斷電、死機、網(wǎng)絡故障等問題的出現(xiàn)不可避免，系統(tǒng)設計過程中采用冗余設計原則，保證系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時能夠自動恢復，將故障造成的損失降到最低；在應對各種攻擊或突然增加的訪問時，系統(tǒng)可以為用戶提供所需要的預期的訪問響應，以防止網(wǎng)絡阻塞或間歇現(xiàn)象，或延遲時間過長，從而保證系統(tǒng)可以正常工作。

(3)安全性和容錯性：由于在線考試系統(tǒng)基于網(wǎng)絡平臺，所以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全性就非常重要，可以通過保護系統(tǒng)信息的機密性、完整性、可靠性來達到安全防護的目的；當用戶出現(xiàn)錯誤操作時，系統(tǒng)能進行相應的錯誤處理，給予提示或預警，不能影響系統(tǒng)的正常運行。

(4)界面友好性和可維護性：系統(tǒng)在界面設計上要力求簡單、易用，在安裝、配置、維護各方面要簡單方便，具有良好的用戶接口；系統(tǒng)必須具備遠程監(jiān)控、維護、管理的能力，通過對系統(tǒng)有效、方便地管理和維護，以確保系統(tǒng)的正常運行。

(5)可擴展性：可擴展性是指在遵循接入計算機規(guī)模的擴展和使用功能的擴展的前提下，系統(tǒng)保證可持續(xù)增長，以滿足用戶的需求。系統(tǒng)開發(fā)過程中，需要長遠規(guī)劃，采用模塊設計。當系統(tǒng)規(guī)模變化時(如用戶增加、課程變化等)，系統(tǒng)能夠進行相應的擴展，以保證系統(tǒng)的正常運行。

3 在線考試系統(tǒng)的功能需求

系統(tǒng)主要采用模塊化設計，根據(jù)不同的功能需求，在線考試系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理員、教師和學生三個子系統(tǒng)[3]。

(1)管理員子系統(tǒng):整個考試系統(tǒng)的核心，負責整個考試系統(tǒng)的管理，管理老師和學生的賬號，負責整個考試系統(tǒng)的正常運行。

(2)教師子系統(tǒng):具體考試工作的執(zhí)行，負責教師賬號和課程的管理，考試科目的設置，題庫的修改，試卷的評價，成績的查詢。

(3)學生子系統(tǒng):參加考試和檢查成績。

本在線考試系統(tǒng)功能清晰，分工明確，能滿足不同對象的功能需求，有效地提高了安全性，保證了在線考試系統(tǒng)的正常運行。

4 在線考試系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系結構

本系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系結構主要是基于B/S結構模式，服務器端主要實現(xiàn)管理數(shù)據(jù)庫、發(fā)布信息等功能，通過客戶端安裝操作系統(tǒng)和瀏覽器來完成。運行過程中，整個系統(tǒng)由Web服務器統(tǒng)一進行管理和發(fā)送，用戶通過瀏覽器以HTTP協(xié)議向Server發(fā)出請求[4]。服務器端運行SQL命令和標準的Web標準HTML代碼，通過ODBC程序連接到支持ODBC的數(shù)據(jù)庫來存取網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫。整個系統(tǒng)分為五層，第一層為客戶端，第二至第五層為服務器端，其網(wǎng)絡體系結構如圖 1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡體系結構

其中，用戶層：它面向最終用戶，主要是用戶操作系統(tǒng)和瀏覽器，用戶通過頁面與系統(tǒng)交換信息；服務層:即在線考試系統(tǒng)通過ASP與應用服務器交換信息，通過HTTP與瀏覽器交換信息；數(shù)據(jù)庫接口層:通過應用服務器將數(shù)據(jù)信息收集到各個接口系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層:主要是數(shù)據(jù)庫服務器層；操作系統(tǒng)層：Windows 2000 Advanced Server。

5 在線考試系統(tǒng)的總體設計思路

5.1 系統(tǒng)功能設計

系統(tǒng)由系統(tǒng)管理員、教師和學生三層結構組成的考核系統(tǒng)，設計過程，根據(jù)不同的功能需求，采用模塊化設計方法，通過自上而下、逐步細化的設計過程，先將系統(tǒng)劃分為多個子系統(tǒng)，然后將每個子系統(tǒng)劃分為不同的模塊，再對每個模塊的功能進行重新設計[5]。

5.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

系統(tǒng)采用Microsoft SQL Server 2000作為后臺開發(fā)工具，數(shù)據(jù)庫中表結構設計如下表1、表2、表3、表4、表5所示，包括管理員信息表、科目數(shù)據(jù)信息表、試卷信息表、學生答卷表等，以滿足學生、教師和管理員實現(xiàn)其各自的操作功能。本考試系統(tǒng)支持判斷題、單選題、填空題和簡答題等四種題型，每一類型的試題都有一個表結構，都有一個唯一的試題編號可供檢索，并含有標準答案作為考試后評卷的依據(jù)。

表1 管理員信息表

表2 教師信息表

表3 學生信息表

表4 試題庫信息表

表5 試卷信息表

(1)管理員信息表(Admin_Info)：用于存放系統(tǒng)管理員的注冊信息。

(2)教師信息表(Teacher_Info)：用于存放教師相關信息。

(3)學生信息表(Student_Info)：用于存放考生相關信息。

(4)試題庫信息表(db_Info)：用于存放試題相關信息內容。

(5)試卷信息表(Exam_Info)：用于存放試卷的相關信息。

6 結語

本文針對當前職業(yè)教育考試目標，從系統(tǒng)需求分析出發(fā)，對系統(tǒng)的模型結構和各功能模塊進行了分析，對系統(tǒng)進行了總體設計，建立了本系統(tǒng)的功能流程和系統(tǒng)總體結構，確立了系統(tǒng)的總體框架，最后對本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫方面進行了詳細的設計。本在線考試系統(tǒng)結構清晰，分工明確，能滿足不同對象的功能需求，有效地提高了安全性，保證了在線考試系統(tǒng)的正常運行，尤其是在疫情防控常態(tài)化情況下，在線考試系統(tǒng)的建設對職業(yè)院校的考試工作具有重要的意義。