大數據時代高職院校網絡考試平臺設計與分析

摘要：網絡考試平臺是一種利用互聯網技術進行考試的在線系統(tǒng)，允許考生通過計算機或移動設備在網絡環(huán)境下參加考試，是技術進步的產物，是推動教育創(chuàng)新和提高教育質量的重要工具。本文深入分析網絡考試平臺在大數據環(huán)境下的安全性、可靠性、易用性、可擴展性四大設計原則，確保平臺能夠為用戶提供穩(wěn)定、安全的考試體驗，并探討了在大數據技術支持下，網絡考試平臺在服務端結構、用戶界面、功能模塊等的具體設計，處理考試期間各類問題的具體做法，以期提升考試效率與教學質量。

關鍵詞：大數據；高職學院；網絡考試平臺；XLearning

引言

大數據時代，教育信息化的步伐不斷加快，網絡考試平臺作為教育技術革新的重要產物，對高職院校的教學模式和考試管理產生了深遠的影響。隨著云計算、大數據分析等先進技術的融入，網絡考試平臺能夠提供高效、智能的考試服務，以及數據挖掘和分析，為教學提供個性化和精準化的反饋，從而推動教育質量的提升和教育模式的創(chuàng)新。網絡考試平臺作為一種高效的知識技能評測工具，其科學應用帶來了多方面的優(yōu)勢，特別是在大規(guī)?？荚嚨慕M織與管理方面，能夠處理大量考生的考試需求，并確?？荚嚵鞒痰臉藴驶鸵?guī)范化，顯著提升考試管理的效率和效果。在這一背景下，高職院校網絡考試平臺的設計需要綜合考慮教學需求、技術實現、用戶體驗、數據安全等多方面因素。

1. 網絡考試平臺的設計原則

1.1 安全性

網絡考試平臺的安全性設計是保障考試公正性和考生信息安全的核心。平臺可采用多層次的安全措施。例如，通過使用SSL加密傳輸數據、數據庫訪問控制、密碼策略、多因素認證和定期的安全審計增強安全性，確保只有授權用戶才能訪問敏感數據。同時，利用人臉識別等技術進行考生身份的核實，結合考點監(jiān)考人員管理和考試狀態(tài)監(jiān)控等多種監(jiān)控手段，有效預防和記錄作弊行為[1]。注重對原始數據的備份和防篡改，確保數據的完整性和一致性，構建一個安全可靠的網絡考試環(huán)境。

1.2 可靠性

可靠性原則強調平臺的穩(wěn)定性和一致性，確保在各種條件下都能提供預期服務。平臺后端可實施分布式架構，利用負載均衡和服務器集群技術來分散用戶請求，提升系統(tǒng)的處理能力，增強穩(wěn)定性。通過智能分配請求到不同的服務器，平臺能夠有效避免單一服務器過載的風險，并在部分系統(tǒng)組件發(fā)生故障時，通過故障自動檢測和恢復功能，確?？荚嚪盏倪B續(xù)性。這種架構的優(yōu)勢在于，允許平臺根據需求動態(tài)調整資源，同時降低單點故障的可能性。

平臺的可靠性設計還包括定期的數據備份策略和災難恢復計劃，保障在數據丟失或損壞的情況下，考試數據能夠迅速恢復，維護數據的安全性和可靠性。平臺還可制定詳細的災難恢復流程，并進行定期的恢復演練，以應對大規(guī)模系統(tǒng)故障。系統(tǒng)監(jiān)控與日志記錄功能則能提供全面的系統(tǒng)運行視圖，使運營團隊能夠實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，并通過日志分析及時發(fā)現并解決系統(tǒng)瓶頸和潛在問題，進一步確保平臺的穩(wěn)定運行和高效服務。

1.3 易用性

網絡考試平臺的易用性設計是提升用戶滿意度和考試效率的關鍵因素。平臺通過精心設計的用戶界面，考慮到不同用戶的使用習慣和需求，實現直觀的導航和清晰的操作指引，使用戶能夠迅速地找到并使用考生登錄、考試作答、提交試卷等功能。特別是在考試過程中，網絡考試平臺實時反饋答題狀態(tài)提示、剩余時間顯示以及操作確認信息，能極大地幫助考生掌握考試節(jié)奏，有效管理時間，減少因操作不當造成的錯誤[2]。

易用性也體現在平臺對多種題型和富媒體內容的強大支持上。通過集成文本、圖片、音頻和視頻等多媒體元素，網絡考試平臺可以使考試題目更加豐富和直觀，增強考生的參與感和理解度。這種多樣化的展示方式也適應不同考生的學習偏好，能夠提高信息接收效率。

1.4 可擴展性

網絡考試平臺的可擴展性設計是其長期適應教育技術發(fā)展的基礎。通過采用模塊化的架構，平臺將不同的服務和功能細分為獨立的模塊，這些模塊之間保持低耦合性，從而便于未來的更新和維護工作。這種架構允許平臺在不影響整體系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，靈活地引入新的考試功能，例如支持新的題型，集成先進的人工智能技術進行自動評卷，實現自適應考試等。這樣的設計可以加快新功能的集成速度，降低技術升級的成本和風險。

同時，平臺的API設計要注重開放性和兼容性，提供與其他教育信息系統(tǒng)或第三方服務集成的能力。接口策略允許平臺與外部系統(tǒng)進行數據交換和功能協同，可以擴展平臺的應用范圍和靈活性。例如，平臺可以與學生信息系統(tǒng)、教學管理系統(tǒng)等進行集成，實現用戶數據和成績信息的同步，也可以與在線學習平臺對接，提供更加連貫的學習體驗。通過這種持續(xù)的技術迭代和功能優(yōu)化，網絡考試平臺能夠不斷適應教育行業(yè)的新需求和挑戰(zhàn)，支持新興的教學模式和評估方法，確保平臺的長期競爭力和可持續(xù)發(fā)展。

2. 網絡考試平臺架構設計

2.1 服務端架構

360推出的XLearning是一款深度學習框架調度系統(tǒng)，可支持多種機器學習，其中內置了網絡考試平臺[3]。Xlearning網絡考試平臺的服務端技術架構采用了多層架構設計，基于Model-View-Controller（MVC）模式，將業(yè)務邏輯、數據展示和用戶交互清晰分離。使用Spring Framework服務端技術框架，實現依賴注入和聲明式事務管理，簡化企業(yè)級應用的開發(fā)。平臺后端與關系數據庫管理系統(tǒng)（MySQL）緊密結合，確保數據的持久化、一致性和完整性[4]。

此前，受外部因素影響，許多高職院校，如江西職業(yè)技術大學、日照職業(yè)技術學院、河南職業(yè)技術學院、濱州職業(yè)學院等采取了線上考試的方式，通過XLearning進行期末考試，以確保教學活動的連續(xù)性和學生的學習效果，并利用人臉識別、雙監(jiān)控操作等手段，確?？荚嚨墓叫院凸訹5]。

根據高職院校的實際使用情況，為提高性能，Xlearning平臺的服務端架構通過Nginx進行負載均衡，合理分配用戶請求到多臺服務器。Redis作為緩存服務，減少對數據庫的直接訪問，加快數據檢索速度。RabbitMQ消息隊列技術處理考試結果批改和通知發(fā)送等異步任務。

Xlearning網絡考試平臺注重安全性和可維護性，基于OAuth2.0的身份驗證和授權機制，確保用戶訪問的安全性。平臺采用Docker容器化技術，快速部署和擴展服務。同時，集成Prometheus監(jiān)控系統(tǒng)，對服務狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并記錄分析日志數據，系統(tǒng)技術架構如圖1所示。

2.2 用戶界面

Xlearning網絡考試平臺的用戶界面設計簡潔直觀，從登錄頁面開始，就為用戶提供清晰的導向。登錄頁面整體背景以考試元素為主，分散有“歷史”“英語”等科目名稱，頁面左側以書本、鉛筆圖片為視覺中心，并附帶“網絡學習”“資深教師”“在線視頻”，表明平臺性質，右側是簡潔的登錄表單，要求輸入用戶名和密碼，下方附有“忘記密碼”和“用戶注冊”鏈接，方便用戶快速找回賬戶或加入平臺，整個用戶界面突出網絡考試主題。

一旦登錄成功，用戶將進入儀表板，這是用戶互動的中心樞紐。儀表板設計上突出考試概覽，展示即將到來的考試和歷史成績，使考生對即將參加的考試和過往表現一目了然。導航欄固定在頁面頂部或側邊，直觀地連接到其他關鍵部分，如“我的考試”“成績查詢”和“個人設置”。此外，儀表板還包含快速訪問區(qū)域和通知中心，確保用戶能夠及時獲取考試更新和重要信息。

在考試頁面，考試標題和指令在頁面頂部明確展示，確?？忌浞掷斫饪荚囈?。題目列表整齊排列在頁面一側，考生可以一目了然地查看所有問題，并能迅速跳轉至任一題目。答題區(qū)域留有足夠空間，適應不同題型的作答需求，且在顯眼位置設有倒計時計時器和提交按鈕，方便考生管理時間和完成考試。整個考試頁面的設計旨在提供一個無干擾、專注的考試環(huán)境，確?？忌軌蝽樌M行考試[6]。

2.3 題庫模塊

Xlearning網絡考試平臺的設計理念在于提供全面的題型支持和靈活的考試體驗，以滿足多樣化的教學和評估需求。平臺支持的題型包括選擇題、填空題、簡答題和計算題等，覆蓋了從標準化測試到開放式問題的各種評估形式。選擇題和填空題適用于客觀評估，簡答題和計算題可以深入考查學生的分析能力和解決問題的能力。Xlearning網絡考試平臺支持圖片上傳功能，為考生提供了解答題目時的額外參考，適應不同學科和課程的特定需求。

Xlearning網絡考試平臺兼容不同評估標準，允許教師根據課程目標和學習成果，定制考試內容和評分標準，支持知識記憶測試、批判性思維評估。Xlearning網絡考試平臺也可為考試機構提供多個預設在線考試解決方案。

2.4 用戶功能

Xlearning網絡考試平臺針對不同用戶群體設計不同功能，以滿足學生、教師和終端管理員的具體需求。學生端的功能集中在考試參與和學習反饋上。通過Xlearning網絡考試平臺，學生可以獲取考試信息，包括時間、科目和要求，并使用在線答題功能，完成教師設置的考試項目。在答題過程中，學生可以使用實時監(jiān)控，合理分配答題時間。考試結束后，可以通過平臺直接查詢成績和教師評價。

教師端的功能注重考試的管理和評分過程。教師可以通過Xlearning網絡考試平臺設置考試題目、安排考試時間、監(jiān)控考場，確?？荚嚨墓叫?。考試結束后，教師可使用平臺的智能評卷系統(tǒng)批改選擇、填空等客觀題，減輕評分負擔，快速完成考試評分。

終端管理員端專注于平臺的維護和技術支持。管理員負責新建教師用戶、服務器和存儲管理等系統(tǒng)配置，確保平臺穩(wěn)定運行，還負責管理用戶賬戶，監(jiān)控系統(tǒng)性能，并在必要時提供技術支持。通過平衡教師和學生可以使用的功能，管理員確保所有用戶都能獲得安全、高效的考試體驗。

3. 網絡考試平臺異常問題處理辦法

3.1 網絡中斷

Xlearning網絡考試平臺具有實時的數據自動保存功能，將考生的答題數據定期存儲在本地或服務器上，當發(fā)生網絡中斷時，Xlearning網絡考試平臺允許考生在網絡恢復后重新登錄系統(tǒng)，并從中斷點繼續(xù)考試。

3.2 系統(tǒng)崩潰

面對系統(tǒng)崩潰的情況，Xlearning網絡考試平臺具備自動檢測和恢復機制。當系統(tǒng)在檢測到自身異常時，能夠自動重啟并嘗試恢復到崩潰前的狀態(tài)。對于關鍵的數據和操作，平臺會使用事務管理確保其原子性，避免因系統(tǒng)崩潰導致的數據丟失或不一致。Xlearning網絡考試平臺會定期對系統(tǒng)進行備份，以便在嚴重故障時能夠快速恢復到正常狀態(tài)[7]。

3.3 服務器過載

針對服務器過載問題，Xlearning網絡考試平臺通過緩存頻繁訪問的數據、優(yōu)化數據庫查詢、使用高效的算法來減輕服務器負擔，并采用負載均衡技術分散請求到多個服務器，避免單一服務器因請求過多而過載。平臺具有資源監(jiān)控和預警系統(tǒng)，一旦檢測到資源使用接近極限，能夠及時采取措施，如自動擴展資源或通知管理員進行手動干預。

結語

網絡考試平臺的開發(fā)是技術的展現，也是教育創(chuàng)新的體現，為教育工作者提供了強大的工具，能夠適應多樣化的教學需求和評估標準。對學生而言，網絡考試平臺提供了靈活的學習路徑和即時的反饋，可以促進個性化學習的發(fā)展。網絡考試平臺的建設和完善將不斷推動教育模式的改革，實現教育資源的優(yōu)化配置，促進教育公平，為培養(yǎng)新時代的創(chuàng)新人才提供堅實的技術支撐。面向未來，期待網絡考試平臺能夠繼續(xù)演進，集成人工智能、機器學習等創(chuàng)新技術，以進一步提升教育的質量和可及性。

參考文獻：

[1]譚雄飛.基于人工智能技術的智能考試評卷系統(tǒng)設計與應用[J].軟件，2024，45（4）： 147-149.

[2]萬丹，汪潔.基于多維評價模型的考試評價系統(tǒng)設計[J].電腦知識與技術，2024， 20（10）：61-63.

[3]人工智能技術社區(qū).360推出XLearning：可支持多種機器學習，深度學習框架調度系統(tǒng)！[EB/OL].（2017-12-06）[2024-07-01].https：//www.163.com/dy/article/D4VH95DG0511PSS9.html.

[4]張慧琴，李中凱，徐玉林.高校富媒體在線考試的體系結構與全流程設計[J].現代信息科技，2024，8（8）：40-44，50.

[5]賴見輝，王揚，尚文龍，等.高校在線考試現存問題及對策研究[J].中國多媒體與網絡教學學報（上旬刊），2023（7）：17-20.

[6]劉洪付，劉曉，陳仲全，等.信息化建設在高等醫(yī)學院?？荚嚬芾砉ぷ髦械奶剿髋c實踐[J].中國繼續(xù)醫(yī)學教育，2023，15（19）：31-34.

[7]周亞莉，何玉林，康曼，等.后疫情時代網絡考試在醫(yī)學微生物學教學中的應用[J].現代醫(yī)藥衛(wèi)生，2023，39（10）：1775-1778.

作者簡介：辛翠平，本科，講師，研究方向：計算機技術。