基于Web的無紙化通用考試平臺的設計與實現(xiàn)

摘要：由于無紙化考試具有試題維護簡便、考試實施簡單、試卷評判公正和有利于實施能力考核等特點，逐漸代替了傳統(tǒng)的紙質考核方式。本文從無紙化考試系統(tǒng)的通用性著手，對無紙化考試系統(tǒng)中試題存儲、組卷算法、在線閱卷、考試過程監(jiān)控等關鍵問題進行了研究，設計了一種通用的無紙化考試系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較高的存儲效率、良好的擴展性和應用性。

關鍵詞：在線考試；Web技術；標記存儲；參數(shù)組卷

A Web-based paperless general examination platform design and Implementation

Li Jian Huang Hanwen Guo Liping

Department ofinformation engineering ， Hunan Industry Polytechnic

Abstract: As the paperless examination hasa lot of Characteristics，such as easy to maintain、 simple to implement、fair and conducive to judge、Favorable to Ability test，It has gradually replaced the traditional examination methods on paper-based.This paper started with generality from the paperless examination system，researched the key technologies，including the storage of questions、the algorithm of making papers、judging Papers online、the examination process monitoring， and designed a generalsystem of paperless examination. The system has a high storage efficiency， good scalability and applicability。

Key Words:Online Examination; Web Technology; Tag-storage; make paper on Parameter

引言

考試作為課程教學評價的重要手段，歷來受到學校教學主管部門的高度重視，近年來，隨著web技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術、軟件技術的發(fā)展，無紙化考試因較之傳統(tǒng)的考試具有考試保密性較好、組織與實施簡單、公正性好、成本較低、更有利于實施能力考核等優(yōu)點，受到學校的普遍關注并被廣泛采用。本文針對無紙化考試系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲、組卷算法、在線考試過程管理等關鍵技術問題進行了設計，并應用于無紙化考試系統(tǒng)中，該系統(tǒng)具有較高的存儲效率、管理與維護簡單，有利于能力考核等特點，具有較好應用價值 。

一、系統(tǒng)功能及架構

（一）系統(tǒng)功能

依照考試系統(tǒng)中涉及到的用戶對象和考試流程，實現(xiàn)考試系統(tǒng)基礎信息的管理、試題庫的授權管理與維護、試卷的生成、在線考試、自動評卷和在線評卷、成績查詢與輸出等功能。

（二）系統(tǒng)架構

從系統(tǒng)的用戶角度出發(fā)，本系統(tǒng)包括管理員、教師、學生三個子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)的功能如圖1所示。

系統(tǒng)提供統(tǒng)一的入口，根據(jù)用戶的不同身份，經(jīng)系統(tǒng)驗證后，進入不同的子系統(tǒng)，完成各自既定的功能。

管理員子系統(tǒng)主要完成系部、班級、教師、授課等基礎信息的管理。只有在基礎信息設置好后，教師和學生才登錄此系統(tǒng)完成預定的功能。

教師子系統(tǒng)主要完成試題庫、考試信息、試卷信息、在線閱卷、成績統(tǒng)計與輸出等功能。

學生子系統(tǒng)主要實現(xiàn)課程在線考試、模擬測試、考試結果查詢等功能。

二、系統(tǒng)的具體實現(xiàn)技術

（一）技術實現(xiàn)平臺

系統(tǒng)采用 B/S 架構，Web服務器采用MicroSoft的IIS6.0，服務器端采用ASP(Active Server Page)技術，數(shù)據(jù)存儲采用MicroSoft企業(yè)級數(shù)據(jù)庫SQL SERVER 2000，這樣既有利于技術上的兼容，也保證了多用戶環(huán)境下對數(shù)據(jù)庫訪問的性能要求，同時有利于系統(tǒng)管理與維護、考試組織與實施。

（二）數(shù)據(jù)存儲技術設計

為了保證系統(tǒng)的通用性，特別是有利于體現(xiàn)能力考核（實際操作）要求，本系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)庫和文件相結合的存儲方式，數(shù)據(jù)庫主要存儲系部、教師、班級、授課、學生、管理員等基本信息和試題、試卷、答卷、評卷等核心信息；文件系統(tǒng)主要用于存儲試題或答題中出現(xiàn)的如圖片、聲音、視頻等容量較大的信息，而在數(shù)據(jù)庫中只存儲該類試題和答題的索引信息（URL地址），采用這種存儲方式，有利于實現(xiàn)實操性較強課程的考核，同時也降低了數(shù)據(jù)庫服務器的存儲空間，提升了數(shù)據(jù)庫服務器的響應時間和性能，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫和web服務器的負載均衡。下面介紹題庫、試卷、考生答卷的存儲設計。

1．題庫的存儲設計

為了實現(xiàn)題庫管理的通用性，題庫從以下兩方面進行設計：

（1）課程題庫以知識模塊的方式組織。改變以往根據(jù)具體教材（章/節(jié)）出題的弊端，而是根據(jù)課程教學目標，將所需考核的內容（知識、素質、能力）劃分為若干知識模塊，然后針對每個模塊設置若干題型，試題只針對知識模塊，而與具體教材無關，即課程題庫以知識模塊為單位進行組織，有利于試題管理和維護。所有課程的知識模塊信息存儲在一個表中，如圖2所示。

其中id字段存儲知識模塊或課程的編號；TopID存儲了本模塊的上級ID，即此模塊對應的課程id，若為課程名稱，則此字段為0；DBname存儲了本模塊或課程的名稱，TeacherID字段參照教師表的ID字段，主要設定此課程的負責人，只有課程負責人能負責維護本課程的試題庫。

（2）試題采用單一表存儲結構。為了提高試題存儲效率，改變以往針對不同題型采用不同表結構的存儲方式，通過采取自定義標記的方式，將所有試題采用統(tǒng)一表結構進行存儲，存儲結構如圖3所示。

其中subject字段存儲試題內容；choose字段主要存儲單選題和多選題的備選項，為了區(qū)分每一個選項，采用自定義標記（{(HuNanGY)}）分隔每一個選項；answer字段主要用來存儲試題答案，對于多選題各答案之間用逗號分隔，對于可能含有多個結果的填空題等題型，采用自定義標記（{(Answer)}）加以分隔；type字段表示試題類型，其值可區(qū)分不同的試題類型（本系統(tǒng)約定值為1表示單選題、為2表示多選題等）。同時，對于subject、choose、answer等長度變化較大的字段采用變長的text類型。這種靈活的設計方式，不僅有利于試題的擴展（對于單選、多選、填空等題型），而且極大地節(jié)省了存儲空間，體現(xiàn)了試題的可擴展性與存儲的高效性。

2．試卷存儲設計

試卷信息包括試卷名稱、試卷對應課程、知識模塊、考試時間、適應班級、總分及各題型分值分布、各題型及難度系數(shù)分布、題型ID及分值、考生得分等信息，存儲結構及樣本數(shù)據(jù)如圖4所示。

其中適應班級字段(classid)采用自定義標記“$classid$”的方式存儲該試卷所適應的所有班級；plevel字段用來保存每種難度系數(shù)（本系統(tǒng)中將試題難度劃分為難、中、易三種）的試題數(shù)量及分值，不同難度系數(shù)之間以自定義標記“|”分隔；quinfo字段用于保存該試卷所對應的試題編號及分值，每個題型之間也用標記“|”分隔；examuser字段用于保存考了該試卷的每個考生的最終成績，每個考生成績采用自定義標記{User(用戶ID)成績}存儲。(圖4)

3．答卷存儲設計

考生答卷表主要保存考生每一考題的答題信息和試題得分信息，以便于主觀題的在線評卷和答卷備查。本系統(tǒng)對考生答卷信息存儲進行了優(yōu)化，不再以試卷ID為中心，而是以試題ID為中心，將試卷ID與試題ID相聯(lián)系，可以避免試題ID的重復存放，極大地節(jié)省了存儲空間，存儲結構及樣本數(shù)據(jù)如圖5所示。

采取這種方式可將所有科目的答卷信息存在一張表中，且試題ID只需保存一次。在答題字段（answerinfo）通過自定義標記{User(用戶id)}與{/User(用戶id)}保存每一個考生對該題的答題信息；在paperID字段采用$試卷id$的方式保存與該試題有關的多套試卷ID信息，這種方式具有較高的存儲效率，同時，在處理過程中，將復雜的關系數(shù)據(jù)庫操作轉換為簡單的字符串的處理數(shù)和簡單DML語句相結合，可以獲得較高的性能。

（三）組卷技術設計

1．組卷策略設計

本系統(tǒng)采取參數(shù)化組卷策略。具體描述如下：

（1）確定試卷名稱、適應班級和考試時間；

（2）確定試卷對應的試題庫和相關知識模塊；

（3）選擇相應題型，然后確定該題型對應的分數(shù)與個數(shù)；

（4）確定相應題型下對應的難度系數(shù)為難、中、易的試題的個數(shù)及相應分值。

最后將設定結果保存在圖4所示的試卷表的pdb、ptime、classid、total、qunum、plevel等字段中。

2．試卷生成算法

根據(jù)組卷策略確定的參數(shù)（pdb、total、qunum、plevel），采取如下方法確定試題：

（1）根據(jù)各題型難度系數(shù)值不同的分布數(shù)量（plevel字段），采取先模塊平均（模塊平均=各題型難度系數(shù)個數(shù)/考核模塊數(shù)），確定每個模塊該難度系數(shù)所需的試題個數(shù)；

（2）對于模塊平均不能取整的情形，對剩余的題目數(shù)量，采取隨機選取知識模塊的方式確定；

（3）在上述（1）、（2）確定好每一模塊、每一題型、每一難度系數(shù)所需的試題個數(shù)后，采取隨機抽取的方法確定每個試題，并將最后結果存入圖4所示的試卷表的表quinfo字段中。

（四）在線考試實現(xiàn)技術

為了防止考試過程中因停電、機器故障等造成的考試異常，本系統(tǒng)利用JavaScript 和Cookies技術，每隔一定的時間自動將考生答題結果保存在客戶端的硬盤中，當用戶選擇“完成考試”按鈕時，將cookies中的答題信息通過網(wǎng)絡保存到數(shù)據(jù)庫的答題表中，同時，為了體現(xiàn)考試的公平性，每個考生的試題都完全相同，但每個考生的試題出現(xiàn)的順序是隨機，這樣可以盡量防止考試過程中的舞弊行為。

結束語

本文采用自定義標記技術對無紙化考試系統(tǒng)中相關的數(shù)據(jù)存儲進行了優(yōu)化，提出了基于細粒度的參數(shù)化組卷策略和較為公平的組卷算法。該考試系統(tǒng)在我院C++語言程序設計、Oracle數(shù)據(jù)庫技術、JAVA面向程序設計、數(shù)據(jù)結構等多門課程的終結性考核中得到了應用，應用結果反饋本系統(tǒng)具有管理維護方便、組織實施簡單、可靠性較高、系統(tǒng)響應快速等特點，能較好地滿足無紙化考試的要求。

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