網上考試系統的設計與實現

王娜娜

網上考試系統是一個基于數據庫和互聯網的遠程在線實時測試系統，包括學生考試、教師批閱和題庫管理等。教師可以統計、分析本次網上考試的學生成績以評價學生的學習情況，掌握試卷的難易程度。這種考試方式的優越性較之傳統方式，既靈活方便，又高效可靠，還能及時反饋教學情況，減少諸多中間環節，提高教學效率。

隨著計算機技術的不斷發展，計算機的應用越來越廣泛，利用計算機技術取代傳統的手工考試方式，是近年來計算機技術的一個非常活躍的研究領域。傳統的基于紙和筆的考試存在諸多弊端：工作量大、周期長、反饋能力弱。這種方法的考試只能考查學生的邏輯推理和運算能力，不能有效地檢驗學生的實踐動手能力。尤其是計算機課程，它不同于其他專業課，它是一門直觀性、操作性、實踐性很強的課程，采用傳統的考試方法顯然不能客觀的評價學生的實際水平。

利用計算機的交互功能和網絡的傳輸特性，從而實現高效、準確和科學的網上考試將成為現代教育方式中的一種重要手段。它主要體現在以下幾個方面：

☆出卷方便快捷：通過題庫系統，只要輸入考卷的難度級別、試卷的題型比例分配等相關參數，教師就可以很容易的組織出符合要求的試卷；

☆閱卷準確快速：通過計算機閱卷，可以大大減輕教師閱卷的工作量，提高教師的工作效率，同時大幅度提高閱卷的準確性；

☆成績分析統計科學直觀：成績分析統計由計算機自動完成，可以方便地進行學生成績的查詢、打印、統計和分析等處理。

本系統針對計算機程序設計語言，主要考查學生上機編程的實踐能力，所支持的題型定為如下三種，即程序填空題，程序改錯題和編程題。在操作上分為學生和教師兩部分，分別實現網上考試功能和網上考試管理功能。在功能上，應當具備靈活的試卷生成方法，因為要從根本上防止作弊的話，不同的考生根據同一參數設置，隨機實時生成試卷是最好的辦法。

二、系統的軟件結構設計

整個網上考試系統分為學生端考試和教師端管理兩個子系統，分別實現網上考試功能和網上考試管理功能。整個系統的軟件層次結構見圖。

學生端考試子系統主要完成用戶身份驗證，科目選擇，試題的發布和試卷的提交。學生要參加考試首先要進行身份驗證，之后通過準考證號系統自動識別其要參加考試的科目。試題的發布是從試題庫中按照一定的組卷規則，隨機生成試卷并發布給學生。在考試時間內學生可以隨時提交試卷，考試時間結束時系統強行終止考試并提示學生提交試卷。

教師端管理子系統主要包括題庫管理、試卷管理、自動評卷、成績管理、考生管理和用戶管理模塊。題庫管理模塊主要完成試題的錄入與維護（包括增、刪、改），教師可以在平時有效地收集試題，不斷充實試題庫。試卷管理模塊提供試卷查詢功能和自動組卷功能，自動評卷模塊可以實現系統所支持的各種題型的白動閱卷功能，并將考試成績自動寫到相應的數據表中。成績管理模塊提供成績查詢功能，并能夠對考試情況做基本的分析。用戶管理模塊包括新用戶注冊、用戶維護、權限設置和密碼修改四個子模塊，用于實現教師用戶的管理功能。

3系統數據庫設計

考試系統的數據獨立地存放于數據庫中，包括考生信息表、教師信息表，參數表，課程代碼表，考場設置表，IP地址表，、程序填空表，程序改錯表，編程表等基本表。數據庫的結構如圖2所示，具體數據描述如下：

考生信息表：除了存放學生的準考證號、學號、姓名、班級、口令、考場等基本信息外，還用于存放學生參加考試后提交的各種題型的答案及每道題的成績和考試的總成績。此外，還包括字段“cxlb”，用來標識該考生參加考試的程序類別；字段“Tth”，用來標識考生隨機抽取的試題在題庫中的題號，以便出現二次登錄時，不再隨機抽題，而是抽取考過的試題；字段“Kssj”和“Zhtjsj”用來記錄考生開始考試的時間和最后提交試卷的時間，通過這兩個字段來控制是否允許考生二次登錄。

教師信息表：用于存放教師姓名、口令等基本信息，用來標識教師用戶。字段“QuanX”用來控制教師用戶的權限，包括管理、維護和瀏覽，用戶權限不同對系統功能的使用范圍也不相同，通過此字段，可防止用戶越權訪問系統。

參數表：包括參數說明和參數兩個字段，考試時，可以設置本次考試的考試時間、考試的課程名稱、各種題型的分數等參數。

課程代碼表：包括課程代碼和課程名稱兩個字段。

考場設置表：用來存放考場名稱，考試時間、地點，考生人數，考試的課程名稱等基本信息。

1P地址表：用于存放考場名稱、機器IP地址、機器名稱等信息，通過此表可以防止考場外的機器登錄系統。

程序填空表：用于存放程序填空題的基本情況。

程序改錯表：用于存放程序改錯題的基本情況。

編程表：用于存放編程題的基本情況。

以上的試題表是根據實際情況，由教師掌握試題的難易程度，每種題型出一定數量的試題供隨機組卷考試使用。此外系統還針對智能組卷算法設計了題庫。

題庫的設計在參照國家教育資源建設技術規范的基礎上，主要考慮以下幾個方面：

能準確、清晰地反映出題目的內容。

對于如何準確地描述一個題目的內容，已經超出了本文的討論范圍。但在題庫設計時必須為出題人留出足夠的描述空間。該描述空間不僅僅是指字段的寬度，還要考慮不同題型所需的描述方式。如填空題的描述方式為題目內容與填空數目的組合，而編程題則只有題目內容。

題型應以客觀題為主，適當考慮主觀題型。

便于分類管理使用。

題庫的設計應考慮多種分類方式，如按課程、按難度、按題目類型、按知識點等，既便于組卷，也便于對題庫進行維護和分析。

應包含評分所需的相關信息。

網上考試的優勢之一就是自動評分。為實現這一功能，在題庫設計時必須考慮把足夠多的信息包含進去，如標準答案。

能處理一些特殊信息。

有些問題可能用普通文字描述不太方便，必須借助于圖形信息進行描述，如數學公式等。對于這些有特殊要求的問題在題庫設計時也應能夠處理。

試題編號：每道試題有唯一的試題編號，試題編號不參與智能組卷中的運算，而僅僅作為參與運算的數據結構的不變分量。試題編號具有與每一道試題一一對應的性質。

試題內容：對題目的信息進行詳細的描述，若為填空題，需要把填空的位置直接寫到題目內容中。不參與組卷運算的過程。

試題難度：在試卷命題過程中，針對不同的考試對象，不同階段的考試，命題難度也不同，所以應在數據庫中增加難度系數，這也是幾乎每一個試題數據庫所要考慮的結構。根據出題要求，對難度系數進行判斷，以符合試卷的單獨要求。難度系數的劃分不易太細（劃分太細增加維護的難度），但也不能太粗。為方便管理，將難度系數劃分為五個級別，取值為1—5。

分值系數：指在百分試卷中題目的建議分值。

出題教師：存放出題教師姓名，該字段即用于統計查詢，也用于題庫維護時的權限檢查。只有出題人和管理員才能對題目進行修改和刪除。

使用次數：為了更好地用于智能組卷，應加一字段表明該試題在組卷時被使用的次數，以此決定此題再出的概率，這一結構對出題的影響是結構中的值越大，再出的概率越小，提高命題質量。

知識點：這道試題在這個學科的教學大綱中所屬的知識點，它是教師用來確定考試范圍的重要依據之一。

認知分類：教育目標的分類方法，一般是采用布盧姆的知識、領會、應用、分析、綜合、評價等六類。但是在實際應用當中，不同地域，不同學科，教師或教育研究人員也可以提出更符合實際情況的分類標準。只要試題屬性和組卷參數對它的定義一致，那對組卷策略就沒有太大的影響。

上次使用時間：題目的使用總次數和上次使用時間兩個參數可以用來控制題目的曝光度。為了試卷的保密性、公平性和安全性起見，在抽取題目組成試卷的時候，需要控制題目的曝光度。控制曝光度有兩方面的考慮，一是如果題目在規定的日期范圍之后被使用過，本次就不再使用；二是如果有幾個同時都滿足條件的題目可供選擇，那么在抽取試題的時候應該選擇使用次數少的題目，以達到使用上的平衡和控制曝光度的目的。

系統安全

在系統設計中主要從以下幾個方面進行系統安全防范：

用戶必須登錄進入，才可以使用系統的各項功能。用戶只有使用正確的注冊用戶名和口令才可以登錄。

用戶對任一功能界面的訪問均需獲得相應的權限，不同身份的用戶只能訪問與其身份相符的界面。

為了防止用戶賬號被盜用，用戶可以經常修改自己的口令，只有用戶本人才有權修改用戶資料。

對敏感數據（如用戶口令、考試試題等）進行加密，以加強系統的保密功能，為此自定義了加密和解密函數。

我們詳細的介紹了基于C/S模式的輔助教學系統中網上考試系統的開發設計過程和實現的技術細節。該系統己經實現了基于C/S模式的輔助教學系統的基本功能，可以較好的工作，并可以比較方便的進行系統擴充。但是這個系統還不是十分的完善，許多地方有待于改進。比如，在系統安全上，對于敏感數據的加密可以采用先進的加密算法，如DES， RSA， DSA， MD5等；在網上考試系統目前的題庫設置中，每道試題只和一個知識點關聯，但實際情況中，一道題目往往涉及到多個知識點，只是每個知識點的權重不同。因此，在抽取試題時，應該既考慮主要知識點的試題分布，應該還要兼顧次要知識點、甚至第三知識點的權值，使試卷試題的覆蓋面更趨合理。

（作者單位：山東經貿職業學院）