基于JavaEE的考試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

王奭 陳鴻

摘 要： 本文主要針對本校考試現(xiàn)狀，以提高考試效率、降低考試成本、實現(xiàn)無紙化考試為目標，深入分析在線考試系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，設計了一個實用、高效的考試系統(tǒng)。

關鍵詞： 隨機抽題算法 考試系統(tǒng) JavaEE

1.現(xiàn)實背景

隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術的迅速發(fā)展，各種校園網(wǎng)絡逐漸成熟，為計算機化和無紙化教育提供了可能，考試逐步進入網(wǎng)絡化時代。相對于傳統(tǒng)考試系統(tǒng)，網(wǎng)絡化的在線考試系統(tǒng)有著許多突出優(yōu)點。首先，網(wǎng)絡化考試可以突破時間和空間的限制。其次，網(wǎng)絡化因為采用計算機答題，可以節(jié)省大量紙張。以大學課程C語言為例，考試試卷一個班需要印制30份左右，每份試卷需要使用5頁左右的B4紙張。根據(jù)教務處2014年45號通知，我院共有在籍人數(shù)22917人。按照每門課程需要5頁紙，平均需要考試4門課計算，如果采用無紙化考試系統(tǒng)，就會節(jié)省45萬張考試用紙，間接減少樹木砍伐量，保護環(huán)境。

2.技術背景

系統(tǒng)設計時考慮到了安全性和各種系統(tǒng)兼容性及相應的及時性等特點，因此采用JavaEE開發(fā)平臺的相關技術。Java技術有天然的優(yōu)勢和特點，跨平臺，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，有許多很好的開放的開發(fā)架構，如Struts、Spring、Hibernate等。Struts采用MVC模式，能夠很好地幫助java開發(fā)者利用J2EE開發(fā)Web應用。Struts是面向?qū)ο笤O計，將MVC模式“分離顯示邏輯和業(yè)務邏輯”的能力發(fā)揮得淋漓盡致。Hibernate是一個開放源代碼的對象關系映射框架，它對JDBC進行了非常輕量級的對象封裝，使Java程序員可以隨心所欲地使用對象編程思維操縱數(shù)據(jù)庫。Spring是一個輕量級的Java開發(fā)框架。它的主要優(yōu)勢之一就是分層架構，分層架構允許使用者選擇使用哪一個組件，同時為J2EE應用程序開發(fā)提供集成框架。

3.算法介紹

隨機抽題算法，首先是建立兩個序列組，一個是待抽取的題目組成的序列，一個是已經(jīng)抽取出來編號的序列組，這里序列組中序列的個數(shù)是根據(jù)題目類型建立的。然后根據(jù)用戶設定的每種試題類型的數(shù)目，隨機抽取試題序號到已選定序列組。當所有選定的類型都已經(jīng)達到數(shù)目設定，即完成組卷。

具體算法如下：

（1）定義不同題型的待選題號數(shù)組和已選題號數(shù)組，假設單選題對應的待選題號數(shù)組為G11，已選擇出來的單選題的題號數(shù)組為G12；多選題對應的待選提題號數(shù)組為G21，已選擇出來的多選題的題號數(shù)組為G22；依此類推。

（2）對各個題型的數(shù)組初始化，預先設定好各個題型的分數(shù)值。

（3）使用隨機函數(shù)在G11數(shù)組中抽取一個試題，加入到G12中，然后把G11數(shù)組中和該試題同一章節(jié)的其他題號刪除，目的是保證下次選出的試題題號不再是該章節(jié)的試題題號。每次隨機選擇出一個題號加入到G12之后，都要將G11中該題號所在章節(jié)的其他試題題號刪除，直至G11為空或者完成單選題的抽題任務。

（4）如果單選題任務沒有完成，即沒選出足夠的試題，而同時G11為空，那么下次抽題之前，將根據(jù)G12反向選擇出為單選擇的試題題號到G11中，再隨機選擇一個試題題號出來。再重復步驟3。

（5）單選題完成選擇之后，再類比完成其他題型的抽題任務，直至組卷完成。

該算法的優(yōu)點是算法相對簡單、高效，組卷的試題的章節(jié)分布均勻。

難度系統(tǒng)調(diào)整問題。根據(jù)用戶答題錯誤率調(diào)整難度系數(shù)。

4.系統(tǒng)實現(xiàn)

功能模塊設計：包括用戶（管理員、教師、學生）信息管理，題庫與試題管理、試卷管理、考試管理、試卷評閱、成績分析與評價、信息發(fā)布模塊等。

考試模式的選擇分為所有學生答固定試題的試卷，也就是說所有學生參加考試的試卷的題目是一樣的；每個同學都從系統(tǒng)中隨機抽題組卷，每個試卷中各種類型的題目的個數(shù)一樣，難度系數(shù)都一樣，但是具體題目不一定相同。

數(shù)據(jù)通信模塊，在考試過程中需要根據(jù)用戶設定，每隔一段時間與服務器交換數(shù)據(jù)，主要進行時間統(tǒng)一，服務器接受用戶考試過程中的答題數(shù)據(jù)。

試卷評閱部分，主要指由閱卷老師對問答題等部分進行評分。

成績分析與評價部分，則根據(jù)某一次考試情況，以圖表形式統(tǒng)計每道題的答題情況，以及整個學生成績的分布統(tǒng)計等數(shù)據(jù)，包括平均分，各個分數(shù)段人數(shù)，以及均方差等數(shù)據(jù)。便于出題老師對該試卷總體情況進行分析和評價。

信息發(fā)布模塊主要是發(fā)布有關考試信息和考卷情況的內(nèi)容。

5.運行和測試

實現(xiàn)要點：防止考生作弊。因為系統(tǒng)既可以隨機抽題考試和測試，又可以由教師手工組卷進行考試。在第二種情況下，所有考生將對同一套試卷進行測試，相鄰同桌之間太容易互相抄襲。可以采用以下方法避免這種情況：

（1）打亂考生試題的題號。試卷中所有試題整體上是一樣的，但是試題出現(xiàn)的題號不一樣。同一道題，一個同學答的題號是1，另外一個同學的題號可能是10。

（2）打亂試題尤其是選擇題的選項順序。對于同樣一道選擇題，不僅出現(xiàn)的題號有可能不一樣，而且題支中選項也會打亂次序。

6.總結

經(jīng)過4個班120人的測試，系統(tǒng)滿足設計任務要求，運行正常，達到了設計要求。但由于時間緊迫，還需要進一步改進：進一步完善UI界面，提供更人性化、方便操作的界面；優(yōu)化數(shù)據(jù)庫組織，可供更多用戶同時監(jiān)考；添加試題批量管理、用戶批量管理等功能。

參考文獻：

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[4]王添財.基于JavaEE的在線考試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].華南理工大學，2014.

本文是校級科研課題”基于JavaEE的綜合考試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)”支持的項目文章。