生物化學(xué)課程口試訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

田慶彬，張海玲，叢培琳

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150001)

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生物化學(xué)課程口試訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

田慶彬，張海玲，叢培琳

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150001)

摘要：采用B/S架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)了一個生物化學(xué)口試訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用C#語言進行開發(fā)，底層運用SQL server 2005數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理。在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，進行了總體設(shè)計和詳細設(shè)計，主要包括用戶注冊子系統(tǒng)、考務(wù)管理子系統(tǒng)、限時考試子系統(tǒng)、查詢成績子系統(tǒng)、題庫管理子系統(tǒng)、閱卷管理子系統(tǒng)等。系統(tǒng)實現(xiàn)后在2011～2012學(xué)年試用取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：口試訓(xùn)練系統(tǒng)；B/S架構(gòu)；ASP.NET；SQL server；C#語言

生物化學(xué)是生物類研究生學(xué)位課程之一，涉及知識面廣，難度大，更新快，如何客觀合理地對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進行評價，是任課教師面臨的重要課題[1]。通常的考試方式是采用筆試答題的方法進行，不僅考試范圍受到限制，更不能對學(xué)生進行個性化的訓(xùn)練，為此，我們嘗試了多方位的考試模式，包括前沿文獻講解、研究項目設(shè)計、一對一口試等。由于口試形勢比較靈活，即使學(xué)生背熟了試題答案，也會在主考老師的追問下暴露知識盲點，在促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)方面起到了積極作用。但同時，對于主考老師的要求也提高了，在問題追問的深度和廣度上，不同的主考老師難以取得一致，學(xué)生在復(fù)習(xí)時也難以把握。設(shè)計與實現(xiàn)一套口試訓(xùn)練系統(tǒng)，不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)，也有利于主考老師提問和追問的標準化，對于推進考試模式改革，具有重要的實踐意義[2]。本文采用B/S架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)了一個生物化學(xué)口試訓(xùn)練系統(tǒng)，在2011～2012學(xué)年試用中取得了良好的效果。

1需求分析

1.1功能性需求分析

開發(fā)一個令人滿意的訓(xùn)練系統(tǒng)的首要步驟是做好需求分析。通過對對象用戶的認真調(diào)研，精準把握不同用戶對象對系統(tǒng)功能的需求，進而在開發(fā)中逐一實現(xiàn)。基于Web的生物化學(xué)口試訓(xùn)練平臺可使考生在任意指定地點通過Internet進行在線訓(xùn)練，在任何地點進行成績查詢；可使教師、教務(wù)管理人員、網(wǎng)絡(luò)管理員在單位局域網(wǎng)內(nèi)利用網(wǎng)頁瀏覽器通過Web頁面完成所有工作，徹底擺脫傳統(tǒng)訓(xùn)練模式，真正實現(xiàn)了口試訓(xùn)練過程管理的辦公自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化[3]。

1.2非功能性需求分析

分析把握系統(tǒng)的非功能性需求如操作界面、運行效果、平穩(wěn)性、安全性等，也是開發(fā)系統(tǒng)之前必須進行的步驟，這些因素相對于功能性需求雖然不是起決定作用的，但其對系統(tǒng)的影響同樣不能忽視[4]。

1.2.1用戶界面需求分析

操作界面：軟件系統(tǒng)提供怎樣的運行風格、信息的輸入輸出形式、界面圖形及布局、提供給用戶的運行方式及各功能模塊的分布設(shè)計等，這些元素都會對軟件的可接受性和使用效率有很大的影響，開發(fā)者設(shè)計的操作界面必須妥善全面地滿足這些要求。角色定位：對使用對象角色的定位原則是須具備普遍性、代表性及與系統(tǒng)功能的相關(guān)性。通過對使用對象群總體特征的調(diào)查研究和認真分析，我們可以把不適宜建立典型模型的用戶對象歸納入一個集合[5]。幫助和提示：合格的軟件系統(tǒng)應(yīng)當盡可能為使用對象提供便利的幫助和解決處理問題的提示，而不是僅僅對使用對象的各種操作和請求給予準確迅速的相應(yīng)。

1.2.2系統(tǒng)可操作性和穩(wěn)定性分析

口試訓(xùn)練系統(tǒng)要有小于1秒的相應(yīng)時間，要能實現(xiàn)全天候、無故障、不間斷地運行，支持用戶、服務(wù)器每日上萬次的訪問量。具體來說，訓(xùn)練系統(tǒng)所需滿足的可操作性需求主要有：口試訓(xùn)練系統(tǒng)操作界面要友好實用、直觀易懂，做到既滿足需求又設(shè)計精美。口試訓(xùn)練系統(tǒng)要具備提示引導(dǎo)功能，是操作對象不用特別學(xué)習(xí)就可以熟悉掌握系統(tǒng)的使用方法。口試訓(xùn)練系統(tǒng)要盡可能簡化使用對象進行操作的步驟數(shù)量，使使用者可以用相對較少的操作步驟達到較多的功能實現(xiàn)[6]。這就要求開發(fā)者在實現(xiàn)執(zhí)行操作請求的方式方法上要做到簡便快捷、易學(xué)易用，盡可能多的為使用者提供實現(xiàn)功能的快捷通道。

訓(xùn)練系統(tǒng)的穩(wěn)定性是必須始終予以高度重視的。軟件系統(tǒng)的高穩(wěn)定性可以使用戶對象不用花費太多的精力就可熟練掌握該系統(tǒng)的操作使用方法，還可以使系統(tǒng)能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮功能，為自身贏得高肯定和高評價。具體有以下兩點：一是信息存儲和交換的穩(wěn)定性：口試訓(xùn)練系統(tǒng)各使用端通過互聯(lián)網(wǎng)進行信息交換，為保證數(shù)據(jù)的安全，我們在信息傳遞過程中采用了一些加密措施，以提高信息保密等級，防止軟件數(shù)據(jù)泄露。軟件系統(tǒng)信息的存儲穩(wěn)定性也是關(guān)系到系統(tǒng)整體穩(wěn)定性的重中之重，要始終給予高度關(guān)注，在軟件開發(fā)中運用有效辦法確保核心數(shù)據(jù)的存儲安全[7]。二是操作運行穩(wěn)定性：我們要選取性能優(yōu)良的軟件、硬件資源，通過反復(fù)大量的檢測找出影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行的隱患問題并及時排除，使訓(xùn)練系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到極大躍升。

1.2.3系統(tǒng)安全性需求分析

口試訓(xùn)練系統(tǒng)安全性的重要地位毋庸置疑，具體體現(xiàn)在以下方面：一是我們要加強對口試訓(xùn)練系統(tǒng)用戶的身份識別和確認，全面完整地保存好系統(tǒng)運行的記錄。我們要通過提高密鑰設(shè)置難度完善身份識別措施，進而更好地保障系統(tǒng)用戶的安全。這些都是系統(tǒng)安全性的需求[8]。二是引入防火墻技術(shù)對訓(xùn)練系統(tǒng)進行防護。防火墻技術(shù)可以有效隔斷來自網(wǎng)絡(luò)的侵染和攻擊，能有效的保護系統(tǒng)內(nèi)各種信息數(shù)據(jù)的安全，大大提升系統(tǒng)的安全性，是網(wǎng)絡(luò)安全方面一種非常有效的基本技術(shù)手段。在各種軟件系統(tǒng)開發(fā)中被廣泛采用[9]。三是病毒庫實時更新功能。電腦病毒一直處于不斷更新變化之中，這就要求我們的口試訓(xùn)練系統(tǒng)的病毒庫必須具備實時更新的功能，隨時筑牢反病毒的堤壩[10]。四是信息數(shù)據(jù)備份功能。在口試訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)中，對重要的、核心的、關(guān)鍵的信息數(shù)據(jù)進行備份是一項必備功能。這是防止軟件系統(tǒng)癱瘓或崩潰的最有效的手段[11]。我們在系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計中要是信息數(shù)據(jù)能按要求定期發(fā)送到相對安全位置進行備份保存，并要提高存儲地點的安全性。五是安全管理功能。通過提升安全意識和建立切實可行的安全管理制度來為系統(tǒng)安全提供另一重保證。

2系統(tǒng)設(shè)計

2.1功能模塊設(shè)計

系統(tǒng)主要由學(xué)生模塊、教師模塊、管理員模塊組成。

學(xué)生模塊包含三個功能：“修改考生信息”功能、“限時考試”功能、“查詢成績”功能。

教師模塊包含五個功能：“試題數(shù)據(jù)庫”功能、“抽組考卷”功能、“評閱考卷”功能、“成績統(tǒng)計”功能、“修改信息”功能。

管理員模塊包含三個功能：“用戶注冊”功能、“課程維護”功能、“考試測試”功能。

公共訪問模塊能夠?qū)崿F(xiàn)兩個功能，“信息發(fā)布與反饋”提供了一個所有注冊用戶留言與交流信息的場所，“瀏覽幫助系統(tǒng)”詳細說明網(wǎng)絡(luò)口試訓(xùn)練系統(tǒng)的功能、操作方法、擴展接口，特別是使用流程的說明[1]。

2.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是口試訓(xùn)練系統(tǒng)中非常重要的部分。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的精確全面與否，直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的運行和使用。數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中的一點微小的錯誤或瑕疵，都會對系統(tǒng)功能的實現(xiàn)、系統(tǒng)日后的使用與維護造成極大的不良影響，造成不可估量的損失，所以我們必須對數(shù)據(jù)庫設(shè)計高度重視，認真研究，反復(fù)測試，力求萬無一失[12]。具體要遵守的原則有：邏輯關(guān)系與實體最好采取一一對應(yīng)的方式，盡量不繼續(xù)劃分實體，必須進一步細化的實體是，一定要比之前的實體結(jié)構(gòu)簡單且易于處理；信息數(shù)據(jù)的屬性最好不用太多，邏輯關(guān)系的結(jié)構(gòu)合適就好，不宜過渡解析；不同屬性的信息要放置于不同的數(shù)據(jù)模型中，切勿混淆[13]。

2.2.1口試訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫設(shè)計

首先根據(jù)實際的口試訓(xùn)練平臺應(yīng)用系統(tǒng)背景設(shè)計概念結(jié)構(gòu)E-R圖(Entity-Relationship,實體-聯(lián)系)(見圖1)。口試訓(xùn)練平臺系統(tǒng)中的實體具體包括：學(xué)生實體、教師實體、訓(xùn)練實體、成績實體。

E-R圖采用自底向上的設(shè)計方法。先進行局部設(shè)計，再建立相互的邏輯關(guān)系，然后將各信息數(shù)據(jù)整合形成生物化學(xué)口試訓(xùn)練平臺的數(shù)據(jù)庫模型。本文設(shè)計的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫E-R圖如圖1所示。在此數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)中，使用者可以方便地對數(shù)據(jù)進行增、刪、修、查、補等邏輯操作，可靠性高、使用效率高，能有效地消除各種異常，并且是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量達到最小規(guī)模[14]。

圖1　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫E-R圖

2.2.2系統(tǒng)用戶管理數(shù)據(jù)庫設(shè)計

用戶名(具備用戶名和密碼兩種屬性)；角色類型(通過不同類型ID和名稱區(qū)分的不同角色)；管理權(quán)限(通過不同的權(quán)限ID和權(quán)限內(nèi)容區(qū)分使用權(quán)限)。對上述元素進行相應(yīng)的關(guān)系模型設(shè)計，其中類型聯(lián)系屬于一對多聯(lián)系。

3系統(tǒng)測試

3.1運行環(huán)境

口試訓(xùn)練系統(tǒng)采用的測試環(huán)境為：英特爾四核處理器、4G系統(tǒng)內(nèi)存、Windows Server 20003；客戶端配置為：Windows7， IE9.0。Web服務(wù)器采用Tomcat，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQL SERVER 2008。

3.2軟件測試

3.2.1軟件性能測試

采用Web壓力測試軟件對系統(tǒng)的性能進行測試。測試用時20 s，接收流量676 250字節(jié)，連接次數(shù)430次，測試頻率為12 次/秒，系統(tǒng)平均響應(yīng)時間60 ms。

3.2.2軟件功能測試

測試系統(tǒng)的功能否滿足設(shè)計目標(見圖2)。

圖2　系統(tǒng)功能模塊圖

3.3測試結(jié)果

通過測試，我們發(fā)現(xiàn)該口試訓(xùn)練系統(tǒng)存在如下優(yōu)點：界面友好易用，系統(tǒng)功能全面，提示信息完備，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，交互能力強大，使用簡單方便[15]。同時在測試過程中，我們發(fā)現(xiàn)了如下幾處問題：(1)信息處理中偶爾出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問錯誤；(2)個別圖形顯示出現(xiàn)錯誤。通過進一步檢測，我們對口試訓(xùn)練系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的錯誤和缺陷進行了處理和完善，修改后的系統(tǒng)實現(xiàn)了設(shè)計初衷，能夠較好的完成口試訓(xùn)練評價任務(wù)。

本文所設(shè)計實現(xiàn)的生物化學(xué)口試訓(xùn)練平臺系統(tǒng)采用計算機軟件系統(tǒng)并結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更直觀更高效第對學(xué)生口試訓(xùn)練評價進行了大膽的嘗試和探索。本文軟件系統(tǒng)能夠滿足和實現(xiàn)當前對實驗口試訓(xùn)練系統(tǒng)的應(yīng)用和管理需求，且本文系統(tǒng)為口試訓(xùn)練提供了一種高效、穩(wěn)定、便捷的方式，為高等教育的發(fā)展提供了強有力的技術(shù)保障。

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Design and implementation of oral test training system for biochemistry course

TIAN Qingbin, ZHANG Hailing, CONG Peilin

(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)

Abstract：We designed and implemented an oral test training system for the biochemistry course with the B/S architecture. The system was developed with C# language and SQL server 2005 for data management. The global design includes six sub-systems such as user registration, test management, score query, and test bank. We have tested the system in the course practice in 2011-2012 academic year and got a much better performance.

Keywords：Oral test training system; B/S architecture; ASP.NET; SQL server; C# language

收稿日期：2016-4-10；修回日期：2016-04-28.

基金項目：黑龍江省高等學(xué)校教改工程項目(No.JG2012010209)。

作者簡介：田慶彬，男，碩士，從事教學(xué)管理工作; E-mail:tqb@hit.edu.cn.

doi:10.3969/j.issn.1672-5565.2016.02.07

中圖分類號：TS201.2-33

文獻標志碼：A

文章編號：1672-5565(2016)02-108-04