鐵路技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘 要：本文針對(duì)鐵路技能考證場(chǎng)景設(shè)計(jì)其題庫(kù)訓(xùn)練系統(tǒng)，除了設(shè)計(jì)基本幾種訓(xùn)練模式外，同時(shí)設(shè)計(jì)了智能推薦訓(xùn)練場(chǎng)景，還提出把系統(tǒng)集成到數(shù)字校園平臺(tái)，并給出接口設(shè)計(jì)方案和微信端應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案，最后對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵的抽題功能給出實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：題庫(kù);集成;接口;訓(xùn)練系統(tǒng)

一、緒論

題庫(kù)練習(xí)是一種常見(jiàn)的教學(xué)手段，具有題庫(kù)管理，抽題練習(xí)，學(xué)習(xí)記錄等功能。比較早出現(xiàn)的有“駕校一點(diǎn)通”題庫(kù)訓(xùn)練系統(tǒng)，其面向機(jī)動(dòng)車駕駛證考試的科目一考試，由于針對(duì)性強(qiáng)，易學(xué)易用的特點(diǎn)受到廣大學(xué)習(xí)者好評(píng)。鐵路技能考證是廣大鐵路從業(yè)人員的執(zhí)職資格證，覆蓋鐵路的所有工種，如客運(yùn)，信號(hào)，電務(wù)，工務(wù)，機(jī)務(wù)等崗位，加上鐵路工作人員多，按傳統(tǒng)紙質(zhì)的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)資料易丟，學(xué)習(xí)沒(méi)有針對(duì)性，缺少學(xué)習(xí)過(guò)程記錄等。為方便工作人員或?qū)W生能便捷學(xué)習(xí)，針對(duì)性訓(xùn)練，提高考證的通過(guò)率。本文為滿足鐵路技能考證題庫(kù)訓(xùn)練需求，設(shè)計(jì)其訓(xùn)練系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鐵路技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)以題庫(kù)練習(xí)為基礎(chǔ)，面向鐵路技能考證應(yīng)用方向，除了題庫(kù)之外，還結(jié)合學(xué)校的數(shù)字校園平臺(tái)加上用戶登錄功能，即按授權(quán)使用。再者本系統(tǒng)作為學(xué)校信息化的一部分，按學(xué)校信息化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接集成。系統(tǒng)具有智能推薦功能，根據(jù)用戶的錯(cuò)題比例，給用戶進(jìn)行智能推薦相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的題目，實(shí)現(xiàn)智能訓(xùn)練的功能。

（一）功能分析

系統(tǒng)功能分為前端和后臺(tái)兩部分，前端為用戶登錄、各種訓(xùn)練模式、模擬測(cè)試等功能，后臺(tái)為管理員登錄、權(quán)限管理、題庫(kù)管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)推送等功能。

（二）數(shù)據(jù)集成設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)集成主要是從數(shù)字校園平臺(tái)同步學(xué)生基礎(chǔ)信息，包括學(xué)號(hào)，姓名，身份證號(hào)，院系，專業(yè)，班級(jí)等，采用中間表的方式集成，即數(shù)字校園平臺(tái)定時(shí)把學(xué)生基礎(chǔ)們信推送到中間表，技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)從中間表取學(xué)生基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新到本地正式數(shù)據(jù)庫(kù)。中間表可以建在數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，也可以建在技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)，由于數(shù)據(jù)中心平臺(tái)承擔(dān)與所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換工作，本文設(shè)計(jì)把中間庫(kù)建在后者上，減輕數(shù)據(jù)中心平臺(tái)負(fù)擔(dān)。

技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)從中間表取學(xué)生基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有三種方式，一是使用數(shù)據(jù)庫(kù)觸發(fā)器功能，當(dāng)中間庫(kù)數(shù)據(jù)改變同時(shí)更新正式庫(kù)的數(shù)據(jù)。二是定時(shí)更新，使有數(shù)據(jù)庫(kù)的DTS功能或操作系統(tǒng)的計(jì)劃任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。三是手動(dòng)更新，從管理后臺(tái)執(zhí)行數(shù)據(jù)同步功能。方法一是實(shí)時(shí)更新，數(shù)據(jù)量大時(shí)影響系統(tǒng)性能。方法二的定時(shí)任務(wù)需要配合第三方數(shù)據(jù)更新程序一起用，因此，要額外編程實(shí)現(xiàn)更新功能。方法三要求管員定時(shí)登錄系統(tǒng)進(jìn)行操作，過(guò)于繁鎖。本文設(shè)計(jì)采用第一種方式，因?yàn)閷W(xué)生數(shù)據(jù)相對(duì)比較穩(wěn)定，一般是每學(xué)期更新一次，對(duì)系統(tǒng)性能影響不大。數(shù)字校園平臺(tái)向中間表定時(shí)推送數(shù)據(jù)的功能由中心平臺(tái)完成，本文不進(jìn)行探討。

（三）單點(diǎn)登錄集成

隨著數(shù)字校園建設(shè)的推進(jìn)，為方便整合各系統(tǒng)之間的交互，很多高校都建設(shè)了統(tǒng)一門(mén)戶平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證和單點(diǎn)登錄。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循從統(tǒng)一門(mén)戶單點(diǎn)登錄到技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)。常見(jiàn)的認(rèn)證與授權(quán)系統(tǒng)有OAuth、OPenID、SAML，其區(qū)別有：①OAuth協(xié)議的認(rèn)證憑證必須是資源擁有者發(fā)放的;而OPenID的認(rèn)證憑證可以是你需要登錄的網(wǎng)站支持的其它任何正規(guī)OPenIDProvier網(wǎng)站均可。②OPenID只是身份的象征，可以看作是身份證;而OAuth認(rèn)證憑證，一定是資源擁有者發(fā)放的，不僅是用戶在資源擁有者系統(tǒng)身份的憑證，還是其某些授權(quán)資源訪問(wèn)的憑證，可以看作是鑰匙。③SAML支持XACML協(xié)議進(jìn)行權(quán)限控制。SAML協(xié)議較OAuth來(lái)說(shuō)確實(shí)比較復(fù)雜，但是功能也十分強(qiáng)大，支持認(rèn)證，權(quán)限控制和用戶屬性。

本設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的認(rèn)證與授權(quán)系統(tǒng)一致的認(rèn)證方式，使用的是OAuth協(xié)議，再結(jié)合CAS系統(tǒng)進(jìn)行單點(diǎn)登錄。

（四）抽題設(shè)計(jì)

抽題是順序訓(xùn)練，隨機(jī)訓(xùn)練，錯(cuò)題訓(xùn)練，推薦訓(xùn)練應(yīng)用中一項(xiàng)公共的功能，都是向后端服務(wù)器取題，傳統(tǒng)的方式是抽一題刷新一次頁(yè)面，用戶體驗(yàn)差。本文設(shè)計(jì)使用Ajax方式抽題，做到無(wú)刷新頁(yè)面進(jìn)數(shù)取題交互。Ajax又稱“異步Java Script 和 XML”，其核心是通過(guò)XMLHttpRequst對(duì)象向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。Ajax有XML和JSON兩種數(shù)據(jù)格式。XML是官方標(biāo)準(zhǔn)格式，數(shù)據(jù)層次分明，數(shù)據(jù)共享方便。JSON是輕量的數(shù)據(jù)交換格式，格式用鍵/值對(duì)的方式，易于讀寫(xiě)。本文采用JSON的數(shù)據(jù)格式，占用帶寬小，易于解析，能兼容B/S架構(gòu)的ASP.NET，JSP，PHP，JavaScript等語(yǔ)言。其抽題思路如下：

由客戶端瀏覽器發(fā)起Ajax請(qǐng)求，使用JSON封裝題號(hào)發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)題號(hào)用JSON封裝題目數(shù)據(jù)后返回給客戶端，客戶端用JavaScript解析JSON后顯示。

（五）權(quán)限設(shè)計(jì)

針對(duì)鐵路技能考證場(chǎng)景，滿足不同的工種，設(shè)計(jì)題庫(kù)切換功能，按學(xué)生的專業(yè)選擇題庫(kù)，也就是說(shuō)鐵道運(yùn)營(yíng)專業(yè)、乘務(wù)專業(yè)對(duì)應(yīng)客運(yùn)員考證，鐵道信號(hào)專業(yè)對(duì)應(yīng)信號(hào)員考證等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)按角色賦予權(quán)限，角色與用戶是多對(duì)多關(guān)系，允許學(xué)生使用多個(gè)訓(xùn)練庫(kù)，考取多個(gè)技能證。

（六）接口設(shè)計(jì)

為方便把技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展到手機(jī)微信，APP等移動(dòng)端，對(duì)學(xué)生登錄，五種訓(xùn)練模式，模擬測(cè)試，數(shù)據(jù)分析等功能的數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)成接口方式，方便WEB和移動(dòng)端調(diào)用，滿足應(yīng)用擴(kuò)展需求。常見(jiàn)的接口模式有WebService，WebAPI，WCF等。WebService用于跨平臺(tái)的可互操作，基于SOAP協(xié)議，數(shù)據(jù)格式是XML。WebAPI是輕量級(jí)的HTTP服務(wù)，支持GET，POST，PUT等HTTP操作，并且對(duì)限制帶寬的設(shè)備（比如智能手機(jī)）支持的很好，數(shù)據(jù)格式XML或JSON。WCF是WebService的升級(jí)版本，具有互操作性，跨進(jìn)程，跨平臺(tái)，跨機(jī)器的通信的特點(diǎn)，使用“契約”方式進(jìn)行數(shù)據(jù)、消息操作，數(shù)據(jù)格式是XML，JSON或ATOM。

技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)還是B/S應(yīng)用，不會(huì)應(yīng)用在C/S客戶端，Linux系統(tǒng)，PDA設(shè)備等情況。無(wú)需考慮跨進(jìn)程和跨機(jī)器的通信，以輕量便捷，快帶高效為目的。因此，本文設(shè)計(jì)使用WebAPI的模式進(jìn)行接口設(shè)計(jì)，其接口的調(diào)用類似于訪問(wèn)一個(gè)URI地址，容易集成。

（七）移動(dòng)端設(shè)計(jì)

本文主要擴(kuò)展是在微信公眾號(hào)上實(shí)現(xiàn)技能考證訓(xùn)練的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，其原理如圖3所示。微信服務(wù)器將組裝XML請(qǐng)求消息后發(fā)給考證訓(xùn)練系統(tǒng)服務(wù)器，后者回復(fù)一個(gè)XML應(yīng)用消息給技能考證訓(xùn)練公眾賬號(hào)，公眾賬號(hào)再回復(fù)給用戶，在這個(gè)收發(fā)過(guò)程中，發(fā)送方和接收方進(jìn)行了調(diào)換（ToUserName和FromUserName值互換）。消息類型MsgType有：text--文本，image--圖像，voice--語(yǔ)音，video--視頻，shortvideo--小視頻，location--地理位置，link--鏈接等。

當(dāng)接入微信公從號(hào)前必須進(jìn)行signature（）請(qǐng)求校驗(yàn)，其流程參考官方文檔。本系統(tǒng)使用微信服務(wù)號(hào)進(jìn)開(kāi)發(fā)，消息類型為“text”文本類型，考證訓(xùn)練系統(tǒng)服務(wù)器交互使用WebAPI接口，界面設(shè)計(jì)為HTML5響應(yīng)式頁(yè)面布局。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

這里介紹關(guān)鍵抽題功能的實(shí)現(xiàn)，使用JQuery輕量級(jí)框架的Ajax方法實(shí)現(xiàn)，其語(yǔ)法為：

jQuery.ajax（function（）{

url：http：//res.backSer.com/api/getItem/1，//發(fā)送請(qǐng)求的地址，

type：post，//請(qǐng)求方式，POST，GET

data：{題目：1}，//發(fā)送到服務(wù)器的數(shù)據(jù)，JSON數(shù)據(jù)

dataType：json，//預(yù)期服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)類型，有字符串，JSON，XML等

success：function（response）{ //請(qǐng)求成功后回調(diào)函數(shù)

$（“#title”）.val（response.title）;//顯示題目

for（var item in response.subject）{ //遍歷候選項(xiàng)

$（“#subject”）.append（“<input type=radio name="+item.id"+ " value="+item.selItem+" />”+item.title） ;

}

}

}）

由JQuery.Ajax方法向接口請(qǐng)求題目數(shù)據(jù)，把題目、候選項(xiàng)顯示到客戶端。當(dāng)用戶答題時(shí)，用JQuery.Ajax方法把用戶選擇答案?jìng)鹘o服務(wù)器，服務(wù)器判斷答題結(jié)果并保存。服務(wù)器分析答題趨勢(shì)后，給用戶推送出錯(cuò)率較高知識(shí)點(diǎn)的題目，實(shí)現(xiàn)推薦訓(xùn)練。

另外，后臺(tái)實(shí)現(xiàn)基于MVC模式。M模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)模型和讀寫(xiě)操作;V視圖，前端顯示;C控制器，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。后臺(tái)權(quán)限，接口，題庫(kù)管理等實(shí)現(xiàn)都是數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)，使用EntityFramework框架完成，這里不詳細(xì)展開(kāi)。

四、總結(jié)

本文對(duì)鐵路技能考證訓(xùn)練系統(tǒng)的功能需求，數(shù)據(jù)集成，單點(diǎn)登錄，抽題訓(xùn)練，權(quán)限管理，接口管理，移動(dòng)端應(yīng)用等方面進(jìn)行了分析與詳細(xì)設(shè)計(jì)，并對(duì)關(guān)鍵的抽題功能給了簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]韋永軍， 覃秋密. 基于AJAX智能題庫(kù)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)， 2011， 07（23）：5651-5654.