基于UML的網絡分布式考試系統軟件建模

李莉

摘要 隨著計算機網絡技術在教育實踐應用中的發展，考試系統軟件已經廣泛應用于廣大高等中等院校中，系統的規模和復雜度與日俱增，系統的相關體系結構也發生了各種變化，朝著大型分布式、協同化、更加智能化的方向發展。相關領域的研究者們，試圖對日益復雜化的考試系統進行剖析和研究，一個系統依據軟件的建模來實現相關的功能。因此，軟件建模是一個軟件在實施過程中非常關鍵的因素。本文采用了軟件統一過程RUP和統一建模語言UML，對網絡分布式考試系統進行軟件建模，為系統的構建和進一步擴展奠定良好的基礎。

【關鍵詞】統一建模語言 軟件建模 分布式考試系統

現代教育和計算機聯合的越來越密切，學校里面相關的考試也由考試系統來代替，如何更好的應對考試系統規模的增加、復雜度的增加是我們亟待解決的問題，系統復雜度、規模慢慢在增加，它的系統體系結構、設計思想、技術手段正在發生巨大的變化，網絡考試系統正在向智能化、分布式、協作化的方向進行發展。在網絡技術的幫助下，網絡考試系統的規模正在日益擴大和膨脹。通過軟件工程的角度，本文對網絡考試系統進行系統設計分析，其是系統開發成功的關鍵。

1 關于分布式網絡考試系統設計的基礎理論

1.1 網絡分布式考試系統的概念

有關考試系統的說法較多，比較常見的說法有：

（1）考試系統是在計算機上進行測試并由計算機自動評判的軟件環境。

（2）考試系統是教學系統的重要組成部分，主要實現考試題庫的建立、出題、考試、評卷、成績查詢分析等功能。

（3）網絡考試系統是通過教育測量基礎理論對原有的、傳統的紙筆考試程序的網絡化改造，其應該包含分別針對教師特有的功能和考生的考試功能。

教師功能包括題庫管理、組卷、統判卷和成績統計分析等，考生的考試功能包括試題呈現、考場管理、自動判卷等功能。根據多種理解方式，將網絡考試系統定義為使用教育測量理論作為基礎指導，使用計算機進行測試并自動評判的軟件系統。網絡分布式考試系統流程圖如圖1所示。

1.2 網絡分布式考試系統的開發原則

1.2.1 以測試理論為指導

在開發網絡考試系統的前期，需要選定以一種測試理論作為題庫開發功能的指導依據。在系統開發試題的組織、題庫的建立、試題的參數標注等功能時，應該以《現代遠程教育資源建設技術規范》為開發標準，做到使網絡考試系統中題庫具有合法性和規范性。

1.2.2 以提高教學效果為宗旨

計算機考試并不是考試的目的而是一種手段，以更好的服務于網絡教務最為最終的目的。通過網絡考試可以了解教師的教學情況和學生的學習效果。它的重要之處在于，教師和學生之間可以通過網絡考試來得到自己需要的信息，從而可以進一步的調整網絡教育的每個環節，最終使網絡教學發展的更好。

1.2.3 以個性化學習為中心

在網絡考試的過程中，系統要充分發揮學生的主動性和學生的個性化。在系統對學生進行自測時，他們可以根據自己的學習水平和學習進度選擇各種難易程度不同的試題;在進行學習、考試之后，他們可以通過成績查詢進而對近來的學習方式和效果進行分析。

1.2.4 以方便教師為導向

教師作為重要的用戶之一，系統中應該將其教學過程作為主導性地位體現出來。為了方便教師的網絡教學，網絡考試系統將為教師們提供抽題組卷、主觀題閱卷、分析學生成績等功能。

2 考試系統軟件需求分析建模

2.1 需求分析建模的步驟

在最終解決方案及問題之間的橋梁的第一步是需求獲取。描述系統中用戶需求是獲取需求中的一個必不可少的結果，通過與客戶溝通并理解客戶的需求對系統功能進行描述，從而使系統設計人員與用戶之間達成共識，即明確系統的具體功能是哪些。在需求獲取過程中，分布式的網絡考試系統的步驟有以下幾點：

（1）首先對系統邊界和范圍進行確定。

（2）接著定義系統中的活動者。

（3）再接下來，定義系統中的用例并分析用例間的聯系。

（4）最后，通過層次劃分進行系統的用例框圖描述，構成需求獲取最終的用例模型。

在需求獲取階段，因為客戶只能對系統功能進行模糊性的表達，無法獲取精確的需求細節問題。所以在需求分析的這個階段，使用開發人員的語言來精化和組織需求獲取階段所描述的需求，并對系統需求功能進行進一步精確的分析。以能夠更精確的理解系統需求功能作為最終目的，進而助于確定系統結構的需求描述且方便今后維護。在分布式的網絡考試的需求分析過程中，其步驟如下：

（1）提取系統中每個用例的分析類，包括邊界類、控制類和實體類。

（2）根據獲得的分析類，對每個用例進行實現分析。

（3）綜合各用例提取的分析類，得到整個系統的分析類模型及用例實現的交互模型。。

2.2 需求獲取建模

由于分布式的網絡考試系統結構比較龐大、功能比較繁雜，又因為其幾乎把整個傳統式的考試模式轉移到網絡，使得各個功能環節相互依連，使得對網絡考試系統的分析和設計工作變得非常繁重。系統設計開發過程中，最為關鍵的一步是需求獲取。因此在進行需求獲取時必須小心仔細，從而做到準確詳細。通過從現有的考試系統中，可以歸納總結考試過程中的步驟和需求，進而可以分析網絡考試系統應該準備開發的功能。系統的功能圖如圖1所示。

3 考試系統軟件設計建模

3.1 設計建模步驟

在設計建模階段，分布式的網絡考試系統是解決如何實現系統功能的問題，主要完成軟件體系結構設計和詳細設計兩個方面的工作。

軟件體系結構設計是高級設計，主要包括以下步驟：

（1）對體系結構進行層次劃分。

（2）體系結構的子系統劃分。

（3）建立三層體系結構與類之間的映射關系。

詳細設計中首先要詳細描述每一個類，包括類的屬性、操作、類之間的關系，同時對系統用例進行設計。詳細設計包括如下內容：

（1）設計實體類的屬性和操作。

（2）設計邊界類的功能組成和操作。

（3）設計類之間的關系。

（4）構造設計類圖模型。

（5）借助交互圖實現用例設計。

（6）設計數據模型。

（7）設計實現模型。

（8）設計建模的評審。

3.2 對系統體系結構的設計建模分析

系統在進行設計和構成上基本的、可供選擇的設計形態及總體結構就是系統的體系結構。在實質上，它是對系統需求功能進行抽象的解決方法。在了解和學習了軟件設計的體系結構后，網絡分布式考試系統的構造過程變為“問題總結定義一系統需求功能一體系結構設計描述一系統功能詳細設計一系統開發實現”。這一構造過程，總體可以認為是為系統需求與系統實現之間的架起了一座橋梁。

系統的基本功能、主體結構和宏觀特性的決定體現了系統的體系結構在系統設計開發過程中的重要性。要研究軟件體系結構，首先要研究如何表示軟件體系結構，即系統的體系結構如何進行建模。大型分布式系統的分析、設計就是通過建立各種模型，從各個層面、層次出發對系統首先進行理解，接下來分化并描述，再求精，最后達到降低構造系統的復雜性，從而在提高系統開發質量的同時降低系統開發的難度。

4 總結與展望

本文通過需求獲取和系統設計建模論述了分布式的網絡考試系統建模的基礎。首先通過理論的角度，對分布式的網絡考試系統的定義、規范、特點和標準進行了描述，接下來討論了網絡考試系統在開發的過程中的理論基礎及原則，從而系統的理論模型呈現。然后結合面向對象技術及RUP統一過程，將軟件統一過程在網絡考試系統中的建模過程的應用進行了闡述。通過工具開發及模型復用的技術，設計并開發了針對中國的中小學的網絡考試系統，驗證網絡考試系統構建的模型，并通過系統的使用對構建模型作了改進和完善。

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