計算機基礎模擬練習系統的設計與開發

劉立俊

（蘭州現代職業學院，甘肅蘭州，730300）

1 計算機基礎模擬練習系統的需求分析

1.1 傳統教學模式存在的問題

1.1.1 傳統教學對課堂缺少管控

計算機基礎是一門實踐性極高的課程，學生需要經過反復多次練習，方能熟練掌握相關的操作。而學生來自不同地區的不同學校，家庭環境也各不相同，所以他們的計算機水平參差不齊，最重要的是，對計算機學習的重視程度也不一樣。有部分學生認為只要學好專業課程即可，辦公軟件對于未來個人的職業發展，其用處不大，在實踐操作階段不認真練習。而教師需要指導整個班級的學生，可能無法顧及所有學生的練習情況，長此以往，部分學生的學習積極性、課堂的參與性和知識的掌握程度都會受到影響，不但影響期末的計算機考試，而且降低了通過國家計算機等級考試的可能性。

1.1.2 不能及時對操作結果做出反饋

每次教學時，教師首先會按照本節課的內容進行講解，對每一個知識點做出詳細的操作演示，雖然學生在聽課時感覺已經理解和掌握，但每位學生的理解和記憶能力不同，在自由操作練習時段，學生會出現各式各樣的問題，在完成操作后，對自己的答題情況也不甚清楚。雖然練習時間教師會巡視課堂，并指導學生的錯誤，學生也可舉手向教師尋求幫助，但相對全班學生畢竟分身乏術，因此有些同學對練習抱著敷衍了事的態度。有時任課教師會要求學生提交操作作業，并在課后對每位學生的作業進行手動批閱，這種方式不但增加了教師工作量，效率也非常低下。教師無法針對每位學生的錯誤單獨輔導，只能在每節課開始時對大多數相同或重點錯誤進行解答，而學生缺少重新練習的機會，將來仍可能重復以前的錯誤。

1.2 自行開發軟件的必要性

針對國家計算機等級考試，目前市場上有很多成熟的練習軟件可供選擇，大多數以計算機等級考試為目標，主要用于考級前通過反復練習提高成績，很少有針對每個教學知識點做單獨的練習試題。自行開發模擬練習系統可以根據學校的教材變化、教學大綱的設計、教學進度的安排、教師和學生需求定制開發，能在最大限度上滿足學校、教師和學生的個性化需求，每年可隨著計算機教學安排的變化更新題庫或升級系統。

市場上的練習軟件一般為商業軟件，需要學生付費購買，這對學生而言是一筆額外的支出。其次我校大多數學生沒有購買計算機，只能依靠學校計算機室進行練習，但學校計算機室是不允許自行安裝軟件的，即使購買了軟件也無處運行。既然學生無法通過購買軟件的方式進行練習，學校自行開發一套計算機模擬練習系統則是非常必要的。

2 計算機基礎模擬練習系統的設計

2.1 模擬練習系統的結構設計

系統以Windows 7以上操作系統為基礎，基于Visual Studio 2019開發環境，采用.NET Framework框架和C#語言，開發基于C/S架構的應用程序，數據庫采用MySQL Server 8.0。

2.2 模擬練習系統主要功能分析

模擬練習系統主要由兩部分組成，分別為教師管理程序和學生練習程序。

2.2.1 教師管理端程序的主要內容

字典管理：有管理員權限的教師可對學期、教學章節、教學單元、任課教師進行添加、修改、刪除等操作。任課教師可自行添加、修改、刪除班級和學生信息。

試題管理：試題管理是本系統的重要組成部分，只有具有管理員權限的教師方可進行試題的新建，修改，刪除等操作。教師和學生僅可查詢已建立的題目并進行練習。參照計算機等級考試一級（計算機基礎及MS OFFICE應用）的大綱要求，將題目管理劃分為Windows 7、Word、Excel、PowerPoint和Internet五個模塊分別開發。

成績管理：教師可對自己上課班級的得分情況進行查看和統計。

考試管理：準備考試相關信息，包括考試類別、考試題目、考試時間等；與學生端建立通信連接，獲取實時考試信息，最終匯總考試結果等。

2.2.2 學生練習端程序的主要內容

練習模塊：學生可在本模塊自行選擇題目進行練習，在練習結束后，系統會根據學生保存的文件，列出每一項操作考核點的得分情況，并將成績保存在數據庫中。

考試模塊：作為計算機等級考試的模擬練習系統，模塊的界面、操作習慣和考試要求均按全國計算機等級考試一級計算機基礎及MS OFFICE應用考試要求設計。學生可自行模擬練習，亦可用于期中和期末測試。

2.3 模擬練習系統的數據方面的設計

系統主要用于計算機教學輔助，所以設計里需要包含學期信息、任課教師的信息、教學章節信息、開課班級和學生信息等。因學生機都安裝有還原系統，故學生的數據，包括成績、系統參數等都需要保存在數據庫中。所有試題都保存在試題列表數據表中，根據查詢條件返回對應的試題。每道試題都有多項評分標準，所以將每道試題的評分標準另保存為一張數據表，并與試題列表相關聯。

3 計算機基礎模擬練習系統的實施

3.1 構建數據庫

根據系統的數據設計理念和需求，模擬練習系統的數據庫由以下幾部分組成：

學期（學期代號，學期名稱）；

教師（用戶名，密碼，是否管理員，是否啟用）；

班級（學期，教師，班級名稱）；

學生（用戶名，密碼，班級，姓名，是否啟用）；

試題（分類，章節，考點，題目要求，題目素材，試題解析）；系統會根據試題分類、章節、考點進行查詢，返回符合條件的試題列表。

試題評分標準（評分說明，評分函數，評分函數參數，分值）；每道試題的評分標準為一個新的數據表，數據表名由試題的分類、章節、考點和題目序號組成，在學生練習結束后，提交評分時，系統根據該試題對應的信息，讀取對應的數據表。

自由練習成績（學生用戶名，試題序號，分值）；該數據表存放學生自由練習的成績，可重復提交。

成績（學生用戶名，平時成績，操作成績1，操作成績2…，期中，期末）。該數據表存放本學期學生的計算機成績。

3.2 題庫的設計

題庫是模擬練習系統的重要組成部分，教師應根據計算機教學大綱，參考全國計算機等級考試一級考試大綱，進而建設教學題庫。為了保證題目的有效性和正確性，需要管理員審核后再錄入。

3.2.1 題庫的分類

教學題庫中的試題分為單項練習、綜合練習和考試題庫三類。

單項練習：根據學校計算機的教學計劃制定教學單元。教師針對每個單元的知識點準備多道練習試題，學生可參考試題解析重復練習。

綜合練習：綜合練習是對某一章節所有內容的梳理。教師按照教學大綱的要求，參照計算機等級考試題目，準備練習題目。

考試題庫：參照最近幾年的計算機等級考試真題進行更新。一是作為期末考試的題庫，二是在計算機等級考試前，反復大量練習，提高考試的過關率。

3.2.2 題庫的創建

教師分析每個單元或每節課的學習內容，根據練習內容、重點難點和等級考試的考點，將準備好的試題素材放置于文件夾內，準備好對應的題目要求及得分說明，按照題目要求完成正確操作，得到包含標準答案的文件或目錄(Windows模塊)。

管理員審核試題后，在系統中執行“添加題目”的操作，按提示獲取試題素材和題目要求，打開標準答案的文件或目錄。根據題目要求，讀取文件或目錄中對應的設置值，輸入該步驟的說明、判斷函數、判斷依據和當前步驟的分值；重復該操作，將所有的題目要求一一完成，最后將試題和試題的評分標準分別保存在數據庫中。

3.3 自動評分模塊的設計

自動評分模塊是模擬練習系統的核心部分，其實創建題庫和自動評分類似，都是讀取文件的設置值，因此將讀取標準答案和自動評分合成在一個模塊中。但自動評分模塊更加復雜，因學生水平不同，操作完成情況不同，在設計評分條件時，就需要考慮學生提交的文件里出現的各種可能性，只有盡可能考慮全面，才能正確判斷學生的操作是否正確完成。例如試題要求刪除一個文件夾，創建題庫時只需要設置條件為同名文件夾不存在，但是在評分時，還需要考慮是不是學生沒有刪除文件夾，而是將文件夾重命名。因此自動評分模塊的設計思路是正確評分的關鍵。

在整個系統中除自動評分模塊外，其他模塊是通用的，如果將來計算機等級考試大綱發生變化，或計算機教材發生變化，那只需額外設計相應的評分模塊，系統即可正常使用。

對應計算機等級考試MS OFFICE一級的五個操作模塊，分別設計五個子模塊來一一處理。

Windows模塊:系統讀取考生文件夾內的文件夾（文件），判斷文件夾（文件）是否存在、名稱或屬性是否正確。

Word、Excel、PowerPoint模 塊：從 2007 Microsoft Office System開始，Word、Excel和PowerPoint均采用了基于Open XML的文件格式。利用OXML文檔的結構，系統可對Word、Excel和PowerPoint文檔進行讀取處理，如果正確完成某步操作，則文檔中有對應的XML元素，因此可利用文檔中是否存在指定的XML元素來判斷操作是否正確完成。

學生在完成操作后，一定先將對應的軟件關閉，系統會在考生文件夾內尋找指定的文件，然后從數據庫中讀取出本道試題的評分標準，根據評分標準，讀取考生文件內的XML元素并進行真假判斷，循環判斷完所有的評分點，最后給學生展示出該題每項要求的得分，及時給學生反饋操作的完成情況。

Internet模塊：Internet部分主要考核兩個方面，一是網絡瀏覽器的使用，二是電子郵件的收發。根據計算機等級考試的操作習慣，構建了兩個軟件的模擬操作界面。學生通過模擬界面進行練習，操作完成后將結果保存至考生文件夾內，系統根據結果給予評分。

4 模擬練習系統的成效

4.1 能夠有效提高學生自主探究學習的主動性

利用系統的自動評分功能，學生能清楚得到自己的答題情況，對于錯誤點，可通過試題解析、詢問教師或同學予以解答，然后再重新練習，不但增加了學生的記憶，也使效率大大提高，充分發揮了學生自主探究意識。學生通過反復練習取得進步，真正體驗到成功的喜悅，感受到學習的樂趣，也促使他們積極參與到教學活動中來。

4.2 能夠有效增強教師管控教學

計算機教學的課程內容多而授課時間短，教師需要在規定時間內完成教學任務。在模擬練習系統的輔助下，教師可快速了解到每位學生每節課的作業提交情況、作業的正確率情況，把教師的精力從督促學生提交作業，批改作業中擺脫出來，使教師專注于提升授課的方式方法。通過系統反饋的學生的答題情況，可以在將來的教學中，對教學中的知識點、考試重點、易錯題更加有針對性地予以講解，促進教學效率的提高。

4.3 復習鞏固階段

復習是學習過程中的重要一環,不僅使所學知識系統化,而且加強了對知識的理解、鞏固與提高。也可彌補知識的缺陷,使基本技能進一步熟練。學生在完成本節課學習任務后，利用剩余時間，或在本學期復習時間段，自行在系統中完成已學知識的鞏固，自動評分模塊能夠提供評分明細，幫助學生查漏補缺。