大學(xué)設(shè)計(jì)類課程上機(jī)考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：為實(shí)現(xiàn)大學(xué)設(shè)計(jì)類課程上機(jī)考試流程自動(dòng)化，文章設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于B/S模式的考試系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能包括學(xué)生登錄檢查、隨機(jī)抽題、自動(dòng)組卷及在線提交考試成果。文章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、配置和使用方法。系統(tǒng)的優(yōu)勢在于提高教師工作效率，便于學(xué)生使用，并能有效防止考生作弊。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)類課程；上機(jī)考試；B/S模式

中圖分類號(hào)：G647；TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）32-0041-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID） ：

0 引言

當(dāng)前江蘇師范大學(xué)某些實(shí)踐類課程的上機(jī)考試仍采用傳統(tǒng)方式，教師打印紙質(zhì)試卷并用U盤拷貝電子文件。這種考試方式的弊端顯而易見：執(zhí)行效率低，教師工作量大，難以防止學(xué)生作弊。

網(wǎng)上也能找到很多類似的考試系統(tǒng)，如操心慧、溫智聰?shù)萚1]設(shè)計(jì)的考試系統(tǒng)，其重點(diǎn)題型為選擇題；黃芳、王紀(jì)鑫等[2]設(shè)計(jì)的考試系統(tǒng)，其功能以試卷管理與分析為主；宗垚[3]設(shè)計(jì)的考試系統(tǒng)，其主要適用場景為文科類考試。而江蘇師范大學(xué)某些實(shí)踐類課程的上機(jī)考試要求是：題型上僅有設(shè)計(jì)類大題，無客觀題；考試時(shí)須方便學(xué)生現(xiàn)場抽題和組卷，對(duì)題庫管理和試卷分析無要求（由教師線下完成）；生成的試卷格式有特定規(guī)范。顯然上述系統(tǒng)均無法滿足這些要求。本文的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)符合上述要求的上機(jī)考試系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 功能需求

1.1.1 學(xué)生端

1） 學(xué)生可在教室隨機(jī)選取座位登錄系統(tǒng)；系統(tǒng)須檢查學(xué)生的身份和座位號(hào)是否合法，允許合法用戶登錄，對(duì)不合法輸入給出反饋信息。

2） 系統(tǒng)能按照事先設(shè)定的比例在不同難度等級(jí)的題庫中隨機(jī)抽取試題，并使鄰位學(xué)生抽到的試題完全無重復(fù)。

3） 一鍵生成符合學(xué)校教務(wù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化試卷。

4） 一鍵下載試卷。學(xué)生因電腦死機(jī)等原因調(diào)整座位后，須重新抽題和組卷，避免學(xué)生作弊。

5） 學(xué)生線下考試結(jié)束后可一鍵提交考試成果至服務(wù)器。

1.1.2 教師端

1） 教師線下出題（設(shè)計(jì)類上機(jī)考試只有大題，無客觀題），每個(gè)題目保存為一個(gè)Word文檔，并按預(yù)先設(shè)置的難度級(jí)別分類。

2） 考試結(jié)束后，教師線下完成試卷批改。

1.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

基于以上需求，設(shè)計(jì)以下系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

1.2.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模式

系統(tǒng)基于B/S模式實(shí)現(xiàn)。B/S模式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)施簡單，僅須在教師機(jī)上完成軟件安裝與配置。學(xué)生通過瀏覽器與Web服務(wù)器交互，完成身份驗(yàn)證、抽題、組卷以及交卷等考試流程。

1.2.2 數(shù)據(jù)訪問技術(shù)

在服務(wù)器端使用SQL Server管理學(xué)生信息和抽題數(shù)據(jù)，使用DCOM組件訪問Word文檔。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的主流程和登錄處理子流程見圖2、圖3。

2.1.1 抽題模塊設(shè)計(jì)

本考試系統(tǒng)的題庫共包含16個(gè)題目，試題難度分3級(jí)：1～4題為難度1級(jí)，5～12題為難度2級(jí)，13～16 題為難度3級(jí)。抽題時(shí)，從第1級(jí)題目中隨機(jī)抽取1個(gè)小題，從第2級(jí)題目中隨機(jī)抽取2個(gè)小題，從第3級(jí)題目中隨機(jī)抽取1個(gè)小題，共4個(gè)小題組成一份試卷。每位同學(xué)抽到的題目與左、右鄰位同學(xué)抽到的每個(gè)試題均不重復(fù)。

2.1.2 組卷模塊設(shè)計(jì)

第一步，每個(gè)題目以Word文檔格式保存，將最后一個(gè)抽到的題目以數(shù)據(jù)流的形式寫入新生成的試卷文件，并添加文件結(jié)束符；第二步，通過Word組件（Mi?crosoft.Office.Interop.Word） 打開上述文件，添加試卷頭；第三步，將剩余題目先編寫成“串”，然后依次插入試卷。生成的試卷自動(dòng)存放到paper文件夾。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)使用的管理數(shù)據(jù)只有一張組卷表，其關(guān)系模式見表1，其結(jié)構(gòu)如表2所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

使用級(jí)聯(lián)式樣單（CSS） 控制用戶界面控件的精確顯示，使用C#.NET編程語言、SQL Server數(shù)據(jù)庫引擎和DCOM組件實(shí)現(xiàn)軟件邏輯功能。

3.1 數(shù)據(jù)庫交互主要實(shí)現(xiàn)

String connStr = @"Data Source= .; AttachDbFile?name=" + sitePath + @"＼TEST2008ID.MDF;Integrated Security=True"; //SQL Server文件數(shù)據(jù)源

conn = new SqlConnection（connStr）; //建立連接對(duì)象

conn.Open（）; //打開連接

string selectStr = "select * from 組卷表 where 學(xué)號(hào)=＼'" + studentID + "＼'";

command = new SqlCommand（selectStr， conn）; //建立查詢對(duì)象

dr = command.ExecuteReader（）; //執(zhí)行查詢

dr.Read（）; //讀取數(shù)據(jù)

3.2 Word 文檔交互主要實(shí)現(xiàn)

fs1 = new FileStream（fname1， FileMode.Create）;//建立試卷文件

bw = new BinaryWriter（fs1）; //建立試卷文件寫入流

fs2 = new FileStream（fname2， FileMode.Open， File?Access.Read）; //打開末題（第4題）對(duì)應(yīng)的Word文檔

br = new BinaryReader（fs2）; //建立試題文件讀入流

br.BaseStream.Seek（0， SeekOrigin.Begin）; //確定文件讀寫位置，從開始偏移0處

while （br. BaseStream. Position < br. BaseStream.Length） //以流的方式讀取試題并寫入試卷

{ data = br.ReadByte（）; bw.Write（data）; }

抽題、組卷以及系統(tǒng)完整的實(shí)現(xiàn)代碼請參考作者登記的軟著——面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)上機(jī)考試系統(tǒng)V1.0[4]。

4 系統(tǒng)安裝與使用

4.1 運(yùn)行環(huán)境安裝與配置

4.1.1 硬件環(huán)境

電腦內(nèi)存2GB及以上，CPU為酷睿3代及以上。

4.1.2 軟件環(huán)境

1） 安裝Windows 7專業(yè)版及以上版本操作系統(tǒng)。

2） 安裝SQL Server 2008或以上版本，設(shè)置為Win?dows登錄模式。

3） 安裝Word 2013及以上版本辦公軟件。

4） 安裝IIS應(yīng)用服務(wù)器，在萬維網(wǎng)服務(wù)-應(yīng)用程序開發(fā)功能中，勾選ASP.NET 4.8。

5） 在IIS上新建站點(diǎn)TestSiteA（程序中要用到該名稱），并映射到網(wǎng)站文件夾D：＼webTest，綁定到本機(jī)IP地址，端口號(hào)為81（注意避免與其他軟件端口號(hào)沖突）；關(guān)閉防火墻，或在入站規(guī)則中開放81端口。

6） 在數(shù)據(jù)庫文件屬性對(duì)話框的安全頁中配置當(dāng)前Windows登錄賬戶，并設(shè)置完全權(quán)限，否則將導(dǎo)致附加數(shù)據(jù)庫失敗。

7） 在CMD窗口中運(yùn)行dcomcnfg.exe，打開組件服務(wù)對(duì)話框，配置當(dāng)前用戶和登錄密碼，否則將無法訪問Word組件。

4.2 系統(tǒng)使用

4.2.1 教師端

教師線下出題，將題目保存在網(wǎng)站questions文件夾中，每個(gè)題目保存為一個(gè)Word文檔，并按難度分級(jí)。考試結(jié)束后，教師線下打開應(yīng)用軟件，在submitted文件夾中查看學(xué)生提交的考試成果，完成試卷批改。

4.2.2 學(xué)生端

學(xué)生首先打開瀏覽器，訪問考試站點(diǎn)：http：//？：81/ （注：運(yùn)行時(shí)將？替換為實(shí)際IP） ，如圖4所示。

然后依次執(zhí)行考試流程，各步驟運(yùn)行結(jié)果如圖5 所示，生成的標(biāo)準(zhǔn)化試卷格式如圖6所示。

5 結(jié)束語

綜上所述，該上機(jī)考試系統(tǒng)易于安裝與配置，便于學(xué)生操作，提高了教師的工作效率和考試自動(dòng)化管理水平，對(duì)學(xué)校教務(wù)信息化建設(shè)與改革具有重4f7586a976cf4f25e0b399803ccc1bbee93e49381a4a51c4354727dc82c86098要積極意義。

然而，該系統(tǒng)仍存在一些不足，如抽題算法較為簡單。若題庫較大，為提高組卷效率與質(zhì)量，可采用王旭等人[5]提出的優(yōu)化算法或張方方[6]的智能算法進(jìn)行抽題。展望未來，為適應(yīng)學(xué)校和教師對(duì)上機(jī)考試的更多要求，該系統(tǒng)可向多個(gè)方面拓展，如增加題庫管理功能和學(xué)生管理功能。特別是隨著AI技術(shù)的發(fā)展，可考慮在系統(tǒng)中融入自動(dòng)評(píng)分和學(xué)生答卷分析功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 操心慧，溫智聰.基于JavaWeb的線上考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2023，29（24）：90-96.

[2] 黃芳，王紀(jì)鑫. 基于Web 的網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[C]//2022年中國高校計(jì)算機(jī)教育大會(huì)論文集.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2022：72-77.

[3] 宗垚.基于B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱： 黑龍江大學(xué)，2019.

[4] 江蘇師范大學(xué).面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)上機(jī)考試系統(tǒng)V1.0[CP/OL].2024-08-01[2024-08-29].國家版權(quán)局，2024SR1104448.

[5] 王旭，吳志雄，周子勛.基于B/S模式下的優(yōu)化遺傳算法的自動(dòng)組卷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子制作，2023，31（4）：57-60.

[6] 張方方.基于改進(jìn)魚群算法的在線考試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 北京：北京郵電大學(xué)，2024.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】