程冠琦

【摘 要】在線考試是高職院校教學(xué)改革的重要組成部分，能夠解決傳統(tǒng)的紙質(zhì)化考試方法的諸多弊端。本文利用ASP.NET的MVC技術(shù)，結(jié)合LINQ技術(shù)和EF數(shù)據(jù)模型，從需求分析開(kāi)始，完整地闡述了在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。其中，對(duì)智能組卷和考生在線考試兩個(gè)核心模塊作了重點(diǎn)研究和討論。

【關(guān)鍵詞】在線考試；MVC；智能組卷；高職院校

一、引言

對(duì)于高職院校來(lái)說(shuō)，考試是人才培養(yǎng)方案中的極為重要的組成部分，考試對(duì)于一門課程、對(duì)于一個(gè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，都有著非常重要的意義；同時(shí)，考試也是學(xué)校中廣大教師最為關(guān)心的內(nèi)容，對(duì)于考試的內(nèi)容、考試的方法的改革，一直是教育界最為關(guān)心的話題。

目前，高職院校的考試還是以傳統(tǒng)的考試方法為主，這種傳統(tǒng)的紙質(zhì)化考試的方法已經(jīng)運(yùn)行了多年，存在著諸多弊端。在高職院校中引入在線考試，具備如下優(yōu)勢(shì)：

（1）提高了考試命題、組織等一系列考務(wù)的工作效率。

（2）在線考試有標(biāo)準(zhǔn)化的題庫(kù)支持，試卷命題由系統(tǒng)隨機(jī)抽題完成組卷，這種出卷方式更加科學(xué)合理，題型和題量分布也更有利于考核學(xué)生的能力。

（3）抽題、評(píng)分由系統(tǒng)自動(dòng)完成，試題由系統(tǒng)從題庫(kù)中隨機(jī)抽取，能更好地保證考試的公平公正和評(píng)分的準(zhǔn)確性。

（4）學(xué)生參加考試的時(shí)間和地點(diǎn)不受限制，參加考試的方式也更加靈活。

二、系統(tǒng)需求分析

在線考試系統(tǒng)的用戶包括管理員、教師和學(xué)生3種用戶。

管理員具有系統(tǒng)最高權(quán)限，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)考試系統(tǒng)的維護(hù)管理，一般來(lái)說(shuō)，高職院校的考試系統(tǒng)平時(shí)一般比較空閑，訪問(wèn)用戶量相對(duì)較少，并且系統(tǒng)平時(shí)對(duì)學(xué)生并不開(kāi)放權(quán)限，只允許教師用戶訪問(wèn)。只有在期中考試和期末考試相對(duì)集中的時(shí)間段內(nèi)，系統(tǒng)訪問(wèn)的人數(shù)才比較多，系統(tǒng)的負(fù)荷也相對(duì)較重。因此，管理員可以針對(duì)系統(tǒng)用戶設(shè)置訪問(wèn)時(shí)間段，以減輕系統(tǒng)并發(fā)訪問(wèn)量。

教師用戶的權(quán)限相對(duì)管理員來(lái)說(shuō)要少，但也是系統(tǒng)的主要用戶。在平時(shí)系統(tǒng)空閑階段，教師主要根據(jù)自身所教課程，負(fù)責(zé)各種題型題庫(kù)的建立、維護(hù)和更新。為了保證在線考試的質(zhì)量，目前對(duì)課程題庫(kù)的要求也越來(lái)越高，課程的題庫(kù)要做到題量大，題型豐富、內(nèi)容先進(jìn)，能夠跟上學(xué)科新知識(shí)、新內(nèi)容的要求。因此，該項(xiàng)任務(wù)工作量大，要求高。

學(xué)生在考試系統(tǒng)中的權(quán)限是3種用戶中最小的，學(xué)生平時(shí)除了可以進(jìn)行系統(tǒng)的網(wǎng)上自測(cè)練習(xí)外，基本上是不能登錄系統(tǒng)的。只有在考試系統(tǒng)開(kāi)放的有效時(shí)間范圍內(nèi)，學(xué)生才能登錄，登錄后可以查看管理員發(fā)布的各種考試通知，修改自己的個(gè)人資料，在指定的考試時(shí)間內(nèi)參加考試，同時(shí)在考試結(jié)束后可以查詢自己的成績(jī)。

三、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)

3.1 MVC 框架技術(shù)

MVC 框架技術(shù)是近年來(lái)非常流行的軟件框架，這種軟件設(shè)計(jì)模式最初由Xerox PARC在二十世紀(jì)八十年代提出，而后被廣泛使用。

MVC設(shè)計(jì)模式把整個(gè)軟件分為模型、視圖和控制器三大部分，其中視圖相當(dāng)于傳統(tǒng)軟件架構(gòu)中的表示層，即用戶界面；模型負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和交互，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理邏輯的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，是整個(gè)MVC中的重點(diǎn)和難點(diǎn)；控制器處理用戶的交互，控制著整個(gè)程序運(yùn)行的核心和流程，負(fù)責(zé)整個(gè)程序的運(yùn)行和管理。

3.2 LINQ技術(shù)

LINQ，是Language Integrated Query（語(yǔ)言集成查詢）技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)，我們可以使用相同的API，利用C#語(yǔ)言來(lái)對(duì)不同的數(shù)據(jù)源進(jìn)行操作。

LINQ包括五個(gè)部分：LINQ to Objects、LINQ to XML、LINQ to SQL、LINQ to DataSet、LINQ to Entities。

LINQ查詢操作的語(yǔ)法相對(duì)傳統(tǒng)的SQL語(yǔ)句更為簡(jiǎn)潔。LINQ查詢表達(dá)式包含的關(guān)鍵字與SQL關(guān)鍵字相類似，不同的是，LINQ要以from子句開(kāi)頭，以select子句或group子句結(jié)束。

3.3 EF數(shù)據(jù)模型框架

EF數(shù)據(jù)模型框架，全稱是Entity Framework（實(shí)體框架），這是微軟公司在.NET平臺(tái)上以ADO.NET技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)出來(lái)的一個(gè)ORM（對(duì)象關(guān)系映射）框架。

EF數(shù)據(jù)模型框架由三種模型和映射文件進(jìn)行定義：

（1）.csdl文件：用于定義概念架構(gòu)模型，其中定義的實(shí)體、主鍵、屬性、關(guān)聯(lián)等都是對(duì)應(yīng)于.NET Framework中的類型。

（2）.ssdl文件：用于定義存儲(chǔ)架構(gòu)模型，其中主要描述表、列、關(guān)系、主鍵等主要概念。

（3）.msl文件：用于定義概念模型和存儲(chǔ)模型的映射關(guān)系，即CSDL中屬性與SSDL中列的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

四、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

4.1 體系結(jié)構(gòu)和總體框架

系統(tǒng)分為前端和后臺(tái)兩部分。前端技術(shù)上，采用流行的HTML 5、CSS 3和JQuery技術(shù)，具體地講，HTML 5使用bootstrap開(kāi)源框架，此框架在業(yè)界多個(gè)前端開(kāi)源項(xiàng)目得到了廣泛的應(yīng)用；CSS 3采用flexbox彈性布局技術(shù)，并廣泛應(yīng)用動(dòng)畫(huà)、過(guò)渡等效果；JavaScript采用AngularJS框架相結(jié)合的技術(shù)，可以有效地控制頁(yè)面并制作出美觀的動(dòng)態(tài)效果。

后臺(tái)技術(shù)上，采用的是業(yè)界流行的.NET的MVC框架技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，分為view、controller、model三個(gè)部分。Controller負(fù)責(zé)整個(gè)程序的維護(hù)，負(fù)責(zé)處理用戶請(qǐng)求；model用于和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)打交道，這里采用LINQ TO SQL數(shù)據(jù)模型和EF數(shù)據(jù)模型相結(jié)合；view用于顯示結(jié)果，采用了更為簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法輸出數(shù)據(jù)結(jié)果。

4.2 功能模塊劃分

在線考試系統(tǒng)分為五大功能模塊，即用戶信息管理、考試管理、題庫(kù)管理、試卷管理和成績(jī)管理。下面對(duì)這五個(gè)模塊分別介紹。endprint

（1）用戶信息管理：該模塊是所有軟件系統(tǒng)的通用模塊，包含登錄、用戶信息導(dǎo)入和密碼修改三大功能。

（2）考試管理模塊：核心模塊，包含考試安排、考試信息查詢、學(xué)生在線考試和考試信息維護(hù)幾大功能。

（3）題庫(kù)管理模塊：核心模塊，包含題庫(kù)創(chuàng)建、題庫(kù)維護(hù)、題庫(kù)查詢、題庫(kù)更新幾大功能。

（4）試卷管理模塊：核心模塊，包含試卷定制、試卷維護(hù)、試卷信息查詢、樣卷查看幾大功能。

（5）成績(jī)管理模塊：核心模塊，包含系統(tǒng)評(píng)卷、成績(jī)統(tǒng)計(jì)、成績(jī)查詢幾大功能。

五、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的核心模塊由考試管理、題庫(kù)管理、試卷管理3個(gè)模塊組成。下面著重對(duì)這3個(gè)模塊分析詳細(xì)設(shè)計(jì)思路。

5.1 題庫(kù)管理模塊

題庫(kù)管理模塊是教師用戶操作的一個(gè)重要模塊，也是后續(xù)試卷管理、考試管理的基礎(chǔ)，只有具備一個(gè)數(shù)量龐大、內(nèi)容先進(jìn)的題庫(kù)，才能保證試卷和考試的質(zhì)量。

本系統(tǒng)題庫(kù)目前支持的題型有單選題、多選題和判斷題3種客觀題題型。

模塊的設(shè)計(jì)核心在于題庫(kù)業(yè)務(wù)邏輯類的設(shè)計(jì)，該模塊的業(yè)務(wù)邏輯層類由單選題類、多選題類和判斷題類組成，3個(gè)類的屬性設(shè)計(jì)基本與數(shù)據(jù)庫(kù)中單選題表、多選題表和判斷題表相對(duì)應(yīng)，由于3個(gè)類的屬性設(shè)計(jì)比較類似，這里就以單選題類為例進(jìn)行說(shuō)明，其余2個(gè)類不再贅述。

單選題類的屬性包括題目順序號(hào)（用于組卷）、題目編號(hào)、題干、各個(gè)選項(xiàng)內(nèi)容（A-F）、答案、題目難易度（分為非常難、較難、適中、較簡(jiǎn)單、非常簡(jiǎn)單5個(gè)層次）、屬于課內(nèi)知識(shí)還是課外知識(shí)等等。除了以上基本屬性之外，還包括參加的考試編號(hào)、學(xué)生答案兩個(gè)擴(kuò)展屬性及單選題錄入、查詢、編輯和刪除幾個(gè)基本方法。

5.2 試卷管理模塊

試卷管理的業(yè)務(wù)邏輯層類由試卷類和試卷題型章節(jié)分布類組成。試卷類的屬性設(shè)計(jì)基本與數(shù)據(jù)庫(kù)試卷表中的字段相對(duì)應(yīng)，包括試卷編號(hào)、試卷名稱、組卷方式（人工組卷、系統(tǒng)抽題）、組卷人、組卷時(shí)間、單選題數(shù)量、單選題分值、多選題數(shù)量、多選題分值、判斷題數(shù)量、判斷題分值、總分、課程編號(hào)等等。除了以上基本屬性之外，還包括單選題題庫(kù)、多選題題庫(kù)和判斷題題庫(kù)3個(gè)屬性和字段。

試卷管理的核心功能在于智能組卷，從組卷的具體算法來(lái)說(shuō)，流行的算法有回溯試探組卷算法、專家系統(tǒng)的組卷算法和遺傳算法的組卷算法、基于隨機(jī)數(shù)選取的組卷算法。本文采用的是基于隨機(jī)數(shù)選取的組卷算法，利用計(jì)算機(jī)提供的隨機(jī)生成函數(shù)在題庫(kù)中按照設(shè)定的試題參數(shù)要求隨機(jī)生成試題編號(hào)，由于該編號(hào)是隨機(jī)生成，且在一定范圍內(nèi)是獨(dú)一無(wú)二的，因此不會(huì)產(chǎn)生重復(fù)現(xiàn)象。重復(fù)這個(gè)隨機(jī)試題編號(hào)的生成過(guò)程，即可得到試題集合，直到滿足試卷要求的所有試題都已經(jīng)選擇完畢。

5.3 考試管理模塊

考試管理模塊中最為核心的兩個(gè)功能是管理員安排考試以及學(xué)生在線考試?？荚嚢才欧譃閮刹剑皇卿浫肟荚嚮拘畔?，二是錄入?yún)⒓涌荚嚨膶W(xué)生信息。在錄入?yún)⒓涌荚嚨膶W(xué)生的基本信息的同時(shí)，還要對(duì)考生答題記錄進(jìn)行初始化操作。

學(xué)生在線考試是整個(gè)考試管理的重中之重的功能。該功能是否能夠正常使用，是確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的必要條件。

學(xué)生在線考試過(guò)程中，主要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是時(shí)間問(wèn)題，二是考生答案的保存問(wèn)題。因此，需要設(shè)置2個(gè)計(jì)時(shí)器控件，一個(gè)計(jì)時(shí)器控件對(duì)考試進(jìn)行監(jiān)控，包括確定開(kāi)考時(shí)間、考試結(jié)束時(shí)間以及實(shí)時(shí)剩余時(shí)間提示，另一個(gè)計(jì)時(shí)器控件在設(shè)置的間隔時(shí)間內(nèi)保存考生答題的答案，主要為了解決考生答案丟失的問(wèn)題。此外，考生交卷也設(shè)置了兩種方式，一是手動(dòng)提交，二是考生結(jié)束后系統(tǒng)自動(dòng)提交試卷。

在線考試結(jié)束后的數(shù)據(jù)處理問(wèn)題也是一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題。由于考生答案信息數(shù)據(jù)量非常大， 一名考生一次考試就將產(chǎn)生20～30條記錄，一次考試的數(shù)據(jù)量估計(jì)約為幾千條記錄，如果考試次數(shù)多，則學(xué)生答卷表的數(shù)據(jù)量非常大，這樣會(huì)降低索引和查詢效率。因此，可以考慮為每次考試專門建立一張數(shù)據(jù)表，用于存放每次考試考生答卷信息。這樣數(shù)據(jù)表的數(shù)量雖然多一些，但是可以有效地提高索引的效率。

六、總結(jié)

本文利用ASP.NET的MVC技術(shù)，結(jié)合LINQ技術(shù)和EF數(shù)據(jù)模型，從需求分析開(kāi)始，完整地闡述了在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。其中，對(duì)智能組卷和考生在線考試兩個(gè)核心模塊作了重點(diǎn)研究和討論。

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