在线考试系统的系统分析与设计.docx

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在线考试系统的系统分析与设计

在线考试系统的系统分析与设计

摘要

本文在分析计算机网络技术及其应用模式的基础上，结合Browser/Serve模式、ActiveServerPage动态网页技术和SQLServer2000数据库技术，以Internet为平台，提出基于Web的在线考试系统课题，阐述了该课题的背景以及意义，并研究了基于Web的在线考试系统的系统分析与设计，包括系统设计思想、系统需求分析、系统总体结构设计、系统模块详细设计以及数据库设计。

重点阐述了系统需求分析、前台功能模块和后台功能模块的详细设计以及数据库设计。

关键字：

在线考试系统；需求分析；结构设计；功能设计；数据库设计

SystemAnalysisAndDesignOfOnlineExaminationSystem

ABSTRACT

Basedontheanalysisofcomputernetworktechnologyanditsapplicationonthebasisofthemodel,combiningBrowser/Servermodel,ActiveServerPagetechnologyandSQLServer2000databasetechnology,taketheInternetasaplatformtoputforwardthesystemanalysisanddesignoftheWeb-basedonlineexaminationsystemissues,onthesubjectThebackgroundandsignificance,andtostudyaWeb-basedonlineexamination,includingsystemdesign,systemrequirementsanalysis,systemarchitecturedesign,systemdesignanddatabasemoduledetaileddesign.Focusingonthesystemrequirementsanalysis,backgroundandfuturemodulesfunctionmodulesforthedetaileddesignanddatabasedesign.

Keywords：

Onlineexaminationsystem;Requirementsanalysis;Architecturedesign;Functiondesign;Databasedesign

1前言

网络化教育代表了教育改革的一个发展方向，已经成为现代教育的一个特征,并对教育的发展形成新的推动力。

随着Internet/Intranet的迅速发展和广泛普及，建立在其上的远程教育成为现代教育技术未来发展方向之一，考试测试作为远程教育的一个子系统也成为一个重要的研究领域。

现代远程教育作为一种新的教学手段已经开始进入我们的生活，正在给传统教育模式带来新的变革，并对教育的发展形成新的推动力。

Internet技术的发展使得考试的技术手段和载体发生了革命性的变化，Internet的开放性、分布性的特点和基于Internet的巨大的计算能力使得考试突破了时间和空间的限制。

基于Internet的在线考试系统正成为人们的研究热点之一。

与传统考试模式相比，网上在线考试具有无可比拟的优越性。

下面介绍一下该在线考试系统课题的选题背景、选题意义、研究现状及发展趋势。

1.1选题背景

在线考试系统课题产生的背景是当今教育信息化的趋势及我国高校教育信息化系统的建设；目的是充分利用学校现有的计算机软，硬件资源和网络资源实现无纸化考试以避免传统手工考试的不足。

与传统考试模式相比，网上在线考试渗入了更多的技术环节，对实现安全性的途径，方法也提出了更高的技术要求。

近几年来，基于TCP／IP的Internet／Intranet技术以非同寻常的速度被广泛应用于各类企业及其他组织的信息发布与共享，其中一个很重要的手段就是建立Web站点发布信息。

传统的静态网页技术已越来越不能满足用户的需求，因此各种动态网页技术应运而生，ASP就是目前比较流行的动态网页技术之一。

通过Internet/Intranet技术和ASP动态网页技术来实现网上在线考试，是现代教育技术的一个具体实现，具有很重要的现实意义。

可以实现考务工作的全自动化管理，可以有效利用校园网的软硬件资源，使其发挥最大效力，更好的为学校的教学、科研和管理服务；可以大规模的实行考试，实现考试的客观性、公证性；系统的自动化出卷和阅卷可以减轻教师的工作强度。

传统考试要求老师印试卷、安排考试、监考、收集试卷、评改试卷等等。

这是一个漫长而复杂的过程，已经越来越不适应现代教学的需要。

在线考试系统是传统考场的延伸，它可以利用网络的无限广阔空间，随时随地的对学生进行考试，加上Web数据库技术的利用，大大简化了传统考试的过程。

1.2选题意义

随着计算机技术的发展和互联网时代的到来，人们已经进入了信息时代，也有人称为数字化时代。

在数字化的网络环境下，学生希望得到个性化的满足，根据自己的情况进行学习，同时希望能够得到科学的评价；老师希望有效改进现有的考试模式，提高考试的效率；教学机构也希望给网上的学生提供更全面灵活的服务，同时希望全面准确地对学生进行跟踪和评价。

在线考试系统正是迎合这一市场需求而开发的，它旨在探索一种以互联网为基础的考试模式。

通过这种新的基于网络的无纸化考试模式，为学校创造一种新的考试环境，使考务管理突破时间、地域的限制，可以十分灵活、方便地进行实施，提高了考试工作效率和标准水平，使学校管理者、教师和学生可以随时、随地通过网络完成考试。

在线考试系统是基于B/S模式的，服务器对数据库进行管理，客户端通过浏览器登录网络考场。

与传统的基于C/S模式的网络考场相比，它更加稳定，更适宜于互联网上的考试。

同时网络考场是基于题库操作的，所以能实现随机组卷、自动阅卷和自动评分，大大缩短了考试周期，使得学生能够及时地了解自己的成绩状况。

与此同时也提高了考试的质量，从而使考试更趋于客观、公正，更加激发学生的学习兴趣。

1.3研究现状及发展趋势

随着社会对人才的需求的增大，怎样使我们在人才的浪潮中证明自我的能力和技能呢？

怎样来表达人才的水平的高低呢？

随着各种认证的出现，随着远程教学的深入，网络和传统一样都要有试卷来检测。

怎样才能全面的检测考生的水平、怎样能客观的反映教学水平，这就要求出一份合理、客观、科学的试题？

这也是众多教学者历年来思索的问题。

即使保证了客观的命题但他是用于考试的，必须保证绝对的安全。

目前流行的局域网上的计算机考试系统，实际上它只是一个多用户的考试系统，这种考试形势只不过是运用了局域网的一些功能，以减轻考试组织过程中的劳动强度和加强考试的公正性，但它不支持远程异地考试；目前的考试试题往往不是动用丰富经验的出卷专家就是往往由于个人的水平差异不能提供优秀的试卷，因而基于网络的在线考试系统的研究开发已迫在眉捷。

在线考试系统，是随着互联网技术的飞速发展而应运而生的一种非常实用的管理信息系统。

现在国内外很多大学和社会其他部门都已经开设了远程教育，通过计算机网络实现异地教育和培训。

远程教育包括很多环节，例如教学系统、答疑系统和考试系统等。

其中很重要的一个环节就是在线考试系统，同时它也是最难实现的环节。

以下通过两个典型的网络在线考试系统，来说明国内外对网络在线考试系统的研究状况：

（1）计算机等级考试

国内计算机等级考试较早地采用了网络考试系统。

这种考试系统一般采用局域网的形式，在考试之前，由专门的考试网站提供相关的报名、考务安排等软件，然后在开始考试时，将题库统一安装在各考点的服务器上。

为了方便测试系统，在正式考试之前，一般给每个考生测试一次的机会。

考试采用现场打分的方式，考生只要提交试卷，系统就给出相应的分数。

为了安全起见，一般还要求考生到服务器上确认。

除此之外，一些政府部门、一些行业管理机构和教育机构也先后采用了网络考试系统。

这些考试系统有一个共同特点，那就是:

考题基本上都是选择题，偶尔也有少量的主观题。

对于主观题，如计算机二级等级考试编程题，仍然采用的是单机考试模式。

四川省计算机二级等级考试包括一道程序设计题与一道改错题。

在单机模式下，考试组织者先将考试题目给每一个考生复制一张软盘，软盘上包含考试题目与改错题的原题，让考生考试完毕后将答案复制到软盘上，最后统一将软盘收集起来阅卷。

这种考试方式，不仅需要大量的人力物力，而且容易出现软盘损坏，考生的数据读不出来的情况。

正是在这种情况下，如何在网络下考核考生的主观题的应试能力，引起了许多研究网络考试的关注。

四川工业学院计算机科学系的老师为了解决这个问题，设计了一套旨在通过网络考查学生编程的软件。

这套系统基本上实现了不要软盘考试，系统先自动给每个学生建立一个文件夹，然后采用了FTP上传文件的方式，将考试结果直接传到服务器。

这套系统与单机考试相比，自然是很大的一个进步。

美中不足的是，学生结果文件以文件的形式保存，安全性能不好，最好是能够采用数据库的形式。

（2）ATA智能化考试服务系统

国外比较有影响的机器考试是A0CA公司的考试系统，主要目标是模拟真实考试环境，特别适合计算机操作性题目的考试。

ATA在产品和服务中使用的核心技术包括：

DST技术（动态模拟考试技术）、RET技术（真实环境考试技术）、SRAT技术（全真环境下动态转换技术）、LAS技术（智能化考试结果判定技术）、ZNM技术〔智能化、非线性多元组卷模板技术）。

DST技术是动态模拟考试、培训的技术，它基于图论的语义状态转换理论，在ATAe-Testing通用平台上模拟全真环境的应用软件和系统软件的操作过程及步骤。

其模拟过程体现了全真环境的动态特点，对于考试、培训的过程、结果全程跟踪。

DST技术摆脱了软件产品对运行环境的依赖性，完全独立于真实的执行环境。

RET技术是基于组件对象模型，以多进程运行方式，允许用户在全真环境下操作，然后插足操作过程及操作结果，在操作过程中实现智能提示及个性化教学、培训。

SRAT技术是面向网络考试中的主观题（如编程题）而专门设计的，该技术可判断在各种语言软件、数据库应用软件坏境下，可在模拟一全真环境下动态的自动双向转换。

ATA考试软件更多的是用于开展计算机信息技术的考试，考试的管理也基本上由ATA公司专人负责，这对于考试环境、内容随着时代的发展而发生很快变化的各类考试来说，具有相当的局限性。

2系统设计思想

在线考试系统的设计与开发，整个过程应用到许多技术。

例如基于Browser/Server模式的体系结构、ActiveServerPage动态网页技术、SQLServer2000数据库开发技术等。

下面介绍一下该在线考试系统实现过程中应用到的相关原理与相关开发技术。

2.1Browser/Server模式的体系结构简介

C/S结构，即Client/Server（客户机/服务器）结构，是大家熟知的软件系统体系结构，通过将任务合理分配到Client端和Server端，降低了系统的通信开销，也可充分利用两端硬件环境的优势。

早期的软件系统多以此作为首选设计标准。

B/S结构，即Browser/Server（浏览器/服务器）结构，是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。

在这种结构下，用户界面完全可以通过WWW浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓的3层结构。

B/S结构，主要是利用了不断成熟的WWW浏览器技术，结合浏览器的多种Script语言（VBScript、JavaScript等）和ActiveX技术，利用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。

随着Windows98/Windows2000将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。

显然B/S结构应用程序相对于传统的C/S结构应用程序将是巨大的进步。

B/S结构采用星形拓扑结构建立企业内部通信网络或利用Internet虚拟专网（VPN）。

前者的特点是安全、快捷、准确。

后者则具有节省投资、跨地域广的优点。

须视企业规模和地理分布确定。

企业内部通过防火墙接入Internet，整个网络采用TCP/IP协议。

Client/Server是建立在局域网的基础上的，而Browser/Server是建立在广域网的基础上的，它们有以下区别。

（1）硬件环境不同

C/S一般建立在专用的网络上，小范围里的网络环境，局域网之间再通过专门服务器提供连接和数据交换服务。

B/S建立在广域网之上的，不需要专门的网络硬件环境，例如电话上网、租用设备、信息管理等。

有比C/S更强的适应范围，一般只要有操作系统和浏览器就行。

（2）安全要求不同

C/S一般面向相对固定的用户群，对信息安全的控制能力很强。

一般高度机密的信息系统采用C/S结构适宜。

B/S建立在广域网之上，对安全的控制能力相对弱，面向的是不可知的用户群。

（3）程序架构不同

C/S程序可以更加注重流程，可以对权限多层次校验，对系统运行速度则可以较少考虑。

B/S对安全以及访问速度的多重考虑，建立在需要更加优化的基础之上，比C/S有更高要求的B/S结构的程序架构是发展的趋势。

（4）软件重用不同

C/S程序出于不可避免的整体性考虑，构件的重用性不如在B/S要求下的构件的重用性好。

B/S的多重结构，要求构件相对独立的功能，能够相对较好的重用，就如买来的餐桌可以再利用，而不是做在墙上的石头桌子一样。

（5）系统维护不同

C/S程序由于整体性，必须整体考察，所以升级难。

要更新的话可能会再做一个全新的系统。

B/S的构件组成可方便个别构件的更换，实现系统的无缝升级，将系统维护开销减到最小，用户从网上自己下载安装程序就可以实现升级。

（6）处理问题不同

C/S程序面向的用户较为固定，并且在相同的区域，安全要求高，与操作系统相关。

B/S建立在广域网上，面向不同的用户群，这是C/S无法做到的，与操作系统平台关系最小。

（7）用户接口不同

C/S多是建立在Windows平台上的，表现方法有限。

B/S建立在浏览器上，使用更加丰富和生动的表现方式与用户交流，并且开发难度、开发成本都相应的降低。

（8）信息流不同

C/S程序一般是典型的中央集权的机械式处理，交互性相对低。

B/S信息流向可变化。

2.2ActiveServerPage动态网页开发技术简介

在Internet发展的早期，Web页面大多为静态的网页。

所谓的静态网页就是指网页内容不能实时更新，而只能由网站维护者手工编辑更新的网页内容。

随着Internet技术的飞速发展，动态网页逐渐盛行起来。

动态网页指的是服务器实时处理浏览器端的请求，根据用户不同需求生成不同页面。

现在能够开发动态网页的技术很多，ASP是其中的一种。

ASP（ActiveServerPage）是由微软公司开发的服务器建立动态网页的开发环境，用户可以用它开发动态且交互的Web服务器应用程序。

ASP的特点如下：

支持VBScript和Jscript脚本语言，可以轻松地开发Web服务器的应用程序。

无需编译，即可在服务器端直接执行。

易于编写，用户可以使用任何一种文本编辑工具编写ASP的Web应用程序。

与浏览器无关，网站的动态网页由服务器端的脚本生成，客户端浏览器只要支持HTML即可浏览ASP所设计的网页。

文件的源代码不会被传到客户端，有效地避免了代码泄漏，提高了安全。

可以与数据库连接，建立功能强大的Web应用程序。

ASP通过调用动态链接库ASP.DLL解释ASP文件的代码，并将其发送到合适的脚本引擎中解释。

系统将脚本代码的运行结果结合其他HTML代码生成最终的页面，并将最终的页面传送给客户端浏览器。

2.3SQLServer2000数据库开发工具简介

本系统的数据库部分采用的是SQLServer2000数据库开发工具，SQLServer2000中包含许多新特性，这些特性使其成为针对电子商务、数据仓库和在线商务解决方案的卓越的数据库平台。

其增强的特性包括对丰富的扩展标记语言（XML）的支持、综合分析服务以及便捷的数据库管理。

总而言之，对于那些希望确保数据库解决方案具备伸缩性、可靠性及灵活性的客户而言，SQLServer2000提供的新特性具有以下显著的优势。

1、可靠性

与其前辈相比，SQLServer2000经历了更为严格的测试过程。

这些测试的目的在于使SQLServer2000具备前所未有的可靠性。

2、伸缩性

基准测试结果证明，MicrosoftSQLServer2000足以满足对伸缩性提出的绝大多数的苛刻要求。

3、电子商务

随着商务活动日趋以Web为中心展开，与电子商务功能的发展保持同步则显得至关重要。

在使用MicrosoftSQLServer2000关系数据库引擎的情况下，XML数据可在关系表中进行存储，而查询则能以XML格式将有关结果返回。

此外，XML还简化了后端系统集成，并实现了跨防火墙的无缝数据传输。

用户还可以使用HypertextTransferProtocol（超文本传输协议）来访问SQLServer2000，以实现面向SQLServer2000数据库的安全Web连接和无须额外编程的联机分析处理（OLAP）多维数据集。

4、数据仓库

MicrosoftSQLServer2000提供了一套全新的综合分析服务。

分析服务（以前称为OLAP服务）为商业活动提供了集成的OLAP和数据挖掘功能。

OLAP可以通过多维存储技术对大型、复杂数据集执行快速、高级的分析工作。

数据挖掘功能能够揭示出隐藏在大量数据中的倾向及趋势，它允许组织或机构最大限度的从数据中获取价值。

通过对现有数据进行有效分析，这一功能可以对未来的趋势进行预测，并增强在线商务，MicrosoftSQLServer2000简化了管理、优化工作，并且增强了迅速、成功的部署在线商务应用程序所需的可靠性和伸缩性。

其中，用以提高可靠性的特性包括日志传送、在线备份和故障切换群集。

在伸缩性方面的改进包括对多达32颗CPU和64GB的RAM的支持。

通过自动优化和改进后的管理特性，诸如数据文件尺寸的自动管理、基于向导的数据库复制、自动内存管理和简化的故障切换群集安装与管理等，在线商务应用程序能够被迅速部署并有效管理。

3系统需求分析

对于开发网站应用系统来说，前期的系统需求分析是必要的，也是必须的，因为它将影响到整个网站应用系统质量的好坏和设计实现的进度。

所以，在开发一个在线考试系统之前，必须先对系统进行整体上的需求分析，从而使以后的设计和开发工作能朝着预定的方向发展。

在线考试系统的系统需求分析包括：

功能域的需求分析、数据域的需求分析、系统目标的需求分析。

3.1功能域的需求分析

根据在线考试系统的特点，系统的总体功能可分为前台和后台两大功能模块。

其中，前台模块中需要完成学生注册、忘记密码、在线考试、查询成绩、登录系统、退出系统等相关功能。

后台管理中需要完成管理员信息、管理注册学生、管理考生成绩、管理专业信息、管理课程信息、管理套题信息、管理试题信息、添加试题、后台登录、退出管理等相关功能。

3.1.1前台模块功能需求

前台模块中需要完成学生注册、忘记密码、在线考试、查询成绩、登录系统、退出系统等相关功能。

设计提供友好界面，让学生轻松、方便地登录系统，进行在线考试、查询成绩等相关的前台应用。

●学生注册：

用于注册学生的一些基本信息，以便跟踪记录。

●忘记密码：

用于帮助注册学生找回密码。

●在线考试：

用于考生在线进行考试，主要包括考试规则、选择课程和套题、准备考试、正在考试、提交试卷、考试成绩6个部分，实现对在线考试流程的基本控制。

●查询成绩：

用于学生按指定的查询条件对输入的关键字进行模糊查询，从而查询出相应的考试成绩。

●登录系统：

在线考试系统的首页，只有登录才能进入其内部。

●退出系统：

学生退出在线考试系统。

3.1.2后台模块功能需求

后台管理中需要完成管理员信息、管理注册学生、管理考生成绩、管理专业信息、管理课程信息、管理套题信息、管理试题信息、添加试题、后台登录、退出管理等相关功能。

设计提供友好界面，让管理员轻松、方便地进行后台的查询，添加，修改，删除等相关的操作管理。

●管理员信息：

主要包括管理员信息列表、添加管理员、查询管理员、修改管理员、删除管理员5个部分,实现对管理员信息的基本操作。

●管理注册学生：

主要包括注册学生信息列表、查询学生、删除学生3个部分,实现对注册学生的基本操作。

●管理考生成绩：

主要包括考生成绩信息列表、查询成绩、删除成绩3个部分,实现对考生成绩的基本操作。

●管理专业信息：

主要包括专业信息列表、添加专业、查询专业、修改专业、删除专业5个部分,实现对专业信息的基本操作。

●管理课程信息：

主要包括课程信息列表、添加课程、查询课程、修改课程、删除课程5个部分,实现对课程信息的基本操作。

●管理套题信息：

主要包括套题信息列表、添加套题、查询套题、修改套题、删除套题5个部分,实现对套题信息的基本操作。

●管理试题信息：

主要包括试题信息列表、添加试题、查询试题、修改试题、删除试题5个部分,实现对试题信息的基本操作。

●添加试题：

添加单选题和多选题两种题型的试题。

●后台登录：

管理员登录在线考试的后台管理系统。

●退出管理：

管理员退出在线考试的后台管理系统。

3.2数据域的需求分析

大多数网络应用系统都需要后台数据库的支持。

在Windows操作系统中，Access和SQLServer是最常见的网络后台数据库。

在互联网上，很多人出于价格的考虑而选择Access数据库，但是要实现比较大的网络应用系统，还是应该选择SQLServer数据库。

根据在线考试系统的应用特点，需要选择SQLServer数据库来存储数据。

通过对系统模块的划分及需求说明，在线考试系统的数据库中可建立以下7个数据表，各数据表的功能说明如下：

●管理员信息表（tb_Administrator）：

用来保存管理员信息。

该表的字段包括：

管理员编号、管理员名称、管理员密码、加入时间。

其中字段“管理员编号”为该表的主键，不允许为空。

●注册学生信息表（tb_Student）：

用来保存学生的注册信息。

该表的字段包括：

学生证号、学生姓名、学生密码、性别、加入时间、密码问题、密码答案、所属专业的编号、IP地址。

其中字段“学生证号”为该表的主键，不允许为空。

●专业信息表（tb_Profession）：

用来保存专业信息。

该表的字段包括：

专业编号、专业名称、加入时间。

其中字段“专业编号”为该表的主键，不允许为空。

●课程信息表（tb_Lesson）：

用来保存课程信息。

该表的字段包括：

课程编号、课程名称、所属专业的编号、加入时间。

其中字段“课程编号”为该表的主键，不允许为空。

●套题信息表（tb_TaoTi）：

用来保存套题信息。

该表的字段包括：

套题编号、套题名称、所属课程的编号、加入时间。

其中字段“套题编号”为该表的主键，不允许为空。

●试题信息表（tb_Questions）：

用来保存试题信息。

该表的字段包括：

试题编号、试题题目、试题类型、加入时间、所属专业的编号、所属课程的编号、所属套题的编号、选项A、选项B、选项C、选项D、试题答案、注释。

其中字段“试题编号”为该表的主键，不允许为空。

●学生成绩信息表（tb_StuResult）：

用来保存学生考试成绩。

该表的字段包括：

考生成绩编号、所属学生的编