英语听说智能机考系统高考建设方案v06.docx
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英语听说智能机考系统高考建设方案v06
英语听说智能机考系统
建设方案
（高考）
第一章政策背景
1、中共中央全面改革
2013年，《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》中，关于“深化教育领域综合改革”明确提出：
推行初高中学业水平考试和综合素质评价，逐步推行普通高校基于统一高考和高中学业水平考试成绩的综合评价多元录取机制，探索全国统考减少科目、不分文理科、外语等科目社会化考试一年多考。
2、国务院考试招生制度改革
2014年，国务院《关于深化考试招生制度改革的实施意见》：
关于“改革考试科目设置”要求：
考生总成绩由统一高考的语文、数学、外语3个科目成绩和高中学业水平考试3个科目成绩组成、外语科目提供两次考试机会以及科学设计命题内容、综合性，改进评分方式、加强评卷管理、完善成绩报告、加强外语评测体系建设。
同时，要求2014年上海市、浙江省分别出台高考综合改革试点方案，从2014年秋季新入学的高中一年级学生开始实施；试点要为其他省（区、市）高考改革提供依据。
3、教育部普通高中学业水平考试改革
2014年，教育部《关于普通高中学业水平考试的实施意见》：
针对“考试内容”要求：
各省（区、市）根据国家发布的普通高中课程方案和课程标准的规定及要求确定考试内容，要对相关科目的实验操作、外语听力和口语的考试提出要求，加强对于考试结果的分析研究，做好教学反馈，提升教学质量。
4、中共十九大教育部长谈高考改革
在2017年10月中共十九大会议中，教育部部长陈宝生代表在讨论十九大报告时对社会各界关心的高考改革做了具体的总结与展望：
过去的5年是教育改革全面深化的5年；在高考招生制度改革方面，今年上海和浙江试点已经落地，改革取得了成功。
今年，还有4个省要开始试点，到2020年新的高考改革制度将全面建立起来。
第二章需求分析
1、需求分析
1.1契合国家政策，满足改革需求
落实中共中央、国务院、教育部及各省（区、市）教育厅关于英语听说考试改革的相关政策，全面提升学生英语听、说、读、写能力，解决我国中学生哑巴英语问题，致力于通过一套完整的英语听说考试系统解决考试部门业务需求。
1.2规范考试组织，加强考试监控
强化考试组织的规范性与科学性，做到对英语听说考试的考前、考中、考后全流程监控，建设一套符合考试规范要求、覆盖整个考试流程的英语听说考试体系。
1.3保障数据机密，强化追溯监管
考试的机密性、公平公正性以及权威性，不仅需要加强对考务数据、试卷、答卷的保密性监管，从源头上避免数据泄露；还需要有完整的系统访问日志、操作日志，确保操作过程的可追溯性，做到事后有据可查。
1.4丰富数据呈现，突出业务监管
考前、考中、考后各项具体事务的数据统计、分析与管理，为主管部门实时掌握各业务的进度、成果提供数据支持。
数据图表和电子地图的呈现，体现主管部门对整个考试过程的指挥和监管，并对各级部门的考试组织、执行及总结进行考核。
2、趋势分析
根据试点地区在试点期间取得的效果和经验总结，以及随着自然语言处理、语音识别等技术的发展，基于人工智能自动评分的听说考试既能有效降低成本、又能实现准确评分，加之政策层面的要求（从2017年起的3年内在全国各省（区、市）正式启用英语听说考试），使得英语听说考试改革逐渐形成一种趋势。
据统计，我国学生从小学到高中，累计学习英语的时间超过3000小时，但高中毕业时英语平均成绩只有70分左右，且口语能力普遍欠缺，“哑巴英语”现象突出。
这既与我国传统英语教学侧重语法、词汇等语言知识的传授、忽视语言能力的培养有关，也与考试内容上偏重语言知识，以笔试为主有关，还与缺乏外语普遍运用的环境，学生应用较少有关。
针对以上因素，国家出台了相应的政策文件，各地也逐步开展英语听说试点，比如：
2009年，江苏省在全国率先采用“人机对话”的方式进行考试，考生通过计算机和耳麦设备完成听力和口语题目，并由计算机对考生的听力答案和口语录音进行全自动评分，反馈评估结果，促进教学。
之后北京、上海、广东、河南、湖南、辽宁、宁夏、浙江等区域也相继采用人机对话的方式进行考试。
3、效益分析
3.1简化管理流程
采用人机交互的形式，实现省级中心统一调度，省、市、区（县）和考点的分级管理模式，减少听说考试与笔试分离产生的工作量，降低考试的组织难度和人力成本，进一步规范听说考试管理流程。
3.2完善考试监管
通过系统的部署，使用信息化手段和互联网技术，实时查看全省考试进行情况，通过与五大标考系统的无缝对接完善考试监管手段。
3.3保障考试绝密性
数据本地层层加密、数据传输使用https+ssl的加密传输方式、数据多处备份存储等安全防护措施，始终贯穿于整个听说考试的考前、考中、考后，确保考务、考试数据的防篡改、可追溯；
3.4呈现数据多维度
通过对考前、考中和考后三大环节中的各种过程数据汇总，利于考试主管部门实时掌握各个具体事务的详细进度及结果，体现出考试主管部门对考试的整体把控和监管。
评阅后产生的数据使用大数据分析手段，自动生成包括省、市、县（区）、校等级别的成绩数据报表，实现教育部《关于普通高中学业水平考试的实施意见》中提出的“加强对于考试结果的分析研究，做好教学反馈，提升教学质量”。
同时，将考试中出现的各种问题及处理办法反馈给各级考试主管部门，为今后完善考试制度和流程提供数据支撑。
第三章方案概述
1、建设目标
通过英语听说智能机考系统建设（以下简称系统），契合中共中央全面深化改革、国务院关于深化考试招生制度改革、教育部关于普通高中学习水平考试改革等关于深化考试招生制度的相关要求，建设一套完善的高考英语听说考试机制和体系，提供一套英语听说考试的软、硬件环境。
协助省（区、市）级招考部门完成英语听说考试所涉及的考试组织管理、考试计划制定、考生报名、命题制卷、考务编排、计算机考试（人机对话）、阅卷、成绩统计发布、数据汇总和呈现等业务流程，确保各种数据全流程的存储和传输的安全、稳定、高效。
2、建设依据
《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》
《国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见》
《教育部关于普通高中学习水平考试的实施意见》
《XX省关于深化考试招生制度改革的实施意见》
3、建设原则
3.1权责明确原则
实现高考英语听说考试整体统一布局，省级中心统一调度，省、市、区（县）和考点的分级管理模式，细分各级招考部分职责，使其契合现行高考全流程管理体系。
3.2全面覆盖原则
该系统全流程贯穿高考英语听说考试的考前（考试组织管理、考试计划制定、考生报名、命题制卷、考务编排）、考中（考试进程监管）、考后（阅卷、成绩统计发布、数据汇总和呈现）三大环节，满足高考英语听说考试的全部功能和要求。
3.3数据安全原则
该系统从基础信息管理、用户权限分配、考务管理、命题制卷、考试、阅卷等环节的信息数据安全，保证考试的机密性；同时，通过对操作日志的管理做到全流程的可追溯性。
3.4运行稳定原则
该系统通过多层次、多维度的功能和性能压力测试，确保运行稳定；最大程度地确保高考英语听说考试的顺利进行。
4、方案优势
4.1规范考试流程
提升省级管理平台对考试计划管理的科学性，提高任务分配、执行的智能化程度，提高重要机密数据传输的安全性，增强权限管理的机密性，完善全过程的可追溯性，实现英语听说正式考试标准化与规范化；系统支持多用户并发运行；同时针对各级考试主管部门关注的数据进行多维度图表和电子地图呈现，体现出各级考试主管部门对考试整体业务流程的全程监管。
4.2数据全程加密
系统具有可靠的异常恢复机制和安全机制，系统设计采用多重技术手段从根本上提高数据完整性、安全性和有效性。
考中，实时检测耳机和麦克风设备，遇到设备故障会终止考试，确保考生能听到完整的试卷内容，系统能录下完整的考生答题语音；考后，监考机会对每个考生的语音数据包进行音质检测和完整性检测，从根本上杜绝由于音质不过关或者数据不完整导致优等生成绩异常的问题；同时传输通道经过多重加密，防止数据被篡改。
每个考场数据的上传状态必须由系统管理员确认以后才算完成上传工作。
考生数据会双份存放在有数据冗余备份的服务器上。
考试机、监考机和服务器各自拥有独立的日志系统，对考生数据的所有操作进行详细的记录，建立有效的可追溯体系，确保了数据的有效性。
4.3应急策略齐备
系统采用了一整套安全策略，在单个考试机发生异常，可以安排考生在其他场次重考；在监考机发生异常会导致本场考生全部重考，本系统的监考机具备异常自动恢复功能，主备监考机具有即时切换应急策略，可有效的避免监考机发生断网、重启、监考机硬盘损坏或电源中断等情况。
4.4语音全程检测
不论是考前耳机的功能性测试、试音阶段考生语音质量完整性测试环节；还是考中机考的每一道题的考生语音的完整性监测环节；乃至于是考后结合数据完整性和语音质量检测功能再次确保考生数据的有效性这个环节，都将语音质量检测技术融入其中。
4.5题型全面覆盖
英语听说考试系统支持封闭性、开放性和半开放性等题型。
该系统的考试终端的语音识别技术和口语评测技术，可对考生的口语语音进行评分。
同时，系统集成多维度的评价方法，为教育领域专家提供分析研究和决策的数据支撑。
4.6减轻环境依赖
系统内置了基于的浏览器的组件式设计，使得系统的配置要求低、兼容性好、适应性强；系统开发语言上我们采用传统的程序开发语言，对考试机的操作系统环境依赖极小，有效的避免了系统的兼容性问题；网络环境方面系统支持断网重连、断网数据回收和数据备份等异常处理机制，减少对互联网的依赖。
第四章总体设计
1、设计原则
1.1应用驱动，融合创新
建设方案以满足实际英语听说考试需求为基本前提，把招考部门最关心、最直接、最现实的问题放在首位，以英语听说考试的实际业务需求为出发点进行系统建设。
1.2前瞻设计、开放扩展
无论现有的应用系统还是未来需要建设的应用系统，都不是一个孤立的系统或一个信息孤岛，必将串联融合成一套大系统，所以系统必须具备良好的开放性（兼容性和扩展性）。
本次建设方案注重接口的标准化和统一化，系统和功能的模块化，并以此来保证本系统可以标准化考场五大系统。
2、总体设计
2.1总体架构
总体架构图：
2.2总体流程
系统流程图：
2.3用户权限
本平台涉及到的目标用户包括三大类，第一类用户是各级系统管理员；第二类用户是各级招考部门；第三类用户是考点。
第一类用户为各级系统管理员，实现对各类基础信息管理，包含用户、角色和权限等，负责系统维护与管理。
第二类用户为各级招考部门，主要通过考务管理实现考生报名信息查询、考务编排查询与打印、考试过程监管、考情上报与处理、成绩查询等功能。
第三类用户为考点，主要通过本平台实现试卷及秘钥下载、考情上报、答卷上传等功能。
第五章详细设计
本系统由考务管理子系统、命题制卷子系统、计算机考试子系统和阅卷评价子系统组成。
1、考务管理子系统
考务管理子系统是实现考试组织与管理的综合管理平台，包含如下主要功能：
基础信息管理、考试任务、报名管理、考务编排、考情总览、成绩发布和工作日志等，所有功能组成一个有机整体，建立一个互联互通的交互平台，实现数据与信息交和共享；同时具备的强大的多维度数据呈现方式，支持多用户并发运行，以供各级考试管理者进行过程管理指挥。
考务管理子系统通过对网络安全、网络传输、用户管理、文件管理、事务分发、缓存管理等的先进设计实现平台运行的安全、稳定、快捷。
具体组成如下：
1.1基础信息管理
系统采用机构、用户、角色、权限的机构用户体系，机构支持省、市、区、报名点和考点的高考模式，同时可以支持市、区县、报名点和考点的中考模式。
机构支持多用户，用户支持多角色，由角色确定用户的权限。
用户的权限可以通过角色权限灵活分配，满足中考市里组织的模式和高考全省统一组织的模式。
1：
N
1：
N
1：
N
系统机构用户体系
机构管理：
对市、区县、学校、考点和报名点等机构进行管理。
包括：
机构名称、机构地区代码、所属上级机构、考点编号、报名点编号等信息。
最高级设置为市级机构，支持中考模式。
实现对下属机构用户的管理，新增、删除、修改等。
角色管理：
在系统中建立角色用来对用户进行权限控制。
通过对角色的权限分配和收回，实现对用户权限的增减。
角色的定义类似用户组。
实现角色的管理，新增、删除、修改。
实现对权限的分配。
用户管理：
对系统中用户进行管理的功能模块。
可进行添加用户、修改用户资料、删除用户信息、禁用用户、查看用户信息、修改用户所属机构和修改用户所属角色等操作，还可以对某个或某些用户进行初始化密码。
实现用户的管理，新增、删除、修改、启用、禁用和密码初始化。
实现对用户的角色的分配。
1.2考试任务
省级教育招考部门，通过平台发布考试组织范围、报名时间计划、考试时间计划、考试性质、考区和考点选择、阅卷计划、成绩发布等信息，指导该省下级教育招考部门开展具体工作。
1.3报名管理
报名管理支持现有中考报名系统的数据导入，避免报名系统的重复开发和使用，同时支持信息预览、信息查询、考生账号管理、数据统计、数据电子地图等功能。
1.4考务编排
考务编排实现考场数据信息包含考点数量、考场数量、考试机位等上报，实现考试时间、批次、考场、考生座位等数据编排，生成考点花名册、准考证等数据，支持花名册、准考证等打印；还可以实现编排数据查询和统计等。
1.5考情总览
实现考试场次的平台级过程监控，具体包括考试过程中的考情监控、违纪管理、异常情况处理统计、考情记录汇报、答卷收集过程监控等功能，可通过电子地图进行数据展示。
1.6成绩发布
支持成绩发布与查询（可选）。
同时，支持与原有考务综合管理系统（成绩管理系统）的对接，用于听说考试成绩与笔试成绩的复合。
1.7工作日志
对各级系统管理员、各级招考部门用户、各考点、各命题专家、各阅卷专家等所有用户的访问、操作等进行记录形成工作日志，确保各环节的可追溯性。
2、命题制卷子系统
命题制卷子系统用于考前试题命制及试卷制作，同时支持对试卷打包加密、设置启用时间等功能。
试卷使用电子试卷的形式，试卷内容包含文本、音频、视频等多媒体资源，系统对试题及试卷加密处理，对试卷启用时间也采用了特定的时间加密方式。
2.1命题子系统
命题包含征题（可选）、命题、审题（可选）等步骤；试题内容分为听力和口语；支持多题型命制，包含选择题、填空题、听短文口语回答题、口语作文题等几十种题型。
2.2制卷子系统
通过手动组卷，生成相应的试卷宝，针对参考人数及场次制作多套试卷，同时对试题支持大题、小题自动随机排序，支持选择题答案选项自动随机排序。
系统对试卷进行加密处理，通过加密手段实现试卷的机密性管理，对试卷启用时间通过时钟加密的方式设置试卷管理与启用。
3、计算机考试子系统
由基于英语听说考试考务管理子系统考试过程监控与部署在考点的考试系统多个终端程序共同组成。
现场考试系统分为英语听说监考服务器端、监考端、考试端三个子模块，模块之间互相协作完成教师监考与考生答题的全过程。
3.1监考服务器
提供监考过程的数据传输、存储和备份等功能。
3.2监考应用程序
实现本考场编排数据导入、试卷导入、启动考试、考情监控、异常处理、考情记录、答卷收集等功能。
3.3考试应用程序
实现考生登录、考生身份验证、设备测试、答题、上传答卷等功能。
4、阅卷评价子系统
阅卷评价子系统用于考后阅卷及阅卷过程的监管，分为人工阅卷子系统和自动阅卷子系统，同时该系统支持与原有的英语阅卷系统的数据对接。
4.1人工阅卷子系统
人工阅卷子系统是独立阅卷系统，可单独部署，通过系统管理员设置阅卷组长、阅卷专家组、阅卷员等用户及权限，设定一评、二评、三评、仲裁等评分机制。
4.2自动阅卷子系统
自动阅卷子系统分为客观题阅卷和主观题阅卷两部分。
自动阅卷系统后台采用第四代人工智能语音技术驱动的语音评测服务器实现自动阅卷，能解决人工阅卷的大工作量给阅卷老师带来的主观性问题，同时能高效的完成阅卷任务。
客观题阅卷通过导入试题答案，系统进行自动比对完成评分。
阅卷正确率达到100%。
主观题阅卷，通过阅卷组设定阅卷标准，同时通过对人工阅卷评分标准的系统智能自我学习完善语音评测服务器的评分标准。
阅卷评分准确率达到90%以上，而人工阅卷的准确率仅能达到86%。
支持阅卷组对评分的检查、抽查、审核及重评。
4.3原有阅卷系统对接
系统扩展性设计，实现与原有阅卷系统的数据对接，提供与原有阅卷系统标准相统一的阅卷过程数据和成绩数据，方便考试院进行听说考试和笔试的成绩复合。
第六章实施部署
1、部署原则
按照由上之下、由点至面铺开建设原则，具体为：
省级平台部署-市级访问-区县级访问-考点标准化考场建设，最终形成由省级考试院统管的体系。
2、部署方案
本次部署分为省级平台、市/县区及平台以及考点的三级部署模式，简化管理流程，提升考务管理效率。
2.1省级平台部署
省级平台部署包括考务管理子系统、命题制卷子系统以及阅卷评价子系统三部分组成。
2.1.1考务管理子系统部署
针对此次XX省高考英语听说省级考务管理子系统部署于省考试院，由省考试院统一管理与维护。
在使用中分设系统管理员和主管领导账户。
考务管理子系统系统为BS系统，需满足系统的安全性、稳定性、并发性等要求，根据具体情况，在市级数据中心由系统提供商现场完成部署。
由系统提供商对部署完毕的系统进行调试和测试，同时对相关技术人员及操作人员进行使用培训和维护培训，派驻技术支持人员对调试及测试期进行现场保障；机考期间派驻现场支持。
考务管理子系统为大数据管理平台，部署时需配置多台服务器，以确保平台运行的稳定性、安全性和高并发性。
服务器配置如下
（可由考试院在现有数据中心设备中虚拟出服务器）
名称
数量
配置
说明
WEB网站服务器
5台
操作系统:
WindowsServer2008r264位；
内存：
16G内存；
处理器:
Intel（R）Xeon®CPUE5-4650v2@2.40Ghz（2处理器）；
硬盘：
8T；
网站服务器根据具体并发要求配置，需加入负载均衡，负载均衡部分需和市级招考办共建。
省级建议配置3-5台
数据库服务器
3台
操作系统:
WindowsServer2008r264位；
内存：
16G内存；
处理器:
Intel（R）Xeon®CPUE5-4650v2@2.40Ghz（2处理器）；
硬盘：
8T；
使用iis7构架，使用MYSQL数据库；
数据库读写分离，各一台；一台双机热备。
分布式缓存服务器
1台
操作系统:
WindowsServer2008r264位；
内存：
16G内存；
处理器:
Intel（R）Xeon®CPUE5-4650v2@2.40Ghz（2处理器）；
硬盘：
8T；
分布式缓存服务器进一步满足高并发业务要求。
文件服务器
1台
操作系统:
WindowsServer2008r264位；
内存：
16G内存；
处理器:
Intel（R）Xeon®CPUE5-4650v2@2.40Ghz（2处理器）；
硬盘：
8T；
文件服务器存储常见的视频、音频、图片、指纹等文件信息。
2.1.2命题制卷子系统部署
命题制卷子系统部署于命题制卷中心。
由系统提供商对部署完毕的系统进行调试和测试，同时对相关技术人员及操作人员进行使用培训和维护培训，派驻技术支持人员对调试及测试期进行现场保障；机考期间派驻现场支持。
命题制卷子系统部署时需配置两台数据库服务器，以确保系统运行的安全性和容量保障。
服务器配置如下
（可由考试院在现有数据中心设备中虚拟出服务器）
名称
数量
配置
说明
数据库服务器
2台
操作系统:
WindowsServer2008r264位；
内存：
16G内存；
处理器:
Intel（R）Xeon®CPUE5-4650v2@2.40Ghz（2处理器）；
硬盘：
8T；
使用iis7构架，使用MYSQL数据库；
数据库读写分离，各一台；
2.1.3阅卷评价子系统部署
阅卷评价子系统部署于考试院阅卷中心。
由系统提供商对部署完毕的系统进行调试和测试，同时对相关技术人员及操作人员进行使用培训和维护培训，系统提供商派驻技术支持人员对调试及测试期进行现场保障。
在调试期间，由市阅卷中心派驻阅卷员参与系统调试，开展试评；对试评结果，由系统提供商与阅卷中心做评分标准设定沟通，最终达成符合阅卷中心要求的评分标准。
交付后试点运行期间由系统提供商提供完善的售后服务，阅卷期间可派技术支持人员驻现场保障及支持。
阅卷评价子系统部署时需配置两台数据库服务器，以确保系统运行的安全性、阅卷过程数据的完整性和容量保障。
服务器配置如下
（可由考试院在现有数据中心设备中虚拟出服务器）
名称
数量
配置
说明
数据库服务器
2台
操作系统:
WindowsServer2008r264位；
内存：
16G内存；
处理器:
Intel（R）Xeon®CPUE5-4650v2@2.40Ghz（2处理器）；
硬盘：
8T；
使用iis7构架，使用MYSQL数据库；
数据库读写分离，各一台；
2.2市/县区级访问
由省级系统管理员分配、发放登录账号，市/县区级招考主管部门通过浏览器访问考务管理子系统，实现数据上传与下载、信息获取与汇总等功能。
2.3考点级部署
考点级部署包括考试系统部署及标准化考场建设两部分组成。
2.3.1校级考试系统部署
通过部署监考服务器、监考应用程序和考试应用程序实现试点校的考试终端程序部署。
监考服务器、监考应用程序和考试应用程序部署与标准化机房中，考试过程中考生佩戴听说考试专用耳麦进行考试。
2.3.1.1监考应用程序
监考应用程序部署于考场，应用程序安装类。
用于监考教师进行考试过程管理，实现与监考服务器及考试机的数据传输和交互。
2.3.1.2考试应用程序
考试应用程序部署于考场，应用程序安装类。
用于考生进行考试登录、答题及上传答卷，实现与监考服务器及监考机的数据传输和交互。
考试专用耳麦配置，需要考试端应用程序配套使用。
2.3.2标准化机房建设方案
2.3.2.1建设内容
外语听说测试标准化（机房）机房主要包括以下建设内容：
1、机房的选择和确定；
2、考生秩序引导与管理；
3、基础环境和设施；
4、标准化坐席及布局设计；
5、基础信息系统；
6、智能化设备；
7、接入国家教育考试标准化考点五大系统。
机房坐席布局：
6列坐席，3条走廊图示
2.3.2.2网络部署
网络拓扑结构
2.3.2.3机房桌椅
机房建设需体现出专用型与通用性，要求机房桌椅即可满足标准化考试要求，也可满足规划化评测要求，同时适用于日常教学要求。
2.3.2.3.1教师办公桌
具体参数
1.尺寸：
1600*700*750
2.基材：
采用E1级优质刨花板。
桌面厚25mm,其余部件板材除斗底板外均18mm厚。
甲醛释放量≤1.5mg/L。
3.饰面：
正反三聚氰胺贴面，表面无压痕、划伤、斑点和凹凸不平，同批产品无明显色差。
4.封边：
桌面采用2mm厚优质三色封边条封边，其余采用2mm厚同色优质PVC封边。
5.胶水：
优质环保型胶水。
6.五金件：
三节导轨、阻尼铰链等优质五金配件。
7.其他：
抽屉的斗前、斗墙和斗后板采用圆榫、三
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