無紙化考試系統綜述

摘要：計算機技術與數據庫技術的發展給教育注入了新的活力。無紙化考試系統，是信息時代計算機的一個重要應用。無紙化考試系統可以極大地提高考試的靈活性、公正性、可信度和工作效率。文章對現有的無紙化考試系統的設計方法進行了綜述，總結了各種設計方法的優缺點及其適用范圍。隨著計算機技術的發展、分布式計算能力的提高，無紙化考試是未來發展的必然趨勢，是實現以學生為中心的開放教育的有效途徑。

關鍵詞：無紙化考試 ；考試系統 ；C/S模式；B/S模式

中圖分類號:G642 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913（2007）05-0012-04

1 計算機無紙化考試的優勢

二十一世紀是信息化、網絡化的時代，發展教育是擴大全球影響的必由之路。自從有了教育就有了考試，考試是教學過程中的一個重要環節。隨著計算機技術的飛速發展，無紙化考試已經完全可以滿足絕大多數考試的要求。無紙化考試是在計算機上進行的考試。由計算機從已建立的題庫中調題組卷，考生一人一機一卷，根據顯示的題目用鍵盤或鼠標輸入答案，考試結束后，計算機自動閱卷、評分、統計及分析等。采用無紙化考試[1]，一則可以把除文字之外的更多的媒體形式，如圖片、聲音乃至必要的動畫和影視，通過屏幕呈現在考生面前（這是傳統考試方式所無法實現的），從而可改變考試面貌，豐富考試內容，提高考試質量。二則還可以充分利用網絡的優勢，通過網絡來進行考試，不必在單機上逐一安裝考試軟件（現在很多機上考試系統仍采用這種方式），終端只作為考試平臺，出題、收分、判卷和考試分析等工作均由服務器來完成，大大減輕了考試工作的勞動強度，同時也將使考試的公平性和嚴密性更有保障。無紙張化考試系統應具有良好的通用性，各專業和學科均可以使用無紙化考試系統實施考試。無紙化考試系統根據其范圍可分為基于單機、基于局域網或者基于WEB環境的考試軟件系統。

2 無紙化考試系統的總體設計原則

系統總體設計原則普遍適用所有的計算機無紙化考試系統。

（1）系統的通用性和擴展性強：對知識點結構的組織和維護比較靈活，能夠比較方便地為其他學科所用；較為嚴格的按模塊劃分，以便將來的擴展。

（2） 系統可靠性強。

（3）易于維護：安裝簡單，充分利用了硬件的特性；只要滿足一般的多媒體電腦的配置即可支持客戶端的訪問。

（4）意外事件處理能力強：對于意外的故障能夠有抗干擾的能力和自我恢復的能力。

（5）安全性能高：系統通過對試題、試卷、成績和考生信息的加密，保證了考試的公正公平。

（6）可推廣性高：使用無紙化考試系統，教師平時可以有效收集試題，繁瑣的評卷工作由計算機來承擔，計算機還能通過有效地測試分析出教學的薄弱環節，大大地降低了教師的勞動強度和工作量。

3 無紙化考試系統結構分析

目前，無紙化考試系統網絡應用軟件體系結構主要有三類模式[2][3][4] ：C/S模式、B/S模式、混合模式。三者具有不同的特點，都有廣泛應用。

C/S模式主要的缺點是安裝、維護、使用、升級較麻煩，在Internet環境下C/S模式明顯不如B/S模式具有優勢，其客戶端集中了大量應用軟件，在每一次不同的考試進行之前都要將相關的應用程序重新安裝在每臺考試用機上，這樣就造成了考務工作的繁瑣，在C/S兩層結構中，對每次的事務處理，客戶機與數據庫需進行多次交互；

而B/S模式客戶端僅需要一個標準的瀏覽器，服務器端是Web Server，盡管考試的科目和內容隨著教學過程的發展而不斷變化、更新，考試系統本身也要經常地進行修改和維護，而這些升級和維護工作只需要在服務器端進行就可以了。在B/S三層結構中，事務處理在應用服務器上進行，數據的多次交互可限定在應用服務器與數據服務器之間，客戶機的數據交互只需要一次，從而大大降低了通信量，減輕了網絡負載。B/S模式易于管理和維護，其無須開發客戶端軟件、開發效率高、開放性等特點，使得這種模式的應用范圍將會不斷地擴大，在Internet環境下應采用B/S模式開發無紙化在線考試系統。

混合模式則綜合了C/S與B/S的特點，采用C/S與B/S相結合的模式：在B/S模式下，實現頁面的顯示和與客戶的交流。在C/S模式下實現試卷的評分、評析及備份等功能，快速科學的評分、評析，并把結果數據填寫在本地服務器上，提供給Web顯示。同時系統還提供數據的導入、導出、備份等功能。

4 基于Web的無紙化考試系統體系結構

基于Web的無紙化考試系統主要分為四個模塊[5]（如圖1所示），分別為系統管理組件、考試管理組件、學生考試組件和試題資料信息庫。其中前三項為部署在Web服務器中的功能組件，分別實現了考試系統管理、考試信息管理和在線考試管理功能；試題資料庫為保存試卷信息、學生和教師信息等信息的數據庫。

4.1 考試管理組件

考試管理組件分為題庫管理模塊、數據統計分析模塊、考生管理模塊以及評分模塊為考試管理員（通常為試題編寫人員或試題分析人員）提供從試題編寫、組織考試到試題分析等考試各個階段所需的功能。

題庫管理模塊包括試題錄入、試題分類、試題維護等子功能。試題錄入可采取集中錄入或隨時錄入；題庫中的試題按知識點、題型、難度等的不同分類管理；題庫維護主要包括對試題庫中的試題進行添加、刪除、修改、瀏覽、重新整理、分類統計等功能。

考生管理模塊提供與考生相關的一些功能。考生姓名、身份證號碼、出生年月等相關信息的錄入、修改，并生成登錄考試時候的驗證信息；允許對成績有疑問的考生向相關人員要求查看自己的答卷，答卷上顯示試卷的內容、考生的答案、標準答案、評分標準等；考生成績查詢功能。

統計分析模塊負責統計考生總體的得分情況，考生總體的最高分、最低分、各個分數段的積累人數、平均分、標準差等，用圖形直觀地表示出考生在各個分數段的分布情況，以及考生成績是否符合正態分布，從而了解考生總體的掌握情況；分析單個考生各知識點的得分，了解其對于各知識點的掌握情況，分析各知識點考生的解答情況。

評分模塊將選擇、判斷等客觀型試題，逐一對比該題考生的答案與評分參考答案，快速準確地給出考生相應成績，分值根據評分標準確定。對于簡答、論述等無法要求明確、統一答案的主觀型試題，評分時顯示該道試題、該道試題考生答案、評分參考答案及評分要點、該題得分欄，由人工根據評分要點評分，將考生成績直接填入得分欄內。

4.2 在線考試組件

圖1 基于WEB的計算機無紙化考試系統體系結構

在線考試組件負責和實現學生遠程登錄考試系統，生成與其身份相應的試題，并組織出易使用的合理的試卷頁面。

登錄模塊用來驗證考生的有效身份，如準考證號、姓名、身份證號碼等，只有與其所注冊的信息相符合，才允許進入系統。該功能是確認考生身份及成績所屬的重要部分。

生成試卷模塊在考生登錄成功后，系統根據考生登錄的情況，判別考生是否第一次登錄，如果是第一次登錄，系統則根據組卷規則產生隨機數，從題庫中隨機抽取試題組成試卷，同時進入考生考試界面。如果不是第一次登錄，說明考生可能在考試中因某種原因需要重新進入考試，在這種情況下，考生試卷已經生成并且可能已經回答了一部分試題，系統不應該重新生成試卷，而是直接恢復考生原來已經生成的試卷即可。

考試界面模塊能夠將生成的試題，以一種簡單而且極具人性化的界面在屏幕上顯示出來，使考生輕松操作，充分發揮考生的能力。生成的考試界面能夠使得考生在不用任何人幫助的情況下完成考試。

4.3 系統管理組件

系統管理組件主要為系統管理員提供系統安全認證、權限管理、帳戶管理、數據維護等功能，這部分內容與其它信息管理系統所具有的功能相似，這里不過多詳述。

4.4 系統設計的關鍵技術

1．基于Web的CSCW技術，即計算機支持的協同工作（Computer Supported Collaborative Work）。它利用了計算機的交互性、網絡的分布性以及多媒體的綜合性，支持不同的地方和不同專業的群體成員共同完成協作任務。它是計算機交互性維護分布式的系統核心。在計算機技術支持的環境中（即CS）一個群件協作工作完成一項共同的任務即（CW）。它的目標是要設計各種各樣的協同工作的應用系統。CSCW的目的就是在計算機環境下提供人們群體工作的支持，因此說，通信、合作、協調是CSCW的三要素。

2．ASP/Javascript/Vbscript/HTML技術保證系統中管理維護和降低系統維護的復雜性。

3．Windows 2000 server +IIS4服務器技術、數據庫加密技術和利用Session等對象保障系統的安全性。

Session在Web技術中占有非常重要的分量，它是ASP內建的對象之一。由于網絡也是一種無狀態的連接程序，無法得知用戶的瀏覽狀態，因此可以使用Session對象存儲特定的用戶回話所需的信息。當用戶在應用程序的頁之間跳轉時，存儲在Session對象中的變量不會清除，而用戶在應用程序中訪問頁面時，這些變量始終存在。當用戶請求來自應用程序Web頁時，如果該用戶還沒有回話，則Web服務器將自動創建一個Session對象。當會話過期或被放棄后，服務器將終止該會話。Session中注冊的變量可以作為全局變量使用。通過向客戶程序發送唯一的Cookie可以管理服務器上的Session對象。當用戶第一次請求ASP應用程序中的某個頁面時，ASP要檢查HTTP頭信息，查看是否有在報文中有名為ASPSESSIONID的Cookie發送過來，如果有，則服務器會啟動新的會話，并為該會話生成一個全局唯一的值，把這個值作為新ASPSESSIONID Cookie的值發送到客戶端，正式使用這種Cookie，可以訪問存儲在服務器上的屬于客戶程序的信息。Session對象最常見的作用就是存儲用戶的首選項，另外其還經常被用在鑒別客戶身份的程序中。要注意的是，會話狀態僅在支持Cookie的瀏覽器中保存，如果客戶關閉了Cookie選項，Session也就不能發揮作用了。

4．加密技術，保障試題傳輸的安全性。

5．組合參數索引技術和試卷的隨機抽取技術，保證試題的隨機性和試題的全面性。

4.5 關鍵功能實現

1．隨機生成的試題的處理

根據教師設置的試卷組成信息，即題型、題量、題的分值等，系統將題庫中的試題均勻分布、隨機生成N套試題，分別保存在服務器端以客戶機機號命名的文件夾下，試題在服務器端考試系統運行后自動生成。考試客戶端IP地址不同，試題就不同。考試所用的客戶機不同，考試時所抽取的試題也不同；考試場次不同，同臺客戶機的試題也不同。

2．注冊模塊的管理

各種用戶的注冊都必須通過管理員，只有管理員將教師或者考生的個人信息輸入信息庫后，他們才可以注冊。考慮到考生的信息量較大，程序中增加了考生信息導入功能，可以將Execl、Access、FoxPro等其他形式的表的數據導入考試系統。

3．課程的動態管理

在教師進行試題的錄入或設置試卷組成信息時，課程信息是可變的，教師可以增加課程信息內容到課程信息庫，系統運行時從數據庫的課程信息表中讀取課程名，將這些信息綁定到下拉列表框中，供教師從中進行選擇。

4．映射盤的動態管理

考生輸入考號即可登錄并打開私有網絡影射盤進行各種文件操作。考生退出考試后，影射連接自動斷開。整個考生的帳號和文件訪問控制權限全部采取動態管理，映射盤的動態管理包括三部分：一、自動建立、刪除、更改帳號；二、自動設置共享權限；三、創建對應的文件夾及賦予訪問控制權。

5 總結

無紙化考試系統的使用性廣，只要更改其數據庫中的試題內容，就可以應用于其他學科的無紙化考試。如果具有完全的題庫，該系統還可以改造成模擬考試系統，學生自測系統和作業評閱系統。另外，還可以進一步擴展與其他教學管理系統數據庫（如學生成績管理和考試管理）進行數據傳輸，高效地實現學校學籍管理的網絡化和自動化。

隨著Internet的高速發展，網絡課程的教學已經開始實施，無紙化考試系統是網絡課程建設的一個組成部分。基于Web的系統可以擴充和發展成遠程教育中的遠程考試系統，還可以擴充其它相應的功能。例如，試題導入題庫功能、個人組卷功能。學生可根據自己的需要，針對自己的知識缺陷，組出符合自己的練習試卷。另外增加試題的統計分析功能（包括學生分析，試卷分析和試題分析）。統計分析功能就是分析學生考試成績，將隱含于其中的教育過程信息明細化。學生分析是通過分析學生歷次考試成績及考卷中各題的得分，了解學生的進步情況、學習障礙、知識要點的掌握情況、考試的難度、得分分布等信息。這樣的考試系統不只是一個管理試題和組卷的工具，而且應該能夠應用于教學過程中進行測量和評價，以促進師生之間進行更好地交流。在此基礎上，還可以利用VB和ASP、ASP與Java相結合開發一種適合非客觀題考試的系統，設計成具有清晰、方便的管理頁面。因此無紙化考試系統具有相當的推廣應用價值。

參考文獻

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[2] 張江，黃迪明，廖建明.通用考試系統的設計與實現[J]，電子科技大學學報，2001，30(2):157-161.

[3] 陳小禾.通用選擇題考試系統[J]，計算機工程，2004，30(24):195-197.

[4] Jeffrey Richter: Programming Applications for Microsoft Windows. Microsoft Press，2000.

[5] Wim J，Van de Linden，Cees A W Glas. Computerized Adaptive Testing:Theory and Practice. Kluwer Academic Publisher，Dordrecht，The Netherlands，2000.

收稿日期：2007-2-1

作者簡介：陳明(1949-），男，吉林省長春市人，教授，博士生導師，主要研究方向為計算智能、分布并行計算。