基于B/S模式的網上考試系統的設計與實現

陳明忠

（汕頭職業技術學院計算機系，廣東汕頭 515078）

1 引言

隨著計算機技術和網絡技術的迅速發展，傳統考試模式逐漸被網上考試系統所代替.網上考試系統具有很多無可比擬的優越性，它可以將傳統考試過程中的各個環節交給計算機網絡自動完成，既提高了考務工作的科學性，又大大減輕了教師的工作強度，提高了工作效率.

近年來，伴隨著網絡應用的不斷深入，各學科的網上考試系統如雨后春筍般出現，但多數網上考試系統以客觀試題為主，客觀題的自動閱卷實現起來比較容易，一般采用的辦法就是用考生的答案與預先設置的標準答案進行比較，比較結果一致，則答案正確，否則答案錯誤[1].然而，有些學科的考試可能會以主觀題為主或者全部是主觀題，這樣，網上考試系統就無法應用在這些學科的考試當中.由于主觀題的答題特點和復雜性，目前還沒有一種網上考試系統能很好地完成其自動閱卷.

筆者研發的適應于所有計算機科目的網上考試系統，克服了以往網上考試系統的一些弊端，具有如下特點：組卷算法先進；可以滿足主觀題、客觀題多種題型測試；考試時間靈活控制、意外中斷及時處理；采用語義理解的主觀題自動閱卷；考試過程的安全性高.系統基于B/S架構，采用ASP作為開發工具，SQL Server2005作為DBMS，實現自動組卷、在線考試、自動閱卷、成績查詢、試卷分析等功能于一體.

2 系統功能設計

2.1 系統總體設計

網上考試系統設置三種用戶類型[2]：系統管理員、任課教師和考生，不同用戶具有不同的操作權限.系統的使用流程是：首先由系統管理員創建試題庫、增刪任課教師資料和增刪考試科目；然后由任課教師對相關科目的試題庫進行維護、錄入考生資料、設置組卷參數生成固定試卷或隨機試卷的結構；最后由考生登錄考試系統，在固定試卷或隨機試卷上進行在線考試.整個考試系統被劃分為三個子系統：系統管理員子系統、教師子系統、考生子系統，各子系統又細分出多個模塊.系統功能模塊如圖1所示.

圖1 系統總體框架圖

2.2 管理員子系統的設計

（1）科目管理：用于增刪、修改考試科目.

（2）試題庫創建：用于創建新增科目的試題庫表，使每個科目占用一個試題庫表.

（3）教師管理：用于增刪、修改任課教師的個人資料，包括用戶名、真實姓名、密碼等.

（4）新聞管理：用于發布、編輯各種考試新聞.

（5）數據庫維護：用于對數據庫進行備份和恢復.

2.3 教師子系統的設計

2.3.1 試題庫維護

為保證每個學科有一個成熟的題庫，使題庫全面反映學科的全部知識點，系統應當允許任課教師對題庫的試題及答案進行增刪、修改、保證題庫不出現雷同或相近的題目，增強題庫的生命力.試題庫表結構為：題庫ID、題型、試題內容、標準答案、難度系數、所屬章節、答案解析.

2.3.2 試卷管理

（1）試卷參數管理：包括設置試卷參數、修改試卷參數、刪除試卷參數.

設置試卷參數：根據考試科目的特點，任課教師擬定將生成的試卷結構，包括試卷編號、科目ID、題型、題分、數量、難度系數、考試時間和能否查詢成績等.每次考試均有一個唯一的試卷編號.

修改試卷參數：當某次考試的全部試卷評分完畢后，任課教師將試卷結構中的“能否查詢成績”改為“能”，讓相關人員查詢本次考試的成績.

刪除試卷參數：當刪除一個試卷編號時，將同時刪除滿足該試卷編號的固定試卷、考生答卷和考生成績.

（2）自動組卷[3]：系統提供隨機試卷和固定試卷供教師選擇.

當任課教師選擇“隨機試卷”后，試題不會從試題庫中隨機取出，必須等到考生單擊【開始考試】按鈕，試題才會從試題庫中隨機取出到考生試卷中，每個考生的試卷均不同.

當任課教師選擇“固定試卷”后，試題馬上從試題庫中隨機取出到固定試卷表中，教師可以根據需要人工調整試題內容，所有考生從固定試卷表提取試題，所有考生的試卷均相同.

（3）系統可存放歷次考生的答卷，隨著考試科目、考試次數的增加，數據庫的容量變得越來越龐大，任課教師可以將幾年前某個試卷編號的考生答卷和考試成績刪掉.

（4）當某次考試結束后，任課教師可刪除本次考試使用的固定試卷.

2.3.3 手工閱卷

考生提交試卷后，客觀題（包括選擇題、判斷題、填空題）由系統自動評分，主觀題按其答案是否固定分為兩類：一類是答案比較固定的題型，如名詞解釋和簡答題，這類題可采用多關鍵詞智能閱卷.另一類是答案不固定的如論述題和編程題等，系統提供考生的主觀題答題頁面，由任課教師人工評閱.

當教師選擇一個試卷編號，即可瀏覽到全部考生答卷的列表.批閱時教師可以看到客觀題自動評分結果、主觀題標準答案和考生答案.

2.3.4 成績查詢

當某次考試的全部試卷評分完畢后，任課教師可以查詢所有考生的考試成績，以及每位考生的答卷情況，了解考生對各知識點的掌握程度.

2.3.5 考生管理

包括添加考生、刪除考生、修改考生考試狀態（未考試、正在考試、已交卷）和修改考生信息四部分.

刪除考生要同時刪除考生的個人資料、該考生的答卷和考試成績.

2.4 考生子系統的設計

2.4.1 在線考試

（1）當考生登錄，并選擇一個考試科目后，便進入“考生注意事項”界面.考生閱讀注意事項，并單擊“開始考試”按鈕后，系統會提供一份固定試卷或隨機試卷給考生，考生可開始答題.

（2）當考生開始考試時系統自動計時，并在試卷主界面顯示剩余時間，當考試剩余15分鐘會顯示對話框，提醒考生抓緊答題.

（3）在答題過程中，如出現故障，考生可重新登錄，“考生注意事項”界面中的“開始考試”變為“繼續考試”.當單擊“繼續考試”按鈕時，系統不重新抽題，考生在原來的試卷繼續考試.

（4）在試卷主界面中，當考生單擊“保存”按鈕，就會將考生的答案保存到考生答卷中，考生可繼續考試.當考生單擊“交卷”按鈕，就會保存考生的答案，退出考試系統，考生不能繼續考試.

（5）當考試時間用完，系統會強制交卷，中止考生的考試.

2.4.2 自動閱卷

對于客觀題，如單選題、多選題、判斷題、填空題，把考生答案與題庫中的標準答案進行對比，并記錄考生的考試成績.

對于答案比較固定的主觀題，如名詞解釋和簡答題，也可采用自動閱卷評分.主觀題的自動閱卷是本網上考試系統中的一個關鍵問題，它涉及到詞法分析、語義識別等人工智能、模式識別等方面的問題[3-4].主觀題在答題時一般采用文字敘述，由于每個人對問題的理解程度不一樣，思維方式也不盡相同，很難將考生的答案同標準答案完全匹配.系統通過模擬教師人工閱卷的過程，將學生答案與標準答案之間的特征作為相似度識別重點，設計了一套基于語義理解的文本相似度的自動閱卷算法[4].

（1）分詞處理：采用基于詞典的分詞方法將考生答案和標準答案分割為一系列詞匯.

（2）關鍵詞提取：只抽取對句子意義表達起決定作用的實詞，忽略掉沒有實在意義的虛詞.

（3）詞匯語義相似度計算：根據知網語義樹，將詞語相似度的計算轉化為概念之間相似度的計算，又將概念相似度計算歸結為義原相似度的計算，而義原相似度的計算可以根據義原樹結構的相對位置關系很容易得出.

（4）句子語義相似度計算：根據詞匯的相似度就可計算出兩個句子的相似度，從而在語義層面比較了學生答案與標準答案的相似度.學生答案與標準答案相似度越高，其得分也越高.

2.4.3 成績查詢

當某次考試的全部試卷評分完畢后，考生可以查詢自己的考試成績和答卷情況.

3 數據庫設計

根據系統功能設計，首先設計了E-R圖，再轉化為各數據表.

（1）系統用戶表：存儲系統管理員、教師的登錄信息.表結構為：（用戶名，真實姓名，密碼，用戶身份），其中用戶身份為系統管理員、教師.

（2）考生用戶表：存儲考生的個人資料和考試狀態（未考試、正在考試、已交卷）.表結構為：（學號，科目ID，姓名，密碼，性別，出生日期，聯系電話，工作單位，考試狀態）

（3）科目表：存儲考試科目的名稱和對應的數據庫表，每個科目都有一個主管教師.表結構為：（科目ID，科目名稱，試題庫表名，主管教師）

（4）試題庫表X：每一個科目占用一個試題庫表.表結構為：（題庫ID，題型，試題內容，標準答案，難度系數，所屬章節，答案解析），其中難度系數為難、中、易.

（5）試卷結構：每次考試都要擬定一個試卷結構，每個試卷結構都有唯一的試卷編號.表結構為：（試卷編號，科目ID，題型，題分，難題數，中題數，易題數，總題數，考試時間，成績查詢），其中成績查詢為bit型，1表示可查詢，0表示不能查詢.

（6）固定試卷表：存儲從試題庫中隨機取出的固定試卷.表結構為：（試卷編號，題號，題型，題分，試題內容，標準答案，答案解析）

（7）考生答卷：用于存儲試卷各道題的標準答案和用戶答案.表結構為：（學號，試卷編號，題號，題型，題分，試題內容，標準答案，答案解析，用戶答案，用戶得分）

（8）成績表：用來存儲考生的學科成績和考試用時.表結構為：（學號，試卷編號，成績，考試用時）

4 考試計時的實現

要使考試順利進行，整個過程的時間控制相當重要.由于計算機的軟硬件故障、考生操作熟練程度均可能影響考生的開考時間，導致開考時間的不統一性，因而不可能像傳統考試那樣要求統一結束，因此，讓計算機自動計時、時間用完自動結束考試成為設計中的重點[5].

4.1 考試計時的核心問題

當考生開始考試時，系統自動計時，并在試卷主界面顯示剩余時間，考試計時的核心問題有四個：

（1）考試計時應以服務器端時間為準，若根據客戶端時間計時，容易發生用戶篡改本機時間，造成考試的不公平.

（2）客戶機意外死機或掉線時，應暫停計時.

（3）客戶機恢復考試時應繼續計時.

（4）考試時間用完，系統應強制交卷，禁止考生繼續答題.

4.2 流程描述

當考生“開始考試”時，系統向成績表插入該生的考試用時為0分鐘，并在試卷主界面顯示剩余時間為：考試時間.當考生單擊試卷主界面的“保存”或“交卷”按鈕時，系統不僅將考生的答案保存到考生答卷表中，而且向成績表修改該生的考試用時，新的考試用時等于考試時間減去剩余時間.考慮到死機或掉線的意外情況，系統每隔5分鐘就自動保存考生的答案和考試用時.當考生重新登錄，按“繼續考試”按鈕時，系統會從成績表讀取該生的考試用時，并在試卷主界面顯示剩余時間為：考試時間-考試用時.

例如：考試時間為90 min，開考時間是9:00，9:30時考生按過“保存”按鈕，9:40時客戶機意外死機或掉線，9:50考生恢復考試，那么9:40考生的考試用時為40 min，9:40開始暫停計時，9:50繼續計時，此時考生的考試用時仍為40 min，試卷主界面顯示的剩余時間為50 min（00:50:00）.

4.3 程序實現

倒計時界面如圖2所示，其中第2個單元格的id為“clock”.

圖2 倒計時界面

（1）從試題結構表中取出考試時間sj

（2）當考生開始考試時，系統向成績表插入該生的考試用時為0分鐘，剩余時間為考試時間，當考生繼續考試時，系統從成績表讀取該生的考試用時，剩余時間為：考試時間-考試用時.

5 結束語

本考試系統設置了三種用戶類型：系統管理員、任課教師和考生，實現的主要功能包括試題庫維護、組卷參數管理、考生管理、在線考試、自動閱卷、成績查詢等，對考試的自動計時進行了深入的研究，并給出算法實現.通過功能測試和壓力測試表明，該系統具有操作方便、功能完備、安全性高、實用性強等特點，對改善試卷質量、減輕教師的工作負擔、提高考試的科學化、規范化水平起到了積極的作用.目前，該系統已投入使用且運行良好.

[1]歐陽煒昊.基于NET的網絡考試系統的設計與實現[D].長沙：中南大學，2007.

[2]楊勛.基于Web的在線考試系統的設計與實現[J].計算機時代，2012，10：50-52.

[3]李小勇.題庫管理系統中的自動化組卷算法[J].西北師范大學學報：自然科學版，2002，38（4）：80-82.

[4]金博.基于語義理解的文本相似度算法[J].大連理工大學學報，2005，45（2）：60-62.

[5]鄭向陽，陳勝凱.網絡考試系統的安全性研究[J].溫州大學學報，2004，17（3）：57-58.