計算機網絡實驗課程考試系統設計及實現

朱小明，張 弘，王 兵，楊續業

（北京師范大學 信息科與技術學院，北京 100085）

進入21世紀以來，計算機網絡技術正以空前的速度、廣度和深度發展起來。為了能更好地適應這一科技形勢的迅猛發展，國內很多高校都陸續調整教學計劃，加強計算機網絡相關課程的教學［1］。與此同時，為能更好地檢查教學效果，提高教學效率，一套能充分適應計算機網絡課程自身特點的考試系統是必不可少的。

1 考試系統的特點

什么樣的計算機網絡考試系統才能滿足本門課程的實際需要呢？我們認為一套好的計算機網絡課程考試系統必須具備以下特點：

（1）要涵蓋本課程全部的網絡知識點；

（2）實現全部考題自動評測，在考試過程中不需人工干預；

（3）做到軟硬結合，既考網絡知識點中的軟件，也考計算機網絡中的硬件；

（4）考試系統能實現遠程在線式的考試方式；

（5）界面友好，易于操作；

（6）模擬環境與真實環境相結合；

（7）容錯處理能力強，有很好的系統穩定性。

通過以上分析，我們提出了全新的網絡課程考試系統的設計思想，其中有些內容和方式還是國內首創：

（1）考試系統有較強的理論基礎，它以現代教育理論中關于自主學習的思想為理論依據，以教育測量理論中的項目反應理論為指導，按照軟件工程學的設計方法，從學科知識庫、題庫和學生3個方面入手，對系統各部分功能進行了細致的分析，提出了解決問題的可行性方案［2］。

（2）考試系統在技術實現方面，采用客戶機／服務器（C／S）網絡結構模式。這種結構有利于縮短大批量數據處理的吞吐時間，也使整個系統管理更加規范化，同時數據的完整性、安全性也得到了保障，解決了用基于IRT題庫實現自適應測試與傳統測試相容的問題，為學生訓練和教師組織考試帶來了方便。

2 考試系統的設計

2.1 考試系統的組成與運行環境

整個計算機網絡考試系統分為6個部分：計算機網絡考試管理系統、計算機網絡考試登錄系統、計算機網絡考試出題系統、計算機網絡考試測試系統、計算機網絡考試收卷系統和計算機網絡考試查詢系統［3］。這6個子系統模塊功能如圖1所示。在整個系統中，管理系統是連接整個系統的關鍵，其他各個系統都是通過管理系統保持聯系的。

圖1 計算機考試系統模塊功能示意圖

2.2 運行環境

我們設計的這個考試系統可以在多種操作系統下運行。可以在 Windows XP 、Windows 2000、Windows server 2003、Window7等多種操作系統下運行。另外這個考試系統和以往的考試系統的不同之處在于，它不僅需要軟件平臺，還需要與硬件平臺配合起來使用。硬件平臺通常由路由器、交換機和防火墻等網絡設備構成。如果從系統的結構看，整個考試系統由計算機網絡硬件、操作系統軟件和應用軟件三部分組成［4］，其結構如圖2所示。

從圖2可以看出：我們設計的計算機網絡考試系統不但要考慮多系統條件下的運行，而且還要考慮硬件的支持和兼容。以往的考試系統只考慮軟件環境，而我們設計的考試系統，既要考慮操作系統的多樣性，還要考慮網絡設備的兼容性。另外我們設計的考試系統還要考慮遠程考試的問題，考試系統要在廣域網的環境下，保證考試順利完成［5－6］。

3 考試系統的實現

3.1 系統開發技術

在開發計算機網絡考試系統時，采用的是Visual Basic語言編程和SQL Server數據庫，系統與后臺數據庫相連時采用的是ODBC（開放數據庫互連）接口。程序使用標準的SQL語言進行查詢，使系統在數據庫方面具有很強的可移植性，既可以在SQL Server，Oracle等大型數據庫后臺上運行，也可以稍作修改后在Access，Foxpro等小型PC數據庫上運行，可滿足不同層次用戶的需求［7］。

圖2 考試系統平臺的結構圖

系統采用C／S三層模型實現。三層應用模型同傳統的客戶機／服務器模型相比，提高了系統的可擴展性、安全性和可重用性，使系統的維護變得簡單［8］，同時客戶端也不需要再安裝其他專用軟件［9－10］。

3.2 計算機網絡考試系統環境的設置

在我們這個考試系統中有一個突出的特點——考網絡硬件設備部分，如路由器和交換機。由于我們的考試系統是在真實的環境下考路由器和交換機部分，所以要求在考試前，首先將所用的設備搭建成考試題中要求的拓撲結構。網絡環境的分布圖［11－12］見圖3。

從圖3可以看出：考試系統在服務器里，服務器和實驗室中心交換機相連，中心交換機同時連著考試機、教師用機、控制平臺和8個機柜。每個機柜里有4個交換機、4個路由器、1個防火墻和一個語音網關。如果要考路由器、交換機和防火墻等網絡設備部分，1次只能考8個學生，這是受硬件條件所限。

圖3 網絡環境分布圖

為了提高考試效率，我們在實際考試時，把考試分為2個部分：一部分是基礎知識，這一部分有46個學生一起考，其中路由器部分由8個人1組分組考；另一部分是考路由器和交換機，此部分學生只做路由器、交換機的配置，不做連接線的操作。網路通暢是考試成功的必要條件，因為線路如果出問題就會影響考試的順利進行。為此我們在考試之前就要按照試題的要求，將所用的設備按試題的要求連接好。經過測試后，考生是不容許動設備連線的。考生提交完試卷后，考試系統會自動將所有設備初始化，以備下一個考生考試。所以我們這部分的考試是在一個特定的環境下完成的。如果考生要進行遠程的在線考試，我們也要事先為他搭好考試環境。

在路由器和交換機的考試中，我們首先將標準答案錄入數據庫，當學生提交試卷后，再從他使用的設備中將他配置的所有參數讀出來，然后再和數據庫中的標準答案進行比對，根據比對的結果給分。

4 考試系統的題庫建設

計算機網絡考試系統的試題庫是開放的，用戶可以根據自己的要求添加或刪除試題。試題的添加和刪除分2部分進行，一部分是主觀題，另一部分是客觀題。

4.1 主觀題的添加

主觀題的添加要使用出題程序，因為每添加1道題要符合出題標準，所以一個知識點只要把數據一換，可以出很多不同的題，例如添加IP地址、子網掩碼、網關和DNS。在這4個內容中，只要換不同的內容就可以出很多的不同類型的題。這樣的好處是考試時考生抽到的題型一樣、難度一樣，只是內容不同。另外再添加主觀題時，有些題出題程序不一定可以出，如果遇到這種情況，那就要修改出題程序。所以為了適應考試的內容，出題程序會經常修改。在出主觀題時，每出1道就要給它一定的分值。因為主觀題的內容差別很大，重要的程度也不一樣，難度也不一樣，所以每出1道題的同時，也就給它賦予一定的分值。由于面對的考生不同，同樣的題可能分數也不一定相同。出主觀題時，一般都是把一個模塊的題一起出，這是因為主觀題的難度和知識點中重要程度差別很大。比較難的題可能數量就會少一些，比較容易的題數目就可能多一些。所以經常是有的模塊有6道題，同樣的有的就有5道題甚至4道題。在這里的區別是難易程度，而難易程度的定義完全取決于出題教師。在做主觀題時，由于有差異性，所以也很難做到絕對的公平。

綜上所述，在題庫中主觀題是以組的形式存放的，它不像客觀題可以以每1道題的形式存放。另外主觀題在出好后，要經過測試模塊的測試，只有能夠得滿分的題才算是通過測試，作為試題存放在題庫中。由此也可以看出，主觀題的出題工作比較煩瑣，但是它是考試系統中最重要的部分，一個考試系統或者一場考試，水平如何主要取決于它的主觀題的質量。

4.2 客觀題的添加

客觀題的添加比主觀題相對容易一些，而且可以成批地導入，主要把試題按照如表1的格式錄入好，就可以成批導入。在表1中我們可以看出，客觀題分3種類型，即四選一、多選和判斷題。一般四選一和判斷題每題1分，多選題每題2分。分值多少可以由出題教師確定。

表1 試題格式

在考試系統中，所有考題要根據知識點出題，每道試題必須涵蓋知識點的內容，客觀題應該指定到小考點，操作題應該指定到模塊，而不是具體的考點。操作題中的小知識點實際只有瀏覽備注性質，沒有實際約束力。如果不能確定試題到底是屬于哪一個小知識點，可以將它放入上一層大知識點中。試題號為知識點號，再加3位順序遞增的數字。試題錄入后，試題記錄中的考察知識點不能修改，知識點題庫中所有試題的知識點也不能被刪除。每道試題還應該有相應的難度、建議分數等屬性。試題錄入的方法有批量錄入和單題維護2種方式。

5 結論

2006年我們開始做計算機網絡考試系統，這是一個專門為網絡課程設計的考試系統。從目前我們了解到的信息看，國內還沒有一個這樣比較全面又解決實際教學需要的考試系統。從以下幾個方面可以看出在開發這個考試系統時我們所努力追求的方向，也正是這套系統的特點：

（1）本系統的知識點涵蓋了全部局域網技術；

（2）本系統是在真實環境下的考試系統；

（3）本系統不但考網絡的概念還考了網絡的硬件操作；

（4）本系統的考題新穎，很多考點偏重操作；

（5）本考試系統可以支持遠程考試，這一點非常有利于學校間的資源共享。

這套網絡考試系統于2007年在國家版權局做了軟件注冊。我們花了1年的時間研究如何在考試系統中加入路由器、交換機這些網絡設備作為考試內容。另外我們在這1年中為網絡考試設計了一些新的題型。實際上我們的網絡考試系統是在原來計算機基礎考試系統上發展來的。我們的考試系統分為2個版本，一個是考試系統，另一個是練習系統。考試系統一般在服務器操作系統上運行，而練習系統則是用于單機版。練習系統是考試系統的一個附屬產品，它的目的有2個：一個是為了讓考生學會使用考試系統，另一個是為學生學習網絡知識提供有力的支持，成為訓練系統。

經過幾年的實際應用，這套計算機網絡考試系統還存在很多需要改進的地方：首先在考路由器、交換機等網絡設備時，根據情況可以設計成模擬環境，這不是出于系統的穩定性考慮，而是出于考慮擴大考試規模的原因，因為由于硬件的局限性，這種考試系統很難擴大考試規模，如果要有100人同時考試，起碼要有300個交換機或路由器，這在任何一個學校都是一個問題，不是買不起而是沒地方放，對于教學來說也沒那個必要；另一個我們的考試系統要改進的地方，就是要能考一些Linux操作系統的試題，因為在未來Linux系統的服務器會越來越多；最后一點就是對我們的考試系統稍加改進，它就可以變成一個學習系統，讓學生在考試中學習。

（References）

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