基于UML的考試系統設計與實現

徐鵬

（嶺南師范學院數學與統計學院，湛江 524048）

基于UML的考試系統設計與實現

徐鵬

（嶺南師范學院數學與統計學院，湛江 524048）

分析一個采用B/S架構作為系統的總體結構、基于JSP的網上考試系統的系統結構、設計和實現過程。系統采用MVC三層體系結構：JSP+JavaBean+Servlet的開發模式，以Access數據庫為依托，結合DAO模式，實現對數據庫的訪問和查詢。該設計實現按題型隨機抽題組卷、在線考試、考生管理、題庫管理、管理員管理，并能在線評分。

在線考試系統；B/S模式；JSP；數據庫

0 引言

近年來，隨著計算機技術的發展和互聯網時代的到來，我們已經進入信息時代，在這數字化的時代里，Internet技術持續迅猛的發展，也給傳統的考試模式提出了新的要求[1]。現階段，學校與社會上的各種考試大都采用傳統的考試方式，在此方式下，組織一次考試至少要經過五個步驟，即出卷、考生考試、閱卷、成績評估和試卷分析。顯然，隨著考試類型的不斷增加及考試要求的不斷提高，教師的工作量將會越來越大，并且其工作將是一件十分繁瑣和非常容易出錯的事情，可以說傳統的考試方式已經不能適應現代考試的需要。隨著計算機應用的迅猛發展，網絡應用不斷擴大，如遠程教育和虛擬大學的出現等，且這些應用正逐步深入到千家萬戶。人們迫切要求利用這些技術來進行在線考試，以減輕教師的工作負擔及提高工作效率，從而提高了考試的質量，使考試更趨于公證、客觀、激發學生的學習興趣。

本系統采用JSP、HTML圖形編輯與數據庫等工具，通過基于Web服務器訪問Web頁面，可以不受地點，時間限制，通過寬帶上網或其他上網方式，借助Internet這一強大、方便的工具，考生可以在互聯網上通過瀏覽器參加考試，為避免現存考試系統聯網作弊的普遍缺陷，本系統實現隨機抽題組卷，并且選項也隨機的方式以杜絕這一現象。管理員可以在互聯網上通過瀏覽器來維護考生信息、試題信息、成績信息等，實現對整個系統的管理。

1 系統的整體分析與設計

1.1 系統設計過程設計的主要問題：

考生進入系統應該進行身份驗證，驗證的對象是考生的準考證號和密碼，而準考證號應該能夠自動生成。考生確認本人信息后進入考試系統。鑒于學校的考試環境一般為機房，考試者之間的距離很近，為了避免考試作弊，在試卷的試題和題量相同的基礎上，試題并不相同。在線考試基于網絡環境，試卷應該從服務器的數據庫隨即抽取試題后動態生成，且試題選項也隨機生成。另外，系統還應該對考試時間進行控制，離考試時間到了還有五分鐘的時候提醒考生加緊時間完成，時間到了會要求考生交卷，若沒有提交答卷系統自動完成提交操作。考生選擇提交答卷或系統完成提交操作后，應該自動判卷，給出考生分數。

1.2 系統功能模塊劃分

本在線考試系統可分為兩個主要功能模塊進行設計，這兩個功能模塊分別為：

（1）考生功能模塊：考生功能模塊可以實現考生登錄、信息確認、在線考試、完成考試自動判卷并給出分數，如果已經考過試，則不能登錄考試。

（2）管理員功能模塊：管理員功能模塊可以實現管理員登錄、考生信息管理、題庫管理、考試成績管理。

系統由一個公共登錄界面登錄，在登錄時如果是學生，則要求輸入考生準考證號，如果是管理員登錄，則要求輸入管理員名，通過在數據庫表中查詢準考生號或管理員名，并核對登錄密碼，然后根據不同的角色進入不同的界面。系統功能模塊劃分如圖1所示：

圖1 系統功能模塊劃分圖

1.3 細化分析與設計

（1）系統的總體用例圖

在前面的需求分析過程中，我們明確了系統的兩個參與者及其相關的用例：

管理員：管理員管理維護系統的所有信息，包括考生信息、題庫、成績、用戶的信息，管理員可以對這些信息進行增、刪、改、查操作。

考生：考生可以進行考試，系統可以自動的評判考生的考試成績，并顯示成績。

通過前面的需求分析，可以確定系統的總體用例圖如圖2所示。

圖2 系統總體用例圖

（2）系統類圖

根據系統總體用例圖，對于考試系統涉及到的主要類為：試卷、考生、管理員、題庫、成績等。圖3給出了各個類之間的關系：

圖3 系統總體類圖

（3）系統設計時序圖

為了更加詳細地介紹本系統中各個用例的工作過程，接下來給出本系統中管理員、考生登錄，考生考試的UML時序圖。時序圖反映了各用例的工作流程，以及工作過程中系統各層次間的協作關系[8]，這對編碼實現非常重要。

考生考試用例由兩部分組成：第一部分是從題庫當中提取試題信息，隨機的生成試卷；第二部分是考生在試題生成之后開始考試，考生需要在規定時間內提交答案，不然系統自動提交。考試完畢之后系統會自動判斷答案是否正確然后計算分數并顯示出來。

圖4 考生登錄時序圖

圖5 考生考試時序圖

2 系統詳細設計

2.1 數據庫設計

數據庫被定義為是在計算機存儲設備上長期存放的、有組織的、可共享的、合理存放的、互相關聯的數據集合[6]。本系統設計的數據庫內只含有五張表，所執行的工作也只是一般的增加、刪除、修改、查詢等操作，為了簡單易行，選擇了Micosoft Office附屬的Access來設計數據庫

2.2 數據庫結構圖

圖6 系統E-R圖

2.3 數據庫結構表

利用Microsoft Access創建數據庫，庫文件名為Exam.mdb.

根據對系統進行需求分析，及其E-R圖，可以明確知道系統中需要保存的信息，這些信息包括：學生信息、管理員信息、成績信息、題庫信息（包括單選題和多選題），對這些信息進行數據庫設計。

3 程序模塊的實現

本系統主要分兩大模塊：考試模塊和后臺管理模塊。考試模塊的主要功能功能有考生登錄，進入考試界面，交卷自動評分并顯示成績。后臺管理模塊分為考生管理，題庫管理，成績管理，管理員管理。

3.1考試模塊的實現

（1）考試頁面的實現

考試頁面有單選、多選題組成。通過從題庫隨機抽題，并且選項隨機來生成試卷，每次考試都生成不同的試卷。

系統生成試卷使用了隨機函數，分別生成兩個由十個隨機數組成的容器類來分別實行對單選題和多選題的隨機抽取，從而達到每個考生的考試題目內容或順序不同。題目選項的隨機則只需簡單的利用四個隨機數來實現。頁面右上方顯示有30分鐘的倒計時（JavaScript技術），并在離考試結束5分鐘和1分鐘發出提示，考生要在30分鐘之前完成交卷，否則系統自動交卷并統計分數。單選題抽題和選項隨機的主要代碼實現如下：

（2）成績顯示頁面的實現

考生交卷后，系統自動統計考生的成績，顯示在頁面上，并修改數據庫中考生的筆試成績，標記該考生為已考試（HasTest設為1），便于考生登錄和考試時的檢驗。

3.2 后臺管理模塊

后臺管理存在一個管理員信息的會話（Session），用來避免跳過管理員登錄頁面而直接進入后臺的情況，防止信息的泄漏。其中考生管理頁面，考生成績管理頁面都設有打印和打印預覽功能，實現對考生準考證和成績單的打印，利用JasperReports&iReport技術，通過iReport開發報表，生成.jrxml文件，運用JasperReports的第三類庫對.jrxml文件加載，編譯，利用數據庫填充數據進而實現打印和打印預覽功能。打印功能的主要代碼實現如下：

（1）考生信息管理的實現

考生管理頁面顯示了考生的基本信息，包括考生姓名、性別、準考證號、身份證號等。考生頁面包含考生信息的顯示和考生信息錄入、刪除、修改、查詢的鏈接，從而實現對數據庫的增、刪、改、查的操作。考生信息錄入實現批量錄入，從而可以一次錄入大量的考生信息，考生信息的查詢通過輸入考生姓名或準考證號或身份證號的關鍵字，可以很方便的知道該考生的信息。其中考生準考證號通過代碼實現自動生成。

（2）題庫管理的實現

題庫管理頁面分單選題、多選題顯示，并分別設有增加新題目、修改原有題目、刪除題目、模糊查找題目的功能。

（3）成績管理的實現

成績管理頁面顯示有考生姓名，準考證號，筆試成績，上機操作成績，總成績，并設有成績查詢，成績錄入和后門程序功能。其中考生筆試成績隨著該考生考完試而自動生成筆試成績并在筆試成績處顯示。

成績錄入主要是對考生的上機操作成績的錄入，通過JavaScript的技術使之管理員輸入考生操作成績后能夠自動與筆試成績相加并在總成績處顯示，成績的錄入實現批量錄入，方便一次性錄入大量考生的成績。后門程序實現對數據庫中考生成績表的修改，通過后門程序，管理員可以方便地修改考生的筆試和上機操作成績。成績錄入JavaScript代碼實現如下：

（4）管理員信息管理的實現

管理員信息的管理只能對信息的修改，不可以做其他的操作。

4 結語

本在線考試系統基于B/S模式架構進行開發，具有開發簡單，共享性強的特點。系統不需要安裝客戶端或應用程序，可直接運用瀏覽器隨時隨地進行訪問。維護簡單方便，只需要改變網頁，及可實現所有用戶的同步更新。使用在線考試系統可使考生考試更規范、更科學，同時也可減輕教師的工作量，節約時間，提高工作效率。本系統的主要特點是（1）實現了隨機抽題組卷，杜絕聯機作弊現象。（2）考試結束后，系統自動閱卷并評分。

[1]喬正洪.計算機網絡技術與應用[M].北京：科學出版社，2011.6.

[2]向學哲.JSP程序設計教程[M].北京：人民郵電出版社，2006.1.

[3]（美）Karl Moss.Java Servlet開發人員指南[M].北京：清華大學出版社，2003.

[4]張亞飛.JSP開發王[M].北京：電子工業出版社，2008.7.

[5]申莉莉.數據庫系統與Access教程[M].北京：清華大學出版社，2003.

[6]李明.數據庫原理與應用[M].北京：科學出版社，2006.

[7]（美）Deepak,Alur.J2EE核心模式[M].北京：機械工業出版社，2002.

[8]王先國.UML統一建模使用教程[M].北京：清華大學出版社，2009.4.

Design and Implementation of Test System Based on UML

XU Peng
（School of Mathematics And Computation Science,Zhanjiang Normal College，Zhanjiang 524048）

Analyzes to use B/S structure as the overall system architecture,the JSP-based online examination system structure,design and implementation process.System uses three-tier MVC architecture:JSP+JavaBean+Servlet development model to the Access database as the basis,combined with the DAO pattern to achieve access to the database and query.The design and implementation of the random question test paper according to the kinds of questions,online exams,candidates management,exam management,and administrators to manage,and to score online.

Online Examination System;B/S Mode;JSP;Database

1007-1423（2016）36-0077-06

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.36.019

徐鵬（1977-），男，碩士，講師，研究方向為軟件工程、數據挖掘、網絡安全

2016-10-20

2016-12-15

湛江市科技計劃項目（No.2016A01001）