生物化學(xué)課程口試訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

田慶彬，張海玲，叢培琳

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150001)

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生物化學(xué)課程口試訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

田慶彬，張海玲，叢培琳

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院，哈爾濱 150001)

摘要：采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一個(gè)生物化學(xué)口試訓(xùn)練系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用C#語言進(jìn)行開發(fā)，底層運(yùn)用SQL server 2005數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，主要包括用戶注冊(cè)子系統(tǒng)、考務(wù)管理子系統(tǒng)、限時(shí)考試子系統(tǒng)、查詢成績子系統(tǒng)、題庫管理子系統(tǒng)、閱卷管理子系統(tǒng)等。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后在2011～2012學(xué)年試用取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：口試訓(xùn)練系統(tǒng)；B/S架構(gòu)；ASP.NET；SQL server；C#語言

生物化學(xué)是生物類研究生學(xué)位課程之一，涉及知識(shí)面廣，難度大，更新快，如何客觀合理地對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，是任課教師面臨的重要課題[1]。通常的考試方式是采用筆試答題的方法進(jìn)行，不僅考試范圍受到限制，更不能對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化的訓(xùn)練，為此，我們嘗試了多方位的考試模式，包括前沿文獻(xiàn)講解、研究項(xiàng)目設(shè)計(jì)、一對(duì)一口試等。由于口試形勢比較靈活，即使學(xué)生背熟了試題答案，也會(huì)在主考老師的追問下暴露知識(shí)盲點(diǎn)，在促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)方面起到了積極作用。但同時(shí)，對(duì)于主考老師的要求也提高了，在問題追問的深度和廣度上，不同的主考老師難以取得一致，學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)也難以把握。設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一套口試訓(xùn)練系統(tǒng)，不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)，也有利于主考老師提問和追問的標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)于推進(jìn)考試模式改革，具有重要的實(shí)踐意義[2]。本文采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一個(gè)生物化學(xué)口試訓(xùn)練系統(tǒng)，在2011～2012學(xué)年試用中取得了良好的效果。

1需求分析

1.1功能性需求分析

開發(fā)一個(gè)令人滿意的訓(xùn)練系統(tǒng)的首要步驟是做好需求分析。通過對(duì)對(duì)象用戶的認(rèn)真調(diào)研，精準(zhǔn)把握不同用戶對(duì)象對(duì)系統(tǒng)功能的需求，進(jìn)而在開發(fā)中逐一實(shí)現(xiàn)。基于Web的生物化學(xué)口試訓(xùn)練平臺(tái)可使考生在任意指定地點(diǎn)通過Internet進(jìn)行在線訓(xùn)練，在任何地點(diǎn)進(jìn)行成績查詢；可使教師、教務(wù)管理人員、網(wǎng)絡(luò)管理員在單位局域網(wǎng)內(nèi)利用網(wǎng)頁瀏覽器通過Web頁面完成所有工作，徹底擺脫傳統(tǒng)訓(xùn)練模式，真正實(shí)現(xiàn)了口試訓(xùn)練過程管理的辦公自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化[3]。

1.2非功能性需求分析

分析把握系統(tǒng)的非功能性需求如操作界面、運(yùn)行效果、平穩(wěn)性、安全性等，也是開發(fā)系統(tǒng)之前必須進(jìn)行的步驟，這些因素相對(duì)于功能性需求雖然不是起決定作用的，但其對(duì)系統(tǒng)的影響同樣不能忽視[4]。

1.2.1用戶界面需求分析

操作界面：軟件系統(tǒng)提供怎樣的運(yùn)行風(fēng)格、信息的輸入輸出形式、界面圖形及布局、提供給用戶的運(yùn)行方式及各功能模塊的分布設(shè)計(jì)等，這些元素都會(huì)對(duì)軟件的可接受性和使用效率有很大的影響，開發(fā)者設(shè)計(jì)的操作界面必須妥善全面地滿足這些要求。角色定位：對(duì)使用對(duì)象角色的定位原則是須具備普遍性、代表性及與系統(tǒng)功能的相關(guān)性。通過對(duì)使用對(duì)象群總體特征的調(diào)查研究和認(rèn)真分析，我們可以把不適宜建立典型模型的用戶對(duì)象歸納入一個(gè)集合[5]。幫助和提示：合格的軟件系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡可能為使用對(duì)象提供便利的幫助和解決處理問題的提示，而不是僅僅對(duì)使用對(duì)象的各種操作和請(qǐng)求給予準(zhǔn)確迅速的相應(yīng)。

1.2.2系統(tǒng)可操作性和穩(wěn)定性分析

口試訓(xùn)練系統(tǒng)要有小于1秒的相應(yīng)時(shí)間，要能實(shí)現(xiàn)全天候、無故障、不間斷地運(yùn)行，支持用戶、服務(wù)器每日上萬次的訪問量。具體來說，訓(xùn)練系統(tǒng)所需滿足的可操作性需求主要有：口試訓(xùn)練系統(tǒng)操作界面要友好實(shí)用、直觀易懂，做到既滿足需求又設(shè)計(jì)精美。口試訓(xùn)練系統(tǒng)要具備提示引導(dǎo)功能，是操作對(duì)象不用特別學(xué)習(xí)就可以熟悉掌握系統(tǒng)的使用方法。口試訓(xùn)練系統(tǒng)要盡可能簡化使用對(duì)象進(jìn)行操作的步驟數(shù)量，使使用者可以用相對(duì)較少的操作步驟達(dá)到較多的功能實(shí)現(xiàn)[6]。這就要求開發(fā)者在實(shí)現(xiàn)執(zhí)行操作請(qǐng)求的方式方法上要做到簡便快捷、易學(xué)易用，盡可能多的為使用者提供實(shí)現(xiàn)功能的快捷通道。

訓(xùn)練系統(tǒng)的穩(wěn)定性是必須始終予以高度重視的。軟件系統(tǒng)的高穩(wěn)定性可以使用戶對(duì)象不用花費(fèi)太多的精力就可熟練掌握該系統(tǒng)的操作使用方法，還可以使系統(tǒng)能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮功能，為自身贏得高肯定和高評(píng)價(jià)。具體有以下兩點(diǎn)：一是信息存儲(chǔ)和交換的穩(wěn)定性：口試訓(xùn)練系統(tǒng)各使用端通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，為保證數(shù)據(jù)的安全，我們?cè)谛畔鬟f過程中采用了一些加密措施，以提高信息保密等級(jí)，防止軟件數(shù)據(jù)泄露。軟件系統(tǒng)信息的存儲(chǔ)穩(wěn)定性也是關(guān)系到系統(tǒng)整體穩(wěn)定性的重中之重，要始終給予高度關(guān)注，在軟件開發(fā)中運(yùn)用有效辦法確保核心數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全[7]。二是操作運(yùn)行穩(wěn)定性：我們要選取性能優(yōu)良的軟件、硬件資源，通過反復(fù)大量的檢測找出影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的隱患問題并及時(shí)排除，使訓(xùn)練系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到極大躍升。

1.2.3系統(tǒng)安全性需求分析

口試訓(xùn)練系統(tǒng)安全性的重要地位毋庸置疑，具體體現(xiàn)在以下方面：一是我們要加強(qiáng)對(duì)口試訓(xùn)練系統(tǒng)用戶的身份識(shí)別和確認(rèn)，全面完整地保存好系統(tǒng)運(yùn)行的記錄。我們要通過提高密鑰設(shè)置難度完善身份識(shí)別措施，進(jìn)而更好地保障系統(tǒng)用戶的安全。這些都是系統(tǒng)安全性的需求[8]。二是引入防火墻技術(shù)對(duì)訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。防火墻技術(shù)可以有效隔斷來自網(wǎng)絡(luò)的侵染和攻擊，能有效的保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)各種信息數(shù)據(jù)的安全，大大提升系統(tǒng)的安全性，是網(wǎng)絡(luò)安全方面一種非常有效的基本技術(shù)手段。在各種軟件系統(tǒng)開發(fā)中被廣泛采用[9]。三是病毒庫實(shí)時(shí)更新功能。電腦病毒一直處于不斷更新變化之中，這就要求我們的口試訓(xùn)練系統(tǒng)的病毒庫必須具備實(shí)時(shí)更新的功能，隨時(shí)筑牢反病毒的堤壩[10]。四是信息數(shù)據(jù)備份功能。在口試訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)中，對(duì)重要的、核心的、關(guān)鍵的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行備份是一項(xiàng)必備功能。這是防止軟件系統(tǒng)癱瘓或崩潰的最有效的手段[11]。我們?cè)谙到y(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)中要是信息數(shù)據(jù)能按要求定期發(fā)送到相對(duì)安全位置進(jìn)行備份保存，并要提高存儲(chǔ)地點(diǎn)的安全性。五是安全管理功能。通過提升安全意識(shí)和建立切實(shí)可行的安全管理制度來為系統(tǒng)安全提供另一重保證。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由學(xué)生模塊、教師模塊、管理員模塊組成。

學(xué)生模塊包含三個(gè)功能：“修改考生信息”功能、“限時(shí)考試”功能、“查詢成績”功能。

教師模塊包含五個(gè)功能：“試題數(shù)據(jù)庫”功能、“抽組考卷”功能、“評(píng)閱考卷”功能、“成績統(tǒng)計(jì)”功能、“修改信息”功能。

管理員模塊包含三個(gè)功能：“用戶注冊(cè)”功能、“課程維護(hù)”功能、“考試測試”功能。

公共訪問模塊能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)功能，“信息發(fā)布與反饋”提供了一個(gè)所有注冊(cè)用戶留言與交流信息的場所，“瀏覽幫助系統(tǒng)”詳細(xì)說明網(wǎng)絡(luò)口試訓(xùn)練系統(tǒng)的功能、操作方法、擴(kuò)展接口，特別是使用流程的說明[1]。

2.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是口試訓(xùn)練系統(tǒng)中非常重要的部分。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的精確全面與否，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和使用。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的一點(diǎn)微小的錯(cuò)誤或瑕疵，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)日后的使用與維護(hù)造成極大的不良影響，造成不可估量的損失，所以我們必須對(duì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)高度重視，認(rèn)真研究，反復(fù)測試，力求萬無一失[12]。具體要遵守的原則有：邏輯關(guān)系與實(shí)體最好采取一一對(duì)應(yīng)的方式，盡量不繼續(xù)劃分實(shí)體，必須進(jìn)一步細(xì)化的實(shí)體是，一定要比之前的實(shí)體結(jié)構(gòu)簡單且易于處理；信息數(shù)據(jù)的屬性最好不用太多，邏輯關(guān)系的結(jié)構(gòu)合適就好，不宜過渡解析；不同屬性的信息要放置于不同的數(shù)據(jù)模型中，切勿混淆[13]。

2.2.1口試訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

首先根據(jù)實(shí)際的口試訓(xùn)練平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)背景設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)E-R圖(Entity-Relationship,實(shí)體-聯(lián)系)(見圖1)。口試訓(xùn)練平臺(tái)系統(tǒng)中的實(shí)體具體包括：學(xué)生實(shí)體、教師實(shí)體、訓(xùn)練實(shí)體、成績實(shí)體。

E-R圖采用自底向上的設(shè)計(jì)方法。先進(jìn)行局部設(shè)計(jì)，再建立相互的邏輯關(guān)系，然后將各信息數(shù)據(jù)整合形成生物化學(xué)口試訓(xùn)練平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫模型。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫E-R圖如圖1所示。在此數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)中，使用者可以方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、修、查、補(bǔ)等邏輯操作，可靠性高、使用效率高，能有效地消除各種異常，并且是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量達(dá)到最小規(guī)模[14]。

圖1　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫E-R圖

2.2.2系統(tǒng)用戶管理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

用戶名(具備用戶名和密碼兩種屬性)；角色類型(通過不同類型ID和名稱區(qū)分的不同角色)；管理權(quán)限(通過不同的權(quán)限ID和權(quán)限內(nèi)容區(qū)分使用權(quán)限)。對(duì)上述元素進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)系模型設(shè)計(jì)，其中類型聯(lián)系屬于一對(duì)多聯(lián)系。

3系統(tǒng)測試

3.1運(yùn)行環(huán)境

口試訓(xùn)練系統(tǒng)采用的測試環(huán)境為：英特爾四核處理器、4G系統(tǒng)內(nèi)存、Windows Server 20003；客戶端配置為：Windows7， IE9.0。Web服務(wù)器采用Tomcat，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQL SERVER 2008。

3.2軟件測試

3.2.1軟件性能測試

采用Web壓力測試軟件對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行測試。測試用時(shí)20 s，接收流量676 250字節(jié)，連接次數(shù)430次，測試頻率為12 次/秒，系統(tǒng)平均響應(yīng)時(shí)間60 ms。

3.2.2軟件功能測試

測試系統(tǒng)的功能否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)(見圖2)。

圖2　系統(tǒng)功能模塊圖

3.3測試結(jié)果

通過測試，我們發(fā)現(xiàn)該口試訓(xùn)練系統(tǒng)存在如下優(yōu)點(diǎn)：界面友好易用，系統(tǒng)功能全面，提示信息完備，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，交互能力強(qiáng)大，使用簡單方便[15]。同時(shí)在測試過程中，我們發(fā)現(xiàn)了如下幾處問題：(1)信息處理中偶爾出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問錯(cuò)誤；(2)個(gè)別圖形顯示出現(xiàn)錯(cuò)誤。通過進(jìn)一步檢測，我們對(duì)口試訓(xùn)練系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤和缺陷進(jìn)行了處理和完善，修改后的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)初衷，能夠較好的完成口試訓(xùn)練評(píng)價(jià)任務(wù)。

本文所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的生物化學(xué)口試訓(xùn)練平臺(tái)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)并結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更直觀更高效第對(duì)學(xué)生口試訓(xùn)練評(píng)價(jià)進(jìn)行了大膽的嘗試和探索。本文軟件系統(tǒng)能夠滿足和實(shí)現(xiàn)當(dāng)前對(duì)實(shí)驗(yàn)口試訓(xùn)練系統(tǒng)的應(yīng)用和管理需求，且本文系統(tǒng)為口試訓(xùn)練提供了一種高效、穩(wěn)定、便捷的方式，為高等教育的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

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Design and implementation of oral test training system for biochemistry course

TIAN Qingbin, ZHANG Hailing, CONG Peilin

(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)

Abstract：We designed and implemented an oral test training system for the biochemistry course with the B/S architecture. The system was developed with C# language and SQL server 2005 for data management. The global design includes six sub-systems such as user registration, test management, score query, and test bank. We have tested the system in the course practice in 2011-2012 academic year and got a much better performance.

Keywords：Oral test training system; B/S architecture; ASP.NET; SQL server; C# language

收稿日期：2016-4-10；修回日期：2016-04-28.

基金項(xiàng)目：黑龍江省高等學(xué)校教改工程項(xiàng)目(No.JG2012010209)。

作者簡介：田慶彬，男，碩士，從事教學(xué)管理工作; E-mail:tqb@hit.edu.cn.

doi:10.3969/j.issn.1672-5565.2016.02.07

中圖分類號(hào)：TS201.2-33

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-5565(2016)02-108-04