鐵路技能考證訓練系統設計與實踐

摘 要：本文針對鐵路技能考證場景設計其題庫訓練系統，除了設計基本幾種訓練模式外，同時設計了智能推薦訓練場景，還提出把系統集成到數字校園平臺，并給出接口設計方案和微信端應用的設計方案，最后對系統關鍵的抽題功能給出實現方法。

關鍵詞：題庫;集成;接口;訓練系統

一、緒論

題庫練習是一種常見的教學手段，具有題庫管理，抽題練習，學習記錄等功能。比較早出現的有“駕校一點通”題庫訓練系統，其面向機動車駕駛證考試的科目一考試，由于針對性強，易學易用的特點受到廣大學習者好評。鐵路技能考證是廣大鐵路從業人員的執職資格證，覆蓋鐵路的所有工種，如客運，信號，電務，工務，機務等崗位，加上鐵路工作人員多，按傳統紙質的學習方式，學習資料易丟，學習沒有針對性，缺少學習過程記錄等。為方便工作人員或學生能便捷學習，針對性訓練，提高考證的通過率。本文為滿足鐵路技能考證題庫訓練需求，設計其訓練系統。

二、系統設計

鐵路技能考證訓練系統以題庫練習為基礎，面向鐵路技能考證應用方向，除了題庫之外，還結合學校的數字校園平臺加上用戶登錄功能，即按授權使用。再者本系統作為學校信息化的一部分，按學校信息化標準進行數據對接集成。系統具有智能推薦功能，根據用戶的錯題比例，給用戶進行智能推薦相關知識點的題目，實現智能訓練的功能。

（一）功能分析

系統功能分為前端和后臺兩部分，前端為用戶登錄、各種訓練模式、模擬測試等功能，后臺為管理員登錄、權限管理、題庫管理、數據統計與數據推送等功能。

（二）數據集成設計

數據集成主要是從數字校園平臺同步學生基礎信息，包括學號，姓名，身份證號，院系，專業，班級等，采用中間表的方式集成，即數字校園平臺定時把學生基礎們信推送到中間表，技能考證訓練系統從中間表取學生基礎數據更新到本地正式數據庫。中間表可以建在數據中心平臺，也可以建在技能考證訓練系統，由于數據中心平臺承擔與所有業務系統的數據交換工作，本文設計把中間庫建在后者上，減輕數據中心平臺負擔。

技能考證訓練系統從中間表取學生基礎數據，有三種方式，一是使用數據庫觸發器功能，當中間庫數據改變同時更新正式庫的數據。二是定時更新，使有數據庫的DTS功能或操作系統的計劃任務來實現。三是手動更新，從管理后臺執行數據同步功能。方法一是實時更新，數據量大時影響系統性能。方法二的定時任務需要配合第三方數據更新程序一起用，因此，要額外編程實現更新功能。方法三要求管員定時登錄系統進行操作，過于繁鎖。本文設計采用第一種方式，因為學生數據相對比較穩定，一般是每學期更新一次，對系統性能影響不大。數字校園平臺向中間表定時推送數據的功能由中心平臺完成，本文不進行探討。

（三）單點登錄集成

隨著數字校園建設的推進，為方便整合各系統之間的交互，很多高校都建設了統一門戶平臺，實現統一認證和單點登錄。本系統設計遵循從統一門戶單點登錄到技能考證訓練系統。常見的認證與授權系統有OAuth、OPenID、SAML，其區別有：①OAuth協議的認證憑證必須是資源擁有者發放的;而OPenID的認證憑證可以是你需要登錄的網站支持的其它任何正規OPenIDProvier網站均可。②OPenID只是身份的象征，可以看作是身份證;而OAuth認證憑證，一定是資源擁有者發放的，不僅是用戶在資源擁有者系統身份的憑證，還是其某些授權資源訪問的憑證，可以看作是鑰匙。③SAML支持XACML協議進行權限控制。SAML協議較OAuth來說確實比較復雜，但是功能也十分強大，支持認證，權限控制和用戶屬性。

本設計根據數據中心平臺的認證與授權系統一致的認證方式，使用的是OAuth協議，再結合CAS系統進行單點登錄。

（四）抽題設計

抽題是順序訓練，隨機訓練，錯題訓練，推薦訓練應用中一項公共的功能，都是向后端服務器取題，傳統的方式是抽一題刷新一次頁面，用戶體驗差。本文設計使用Ajax方式抽題，做到無刷新頁面進數取題交互。Ajax又稱“異步Java Script 和 XML”，其核心是通過XMLHttpRequst對象向服務器發送請求，進行數據交互。Ajax有XML和JSON兩種數據格式。XML是官方標準格式，數據層次分明，數據共享方便。JSON是輕量的數據交換格式，格式用鍵/值對的方式，易于讀寫。本文采用JSON的數據格式，占用帶寬小，易于解析，能兼容B/S架構的ASP.NET，JSP，PHP，JavaScript等語言。其抽題思路如下：

由客戶端瀏覽器發起Ajax請求，使用JSON封裝題號發送給服務器，服務器根據題號用JSON封裝題目數據后返回給客戶端，客戶端用JavaScript解析JSON后顯示。

（五）權限設計

針對鐵路技能考證場景，滿足不同的工種，設計題庫切換功能，按學生的專業選擇題庫，也就是說鐵道運營專業、乘務專業對應客運員考證，鐵道信號專業對應信號員考證等。系統設計按角色賦予權限，角色與用戶是多對多關系，允許學生使用多個訓練庫，考取多個技能證。

（六）接口設計

為方便把技能考證訓練系統應用擴展到手機微信，APP等移動端，對學生登錄，五種訓練模式，模擬測試，數據分析等功能的數據交互設計成接口方式，方便WEB和移動端調用，滿足應用擴展需求。常見的接口模式有WebService，WebAPI，WCF等。WebService用于跨平臺的可互操作，基于SOAP協議，數據格式是XML。WebAPI是輕量級的HTTP服務，支持GET，POST，PUT等HTTP操作，并且對限制帶寬的設備（比如智能手機）支持的很好，數據格式XML或JSON。WCF是WebService的升級版本，具有互操作性，跨進程，跨平臺，跨機器的通信的特點，使用“契約”方式進行數據、消息操作，數據格式是XML，JSON或ATOM。

技能考證訓練系統從本質上來說還是B/S應用，不會應用在C/S客戶端，Linux系統，PDA設備等情況。無需考慮跨進程和跨機器的通信，以輕量便捷，快帶高效為目的。因此，本文設計使用WebAPI的模式進行接口設計，其接口的調用類似于訪問一個URI地址，容易集成。

（七）移動端設計

本文主要擴展是在微信公眾號上實現技能考證訓練的功能進行設計，其原理如圖3所示。微信服務器將組裝XML請求消息后發給考證訓練系統服務器，后者回復一個XML應用消息給技能考證訓練公眾賬號，公眾賬號再回復給用戶，在這個收發過程中，發送方和接收方進行了調換（ToUserName和FromUserName值互換）。消息類型MsgType有：text--文本，image--圖像，voice--語音，video--視頻，shortvideo--小視頻，location--地理位置，link--鏈接等。

當接入微信公從號前必須進行signature（）請求校驗，其流程參考官方文檔。本系統使用微信服務號進開發，消息類型為“text”文本類型，考證訓練系統服務器交互使用WebAPI接口，界面設計為HTML5響應式頁面布局。

三、系統實現

這里介紹關鍵抽題功能的實現，使用JQuery輕量級框架的Ajax方法實現，其語法為：

jQuery.ajax（function（）{

url：http：//res.backSer.com/api/getItem/1，//發送請求的地址，

type：post，//請求方式，POST，GET

data：{題目：1}，//發送到服務器的數據，JSON數據

dataType：json，//預期服務器返回的數據類型，有字符串，JSON，XML等

success：function（response）{ //請求成功后回調函數

$（“#title”）.val（response.title）;//顯示題目

for（var item in response.subject）{ //遍歷候選項

$（“#subject”）.append（“<input type=radio name="+item.id"+ " value="+item.selItem+" />”+item.title） ;

}

}

}）

由JQuery.Ajax方法向接口請求題目數據，把題目、候選項顯示到客戶端。當用戶答題時，用JQuery.Ajax方法把用戶選擇答案傳給服務器，服務器判斷答題結果并保存。服務器分析答題趨勢后，給用戶推送出錯率較高知識點的題目，實現推薦訓練。

另外，后臺實現基于MVC模式。M模型，實現數據庫模型和讀寫操作;V視圖，前端顯示;C控制器，實現業務邏輯。后臺權限，接口，題庫管理等實現都是數據庫讀寫，使用EntityFramework框架完成，這里不詳細展開。

四、總結

本文對鐵路技能考證訓練系統的功能需求，數據集成，單點登錄，抽題訓練，權限管理，接口管理，移動端應用等方面進行了分析與詳細設計，并對關鍵的抽題功能給了簡單的實現方法。

參考文獻：

[1]韋永軍， 覃秋密. 基于AJAX智能題庫訓練系統的設計與實現[J]. 電腦知識與技術， 2011， 07（23）：5651-5654.