基于云計算的智慧教育考試平臺設計

文｜孫鯨鵬

隨著大數據、云計算等新興技術的快速發展，智慧教育考試平臺已成為未來必然的趨勢，傳統網絡考試方式組卷不夠靈活、考生和考情等數據相對分散、封閉不利于數據的統計與分析，并且考試結束后，服務器與網絡基本處于閑置狀態，造成資源的巨大浪費，因此建設智慧化教育考試平臺便于智慧組卷及考情的大數據分析，同時基于云計算的靈活資源調度對建設節約型校園具有重要現實意義。

一、背景

我院集職業技術教育、技能鑒定為一體，是國家綜合性職業培訓基地、國家職業技能鑒定所，常年舉辦初級工、中級工、高級工、技師、高級技師等培訓與鑒定考試工作。為切實完成學院的不同工種考試需求，更好的開展考情分析工作，在學習和借鑒國內外先進理念、管理經驗及技術體系的基礎上，總結當前多種在線考試系統、平臺建設過程中的經驗及問題，提出建設基于云計算的智慧教育考試平臺的任務。

二、現狀

由于職業鑒定的特殊性，當前市面上沒有針對職業技能鑒定設計開發的在線考試產品。大多數職業鑒定考試都是與ATA合作的方式開展，試題以國家鑒定題庫為基礎混合組卷而成，無法完全滿足各工種考試的特定需求。本平臺正是針對此類的痛點設計開發，不僅突破了上述的限制，并且在未來可以針對需求的變化不斷地更新功能，保障鑒定考試順利開展的同時為后續鑒定教育培訓工作提供大數據分析決策支撐。

三、平臺架構

（一）總體概覽

本平臺通過TCP/IP網絡與云服務器交換數據，將智慧化的試題數據存儲于服務器中，并能根據各工種需求以多種方式組卷開展考試，同時支持PC端及手機移動端的訪問。如圖1所示。

圖1 架構圖

云服務器：基于openstack私有云技術，在校園網內安裝部署若干臺彈性服務器，提供Web服務和數據服務。

小程序服務器：考慮到微信的龐大用戶群，基于微信小程序開發的系統無須安裝APP，有微信即可參加考試，給用戶帶來了極大的便利，本平臺同步部署在騰訊云的小程序服務器，為手機移動端的訪問提供適配。

基于瀏覽器的客戶端：基于WebView2控件封裝的客戶端可以將web技術應用于原生Winform程序中，實現跨平臺、快速迭代、代碼復用、用戶體驗佳等諸多優勢。

微信小程序：基于微信小程序開放框架，開發者可以簡單和高效地開發和調試微信小程序，而不必考慮各種用戶設備及不同軟件系統之間的兼容問題。

（二）基本模塊

包括云服務模塊、Web前后端模塊，智慧化分析模塊。

云服務模塊：該功能主要是通過云計算微服務支撐Web后端管理及考試功能，根據考試的規模靈活調度服務器的資源。

Web前后端模塊：該模塊主要功能包括考試管理、考生管理，在線考試等。

智慧化分析模塊：該模塊主要實現考務、考情相關的大數據統計分析功能。

四、關鍵技術

本平臺采用考生端與服務端解耦合的設計，將前后端分離，前端使用基于layui的框架構建，后端使用asp.net core技術跨平臺開發，暴露API接口給前端調用獲取JSON格式的數據，相關服務部署在docker容器中，達到自動化部署的效果。

（1）layui

圖2 用例圖

較為流行的開源 Web UI 解決方案框架，內部采用規范化模塊,遵循原生 HTML/CSS/JS 的開發方式，開發簡單高效。

（2）asp.net core

開放源代碼的Web模塊化后端框架，有著開發快速、安全、跨平臺和基于云服務的特性。

（3）JSON

輕量級的數據交換格式。不僅易于程序設計開發人員閱讀和編寫，同時也易于程序解析和構造，并能有效地提升傳輸效率。

（4）Docker容器

應用容器技術，將后端服務拆解成微服務，打包發布到可移植的容器中，實現服務部署的虛擬化與自動化。

五、設計與實現

本平臺設計的初衷是構建一套基于云計算的智慧教育服務，通過開放的標準API接口實現各功能模塊獨立化、微小化、彈性擴展的目標。用戶在與各功能模塊交互使用過程中的關系與概覽信息如圖2所示。

（一）考試管理

與考試相關的各項考務信息管理，包括考試信息、考場安排、試卷編排、考生管理等。

（二）在線考試

考生輸入身份證與準考證登錄考試平臺，查看考生須知及操作說明，待開考時間到后進入在線考試平臺參加考試，監考人員輸入各自考場管理帳號及密碼登錄在線考試后臺管理本考場的考務，包括考生簽到、查看考生答題情況、補時、更換機器、收卷等功能。

圖3 數據庫視圖關系表

（三）統計分析

管理人員可以隨時查看當前考試的統計情況，包括參考總體情況、各考場的缺考率、考生的答題情況等信息，方便相關管理人員第一時間掌控考試情況?？荚嚱Y束后針對所有考試數據進行深度挖掘分析，生成不同維度的比照圖表。

（四）數據庫設計

平臺使用的數據庫有五張核心表，完成數據庫與數據表的創建完成后具體關系如圖3所示。

以考試信息表(T_Exam)表一為例說明：

表1 考試信息表

其中考試編號為考試信息表的主鍵，除可交卷時間外其它字段均具有非空約束。

（五）定時上報數據核心代碼

考生的答卷數據與服務器之間進行交互的過程中，考生端的JS方法定時觸發，它首先通過AJAX庫構建所有數據，并加入驗證令牌信息，接著調用服務端的API接口函數FeedBack保存答卷數據,服務端處理完畢后返回處理結果。代碼如下：

本文探討了基于云計算的智慧教育考試平臺開發技術，目前平臺運行情況良好，后續將持續深入地研究開發服務于學院鑒定考試的同時為學院程序設計相關專業課程提供實踐平臺。