基于微信云開(kāi)發(fā)的輕量刷題小程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0 引言

在線考試系統(tǒng)歷史悠久，早期的系統(tǒng)主要基于客戶端或者網(wǎng)頁(yè)，提供單選題、多選題、判斷題等基礎(chǔ)題型。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在線考試系統(tǒng)功能更加豐富，支持的題型更多樣化，如簡(jiǎn)答題、閱讀理解甚至實(shí)驗(yàn)仿真等。在線考試系統(tǒng)也從最初的高校教學(xué)輔助手段，發(fā)展為遠(yuǎn)程教育和大規(guī)模開(kāi)放在線課程（MOOCs）不可缺少的核心功能。在線考試系統(tǒng)消除了時(shí)空限制，可以實(shí)現(xiàn)選擇題、判斷題等客觀題型的自動(dòng)評(píng)分，從而減輕教師的工作負(fù)擔(dān)，并支持學(xué)生及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

1在線考試系統(tǒng)相關(guān)研究綜述

已經(jīng)有較多的研究討論在線考試系統(tǒng)。

XUB等提出基于MVC架構(gòu)的在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和主要功能模塊，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。在線考試系統(tǒng)具體涉及題庫(kù)管理、考生管理、閱卷管理、隨機(jī)試卷生成、試卷管理、查詢統(tǒng)計(jì)、試卷備份、成績(jī)管理、系統(tǒng)管理等功能，采用MVC架構(gòu)和基于B/S模式的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性和實(shí)用性。

葉惠仙等[2]使用Bootstrap+spring boot 框架設(shè)計(jì)在線考試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶管理、題庫(kù)管理、成績(jī)管理、考試自動(dòng)組合出卷與評(píng)卷管理等功能。該框架能夠減少底層開(kāi)發(fā)工作量，系統(tǒng)模塊之間具有高內(nèi)聚、低耦合的特點(diǎn)，進(jìn)而提升系統(tǒng)的可用性和可維護(hù)性。該系統(tǒng)能滿足各科課程教學(xué)考試考核需求，簡(jiǎn)化并改善傳統(tǒng)紙質(zhì)考試模式，提高考試效率，推進(jìn)學(xué)院信息化建設(shè)。

YAGCIM等設(shè)計(jì)并應(yīng)用自適應(yīng)在線考試系統(tǒng)，自動(dòng)且交互地為每個(gè)學(xué)生確定不同的問(wèn)題集，并測(cè)量他們?cè)谀骋粚W(xué)科領(lǐng)域的能力，而不是相互比較他們的進(jìn)步。通過(guò)自適應(yīng)考試技術(shù)，不僅可以防止學(xué)生因難度遠(yuǎn)低于其能力的問(wèn)題而分心和失去動(dòng)力，還可以消除要求比其能力更高的問(wèn)題對(duì)學(xué)生自信心和士氣的負(fù)面影響。由于問(wèn)題經(jīng)過(guò)專門(mén)化處理，可以清楚地推斷學(xué)生的進(jìn)步，因此能夠更有效地檢測(cè)學(xué)生的能力。該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)包括測(cè)量所需的總時(shí)間更少，考試管理更靈活，其在規(guī)劃、重復(fù)和評(píng)估測(cè)量過(guò)程方面的自給自足尤其可用于個(gè)人教育集。借助該系統(tǒng)，可以在遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)等經(jīng)常遇到一些挑戰(zhàn)的情況下更有效地確定學(xué)生的能力。

劉鵬飛等4為形成豐富的過(guò)程性評(píng)價(jià)考核方式，全面考查教師的教學(xué)效果和學(xué)生掌握知識(shí)的情況，提高學(xué)生的知識(shí)創(chuàng)新能力，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)支持學(xué)生自主出題的扁平化教輔系統(tǒng)，無(wú)須教務(wù)員角色介入，任課教師和學(xué)生可自行完成所有常規(guī)操作。自主出題模式促進(jìn)學(xué)生思維的開(kāi)放，使學(xué)生的角色從學(xué)習(xí)的跟隨者轉(zhuǎn)為創(chuàng)作者，在潛移默化中幫助學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)、開(kāi)拓思維。支持學(xué)生自主出題的扁平化教輔系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是自主出題策略信息化的一次有意義嘗試。

劉泉[5利用中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)資源庫(kù)，搜集并整理自2009年起與在線考試有關(guān)的文獻(xiàn)，研究分析在線考試的樣本數(shù)量、類(lèi)別分布、樣本來(lái)源分布、研究背景和方向等數(shù)據(jù)，總結(jié)在線考試目前在使用中存在的不足，并提出相應(yīng)的建議與對(duì)策。

王家輝等[針對(duì)各類(lèi)做題軟件中做題模式單一導(dǎo)致學(xué)生復(fù)習(xí)效率低下的問(wèn)題，利用推薦系統(tǒng)、協(xié)同過(guò)濾等方式，構(gòu)建學(xué)生知識(shí)圖譜，有效地提升學(xué)生的復(fù)習(xí)效率。

不少研究基于已有的在線考試系統(tǒng)，評(píng)估其使用給教學(xué)帶來(lái)的好處。COHEND等[調(diào)查學(xué)習(xí)成果和學(xué)生對(duì)在線Moodle測(cè)驗(yàn)的態(tài)度，以改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)。研究對(duì)象包括204名就讀生命科學(xué)專業(yè)的大學(xué)生，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查他們對(duì)在線測(cè)驗(yàn)和書(shū)面測(cè)試的態(tài)度。結(jié)果表明，書(shū)面測(cè)試的平均成績(jī)和在線測(cè)驗(yàn)的平均成績(jī)都是期末考試成績(jī)的重要預(yù)測(cè)因素。與第一次嘗試相比，學(xué)生在最后一次在線測(cè)驗(yàn)中顯著提高了分?jǐn)?shù)，并大大縮短了表現(xiàn)時(shí)間。學(xué)生對(duì)在線測(cè)驗(yàn)態(tài)度的調(diào)查結(jié)果顯示，他們的態(tài)度普遍積極。學(xué)習(xí)成果和學(xué)生對(duì)在線Moodle測(cè)驗(yàn)的態(tài)度被認(rèn)為可以改善教學(xué)設(shè)計(jì)，這體現(xiàn)了高等教育中的形成性評(píng)估。

隨著數(shù)字化信息技術(shù)的發(fā)展，大學(xué)生的學(xué)習(xí)日趨碎片化，也催生了大量關(guān)于碎片化學(xué)習(xí)的研究。王承博等8探討了在大數(shù)據(jù)時(shí)代如何進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)，并提出大數(shù)據(jù)時(shí)代從知識(shí)碎片化到知識(shí)體系變過(guò)程的有關(guān)理論。

碎片化學(xué)習(xí)是大學(xué)生學(xué)習(xí)的主要輔助模式，移動(dòng)計(jì)算環(huán)境是搭建碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境的基礎(chǔ)。碎片化學(xué)習(xí)的移動(dòng)計(jì)算環(huán)境包括傳統(tǒng)的App和WAP網(wǎng)站，以及近幾年興起的微信小程序。相比App，微信小程序具備使用輕便的特征，無(wú)須安裝，用完即走。相比需要手動(dòng)輸入網(wǎng)址或通過(guò)搜索引擎進(jìn)行訪問(wèn)的WAP，微信小程序操作步驟較為簡(jiǎn)單，且在微信生態(tài)內(nèi)運(yùn)行，體驗(yàn)更加連貫。微信小程序的開(kāi)發(fā)較為簡(jiǎn)單，使用體驗(yàn)也較好。張洋9引入微信小程序，以成人教育Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程為例設(shè)計(jì)課程考試平臺(tái)，采用Android智能終端設(shè)計(jì)平臺(tái)的硬件架構(gòu)，利用微信小程序設(shè)計(jì)平臺(tái)的登錄方式與課程在線考試模塊界面。季波等[10在對(duì)現(xiàn)有在線試題庫(kù)練習(xí)平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行研究分析的基礎(chǔ)上，對(duì)考研智能刷題系統(tǒng)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于微信小程序技術(shù)，通過(guò)知識(shí)點(diǎn)練習(xí)，掌握學(xué)生知識(shí)的盲點(diǎn)，在不同階段推薦不同的知識(shí)點(diǎn)試題，以便使考生考試前一天的記憶效果達(dá)到最佳。張雪[11]從增強(qiáng)師生交流互動(dòng)、解決學(xué)習(xí)資料選擇困惑和增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一款基于微信小程序的學(xué)習(xí)助手，并用于中職學(xué)生C語(yǔ)言課程的混合式教學(xué)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)線上線下學(xué)習(xí)活動(dòng)的有效銜接。ZENGK等[2]提出一種基于微信小程序的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)。首先，根據(jù)移動(dòng)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，介紹移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)背景；其次，在分析移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的功能和交互需求后，設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)，并提出五個(gè)功能模塊和總體設(shè)計(jì)過(guò)程；最后，基于功能模塊和設(shè)計(jì)過(guò)程，以微信小程序?yàn)榍岸恕⑽⑿旁茙?kù)為后端，開(kāi)發(fā)移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)。

微信小程序開(kāi)發(fā)主要分為非云開(kāi)發(fā)（傳統(tǒng)小程序開(kāi)發(fā)模式）和云開(kāi)發(fā)兩種模式。非云開(kāi)發(fā)模式中，開(kāi)發(fā)者不僅需要開(kāi)發(fā)前端頁(yè)面，還需要完成后端的服務(wù)器程序編程、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等工作。相對(duì)而言，云開(kāi)發(fā)模式的云函數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)、HTTPAPI這四大能力為開(kāi)發(fā)者提供了服務(wù)端代碼運(yùn)行環(huán)境、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、資源存儲(chǔ)以及提供鑒權(quán)的調(diào)用小程序提供的開(kāi)發(fā)能力。開(kāi)發(fā)者只用關(guān)注前端頁(yè)面設(shè)計(jì)，而數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)則調(diào)用云函數(shù)與云存儲(chǔ)。當(dāng)小程序端調(diào)用云函數(shù)時(shí)，云函數(shù)的傳入?yún)?shù)中會(huì)被注入小程序端用戶的OpenID并可直接使用。

相對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)站系統(tǒng)和非云開(kāi)發(fā)的小程序，基于云開(kāi)發(fā)的微信小程序在線測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)在部署上具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)。教師可以安裝微信小程序開(kāi)發(fā)者工具，并利用已經(jīng)注冊(cè)了微信小程序開(kāi)發(fā)者賬號(hào)的微信掃碼登錄，導(dǎo)入自己或者他人開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目代碼，在點(diǎn)擊“上傳并部署”按鈕后，項(xiàng)目代碼會(huì)自動(dòng)上傳云空間并部署。系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)庫(kù)表用云開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)提供了一個(gè)JSON數(shù)據(jù)庫(kù)功能，無(wú)須開(kāi)發(fā)者自建數(shù)據(jù)庫(kù)。該JSON數(shù)據(jù)庫(kù)既可以在小程序端直接使用，也可以在云函數(shù)中調(diào)用。在微信小程序的云開(kāi)發(fā)模式中，可以通過(guò)云函數(shù)來(lái)創(chuàng)建和操作云數(shù)據(jù)庫(kù)中的集合（Collection）。在服務(wù)器端處理復(fù)雜邏輯，同時(shí)管理數(shù)據(jù)庫(kù)操作，提高了數(shù)據(jù)的安全性和靈活性。

綜合上述研究可知，基于微信小程序的在線考試系統(tǒng)在未來(lái)將會(huì)與基于網(wǎng)頁(yè)的在線考試系統(tǒng)形成互相補(bǔ)充的局面。目前，很多研究開(kāi)發(fā)的微信小程序在線考試系統(tǒng)都是基于非云開(kāi)發(fā)模式，雖然對(duì)于云開(kāi)發(fā)和非云開(kāi)發(fā)兩種模式而言，終端用戶的體驗(yàn)感差不多，但考慮到云開(kāi)發(fā)模式更方便、更高效、更穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢(shì)，適合高校非計(jì)算機(jī)類(lèi)專業(yè)的教師開(kāi)發(fā)、部署和維護(hù)。本文的主要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一款基于微信云開(kāi)發(fā)的課程刷題小程序，功能包括用戶注冊(cè)登錄、題庫(kù)管理、刷題記錄與錯(cuò)題分析、學(xué)習(xí)成績(jī)統(tǒng)計(jì)等，為學(xué)生課程復(fù)習(xí)提供便捷、高效、定制化的快速方案。小程序?qū)⑼ㄟ^(guò)微信云開(kāi)發(fā)的云函數(shù)、云數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，提供高效、安全的服務(wù)。

2系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

課程刷題小程序意在幫助學(xué)生快速回顧和掌握課程知識(shí)點(diǎn)。本文在對(duì)教師和學(xué)生用戶需求分析的相關(guān)基礎(chǔ)上著重關(guān)注：如何快速開(kāi)發(fā)與部署刷題小程序，并在后期的維護(hù)中盡可能簡(jiǎn)單化；刷題小程序的訪問(wèn)和使用也要盡可能簡(jiǎn)單，幫助學(xué)生養(yǎng)成碎片化時(shí)間刷題的好習(xí)慣。

2.1 功能需求

1）用戶管理：實(shí)現(xiàn)用戶的注冊(cè)、登錄與權(quán)限管理功能。2）題庫(kù)管理：支持多樣化題型的題庫(kù)管理，包括選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題等，提供題目搜索和分類(lèi)功能。3）刷題功能：支持用戶選擇不同的刷題模式（如隨機(jī)出題、順序出題），并記錄用戶的刷題進(jìn)度和正確率。4）錯(cuò)題分析：記錄用戶的錯(cuò)題，并提供錯(cuò)題重做功能，強(qiáng)化學(xué)生記憶。5）成績(jī)統(tǒng)計(jì)：提供用戶的刷題成績(jī)統(tǒng)計(jì)與分析，幫助用戶了解學(xué)習(xí)效果。

圖1登錄界面

2.2 非功能需求

1）系統(tǒng)性能：確保小程序在高并發(fā)情況下的響應(yīng)速度，提供流暢的用戶體驗(yàn)。2）安全性：保護(hù)用戶數(shù)據(jù)安全，防止數(shù)據(jù)泄露和非法訪問(wèn)。3）用戶體驗(yàn)：提供簡(jiǎn)潔易用的界面，確保用戶能夠方便快捷地完成刷題任務(wù)。

2.3 目標(biāo)用戶分析

主要目標(biāo)用戶包括學(xué)生和教師，學(xué)生使用小程序進(jìn)行日常刷題和考試準(zhǔn)備，教師通過(guò)小程序發(fā)布試卷并查看學(xué)生的完成情況。

1）用戶表：存儲(chǔ)用戶的基本信息、登錄憑證和權(quán)限。2）題庫(kù)表：存儲(chǔ)題目、答案、題目分類(lèi)與難度等信息。3）刷題記錄表：記錄用戶的每次刷題結(jié)果，包括正確率、用時(shí)等數(shù)據(jù)。4）錯(cuò)題表：記錄用戶的錯(cuò)題信息，方便后續(xù)的錯(cuò)題重做和分析。5）開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建：開(kāi)發(fā)環(huán)境基于微信小程序開(kāi)發(fā)者工具，后端使用Node.js進(jìn)行云函數(shù)開(kāi)發(fā)；通過(guò)微信云開(kāi)發(fā)控制臺(tái)管理云數(shù)據(jù)庫(kù)和云函數(shù)，便于開(kāi)發(fā)和調(diào)試。

本文設(shè)計(jì)的刷題小程序頁(yè)面布局形式簡(jiǎn)潔，用戶首次使用時(shí)需要通過(guò)微信號(hào)登錄（圖1），登錄后可以綁定姓名（圖2），點(diǎn)擊考試頁(yè)面進(jìn)入試題選擇頁(yè)面（圖3）。

選擇某個(gè)試卷，進(jìn)入試題概覽頁(yè)面（圖4）。點(diǎn)擊開(kāi)始答題按鈕后進(jìn)入正式刷題界面（圖5）。考慮到移動(dòng)計(jì)算設(shè)備一般為手機(jī)，屏幕大小有限，為了方便用戶看清楚題目，界面設(shè)定一頁(yè)屏幕只顯示一道題，用戶每提交一道題目即進(jìn)入下一頁(yè)，當(dāng)所有題目答完時(shí)，可以查看自己的答題情況（圖6）。

圖3試題選擇界面

為了讓學(xué)生正常刷題，教師（具有管理員權(quán)限）必須事先生成并上傳試題集。本文從簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單使用的原則出發(fā)，撰寫(xiě)一個(gè)包含JavaScript代碼的html頁(yè)面，該頁(yè)面可直接在瀏覽器打開(kāi)并開(kāi)始錄入題目，如圖7所示。用戶在頁(yè)面錄入題目后可點(diǎn)擊下方的“生成試卷JSON字符串”按鈕，此時(shí)JavaScript代碼會(huì)自動(dòng)將頁(yè)面錄入的試卷生成試卷JSON字符串并顯示在頁(yè)面下方，用戶可以預(yù)覽并拷貝該字符串。隨后，教師可以在微信小程序的登錄界面輸入特定的管理員密碼從而進(jìn)入試題管理界面，將上述過(guò)程生成的試卷JSON字符串拷貝到微信小程序的輸入界面并直接提交，如圖8所示。微信小程序云函數(shù)接收試卷的JSON字符串并寫(xiě)入云數(shù)據(jù)庫(kù)，此時(shí)顯示已有試卷列表，如圖9所示。圖10為系統(tǒng)首頁(yè)。

圖5 答題界面

3 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的基于云開(kāi)發(fā)的輕量刷題小程序是對(duì)“課堂教學(xué) + 互聯(lián)網(wǎng)”新型學(xué)習(xí)模式的探索，旨在指導(dǎo)教師智慧教學(xué)，幫助學(xué)生智能刷題以達(dá)到復(fù)習(xí)的目的。在系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中，學(xué)生反映系統(tǒng)的刷題功能非常方便，直接在微信中搜索小程序的名稱即可找到并進(jìn)入。刷題前無(wú)須經(jīng)歷煩瑣的注冊(cè)過(guò)程，直接點(diǎn)擊登錄即可，后臺(tái)云函數(shù)會(huì)自動(dòng)獲取微信用戶OpenId并保存到云儲(chǔ)存。對(duì)小程序需要改進(jìn)的地方，學(xué)生用戶主要反映當(dāng)前考試題型只有單項(xiàng)選擇題，將來(lái)最好增加一些題型，如判斷題和多項(xiàng)選擇題等；希望增加保存刷題的歷史記錄。教師用戶主要反映系統(tǒng)錄入和上傳題目較為簡(jiǎn)單，但缺乏從已有刷題系統(tǒng)的題庫(kù)抽題并自動(dòng)生成JSON字符串的功能。今后將依據(jù)上述意見(jiàn)持續(xù)改進(jìn)本系統(tǒng)，讓其具備更多實(shí)用功能。

{idd是'type：，ghpt：[]ex：，tos：聚類(lèi)”關(guān)聯(lián)則”，以上都是，uestio與語(yǔ)“以類(lèi)聚，人以群分”無(wú)關(guān)的是哪種據(jù)挖掘方法\"，\"type\"：1，\"rightOpt\"：[1]]）

圖8試題上傳界面

圖9試題上傳后界面

圖10系統(tǒng)首頁(yè)

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