网络考试系统的设计与实现
网络考试系统的设计与实现
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〔容摘要〕
随着计算机科学与互联网技术的发展，网络考试显示出其广阔前景。由于考试本身所具有的公正性及特殊要求再加之技术原因，在线考试系统一直未得到提倡。本系统在分析了传统考试与在线考试的特点之后，尝试给出一个包括试卷生成与管理及阅卷与成绩管理的在线考试解决方案。
本文重点分析了系统实现过程中几个关键问题：将组卷抽象为组合优化问题，并设置试题属性，依据属性建立试题库；采用改进编码的遗传算法作为组卷方法，取代传统二进制编码，提高了组卷的效率与成功率；阅卷采用计算机阅卷与人工阅卷相结合的方法，减轻教师的负担；成绩自动生成、分析、发布，方便老师和学生。
本系统采用B/S三层结构作为系统的开发结构，使用https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,技术进行开发，后台数据库使用SQL Server 2005，实现了网络考试系统。
〔关键词〕自动组卷在线考试遗传算法 https://www.360docs.net/doc/b914223094.html, SQL C#
第一章绪论
1.1背景
目前我校大多数课程进行的考试都采用传统的考试方式，组织一次考试至少要经过几个步骤，即人工出题、教研组组长与主管教学的系领导审核批准制卷、试卷打印、考生考试、人工阅卷、成绩评定、试卷分析，并且在出试卷时必须要求制作一套完整的试卷（包括A卷和B卷）及相应的评分标准和参考答案，再加上考试教室的安排、监考老师的分配等，使学校消耗大量的人力、物力、财力、时间。显然，随着学生人数的增多，考试类型的不断增加及考试要求的不断提高，学校的开支越来越大，教师的工作量也将会越来越大，从而严重影响学校的工作效率，并且考试本身就是一件十分繁琐和非常容易出错的事情，传统的考试方式已经越来越不能适应现代教学要求，应改变传统的纸考试的方式，充分利用计算机和网络技术，实现计算机考试，从而使考试更加公正、客观。
随着新校区学生数量越来越大，学校在计算机和网络方面的投入也越来越大，学生上网越来越方便。因此，本课题拟用学校现有的软硬件资源设计并开发一个适合我校管理实际，能针对不同课程科目进行考试的网络考试系统，从而提高学校在考试组织和考务管理方面的工作效率和工作质量，减轻教师和考务人员的工作负担，降低学校开销，对推动学校管理机制的进一步完善，充分体现高校管理工作的先进性，具有重要意义。
1.2 国外研究状况
计算机网络考试在美国诞生，历经多年，在国外得到广泛的运用。目前，世界上许多国际考试都采用网络考试的方式，比如微软认证，思科认证，惠普认证，以及TOFEL，GRE，这些考试都是通过网络实时进行的。并且国际电气和电子工程师协会的一些工作小组，开展了相关标准的制定和修订工作。
在我国，将计算机与网络运用在考试上比较晚，但也有一些投入使用的考试系统，如计算机等级考试，驾驶员理论考试，以及最近投入使用的大学英语四六级考试等。我国教育部于2000年5月推出《现代远程教育资源建设技术规》，其中对网络题库、考试系统的建设规进行了定义。教育部组织国8所重点高校的有关专家成立教育部教育信息化技术标准委员会，开展网络教育技术标准研制，制定中国现代教育技术标准CELTS。
1.3 考试系统的设计的目的和意义
近几年来我校教学体制不断改革，对检验教师教学效果和学生学习效果的手段也一直在探讨中，但是除了计算机文化基础之外，其他科目还是利用教师手工出卷――学生答卷的传统模式进行考试，而且多数情况下对试卷的处理还是沿用传统的手工处理的方式，虽然传统的手工方式对处理主观性试卷有一定的优越性，但是从整个考试环节看，又不可避免的出现以下几个问题。
1．试卷缺乏随机性：由教师手工编写具体的试卷，其中每道题均由教师指定，每次考试学生面临的试卷相同。试卷从老师向学生传递的过程中会发生不同程度和形式的泄密，并且考生在考试时难以从技术上避免作弊行为的发生。
2．教师工作量极大，负担重：这主要表现在出卷和阅卷环节上。教师需要花费时间总结、整理本学期课程的容和知识点，然后还要手工出题组卷。考试完毕后，还需教师评阅，登记，分析。在整个过程中工作量大，效率低。
3．考试场所缺乏灵活性：参加同一门考试的学生必须在同一时间参加考试，需要教务部门专门安排考场和监考人员，这是一笔不小的开销。
相比传统考试形式，网络考试系统的主要好处是一方面可以动态管理各种考试信息，只要准备试题量足够大、试题足够标准的试题库，老师便可以根据该课程的教学大纲和教学容制定组卷策略，设计试题的编制要求，计算机则可以根据一定算法按照要求从题库中取出满足条件的试题并生成试卷；另一方面利用该系统考试时间灵活，可以充分利用网络无限广阔的空间，随时对学生进行考试。简化传统考试过程，减轻繁重的考务工作，避免考试过称中的人为因素，提高考试考核水平和管理水平。此外，网上考试系统阅卷速度快，迅速给出客观题成绩，减轻老师阅卷负担。
目前我校在许多方面都实现了信息化、网络化，但是期末考试大多数科目仍是传统考试模式。大量时间浪费在重复劳动上。计算机网络考试系统不但充分发挥校园网的功能，而且可以节约考试用纸，是考试方便、灵活，有效防止作弊，提高学校在考试组织和考务方面的工作效率和质量。
1.4 课题研究的主要容
目前常见的网络考试系统有两种，一种是基于客户机/服务器（即Client/Server,简称C/S）模式。另一种是基于浏览器/服务器（即Brower/Server,简称B/S）模式。采用C/S模式的考试系统，需在考试前在客户机安装考试应用程序、对数据库进行配置，系统维护困难，成本较高。在B/S模式下，用户界面是通过WWW浏览器实现，极少部分事务逻
辑在前端（Browser）实现，主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，减轻系统维护与升级的成本和工作量。
在比较两种体系结构的优缺点的基础上，本系统设计采用B/S模式，将SQL Server 2005与https://www.360docs.net/doc/b914223094.html, 2.0技术结合起来，实现系统的主要功能。
本课题主要解决问题如下：
1．建立标准化试题库，方便实现试题的数字化管理。
所谓题库就是试题的仓库，把经过教师认真编制或者仔细挑选出来的题目集合到一起，供试卷编制者随时查询和使用的集合，为题目的保存、分类和检索提供了便利，为试卷编制提供了高效率和低成本的手段。试题库是网络考试系统重要组成部分。
2．按照科学的策略智能组卷，从而提高出卷效率。
网络考试系统试题库为依托，系统可以按照教师制定的组卷策略自动抽题组卷，从而提高出卷效率。
3．实现自动组卷、人工阅卷相结合和数据的有效保存。
4．实现管理员、老师、学生、试卷的信息管理。
管理员维护系统，不同的老师具有不同的权限去查看、修改、添加试题库，老师可以批改试卷、管理学生成绩，学生可以查看考试成绩。
1.5本文章节安排
本文包含以下几个部分：
第一章介绍课题选题背景、国外研究现状、考试系统设计的目的和意义以及本文的工作容。
第二章对系统所用开发技术进行相关介绍。
第三章对系统进行需求分析和总体设计。
第四章在线考试系统的实现。
第二章系统开发所用的相关技术
2.1 SQL Server 2005
在该考试系统设计中，选择SQL Server 2005作为后台数据库工具。SQL Server 2005是Microsoft公司SQL Server系列产品的第九版即SQL Server 9.0。它继承了SQL Server 以前版本的优点，同时又增加了许多功能，如企业数据管理，开发工作效率和商务智能等。与Microsoft公司的其他产品有良好的兼容性。它提供的几十种向导，覆盖了几乎所以的数据库操作（数据库的创建、维护、作业、警告、数据复制、转换等）。SQL Server 2005是微软公司开发的一个高性能的、多用户的关系型数据库管理系统。它是专为客户服务器计算环境设计的，是当前最流行的数据库服务器系统之一，它提供的置数据复制功能、强大的管理工具和开放式的系统体系结构为基于事务的信息管理方案提供了一个卓越的平台。它是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能工具提供了企业级的数据管理。MS SQL Server 2005数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能，可以构建和管理用于业务的高可用性和高性能的数据应用程序。它有一套很好的安全性控制机制，可以保证数据库和数据库中数据的安全。采用SQL Server 2005为后台数据库，在库记录检索中，用简单查询、多条件组合式查询和基于容的搜索式查询；在记录集显示中，采用记录集多页显示技术、数据库访问直接采用，这方便系统移植，数据库访问效率更高。
2.2 https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,技术
https://www.360docs.net/doc/b914223094.html, 对 Microsoft SQL Server 和 XML 等数据源以及通过 OLE DB 和 XML 公开的数据源提供一致的访问。数据共享使用者应用程序可以使用 https://www.360docs.net/doc/b914223094.html, 来连接到这些数据源，并检索、处理和更新所包含的数据。
https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,是.NET Framework的一部分，可以让应用更加容易的管理和维护基于文件的或者基于服务器的数据存储。https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,类在System.Data命名空间下，这些类包括连接到数据源，执行命令，存储，控制，获取数据的功能。所用https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,技术如下：https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,对象模型中有五个主要的部件，分别是：
Connection物件：Connection对象主要是开启程序和数据库之间的连接。没有利用连接对象将数据库打开，书无法从数据库中取得数据的，这个物件在https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,的最底层。
Command物件：Command对象主要可以用来对数据库发出一些指令（查询、新增、修
改、删除等）。
DataAdapter物件：DataAdapter对象主要是在数据源以及DataSet之间执行数据传输工作，他可以通过Command对象下达命令后，并将取得的数据放入DataSet对象中。这个对象是架构在Command对象上，并提供了许多配合DataSet使用的功能。
DataSet物件：DataSet对象可以视为一个暂存区（Cache），可以把从数据库中查询到的数据保留起来，甚至可以将这个数据库显示出来。Dataset不仅可以存储多个数据表，而且可以通过DataAdapter取得数据表的结构，并可以记录数据表之间的关联。DataSet 对象是https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,中的重要对象，架构在DataAdapter上。
DataReader物件：当只需要读取数据而不需要其他操作时，使用DataReader对象。DataReader对象一次只读取一笔数据，并且这些数据是只读的，不允许其他操作。这样节约资源，效率很高，并且不用把数据全部传回，可以降低网络负载。
2.3 https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,技术
https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,是一项功能强大的、非常灵活的服务器端技术，他用于创建动态Web页面。https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,是微软公司的ASP 和.NET Franmework在两项技术的结合。https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,允许使用.NET Franmework的任何语言（如https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,,C#等）创建Web应用程序。
与更高级的编程语言相比，一个主要区别是https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,提供了完整的服务器端对象模型，可以在运行期间使用。https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,可以在环境中把页面上的所有控件作为对象来访问。在服务器端，还可以访问其他.NET类，与许多有用的服务集成起来。在页面上使用的控件有许多功能，实际上可以完成Windows Form类的几乎所有功能，有非常大的灵活性。因此，生成HTML容的https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,通常称为Web窗体。
https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,提供许多比过去的Web开发模型更加优异的功能。
第一，https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,实现了应用程序代码与HTML分离，产生易于阅读的代码模块。在传统的ASP页中两种代码是混合在一起的，非常不利于开发人员纠错和系统后期维护和扩展。https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,已经很好的解决了这个问题，HTML代码*.aspx文件中，而事件的处理代码保存在*.aspx.cs中。这样使前台后台分离，同时增加了系统的安全性。
第二，https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,是一个编译式的.NET环境，开发者可以使用.NET Framework下的语言编写https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,，从而开发出快速可靠的动态网页。本设计选择C#语言。
第三，https://www.360docs.net/doc/b914223094.html,不仅能够享受到.NET Framework运行时在效率上的诸多强化，他本身也是经过重新设计，使其效率大幅超越ASP和其他Web开发平台。