上机考试系统的研究与设计

2012-09-21李敏军刘邦涛

成都信息工程大学学报 2012年3期

李敏军, 刘邦涛

（泸州医学院数学与信息技术教研室,四川泸州 646000）

0 引言

上机考试是对学生的计算机操作能力进行考核的一种重要手段,也是计算机程序设计课程最有效的考核方式。目前上机考试主要有单机考试和网络考试两种方式,单机考试一般由监考教师分发纸制试卷,学生用软盘或者U盘提交答案。单机考试方式不仅使监考教师工作量加大,而且考试的安全性较差,难以防止考试作弊,保证考试的公平性[1]。同时因阅卷时需要频繁插、取盘导致阅卷效率低,而且当磁盘损坏时无法阅卷。网络考试方式的应用越来越多,网络考试通过网络实现收、发试卷,由计算机监控考试时间,而且对于客观题可以直接利用计算机自动阅卷,不仅减轻了教师的工作量,大大提高了阅卷速度,还可以减少人工阅卷带来的差错。网络考试系统是为了解决无纸化考试而研发的软件,具有较强的目的性和专业性[2],课题研究开发应用于计算机程序设计的上机考试系统。

1 需求分析

计算机语言是计算机程序设计的基础,主要的计算机语言有汇编语言、C、C++、VB、VC、Delphi、Java等。不同的计算机语言具有不同的编程环境,使用的编程工具差别很大。为了实现各种计算机语言的上机考试,上机考试系统需要提供一个公共的考试环境,在编程工具的支持下进行考试。整个系统包括试题发送与回收、考试计时、信息记录等功能,考虑到计算机程序设计试题的多样性、灵活性和复杂性,系统采用固定多套试卷的组卷策略,不提供自动阅卷的功能。此外,系统还应满足以下需求[3]:

（1）完善的考试控制功能,包括允许、禁止、延时和重新考试等功能。

（2）灵活的组卷方案,既可以固定选择一套试题考试,也可以随机选择几套试题考试。

（3）丰富的考试提示功能,包括定时提示、消息提示和交卷提示等功能。

（4）动态监控考试,检测并处理考试过程出现的故障和异常。

（5）完善的数据记录和考试统计功能。

（6）简洁、友好的用户界面。

2 上机考试系统的设计

2.1 系统的框架结构

目前常见的上机考试系统主要采用C/S和B/S两种模式[4-6],由于大多数的考试都是在一个比较集中的环境中进行的,C/S模式具有较强的交互性,而且在数据传送速度和保密性方面有一定的优势,因此上机考试系统采用C/S模式,即客户机服务器模式。系统的框架结构如图1所示。

2.2 系统的工作流程

（1）配置服务器

考试之前需要对考试服务器进行配置,在服务器中载入考试信息和考生名单、设置发放试题文件的目录和回收试题文件的目录。考试信息文件记录考试名称、考试类型、考试时长,每套试卷包含的试题文件等信息。考生名单文件记录准考证号、考生姓名、试卷类型、考试状态、计算机名称等信息。发放试题文件的目录存放试卷使用的试题文件,回收试题文件的目录存放考生提交的试题文件。

（2）执行考试

在服务器,启动考试的登录功能,允许考生登录到考试服务器。

图1 系统框架结构

在客户端,考生输入准考证号和姓名并登录到考试服务器,这时候考生处于等待考试的状态。当服务器发出开始考试的指令后,客户端从服务器下载试卷和试题文件,考试计时开始,考生在启动相应的编程工具后开始考试。

考试时间用完后,出现交卷的倒计时,当倒计时为0时,客户端自动向服务器提交考生的试卷和试题文件。考生也可以使用交卷功能提前交卷,交卷完成后考试终止并退出客户端。

考试过程的基本流程如图2所示。

（3）备份试卷

考生上交的试题文件保存在服务器指定的目录中。考试结束后,监考教师使用存储设备（磁盘、U盘等）备份这些试题文件,为阅卷工作做好准备。

图2 考试基本流程

2.3 系统的主要模块

考试系统分为3个功能模块,即服务器、客户端和配置管理程序,各模块以独立软件形式提供。服务器提供试题,负责发送和回收试卷,对考试过程进行计时、监控和管理;客户端构造考试环境和工作界面,执行服务器发出的命令,并在考试结束时向服务器发送考试结果;配置管理程序为每套试卷指定试题文件,设置考试信息并负责创建和维护考生信息列表。系统的模块结构如图3所示。

3 主要问题

在考试系统中需要解决以下几个主要问题:

（1）用户登录

考生在登录考试系统时,需要输入准考证号和姓名,这样可以避免因为粗心输入错误的考号登录到系统中。为了防止作弊现象,确保上机考试的公正、公平,在考试服务器的数据库文件中设置了考生的登录标志[7-8]。如果考生已登录到考试系统,那么登录标志设置为TRUE,并拒绝该考号重复登录到系统中。

（2）试题发放和回收

上机考试的题型主要有操作题、程序修改题和程序设计题,每套试题使用一组文件来存储。这些文件包括题单文件、源程序文件、数据文件等,其中题单文件用来描述试题的内容和要求,是一个Word文档文件。

图3 系统模块结构

考生登录成功后,服务器为考生选择试题,并根据考生的考号创建一个考试目录,该目录存放考生上传的考试文件。同时,在考试客户端也根据考生的考号创建一个考试目录,该目录存放从服务器下载的考试文件,并映射为虚拟磁盘[9-10],以方便考生使用。在服务器发出“允许”考试的指令后,客户端下载试题并对考试倒计时。完成考试后考生要向服务器上传考试文件,考生可以提前交卷,也可以在考试时间用完后由系统自动交卷。由于某些编程软件会以独占方式打开文件,在不关闭这些软件的情况下系统无法读取文件并上传到服务器,所以在自动交卷时提供90秒的等待时间,在这段时间内考生既可以保存文件,也可以关闭编程软件,以确保能够顺利的完成交卷。

（3）异常处理

在考试过程中可能会出现掉电、死机、网络故障等突发情况,这些情况会导致网络连接异常。为了最大限度保证考试的正常进行,需要及时处理这些异常。要处理异常首先就要检测异常,服务器和客户端每隔1分钟就相互发送一条诊断信息以检测它们之间的连接状况。考试系统采用同步阻塞式SOCKET模型[11-12]实现网络通讯,当网络出现异常时,向网络发送信息会引发SOCKET异常,通过分析SOCKET异常可以判定网络是否出现异常。出现异常后,服务器显示“断线”状态并将考生的登录标志设置为FALSE,客户端继续维持考试环境并每隔1分钟尝试连接服务器。网络恢复正常后,客户端自动登录到服务器并发送考试状态和剩余时间,使服务器的考试状态和客户端保持一致。