基于云计算的无纸化考试系统的设计与实现

余可春

摘要：进一步将云计算技术应用到职业院校的无纸化考试系统中，该文采用云计算技术进行部署的基于B/S模式的无纸化考试系，采用Java开发平台设计与实现，有效的解决考资源接收、分发、存储、共享、身份验证、试卷管理、题库管理、出卷管理、成绩管理、在线考试过程监控与管理等问题，主要实现不同地点的学生可以随时进行在线考试，提高了考试效率和资源利用率。

关键词：云计算；无纸化考试；设计与实现

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）02-0074-03

随着计算机技术的发展，云计算已经逐渐运用到信息系统开发中。将云计算引入到无纸化考试系统中，可以有效地解决试题存储、共享、应用、分析等问题。当前，职业院校考试的形式、种类很多，如果能将这些考试资源共享，可以节省成本，提高考试效率。

1 系统功能

基于云计算无纸化考试系统的服务功能主要体现在能够满足各种各样考试需要，根据不同考试人数、考试需求，可以随时接收处理多个不同的考务指令，及时调配云服务器。系统能实现考试资源共享，支持接入云端管理系统，并有专门的技术团队负责管理，支持动态存储，为出题老师提供便利，能够随时将自己所有的试题资源存储起来，并支持不同老师随存随取，身份信息验证、考生答卷即时存储、自动计时等，考试结束后，及时将考试数据上传到系统中。同时，云端存储空间巨大，不怕丢失或损坏，能够实现考试资源的共享功能，不受任何限制。系统功能图如图1所示。

2 系统设计

本系统利用跨开台性优越的JAVA程序开发，后台用数据库sql server2008，采用云计算技术进行部署的基于B/S（即浏览器/服务器）模式的无纸化考试系，适合在 WINDOWS、LINUX等多种操作系统中运行。利用云计算能够及时满足在线考试对资源和计算机对软硬件环境的变化和需要提供服务。云计算服务除了提供计算服务外，还必然提供了存储服务。这就很好地解决了考试系统中试题收集、存储等问题。采用云计算（Cloud computing）技术对考试系统的建设，可以提供在多用户环境下系统的应用及开发，提高资源传输率，解决资源传输的网络阻塞问题。有利于无纸化考试系统中试题收集、存储等。而传统的网络考试系统设计大多以C/S架构为主，服务器处理数据有瓶颈，客户端接对数据的修改需求及接收非常被动，对网络中的设备运用不充分。将云计算技术引入无纸化考试系统设计、部署中，可以有效地利用服务器的管理、调度资源，实现系统设计的优化。

系统设计满足考生进入系统，试题显示清晰，只需按步骤答题，就会使用考试系统，无需培训；在规定的时间内，可以在考试系统中进行单选、多选、填空、简答四种题型的答题，交试卷后形成试题文件；满足出题老师通过试题编辑模块拟出单选、多选、填空、简答四种题型，保存试题。系统支持多媒体（图片、声音、动画）在试题中呈现，试题工作区可以编辑试题或从题库中抽取试题组成试卷，试题采用一体化试题，直接控制滚动条即可，无需换页；满足阅卷老师在通过批卷模块对考题进行评分，同时单选、多选、填空能进行机器自动评分的要求。

2.1 系统建模

采用Visio2010对无纸化考试系统建立面向对象的需求分析模型，Visio画UML用例图使用方便，全面支持UML中各种图形的绘制，利用用例图来设计考试无纸化考试系统的功能模型图，描述各用户的需求及系统功能模块之间的关系。下图描述了系统的功能需求，系统用例图如图2所示。

在系统用例图中显示个用例和角色。通过考试系统，出题老师可以编辑试题信息，考务员可以对试题信息进行组织、修改、分配试题；同时具有对考生信息添加、修改、删除等操作功能；考务员可以对试题设置密码提高试题的安全性；“发布试题”提供监考老师得到最终的试题后，打开“发布试题”开关，将其导入考试系统，对考试进行相关设置；“监考”提供监考老师通过考试系统，实时对考生的考试状况进行监控，并及时对考试环节进行相应的处理；考试系统中“回收试卷”，可以将考生上交的试卷自动形成一个文件包；“登录领卷”功能，提供考生只要输入正确的登陆信息并通过系统验证后，即可显示试题，考生便可以答卷；考生通过“交卷”功能可以完成试题的上交；如果考生在规定的考试期间不主动交卷，系统会强制自动回收卷。

在无纸化考试系统中共有出题老师、试题、考务员、试卷信息、考生试题、监考老师、考场信息、考生信息、考生共9个类，每个类都有特定的功能和属性如下：出题老师（组题、出题，属性包括：姓名）；试题（编辑试题，属性包括：试题编号，题型，内容，分值，标准答案）；考务员（组题，编辑考生信息，设置试题密码，属性包括：姓名）；试卷信息（编辑试题信息、设置试题密码，属性包括：考试名称、开考时间、总考试时间）；考生试题（组题，发送考题，答题，属性包括：考号，试题编号，考生试题编号，考生答案）；监考老师（发布试题，监考，回收试卷，属性包括：姓名）；考场信息（登陆验证，领卷，交卷，属性包括：考号、考生登录时间、登录机器、考试状态、网络情况）；考生信息（组题，发送考题，答题，属性包括：考号，试题编号，考生试题编号，考生答案）；考生（登陆验证，领卷，答卷，交卷，属性包括：考号，姓名）。

2.2 采用云技术部署、设计系统

在做云技术部署要实现以下几点：1.利用云技术与虚拟服务器实现迁移，并确定迁移更适合应用环境，实现虚拟服务器可以克隆或各个物理服务器可以相互迁移。2.采用操作系统虚拟化技术提高服务器资源管理效率和利用率。在无纸化考试系统中应用虚拟化技术，对虚拟资源的管理非常方便，可以实时更新资源。3. 安全隔离虚拟计算机，保证各台服务器的应用不会相互影响虚拟服务器。 制定云计算安全解决方案，解决数据丢失，泄密，滥用等问题。首先，在云计算的基础上精确执行统一灾备，云计算技术能够将机密数据与非机密数据区分，并可以将机密数据存放在虚拟空间中。同时，数据的云计算存储可以实现对虚拟磁盘进行整盘备份。其次，云计算技术优于普通的存储介质，能够在读写操作过程中对数据进行控制，防止数据滥用。

2.3 云计算架构下的服务器设计

系统选用了满足硬件需求的服务器设备，配合B/S模式的系统，制定了云计算平台搭建方案，具体实施过程如下：1）选择6台配置高的计算机服务器，利用计算机服务器系统构建云计算集群，配置虚拟机使之可以在云计算集群上应用。2）依据已建立的云计算架构，建立集群平台，正确调配好服务器，保证各分支能够统一访问数据库。提高网络的传输速率及读写数据的能力。3）将设计好的无纸化考试系统安装在各个服务器上，采用配置高额的网络设备，并且测试好各个服务器都与网络存储接通；搭建云计算集群，做好各台系统服务器的地址解析；安装相关软件统一管理云计算集群。4）为提高运行管理的效率，将需要对数据进行密集操作要求的服务器整合到云集群中，利用软件进行统一管理和调拨。5）配置计算机并部署应用。

2.4 系统数据库设计

无纸化考试系统对数据库服务器的性能要求很高，选用sql server2008数据库作为后台数据库开发平台，具体原因如下：1）sql server2008数据库作为后台数据库允许远程登陆、连接。2）SQL Server 2008具有审核功能，使用前要对数据库服务器的进行配置，极大地减少安全攻击，安全性高。3）sql server2008数据存储有良好的稳定性，可以满足数据随时读取写入等操作，长时间的出现异常的概率较低。4）考试系统涉及不同院校的考试数据资源要在后台数据整合，SQL Server 2008具有集成多种数据的功能，提供高效的查询性能和低成本效益的数据存储，方便设计与管理数量庞大的用户和数据。系统的数据库关系如图3所示。

3 基于云计算的无纸化考试系统实现

系统支持考生远程操作、多人同时考试。实现身份验证、试卷管理、组卷管理、题库管理、成绩管理、考生信息管理、教师信息管理、自动改卷、限时交卷、在线考试等功能。在线考试是整个系统中的核心部分，主要根据考试系统下达的各种考试指令，监控完成整个考试管理过程及考试数据结果采集、整理工作，而身份验证、组卷、试卷导入等工作在各个系统模块中实现。下面详细对在线考试模块的实现进行分析。

3.1 在线考试模块的实现

本系统使用JAVA开发软件，开发美观、易操作的考试界面。考生登录时，经过身份验证后，进入考试服务器开始确定正式答卷之前，可以核对考试科目、考试时间、考生信息、考试规则等信息。监考员可以通过系统显示的考生照片进行核对身份。正式答卷时，系统显示考试所剩余时间，考试时间结束时，系统强行自动提交试卷。试卷提交后显示已交卷状态。考试结束后，系统对已上交的试卷答案与数据库中的正确答案进行匹对，得出最终的考试分数。系统实现的总体流程如图4。

4 结束语

无纸化考试系统功能很强，但是由于云计算技术在发展过程中还面临许多未知的因素，在实施过程中要充分保证存储介质的安全性和稳定性才能确保平台的正常运行。云计算的应用使系统的应用服务的稳定性得到提高、有利于资源的合理调配、快速部署、节约空间等方面都比应用前有显著改善。同时，云计算技术支持多种新旧操作系统和应用平台，如果将该系统与实际考试环境相结合，可以满足多元化考试形式的需求。随着云计算技术的深度推广与发展，基于云计算的无纸化考试系统更能发挥其优势，对考试形式的转变有积极的推动作用，有利于考试效率的不断提高。

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