铁路技能考证训练系统设计与实践

2018-02-13韦永军

青年时代 2018年32期

摘要：本文针对铁路技能考证场景设计其题库训练系统，除了设计基本几种训练模式外，同时设计了智能推荐训练场景，还提出把系统集成到数字校园平台，并给出接口设计方案和微信端应用的设计方案，最后对系统关键的抽题功能给出实现方法。

关键词：题库;集成;接口;训练系统

一、绪论

题库练习是一种常见的教学手段，具有题库管理，抽题练习，学习记录等功能。比较早出现的有“驾校一点通”题库训练系统，其面向机动车驾驶证考试的科目一考试，由于针对性强，易学易用的特点受到广大学习者好评。铁路技能考证是广大铁路从业人员的执职资格证，覆盖铁路的所有工种，如客运，信号，电务，工务，机务等岗位，加上铁路工作人员多，按传统纸质的学习方式，学习资料易丢，学习没有针对性，缺少学习过程记录等。为方便工作人员或学生能便捷学习，针对性训练，提高考证的通过率。本文为满足铁路技能考证题库训练需求，设计其训练系统。

二、系统设计

铁路技能考证训练系统以题库练习为基础，面向铁路技能考证应用方向，除了题库之外，还结合学校的数字校园平台加上用户登录功能，即按授权使用。再者本系统作为学校信息化的一部分，按学校信息化标准进行数据对接集成。系统具有智能推荐功能，根据用户的错题比例，给用户进行智能推荐相关知识点的题目，实现智能训练的功能。

（一）功能分析

系统功能分为前端和后台两部分，前端为用户登录、各种训练模式、模拟测试等功能，后台为管理员登录、权限管理、题库管理、数据统计与数据推送等功能。

（二）数据集成设计

数据集成主要是从数字校园平台同步学生基础信息，包括学号，姓名，身份证号，院系，专业，班级等，采用中间表的方式集成，即数字校园平台定时把学生基础们信推送到中间表，技能考证训练系统从中间表取学生基础数据更新到本地正式数据库。中间表可以建在数据中心平台，也可以建在技能考证训练系统，由于数据中心平台承担与所有业务系统的数据交换工作，本文设计把中间库建在后者上，减轻数据中心平台负担。

技能考证训练系统从中间表取学生基础数据，有三种方式，一是使用数据库触发器功能，当中间库数据改变同时更新正式库的数据。二是定时更新，使有数据库的DTS功能或操作系统的计划任务来实现。三是手动更新，从管理后台执行数据同步功能。方法一是实时更新，数据量大时影响系统性能。方法二的定时任务需要配合第三方数据更新程序一起用，因此，要额外编程实现更新功能。方法三要求管员定时登录系统进行操作，过于繁锁。本文设计采用第一种方式，因为学生数据相对比较稳定，一般是每学期更新一次，对系统性能影响不大。数字校园平台向中间表定时推送数据的功能由中心平台完成，本文不进行探讨。

（三）单点登录集成

随着数字校园建设的推进，为方便整合各系统之间的交互，很多高校都建设了统一门户平台，实现统一认证和单点登录。本系统设计遵循从统一门户单点登录到技能考证训练系统。常见的认证与授权系统有OAuth、OPenID、SAML，其区别有：①OAuth协议的认证凭证必须是资源拥有者发放的;而OPenID的认证凭证可以是你需要登录的网站支持的其它任何正规OPenIDProvier网站均可。②OPenID只是身份的象征，可以看作是身份证;而OAuth認证凭证，一定是资源拥有者发放的，不仅是用户在资源拥有者系统身份的凭证，还是其某些授权资源访问的凭证，可以看作是钥匙。③SAML支持XACML协议进行权限控制。SAML协议较OAuth来说确实比较复杂，但是功能也十分强大，支持认证，权限控制和用户属性。

本设计根据数据中心平台的认证与授权系统一致的认证方式，使用的是OAuth协议，再结合CAS系统进行单点登录。

（四）抽题设计

抽题是顺序训练，随机训练，错题训练，推荐训练应用中一项公共的功能，都是向后端服务器取题，传统的方式是抽一题刷新一次页面，用户体验差。本文设计使用Ajax方式抽题，做到无刷新页面进数取题交互。Ajax又称“异步Java Script 和 XML”，其核心是通过XMLHttpRequst对象向服务器发送请求，进行数据交互。Ajax有XML和JSON两种数据格式。XML是官方标准格式，数据层次分明，数据共享方便。JSON是轻量的数据交换格式，格式用键/值对的方式，易于读写。本文采用JSON的数据格式，占用带宽小，易于解析，能兼容B/S架构的ASP.NET，JSP，PHP，JavaScript等语言。其抽题思路如下：

由客户端浏览器发起Ajax请求，使用JSON封装题号发送给服务器，服务器根据题号用JSON封装题目数据后返回给客户端，客户端用JavaScript解析JSON后显示。

（五）权限设计

针对铁路技能考证场景，满足不同的工种，设计题库切换功能，按学生的专业选择题库，也就是说铁道运营专业、乘务专业对应客运员考证，铁道信号专业对应信号员考证等。系统设计按角色赋予权限，角色与用户是多对多关系，允许学生使用多个训练库，考取多个技能证。

（六）接口设计

为方便把技能考证训练系统应用扩展到手机微信，APP等移动端，对学生登录，五种训练模式，模拟测试，数据分析等功能的数据交互设计成接口方式，方便WEB和移动端调用，满足应用扩展需求。常见的接口模式有WebService，WebAPI，WCF等。WebService用于跨平台的可互操作，基于SOAP协议，数据格式是XML。WebAPI是轻量级的HTTP服务，支持GET，POST，PUT等HTTP操作，并且对限制带宽的设备（比如智能手机）支持的很好，数据格式XML或JSON。WCF是WebService的升级版本，具有互操作性，跨进程，跨平台，跨机器的通信的特点，使用“契约”方式进行数据、消息操作，数据格式是XML，JSON或ATOM。

技能考证训练系统从本质上来说还是B/S应用，不会应用在C/S客户端，Linux系统，PDA设备等情况。无需考虑跨进程和跨机器的通信，以轻量便捷，快带高效为目的。因此，本文设计使用WebAPI的模式进行接口设计，其接口的调用类似于访问一个URI地址，容易集成。

（七）移动端设计

本文主要扩展是在微信公众号上实现技能考证训练的功能进行设计，其原理如图3所示。微信服务器将组装XML请求消息后发给考证训练系统服务器，后者回复一个XML应用消息给技能考证训练公众账号，公众账号再回复给用户，在这个收发过程中，发送方和接收方进行了调换（ToUserName和FromUserName值互换）。消息类型MsgType有：text--文本，image--图像，voice--语音，video--视频，shortvideo--小视频，location--地理位置，link--链接等。

当接入微信公从号前必须进行signature（）请求校验，其流程参考官方文档。本系统使用微信服务号进开发，消息类型为“text”文本类型，考证训练系统服务器交互使用WebAPI接口，界面设计为HTML5响应式页面布局。

三、系统实现

这里介绍关键抽题功能的实现，使用JQuery轻量级框架的Ajax方法实现，其语法为：

jQuery.ajax（function（）{

url：http：//res.backSer.com/api/getItem/1，//发送请求的地址，

type：post，//请求方式，POST，GET

data：{题目：1}，//发送到服务器的数据，JSON数据

dataType：json，//预期服务器返回的数据类型，有字符串，JSON，XML等

success：function（response）{ //请求成功后回调函数

$（“#title”）.val（response.title）;//显示题目

for（var item in response.subject）{ //遍历候选项

$（“#subject”）.append（“<input type=radio name="+item.id"+ " value="+item.selItem+" />”+item.title） ;