开放大学智能化在线考试系统分析与设计

耿静　钱琦　陈翀

[摘 要]随着信息技术的不断发展，开放大学的教学和考试工作不断趋向网络化、智能化，建立一套智能化的、符合开放大学特点的在线考试系统是考试改革的关键。文章阐述了建立考试系统的需求分析，对系统进行了结构设计及功能介绍，借助智能化在线考试系统，教师可以建立課程题库，使用组卷策略科学组卷、随机抽卷，保证考试的公平、客观。学生可以突破时空限制，在线预约考试、随学随考，满足学生随时随地练习、考试、检测学习效果的需求，同时也将大大减轻考务人员的工作压力，提高工作效率。

[关键词]开放大学；考试改革；智能化在线考试系统

[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1008-7656（2018）02-0020-05

《教育部关于办好开放大学的意见》指出，“开放大学与学习服务中心要实现高速、安全的现代远程教育网络覆盖，统一教学管理，统一在线平台，统一考试评价，保证教育教学质量”。考试是教育教学质量保障体系的核心内容之一，也是检验教学质量的重要监控手段，是评价学生学业的重要依据，也是影响开放大学生存和发展的重要因素[1]。随着信息技术的不断发展，开放大学的教学和考试工作不断趋向网络化、智能化，传统的纸笔考试时间不灵活，组织过程繁琐，人员成本、时间成本高，成绩发布周期长，很难满足网络化教育新模式下对学习者的评价。因此，建立一套智能化的、符合开放大学特点的在线考试系统，为学生提供便捷、灵活、个性化的考试服务，提高工作效率和考试质量，保证考试公平客观是开放大学考试改革的关键。

目前开放大学的在线考试与纸笔考试区别不是很大，仅仅是将纸笔考试数字化，沿用的还是统一考试的模式。当前在线考试系统还存在以下缺陷：一是考试时间固定，学生不能随学随考；二是试题库题型较少，不能支持部分学科的命题；三是缺少考试结果统计分析功能；四是缺乏考试防作弊机制，存在考试安全隐患。因此，需要设计适合智能化的在线考试系统，既能满足网络化时代学生考试的需要，又能保证考试的公平公正，促进教学质量不断提高。

一、智能化在线考试系统的需求分析

需求分析是软件开发中的首要环节，也是开发成功的关键，为保证考试系统开发满足业务需要，在设计之前要尽可能周密考虑全部需求。

（一）功能需求

智能化在线考试系统开发完成后，应满足业务部门的以下功能需求。

1.支持灵活的考试组织

在线考试系统应支持常规考试、模拟考试、预约考试、自测练习等不同类型的在线练习与考试。在统一题库系统基础上，支持不同学科、不同专业、不同课程、不同年级、不同类型的考试同时进行，支持按照课程、班级、学期组织考试，支持大规模和小范围同时组织考试，也支持学生预约考试、随到随考的灵活组织方式。

2.建立多维度描述的题库管理结构

系统应提供灵活的题库体系结构管理，分门别类建立多维度描述的题库系统，支持相同试题在多个角度的应用，实现试题共享，减少试题库的大量冗余，解决试题库单一应用、难于共享、重复建设、维护困难等问题，同时保证题库管理的可扩展性，和安全性，实现考试系统题库与教学平台作业、练习题库的共享。

3.支持多种试题题型和试卷模式

题库要支持多种试题题型，包括单选、多选、判断、公式计算、录音、语音识别、填空、简答、论述、完形填空、阅读理解、案例分析等。同时还要支持不同模式的试卷，包括固定试卷、随机试卷等。建立严格的试题在线审核机制和角色分配功能，保证试卷安全、可靠。

4.具有灵活的组卷策略

需要提供智能策略组卷和人工组卷两种方式，且策略组卷后可以进行人工调整试卷。

5.考务管理功能

考务管理中实现考点管理、学校管理、用户管理、考场管理、预约补录、查询与统计、考试配置管理、成绩管理、打印管理、数据同步与导入、成绩统计分析等相关功能的开发。

6.考试过程控制

提供计算机检测、考试过程监控、故障恢复、考试延期（延时）处理等管理控制手段。

7.在线阅卷

提供支持教师在线阅卷、阅卷记录备查、在线合成成绩的功能。

8.考试结果与试卷分析功能

提供支持成绩自动同步到教务管理平台，以及完整的成绩单和考试结果统计分析、试卷分析功能。

9.支持多终端应用

支持PC、移动App等多终端应用。PC端提供所有功能，移动App提供以自测练习及通知公告、消息提醒为主的功能支持。

10.建立分角色、分层级管理机制与严格的权限控制

在统一管理的基础上，平台应遵循多层分级管理机制，控制不同级别管理人员的功能操作权限和数据操作权限。

11.严格的安全控制与防作弊策略

提供严格的身份验证和权限控制机制，同时提供多种防作弊技术手段。

（二）性能需求

并发量大：考试系统需满足开放大学5万用户注册、1万同时在线、1000并发的性能指标要求，具有即时并发扩展的功能。

运行稳定：使用高峰期对服务器的CPU平均利用率不超过80%；IO利用率不超过80%；内存的使用情况不影响操作系统正常工作。数据库单表数据超过1亿条时，页面平均响应时间不大于3s。

（三）技术需求

1.采用B/S模式，基于Web技术开发，网站访问无需安装其它软件，支持各种主流浏览器；

2.采用面向服务架构的SOA架构体系设计，面向对象设计模式，保证模块低偶合与高扩展；

3.采用组件化设计，支持跨平台技术与多层架构，建立模块化服务机制；

4.采用分布式分层架构开发，分布式资源储存，方便实现软负载均衡；

5.采用主流的WEB开发框架，安全性和稳定性达到最优，数据对接、交换上支持XML或者JSON，从技术层面使系统内部的依赖性减至最低；

6.稳定运行于多种操作系统（服务器端平台可部署在linux、windows等主流服务器操作系统上）；

7.支持多种应用服务器（WebLogic、Resin、Tomcat等）；

8.支持多种数据库（Oracle、MySQL等）；

9.提供规范、开放性的API，支撑多系统间的互联互通，并能提供相关的文档及数据字典，支持系统二次开发；

10.具有高可扩展性，包括系统的水平扩展，只通过增加服务器数量即可使系统性能获得近似于线性的增长，满足日后扩展的需求。

（四）安全需求

考试系统安全架构遵循应用系统安全防护要求，具备安全管理机制，保证信息存储安全、信息传输和处理安全、数据安全，保证系统能够正常运行，不被非授权访问，不被攻击破坏。

网络考试系统的安全包括重要信息绝不能外泄，不同级别的信息不能被不具有相应权限的用户所获取，数据在意外损害的情况下应有相应的备份恢复措施等等。这要求系统应具有高度的安全性、复杂的权限控制级别及保护系统。同时保证用户基本数据资源的原始性和完整性不被他人修改或访问，应在系统设计时考虑系统级和应用级的安全。建设完善的安全防护体系，防范各种风险的出现，对数据日常维护等方面进行高可靠性设计和建设，关键内容采用冗余设计，并具有完善可靠的容灾机制。

二、智能化在线考试系统的结构设计

本系统的开发总目标是通过考务系统和题库系统实现管理员对用户信息的统一管理，实现教师对题库、试卷的管理，实现学生在线练习、预约考试、成绩查询与分析。该在线考试系统包括3个子系统，分别是管理员子系统、教师子系统、学生子系统，总体设计框架图如图1所示。

（一）系统管理

在“系统管理”模块中，管理员主要对考试系统进行设置，包括“角色管理”“权限管理”“日志管理”。考试系统的角色包括超级管理员、考点管理员、审题教师、命题教师、阅卷教师、学生，超级管理员可以创建管理角色，并为角色分配相应的权限。“权限管理”用于维护管理员信息，更换、撤销管理员角色。“日志管理”查看每位管理员的行为记录。

（二）节点管理

智能化在线考试系统使用分布式部署，即中心服务器与考点服务器分开，在考试时考点直接连接考点服务器，所以称考点服务器为节点，超级管理员需要指定节点的名称、域名、IP信息，考點和节点只能是一对一的关系，所以创建好节点以后，在创建考点时，需要与节点进行关联。

（三）考点管理

“考点管理”包括“考点信息维护”“考场管理”“提交/审核考试安排”三部分，在“考点信息维护”中填写考点名称、联系电话、考点地址、所属节点等信息。“考场管理”显示当前考点的所有考场信息，对考场进行添加、删除、修改，管理考场座位号和场次安排。“提交/审核考试安排”是在学生预约前，将考点的考场场次安排提交给超级管理员审核，超级管理员审核通过以后，在学生预约期内该考点学生才可以预约考试。

（四）试卷管理

1.“课程管理”，教师或管理员可以批量导入或手动添加课程信息。

2.“试题管理”，按照模板导入试题或手动录入试题或直接从教学平台中导入试题，导入后进行重复试题检测及合并处理，可进行试题禁用、启用、提交处理。

3.“试题审核”，对题库中的新增试题进行预览、修改、审核。

4.“组卷管理”，根据智能化组卷策略进行随机抽题组卷，或以手工组卷方式，直接从题库中抽取试题，组成试卷。

5.“试卷管理”，包括新增试卷的预览、审核、发布、回收等功能。

（五）考试管理

1.“考试配置管理”包括考试中的各阶段日期、场次的设置，和考试系统的各项参数，如交卷时间、登录时间、考试延时限制、自动保存时长等。

2.“预约管理”统计各考点预约情况，查询预约记录、进行预约补录操作、进行监考安排。包括预约查询、预约统计、预约补录、监考安排。

3.“考试监控”。超级管理员监控各考点的考试情况，显示考点总数，在线考点数量，离线考点数量，并且显示在线考点的考试情况，包括各考点的未考试、考试中、已交卷、强制交卷、异常退出的人数。考点管理员查看考生情况，实考、缺考人数，标记作弊违纪行为。

4.“场次延期审核”。在停电、断网等突发情况下，考点管理员可申请考试场次延期，并由超级管理员审核，审核通过后生成授权码，考点管理员重新安排场次。

（六）阅卷管理

客观题由系统自动阅卷判分，主观题由超级管理员按课程将试卷分配给命题教师，再由命题教师指定阅卷教师阅卷，最后命题教师合成成绩，提交至超级管理员。

（七）成绩统计与分析

“考试成绩统计分析”，按课程、考点、学生类型等方式查询、统计与分析成绩，包括最高分、最低分、合格率、方差、标准差等。试卷分析，包括试卷的难度、效度、信度分评定，以及根据试卷分析模板，课程、题型得分情况生成试卷分析报告。

（八）数据同步

在数据同步中，将考试系统中的成绩合成后，同步至教务平台、学习平台。

（九）学生预约考试

学生在预约期时间段内登录考试系统，显示学生的报考科目，选择日期后，会显示当前日期下的考试场次时间段、该时间段内剩余的座位数（如果为0，表示该时间段的座位已被约满，请选择其他时间段预约）选择其中一个考试时间段点击“预约”按钮，预约成功会返回到科目预约列表页面，并且在同一日期时间段只能预约一个科目，如果预约失败会给出失败提示。

（十）学生考试、练习

“在线考试、练习”，包括登录考试系统，查看考试安排，打印准考证、随机抽卷、在线答题、查询成绩、查看学习建议等内容。智能化考试系统要使用人脸识别技术进行身份验证，并进行防作弊机制处理，离开考试页面提示是否交卷。“自测练习”根据超级管理员发布的自测试卷，自行进行练习测试、查看成绩。

三、结语

文章从需求层面分析了开放大学在线考试系统的功能需求和系統框架设计，为后期系统开发、测试、维护工作提供了基础，也为考试改革提供了新的思路。与以往的在线考试系统相比，新的智能化在线考试系统实现了预约考试、随学随考、自主练习、模拟考试的功能，学生能够不受时间、空间的限制，随时随地检测学习效果，另外在题库中加了录音、语音识别、作图等题型，拓展了在线考试的课程，通过智能化组卷策略，提高了试卷的科学性、严谨性，在考务管理功能中增加了防作弊机制、考试安全控制策略，数据同步、数据统计与分析功能等，保证了考试的安全与可靠，减轻了开放大学异地大规模的考试工作压力，提高工作效率，借助大数据统计分析功能，有针对性地为师生提供教学、学习指导，提高教学质量。

开放大学课程测评总体思路是：根据开放大学的人才培养目标，以信息技术为支撑，以改革学习评价方法、评价内容为重点，进行教、学、练、评一体化设计，将课程学习评价贯穿于整个教学活动中[2]。智能化在线考试系统是解决异地大规模实时考试的新型考试方式，目前主要应用于终结性考试中，不能对学生的学习过程进行评价，形成性考核与终结性考试是教学过程中学习测评的两个最重要环节，要科学把握两者之间的相关性[3]。新的智能化考试系统需要将形成性考核与终结性考核进行融合，支持学生在线完成形成性考核任务，实时为学生提供学习反馈信息，强化学习过程，根据学习结果，为学生提供复习、备考建议，使考试系统发挥“虚拟教师”的作用[4]，最终有机的将形成性考核与终结性考核相结合，实现对学生的全面评价。

[参考文献]

[1]谭玉洪，郑胡灵.云南电大开放教育人力资源管理课程网络考试改革的效果分析[J].云南电大学报，2008（4）.

[2]卢笙.关于开展预约考试工作的探索与实践[J].广州广播电视大学学报，2013（3）.

[3]杨文阳.考试质量在线测评系统的设计——以经典测试理论和项目反应理论为基础[J].江苏广播电视大学学报，2011（3）.

[4]胡星.开放教育网络学习测评的实践探索与研究[J].中国远程教育，2017（7）.

[作者简介]耿静（1987—），女，江苏南京人，江苏开放大学教务处科员，实习研究员，硕士，研究方向：开放教育研究、考试管理与改革；钱琦（1963—），男，江苏南京人，江苏开放大学教务处处长，副教授，研究方向：远程教育；陈翀（1979—），男，江苏南京人，江苏开放大学学校办公室主任，工程师，硕士，研究方向：考试管理与改革。

[责任编辑 韦书令]