基于云计算的智慧教育考试平台设计

文｜孙鲸鹏

随着大数据、云计算等新兴技术的快速发展，智慧教育考试平台已成为未来必然的趋势，传统网络考试方式组卷不够灵活、考生和考情等数据相对分散、封闭不利于数据的统计与分析，并且考试结束后，服务器与网络基本处于闲置状态，造成资源的巨大浪费，因此建设智慧化教育考试平台便于智慧组卷及考情的大数据分析，同时基于云计算的灵活资源调度对建设节约型校园具有重要现实意义。

一、背景

我院集职业技术教育、技能鉴定为一体，是国家综合性职业培训基地、国家职业技能鉴定所，常年举办初级工、中级工、高级工、技师、高级技师等培训与鉴定考试工作。为切实完成学院的不同工种考试需求，更好的开展考情分析工作，在学习和借鉴国内外先进理念、管理经验及技术体系的基础上，总结当前多种在线考试系统、平台建设过程中的经验及问题，提出建设基于云计算的智慧教育考试平台的任务。

二、现状

由于职业鉴定的特殊性，当前市面上没有针对职业技能鉴定设计开发的在线考试产品。大多数职业鉴定考试都是与ATA合作的方式开展，试题以国家鉴定题库为基础混合组卷而成，无法完全满足各工种考试的特定需求。本平台正是针对此类的痛点设计开发，不仅突破了上述的限制，并且在未来可以针对需求的变化不断地更新功能，保障鉴定考试顺利开展的同时为后续鉴定教育培训工作提供大数据分析决策支撑。

三、平台架构

（一）总体概览

本平台通过TCP/IP网络与云服务器交换数据，将智慧化的试题数据存储于服务器中，并能根据各工种需求以多种方式组卷开展考试，同时支持PC端及手机移动端的访问。如图1所示。

图1 架构图

云服务器：基于openstack私有云技术，在校园网内安装部署若干台弹性服务器，提供Web服务和数据服务。

小程序服务器：考虑到微信的庞大用户群，基于微信小程序开发的系统无须安装APP，有微信即可参加考试，给用户带来了极大的便利，本平台同步部署在腾讯云的小程序服务器，为手机移动端的访问提供适配。

基于浏览器的客户端：基于WebView2控件封装的客户端可以将web技术应用于原生Winform程序中，实现跨平台、快速迭代、代码复用、用户体验佳等诸多优势。

微信小程序：基于微信小程序开放框架，开发者可以简单和高效地开发和调试微信小程序，而不必考虑各种用户设备及不同软件系统之间的兼容问题。

（二）基本模块

包括云服务模块、Web前后端模块，智慧化分析模块。

云服务模块：该功能主要是通过云计算微服务支撑Web后端管理及考试功能，根据考试的规模灵活调度服务器的资源。

Web前后端模块：该模块主要功能包括考试管理、考生管理，在线考试等。

智慧化分析模块：该模块主要实现考务、考情相关的大数据统计分析功能。

四、关键技术

本平台采用考生端与服务端解耦合的设计，将前后端分离，前端使用基于layui的框架构建，后端使用asp.net core技术跨平台开发，暴露API接口给前端调用获取JSON格式的数据，相关服务部署在docker容器中，达到自动化部署的效果。

（1）layui

图2 用例图

较为流行的开源 Web UI 解决方案框架，内部采用规范化模块,遵循原生 HTML/CSS/JS 的开发方式，开发简单高效。

（2）asp.net core

开放源代码的Web模块化后端框架，有着开发快速、安全、跨平台和基于云服务的特性。

（3）JSON

轻量级的数据交换格式。不仅易于程序设计开发人员阅读和编写，同时也易于程序解析和构造，并能有效地提升传输效率。

（4）Docker容器

应用容器技术，将后端服务拆解成微服务，打包发布到可移植的容器中，实现服务部署的虚拟化与自动化。

五、设计与实现

本平台设计的初衷是构建一套基于云计算的智慧教育服务，通过开放的标准API接口实现各功能模块独立化、微小化、弹性扩展的目标。用户在与各功能模块交互使用过程中的关系与概览信息如图2所示。

（一）考试管理

与考试相关的各项考务信息管理，包括考试信息、考场安排、试卷编排、考生管理等。

（二）在线考试

考生输入身份证与准考证登录考试平台，查看考生须知及操作说明，待开考时间到后进入在线考试平台参加考试，监考人员输入各自考场管理帐号及密码登录在线考试后台管理本考场的考务，包括考生签到、查看考生答题情况、补时、更换机器、收卷等功能。

图3 数据库视图关系表

（三）统计分析

管理人员可以随时查看当前考试的统计情况，包括参考总体情况、各考场的缺考率、考生的答题情况等信息，方便相关管理人员第一时间掌控考试情况。考试结束后针对所有考试数据进行深度挖掘分析，生成不同维度的比照图表。

（四）数据库设计

平台使用的数据库有五张核心表，完成数据库与数据表的创建完成后具体关系如图3所示。

以考试信息表(T_Exam)表一为例说明：

表1 考试信息表

其中考试编号为考试信息表的主键，除可交卷时间外其它字段均具有非空约束。

（五）定时上报数据核心代码

考生的答卷数据与服务器之间进行交互的过程中，考生端的JS方法定时触发，它首先通过AJAX库构建所有数据，并加入验证令牌信息，接着调用服务端的API接口函数FeedBack保存答卷数据,服务端处理完毕后返回处理结果。代码如下：

本文探讨了基于云计算的智慧教育考试平台开发技术，目前平台运行情况良好，后续将持续深入地研究开发服务于学院鉴定考试的同时为学院程序设计相关专业课程提供实践平台。