基于需求分析的职业院校在线考试系统设计开发研究

李慧新，孙建竹，包文莉

(1.本溪市机电工程学校 辽宁 本溪，117009；2.辽宁科技学院 管理学院 辽宁 本溪，117004)

在线考试系统的设计主要是基于B/S(浏览器和服务器)结构，并通过局域网访问以Web形式实现在线考试，建立符合职业能力考试标准专业课程试题库，优化自动组卷及自动阅卷算法，实现在线考试系统的智能化组卷及对主客观试题成绩的自动评定功能，最后实现对整个考核系统考核结果的统计和分析等功能，真正实现专业课程考试的网络化，提高考试的工作效率。

1 职业院校在线考试系统需求分析

在线考试系统的开发，不仅可以满足现今职业院校专业课程考核要求，还可以真正实现考试网络化，从而推动职业教育的健康发展，尤其是在疫情防控常态化情况下，在线考试系统的开发对于职业院校教学工作的正常运行具有重要的现实意义和实用价值。本溪市机电工程学校是本溪地区具有代表性的中职学校，学校开设了机械制造与控制、汽车制造与维修、焊接、机电技术与应用、数控技术与应用等专业。在期末进行的专业课程考试中，要求每个专业至少三门课程必考，而每个专业三个年级，每个年级又有若干班级，所以需要考试的课程繁多，各项参数变化很大，给考核工作带来很大的困难。由于学校的新校区尚处于建设之中，致使学校的教育教学工作分在两个校区进行，所以本校急需实行考试与考核的网络化，以弥补职业学校专业课程考核试题库及考核手段匮乏、滞后的问题。

依据考试需求，要求开发的系统能够对不同专业、不同年级进行数据维护，人工设置组卷参数，系统实现自动组卷和自动阅卷，服务器自动生成动态试卷并完成自动评分，以保障考试工作的严肃性、公平性及合理性，实现在线考试的规范化、科学化、标准化。根据在线考试系统的需求，系统的开发按下列步骤进行：

(1)在系统设计方面，主要根据不同的功能需求，采用模块化设计方法，通过自上而下、逐步细化的设计过程，先将系统进行细分为多个具有不同角色功能的子系统，然后将每个子系统划分为不同的模块，再对每个模块的功能进行重新设计[1]。

(2)组卷算法的研究方面，对传统的组卷算法进行分析和研究，进一步对组卷算法进行优化，提出了自动组卷策略。按照组卷过程中设置相关参数、控制指标和约束条件进行抽题，生成标准试卷，实现系统的自动组卷。

(3)主观题成绩评定算法研究方面，主要是通过引入的模式识别概念，判断学生回答中关键词的数量来计算的，用模糊数学中的单向贴近度概念来描述答案相似度的修正。

2 在线考试系统开发目标和设计原则

2.1 系统开发目标

建立职业院校专业课程在线考试系统，构建网络考试平台，制定在线考试专业课程标准，实现职业院校学生专业课程考试的网络化。建立动态专业课程试题库，设置组卷参数及控制指标，制定组卷约束条件，按组卷策略自动生成符合标准的试卷，依据主观题成绩评定算法实现对主客观试题的自动批改，并实现考核结果进行统计、分析和查询等功能。

2.2 系统的设计原则

系统的设计原则主要是考虑系统的开放性、通用性、可扩展性及安全性等诸多原则，设计过程中要严格遵守这些原则，以确保在线考试系统设计的科学性、合理性。系统设计需要考虑如下原则：

(1)通用性和开放性：由于课程不同，试题的内容和形式也会存在差别，这就要求设计一个通用的在线考试系统，能够根据用户需求而自动选择对应的数据库；由于在线考试的实现是基于Web浏览器，只要有网络，就可以通过浏览器登录到考试系统进行考试或进行相应的管理维护，方便快捷[2]。

(2)准确性和可靠性：在考试、计时、评分等诸多环节中，要确保准确无误，否则将直接影响到考试的客观性和公正性；在线考试系统是依赖于计算机和网络平台的考试，意外断电、死机、网络故障等问题的出现不可避免，系统设计过程中采用冗余设计原则，保证系统在出现故障时能够自动恢复，将故障造成的损失降到最低；在应对各种攻击或突然增加的访问时，系统可以为用户提供所需要的预期的访问响应，以防止网络阻塞或间歇现象，或延迟时间过长，从而保证系统可以正常工作。

(3)安全性和容错性：由于在线考试系统基于网络平台，所以数据库系统的安全性就非常重要，可以通过保护系统信息的机密性、完整性、可靠性来达到安全防护的目的；当用户出现错误操作时，系统能进行相应的错误处理，给予提示或预警，不能影响系统的正常运行。

(4)界面友好性和可维护性：系统在界面设计上要力求简单、易用，在安装、配置、维护各方面要简单方便，具有良好的用户接口；系统必须具备远程监控、维护、管理的能力，通过对系统有效、方便地管理和维护，以确保系统的正常运行。

(5)可扩展性：可扩展性是指在遵循接入计算机规模的扩展和使用功能的扩展的前提下，系统保证可持续增长，以满足用户的需求。系统开发过程中，需要长远规划，采用模块设计。当系统规模变化时(如用户增加、课程变化等)，系统能够进行相应的扩展，以保证系统的正常运行。

3 在线考试系统的功能需求

系统主要采用模块化设计，根据不同的功能需求，在线考试系统分为系统管理员、教师和学生三个子系统[3]。

(1)管理员子系统:整个考试系统的核心，负责整个考试系统的管理，管理老师和学生的账号，负责整个考试系统的正常运行。

(2)教师子系统:具体考试工作的执行，负责教师账号和课程的管理，考试科目的设置，题库的修改，试卷的评价，成绩的查询。

(3)学生子系统:参加考试和检查成绩。

本在线考试系统功能清晰，分工明确，能满足不同对象的功能需求，有效地提高了安全性，保证了在线考试系统的正常运行。

4 在线考试系统的网络体系结构

本系统的网络体系结构主要是基于B/S结构模式，服务器端主要实现管理数据库、发布信息等功能，通过客户端安装操作系统和浏览器来完成。运行过程中，整个系统由Web服务器统一进行管理和发送，用户通过浏览器以HTTP协议向Server发出请求[4]。服务器端运行SQL命令和标准的Web标准HTML代码，通过ODBC程序连接到支持ODBC的数据库来存取网络数据库。整个系统分为五层，第一层为客户端，第二至第五层为服务器端，其网络体系结构如图 1所示。

图1 系统网络体系结构

其中，用户层：它面向最终用户，主要是用户操作系统和浏览器，用户通过页面与系统交换信息；服务层:即在线考试系统通过ASP与应用服务器交换信息，通过HTTP与浏览器交换信息；数据库接口层:通过应用服务器将数据信息收集到各个接口系统；数据库系统层:主要是数据库服务器层；操作系统层：Windows 2000 Advanced Server。

5 在线考试系统的总体设计思路

5.1 系统功能设计

系统由系统管理员、教师和学生三层结构组成的考核系统，设计过程，根据不同的功能需求，采用模块化设计方法，通过自上而下、逐步细化的设计过程，先将系统划分为多个子系统，然后将每个子系统划分为不同的模块，再对每个模块的功能进行重新设计[5]。

5.2 系统数据库设计

系统采用Microsoft SQL Server 2000作为后台开发工具，数据库中表结构设计如下表1、表2、表3、表4、表5所示，包括管理员信息表、科目数据信息表、试卷信息表、学生答卷表等，以满足学生、教师和管理员实现其各自的操作功能。本考试系统支持判断题、单选题、填空题和简答题等四种题型，每一类型的试题都有一个表结构，都有一个唯一的试题编号可供检索，并含有标准答案作为考试后评卷的依据。

表1 管理员信息表

表2 教师信息表

表3 学生信息表

表4 试题库信息表

表5 试卷信息表

(1)管理员信息表(Admin_Info)：用于存放系统管理员的注册信息。

(2)教师信息表(Teacher_Info)：用于存放教师相关信息。

(3)学生信息表(Student_Info)：用于存放考生相关信息。

(4)试题库信息表(db_Info)：用于存放试题相关信息内容。

(5)试卷信息表(Exam_Info)：用于存放试卷的相关信息。

6 结语

本文针对当前职业教育考试目标，从系统需求分析出发，对系统的模型结构和各功能模块进行了分析，对系统进行了总体设计，建立了本系统的功能流程和系统总体结构，确立了系统的总体框架，最后对本系统数据库方面进行了详细的设计。本在线考试系统结构清晰，分工明确，能满足不同对象的功能需求，有效地提高了安全性，保证了在线考试系统的正常运行，尤其是在疫情防控常态化情况下，在线考试系统的建设对职业院校的考试工作具有重要的意义。