在线网络考试平台关键技术的研究与实现

发布时间：2016-10-25 07:05

摘要：

随着计算机与网络技术的发展与普及，人们的学习、工作、生活乃至思维方式都在不断的改变。传统的考试出卷、答卷方式以及学籍管理正在发生巨大的变革，因此，如何将计算机及网络技术手应用于现代的高等教育中，使考试过程变得方便、高效、快捷、公正，是现代教育的一个重要课题，也是现代高等教育发展的需要，更是改革教育模式，提高学校教学效果和教学效率、提高科研和管理水平的必要手段。

本文主要以作者所参与的“河源职业技术学院在线网络考试平台”项目为背景，针对目前学校的课程考试需求，网络拓扑结构，以及学校现有资源分布的情况，认真调研分析了在线网络考试平台的需求，并进行分析给出系统的详细设计与实现；最后对本课题开展、完成的工作进行总结，同时提出下一步的研究方向。
本课题研究的重点是在线考试平台的技术难点，包括按约束智能组卷、考试终端防作弊技术及实时保存技术。
首先是如何在随机组卷的前提下，保证每份试卷的难度、区分度、信度和效度；为解决这种最优化问题，作者对随机组卷算法进行了改进，设计出了按约束智能组卷策略，对算法进行了详细的阐述，并给出了算法流程图。
然后是考试防作弊及实时保存问题，必须在保证考试过程中应对各种突发状况，如网络中断、电脑宕机等的情况下，考生数据的完整性与一致性的同时，保证考试的公平性，杜绝作弊。为此作者提出了基于ActiveX控件、Jquery的防作弊技术及基于Ajax的实时保存技术。并进行了详细的分析和代码实现。
在线考试平台从功能上分为权限管理子系统、试题库管理子系统、试卷管理子系统以及在线考试终端系统，目前主要功能已通过测试，并在学校成功完成了超过3000人次，两个学期的包括基础课和专业课在内的期末考试任务，能够达到符合需求的为高校教育服务的目标。
关键词：在线网络考试； 轻量级框架； 智能组卷； Active； Jquery； Ajax

Abstract:

With the development and popularization of computer and network technology, the way of people’s learning, work, life, and even thinking are constantly changing. The way of giving and taking a test, as well as the student roll management are undergoing dramatic changes, too. How to apply the computer and network technology to the modern higher education and to make the examination process convenient, efficient, fast and just thus becomes an important issue of modern education. It’s not only the needs of modern higher education development, but also the necessary means of reforming the educational model to improve school teaching’s effectiveness and efficiency, as well as the scientific research and management level.

In this paper, the author takes the "Heyuan Polytechnic Online Network Test Platform" as the project background, researches on and analyzes the demands for online examination platform according to school’s course exam requirements, network topology and the distribution of existing school resources. Then the author gives a detailed system design and its implementation scheme. The summary of the research work and the direction for the continuous research are put forward in the last part of the thesis. 
The focus of this research is the key technology of online network test platform, including constraint-based intelligent auto-generating test paper technology, test terminal anti-cheating technology and real-time preservation technology. 
The first thing to do is to ensure each paper’s difficulty, discrimination, reliability and validity on the basis of random auto-examination paper arrangement. In order to solve this optimization problem, the author has made the improvement to the random algorithm and designed a strategy for constraint-based intelligent auto-generating test paper. The algorithm is described in detail, and the flow chart of the algorithm is given. 
The next issues to be considered are the anti-cheating and real-time preservation technologies. The platform should be able to handle all kinds of emergencies in the process of examination, including network interruption, computer shut down and so on. Not only the the integrity and consistency of the examinee data, but also the fairness and anti-cheating issure of the examination should be ensured during the emergencies. So the author proposes the ActiveX control and Jquery-based anti-cheating technology, and Ajax-based real-time preservation technology. The analysis details and code implementation are provided. 
Online examination platform can be functionnally subdivided into privilege management subsystem, database management subsystem, the examination paper management system and online examination subsystem. Currently the main functions of the platform have been tested, and it has been successfully carried out buy more than 3000 students in taking the final exam of basic and specialized courses for the last two semesters. Thus the platform can be used to better serve the high education by meeting its demands. 
Key words: Online Network Test Platform;  Lightweight architecture ; intelligent auto-generating test paper;  ActiveX ;  Jquery ;  Ajax
 
目 录 
摘要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1  研究背景和意义 1
1.2  国内外的研究现状 2
1.2.1  研究现状 2
1.2.1  发展动态 3
1.3  本文的主要研究内容 4
1.4  论文结构 4
2 系统关键知识概述 6
2.1  组卷算法理论 6
2.1.1 已有组卷算法简介 6
2.1.2 项目评价理论 7
2.2  J2EE和SSH2三层框架结构技术 9
2.2.1  J2EE及J2EE体系架构 9
2.2.2  SSH2三层框架 9
2.3  WEB2.0 富客户端技术及其他关键技术 9
2.3.1 Web2.0 富客户端技术 9
2.3.2 其他关键技术 10
2.4  本章小结 11
3 在线网络考试平台的需求分析与总体设计 12
3.1  开发系统的必要性 12
3.2  系统功能需求分析 12
3.3  系统安全及性能分析 14
3.4  系统总体设计 15
3.4.1 系统总体结构 15
3.4.2 系统软件架构 16
3.4.3 系统模块划分 18
3.5  本章小结 19
4 系统关键技术的分析与设计 20
4.1  按条件约束智能组卷 20
4.1.1 组卷问题分析 20
4.1.2 设计组卷策略的预备知识 21
4.1.3 智能组卷的算法 22
4.1.4 智能组卷的流程 24
4.2  ACTIVEX控件、JQUERY实现考试防作弊 26
4.2.1  考试防作弊问题分析 26
4.2.2  考试防作弊的实现 26
4.3  AJAX技术实现考试答题实时保存 28
4.3.1 实时保存技术的分析 29
4.3.2 实时保存技术的实现 29
4.4  本章小结 32
5 在线网络考试平台的详细设计与实现 33
5.1  开发环境的选择 33
5.2  系统数据库设计 33
5.2.1 各主要系统的CDM组成 34
5.2.2 主要子系统的数据库设计CMD模型 34
5.3  系统模块详细设计与实现 37
5.3.1 在线考试终端系统 37
5.3.2 试题库管理子系统 39
5.4  实现代码 41
5.5  系统部署图 45
5.6  本章小结 46
6 总结与展望 47
6.1  全文总结 47
6.2  课题展望 47
参考文献 49
致   谢 53
 
1 绪论

随着计算机及网络技术的不断发展，在线网络考试平台充分利用它们，以高效、公正、节约等优势迅速的被各大高校和教育机构所青睐。因此研究和发展在线考试平台的关键技术是具有非常重要的意义的，作者身为高校教育者，从实际情况出发，认真调研；希望将高校教育的理论融入在线考试平台，从而更真实的检测学生的学习水平；提高学校教务管理的数字化和信息化水平。

6 总结与展望

6.1  全文总结
随着计算机技术和网络技术的发展，人们不断的借助各种先进的现代电子与网络设备解决了时间和空间的种种限制，互联网技术已成为可人们方便快捷的获取及传递信息的关键渠道，为了使更多学生适应社会的需求，以减轻教师的工作负担、提高工作效率，同时也为了提高考试质量，实现课下学生自我练习和机房现场网上考试相结合。根据学校大部门课程考试实现计算机无纸化，信息化，并有助于加强对学生情况的统计、分析、考评与管理的需求。因此迫切需要一套具有丰富功能，能够符合学校实际需求且能容纳同时1000人以上在线考试的网络考试平台。本文中设计的在线网络考试平台不仅提供了强大的试题库管理功能，提供了丰富约束功能的智能算法组卷方式的试卷管理系统，还包括了高可用的考试过程管理以及防作弊功能完善的网络考试终端系统等。
本文介绍了在线网络考试平台的需求分析、总体设计、系统关键技术的分析与设计，数据库CMD图及部分子系统的详细设计与功能实现，并给出了部分关键技术的实现代码，通过设计与研究主要做了以下几个方面的工作：
1) 首先，结合我校实际，认真调研分析了在线网络考试平台的需求，对在线网络考试平台进行了总体设计，，并介绍了系统安全、性能分析、系统总体结构和系统模块划分。
2) 其次，对在线网络考试平台关键技术进行了分析与设计，包括按条件约束智能组卷算法的分析与设计，防作弊问题的分析与解决以及实时保存技术的研究与实现，并给出了组卷策略策略流程图及描述。
3) 对系统数据库进行了分析与设计，并通过使用Powerdesigner工具，结合需求分析，按子系统分别设计了符合数据库第三范式要求且能支持功能灵活扩展的数据库CDM模型。
4) 以目前J2EE最主流、最成熟的轻量级框架组合：struts2+spring+hibernate(SSH2)来搭建平台的软件框架，并形成了整个项目统一的代码规范以及目录总体结构。以在线考试部分关键技术为例，给出了部分子系统的详细功能设计实现，并给出了部分实现代码，最后给出了考试平台的系统部署图。

本文编号：152338