基于云計算的無紙化考試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

余可春

摘要：進(jìn)一步將云計算技術(shù)應(yīng)用到職業(yè)院校的無紙化考試系統(tǒng)中，該文采用云計算技術(shù)進(jìn)行部署的基于B/S模式的無紙化考試系，采用Java開發(fā)平臺設(shè)計與實現(xiàn)，有效的解決考資源接收、分發(fā)、存儲、共享、身份驗證、試卷管理、題庫管理、出卷管理、成績管理、在線考試過程監(jiān)控與管理等問題，主要實現(xiàn)不同地點的學(xué)生可以隨時進(jìn)行在線考試，提高了考試效率和資源利用率。

關(guān)鍵詞：云計算；無紙化考試；設(shè)計與實現(xiàn)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）02-0074-03

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，云計算已經(jīng)逐漸運用到信息系統(tǒng)開發(fā)中。將云計算引入到無紙化考試系統(tǒng)中，可以有效地解決試題存儲、共享、應(yīng)用、分析等問題。當(dāng)前，職業(yè)院校考試的形式、種類很多，如果能將這些考試資源共享，可以節(jié)省成本，提高考試效率。

1 系統(tǒng)功能

基于云計算無紙化考試系統(tǒng)的服務(wù)功能主要體現(xiàn)在能夠滿足各種各樣考試需要，根據(jù)不同考試人數(shù)、考試需求，可以隨時接收處理多個不同的考務(wù)指令，及時調(diào)配云服務(wù)器。系統(tǒng)能實現(xiàn)考試資源共享，支持接入云端管理系統(tǒng)，并有專門的技術(shù)團(tuán)隊負(fù)責(zé)管理，支持動態(tài)存儲，為出題老師提供便利，能夠隨時將自己所有的試題資源存儲起來，并支持不同老師隨存隨取，身份信息驗證、考生答卷即時存儲、自動計時等，考試結(jié)束后，及時將考試數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)中。同時，云端存儲空間巨大，不怕丟失或損壞，能夠?qū)崿F(xiàn)考試資源的共享功能，不受任何限制。系統(tǒng)功能圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)利用跨開臺性優(yōu)越的JAVA程序開發(fā)，后臺用數(shù)據(jù)庫sql server2008，采用云計算技術(shù)進(jìn)行部署的基于B/S（即瀏覽器/服務(wù)器）模式的無紙化考試系，適合在 WINDOWS、LINUX等多種操作系統(tǒng)中運行。利用云計算能夠及時滿足在線考試對資源和計算機對軟硬件環(huán)境的變化和需要提供服務(wù)。云計算服務(wù)除了提供計算服務(wù)外，還必然提供了存儲服務(wù)。這就很好地解決了考試系統(tǒng)中試題收集、存儲等問題。采用云計算（Cloud computing）技術(shù)對考試系統(tǒng)的建設(shè)，可以提供在多用戶環(huán)境下系統(tǒng)的應(yīng)用及開發(fā)，提高資源傳輸率，解決資源傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)阻塞問題。有利于無紙化考試系統(tǒng)中試題收集、存儲等。而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)設(shè)計大多以C/S架構(gòu)為主，服務(wù)器處理數(shù)據(jù)有瓶頸，客戶端接對數(shù)據(jù)的修改需求及接收非常被動，對網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備運用不充分。將云計算技術(shù)引入無紙化考試系統(tǒng)設(shè)計、部署中，可以有效地利用服務(wù)器的管理、調(diào)度資源，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化。

系統(tǒng)設(shè)計滿足考生進(jìn)入系統(tǒng)，試題顯示清晰，只需按步驟答題，就會使用考試系統(tǒng)，無需培訓(xùn)；在規(guī)定的時間內(nèi)，可以在考試系統(tǒng)中進(jìn)行單選、多選、填空、簡答四種題型的答題，交試卷后形成試題文件；滿足出題老師通過試題編輯模塊擬出單選、多選、填空、簡答四種題型，保存試題。系統(tǒng)支持多媒體（圖片、聲音、動畫）在試題中呈現(xiàn)，試題工作區(qū)可以編輯試題或從題庫中抽取試題組成試卷，試題采用一體化試題，直接控制滾動條即可，無需換頁；滿足閱卷老師在通過批卷模塊對考題進(jìn)行評分，同時單選、多選、填空能進(jìn)行機器自動評分的要求。

2.1 系統(tǒng)建模

采用Visio2010對無紙化考試系統(tǒng)建立面向?qū)ο蟮男枨蠓治瞿Ｐ停琕isio畫UML用例圖使用方便，全面支持UML中各種圖形的繪制，利用用例圖來設(shè)計考試無紙化考試系統(tǒng)的功能模型圖，描述各用戶的需求及系統(tǒng)功能模塊之間的關(guān)系。下圖描述了系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)用例圖如圖2所示。

在系統(tǒng)用例圖中顯示個用例和角色。通過考試系統(tǒng)，出題老師可以編輯試題信息，考務(wù)員可以對試題信息進(jìn)行組織、修改、分配試題；同時具有對考生信息添加、修改、刪除等操作功能；考務(wù)員可以對試題設(shè)置密碼提高試題的安全性；“發(fā)布試題”提供監(jiān)考老師得到最終的試題后，打開“發(fā)布試題”開關(guān)，將其導(dǎo)入考試系統(tǒng)，對考試進(jìn)行相關(guān)設(shè)置；“監(jiān)考”提供監(jiān)考老師通過考試系統(tǒng)，實時對考生的考試狀況進(jìn)行監(jiān)控，并及時對考試環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的處理；考試系統(tǒng)中“回收試卷”，可以將考生上交的試卷自動形成一個文件包；“登錄領(lǐng)卷”功能，提供考生只要輸入正確的登陸信息并通過系統(tǒng)驗證后，即可顯示試題，考生便可以答卷；考生通過“交卷”功能可以完成試題的上交；如果考生在規(guī)定的考試期間不主動交卷，系統(tǒng)會強制自動回收卷。

在無紙化考試系統(tǒng)中共有出題老師、試題、考務(wù)員、試卷信息、考生試題、監(jiān)考老師、考場信息、考生信息、考生共9個類，每個類都有特定的功能和屬性如下：出題老師（組題、出題，屬性包括：姓名）；試題（編輯試題，屬性包括：試題編號，題型，內(nèi)容，分值，標(biāo)準(zhǔn)答案）；考務(wù)員（組題，編輯考生信息，設(shè)置試題密碼，屬性包括：姓名）；試卷信息（編輯試題信息、設(shè)置試題密碼，屬性包括：考試名稱、開考時間、總考試時間）；考生試題（組題，發(fā)送考題，答題，屬性包括：考號，試題編號，考生試題編號，考生答案）；監(jiān)考老師（發(fā)布試題，監(jiān)考，回收試卷，屬性包括：姓名）；考場信息（登陸驗證，領(lǐng)卷，交卷，屬性包括：考號、考生登錄時間、登錄機器、考試狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)情況）；考生信息（組題，發(fā)送考題，答題，屬性包括：考號，試題編號，考生試題編號，考生答案）；考生（登陸驗證，領(lǐng)卷，答卷，交卷，屬性包括：考號，姓名）。

2.2 采用云技術(shù)部署、設(shè)計系統(tǒng)

在做云技術(shù)部署要實現(xiàn)以下幾點：1.利用云技術(shù)與虛擬服務(wù)器實現(xiàn)遷移，并確定遷移更適合應(yīng)用環(huán)境，實現(xiàn)虛擬服務(wù)器可以克隆或各個物理服務(wù)器可以相互遷移。2.采用操作系統(tǒng)虛擬化技術(shù)提高服務(wù)器資源管理效率和利用率。在無紙化考試系統(tǒng)中應(yīng)用虛擬化技術(shù)，對虛擬資源的管理非常方便，可以實時更新資源。3. 安全隔離虛擬計算機，保證各臺服務(wù)器的應(yīng)用不會相互影響虛擬服務(wù)器。 制定云計算安全解決方案，解決數(shù)據(jù)丟失，泄密，濫用等問題。首先，在云計算的基礎(chǔ)上精確執(zhí)行統(tǒng)一災(zāi)備，云計算技術(shù)能夠?qū)C密數(shù)據(jù)與非機密數(shù)據(jù)區(qū)分，并可以將機密數(shù)據(jù)存放在虛擬空間中。同時，數(shù)據(jù)的云計算存儲可以實現(xiàn)對虛擬磁盤進(jìn)行整盤備份。其次，云計算技術(shù)優(yōu)于普通的存儲介質(zhì)，能夠在讀寫操作過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，防止數(shù)據(jù)濫用。

2.3 云計算架構(gòu)下的服務(wù)器設(shè)計

系統(tǒng)選用了滿足硬件需求的服務(wù)器設(shè)備，配合B/S模式的系統(tǒng)，制定了云計算平臺搭建方案，具體實施過程如下：1）選擇6臺配置高的計算機服務(wù)器，利用計算機服務(wù)器系統(tǒng)構(gòu)建云計算集群，配置虛擬機使之可以在云計算集群上應(yīng)用。2）依據(jù)已建立的云計算架構(gòu)，建立集群平臺，正確調(diào)配好服務(wù)器，保證各分支能夠統(tǒng)一訪問數(shù)據(jù)庫。提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率及讀寫數(shù)據(jù)的能力。3）將設(shè)計好的無紙化考試系統(tǒng)安裝在各個服務(wù)器上，采用配置高額的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并且測試好各個服務(wù)器都與網(wǎng)絡(luò)存儲接通；搭建云計算集群，做好各臺系統(tǒng)服務(wù)器的地址解析；安裝相關(guān)軟件統(tǒng)一管理云計算集群。4）為提高運行管理的效率，將需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行密集操作要求的服務(wù)器整合到云集群中，利用軟件進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)撥。5）配置計算機并部署應(yīng)用。

2.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

無紙化考試系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能要求很高，選用sql server2008數(shù)據(jù)庫作為后臺數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺，具體原因如下：1）sql server2008數(shù)據(jù)庫作為后臺數(shù)據(jù)庫允許遠(yuǎn)程登陸、連接。2）SQL Server 2008具有審核功能，使用前要對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的進(jìn)行配置，極大地減少安全攻擊，安全性高。3）sql server2008數(shù)據(jù)存儲有良好的穩(wěn)定性，可以滿足數(shù)據(jù)隨時讀取寫入等操作，長時間的出現(xiàn)異常的概率較低。4）考試系統(tǒng)涉及不同院校的考試數(shù)據(jù)資源要在后臺數(shù)據(jù)整合，SQL Server 2008具有集成多種數(shù)據(jù)的功能，提供高效的查詢性能和低成本效益的數(shù)據(jù)存儲，方便設(shè)計與管理數(shù)量龐大的用戶和數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫關(guān)系如圖3所示。

3 基于云計算的無紙化考試系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)支持考生遠(yuǎn)程操作、多人同時考試。實現(xiàn)身份驗證、試卷管理、組卷管理、題庫管理、成績管理、考生信息管理、教師信息管理、自動改卷、限時交卷、在線考試等功能。在線考試是整個系統(tǒng)中的核心部分，主要根據(jù)考試系統(tǒng)下達(dá)的各種考試指令，監(jiān)控完成整個考試管理過程及考試數(shù)據(jù)結(jié)果采集、整理工作，而身份驗證、組卷、試卷導(dǎo)入等工作在各個系統(tǒng)模塊中實現(xiàn)。下面詳細(xì)對在線考試模塊的實現(xiàn)進(jìn)行分析。

3.1 在線考試模塊的實現(xiàn)

本系統(tǒng)使用JAVA開發(fā)軟件，開發(fā)美觀、易操作的考試界面?？忌卿洉r，經(jīng)過身份驗證后，進(jìn)入考試服務(wù)器開始確定正式答卷之前，可以核對考試科目、考試時間、考生信息、考試規(guī)則等信息。監(jiān)考員可以通過系統(tǒng)顯示的考生照片進(jìn)行核對身份。正式答卷時，系統(tǒng)顯示考試所剩余時間，考試時間結(jié)束時，系統(tǒng)強行自動提交試卷。試卷提交后顯示已交卷狀態(tài)?？荚嚱Y(jié)束后，系統(tǒng)對已上交的試卷答案與數(shù)據(jù)庫中的正確答案進(jìn)行匹對，得出最終的考試分?jǐn)?shù)。系統(tǒng)實現(xiàn)的總體流程如圖4。

4 結(jié)束語

無紙化考試系統(tǒng)功能很強，但是由于云計算技術(shù)在發(fā)展過程中還面臨許多未知的因素，在實施過程中要充分保證存儲介質(zhì)的安全性和穩(wěn)定性才能確保平臺的正常運行。云計算的應(yīng)用使系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)的穩(wěn)定性得到提高、有利于資源的合理調(diào)配、快速部署、節(jié)約空間等方面都比應(yīng)用前有顯著改善。同時，云計算技術(shù)支持多種新舊操作系統(tǒng)和應(yīng)用平臺，如果將該系統(tǒng)與實際考試環(huán)境相結(jié)合，可以滿足多元化考試形式的需求。隨著云計算技術(shù)的深度推廣與發(fā)展，基于云計算的無紙化考試系統(tǒng)更能發(fā)揮其優(yōu)勢，對考試形式的轉(zhuǎn)變有積極的推動作用，有利于考試效率的不斷提高。

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