“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下網(wǎng)絡(luò)考試平臺分析與設(shè)計*

李從明

(江蘇開放大學(xué) 教務(wù)處，江蘇 南京 210036)

網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)，也稱網(wǎng)絡(luò)考試平臺，具備在線考試的組織、實施與管理的功能，是開展線上各類考試的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

國外對于網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的研究和使用已經(jīng)比較成熟，美國考試委員會在上個世紀(jì) 70 年代開始對計算機(jī)考試系統(tǒng)進(jìn)行研究，1983年推出了計算機(jī)輔助考試系統(tǒng)(CAES)。計算機(jī)輔助考試系統(tǒng)(CAES)因不受時間、空間等條件的限制，能夠進(jìn)行智能化組卷、對試卷進(jìn)行自動批閱、自動評分以及對成績的分析報表等功能，得到了廣泛認(rèn)可，許多大型的考試，如托?？荚?、MBA 考試、GRE 考試等都使用了這種考試系統(tǒng)。

國內(nèi)教育部2018年印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》(教技〔2018〕6號)在發(fā)展目標(biāo)中提到：“努力構(gòu)建"互聯(lián)網(wǎng)+"條件下的人才培養(yǎng)新模式、發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務(wù)新模式、探索信息時代教育治理新模式?！?隨著“互聯(lián)網(wǎng)+ ”背景下課程教學(xué)模式趨于多元化，那么建立開放的、智能的、與新型教學(xué)模式相適應(yīng)的考試平臺，既是高等教育與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相互促進(jìn)與融合，也是高等教育教育質(zhì)量提升、實現(xiàn)內(nèi)涵式發(fā)展的需要。

一、建設(shè)目標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)考試平臺是適用于不同類型、不同規(guī)模的綜合網(wǎng)絡(luò)考試平臺，具備題庫管理、試卷庫管理、組卷策略管理、考試管理和在線考試等功能。支持PC、智能手機(jī)等多終端應(yīng)用，支持統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)下的數(shù)據(jù)集成及融通。

通過網(wǎng)絡(luò)考試平臺的設(shè)計與建設(shè)，采用多樣化的網(wǎng)絡(luò)考試形式，不僅可以大大節(jié)約考試成本，提高考試工作效率，規(guī)范考試管理，提升考試組織管理水平，而且大大減輕了考試組織者的考前工作量和工作強(qiáng)度。

二、建設(shè)思路

(一)遵循整體規(guī)劃、分布實施的總體建設(shè)思路

依據(jù)系統(tǒng)建設(shè)不斷發(fā)展的特點(diǎn)，在整體規(guī)劃的前提下，根據(jù)各個階段的實際情況，分步實施，動態(tài)調(diào)整。在建立平臺基礎(chǔ)業(yè)務(wù)框架、技術(shù)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，不斷完善和擴(kuò)充，逐步建成全方位、多功能的網(wǎng)絡(luò)考試平臺。

(二)遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一規(guī)范的平臺建設(shè)思路

網(wǎng)絡(luò)考試平臺作為一個重要業(yè)務(wù)延伸平臺，應(yīng)遵循教學(xué)教務(wù)平臺統(tǒng)一的技術(shù)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)架構(gòu)、資源描述、數(shù)據(jù)交換規(guī)范、數(shù)據(jù)存儲、文檔規(guī)范，并貫穿平臺建設(shè)的各個階段與所有環(huán)節(jié)

(三)遵循開放性與先進(jìn)性相結(jié)合的平臺發(fā)展思路

平臺建設(shè)應(yīng)考慮開放性原則，為用戶增長、業(yè)務(wù)發(fā)展、模塊變化及技術(shù)升級留出可擴(kuò)展空間。采用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計方案與設(shè)計理念，保持平臺的先進(jìn)性及可擴(kuò)展性。

三、設(shè)計方案

(一)支持靈活的考試組織

平臺支持普通考試、隨到隨考、隨學(xué)隨考、自測練習(xí)等不同類型的在線考試與測試。提供統(tǒng)一的考試組織管理流程和規(guī)范，實現(xiàn)題庫管理、試卷庫管理、策略組卷管理、考試組織管理、考生管理、考場分配、在線考試、考試過程監(jiān)控、自動評卷、考試結(jié)果發(fā)布、考試結(jié)果查詢、統(tǒng)計分析等考試全過程管理。

(二)具備多維度題庫

從專業(yè)、難易程度、使用性質(zhì)等維度建立題庫，減少題庫的冗余，解決試題應(yīng)用單一、重復(fù)建設(shè)、維護(hù)困難、不能共享等問題。

(三)靈活的試題形式

支持單選、多選、判斷、計算、填空、簡答、論述等多種題型，每道題都可以定義不同的試題難度等級，不同的專業(yè)知識分類，不同的使用性質(zhì)，便于組織試卷。

試題內(nèi)容及選項支持文字、圖片、音頻、視頻、動畫等多媒體元素，滿足各種實際應(yīng)用需要。

(四)靈活強(qiáng)大的組卷策略

提供人工組卷和策略組卷兩種方式。

人工組卷由管理人員或被授權(quán)的教師手工錄入或從題庫中選題組成試卷。

策略組卷通過平臺中定義的組卷策略，按不同維度、題型、難度、等級等設(shè)置抽題范圍和抽題比例，系統(tǒng)根據(jù)組卷策略自動從題庫中提取試題組成試卷。試卷建立后，還可人工進(jìn)行調(diào)整，平臺同時提供通用策略模板管理，可供組卷重復(fù)使用。

(五)分層分級管理機(jī)制與嚴(yán)格的權(quán)限控制

在統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)上，遵循多層分級管理機(jī)制，分配不同操作權(quán)限。保證數(shù)據(jù)的安全性、一致性和完整性。

(六)嚴(yán)格的安全控制與防作弊策略

嚴(yán)格的身份驗證和權(quán)限控制機(jī)制，人臉識別技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)考試平臺的應(yīng)用可對考生身份進(jìn)行有效識別、此外平臺采用了考生信息的多樣化呈現(xiàn)，考點(diǎn)監(jiān)考人員管理、試題管理、考生考試狀態(tài)監(jiān)控、作弊行為記錄等多種防作弊手段，可有效控制和預(yù)防作弊行為的發(fā)生。

(七)考試過程控制

網(wǎng)絡(luò)考試平臺提供了考試用機(jī)自動檢測功能，對考生計算機(jī)的相關(guān)設(shè)置進(jìn)行檢測，主要包括對瀏覽器版本、插件安裝及插件功能進(jìn)行檢測，幫助考生順利參加考試。

可靈活設(shè)定考試的開始和結(jié)束時間，超過考試開始時間則不能參加考試，考試具備倒計時功能，考試結(jié)束后平臺自動收卷，保證考試的公正性。

提供考試狀態(tài)監(jiān)控功能，可實時查看考場分配情況、考生進(jìn)入考試情況、交卷情況，隨時掌握考試整體狀況，可實現(xiàn)即時通知、作弊標(biāo)記、強(qiáng)制交卷等功能。

提供考試故障恢復(fù)，考試過程中即使出現(xiàn)斷電、斷網(wǎng)、電腦死機(jī)等突發(fā)故障，考生只需在解決故障后再次登錄考試系統(tǒng)，就可以恢復(fù)到故障前的答題情況，繼續(xù)考試，不會丟失已作答的答案。

(八)考試結(jié)果與試卷統(tǒng)計分析

平臺具備完整的成績單呈現(xiàn)和考試結(jié)果統(tǒng)計分析功能，包括答卷狀態(tài)統(tǒng)計、交卷情況統(tǒng)計、通過情況統(tǒng)計、成績分布統(tǒng)計、按試題的得分與正確率統(tǒng)計分析等。

(九)支持多終端應(yīng)用

平臺支持PC、移動App、微信公眾號等多終端應(yīng)用。

四、功能架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)考試平臺功能架構(gòu)主要包括：網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)網(wǎng)頁、考生端考試服務(wù)功能、管理端考試管理功能、卷庫、題庫管理功能、考試系統(tǒng)管理功能等，平臺基礎(chǔ)框架如下圖所示：

五、技術(shù)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)考試平臺技術(shù)架構(gòu)的設(shè)計對應(yīng)于整個網(wǎng)絡(luò)考試業(yè)務(wù)流程及需求，按系統(tǒng)功能模塊化處理，預(yù)留出可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)考試具體需求進(jìn)行的平臺功能擴(kuò)展部分，在保證系統(tǒng)各功能模塊穩(wěn)定、安全運(yùn)行的前提下，提升了網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，為未來網(wǎng)絡(luò)考試平臺對于考試改革發(fā)展的支撐提供可能性。同時，通過采用跨平臺技術(shù)框架，實現(xiàn)主流終端數(shù)據(jù)貫通融合。

(一)服務(wù)端技術(shù)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)考試平臺服務(wù)端采用SpringMVC模式實現(xiàn)MVC多層架構(gòu)，采用Spring IoC實現(xiàn)業(yè)務(wù)組件松散耦合，采用Spring聲明式事務(wù)在業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行事務(wù)管理，采用面向接口編程為系統(tǒng)提供良好的擴(kuò)展性。

服務(wù)端技術(shù)架構(gòu)主要應(yīng)用于PC端的業(yè)務(wù)管理和為手機(jī)端提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口。模塊包括基礎(chǔ)架構(gòu)(Spring、SpringMVC、MyBatis等)，數(shù)據(jù)庫文件的管理及服務(wù)提供，后臺管理的業(yè)務(wù)邏輯及頁面展示，為移動應(yīng)用提供的接口邏輯和服務(wù)，為數(shù)據(jù)交換提供的接口邏輯和服務(wù)等[1]。

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖如下：

(二)PC客戶端技術(shù)架構(gòu)

PC客戶端技術(shù)架構(gòu)主要應(yīng)用于PC終端進(jìn)行考生在線身份驗證及在線考試的應(yīng)用程序支撐，支持目前應(yīng)用軟件市場所有主流瀏覽器和插件及工具等。

(三)移動端技術(shù)架構(gòu)

主要應(yīng)用于移動終端進(jìn)行考生在線身份驗證及在線考試的應(yīng)用程序支撐。模塊主要包括iOS、 Android系統(tǒng)的基礎(chǔ)服務(wù)、PhoneGAP基礎(chǔ)架構(gòu)、JQuery組件、HTML5規(guī)范、Plugins插件、安全組件(用于身份認(rèn)證及權(quán)限控制)，通用自定義插件(如加載插件)、業(yè)務(wù)應(yīng)用邏輯頁面展示等[1]。

(四)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)考試平臺技術(shù)架構(gòu)具有如下特點(diǎn)：

參照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，符合國家對計算機(jī)系統(tǒng)安全的有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)；基于穩(wěn)定安全的J2EE技術(shù)架構(gòu)，采用多層次技術(shù)架構(gòu)； B/S(Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器)系統(tǒng)模式，基于web技術(shù)開發(fā)，用戶無需安裝考試客戶端，可直接打開瀏覽器輸入網(wǎng)址，驗證身份后，登錄平臺進(jìn)行操作；網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)兼容目前軟件應(yīng)用市場中的各主流瀏覽器；針對在線考試并發(fā)量大、對系統(tǒng)性能要求高等業(yè)務(wù)特點(diǎn)，采用分布式技術(shù)、緩存技術(shù)及消息隊列技術(shù)，提供高并發(fā)性能響應(yīng)，通過分布式考試部署、服務(wù)器集群或云考試系統(tǒng)部署迅速擴(kuò)大承載能力；采用特殊的插件技術(shù)，實現(xiàn)考試過程中突發(fā)故障情況下，考生的答題信息不會丟失，可再次登錄續(xù)考；在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面，網(wǎng)絡(luò)考試平臺可以通過開放性的API接口，實現(xiàn)與江蘇開放大學(xué)在線學(xué)習(xí)平臺的系統(tǒng)的對接，實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一、考試登錄集成與考試成績統(tǒng)一管理；系統(tǒng)模塊化設(shè)計與微服務(wù)化設(shè)計使得系統(tǒng)具備很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，業(yè)務(wù)功能擴(kuò)展相互不影響，系統(tǒng)響應(yīng)性能可根據(jù)實際在線用戶數(shù)進(jìn)行線性擴(kuò)展，可滿足未來考試業(yè)務(wù)長期發(fā)展的要求。

六、系統(tǒng)安全性設(shè)計

對于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全問題，網(wǎng)絡(luò)考試平臺提供了針對性的方案。包括防止敏感信息泄漏、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)、原始數(shù)據(jù)的備份及防篡改等，系統(tǒng)安全架構(gòu)遵循應(yīng)用系統(tǒng)安全防護(hù)要求，具備安全管理機(jī)制，保證數(shù)據(jù)處理、傳輸和存儲安全，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，禁止被非授權(quán)訪問，防止攻擊破壞。

統(tǒng)一身份認(rèn)證

系統(tǒng)用戶登錄采用統(tǒng)一身份認(rèn)證的方式，通過驗證預(yù)設(shè)用戶名和個人口令進(jìn)行判斷用戶是否為平臺合法用戶。統(tǒng)一身份認(rèn)證與權(quán)限控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，一旦用戶的身份通過認(rèn)證以后，及可確定用戶權(quán)限。

統(tǒng)一權(quán)限管理

網(wǎng)絡(luò)考試平臺基于“用戶-角色-權(quán)限”的三元權(quán)限控制模型，通過該模型實現(xiàn)統(tǒng)一授權(quán)管理、用戶統(tǒng)一身份管理及單點(diǎn)認(rèn)證支撐，從而實現(xiàn)用戶一次登錄、網(wǎng)內(nèi)通用，避免多次登錄到多個應(yīng)用的情況。同時，對各系統(tǒng)的權(quán)限分配和權(quán)限變更進(jìn)行有效的統(tǒng)一化管理，實現(xiàn)多層次統(tǒng)一授權(quán)，審計各種權(quán)限的使用情況，防止信息共享后的權(quán)限濫用，規(guī)范應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)[2]。

統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理

網(wǎng)絡(luò)考試平臺中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如專業(yè)分類數(shù)據(jù)、考試組辦方數(shù)據(jù)、考生數(shù)據(jù)、考試管理人員數(shù)據(jù)等需要進(jìn)行統(tǒng)一定義、管理和共享，確保數(shù)據(jù)的一致性、完整性和對業(yè)務(wù)的支持, 網(wǎng)絡(luò)考試平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)同步于教學(xué)教務(wù)管理平臺，以教學(xué)教務(wù)管理平臺數(shù)據(jù)作為主要數(shù)據(jù)源。

七、平臺運(yùn)行環(huán)境

平臺具備開放性和互操作性，易于擴(kuò)充與維護(hù)；支持多種網(wǎng)絡(luò)訪問；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)因未知問題導(dǎo)致系統(tǒng)宕機(jī)，針對此類情況，應(yīng)提前做好合理的系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份恢復(fù)方案，保障系統(tǒng)的快速恢復(fù)而不影響網(wǎng)絡(luò)考試的正常組織；應(yīng)確保服務(wù)器及使用端數(shù)據(jù)的安全，系統(tǒng)體系安全應(yīng)符合等級保護(hù)要求，做到內(nèi)外兼防，保護(hù)服務(wù)器不被惡意攻擊，確保敏感數(shù)據(jù)的不泄露；在條件允許的情況下，系統(tǒng)應(yīng)采用雙機(jī)熱備、雙機(jī)并行或者外部負(fù)載均衡的設(shè)計盡可能避免因單點(diǎn)故障導(dǎo)致的系統(tǒng)停擺。

八、部署方案

(一)集中部署

網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)全部硬件將進(jìn)行集中部署及統(tǒng)一管理，考試系統(tǒng)并發(fā)量參照江蘇開放大學(xué)歷年報考人數(shù)，系統(tǒng)并發(fā)量為3500人，可同時支撐4000-5000人在線考試。集中部署方案的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：

(二)分布式部署

由主節(jié)點(diǎn)和分布式節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。主節(jié)點(diǎn)實現(xiàn)題庫考試管理及考試分發(fā)與調(diào)度，分布式節(jié)點(diǎn)提供在線考試支持。主節(jié)點(diǎn)部署在省校，分布式節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)實際情況靈活部署，可以部署在各分校，也可以多個分校共用一個分布式節(jié)點(diǎn)。

分布式部署方案的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：

網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的考試管理功能由管理端應(yīng)用服務(wù)器提供支撐、考生端功能由考生端應(yīng)用/自測練習(xí)應(yīng)用服務(wù)器提供支撐、考試相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供支撐、網(wǎng)絡(luò)考試移動端業(yè)務(wù)由移動應(yīng)用服務(wù)器提供支撐、網(wǎng)絡(luò)考試數(shù)據(jù)備份業(yè)務(wù)由備份服務(wù)器提供支撐，新增功能測試及原系統(tǒng)BUG處理由測試服務(wù)器提供鏡像測試環(huán)境，分布式節(jié)點(diǎn)可采用集群形式，各部分服務(wù)器硬件數(shù)量可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)考試業(yè)務(wù)量進(jìn)行配置。

九、數(shù)據(jù)備份

網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)可采用數(shù)據(jù)掃描的方式以數(shù)據(jù)增量備份的形式將各功能模塊在業(yè)務(wù)運(yùn)行中產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)分類別備份至數(shù)據(jù)中心，與此同時在網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)運(yùn)行一個周期后應(yīng)采用系統(tǒng)全數(shù)據(jù)備份的形式將平臺數(shù)據(jù)全部備份。運(yùn)行周期時間不宜過長，可根據(jù)實際業(yè)務(wù)運(yùn)行情況自行設(shè)置。

十、項目實施方案

(一)定制化開發(fā)實施計劃

江蘇開放大學(xué)網(wǎng)絡(luò)考試平臺，依據(jù)開放大學(xué)實際情況進(jìn)行定制化開發(fā)。項目實施采用駐場開發(fā)服務(wù)方式，由合格的項目經(jīng)理、技術(shù)經(jīng)理、開發(fā)人員、設(shè)計人員、測試人員、實施人員等技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

項目驗收后，仍將安排技術(shù)實施人員、運(yùn)維人員及技術(shù)服務(wù)人員提供運(yùn)維與支持服務(wù)。

(二)項目實施流程

開發(fā)實施工作將嚴(yán)格按照軟件工程項目管理過程實施，主要分成如下步驟：

1.項目準(zhǔn)備。主要內(nèi)容包括確定項目范圍與進(jìn)度計劃、成立項目小組、召開項目啟動會并正式啟動項目。

2.需求分析。收集需求及業(yè)務(wù)流程，定義系統(tǒng)功能及用戶界面，進(jìn)行系統(tǒng)原型設(shè)計，形成需求規(guī)格說明書。

3.系統(tǒng)設(shè)計。在需求分析基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)總體設(shè)計、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成用戶界面設(shè)計，形成系統(tǒng)總體設(shè)計說明書、概要設(shè)計說明書、詳細(xì)設(shè)計說明書。

4.系統(tǒng)開發(fā)。在需求分析與系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行編碼和單元測試。

5.系統(tǒng)測試。在需求分析與系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上形成測試方案，對系統(tǒng)整體進(jìn)行業(yè)務(wù)功能測試、用戶界面測試、性能測試、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫完整性測試、接口測試、容量測試、安全性和訪問控制測試、配置測試和安裝測試，形成測試報告。

6.安裝調(diào)試。安裝部署系統(tǒng)并對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置，安裝完成后依據(jù)測試方案進(jìn)行聯(lián)調(diào)測試，保障系統(tǒng)穩(wěn)定正常運(yùn)行。

7.使用培訓(xùn)。制定培訓(xùn)計劃，編寫培訓(xùn)教材，組織培訓(xùn)，對用戶、業(yè)務(wù)管理人員及系統(tǒng)管理人員進(jìn)行培訓(xùn)。

8.初步驗收。組織系統(tǒng)初驗，依據(jù)原始需求、測試方案對系統(tǒng)進(jìn)行驗收測試。

9.試運(yùn)行。初驗結(jié)束后進(jìn)入試運(yùn)行階段，及時解決試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種業(yè)務(wù)與技術(shù)問題，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

10.最終驗收，正式運(yùn)行。

總結(jié)

通過對網(wǎng)絡(luò)考試平臺的設(shè)計、開發(fā)及應(yīng)用，能夠很好的為各級各類的網(wǎng)絡(luò)考試提供支撐服務(wù)，緊扣教育部“努力構(gòu)建"互聯(lián)網(wǎng)+"條件下的人才培養(yǎng)新模式、發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務(wù)新模式、探索信息時代教育治理新模式。”的主題，緊跟教育模式改革發(fā)展的步伐， 最終達(dá)到“以考促學(xué)、以考促教”，提升教育質(zhì)量，解決工學(xué)矛盾，彰顯辦學(xué)特色的目標(biāo)。