基于B/S模式程序設(shè)計(jì)類課程在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

逄靚

摘要：目前各高校程序設(shè)計(jì)類課程的考試模式發(fā)生了改變，以往單純筆試或上機(jī)編程的考試方式逐步改為使用在線考試系統(tǒng)進(jìn)行。但是針對大部分考試系統(tǒng)，不能適應(yīng)客觀性試題與主觀性試題混合隨機(jī)組卷、判卷的弊端。該文設(shè)計(jì)開發(fā)一款基于 B/S 模式混合組卷的在線考試系統(tǒng)，重點(diǎn)對隨機(jī)組卷和主觀題自動判卷兩個(gè)功能進(jìn)行詳細(xì)研究，學(xué)生登錄系統(tǒng)后，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)類課程的階段考試或期末考試，教師既能及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果，同時(shí)也能減輕教師的工作壓力。

關(guān)鍵詞：在線考試系統(tǒng);B/S;程序設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0085-02

1 背景

在互聯(lián)網(wǎng)遍布的時(shí)代，在線教學(xué)在如今傳統(tǒng)課堂中的地位很高，隨著在線教學(xué)不斷建設(shè)與發(fā)展，成為一種超前的教學(xué)方式，發(fā)展空間非常廣闊，是教學(xué)改革的重要方向。同時(shí)，對應(yīng)在線教學(xué)的考試方式也要進(jìn)行改革，要順應(yīng)考試發(fā)展的新趨勢。改變傳統(tǒng)的考試方式，將線上考試融入課程中。高校中程序設(shè)計(jì)類課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，主要培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)新思維能力以及實(shí)踐動手能力。這類課程的考核重點(diǎn)是考查學(xué)生對理論知識和實(shí)踐技能的綜合運(yùn)用情況。在高校程序設(shè)計(jì)類課程的傳統(tǒng)考試方式主要有三種類型：紙質(zhì)閉卷考試、上機(jī)編程考試、期末答辯考試。本文根據(jù)這類課程的特點(diǎn)，構(gòu)建出適合該類課程的考試系統(tǒng)。

隨著“在線考試系統(tǒng)”在教學(xué)領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，人工進(jìn)行出出題、閱卷的方式已不能適應(yīng)考試需求，各高校逐步使用在線考試系統(tǒng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核評估。目前，適用于程序設(shè)計(jì)類課程的在線考試系統(tǒng)都存在一定的弊端，主要出現(xiàn)在以下三個(gè)方面：1）沒有針對程序設(shè)計(jì)類課程專業(yè)的在線考試系統(tǒng)，對于程序設(shè)計(jì)類課程依然采用通用考試系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于多類課程，系統(tǒng)操作復(fù)雜;2）大多數(shù)系統(tǒng)僅有客觀題，沒有編程填空、程序?qū)嵅俚戎饔^題，所以很難考查學(xué)生動手編程能力。即使有主觀試題，系統(tǒng)也不支持主觀題自動判卷，需要教師人工判卷給出成績;3）依賴于開源的程序評測系統(tǒng)進(jìn)行考試，雖然實(shí)現(xiàn)了主觀題的自動判卷功能，但這類考試系統(tǒng)僅支持主觀性試題，沒有客觀題型的設(shè)置，不能全面地考查學(xué)生的理論知識。

針對以上的三種問題，設(shè)計(jì)并開發(fā)出適合程序設(shè)計(jì)類課程的在線考試系統(tǒng)，全面考查學(xué)生的理論知識和實(shí)踐技能。將客觀性試題（單選、多選、判斷等）與主觀性試題（如程序填空，在線編程等）混合組卷，實(shí)現(xiàn)在線自動判卷，既能及時(shí)地檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，又大大減少了教師的工作量。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 概要設(shè)計(jì)

在線考試系統(tǒng)共分為三種角色，分別為學(xué)生、教師、管理員。學(xué)生登錄系統(tǒng)后按照考試要求選擇科目進(jìn)行試卷答題，系統(tǒng)會自動計(jì)時(shí)，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交試卷，否則系統(tǒng)會自動提交試卷。教師登錄系統(tǒng)后，對本學(xué)科的題庫進(jìn)行維護(hù)，根據(jù)考試要求進(jìn)行手動組卷或制作試卷模板，同時(shí)可以查詢學(xué)生的考試成績，以及試卷分析。管理員登錄系統(tǒng)后，可以對各類用戶進(jìn)行管理，按班級對學(xué)生進(jìn)行分類，然后創(chuàng)建學(xué)生用戶，維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。

2.2 模塊設(shè)計(jì)

為確保系統(tǒng)的安全及考試的公正，不同角色用戶擁有的系統(tǒng)權(quán)限不同，對于教師角色來說，教師僅可以查看或管理所教授課程的學(xué)生成績和課程題庫。而對于學(xué)生角色來說，學(xué)生僅可以查看到本次考試的試卷信息。這樣的好處既可以歸集各類數(shù)據(jù)，填充更新數(shù)據(jù)庫，又能保證數(shù)據(jù)庫的安全性，此系統(tǒng)又分為以下幾個(gè)模塊。

1）課程信息模塊。該模塊是由管理員角色進(jìn)行管理，需要管理員完成所有程序設(shè)計(jì)類課程和課程所對應(yīng)的班級的信息錄入。課程管理對考試課程的添加、修改、刪除、查詢等功能。班級管理是對參加考試的班級進(jìn)行設(shè)置，以及對各班級中學(xué)生的信息批量導(dǎo)入，在班級中實(shí)現(xiàn)增加、修改、刪除、查詢學(xué)生信息等功能。

2）題庫管理模塊。該模塊是由教師角色進(jìn)行管理，負(fù)責(zé)管理課程考試中所需要的試題庫。不同課程的教師登錄后，按照知識點(diǎn)分類對該課程的試題庫進(jìn)行增、刪、改、查等操作，批量導(dǎo)入試題時(shí)必須按照指定的格式。試題設(shè)置的類型分為客觀題和主觀題兩部分，題目數(shù)量、題目分值和難易程度都要由教師進(jìn)行把控。試題難度分為容易、中等、較難三個(gè)等級。每個(gè)題目都包含題目序號、題目內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)答案。為后期自動組卷和自動判卷提供保障[3]。

3）試卷管理模塊。該模塊是由教師角色進(jìn)行管理，主要包括同卷混排和隨機(jī)組卷兩種形式，教師可任意選擇。同卷混排方式可以根據(jù)教師考查的重難點(diǎn)進(jìn)行合理出題，教師根據(jù)題庫中試題所考查的知識點(diǎn)任意挑選題目并設(shè)置題量和分值，在試卷的排列中試卷內(nèi)容是相同的，題目順序可設(shè)為相同或隨機(jī)混合排序，最終生成試卷。隨機(jī)組卷方式可以根據(jù)教師制定的組卷模板，自動生成制定指定數(shù)量的試卷。每位學(xué)生的試卷題目不相同。試卷模板包括考試科目、客觀題題型和數(shù)量、主觀題題型和數(shù)量、各類題型中各題目的分值，每部分知識點(diǎn)占比等。

4）在線考試模塊。在線考試模塊是系統(tǒng)中最重要的部分，學(xué)生登錄系統(tǒng)后，系統(tǒng)會分配應(yīng)考試卷，學(xué)生按照要求答題即可。在試卷頁面會有計(jì)時(shí)功能，在系統(tǒng)規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交試卷，否則計(jì)時(shí)結(jié)束后會自動提交。提交試卷后，系統(tǒng)會對整個(gè)試卷進(jìn)行自動評分并顯示在頁面中，同時(shí)該成績被保存到數(shù)據(jù)庫中，不能進(jìn)行更改。

5）成績管理模塊。教師登錄后，可查詢自己所有教授課程班級學(xué)生的考試成績，可以按專業(yè)、班級、學(xué)生姓名分類進(jìn)行查詢。同時(shí)可以以授課班型為單位導(dǎo)入Excel文件格式成績單。

6）統(tǒng)計(jì)分析模塊。該模塊由教師角色進(jìn)行管理。包括學(xué)生成績分析，試卷分析等功能。學(xué)生成績分析功能中分別對各專業(yè)所有學(xué)生、某班級所有學(xué)生某一課程的考試成績進(jìn)行分析，分析包括參加考試人數(shù)、缺考人數(shù)、平均分、各分?jǐn)?shù)段人數(shù)占比、不及格人數(shù)比率、最高最低成績等情況，最終形成成績分布圖。試卷分析功能是分析試卷題型設(shè)置、題目難易程度測試、各章節(jié)題目比例及對考試時(shí)間統(tǒng)計(jì)最早交卷、最遲交卷、最長耗時(shí)、最短耗時(shí)等情況，系統(tǒng)可以導(dǎo)出Excel文件格式的成績分析表。

7）系統(tǒng)管理模塊。該模塊由管理員角色進(jìn)行管理，管理用戶基本信息、角色管理。管理員可以對用戶進(jìn)行增、刪、改、查，定位每位用戶的角色，為每個(gè)用戶設(shè)置權(quán)限。完成系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置后，系統(tǒng)將其存入數(shù)據(jù)庫中。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 在線考試實(shí)現(xiàn)

學(xué)生登錄系統(tǒng)后，判斷考試是否開始，如果未開始考試，學(xué)生點(diǎn)擊開始按鈕，系統(tǒng)為學(xué)生生成試卷并記錄試卷，學(xué)生按要求進(jìn)行答題，試卷頁面采用一題一頁的形式，頁面最右側(cè)添加題目選項(xiàng)，學(xué)生可以隨時(shí)切換到對應(yīng)的題號頁，對答案進(jìn)行修改[2]。

在頁面的最下方有提交按鈕，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成答案，可以進(jìn)行試卷提交，提交試卷后，提交后退出試卷頁面，進(jìn)入成績顯示頁面，頁面中會顯示本次考試的總成績。并將總成績保存到數(shù)據(jù)庫中。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有提交試卷，考試時(shí)間到系統(tǒng)會自動提交并顯示成績，本次考試結(jié)束[3]。

3.2 隨機(jī)組卷實(shí)現(xiàn)

題庫的設(shè)計(jì)主要涉及選擇題表、知識點(diǎn)表、程序填空題表、題目類型表、編程題表等。并設(shè)置對應(yīng)字段例如知識點(diǎn)id、題目id等。學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)后點(diǎn)擊開始考試，系統(tǒng)會自動生成試卷?？陀^題組卷方式采用隨機(jī)排序算法，客觀題中涉及的知識點(diǎn)進(jìn)行排序，并將id保存到數(shù)組中。每個(gè)知識點(diǎn)對應(yīng)多類題目，從數(shù)據(jù)庫中讀取對應(yīng)知識點(diǎn)中的確定個(gè)數(shù)的題目，根據(jù)學(xué)生人數(shù)和知識點(diǎn)對應(yīng)題目數(shù)量，對題目進(jìn)行多次隨機(jī)排序，確定題目id后，讀取題目描述和題目中各個(gè)選項(xiàng)，對該題目的選項(xiàng)進(jìn)行隨機(jī)排序，保證即使題目相同，選項(xiàng)順序也不相同，最終生成客觀題[4]。

這種組卷方式降低了試卷的重復(fù)率和學(xué)生作弊的可能。主觀題組卷方式和客觀題類似，但主觀題題型沒有選項(xiàng)，所以不需要多個(gè)選項(xiàng)之間的排序。

3.3 題庫管理實(shí)現(xiàn)

題庫管理模塊側(cè)重于教師對題目數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，主要有三個(gè)主頁面，題目錄入頁面、題目管理頁面和題庫管理頁面。

題目錄入頁面中有四部分，知識點(diǎn)部分（科目，所屬知識點(diǎn)）、題型（單選、多選、判斷、程序填空、程序設(shè)計(jì)）、題干、選項(xiàng)。讀取試題數(shù)據(jù)后檢測試題是否錄入重復(fù)，檢測通過后存儲試題數(shù)據(jù)。題目管理頁面提供了多維度的題目查詢功能，包括試題id、關(guān)鍵字、課程id、知識點(diǎn)id、題目類型和題目難度。搜索出試題后點(diǎn)擊題干可顯示題目詳細(xì)信息。

題庫管理頁面通過三個(gè)變量分別用于數(shù)據(jù)交互、讀取教師請求、加載試題，通過7種方法分別用于添加、修改、刪除、批量刪除課程知識點(diǎn)、按知識點(diǎn)導(dǎo)出后下載試題庫、與用戶交互、課程中教師列表。在題庫管理頁面中按照考試的課程和知識點(diǎn)兩層順序展開，頁面以列表的形式展示當(dāng)前所有內(nèi)容。頁面中有操作部分提供添加、修改、刪除、批量刪除等選項(xiàng)。另外對于課程這一層級，實(shí)現(xiàn)了對于教師的權(quán)限管理，不同的教師只能對自己所教授的課程進(jìn)行操作。

3.4 自動判卷實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)有客觀題和主觀題兩種題型，兩種題型都實(shí)現(xiàn)在線主動判卷模式。對于客觀題，在導(dǎo)入試題時(shí)同時(shí)導(dǎo)入了標(biāo)準(zhǔn)答案，所有在學(xué)生提交試卷后，與生成試卷時(shí)的答案的字符串做比較即可，與答案一致則判定學(xué)生答案正確，否則判定失敗。

對于主觀試題中完整的程序設(shè)計(jì)試題，引用開源的HUSTOJ在線評測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動判題，對于HUSTOJ中的題庫中的試題，在本系統(tǒng)中的程序試題均有一個(gè)屬性進(jìn)行標(biāo)記改題目，這樣就實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的連接，兩個(gè)系統(tǒng)中的題目一一對應(yīng)。在系統(tǒng)中對學(xué)生提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，由USTOJ 完成判題，通過運(yùn)行時(shí)間、內(nèi)存占用、數(shù)據(jù)邊界等，判斷代碼是否正確輸出判題結(jié)果[4]。系統(tǒng)定時(shí)從 HUSTO數(shù)據(jù)庫返回題目結(jié)果。

4 結(jié)束語

本文專門針對程序設(shè)計(jì)類課程開發(fā)了一款基于B/S模式的在線考試系統(tǒng)，該系統(tǒng)從軟件工程體系結(jié)構(gòu)角度和程序設(shè)計(jì)類課程知識體系出發(fā)[5]，對智能組卷進(jìn)行深入研究，將客觀題和主觀題混合組卷。同時(shí)也著重研究了主觀題目自動判卷功能。

系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了在線考試的需求，可用于課堂中的隨機(jī)測驗(yàn)，也可以用于期末綜合測驗(yàn)，大大減少了教師出卷、判卷的工作量，既能全面考查學(xué)生綜合程序設(shè)計(jì)類能力，同時(shí)提高了課程考試評估的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】