1、I摘 要随着信息时代的到来和现代科学技术的突飞猛进，尤其是计算机技术的快速发展，在线考试系统已经越来越普及了。本文主要介绍一个基于 J2EE 的网络在线考试系统的体系结构和具体设计与如何实现。该系统采用 Struts 中的 MVC 的三层体系结构模式进行设计，使用JSP+JavaBean+MySQL 进行实现，即系统前台由 JSP 网页实现表现逻辑，中间使用JavaBean 的组件实现系统内部复杂的业务逻辑，后端使用 MySQL 数据库实现数据逻辑。该系统基本实现了在一个在计算机网络环境下命题、组卷、答题和评分等基本的考试功能。具体来说，管理员可以对试题进行添加与修改，对试卷进行组卷，该系统的
2、自动组卷使用了遗传算法实现。并可以对试卷进行发布。考生登陆该系统可以实现在线答题，考试结束评分系统可以自动批改客观题，并将主观题提供给老师批改，得出相应的考试分数。本文首先在绪论中介绍了在线考试的研究意义。然后详细描述了在线考试系统的组成与结构，阐述了此次设计的设计过程，包括需求分析，概要设计，数据库设计，详细设计等内容。还重点剖析了关键功能的实现，最后在一定的环境下对系统的进行了功能测试，证实了系统的可用性。关键词：在线考试系统；Struts；MVC 模式；JSP；J2EE；遗传算法 IIAbstractWith the advent of the information age and m
3、odern science and technology by leaps and bounds, especially the rapid development of computer technology, on-line examination system has become increasingly popular.This paper introduces an online examination system based on J2EE architecture and design and how to achieve. The system uses a three-t
4、ier architecture model in Struts MVC design using JSP + JavaBean + MySQL to achieve system performance logic front by the JSP page, the middle of the JavaBean components to achieve complex business logic within the system, use the MySQL backenddatabase data logic.The system is basically realized in
5、the computer network environment in a basic proposition, test paper, answer, and score the examination function. Specifically, administrators can right questions to add and modify, on paper, test paper, the system of automatic generation of a genetic algorithm. And to publish papers. The candidates
6、can visit the system online answer the end of the test scoring system can automatically marking objective questions and subjective questions to the teacher to mark, draw the appropriate test scores.Firstly, in the introduction describes the significance of the online exam. Secondly,Detailed descript
7、ion of the composition and structure of the online examination system, described the design of the design process, including needs analysis, preliminary design ，database design, detailed design and content.Also focused on the analysis of the key functions, Finally, in certain circumstances the syste
8、m functional testing, confirmed the availability of the system.Keywords: on-line examination system,Struts, MVC Pattern, JSP ,J2EE，genetic algorithmIII目次摘 要 IAbstract II1 绪论 11.1 在线考试系统的问题的提出 11.2 在线考试系统的研究目的及其意义 11.3 国外相关研究 22 需求分析 32.1 现状分析 32.2 功能需求分析 42.3 用例图分析 42.4 数据流程图分析 62.5 可行性分析 72.5.1 经济可
9、行性 72.5.2 技术可行性 72.5.3 法律可行性 826 运行需求分析 82.7 系统开发环境配置 83 关键技术介绍 93.1 JSP 技术介绍 93.2 Struts 框架介绍 103.3 数据库 MySQL5.0124 数据库设计 134.1 数据库需求分析 134.2 数据库概要设计 14IV4.3 数据库逻辑结构设计 164.4 数据库表设计 175 概要设计 205.1 系统功能模块设计 205.2 系统处理流程图 216 系统实现 236.1 数据库与系统连接 236.2 考试及管理员登录模块 246.3 人员管理模块 266.4 试题库管理模块 266.5 试卷管理模块
10、 286.6 考务管理 296.7 考生界面 317 关键功能实现 357.1 考试倒计时功能实现 357.2 自动组卷功能实现 357.2.1 组卷模型描叙 357.2.2 问题描述 367.2.3 算法介绍（原理） 367.2.4 算法实现 377.2.5 算法伪代码实现 388 测试 398.1 测试目的 398.2 测试方法 398.3 测试实例 398.3.1 考生登陆模块测试 398.3.2 在线考试模块测试 408.3.3 自动组卷模块测试 428.4 系统的特点 448.4.1 系统优点 448.4.2 系统的缺点 449 结论 45V致 谢 46参考文献 4711 绪论1.1
11、 在线考试系统的问题的提出当今社会各行各业都急需人才，而人才选拔的重要方法就是通过考试来决定。现阶段，大部分学校的考试都是采用传统的考试方式即有老师出试卷，学生在试卷上答题，老师进行人工评阅试卷，以及人工分析试卷这四大步骤组成。这样做就会带来一些问题：一是给老师带来出试卷的麻烦，不利于老师教学效率的提高；二是由于人工考试方式的工作量非常大从而容易出现一些人为的错误；三是由于人为因素的不确定性，可能会造成试卷试题范围过于狭窄。所以随着各种考试类型的不断增加和考试难度的不断提高，传统的考试方式已不再满足如今的考试需求，急需要现代化在线考试系统的辅助。目前，随着计算机科学技术的快速发展和网络的日益普
12、及，以及人们对于教育的不断重视，基于互联网的在线无纸化考试已成为大势所趋，同时现在很多国内外大学和社会培训机构都已经开设了远程教育服务，通过互联网实现远程异地培训和教育，而在线考试系统也越来越成为老师检验教学成果的好帮手，从而为在线考试系统发展提供了坚实的基础。现在，我国的计算机硬件开发技术已经发展达到了相当高的水平。但是，在我国在线考试系统软件的开发目前还处于初步阶段，不过随着技术的不断深入发展，将会开发出更完善，更实用的在线考试系统，并将其应用于实际考试当中去。1.2 在线考试系统的研究目的及其意义 计算机科学技术与网络技术的快速发展，人们急切需要利用这些科学技术来实现一个在线考试系统，用
13、来减轻老师的出题负担以便提高考试效率和考试质量。使考试更趋于公平、公正。本课题“在线考试系统”就是在这种形势下提出的，其研究的主要目的就是利用计算机技术结合相关网络技术，把在教学中可实现标准化考试的课程由传统的纸张考试模式转变成为无纸化考试模式，以实现考生信息管理、试题库管理、考务管理、 、自动组卷、在线考试，计算机自动评阅试卷和进行成绩统计等功能，从而达到节约资源，提高考试效率，保证考试结果公正客观性。由于利用计算机进行自动组卷、阅卷，不仅能节省教师大量宝贵时间，而且能很大程度上减少出卷人的主观影响，使考试工作更加规范化，更加公正、客观、有效、2切实的反映考生的实际学习成果，有助于促进教师教
14、学质量的提高，有助于实现教学、考试分开，使老师只需按照教学大纲进行备课上课，把主要精力应用于提高教学质量和改进教学方法当中，无需过多的考虑题目的设计，这对提高整体教学水平与质量有着不同寻常的意义。同时，在现阶段，基于互联网应用技术的在线考试系统，由于现在浏览器访问极为方便，考生可以不受时间和空间的限制参加考试，一个成熟的在线考试系统可以让考生在学习过后及时检测自己的学习成果，从而发现自己的不足，提高学习效率。在线考试系统中题目可以自动生成、试卷可以自动提交、试卷还可以自动进行评阅。所以只要搭建好一套完整的试题库就可以使考试有效的自动进行。由此一来，老师只要把主要精力用于题目的设计、题库的维护，
15、而不是考试的组织，从而大大的减轻了教师的人力，同时因为试卷无需印刷，也大量节省了试卷印刷的成本，具有相当大的经济意义。1.3 国外相关研究 目前在线考试系统有很多，例如 ETS(美国教育考试服务中心)举办的 GRE(美国研究生入学考试)的计算机网络化考试就是最有影响的案例，但是在线考试系统实现的功能差异很大，存在的问题也很多，例如数据库的安全性、自动组卷算法优化等，所以在线考试系统研究开发仍任重而道远。32 需求分析2.1 现状分析传统的考试要求组织者提前命题试卷，然后确定统一时间，让所有考生到考场进行考试。这种模式如下图 2.1 所示出题印刷试卷安排考试学生参加考试阅卷，统计成绩图 2.1
16、传统考试模式这种模式存在有较多的问题：出题：由于考试都是要在统一的时间进行开考，所有的考生都要考同一份试卷，所以出题工作就要非常小心谨慎，试题出得太容易或太难，都有可能达不到检测目的，特别是对于一个大型的考试，如何准确的把握试卷的难度，一直都困扰着命题老师。而如何保证试题不在考试之前泄漏出去，也是一个令老师头疼的问题。印刷试卷：对于规模较大的考试来说，印刷试卷需要大量的时间和人工，对纸张资源也是一种很大的消耗。对于在不同地区的考试，还要考虑远距离试卷的运输成本的问题。在印刷试卷和运输试卷的过程中同样也要考虑试卷泄漏的问题，其中任何一环出现了问题，都会使整个考试工作付诸东流。 。安排考场：对于规
17、模较大的考试来说，管理与培训监考老师是一件很麻烦的事。特别是考试特别多的时候。许多的考试都要相继举行的时候，对于老师和教室数量相4对紧张的学校来说，如何合理安排考场与调配监考老师，又是一件相对复杂的工作。考生参加考试：自古以来，考试进行当中都会产生考生作弊这一问题，组织者想了很多的办法来解决考生作弊这一问题，如增加监考人员的数量，把试卷分为 AB 卷，加重对考试作弊人员的处罚力度等，但是这些方法都没能有效的解决考生作弊这一问题。由于不同区域监考程度的不同，对控制考试时间的程度也不同，这些都很难达到一个统一标准。再加上过多的人为因素干扰，使得考试客观性有所下降。判卷：考试结束后，采用人工评判试卷
18、的形式比较容易出现错误，并有可能出现人为造成的不公正现象。2.2 功能需求分析根据对传统考试分析。我觉得基于互联网的在线考试系统可以很好的解决现阶段考试所出现的问题。在线考试不仅可以减轻考试组织、评阅试卷、统计成绩等方面所消耗的物力和人力，并且突破了空间与时间的限制，不仅可以节省资源，而且可以提高评分的客观性、公正性和准确性，大大改善了考试工作的效率。根据调查分析，我认为在线考试系统应该实现基本考试功能，即应具有命题，组卷，分配试卷，在线参加考试，考试结束后评阅考卷，查询考试成绩等基本的考试功能。具体需求功能如下表 2.1 需求功能表命题功能: 老师根据大纲进行出题。管理员将题目输入到系统的题
19、库进行保存。组卷功能 系统根据考试大纲要求进行自动组卷。试卷分配功能 系统将组好的试卷分配到考生，然后进行考试。在线考试功能 考生输入考号密码登陆系统后，选择对应的试卷可进行考试。答题中，有倒计时的功能，考试结束时还没提交就自动交卷。 评阅考卷功能 系统将自动对客观题进行评分。将主观题提供老师批改。成绩查询功能 考试结束后，考生可以查询到自己的考试成绩52.3 用例图分析 本系统针对客户端的应用方案和用例可以为分两方面的用例，管理员和考生用户，下面利用 StartUML 工具将从这两个用例图画出，图 2.2 管理员用例图，图 2.3 考生用例图进一步来分析该在线考试系统。图 2.2 管理员用例
20、图分析6图 2.3 考生用例图分析数据流图分析利用数据流图分析在线考试系统的试题管理和试卷管理的数据流程。2.4 数据流程图分析 试题管理数据流程图1第二层数据流程图 2.4图 2.4 试题管理第二层数据流图2第三层数据流程图 2.57图 2.5 试题管理第三层数据流程图试卷管理数据流程图1第二层数据流程图 2.6图 2.6 试卷管理第二层流程图2第三层数据流程图 2.7图 2.7 试题管理第三层数据流程图82.5 可行性分析 可行性分析也称为系统可行性研究分析，即在开发系统之前，针对开发的系统是否具备可能性与必要性进行一些分析调查，对系统的开发从经济、技术、法律等方面进行全面的研究与分析，从
21、而最大程度的减少投资的失误，保证开发的系统能成功使用。可行性研究就是为了确定问题是否可以在最短的时间内以最低的成本解决完成。下面我将针对经济可行性与技术可行性对在线考试系统进行简单的可行性分析。2.5.1 经济可行性主要是对项目的经济效益进行评价，利用计算机来实现在线考试以成为适应当今教学管理的新方式。开发一套能满足互联网的在线考试系统的软件是十分必要的，实现试题管理和试卷生成自动化，在减少由于认为失误而早成损失的同时，也可以使老师减少工作量。本系统在经济上是可以接受的，并且本系统实施后可以显著提高考试效率，有助于学校完全实现信息化管理。所以在经济上本系统是可行的。2.5.2 技术可行性本系统
22、是基于 B/S 模式的在线考试系统，使用 JSP 技术并使用经典的 MVC 三层结构体系即该系统由表现层、业务逻辑层和持久层构成。运用目前比较流行的 WEB 框架Strut，提供了对开发 MVC 系统的底层很好的支持，使用 MySQL 作为本系统的后台管理数据库，配合使用 Tomcat 作为本系统的应用服务器。所以在技术上本系统是可以实现的2.5.3 法律可行性本系统的开发不涉及任何侵权问题。设计本系统过程中的一切行为都是在法律许可的范围内。系统开发和运行也与法律法规没有任何抵触和冲突之处。所以在法律上本系统是可行的。26 运行需求分析硬件条件：英特尔 CPU、1G RAM、10G 硬盘以上的
23、 PC 机。软件条件：Windows XP IE6.0 以上92.7 系统开发环境配置选择 windows 平台作为主导，一方面考虑目前 windows 的飞速发展，越来越多的企业在规划内部网络时，将微软平台作为首选方案；令一方面从技术角度来讲，windows 平台上的应用无论是在开发上，还是在软件的部署上都是非常容易，而且性能优越。具体如下：1. 开发工具：MyEclipse 6.62. 辅助开发工具： Dreamweaver 83. 数据库：MySQL5.04. 服务器 ：Apache Tomcat6.05. 运行环境 ：安装 JDK1.6 支持 Java 运行。6. 开发技术：JSP，S
24、truts 框架。B/S 模式。3 关键技术介绍该系统基于 B/S 模式，采用 Struts 中的 MVC 的三层体系结构模式进行设计，使用JSP+JavaBean+MySQL 进行实现。下面对 JSP，Struts，MysQL 做些简单的介绍。3.1 JSP 技术介绍 JSP(JavaServer Pages)是一种动态网页技术标准。JSP 语言的基础是 Java 编程语言，这种语言实现了“一次编写到处运行”可见其移植性非常好。并且 Java 语言是一种纯面向对象的编程语言，任何代码都是封装在类中，所以类的重用性较好。JSP 将网页逻辑与网页设计和显示分离，支持可重用的基于组件的设计，在 JSP 文件中，可以直接书写 HTML 标签，并嵌入 JSP 标签以及 Java 脚本，很大程度地简化了动态 Web 页面的开发。使开发变得快速，轻松。 10JSP 的实质是最终作为一个 Servlet 类运行在服务器上。也就是说所有的 JSP 文件最终会被 Web 服务器自动转化为 Servlet 并加载运行。运行结束后，通常返回给客户端的就是一个 HTML 文本，客户端使用浏览器进行浏览。JSP 在服务器端的具体工作过
