關于網(wǎng)上實驗預習測試系統(tǒng)設計與實現(xiàn)的論文
1、引言 在傳統(tǒng)的實驗教學中，實驗教師要求學生在每次實驗前對將要做的實驗進行預習，并完成實驗預習報告。在實際教學中教師發(fā)現(xiàn)，有很多同學雖然預習報告寫得很好，但對實驗的基本知識和內(nèi)容并不了解，原因是部分學生的實驗預習報告是抄襲實驗講義或其它同學而來的。那么如何有效地督促學生進行實驗前的預習，達到真正的實驗預習目的就是一個急需解決的難題。筆者提出了一個利用現(xiàn)代網(wǎng)絡技術，進行網(wǎng)上預習測試的方法來解決這一難題。具體的做法是：在每次實驗前，學生通過IE瀏覽器驗證登錄到網(wǎng)上實驗預習測試系統(tǒng)中，完成網(wǎng)上測試并由計算機立即給出成績。這樣就能輕松完成測試任務。
2、網(wǎng)上實驗預習測試系統(tǒng)的設計
網(wǎng)上實驗預習測試系統(tǒng)設計時必須考慮以下因素：一是系統(tǒng)要簡單易操作。該系統(tǒng)只是考查學生的實驗預習情況，如是否了解本次實驗所需儀器、實驗的基本原理、基本概念等，所以考題要求簡單、明了，系統(tǒng)也要簡單易操作。二是要進行時間限定。要求每位學生的考試不超過二十分鐘；三是要求計算機能夠立即自動評卷；四是要求考試系統(tǒng)能隨機組題，并產(chǎn)生多套試卷；五是考試系統(tǒng)要有一定的安全性、平臺通用等。
2.1系統(tǒng)設計
本系統(tǒng)在體系結構上采用了基于B/S方式的Web三層模型：在此模型中，客戶機上運行的應用程序是IE瀏覽器，中間層是Web服務器和服務器擴展程序，底層是數(shù)據(jù)庫服務器。當用戶通過瀏覽器向網(wǎng)絡上的服務器發(fā)出請求時，Web服務器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫服務器能夠接受的形式，再通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，對數(shù)據(jù)庫的'訪問和應用程序的執(zhí)行在服務器上完成。在B/S三層體系結構下,表示層、應用邏輯層、數(shù)據(jù)服務層被分為三個相對獨立的單元，如圖1所示。
表示層(Presentation)即Web瀏覽器。該層位于客戶端，它的任務是向Web服務器提出服務請求， Web服務器對用戶進行身份驗證后用HTTP協(xié)議把所需的主頁傳送給客戶端，并把它顯示在Web瀏覽器上。
應用邏輯層(BusinessLogic)即具有應用程序擴展功能的Web服務器。該層中包含系統(tǒng)的事務處理邏輯，位于Web服務器端。它的任務是接受用戶的請求。其過程是：首先執(zhí)行相應的擴展應用程序與數(shù)據(jù)庫進行連接，通過SQL等方式向數(shù)據(jù)庫提出數(shù)據(jù)處理申請，然后等待數(shù)據(jù)庫服務器將數(shù)據(jù)處理的結果提交給Web服務器，最后由Web服務器傳送回客戶端。
數(shù)據(jù)服務層(DataService)即數(shù)據(jù)庫服務器。該層位于數(shù)據(jù)庫服務器端。它的任務是接受Web服務器對數(shù)據(jù)庫操作的請求，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫查詢、修改、更新等操作，把運行結果提交給Web服務器。
2.2功能設計
本系統(tǒng)在功能上要求簡單方便，系統(tǒng)分為學生和教師兩個模塊。學生模塊完成學生登錄驗證、密碼修改、網(wǎng)上考試的功能。教師模塊由用戶管理、題庫管理、隨機組卷、修改密碼四個模塊構成。系統(tǒng)功能結構如圖2所示。主要模塊功能介紹如下：
學生模塊是考試系統(tǒng)的一個核心模塊，其功能對登錄的學生進行驗證，驗證后允許其參加考試，并由系統(tǒng)自動進行倒計時，時間一到立即鎖定計算機，不允許考生繼續(xù)答題；另一個重要功能是實現(xiàn)考生的考試結果的提交功能，在這個功能中，考生只要確定自己答卷完畢，按一個確定鍵即可完成提交和自動評分功能。自動評分過程是：系統(tǒng)收到考生提交的答卷后，根據(jù)題目在試題庫中的編號找出其標準答案，對照標準答案對考生答卷進行批改并計分，把成績返回給考生。
教師模塊中的重要模塊有題庫管理、隨機組卷、用戶管理三個模塊。用戶管理模塊主要實現(xiàn)用戶的添加、查詢、瀏覽、編輯、刪除功能。題庫管理模塊是教師模塊中的核心模塊之一，主要由試題檢索、知識點管理、選擇題管理和填空題管理模塊組成。完成試題檢索功能，知識點的添加、刪除、編輯、瀏覽功能，選擇題和填空題的添加、刪除、編輯、瀏覽功能等。隨機組卷功能經(jīng)過設定考試名稱、總分、題型分布、分值分布、知識點范圍、考試時間和試卷有效期，再設定參加考試的學生就可以為每個考生隨機組出一套試卷。
2.3數(shù)據(jù)庫設計
考試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫設計是考試系統(tǒng)開發(fā)成功關鍵。根據(jù)前面提出的要求，在分析考試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流后，經(jīng)過認真的數(shù)據(jù)庫設計，得出了一系列高效的、明確的數(shù)據(jù)表。其中對于題庫的設計是按一種題型一個表的方案來設計的，由于自動評分、考試時間等條件的限制以及功能簡化的要求，本系統(tǒng)中只采用了答案唯一的選擇題和填空題表。本系統(tǒng)中用到的重要的數(shù)據(jù)表有：題庫表、試卷表、考生表、知識點表、試卷考生表、教師表等六種數(shù)據(jù)表。主要數(shù)據(jù)表字段意義及關聯(lián)關系如圖3所示：
該圖中表1中的知識點字段關聯(lián)不同題型的數(shù)據(jù)表如表2中的知識點字段，通過該字段，對考題抽取范圍的知識點進行限制；表3試卷表中不同題型的知識點范圍字段也分別與不同題型表中的知識點字段字段進行關聯(lián)，系統(tǒng)出卷時受這些關聯(lián)字段的條件限制。表3中試卷號字段與表4中試卷號字段關聯(lián)，將抽取的試卷分配給不同考生。表4試卷考生表中的學號字段與表5學生表中的學號字段關聯(lián)，以此獲得學生信息。
2.4安全設計
考試系統(tǒng)安全設計十分重要，在設計時從以下幾個方面考慮了系統(tǒng)的安全性。
登錄驗證。本系統(tǒng)在考生登錄和管理員登錄時都必須經(jīng)過密碼驗證，只有驗證通過方可登錄，否則不允許登錄。用戶登錄后，系統(tǒng)會自動記錄用戶的登陸時間、IP地址，以及離線時間等信息。
數(shù)據(jù)庫安全考慮。為了防止題庫文件被非法下載，采用數(shù)據(jù)庫改名方法來控制。
頁面安全控制。每一個頁面通過一個會話級變量session(“l(fā)ogon”)驗證是否為合法用戶，如果不合法，則自動轉(zhuǎn)到登陸頁面。通過程序控制服務器緩存頁面的讀取，這樣保證用戶離開考試后，非法用戶不能利用服務器緩存的頁面非法進入系統(tǒng)。另外，還進行響應時間控制等。
3、網(wǎng)上預習測試系統(tǒng)的實現(xiàn)技術
網(wǎng)上預習測試系統(tǒng)主要采用ASP加數(shù)據(jù)庫技術來實現(xiàn)。系統(tǒng)采用動態(tài)網(wǎng)站編程語言ASP內(nèi)嵌VBScript、JavaScript腳本，查詢語言采用通用SQL查詢語句。后臺數(shù)據(jù)庫選用了微軟的ACCESS，因為本系統(tǒng)數(shù)據(jù)量不大，ACCESS數(shù)據(jù)庫可以滿該系統(tǒng)需要。可視化網(wǎng)站制作工具采用流行的Dreamweaver4.0軟件。
ASP技術是目前網(wǎng)站開發(fā)中常用的并為編程者所熟知的一種技術，通過使用ASP的組件和對象技術，用戶可以直接使用ActiveX組件調(diào)用對象方法和屬性，以簡單的方式實現(xiàn)強大功能、動態(tài)、交互的高性能WEB應用程序。并且ASP程序運行在服務器端，安全性好。運用ASP提供的對象,可輕松實現(xiàn)服務器與客戶端的信息交換、客戶端之間的信息交換等。在ASP程序中，使用ADO組件來訪問后臺數(shù)據(jù)庫。運用結構化查詢語言SQL(Structured Query Language)來對數(shù)據(jù)庫進行各種編輯、插入、更新、創(chuàng)建等操作。
4、結束語
實驗教學中還存在著許多值得研究的和極需解決的問題，只要我們能夠重視實驗教學研究，把一些理論研究的成果與方法運用于實驗教學上，一定能大大促進實驗教學與管理的進步。本文就是一種將理論教學上常用的網(wǎng)上測試系統(tǒng)運用于實驗教學中，提高了實驗教學效率與管理水平。同時，該測試系統(tǒng)的應用還減輕了教師批閱預習報告的工作量，學生也節(jié)約了抄寫預習報告的時間，具有較大的實際意義。從我校實際運用情況看，收到了良好的效果。
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