计算机网络课程在线考试系统设计与开发毕业(设计)论文.doc

湖南商学院毕业设计湖南商学院毕业设计题 目计算机网络课程在线考试系统设计与开发学生姓名学 号学 院计算机与信息工程学院专业班级信管0902指导教师职 称计算机网络课程在线考试系统设计与开发1引言1.1 项目来源自从人类进入21世纪以来，随着以计算机和互联网为代表的信息技术的高速发展和现代化教育改革的不断深入，使得远程教育和在线考试成为人们接受再教育或终身教育的主要形式，传统的考试方式必将面临着变革，因此，基于Web技术的网络考试将会是一个很重要的发展方向，网络考试因其公正性、安全性、准确性、灵活性、及时性以及方便性等特点，已成为当前国际上普遍采用的一种考试和认证方式。例如全球闻名的美国思尔文学习系统有限公司（Sylvan Learning System Inc.）的计算机化考试，包括计算机类的微软专家认证，外语的GRE，TOFEL等，还有IBM，Cisco等公司推出的各类认证考试，他们设计的这些考试形式可以说从一个侧面反映了未来考试的发展方向。在这些考试背后无一不有着试卷管理系统的重要作用，只有通过这个系统对试题和生成的试卷进行良好的管理才能保证考试的顺利进行。基于Web技术的网络考试系统可以借助于遍布全球的互联网进行，因此考试既可以在本地进行，也可以在异地进行，将不会再受到时间和空间的限制，这就大大提高了考试的灵活性，考生通过准考证号和密码进行登录，考试的标准答案存放在服务器的数据库中，这样考试的公平性、答案的安全性都可以得到有效的保证。因此，利用网络的在线考试方式将是今后考试发展的趋势，而作为考试系统的重要和基础组成部分，在线考试管理系统是当前研究的热门领域。本系统的成功开发，能够有效的解决传统信息传递方式的不足。1.2 任务目标完成分析与设计、建立原型系统、实现局部应用、实现整体应用。在线考试系统可以帮助教师完成一个考试从试题卷的设计，答卷批改到分数统计总结的所有工作。对考试系统的目标：这个软件是分布式的，这意味着只要有考试客户端可以连接到考试应用服务器，任何考生在任何地方进行登录身份确认，都能完成考试。题目要有一定的稳定性和随机性。稳定性可以保证每一次考试对每一个考生是公平的，随机性可以避免作弊的发生。考试的部分结果在考生考完之后就可以知道，例如选择题和判断题可以当场给分。对教师的系统目标：提供一个功能全面的考核管理客户端，可以进行试卷设计和答卷的批阅。通过管理客户端，管理员可以进行考试分数的管理。考生的考试结果可以被保存下来，供进行分析统计和察看。2. 项目规划2.1 项目资源2.1.1 硬件设备系统运行所需硬件环境具体如下：表 1 系统运行硬件环境配置表设备名称主要性能指标规格数量服务器双核CPU，主频2.0GHz或以上，内存2G或以上；硬盘空间500G或以上；1000M网卡；×××台1客户机双核CPU；内存1G或以上；硬盘空间100G或以上；100M或1000M网卡；×××台20交换机24口或以上（100/1000Mbps）；背板带宽32Gbps或以上；台22.1.2 软件环境该系统可以在Windows XP和win7上运行，允许规范格式的汉字输入输出，在运行本系统时需要安装JDK5.0、Tomcat6.0、Oracle 10g和IE浏览器，系统运行软件环境配置具体如下：表 2 系统运行软件环境配置表软件类型软件名称规格数量备注服务器操作系统Windows 2003 R2 SP2简体中文标准版套2客户机操作系统Windows XP SP3简体中文专业版套20浏览器Internet Explore 6.0以上套20服务器 Tomcat 6.0套202.1.3 开发工具表 3 开发工具一览表软件类型软件名称版本描述备注开发工具MyEclipse 10简体中文专业版数据库系统Oracle Datebase 10g简体中文标准版建模工具MS Visio 2010，PowerDesign简体中文标准版服务器Tomcat简体中文版2.2 项目规划2.2.1 任务描述本系统任务安排如下图任务树所示：图 1 计算机网络课程在线考试系统开发任务树2.2.2 进度安排图 2 计算机网络课程在线考试系统开发进度计划甘特图3. 系统分析与建模3.1 业务组织本系统用户机构的组织结构如图所示。图 3 学生在线考试系统组织结构图3.2 用例建模3.2.1 用例图（1）在计算机网络在线考试系统中，有三种权限的用户使用这个系统，教师首先要设计试卷，然后学生登录通过设置好的试卷来随机抽取题库中的题目组成一张试卷，交卷后教师需要对主观题进行评阅，分数上传到数据库中后只能由管理员来进行更改的操作。整个系统的用例图如图4所示。图 4 计算机网络课程在线考试系统用例图（2）教师设计试卷时，可以对已经存在的试卷进行查询、修改和删除的操作，也可以设置一张新的试卷，设置试卷时要选择各个题型的题目数量，也要对题目所属的知识点，也就是章节进行设定，同时还要选择题目的难度级别，这样才能保证一张试卷考核的内容科学合理。用例图如图5所示。图 5 设计试卷用例图（3）学生考试时会从数据中查询到教师对于试卷的设置，然后从题目中随机抽取出符合要求的题目组成一张试卷，在规定时间内完成考试后提交试卷。考试用例图如图6所示图 6 考试用例图（4）管理员可以对题库和成绩进行管理，题库需要更新，或者由于教材的修改致使考试内容有变化，这就需要对题库进行管理操作。教师批阅试卷完上传的分数只有管理员能够修改，也可以进行查询的操作。管理员用例图如图7所示。图 7 管理员用例图3.2.2 用例描述表 4 设计试卷用例描述表用例标识号：101用例名称：设计试卷用例简要描述：教师设计整套试卷的题目。可以选择各个章节知识点，以及各个题型的题目的数量。主要参与者：教师前置条件：教师已经登录该系统，各题型和章节的题目已经在题库中存在。最低保证：回滚任何未完成的事务。基本事件流：1 教师输入用户名与密码。2 选择试卷的各个题型的题目数量，每个题型的题目选择知识点的分布，保证试卷总分为100分，并能兼顾学科的主要知识点。异常或扩展事件流：1提示错误信息，用户确认。1.1 提示某一章节的某一题型题目数量设置不符合要求1.2 用户离开或重新输入后置条件：试卷的设置数据存储进数据库中。注释：教师对于试卷的设定要科学合理，特别对于各个章节所出的题目和分值的分布要统筹规划好。表 5 考试用例描述表用例标识号：101用例名称：在线考试用例简要描述：学生登录系统进入考试，系统即时生成试卷主要参与者：学生前置条件：学生已经登录该系统，试卷的相关信息以及存放在系统数据库中。最低保证：回滚任何未完成的事务。基本事件流：1 学生成功登录系统并选择开始考试。2 系统根据教师对于试卷的设计，根据题型和知识点的设定，随机从题目中抽取符合要求数量的题目组成一套试卷。3 学生在规定考试时间内答题完并交卷。异常或扩展事件流：1选择开始考试后，系统没有生成试卷。1.1 用户刷新网页1.2 用户退出网页2选择交卷后，没有交卷成功的反馈。 2.1 用户重新选择交卷 2.2 用户退出网页后置条件：学生填写的试卷答案进入数据库存储，客观题由系统自动判定正误。注释：无表 6 评阅试卷用例描述用例标识号：101用例名称：评阅试卷用例简要描述：教师在系统里批改学生的主观题答案，打分后上传到数据库中。主要参与者：教师前置条件：教师成功登录该系统，学生已经参加完考试。最低保证：回滚任何未完成的事务。基本事件流：1 教师输入账号和密码登陆系统。2 查看学生试卷信息。3 批改试卷打分，并将分数上传。异常或扩展事件流：1提示错误信息，用户确认。1.1 提示用户名或密码错误1.2 用户离开或重新输入2查看试卷信息失败。2.1 刷新网页2.2 退出网页后置条件：评阅试卷成功，该试卷的分数上传到系统数据库中。注释：教师只能批阅主观题并打分，分数和系统自动判定的客观题分数相加后即为总得分，教师上传分数后只能查询，不能再修改分数。表 7 成绩管理用例描述用例标识号：101用例名称：成绩管理用例简要描述：管理员对于学生成绩的增删查改。主要参与者：管理员，学生前置条件：管理员账号登陆系统最低保证：回滚任何未完成的事务。基本事件流：1 管理员输入用户名与密码。2 查看学生成绩。3 修改学生成绩。异常或扩展事件流：1提示错误信息，用户确认。1.1 提示用户名或密码错误1.2 用户离开或重新输入后置条件：成绩数据被修改成功。注释：成绩的修改只能由管理员权限来完成3.3 概念数据建模图 8 学生在线考试系统概念数据模型3.4 辅助建模3.4.1 顺序图（1）教师用自己的登录账号和密码登录系统后，选择进入试卷管理，在试卷管理的界面可以查询已经有的试卷设置，查询时会把请求提交给数据库，查询成功就会显示出试卷的信息。选择某一试卷后可以进行更改和删除的操作。建立一张新的试卷时，需要选择每种题型的题目数量，题目所属的章节和题目的难度级别，这要才能保证试题分布科学合理，符合考试大纲的要求。教师设计试卷的时序图如图9所示。图 9 设计试卷用例顺序图（2）学生登录系统考试必须要输入自己的学号和身份证号作为登录的用户名和密码，登录后参加考试就会从数据库中查询试卷的设定，得到试卷的信息，以这些信息为条件从题库中随机抽取符合要求的试题，来组成一张完整的试卷。答题结束后提交试卷，系统可以自动判定客观题的正误并得出分数，将客观题分数和主观题的信息存储进数据库中。考试的时序图如图10所示。图 10 考试用例顺序图（3）教师通过自己的用户账号和密码登录系统，可以选择批阅试卷，系统会显示交卷成功的学生，选择某一个学生，从数据库中查询出此学生的答卷，显示其主观题答题信息和客观题得分，教师对主观题评分后，再将总分上传到数据库中存储。批阅试卷顺序图如图11所示。图 11 评阅试卷用例顺序图（4）管理员通过自己的用户名和密码登录系统后，选择进入成绩管理，向系统查询学生的分数，得到学生考试的结果。可以选择某一学生的成绩，对其进行更改操作。成绩管理顺序图如图12所示。图 12 成绩管理用例顺序图3.4.2 分析类图图 13 学生在线考试系统分析类图3.4.3 活动图(1)学生考试活动图如图14所示：图 14 学生考试系统活动图（2）教师设计试卷系统活动图如下所示：图 15 试卷设计系统活动图3.4.4 业务规则建模（判定表）（1） 利用业务判定表对设计试卷进行分析，其中判定的条件包括：用户成功登录、用户类型为教师、查询试卷操作和执行新增或修改试卷操作；可供选择的结果包括：操作成功和操作失败。其业务判定表如下所示：表 8 设计试卷业务判定表条件规则1234用户成功登录YYYY用户类型为教师YYNN查询试卷操作YYYN执行新增或修改试卷操作YNYN结果操作成功×Y操作失败×N（3）利用业务判定表对考试情况进行分析，其中用于判定的条件包括：登录用户为学生、进入考试页面、执行交卷操作和时间用完自动交卷；可供选择的结果包括考试成功和考试失败。其业务判定表如下所示：表 9 考试业务判定表条件规则1234登录用户为学生YYYY进入考试页面YYYN执行交卷操作YNNN时间用完自动交卷NYNN结果考试成功××考试失败××（3）利用业务判定表对成绩管理情况进行分析，其中用于判定的条件包括：登录用户为管理员、进入成绩管理、查询学生分数操作和执行增删改操作；可供选择的结果包括操作成功和操作失败。其业务判定表如下所示：表 10 成绩管理业务判定表条件规则1234登录用户为管理员YYYY进入成绩管理YYYY查询学生分数操作YNYN执行增删改操作YYNN结果操作成功××操作失败××4. 系统设计与建模4.1 总体结构设计4.1.1 体系结构设计计算机网络课程在线考试系统是分为客户层、表现层、业务层和数据层。其中，客户层是提供一个平台；表现层是以一种外在界面的方式展现；业务层则是根据从页面上传递过来的信息进行处理；数据层主要是用于存储数据。图 16 计算机网络课程在线考试系统体系结构图4.1.2 功能结构设计图 17 计算机网络课程在线考试系统功能结构图4.2 数据模型设计4.2.1 逻辑数据建模表 5 计算机网络课程在线考试系统逻辑数据模型4.2.2 物理数据建模表 13 选择题信息表结构表 14 判断题信息表结构表 15 简答题信息表结构序号字段名主键否外键否数值类型长度缺省值取值范围可为空1简答题编号YN数字10-0011000N2难易程度NN文本30MF/MY3题目章节NY文本30MF/MY4题目内容NN文本300MF/MY5答案NN文本750MF/MY表 16 学生信息表结构序号字段名主键否外键否数值类型长度缺省值取值范围可为空1学生编号YN数字30-001100000N2身份证号NN文本150MF/MN3姓名NY文本30MF/MN4学院NN文本180MF/MY5班级NN文本10MF/MY表 17 答卷信息表结构序号字段名主键否外键否数值类型长度缺省值取值范围可为空1答卷编号YN数字10-001100N2学生编号NY数字30M001100000N3客观题得分NN数字30MF/MY4简答题编号NN文本30MF/MY5考生答案NN文本600MF/MY表 18 管理员信息表结构序号字段名主键否外键否数值类型长度缺省值取值范围可为空1管理员编号YN数字10-001100N2帐号名NN文本30MF/MN3登录密码NN数字30MF/MN表 19 成绩信息表结构序号字段名主键否外键否数值类型长度缺省值取值范围可为空1成绩编号YN数字10-001100N2学生编号NY数字30M001100000N3分数NN数字30MF/MN4试卷编号NN文本30MF/MN表 20 教师信息表结构序号字段名主键否外键否数值类型长度缺省值取值范围可为空1教师编号YN数字10-001100N2登录名NN文本30MF/MN3登录密码NN文本30MF/MN4姓名NN文本30MF/MY图 18 计算机网络课程在线考试系统数据库表间关系图4.3 设计类建模在分析类图与物理数据建模的基础上，利用设计类图可以很清晰的知道个各类之间的关系，个各类中有些什么属性以及有些什么样的方法，其方法的参数是什么类型的，每个方法有几个参数且其返回值又是什么类型的。设计类图如下图所示：图 19 计算机网络在线考试系统设计类图4.4 人机界面设计4.4.1 表单与报表设计在业务需求分析的基础上，设计系统表单与报表的格式与布局，具体包括：（1）表单与报表列表；（2）表单布局或样例设计。表 20 计算机网络课程在线考试系统表单序号名称类型用户任务环境1选择题基本信息添加屏幕表单管理员数字102简答信息添加屏幕表单管理员数字103判断题信息添加屏幕表单普通管理员数字104试卷信息添加屏幕表单教师数字10表 21 计算机网络课程在线考试系统表单列表序号名称类型用户任务环境1试题信息显示屏幕表单 管理员文本102学生成绩信息显示屏幕表单管理员文本103学生信息显示屏幕表单管理员文本104考卷信息显示屏幕表单学生文本105答卷信息显示屏幕表单教师文本106试卷基本信息显示屏幕表单教师文本10图 20 计选择题添加表单布局设计图4.4.2 人机对话与界面设计在业务需求分析（即用例图、顺序图与活动图等模型）的基础上，设计系统各部分的操作界面，要求界面美观大方，各类界面的风格保持一致；采用对话图描述人机对话的顺序、条件分支和重复。图 21 计算机课程在线考试系统对话图图 22 考试界面截图该界面是学生进入在线考试系统后，选择开始考试的答题界面。系统根据数据库中的试卷设置，从题库中随机抽取题目组成一张完整的考卷，学生在考卷上开始答题。图 23 管理员登录界面截图该界面是计算机网络课程在线考试系统管理员登录界面，管理员在此界面登录系统，当用户名和密码相匹配的时候才能登录系统，登录系统后进入管理员的界面。5. 系统测试与运行5.1 核心算法描述5.1.1 设计试卷算法描述IF 教师登录选择设计试卷 THENdo 进入设计页面；IF 设置题型 AND 设置数量AND 设置章节 AND 设置难易度THEN生成试卷成功；ELSE生成试卷失败；END IF5.2 系统测试用例设计下面以系统的登录为例来说明系统的测试。表 5 登录界面测试用例用例编号101用例名称系统登录测试方法黑盒测试用例描述系统登录；用户名存在、密码正确的情况下，进入系统；页面信息包含：页面显示用例入口打开IE，在地址栏输入相应地址；进入该系统登录页面5.3 系统使用说明把系统的运行的环境搭建好，就可以启动Tomcat服务器，启动服务器之后，在浏览器的地址栏输入http:/127.0.0.1:8081/onlineExam/index.jsp,进入计算机网络课程在线考试系统的登录界面。如果要成功进入系统，在登录界面看到用户名以及密码是必须的填写的，如果身份不是学生，而是管理员或者教师，则可以选择后台登录进入系统。第 32 页