网上考试系统的设计与实现(共60页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上1绪论1.1选题背景网络化教育代表了教育改革的一个发展方向，已经成为现代教育的一个特征，并对教育发展形成新的推动力。随着Internet/Intranet技术迅速发展和广泛普及，建立在其上的远程教育成为现代教育技术未来发展方向之一，在线测试作为远程教育的一个子系统也成为一个重要的研究领域。现代远程教育作为一种新的教学手段已经开始进入我们的生活，正在给传统教育模式带来新的变革。Internet技术的发展使得考试的技术手段和载体发生了革命性的变化，Internet的开放性、分布性特点和基于Internet的巨大的计算能力使得考试突破了时间和空间的限制。基于Internet

2、的考试系统正成为人们的研究热点之一，与传统考试模式相比，网上考试具有无可比拟的优越性，它可以将传统考试过程中试卷组织、审定印制、传送收集、登记发放、评判归档各个环节缩小到一至两个环节，几乎屏蔽了所有人工直接干预考试活动的可能性，不但能够节约大量时间、人力、物力与财力，而且还可以大幅度提高考试成绩的客观性和公正性。网上考试系统课题产生背景是当今教育信息化的趋势及我国高校教育信息化系统的建设；目的是充分利用学校现有的计算机软、硬件资源和网络资源实现无纸化考试以避免传统手工考试的不足。与传统考试模式相比，网上考试渗入了更多的技术环节，对实现安全性的途径、方法也提出了更高的技术要求。通过Interne

3、t/Intranet来实现网上考试，是现代教育技术的一个具体实现，具有很重要的现实意义。可以实现教考分离以及考务工作的全自动化管理，可以有效利用校园网的软硬件资源，使其发挥最大效力，更好的为学校的教学、科研、管理服务，可以大规模的实行考试，实现考试的客观、公证性，自动化组卷、阅卷可以减轻教师的工作强度。传统考试要求老师收集资料、出试卷、印试卷、安排考试、监考、收集试卷、评改试卷、讲评试卷和分析试卷。这是一个漫长而复杂的过程，已经越来越不适应现代教学的需要。网络考试系统是传统考场的延伸，它可以利用网络的无限广阔空间，随时随地的对学生进行考试，加上Web数据库技术的利用，大大简化了传统考试的过程。

4、本文以Internet为平台，研究了基于Web考试系统的设计与实现，包括系统需求分析和系统功能设计以及数据库设计。重点阐述了用户管理模块、用户权限管理模块、题库管理模块、试卷管理模块、信息发布管理模块、用户操作日志记录模块和专家答疑模块的设计。特别是在题库管理模块中对自动组卷功能常用的算法(包括随机选取法、回溯试探法和遗传算法)进行了比较。对于较流行的存储加密、防SQL注入过滤、模糊检索、验证码技术也给出了具体实现。1.2国内外网上考试系统现状与发展趋势随着计算机应用的迅猛发展，网络应用不断扩大，现在很多国外的大学和社会其他部门都已经开设了远程教育，通过计算机网络实现异地教育和培训，且这些应用

5、正逐步深入到千家万户。人们迫切要求利用这些技术来进行网上在线考试，以减轻教师的工作负担及提高工作效率，与此同时也提高了考试的质量，从而使考试更趋于公证、客观，更加激发学生的学习兴趣。例如目前许多国际著名的计算机公司所举办的各种认证考试绝大部分采用这种方式。在英国，已经实现了英语资格考试的网上学习和水平认证全过程。远程教育包括很多环节，例如教学系统、答疑系统和考试系统等等。其中很重要的一个环节就是网上考试系统，同时它也是最难实现的环节。在我国，虽然远程教育已经蓬勃地发展起来，但是目前学校与社会上的各种考试大都采用传统的考试方式，在此方式下，组织一次考试至少要经过五个步骤，即人工出题、考生考试、人

6、工阅卷、成绩评估和试卷分析。显然，随着考试类型的不断增加及考试要求的不断提高，教师的工作量将会越来越大，并且其工作将是一件十分烦琐和非常容易出错的事情，可以说传统的考试方式已经不能适应现代考试的需要。网上考试系统是建立在国际互联网上的应用系统，客户端的配置可以是极为简单，使考试不受地域的局限。1.3本系统设计路线目前，网络应用软件的模式主要有二类：Client/Server模式，Browser/Web Server模式。前者主要的缺点是维护、升级较麻烦，后者是近几年伴随Internet迅速发展起来的一种技术，它与客户机/服务器方式类似，客户端是一个标准的浏览器，服务器端是Web Server，

7、而Web Server与数据库和应用服务器的紧密结合，使得这种模式的应用范围不断扩大，它已不仅仅用于网上查询，有很多部门的业务系统、企业的MIS系统纷纷采用这种模式，它的主要优点是便于扩充应用、升级维护更简便。利用网络和数据库技术，结合目前硬件价格普遍下跌与宽带网大力建设的有利优势，应用ASP(Active Server Page)技术，开发了基于Web的B/S模式的网络考试系统。它运用方便、操作简单，效率很高。现阶段虽只实现了试卷的客观题部分，但已具有多用户同时在线考试、动态随机出题、时间控制、自动阅卷，试题管理、修改试题库、用户管理、章节管理、用户权限管理、用户日志管理等重要功能，也就是说

8、实现了真正的无纸化考试，满足任何授权的考生随时随地考试并迅速获得成绩，同时也大大减轻了教师出题和阅卷等繁重的工作量。基于上述考虑，整个考试系统采用Browser/Web Server的二层体系结构比较合适，服务器端采用Microsoft SQL Server数据库系统和ASP组件来构成考试的应用服务系统；客户端采用浏览器来完成考试全过程，同时可进行远程系统维护和管理。Web服务器接受请求，通过应用程序服务器执行一个ASP程序，从而实现与客户机进行信息资源的交互。数据库服务器用来存储管理信息系统中所用到的各种数据。系统的客户端只需要一个浏览器即可。相关人员通过浏览器来增加、修改、删除数据，对信息

9、进行管理。2系统实现关键技术本网上考试系统设计遵循软件工程的基本原则，经过可行性分析、需求分析、数据库分析与设计、系统实现、系统测试等几个阶段。系统实现的关键技术包括Web技术、ASP技术、数据库技术、页面布局显示技术，以及试卷的生成与评估的算法等。下面对涉及的技术和相关理论作一个概述。2.1 Web技术Web技术的迅猛发展，使全人类都能共享Web上的各类资源，包括功能强大的计算资源、海量信息的数据库资源、五花八门的多媒体信息资源、门类齐全的软件工具资源等，这些使得任何人能在任何时间、任何地点和任何设备上获得所需要的信息资源和服务。Web技术为Internet的普及与推广起到关键性的作用，例如

10、在远程教育、电子商务、电子政务、办公自动化、掌上电脑、信息家电、嵌入式系统等方面的应用，几乎无所不在。Web是一个无集中控制、无统一结构、无完整性约束、无事务管理、无标准查询语言和数据模型、可无限扩充的一个松散的分布式信息系统。Web是在TCP/IP、Mime、Hypertext等技术之上发展起来的，并在此基础之上，开发了HTTP、HTML、URL等技术，但其核心是HTTP。从本质上讲是各种技术的集成与综合应用，它以TCP/IP协议为基础，使用HTML描述网络的资源，通过超文本(Hypertext)、超媒体(Hypermedia)技术实现超级链接，无论文本、图形，还是动画、声音都能通过文挡中的

11、链接连接到服务器上的其它文档或其它站点，使客户以用交互方式快速地搜索所需要的资料，通过表单供用户填写并通过服务器应用程序提交给数据库等。2.2 ASP技术简介随着计算机及网络技术的飞速发展，Internet/Intranet应用在全球范围内日益普及，在众多的网络服务中，Web给人耳目一新的感觉，而在这其中，ASP技术则因为可以进行复杂的数据库操作、很强的交互性以及方便用户控制管理且简便易学而备受青睐，成为当前相当热门的网络开发技术。ASP程序工作在Web服务端，浏览器向服务器发出一个HTTP请求，请求一个.asp文件，Web服务器响应该请求并调用ASP引擎执行该文件，当遇到任何与Active脚

12、本兼容的脚本(如VBScript 、JavaScript)时ASP引擎调用相应的脚本引擎解释执行其中的脚本命令，若脚本中含有访问数据库的请求，则通过ODBC连结后台数据库，由数据库访问组件ADO(Active Data Object)执行访库操作，最后，ASP依据访数据库的结果集自动生成标准的HTML页面发送到客户浏览器。此过程如图21所示：Web服务器客户端浏览器ASPADO访问ODBC数据库HTTP图21 客户访问数据过程图ASP是服务器端脚本编程环境。使用ASP可以交互HTML页、脚本命令和ActiveX组件组合起来，创建动态的、交互的Web网页和基于Web的功能强大的应用程序。ASP(

13、Active Server Pages )是微软公司推出的一种用以取代CGI(Common Gateway Interface)的技术。简单讲，ASP是位于服务器端的脚本运行环境，通过这种环境，用户可以创建和运行动态的、交互式的Web应用程序，如交互式的动态网页，包括使用html表单收集和处理信息、上传与下载文件等。ASP工作原理如图22所示:浏览器WEB服务器Active Server Pages图22 Active Server Pages工作原理图ASP内含于IIS(Microsoft Internet Information Server)3.0和4.0之中。有了ASP就不必担心客户浏

14、览器是否能运行你所编写的代码，因为所有的程序都将在服务器执行，包括所有嵌在普通html中的脚本程序。当程序执行完毕后，服务器仅将执行的结果返回客户浏览器，这样就减轻了客户浏览器的负担，大大提高了信息交互速度。从字面上说，ASP包含下面3方面的含义： Active、Server、 Pages。作为IIS环境下开发WEB应用的一种简单、方便的编程工具，ASP具有如下特点：(1)使用VBScript JavaScript 等简单易懂的脚本语言，结合html代码，可快速完成网站应用程序的开发；(2)容易编写，无须编译，可在服务器直接执行；(3)使用普通的文本编辑器，如windows的记事本，即可进行编

15、辑；(4)与浏览器无关，只要客户端浏览器能够执行html代码，就可以浏览ASP设计的网页内容。ASP所使用的脚本语言均在WEB服务器执行，客户端的浏览器不执行这些脚本语言；(5)ASP需要能够能与任何ActiveX Scripting语言相兼容，除了可以使用VBScript 或JavaScript脚本语言来设计外，还可以通过plug-in的方式，使用由第三方所提供的其他脚本语言，例如rexx、perl 、tcl等，脚本引擎是处理脚本程序的COM组件；(6)ASP 的源程序不会被传到客户浏览器，因而可以避免源程序被剽窃，提高了程序的安全性；(7)可使用服务器端的脚本来产生客户端的脚本；Activ

16、es服务器组件具有无限可扩充性，可以使用Visual Basic、Java、Visual C+、Cobol等编程语言来编写所需的Actives服务器组件。2.3 数据库技术简介由于本系统涉及到许多数据的处理，这就需要有一个强大的后台数据库管理系统支持。目前主要的数据库有：Access、DB2、FoxPro、Informix、Oracle、Sybase、SQL Server、达梦、虚谷等，其中网络型的SQL Server、Oracle产品安全性远远高于桌面型的Access、FoxPro等数据库。本系统采用的是微软公司的SQL Server 2000。原因如下：第一，SQL Server与Wind

17、ows 2000 Server服务器紧密集成，而Windows 2000 Server服务器具有很好的安全性，能够排除所有未经授权的非法用户的访问，确保了SQL Server 2000服务器的安全性，符合系统对安全性的要求；第二，用户可以使用Web浏览器查询存储在SQL Server 2000数据库中的数据，符合系统远程访问数据库的要求。第三，容量庞大，每个数据库中可创建多达20万个数据表，数据表中的记录的行数只受服务器硬盘空间的限制，符合系统的考题数目较多的要求。2.4 ASP访问Web数据库原理ASP是一个服务器的脚本环境，内嵌在HTML页面中的脚本程序在这里运行并建立Web服务器应用程序

18、。在ASP脚本中可以通过三种方式访问数据库：传统的IDC(Internet Database Connector)、ADO(ActiveX Data Object)和RDS(Remote Data Server)。其中ADO是ASP内置的数据库存取组件，各种脚本和语言均可调用它实现对数据库的直接访问，并利用相应的数据接口显示查询结果。ADO拥有强大的活力，它是位于ODBC和OLEDB之上的高性能数据库操作接口，提供了开放的数据操作对象模型，允许开发人员使用任何语言和统一的编程模式操作各种与ODBC和OLEDB兼容的数据库，如Microsoft Access、FoxPro、Microsoft S

19、QL Server、Oracle等。ADO简单易行、应用广泛使之成为ASP访问数据库所采用的最佳选择。这种对数据库的访问方式是由Internet Information Server来完成的。执行过程如图23所示：图23 ASP访问Web数据库过程(1)浏览器：用户通过Web浏览器用HTTP协议向Internet信息服务器(IIS)发出请求。(2)服务器：服务器检查网页文件的类型，对扩展名是.asp的文件服务器调用ASP系统程序，解释执行被请求页面文件的所有脚本命令。若脚本中含有对数据库的请求，服务器就执行连接访问数据库的操作，并将结果以HTML格式送回用户浏览器作为响应。(3)数据库：储存了

20、动态交互所需的信息数据，用户可通过指令对其进行查询、修改、添加、删除等操作。数据库是实现有组织的，动态的存储大量关联数据，方便多用户访问的计算机软硬自愿组成的系统，它与文件系统的重要区别是数据的充分共享，交叉访问，与应用程序的高度独立性。ADO是一项容易使用并且可扩展的将数据库访问添加到Web页的技术。可以使用ADO去编写紧凑简明的脚本以便连接到ODBC兼容的数据库和OLEDB兼容的数据源。ADO包括Command、Connection、Recordset、Fields、Parameters、Property、Error七个对象和一个动态的Properties集合，绝大部分的数据库访问任务都可

21、以通过它们的组合来完成。一般使用ADO访问数据库的ASP脚本程序使用Connection对象建立并管理与远程数据库的连接；使用Command对象提供灵活的查询；使用Recordset对象访问数据库查询所返回的结果。这三者是ADO中最基本也是最核心的对象。使用ASP通过ADO访问数据库，主要有以下步骤：(1)确定数据源，连接数据库。ADO提供Connection对象，可以使用该对象建立和管理应用程序和ODBC数据库之间的连接。Connection对象具有各种属性和方法，可以使用它们打开和关闭数据库连接，并且发出查询请求来更新信息。要建立数据库连接，首先应创建Connection对象的实例。(2)

22、使用“Server.CreateObject”建立ADO的连结对象。(3)通过Connection对象的“Open”方法打开数据库。(4)表单中提取信息，构造处理数据库的SQL命令并使用“Execute”命令执行访问数据库的操作，并将返回的结果集储存到Recordset中。(5)使用Recordsets对象提供的方法和属性，完成SQL结果集的处理，并显示结果。(6)关闭Recordsets结果集和数据库。2.5 页面显示技术CSS和DIVCSS是Cascading Style Sheets(层叠样式表)的简称。由W3C的CSS工作组产生和维护，是一种标记语言，它不需要编译，可以直接由浏览器执行

23、(属于浏览器解释型语言)。在标准网页设计中CSS负责网页内容(XHTML)的表现。CSS文件也可以说是一个文本文件，它包含了一些CSS标记，CSS文件必须使用css为文件名后缀。可以通过简单的更改CSS文件，改变网页的整体表现形式，从而减少设计工作量，实现内容与表现分离，有了CSS，网页的内容(XHMTL)与表现就可以分开了。使网页的表现非常统一，并且容易修改。CSS支持多种设备，比如手机，PDA、打印机、电视机、游戏机等。使用CSS可以减少网页的代码量，增加网页的浏览速度，减少硬盘容量。DIV元素是用来为HTML文档内大块(block-level)的内容提供结构和背景的元素。DIV的起始标签

24、和结束标签之间的所有内容都是用来构成这个块的，其中所包含元素的特性由DIV标签的属性来控制，或者是通过使用样式表(CSS)格式化这个块来进行控制。2.6 UML概述UML(统一建模语言)是一套用来设计软件蓝图的标准建模语言，也是一种可视化的面向对象的模型分析语言。从系统工程角度来看，UML可以说是一种软件结构分析工具。也就是说，UML是一种从软件分析、设计到编写程序规范的标准化建模语言。2.6.1 UML的概念模型为了理解UML，需要形成一个语言的概念模型。UML包括三个主要要素： UML的基本构建块、支配这些构建块放在一起的规则和一些运用于整个UML的公共机制。这三部分构成了UML的概念模型

25、。(1) UML的基本构建块UML的词汇表中包括三种构建块：事物、关系和图。事物是模型中最有代表性的成分的抽象；关系把事物结合在一起；图聚集了相关的事物。在UML中，事物分为结构事物(包括类、接口、协作、用例、主动类、构件和节点)、行为事物(包括交互和状态机)、分组事物(包)和注释事物(注解)；有四种关系：依赖关系、关联关系、泛化关系、实现关系：及可归纳为两类的九种图：一类是结构图，用于描述系统的静态方面，包括用例图、类图、对象图、构件图和部署图；另一类是行为图，用来描述系统的动态方面，包括顺序图、协作图、状态图和活动图。(2)UML规则UML用于描述事物的语义规则分别是：为事物、关系和图命名

26、；给一个名字以特定含义的语境，即范围；怎样使用或看见名字，即可见性；事物如何正确、一致地相互联系，既完整性；运行或模拟动态模型的含义是什么，即执行。另外，UML还允许在一定的阶段隐藏模型的某些元素、遗漏某些元素以及保证模型的完整性，但模型逐步地要达到完整和一致。在软件开发的生命周期内，随着系统细节的展开和变动，不可避免地要出现一些不太规范的模型。UML的规则鼓励(不是强迫)你专注于最重要的分析、设计和实现问题。这些问题将促使模型随时间的推移而具有良好的结构。(3)UML的公共机制有四种在整个UML语言中一致应用的机制，使该语言变得较为简单。这四种机制是规格说明、修饰、通用划分和扩展机制。2.6

27、.2 UML的建模机制从应用的角度看，当采用面向对象技术设计系统时，首先是描述；其次根据需求建立系统的静态模型，以构造系统的结构；第三步是描述系统的行为，其中在第一步与第二步中所建立的模型都是静态的，包括用例图、类图(包含包)、对象图、构件图和部署图等5个图形，是标准建模语言UML的静态建模机制。其中第三步中所建立的模型或者可以执行，或者表示执行时的时序状态或交互关系。它包括状态图、活动图、顺序图和协作图等4个图形，是标准建模语言UML的动态建模机制。因此，标准建模语言UML的主要内容也可以归纳为静态建模机制和动态建模机制两大类。(l)静态建模机制任何建模语言都以静态建模机制为基础，标准建模语

28、言UML也不例外。UML的静态建模机制包括用例图(usecasediagram)、类图(classdiagram)、对象图 (objeetdiagram)、包(Paekage)、构件图 (Compnentdiagram)和部署图 (Deploymentdiagram)。用例图：用例图展现了一组用例、参与者以及它们之间的关系。可以用用例图描述系统的静态使用情况。在对系统行为组织和建模方面，用例图是相当重要的。类图：类图展现了一组类、接口和协作及它们间的关系，在建模中所建立的最常见的图就是类图。用类图说明系统的静态设计视图，包含主动类的类图专注于系统的静态进程视图。系统可有多个类图，单个类图仅表达

29、了系统的一个方面。要在高层给出类的主要职责，在低层给出类的属性和操作。对象图：对象图展示了一组对象及它们间的关系，用对象图说明类图中所反映的事物实例的数据结构和静态快照。对象图表达了系统的静态设计视图或静态过程视图，除了现实和原型方面的因素外，它与类图作用是相同的。构件图：构件图展现了一组构件之间的组织和依赖，用于对原代码、可执行的发布、物理数据库和可调整的系统建模。部署图：部署图展现了对运行时处理节点以及其中构件的配置。它描述系统硬件的物理拓扑结构(包括网络布局和构件在网络上的位置)，以及在此结构上执行的软件(即运行时软件在节点中的分布情况)。用部署图说明系统结构的静态部署，即说明分布、交付

30、和安装的物理系统。(2)动态建模机制系统的动态行为主要是由交互图(顺序图和协作图)、状态图和活动图来表达。顺序图：顺序图展现了一组对象和由这组对象收发的消息，用于按时间顺序对控制流建模。用顺序图说明系统的动态视图。协作图：协作图展现了一组对象，这组对象间的连接以及这组对象收发的消息。它强调收发消息的对象的结构组织，按组织结构对控制流建模。状态图：状态图展现了一个特定对象的所有可能状态以及由于各种事件的发生而引起的状态间的转移。一个状态图描述了一个状态机，用状态图说明系统的动态视图。它对于接口、类或协作的行为建模尤为重要，可用它描述用例实例的生命周期。活动图：活动图是一种特殊的状态图，描述需要做

31、的活动、执行这些活动的顺序(多为并行的)以及工作流(完成工作所需要的步骤)。它对于系统的功能建模特别重要，强调对象间的控制流程。高层活动图用于表示需要完成的一些任务，即用于分析用例，理解涉及多个用例的工作流、多线程及并行，显示相互联系的行为整体，还可用于对企业过程建模，对系统的功能建模。低层活动图用于表示类的方法。但活动图不适用于描述动作与对象间的关系，显示对象间的合作以及显示对象在生命周期内的运转情况。3系统需求分析软件需求是指用户对目标软件系统在功能、行为、性能、设计约束等方面的期望。通过对问题及其环境的理解与分析，为问题涉及的信息、功能及系统行为建立模型，将用户需求精确化、完全化。3.1

32、系统功能需求分析网上考试系统的基本功能是使用计算机来代替人工完成考试中需要完成的一系列任务，达到考试智能化。为了保证系统能够长期、安全、稳定、可靠、高效的运行，系统应该满足以下的性能需求：首先，采用开放、动态的系统架构，将传统的考试模式与先进的网络应用相结合。在考试之前建立有关学科的试题库，并设置考试参数和信息。其次，由于考试是面向特定的某些对象，所以考生进入系统应该进行身份验证。考生进入考试系统后，应该能根据自己的需要选择考试科目，所以该系统还应具有考试科目选择的功能。在线考试与一般的单机考试是不同的。鉴于考试环境一般为机房，考试者之间的距离很近，为了在线考试的规范性，对于每个应试者来说，试

33、卷的题型和题量都应是相同的，但试题并不相同。在线考试基于网络环境，试卷应该从服务器的试题库随机抽取试题后动态生成的。考虑到本考试系统的实用性，从考试内容设计上，题型不能单一，既要有选择题、判断题等客观题，又要有填空题、简答题等主观题。所以一定要考虑题型在数据库中的保存及主观题和客观题的评分问题。另外，系统还应该对考试时间进行控制，时间到了会要求考试者交卷。考试者选择提交后，应该由计算机自动判卷，并将成绩保存。考试完毕后，可以返回登录界或继续考试。考试系统还应当根据考试情况对试题区分度、难度进行评估，以及试卷信度的分析。此外，应该能够方便、快捷的对在线考试系统管理，此外，用户还应能进行远程注册。

34、根据以上分析和考试流程，本系统至少应该具有以下功能或目标：(1)用户管理：可以对教师、学生用户增加、编辑、删除。(2)授权管理：可以对教师用户授予不同的操作权限。(3)试题库管理：对各题型的管理，试题的录入、编辑、删除等。(4)试题参数设置：知识范围、题型、数量、分值等。(5)试卷生成：可以指定试卷的各题型的数量，从试题库里随机抽取试题生成一份考卷。(6)在线考试：系统严格控制整个考试过程，实现实时监控与状态的控制，考生需要在限定的考试时间内交卷。(7)计算机自动阅卷：能够自动对考生的客观题部分进行评分，主观题部分则由阅卷教师阅卷后将其成绩手工输入，最后计算机生成每个考生的成绩，并将结果保存于

35、考生成绩数据库。(8)综合查阅：不同的用户，根据不同的权限，可以对考生试卷、成绩等信息进行查询，并能够删除指定记录。(9)考试分析与评估：考试系统根据考试情况对试题区分度、难度进行评估，以及试卷信度的分析。(10)在线考试系统应该具备友好、简洁的操作界面，安全性要高，稳定性要强，能够满足多人以上同时及进行在线考试。3.2系统用例分析通过对系统的需求进行建模，直观形象的图形化表示，便于清晰地认识整个系统的流程和功能。按照面向对象的分析与设计思想，首先分析员通过识别出系统参与者(角色)及系统应完成的动作(用例)，得到系统业务模型图(用例图)；然后分析并得出各个动作(用例)的活动图(参与者参与系统的

36、活动)；最后根据参与者的相关操作建立时序图。UML是一种图示化的面向对象建模语言，对Web技术和组件技术在系统开发中的建模方法有合理有效的定义。本文采用UML的用例图、活动图、状态图、时序图和协作图来对网络考试系统的需求进行分析，并建立用例模型。(1)识别参与者(角色)参与者是代表与系统交互的人、硬件设备或另一系统，它存在于系统的外部。通过对本考试系统的需求分析，可以确定系统有两个主要参与者：学生(Student)、教师(Teacher)。这两个参与者的描述如下：角色名：教师(Teacher)角色职责：管理教师和学生帐户、教师用户授权、维护题库、设置组卷参数、监督考试情况、评阅主观题、查询学生

37、的试卷和成绩，对考试情况的统计和分析、回答学生提问等。角色名：学生(Student)角色职责：在线考试、查询考试成绩、提交问题等。(2)识别用例用例(use case)：规定系统或部分系统的行为，它描述系统所执行的动作序列集，并为执行者产生一个可供观察的结果。在角色的基础上需要确定系统的用例。经过对需求进一步的分析，确定系统中存在如图31所示的如下用例：图31系统的用例关系图与教师相关的用例教师信息的查询、增加、删除、修改教师权限的查询、授予考生信息的查询、增加、删除、修改操作日志的查询、删除答疑信息的查询、删除、回复试题库中试题的查询、增加、删除、修改生成试卷考试过程的监视试卷客观题的批阅试

38、卷总分的计算试卷的分析与评估考生相关的用例完成答卷查询分数疑问的查询、提交个人操作日志的查看3.3用例建模用例：用于反映用户与计算机之间进行典型的交互。用例模型：描述的是外部执行者所理解的系统功能。一个用例模型由若干用例图描述。用例图：从用户角度描述系统功能，并指出各功能的操作者。用例图的主要元素是用例和执行者。根据前面对系统参与角色及用例的分析，可得用例图。由于本系统涉及的用例较多，这里仅给出几个主要的用例图。(1)用户登录用例图本用例提供了用户如何登录到考试系统中。如图32所示。图32登录用例图(2)题库管理用例图本用例提供用户进行考试试题的录入、题库相关信息进行管理和维护功能。如图33所

39、示。图33题库管理用例图(3)试卷管理用例图本用例提供了用户进行试卷生成、修改相关管理过程描述。如图34所示。图34试卷管理用例图(4)考试管理用例图本用例提供了教师实时监控考生、学生在线考试的交互过程描述。如图35所示。图35考试管理用例图(5)专家答疑用例图本用例实现了学生提问、教师答疑及管理维护等操作过程。如图36所示。图36专家答疑用例图3.4活动图描述用例活动图记录单个操作或方法的逻辑、单个用例或商业过程的逻辑流程。实质上活动图是结构化开发中流程图和数据流程图(DFD)的面向对象等同体。在UML中活动图(Activity Diagram)的本质上就是流程图，它描述系统的活动、判断点和

40、分支等。一个活动结束自动引发下个活动开始，则两个活动之间用带箭头的连线连接，连线的箭头指向下一个活动。根据前面得到的用例图，经过分析，可以得到对应的活动图。由于本系统涉及的活动较多，这里仅给出几个主要的活动图。(1)学生登录活动图如图37所示，系统首先提示用户输入用户名和密码，然后学生输入用户名和密码提交，系统验证输入的用户输入用户名和密码是否正确，如果正确就启动系统，将用户信息写入日志，否则提示错误信息，并提示学生(student)重新输入用户名和密码。图37学生登录活动图(2)题库管理如图38所示，系统首先提示教师输入用户名和密码，然后教师输入用户名和密码提交，系统验证输入的用户名和密码是

41、否正确，如正确，则启动系统，教师可以对题库存进行维护操作。否则，系统提示错误信息，并提示教师重新输入用户名和密码。图38题库管理活动图(3)在线考试如图39所示，系统首先提示考生输入用户名和密码，然后考生输入用户名和密码提交，系统验证输入的用户名和密码是否正确，如正确，则启动系统，出现考试界面，考生可以在线答题，并更新考生答案表的相关信息。否则，系统提示错误信息，并提示考生重新输入用户名和密码。图39在线答题活动图(4)专家答疑如图310所示，本图简化了有关学生、教师登录验证等相关动作，当学生提交问题，系统接收到问题集中，教师查看问题集和回答问题，学生可以查看已经回复的问题。有特殊权限的教师还

42、可以删除问题，这些类似执行删除的操作将会写入日志，为以后系统分析提供依据。图310专家答疑活动图3.5类图描述用例类是具有相似结构、行为和关系的一组对象的描述符。类图(Class Diagram)显示了一组类、接口、协作以及他们之间的关系。在UML中问题域最终要被逐步转化，通过类来建模，通过编程语言构建这些类从而实现系统。类加上他们之间的关系就构成了类图，类图中还可以包含接口、包等元素，也可以包括对象、链等实例。下面以教师、学生为对象用类图来描述一下。如图311所示。图311教师、学生类图类图中一般用户(user)具有姓名、密码、身份三个属性和浏览、登录两个方法。学生(student)继承了一

43、般用户的所有属性和方法，还拥有自己的年级、班级属性和自己独有的考试、提问方法。教师(teacher)则继承一般属性方法外独立拥有权限属性和管理、监考、答疑等方法。通过类图可以清楚的了解到类之间的继承关系、相关属性和方法，并且可以细化到哪些属性是公有的哪些是私有的。相类似的信息管理模块也可以用类图来描述。如图312所示。图312信息管理模块类图3.6系统状态图UML状态图(Statechart Diagram)描述一个实体基于事件反应的动态行为，显示了该实体如何根据当前所处的状态对不同的时间做出反应的，通过类对象的生命周期建立模型来描述对象随时间变化的动态行为。图313所示是考生在考试过程中的几

44、种状态，整个考试过程需要教师参与，教师监考也是改变考生状态的一个重要角色。图313考生考试状态图3.7时序图描述用例在UML中，系统的动态行为模型可以用交互作用图(包括时序图和协作图)来描述。时序图(Sequence Diagram)是UML用于描述按照时间顺序对给定场景中相互协作对象之间消息传递的视图。时序图强调对象之间消息的时间顺序，同时显示了对象之间的交互。活动图描述从活动到活动的控制流，而交互作用图则强调从对象到对象的控制流。经过分析，在本考试系统中主要包含了两种类型的时序图：(1)考生活动时序图描述考生参加考试全过程的时序图，如图314所示。图314考生活动时序图(2)教师活动时序图

45、描述教师组织考试全过程的时序图，如图315所示。图315教师活动时序图4 数据库分析与设计数据库技术对数据处理量大、数据类型复杂，以及对数据的存储、维护、检索、分类、统计等诸多方面具有强大的功能。网上考试系统离不开数据库系统的支持，不论是试题、答案，还是考生信息都需要存放在数据库中，而且数据库独立于程序而存在，具有较好的安全性，本考试系统使用Microsoft SQL Server 2000作为后台数据库。4.1数据流程分析通过前面对系统功能需求，以及功能模块的划分情况的深入研究分析，可以得到如图41所示的网上考试系统的数据流程图。图41网上考试系统的数据流程图进一步对网上考试系统的考试过程、

46、考试内容和数据流程分析，本系统应当具有如下的数据项和数据结构：教师信息，包括的数据项有：教师编号、教师姓名、管理密码、权限等。学生信息，包括的数据项有：学生编号、学生姓名、管理密码、年级、班级等。科目，包括的数据项有：科目编号、科目名称、科目信息等。年级，包括的数据项有：年级编号、年级名称等。班级，包括的数据项有：班级编号、班级名称等。试题，包括的数据项有：试题编号、科目、题干、题型、备选项、答案、选中次数、答对率、试题作者、添加时间等。考场，包括的数据项有：考场编号、考卷名称、考场密码、考试类型、考试科目、开始时间、结束时间、监考老师、考生年级、考生班级、判断题数目、判断题分值、单选题数目、

47、单选题分值、多选题数目、多选题分值、填空题数目、填空题分值、总分、平均分、考场状态等。考生试卷，包括的数据项有：试卷编号、学号、考场号、题目编号、试题编号(题库)、试题类型、试题答案、试题状态、试题分数、考生答案、考生得分等。学生成绩，包括的数据项有：学号、考场密码、考场编号、试题编号、正确答案、考生答案、考生分数、考生状态等。专家答疑，包括的数据项有：问题编号、学生姓名、问题简述、问题描述、提问时间、答疑教师、答疑内容等。日志操作，包括的数据项有：日志编号、操作者编号、操作者姓名、操作者身份、操作时间、主机IP、执行操作等。信息分类，包括的数据项有：分类编号、分类名称等。信息发布，包括的数据

48、项有：信息编号、新闻标题、分类编号、教师姓名、新闻内容、发布时间等。4.2数据库概念设计通过上面对考试系统各数据项和数据结构的分析，以及对现实世界概念模型的抽象，可以确立在线考试的主要实体为：教师、学生、考题、年级、班级、科目、信息分类、信息等，并简要地设计出如图42所示的E-R关系图，为数据库的逻辑结构设计奠定基础。图42考试系统E-R关系图4.3数据库逻辑设计数据库的逻辑设计是将数据的概念结构转化为SQL server 2000数据库系统的实际模型，从而得到数据库的逻辑结构，以便在数据库中建立表结构。本考试系统中的所有表均保存于数据库examDB.Mdf，主要包括教师信息表、学生信息表、科目表、年级表、班级表、试题库表、考试信息表、考生试卷表、考生成绩表、学生试卷表