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1、计算机考试系统的设计与实现 摘 要本文所描述的计算机考试系统是由C#语言开发的系统，数据库采用SQL Server，开篇介绍了系统的背景及意义，并对系统开发的目的、系统的功能、系统的可行性进行了描述。计算机考试系统主要分为学生端，教师端两大模块。这两个模块之间既相互独立，又相互关联成为一个整体。从而实现试题管理、随机分配试卷、学生考试、在线监考、自动改卷等功能，达到节约资源，提高工作效率，保证考试结果客观公正性的目的。关键词 考试系统,方便快捷，SQL Server，C#Design and Realization of Computer Examination SystemabstractW
2、hat this article describes is the computer examination system which developed by the C#, and SQL as its database. In the first place, it introduces the background and significance of the system. Whats more, there are describes about the purpose, functions and feasibility of the system.Computer exami
3、nation system is consist of two modules, which are students and teachers client. They are both independent and related as a whole so that they can implements the functions in tests managing, assigning paper randomly, having examination, monitoring examinations online, checking and marking paper auto
4、matic. It can not only conserve resources, improve efficiency but also ensure the exam results objectively justice.Keywords Examination System,Convenient,SQL Server,C#目 录1 引言11.1 研究背景11.2 研究意义12 系统分析12.1系统总体设计目标12.2 需求分析12.2.1 功能需求12.2.2界面需求22.2.3可靠性需求32.2.4出错信息处理需求32.3 可行性分析32.3.1技术可靠性分析32.3.2经济可行性
5、分析32.3.3应用可行性分析33 系统设计33.1 功能模块设计33.1.1 功能模块划分33.1.2 功能模块设计43.2 数据库设计63.2.1数据库需求分析63.2.2具体表的设计64 系统实现84.1登录管理模块84.2教师端管理模块94.2.1教师端主界面94.2.2试题管理模块114.2.3分配试卷模块114.2.4学生管理模块124.2.5教师管理模块134.2.6学生监控模块144.2.7打印学生成绩模块144.3学生端考试模块155 总结17致谢17参考文献171 引言1.1 研究背景随着计算机技术的迅猛发展，学校教学和管理的信息化发展也有长足的进步，这就要求各个环节都均衡
6、发展，从软硬件双方面把学校建设成一流的信息管理、教育教学的平台。目前设计开发的计算机考试系统也是其中重要的一个方面。传统的考试由于涉及到组织命题、试卷印刷、考试安排、组织阅卷等诸多环节，考试的时间周期长、效率低下。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。人们迫切要求利用这些技术来进行计算机在线考试，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。1.2 研究意义应用现代信息技术构架的计算机考试系统展现出了越来越多的优越性。计算机考试系统旨在探索一种
7、以互联网为基础的考试模式。通过这一新的考试模式，为考试创造一种新的考试环境，提高考试工作效率和标准化水平，使考生可以非常方便的通过网络完成考试。2 系统分析 2.1系统总体设计目标计算机考试系统的目标是实现无纸化考试。由于考试题型通常为判断、单项选择、多项选择等可以自动批改的客观题，而这类题型的答案通常又具有单一性、确定性或有限枚举性等特点，所以便于计算机编码和标准化，以实现无纸化考试。2.2 需求分析2.2.1 功能需求 计算机考试系统主要分为学生端，教师端两大模块。这两大模块之间的具体分析如下：（1）学生端模块登录：根据考号与密码进入客户端，初始密码为学生学号,用户可在登录后修改自己的密码
8、。登录成功页面：该页上有考试信息、下载试卷，倒计时提醒,开始答题、用户退出功能等。试卷页面：该页上有试题,显示试卷上的各种题型，查询试卷的整体结构， 查看剩余时间,交卷,当前状态，学生信息等。客户端防作弊:在考试过程中,该系统一直处于最大化,并且不能运行任何其它程序，并禁用键盘上的某些功能键。客户机在第一次运行需指定服务器IP。（2）教师端模块登录：由教师登录。教师用其工号和密码登录,登录后可修改密码试题库管理：添加、修改、删除试题库的试题，可通过Excel导入。分配试卷：根据所指定的考试类型来分配试卷，分配时需要指定试卷适用的考号、开始时间、结束时间、考试时间。学生管理：可以根据生成的考号对
9、学生信息进行添加,删除,修改,查找等操作。并可以导入或导出学生信息。导出学生试卷：教师可以根据学号或试卷名称查看相应学生的成绩，查看该生该场考试的历史试卷，并可以导出到Excel中。自动改卷：单选题、多选题、判断题能自动批改。对教师的管理：包括添加,删除,修改,查找教师所有信息。监控管理：用于查看每个学生的考试状态，考生连接状态有:断开状态,已连接状态。设置状态转换，比如将考试中、完成状态转变为待考状态。整个考试系统主要工作流程如图所示：图2-1考试系统流程2.2.2界面需求用户界面的友好性是用户能够方便有效地使用系统的关键之一。从用户角度来看，具有友好用户界面的系统有很好的沟通效果。因此，必
10、须在系统分析时，为用户界面细致地规定达到的要求。计算机考试系统根据不同使用者有不同的界面提示，不同的操作者的界面都能显示其拥有的全部功能提示，并且可以方便地直接进入某个功能。使用户能够方便有效的使用系统。2.2.3可靠性需求计算机考试系统使用客户机+Web Services+服务器模式，系统操作简便，优化处理速度，系统采用时间抖动的方式进行处理客户端数据，保证系统能够同时提供几百位学生同时在线考试。系统可以在同一局域网部署几十台乃至百台客户端，只需要一台数据服务器，当网络出现故障时，系统能够给出相应异常信息，最大限度保证系统正常运行。2.2.4出错信息处理需求在操作过程中，系统会捕捉错误并以友
11、好信息显示给用户。错误信息以简单易懂的语句表示，使操作人员理解出现错误的原因，并联系维护人员给出解决办法。当学生端考试过程中，出现断线或掉线情况也可以通过教师端设置进行重新登陆。2.3 可行性分析2.3.1技术可靠性分析系统采用VS2008和Microsoft SQL Server2005，开发语言是C#，采用C/S+Web Services的设计模式，VS2008是面向对象的可视化软件开发工具，其编程平台对数据库的访问做了很好的封装。Microsoft SQL Server2005能够处理大量数据，同时保持数据的完整性并提供许多高级管理功能。它的灵活性、安全性和易用性为数据库编程提供了良好的
12、条件。2.3.2经济可行性分析系统开发只需要一台能够同时运行VS2008和SQL 2005 Express的计算机即可，现在的主流计算机都可以符合要求。在系统部署时，根据需求在服务器上安装SQL 2005 Express和部署WebServices，一般的主机只需安装.net framework 2.0即可安装并运行系统。2.3.3应用可行性分析系统是为了以减轻教师的工作负担及提高工作效率的效率而设计开发的，在各方面都得到了指导老师的支持，学生的认同。软件操作简单，容易上手，性能方面比现有的系统有很大提高，部署的硬件环境容易满足。3 系统设计3.1 功能模块设计3.1.1 功能模块划分系统主要
13、划分为学生端和教师端两大功能模板,其中教师端包括:试题管理模块、分配试卷模块、学生管理模块、教师管理模块、打印考试成绩模块、学生监控模块。各个子模块需要相互协作共同构成整个系统。教师端模块如图3-1所示：教师端学生监控分配试卷学生管理打印考试成绩教师管理试题管理更改密码图3-1 教师端功能模块3.1.2 功能模块设计下面根据服务器处理教师端和学生端发送请求所处理的方式来设计整个功能模块：（1）处理教师客户端的请求登录: 根据传过来的教师工号与密码,在“教师信息表”中查询,然后返回0（失败）或1（成功）状态，客户端根据状态确定是否登录成功。修改密码:根据教师的工号在“教师信息表”查找到相应的教师
14、,然后对照传过来的旧密码是否一致,如果一致则修改为新的密码,返回修改成功信息,约定返回1。否则,返回错误信息,约定:返回0表示修改失败,返回-1表示旧密码错误。试卷管理-导入试题：根据教师客户端的excel文件中传过来的试题信息导入到试题库中，试题包括：类型，题干，选择项，该题的答案，分值等。试卷管理-删除试题：根据教师客户端传过来的试题ID，从试题库中删除。分配试卷：根据教师客户端传过来的生成试卷参数，包括：试卷名称,题目数量,试卷总分数,考试时长,开始时间，结束时间，考试类别，学生学号，生成类型，其中生成类型包括：所有考生试卷题目是否相同，例如：各种试题之间顺序不同，或是各种试题之间的顺序
15、一样，但试题中的选项不一样，然后为每个考生生成试卷。生成方式如下：1）自动为学生生成同一份试卷：只调用一次试卷生成算法，为考生生成试卷。然后将试题的选项随机排列并插入到学生试卷表中。2）自动为每个学生生成不同试卷：为每一个学生调用一次试卷生成算法，将生成的试卷插入到学生试卷表中。导出学生成绩：根据教师客户端传过来的试卷，返回所有查询出来的学生的考试成绩。Excel导入学生信息：根据客户端传过来的学生记录集（导入的指定格式的工作表生成的表对象的序列化）向“学生信息表”中批量插入学生记录。 如果添加成功,返回1,失败则返回0,根据此标识在客户端做相应提示。教师管理-添加教师:根据传过来的教师的工号
16、,姓名,初始密码（教师工号）所教的课程添加到“教师信息表”和“教师所教课程信息表”中。 如果添加成功,返回1,失败则返回0,根据此标识在客户端做相应提示。教师管理-删除教师:根据传过来的教师的工号从“教师信息表”中删除相应记录。 如果删除成功,返回1,失败则返回0,根据此标识在客户端做相应提示。教师管理-修改教师信息: 根据传过来的教师工号,姓名及所授课程在“教师信息表”中做相应修改, 如果修改成功,返回1,失败则返回0,根据此标识在客户端做相应提示。监控中心-查询学生：读取服务器的信息,根据从管理员客户端发过来的状态请求,向管理员客户端发送每个学生的状态,其中状态有:断开状态,连接状态,考试
17、中状态,交卷状态。监控中心-处理二次请求:根据监考老师给的二次请求（口头请求）原因,修改数据库中“学生考试结果表”中的“是否允许发卷”字段为True,并在备注字段中填写二次请求的原因。 如果请求（修改）成功,返回1,失败则返回0,根据此标识在客户端做相应提示。监控中心-处理作弊:根据监考老师提供的信息（口头请求）,将某个考生的状态变量直接改为强制交卷状态。（2）处理学生客户端的请求:登录: 根据传过来的学生学号与密码,在“学生信息表”中查询,然后返0（失败）或1（成功） ,登录成功后,向客户端发送考试信息，连同登录成功信息一起发送的信息包括: 试卷名称,题目数量,试卷总分数,考试开始时间,考试
18、限时等。开始试卷:时间未到指定考试时间时,对于每一个考生的请求返回提示信息“距离考试开始时间还有:XXX分钟”,如果到指定考试开始时间, 若到了,而且“是否允许发卷”为真,则从“考生试卷表”中返回该考生对应的试卷的信息。查看剩余分钟数:根据学生的请求发送该场考试的剩余分钟数。更新学生试题答案信息:根据学生传过来的答案信息更新该考生在“考生试卷表”中的信息。交卷:在考生提前交卷和到达结束时间强制交卷时,发送信息,计算学生成绩。如果为服务器强制交卷或学生请求交卷,则在备注字段中填写“正常交卷”。3.2 数据库设计3.2.1数据库需求分析数据库设计是在分析用户的需求的基础上，根据系统功能的要求建立起
19、来的。根据系统需求分析，总结出系统主要使用的数据项和数据结构如下：（1）试卷信息（Paper）信息包含：自动编号，试卷名称，创建时间，科目名称，总分。（2）试卷详细信息（PaperDetail）信息包含：试题ID，试卷头ID，试题类型，试卷类型位置 ，试题编号，题干，选项，答案（存：A,B,C,D等），录入日期，试题分数，试题位置（3）系统参数（Parameter）信息包含：参数名称，参数值，默认值，备注。（4）学生试卷（StudentPaper）信息包含：考号（当前日期加5位数字如：09101500000），试卷ID，试题ID，学生答案（存“屏显答案”，如：A），批改分数，批改时间，是否批改
20、。（5）学生具体试卷（StudentResult）信息包含：考号，考试名称，科目名称，试卷ID，学生ID，开考时间，时长，结束时间，总数，学生姓名，性别，照片，考试状态（未考、已下载、考试中、完成、作弊）。（6）用户信息（UserInfo）信息包含：用户ID，用户名称，性别，密码，职务，职称，政治面貌，用户状态, 照片。3.2.2具体表的设计具体表是在数据库需求分析的基础上建立起来的，从而转成具体的表是比较容易的。但对数据库表中的字段进行规范的选择是数据库设计中十分重要的。一方面提高数据库中表的范式等级要求，即一个表中的字段尽可能的少；另一方面尽可能多的字段将会有利于信息的集中存储，便于程序的
21、设计和实施。根据需求得到主要表结构如下：（1）试卷信息表（Paper） 保存试卷的总的信息，因为生成的一份试卷有试卷名称和科目名称等试卷的公有信息，以及试卷的具体试题，但试卷的公有信息与具体试题之间的关系为一对多的关系，如果把这些信息都存在一个表中，将会增加表数据的冗余度，所以将试卷信息分别存在两个不同的表中，此表用于保存试卷的公有信息。表结构如表3.1所示。表3.1 试卷信息表（Paper） 列名数据类型长度说明PaperIDuniqueidentifier16试卷IDPaperNamevarchar50试卷名称CreateTimevarchar25创建时间SubjectNamevarcha
22、r50科目名称Scorefloat8总分（2）试卷详细信息表（PaperDetails）此表用于存放试卷的具体试题，本表通过试卷头ID（PaperID）与试卷表关联，使每一道试题都有一份试卷与之对应。表结构如表3.2所示。表3.2 试卷详细信息表（PaperDetail）列名数据类型长度说明QuestionIDuniqueidentifier16试题IDPaperIDuniqueidentifier16试卷头IDTypeNamevarchar20试题类型TypePositionint4试卷类型位置QuestionNumint4试题编号SuperscriptionvarcharMAX题干TheO
23、ptionvarcharMAX选项KeysvarcharMAX答案CreateDatevarchar25录入日期Scorefloat8试题分数QuestionNumberint4试题位置（3）学生考试信息表（StudentResult）此表用于存放学生的参加一场考试的具体信息，例如开考时间，时长，总分等，此表也将与学生具体试卷表产生一对多关系。并通过考号（ExamID）和试卷ID（PaperID）与学生具体试卷表进行关联。表中数据是在教师端导入学生信息时生成。但导入时有一部分为空，为空的数据将在分配试卷时生成。表结构如表3.4所示。表3.4学生考试信息表（StudentResult）列名数据类
24、型长度说明ExamIDvarchar20考号ExamNamevarchar20考试名称SubjectNamevarchar50科目名称PaperIDuniqueidentifier16试卷IDStudentIDvarchar20学生IDStartTimevarchar30开考时间Durationint4时长EndTimevarchar30结束时间Scorefloat8总数StudentNamevarchar50学生姓名Sexvarchar4性别Photoimage16照片ExamStatusvarchar10考试状态（4）学生考试信息表（StudentResult）保存学生的具体试题表，其中考
25、号（ExamID）和试题号（PaperID）与学生考试信息表（StudentResult）关联，试题号（QuestionID）与试卷详细信息表（PaperDetail）关联。表结构如表3.4所示。表3.4学生具体试卷表（StudentPaper）列名数据类型长度说明ExamIDvarchar20考号PaperIDuniqueidentifier16试卷IDQuestionIDuniqueidentifier16试题IDStudentKeysvarcharMAX学生答案StudentScorefloat8批改分数ModifyDatevarchar30批改时间IsCheckbit1是否批改4 系统
26、实现4.1登录管理模块（1）登录模块设计，如图4-1所示。图4-1 登录界面（2）功能描述此登录界面为教师端与学生端共用的界面，当教师或学生输入用户名和密码时，系统根据输入用户名来确定进入的类型是教师还是学生，如果是教师，则直接进行教师管理主界面。如果判定是学生，则进入学生考试界面。“登录设置”用来动态设置系统连接到服务器的IP地址和端口。4.2教师端管理模块教师端的主要任务就是先导入试题，然后根据试题分配试卷，并自动把试卷对应给学生，学生考试时可以监控学生的状态，学生考试完后可以打印学生的考试成绩等等。并且在连接不到服务器时主界面中自动提示信息给用户。下面根据实现各个模块的功能来实现整个教师
27、端的功能。4.2.1教师端主界面（1）教师端主界面设计，如图4-2所示。图4-2 教师端主界面（2）功能描述教师端的主界面用来把所有教师端的功能集合成在一个界面里面，并可以在主界面检测是否能连接到服务器中，如果连接不上，自动提示给用户，并分析出连接不上的原因。（3）部分实现代码/检测是否断线private void timer1_Tick（object sender, EventArgs e） if （IsOver = 0） IsOver = 1; /启用后台线程 BackgroundWorker searchDataWorker = new BackgroundWorker（）; /注册开启
28、方法 searchDataWorker.DoWork += new DoWorkEventHandler（delegate（object sender1, DoWorkEventArgs workerEventArgs） try workerEventArgs.Result = TeacherSer.IsConn（）; catch IsConn+; ）; /注册完成方法 searchDataWorker.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler（delegate（object sender2, RunWorkerCompl
29、etedEventArgs workerEventArgs） if （IsConn = 3）/连续三次都连接不上服务器，说明网络掉线 IsConn = 3; this.lblInfo.Visible = true; this.lblInfo.Text = 网络出现异常!; if （workerEventArgs.Error=null & workerEventArgs.Result!=null） this.lblInfo.Visible = false; IsConn = 0; IsOver = 0; ）; searchDataWorker.RunWorkerAsync（）; 4.2.2试题管
30、理模块（1）试题管理界面设计，如图4-3所示。图4-3 试题管理界面（2）功能描述在此模块中，教师可以根据导入试题的模板添加试题，并可以通过Excel导入试题。此界面功能设计相对简单一些，主要实现添加导入和修改题库等功能。4.2.3分配试卷模块（1）分配试卷界面设计，如图4-4所示。图4-4 分配试卷界面（2）功能描述当教师把试题添加到题库后，教师可以在此模块把试题分配给学生。首先输入要考试的考试名称，选择科目名称，设置此次要考试的人数和考试时间后，会自动在下方按照一种规则自动生成考生考号范围，分配试卷后将自动将生成的试卷与考生考号对应起来。（3）部分代码方法/ / 分配试卷/ / 开始考号/
31、 考试名称/ 考试人数/ 开始考试时间/ 结束考试时间/ 0:分配成功，1:分配失败,2:试题库里没有试题public static int IsAllocatePaper（string strBeginExamID, string ExamName, int ExamNumber, DateTime StartTime, DateTime EndTime,string SubjectName）4.2.4学生管理模块（1）学生管理界面设计，如图4-5所示。图4-5 学生管理界面（2）功能描述分配完试卷后，会提示是否添加学生，如果添加，则直接转到学生管理界面，在此界面中可以选择导出学生或导出考号
32、，导出考号是将学生的考号导出到Excel表格中，然后，在表格中将学生的具体信息添加后，再导入到学生试卷表中，双击学生考号即可对其考号进行添加或修改。这样设置完后，学生就可登录学生端进行考试。其中用户名是考号，密码是学号。（3）部分实现代码 private string FileName（） string fullFilePath = ; OpenFileDialog file = new OpenFileDialog（）; file.Title = 导入excel文件; string dir = 文件路径; file.InitialDirectory = dir; string filter
33、= 2003 Excel文件|*.xls; file.Filter = filter; file.Multiselect = false; if （file.ShowDialog（） = DialogResult.OK） fullFilePath = file.FileName; /importType = file.FilterIndex; return fullFilePath; 4.2.5教师管理模块（1）教师管理界面设计，如图4-6所示。图4-6 教师管理界面（2）功能描述可以以列表或图标的方式显示已有的教师，也可在此处直接添加教师。添加或修改教师的方法大致和添加或修改学生的方法一致。
34、4.2.6学生监控模块（1）学生监控界面设计，如图4-7所示。图4-7学生监控界面（2）功能描述学生监控可以查看正在考试的学生的信息，如果学生正在考试时，出现机器故障或者网络断线等问题后，在此可以让学生重新登录，或者直接让学生提前交卷等操作。当设置学生为完成考试后，学生端会自动将其强制交卷。交卷后，在学生端显示学生成绩。4.2.7打印学生成绩模块（1）打印学生成绩界面设计，如图4-8所示。图4-8 打印学生成绩界面（2）功能描述当学生考试完后，教师可以根据科目，试卷或学号查询学生的考试成绩，并可以直接打印学生成绩。4.3学生端考试模块当教师对学生设置完试卷和考试时间后，学生端可以在教师设置的考
35、试时间的范围内随时进行考试。具体考试过程如下。（1）学生登录后，首先由系统把任务栏隐藏、禁用ctrl+alt+del、设置键盘钩子等操作。（2）进入学生信息核对界面，用于学生重新确认自己的信息。如果有误则重新登录或直接联系教师，由教师对其进行修改。如图4-9所示。图4-9 信息核对界面（3）信息无误后，进入选择考试试卷界面，如果学生在当前时间有多场考试时间，选择目前需要考试的试卷，下载试卷即可。如图4-10所示。图4-10选择考试试卷（4）选择下载试卷后，会出现重新确认密码信息，输入密码正确后即可等待考试，如图4-11所示。图4-11等待考试（5）开考时间到后，会自动提醒选择“开始考试”，进入
36、“学生端考试”后，系统自动加载试卷中的试题类型并显示出来，左侧显示整个试题类型的列表，右侧显示某个试题的具体试题。学生做过的试题会用其他图标显示出来。学生做题时，如果某道题不确定，可以设置为可疑题，并标志成特殊图标，和以做过的试题和未做试题区分开来，以方便查找检查。考试过程中，学生可以查看答题统计，包括已做多少题，未做多少题，可疑多少题等，并自动检测是否与服务器断开连接，学生考试过程中可由教师端所查看其状态。如图4-12所示。图4-12学生考试界面（6）当考试时间结束后或学生手动交卷后，系统自动把学生答案与标准答案匹配，并给出学生分数显示给学生。如图4-13所示。图4-13显示学生分数5 总结
37、本设计实现了计算机考试的主要功能，包括学生端和教师端，其中教师端主要是为学生考试所需要的考试信息进行考试准备，例如添加题库，分配试卷，设置考试时间等；学生端主要方便学生考试，减少不必要的操作，从而使得整个系统简单易用，为学校学生的考试提供了极大的便利。计算机考试系统编写完成之后，对系统进行了功能测试、性能测试，以保证系统的正确性和可靠性，测试通过，并满足用户要求。在毕业设计中，应用到了大学几年来学习的大量的计算专业理论知识，如软件工程、数据库、数据结构等，同时意识到，在软件开发中，理论知识的重要性，从一定程度上来说，理论知识的广度决定了个人在分析解决问题的思想深度。通过理论与实践相结合，使得在
38、大学中学习的知识更加巩固和扎实，也从此次毕业设计中学习到了新知识，提高了解决问题的能力。致谢首先，我要感谢我的导师李学勇老师，给了我一个能够充分展示自己能力的舞台。毕业设计的完成不只是单凭自己的力量，在设计过程中得到了许多人的帮助。为此，要感谢在我毕业设计过程中所有给我帮助的人。最后，谨向百忙之中审阅论文和参加答辩的每一位老师表示由衷的感谢！参考文献1 张树亮.NET 2.0+SQL Server网络应用系统开发案例精解M.北京：清华大学出版社，2006.2 吉根林.ASP.NET程序设计教程M.北京：电子工业出版社，2004.3 吴四九.网络数据库原理及应用M.成都：四川大学出版社，2005.4 苏贵洋.ASP.NET从基础到实践M.北京：电子工业出版社，2005.5 萨默维尔英.软件工程（原书第六版）M.英国：机械工业出版社，2005.6 陈建伟.计算机网络与信息安全M.北京：中国林业出版社，2006.7 Patrick Smacchia（法）.C#和.NET 2.0实战M.北京:人民邮电出版社,2008.8 叶宇风.计算机基础在线考试系统分析与设计j.微型电脑应用, 2006,（06）.9吴颖,刘杰.在线考试系统的设计与智能化研究j.北京工商大学学报（自然科学版）,2006,（02）.
