一种新型的基于Web在线考试系统的计算机科学教育外文翻译资料

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一种新型的基于Web在线考试系统的计算机科学教育

Yuan Zhenming, Zhang Liang, Zhan Guohua

摘要：基于Web的网上考试系统是一种评价大众教育的有效的解决方案。我们已经开发了一种能够进行在线考试的在线考试系统,这种在线考试系统是基于一种浏览器/服务器模型的架构。该系统可以进行在线考试并且能够为客观问题和操作问题自动评级打分。就像一个程序一样，操作Microsoft Windows ，编辑Microsoft Word 、Excel和PowerPoint等等。这个系统已经成功应用于计算机科学基本操作技能的远程评估，就像在浙江省高中毕业生中，它已经成为了大学生计算机技能课程和全国性的考试！

关键词：考试系统；自动分级系统；基于Web的；DCOM的系统；

1引言

在中国，计算机基本操作技能的教育已经得到广泛的推广。这些个技能包括操作Windows、MS Office、网络技能等等。它们是不同课程组合的基础，与此同时也是电子政务的基础。现在，每一个在校的大学生必须通过计算机技能的考试，而每一个公务员都必须通过相应的计算机操作考试。此外，还在中学的基础教育中加入了计算机基础教育。自20世纪90年代末以来，在浙江省成千上万的人们开始参加不同层次的计算机教育和测试。这是非常有必要去为如此庞大数量的学生建立一个基于网络的学习和开发一个网络考试系统，用它作为一种有效的解决大众化学习的基础评价的计算机教育。

几个基于Web的学习和测试系统已经被设计完成，比如说WEBCT[1]，QUIZIT[2]， ASSYST[3]和PILOT[4]。基于Web的在线考试系统使用最广泛的问题类型是客观测试和测验，它们假设简单的答案能被正确的检查，并且易于在线评估。这些典型的问题类型仅限于“是”/“否”问题、多项选择/单项选择的问题，在这个系统中使用字符串和数字作为问题的答案。丰富的其它类型的答案在这个系统中需要由课程评分人员或是教师进行手动的评分。另外，这些系统不支持测试操作技能，就像Windows打印机安装操作和Word在客户机上的编辑等等。

我们的计算机基本操作技能考试系统有以下几个特点：（1）考试系统中的问题类型不仅仅包括客观问题，与此同时还包括操作问题如Windows、MS Word、MS Excel、Internet技能等。但是比较主观的问题对于单纯的系统进行评分来说是一个巨大的挑战，因为系统不能做到像人一样具有主观的考虑方法，它只能机械地将学生提交的回答和本次测试试题的答案进行比对，比对结果不一样，那么这道题就是属于学生做错了！但其实大多数情况下学生的答案与标准答案可能就是HTML语言中的A和a的区别，对于HTML（特定条件）来说没有区别，但是对于系统来说却是有极大的不同。（2）这种学习和测试系统的目标是为了训练实践技能，因此，在客户机的实际环境中操作和测试是最好的学习方法。这个我们也能理解，实践出真知，纸上谈兵都不是正确的学习方法，实践才是检验真理的唯一标准。你平时在树上学再多的知识，不能及时的在课余时间在实际环境中进行再次学习，书上得来的东西终究还是晦涩难懂的，实践之后就能加深理解和印象了。（3）对操作问题和客观问题进行自动评分的需求是很迫切的，不容怠慢。但是，往往是基于Web的学习和测试系统并不支持这种功能。

比较振奋人心的是我们已经开发了一种新型的在线考试系统。它是基于利用国家的最先进的电脑技术Browser/Server框架，它能很好的实行电脑基本操作技能考试，这其中主要包括客观问题的测试、Visual Basic编程、Microsoft Windows操作系统、Word 、Excel和PowerPoint的编辑操作还有互联网技术和电子邮件技术等，它们也实施了在线自动划分等级的功能。

2系统架构

我们的这种基于Web的考试系统是一个基于DCOM技术的分布式协同系统。它主要有四个重要组成部分：考试准备系统，考试系统，考试监控系统和自动分级系统。

考试准备系统是用来管理问题的储存、分配测试编号以及附表的测试等问题。前期的准备工作我们就可以交给系统来做了。不像以往的人工进行的考试，出题者需要先进行出题，再将合适的题组成试卷，当这张试卷能在正好考试的时间出现在考生的桌上时，准备工作才能说做到到位。该系统的数据库的组成是由问题、还有一套可能的答案、还有问题的类型和其他元数据问题。这些元数据有多个因素，如主题，关键字，复杂性和困难性等等。而其数据库对教师是开放的，并且授予他们权限允许他们新增问题和答案以一套模板的形式。

考试系统是为学生提供一个基于网络接口的测试界面，它之所以被叫做所谓的WOES，是因为其中包括以下几个主要特点：客户端控制、时间控制、安全控制和自动安装控制。这个考试系统受益于DCOM技术，该系统由于可以方便地安装和更新它本身，所以它优越于传统的C/S的框架。由于该考试系统是建立在网络上的，所以该系统的安全性问题面临着严峻的挑战。我们通过安全的加密技术，实时监测系统和数据传输加密来确保系统的安全性得到保证。密码是用来验证学生身份的一种安全性手段在学生进行考试之前。

真正的实时监控系统是要求正在进行考试的学生在电脑测试期间利用人的脸部跟踪技术保证学生不离开电脑。系统对传递的用于此次考试的试题数据进行传输加密，通过网络并以加密的形式传送到服务器。考试监控系统也是考试本身的管理者。其中通过该系统，我们可以监控测试处理，进行试验编号统计，并收集答案等等。

自动评分系统是设计的模糊匹配算法和宏观调控的编程技术，这样就使得该系统中的问题具有可变功能，问题类型也可变化。

3 基于Web在线考试系统

3.1 考试系统目的

作为一个普遍性的考试系统、基本的电脑操作教育，它必须要满足下列要求：

3.1.1.存储一个合理的问题，必须要符合一般的考试大纲；

3.1.2.有两种类型的考试界面。一个是模拟一种实用的接口，另一种是实际环境。第二个方案将给出由于计算机技能的实用性使得进行考试的学生具有更大的灵活性；

3.1.3.一系列的问题类型，例如客观的问题、操作问题、设计问题，信息检索，分组测试等等；

3.1.4.一种安全的、可靠的考试系统。

3.2 WOES的组成

基于Web的在线考试系统（WOES）是一个多层次的系统组成的Web服务器、数据库服务器、WOES的中间件服务器、WOES客户端模块和浏览器，如Internet Explorer 。在这个系统中，我们使用Internet Information Server 4.0（IIS）的作为Web服务器，数据库服务器是Microsoft SQL Server 7.0的。

核心的WOES是WOES中间件服务器和WOES的客户端模块，这样的设计是根据微软的DCOM标准。 DCOM是二进制COM对象的延伸连接局域网，广域网和互联网，在不同的网络上绑定不同的对象。它是一种先进的高级的网络协议用来配合基于COM的组成部分，这两个进程在不同的地点。该WOES中间件服务器是一个服务器端组件提供通信接口之间的WOES客户端和Web服务器或数据库服务器。该WOES客户端是一个客户端组件，就是所谓的由浏览器来控制用户端电脑，并提交或接收从服务器WOES获取的信息。这种具有创新型设计思路的技术保证了测试系统的灵活性和潜力。此外，它允许访问本地文件，而在传统的系统，IE的安全策略将会阻止此类访问。

从DCOM中受益 ， WOES的客户可以从互联网上的WOES中间件服务器自动下载或自动更新。他们也可以从一个客户端与其他WOES服务器沟通。该系统的行为像一个代理社会，这是一个集中的代理人控制系统，不仅仅是WOES服务器。

3.3 WOES的关键技术

3.3.1友好的用户界面

我们使用浏览器作为我们的用户界面。该浏览器界面有一个统一和一致的用户界面考生面对的，除了自己的考生号不相同，其它的硬件设备全都一致。而且在21世纪的今天，几乎每个人都能够熟练地使用它。因为我们或多或少的接触过计算机，也在接触计算机的过程中学了一些关于计算机的技术。特别是像我们天天和互联网计算机打交道的人，没有谁不会使用它的。因此，它可以消除各种考试的差异和保证一场公平的考试测试。在人们认识到自己应该享受某些权力与被应该享受某些权力的时候，明面上的公平就会显得异常的重要。而在线考试系统，可以很好的解决这些问题。它在提高考试效率的同时保证了考试的公平性，使得我们大家拥有相同的某些权力！

3.3.2.简化系统维护

由于该系统是基于浏览器/服务器架构，教师可以更新问题数据库或系统或是仅仅在服务器中检测学生数据库。这样就没有必要想“客户机/服务器”那样更新客户机系统。总所周知，人类文明在正常情况下是会向前发展的！所以有些变革就会显得很“聪明”，比如把C/S架构的缺点弥补之后出现的B/S架构就是很好的证明。而B/S架构的好处在哪呢？由于B/S架构是由浏览器和服务器组成的，我们在升级和维护的时候就只需要对服务器进行维护而不需要对成千上万的客户端进行维护和升级，这样就会减少资源的成本。在这样的架构下，一台电脑只要连接了互联网和安装了浏览器就可以访问相应的资源了。而且这种方式还减少了客户端的负载，客户端电脑只需要运行少量的程序就能实现。因此，对客户端的要求不高，对服务器端的古负荷较重，由于功能都集中在服务器端，所以对服务器端的要求较高，但是总体而言，还是大大的较低了成本。而C/S架构充分发挥了客户端的处理能力，很多数据可以通过客户端处理之后再发给服务器，降低了服务器的压力。但是维护和升级比较复杂，因为维护和升级是要针对成千上万的客户端的。必须要安装特定的客户端软件，但是如果客户端出现了问题，都要进行安装和维护。每台客户机进行软件升级的时候，都要针对每一台客户机进行重新安装软件，维护和升级的成本相当的高。而且会对客户机的操作系统有限制。针对不同的操作系统，需要不同的客户端软件。当代产品更新的速度很快，要针对不同的操作系统开发不同的系统软件，对成本而言相当的大。

3.3.3.集中化的考试管理

利用中央控制系统，教师可以很容易地控制整个正在进行的考试的流程，比如考试的开始啊、结束啊。通过老师的屏幕收集并监控学生的情况。这样真的是为效率的提升和时代的进步做出了巨大的贡献。

3.3.4.安全性

对于这种基于B/S模式架构的系统面临的最严重的困难就是安全性，因为在原则上基于Web的考试系统可以在各个城市的互联网或是广域网上面进行不安全的访问。但是有问题就会有相应的解决办法。传输不安全我们就想办法让他变得安全，比如给传输方式加密，或者是给传输的数据进行加密，当然更好的还是在传输加密的同时进行传输数据的加密。

在考试系统中的所有的问题、材料还有传送的正确或是错误的答案都是以比特流的格式进行编码，而不是以一种简单的不安全的文件格式。在传输的过程中，它可以不仅仅确保本次传输的安全，而且还能防止其他不法分子从外入侵到这个系统的内部中。

在一次考试中当一个学生开始了他的测试，客户端将根据他的硬件和操作系统环境，该在线考试系统将会生成一个密码并分配给他。而这种方式可以防止其他的学生模仿某学生的登陆进行作弊抄袭。

而现在最新的解决方法是利用人脸检测与识别技术以防止躲在角落企图做坏事的学生离开客户端。在开始考试前，在整个现场的学生坐在电脑摄像头前，系统可以对其进行实时的监控。然后，系统会自动识别学生的脸和对学生进行鉴定。快速的完成鉴定，然后系统会记录这些信息，此后学生必须留在摄影机前，直到考试结束。

4 自动分级系统

自动分级系统可以根据本次考试的分数自动分级，它有助于教师以完成评分与安心收集到资料从这个考试系统中。

有两种类型的等级：客观的问题和操作的问题。客观的问题，如选择题，“对/错”的问题还有填写问题，可以有效地分级通过准确匹配的方法或是模糊匹配的方式。但它是很难由简单的匹配技术来分级操作类型的问题。一个可能的可以解决这个问题的解决办法是：（1）通过直接读取应答文件与密钥文件进行匹配。不过，这种方式并不可行，因为Microsoft Office格式是一个复杂的文件。另一种解决办法是：（2）分级使用Office的OLE对象。这种方法是方便和有效率的，但它有一个大缺点：源代码的分级系统是密切相关的具体问题，当问题改变时，从而导致了大量工作。

基础上我们是进行一个数据库的关键知识进而提出一个普遍化的评级制度。

首先，我们提取所有可能的知识点，并以三种形式储存它们：（键，值，位置）。然后，我们通过标记问题来生成问题文件，该系统将添加相应的问题，系统将在标准中添加相应的问题密钥库。因此，自动签名系统的最后一个过程是比较应答文件使用标准密钥库。自动评分系统还允许教师添加他/她自己对我们考试系统提出的问题。

5 结论

我们已经研制出一种全面的解决方案，以便于实际操作计算机技能。该系统为浙江省高校计算机基础教育、公务员培训和全国高中毕业生考试提供了一个用户友好的各种问题平台，数十万师生使用该系统，一致认为该系统有效地提高了学习和考试的效率。在我看来，在线考试在某些情况下确实是比传统考试要合适地多。现在一般是把试题存储在数据库中，而系统会根据算法将数据库中的试题组合成试卷，而这些试题都是随机抽选的，就大大的降低了不法分子在试卷上做文章的几率。而且，考生不用带纸和笔，带个脑子就好了，也能减少考生作弊的概率。最后，这对批卷者来说也是及一个福音。机器帮他们批卷，机器帮他们统计分数，而且对于机器来说，只要设计算法的人员够严谨，机器是很难犯错的。但是人工批略试卷就比较容易出现问题。

参考文献

[1] WebCT,”Web Courses Tolls”,http://www.webCT.com.

[2

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