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多层体系结构的考试系统研究


□ 许 俊

  网络通信技术正在国民经济社会生活、人们工作得到广泛深入的应用,各行业也越来越多地采用计算机辅助考试,对考试的全过程进行跟踪、监控的综合管理。大大增强了考试过程管理,提高了效率,实现较好的经济效益和社会效益。当前采用三层甚至扩展至多层体系就势在必行。
  
  一、 三层体系的基本结构
  
  三层结构的应用程序模型是将一个系统拆分为三个模块。(1)用户层:也称为表示层,它与用户界面相关联,用户界面将数据展示给用户。HTML页面、Windows窗体都可以属于用户层。(2)业务层:也称为应用程序服务器层,用于联接用户界面层和数据访问层,包括业务规则和逻辑实现、数据验证、数据访问逻辑。(3)数据访问层:主要执行数据操作,包括数据的查询、插入、更新、删除。以三层体系结构为中心,各个层次将进一步细分,把业务逻辑放置在特定组件中,这些组件将服务提供给客户端和应用程序服务器,并在网络中的多个服务器上分发运行,还可以增加数据库服务器,从而扩展到多层进行分布式管理,使系统性能得到大幅提高。
  
  二、考试系统的多层体系结构
  
  1.考试系统的功能模块。
  考试管理系统:(1)题库管理。题库的管理是对试题对象的操作。主要是试题录入编辑、扩充调整、分类维护等功能。(2)考生管理。维护考生基本信息,监视考生登录、考试状态,控制是否一机一人、一人多机、强行结束考试等行为。(3)成绩管理。对考试成绩进行查询统计。
  考生考试系统:(1)考生登录。确认考生身份信息,同时系统保存考生登录次数。(2)组卷。是考试系统的一个关键部分。考生成功登录后,系统会判断考生是否首次登录,如是首次登录,则依据组卷规则从题库中随机抽取试题组成试卷;否则,或者拒绝考生二次进入系统考试,或者准许考生接续已有试卷考试。(3)考生考试。为考生提供考试操作的人机界面,如答题方式、浏览查阅试题方式等。(4)答案提交。这是考试系统的又一个关键部分,根据网络在线考试的特点,决定考生答案提交的方式,是单个题目提交或是批量提交,须是考试时间内时刻在线还是可以离线答题。(5)评分系统。考试结束后,依据评分规则进行现场评分,并将结果上传至数据库服务器。
  2.考试系统的三层结构。
  考试系统的分层:根据三层结构的基本思想,分析计算机考试系统的功能,其分层如下:用户层:主要包括管理子系统中题库管理与考生管理的用户界面,以及考试系统中的考生登录与考试界面。业务层:主要包括认证考生身份、生成试卷、考试监控、提交答案、评分统计等功能。为应对用户频繁变化的业务需要,在实际开发中,这一层常常作为组件实现,这样就不必修改整个程序,而只需修改部分组件。数据层:主要是通过访问后台数据库服务器,对试题库、考生信息进行管理。
  三层结构的工作流程:首先由客户端用户(考生)通过浏览器向Web服务器发出请求,Web服务器收到用户请求后,把登录验证、生成试卷、提交答案等业务传到应用服务器,由Java组件负责处理,把对数据库操作的请求
  传送到SQL Server,然后SQL Server返回数据处理的结果,最后由Web服务器将结果传送给用户。
  
  三、三层考试系统的实现方案
  
  1.开发环境。Java技术迅猛发展,因其卓越的性能和跨平台的特征,Java已成主流开发工具。J2EE是企业级应用程序的开发平台,提供企业级计算模型和运行时环境,以及高可靠的安全保障,非常适合开发、部署多层体系结构的企业级应用。因此考试系统的业务层采用J2EE技术开发。
  2.考试系统的优点。使用基于J2EE技术的三层考试系统,可以便捷实现对考生信息、试题库建设、考场状态的维护与监控,收集分析考试成绩数据,指导考生进一步学习。跨平台:系统能够在多种网络协议下跨平台运行,实现异种系统的信息共享、交换。易维护:复杂的业务逻辑如组卷、评分、考试状态监控等,用组件的形式部署在EJB服务器上,当考试系统的某些功能需要改变时,只需改动相应的组件,不会影响系统的其它部分。负载均衡:系统具有良好的扩充性,当考试规模扩大时,面临处理大量的用户并发的问题,如考生几乎在同一时间登录开考、结束考试,做题过程中的频繁提交等。采用增加Web服务器、数据库服务器的手段,实行分布式处理,保证了所有服务器能均衡负载。容错纠错:提供事务处理、监控服务的JTS,以及身份认证和访问控制安全服务的JAAS能使系统稳定运行,自动容错纠错。离线缓存:如果因为网络故障或者服务器瘫痪等原因,考生就不能在线做题提交,使用离线缓存技术可以在上述故障发生时仍能继续做题,把答案缓存在考生机,故障排除后再提交到服务器。
  许俊:四川职业技术学院讲师。
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