基于WEB的题库的设计与实现
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密 惠 保
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资料介绍：
课题背景
随着信息技术迅速发展，网络教学己成为当代教育改革和发展的重要方向。新兴的信息技术为网络教育提供了新的学习环境，带来了新的学习体验。目前，全球大多数的大学都拥有自己的网站，其中许多学校推出了网络教育课程。欧美国家的网络教育走在世界前列，已经具有相当的规模。而题库管理系统正是目前迅速发展起来的计算机辅助教学系统中的一种有效工具。题库管理系统在教学活动中具有十分重要的意义。传统的考试，对试题的管理都是以纸张为载体。它的缺点是成本高，资源无法共享，又也不够规范，容易造成管理上的混乱。而且传统的题库无法给广大教师提供关于试题的详细数据，教师并不能从题库获得与试题相关的其它信息。对试题的查找还停留在人力上，使得查找变成一项费时费力的工作。
一个设计优良的题库管理系统将极大地提高资源的利用率和工作效率，减轻教师出题、组卷等繁重的工作量。教学过程中充分利用题库这种教学资源，进行有效的测验，可以帮助师生把注意力从名次、得分集中到要实现的教学目标上来。让教师真正关心学生的学习困难和错误所在，关心学生素质的提高。系统通过对试题的归类存档，实现了题库管理、自动出题、试卷生成等相应的功能。大大地提高了题库的管理效率，并且可以通过数据库记录试题的相关信息，这就方便了教师对试题的选择。系统还可以按照要求自动生成试卷，进一步减轻了出题者的负担。系统通过最新的软件技术使考试尽可能得公平、公正、公开、有效地解决传统考试中所存在的一些问题。达到低成本、高效率、安全性高的特点。 think58好，好think58 [资料来源：www.THINK58.com]
在1985年，Choppin曾经给题库下过这样的一个定义：题库是有组织的，分门别类的，容易检索的测试题目的集合，就好象图书馆里的书籍一样，能够按要求抽取出一些题目并组成试卷[1]。1992年Kelchiors对这个定义进行了补充，他认为题库除了是一个信息集合外，还是一个服务系统。它能恰当地利用工程方法学，经济地产生和控制相关的信息流，并根据用户的需求做出相应的反应。张厚架在《谈题库》一文中说：“题库乃是大量具有必要参数的考题的有机组合。”按照以上定义，第一，题库的基本组成单位应是试题，是试题组成的“仓库”，而不是其他东西组成的“仓库”。第二，题库的题量必须很大。并具有合理的比例结构。第三，题库中所有试题的考核性能必须查明，试题参数都应表达在同一度量系统上。第四，题库中试题必须按科学原则分类、储存、形成有机整体。第五，题库必须是动态的。
因此，题库是保证考试题目具有较高质量、水平稳定、更好地达到测试目的重要手段，在一些教育比较发达的国家里，人们对题库给予了足够的重视。在我国，随着标准化考试的广泛实施与推行，与之相适应的题库建设也渐渐提到了议事日程上，题库建设是一项系统工程，它涉及到教育科学与学科教学以及计算机软件技术的紧密结合，要建设水平较高、规模较大、功能较全的题库，目前仍有一些理论与实践河题以待解决。
系统体系结构
该题库系统采用了WEB上通用的B/S模式。
B/S模式简化了客户端。客户端只是一个简单易用的标准浏览器，不用像C/S(Clinet/Server)模式那样，不同客户机安装不同的客户应用程序。各个用户通过HTTP请求在权限范围内调用Web服务器上不同处理程序，从而完成对数据的查询或修改。这种“瘦客户机”模式，简化了系统的开发和维护，使系统具有较好的可移植性。
B/S结构减少了网络开销[5]。C/S两层结构中，对于每次的事务处理(Transaction)，客户机与数据库需进行多次交互。而在B/S三层结构中，事务处理在应用服务器上进行，数据的多次交互可限定在应用服务器与数据服务器之间，客户机的数据交互只需要一次，从而大大降低了通讯量，减轻了网络负载。
B/S结构维护和升级方式简单[6]，软件系统的改进和升级越来越频繁，B/S架构的产品明显体现着更为方便的特性。对一个稍微大一点单位来说，系统管理人员如果需要在几百甚至上千部电脑之间来回奔跑，效率和工作量是可想而知的，但B/S架构的软件只需要管理服务器就行了，所有的客户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护。无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行。如果是异地，只需要把服务器连接专网即可，实现远程维护、升级和共享。所以客户机越来越“瘦”，而服务器越来越“胖”是将来信息化发展的主流方向。今后，软件升级和维护会越来越容易，而使用起来会越来越简单，这对用户人力、物力、时间、费用的节省是显而易见的，惊人的。因此，维护和升级革命的方式是“瘦”客户机，“胖”服务器，大大减少了客户机的需求。 本文来自think58 [资料来源：www.THINK58.com]
而且B/S模式特别适用于网上信息发布。三层B/S模式中，数据库并不是直接服务于每个客户机，而是与Web服务器相连。使用这个中间层用来存放网站的页面，承担网页对外发布和接收信息的功能，其逻辑易于改进和更新，实现了对客户信息服务的动态性、实时性和交互性，大大加强了企业与外部、校内与校外的联系。B/S适合基于WEB的题库管理系统的设计与实现。
后台数据库选择
本系统采用的是Microsoft SQL Server2000。它是一个可具有良好的操作系统兼容性，是用于满足新型分布式客户/服务器结构的关系型数据库信息系统，能够容纳大量的专业知识题库，为客户端提供更快和更稳定的运行环境[8]。
SQL Server 2000具有以下一些特点：
1. 完全的Web支持。SQL Server 2000提供了以Web标准为基础的可扩展数据库编程功能。通过Web轻松访问数据。利用SQL Server 2000。可以使用HTTP来向数据库发送查询、对数据库中存储的文档执行全文搜索、以及通过Web进行自然语言查询。
2. SQL Server支持数据的分布处理。SQL Server 2000有丰富的实用程序和管理工具，如SQL Enterprise Manager、SQL See、fly Manage、SQL Server Manager、SQL Setup、SQL Client Configuration Utility等，用户可以使用这些工具直接建立数据库系统，并对数据库进行数据添加、修改和删除等操作。SQL Server 2000支持标准的SQL语言。SQL Server 2000运行在Windows NT或Windows2000 Server上。 think58好，好think58 [资料来源：http://www.THINK58.com]
3. SQL Server是新型多线程、并行式的数据库设计，能够同时处理大量的数据和管理众多的并发用户。在多用户并发访问时，系统在产生较小额外负担的情况下能够进行并行处理，从而减少内存需求，提供系统的吞吐量。用户数量增加时，SQL Serve：的运行速度也不会明显变慢。
4. SQL Server提供的服务或功能(如安全管理、事件日志、性能监视器、内存管理和异步I/O等)，从而增强了SQL Server数据库系统的功能，占用系统资源较少。
与Access相比，SQL Server数据存储量和数据存储效率、以及安全性比Access更高。与Oracle相比，虽然Oracle的功能强大，但是Oracle对硬件要求较高，开发调试起来不太方便。而且我们对SQL Server更熟悉，可以满足我们对题库信息量的存储要求。结合此项目的具体情况，我们采用了Microsoft SQL Server 2000作为后台数据库。
3. 总体设计方案
下面进入系统的总体设计阶段，需要遵守以下一些原则：
1. 可靠性和稳定性
在系统设计时要充分考虑可靠性和稳定性。在设备选型方面，要保证软件和硬件的可靠性，必须考虑采用成熟的技术和产品。系统设计的各个方面都尽量减少故障的发生。
2. 先进性
在系统设计时应充分利用现代最新的技术，最可靠的成果，在尽可能长的时间内与社会发展相适应。 think58.com [资料来源：http://www.THINK58.com]
3. 标准化与一致性原则
系统是一个庞大的系统工程，其安全体系的设计必须遵循一系列的标准，这样才能确保各个分系统的一致性，使整个系统安全地互联互通、信息共享。
4. 木桶原则
木桶原则是指对信息均衡、全面的进行保护。“木桶的最大容积取决于最短的一块木板”。网络信息系统是一个复杂的计算机系统，它本身在物理上、操作上和管理上的种种漏洞构成了系统的安全脆弱性，尤其是多用户网络系统自身的复杂性、资源共享性使单纯的技术保护防不胜防。攻击者使用的“最易渗透原则”，必然在系统中最薄弱的地方进行攻击。因此，充分、全面、完整地对系统的安全漏洞和安全威胁进行分析，评估和检测(包括模拟攻击)是设计信息安全系统的必要前提条件。安全机制和安全服务设计的首要目的是防止最常用的攻击手段，根本目的是提高整个系统的“安全最低点‘的安全性能。
5. 安全性评价与平衡原则
对任何系统，绝对安全难以达到，也不一定是必要的，所以需要建立合理的实用安全性与用户需求评价与平衡体系。安全体系设计要正确处理需求、风险与代价的关系，做到安全性与可用性相容，做到组织上可执行。评价信息是否安全，没有绝对的评判标准和衡量指标，只能决定于系统的用户需求和具体的应用环境，具体取决于系统的规模和范围，系统的性质和信息的重要程度。 [资料来源：THINK58.com]
6. 统筹规划与分步实施原则
由于政策规定、服务需求的不明朗，环境、条件、时间的变化，攻击手段的进步，安全防护不可能一步到位，可在一个比较全面的安全规划下，根据实际需要，先建立基本的安全体系，保证基本的、必须的安全性。
7. 动态发展原则
要根据安全的变化不断调整安全措施，适应新的环境，满足新的安全需求。
8. 易操作性原则
首先，安全措施需要人为去完成，如果措施过于复杂，对人的要求过高，本身就降低了安全性。其次，措施的采用不能影响系统的正常运行[9]。
3.1 可行性分析
现在网络技术和计算机技术发展迅猛，目前学校己有各种硬件、开发工具和数据库作为技术支撑，使技术可行性大为增强。试题库存贮量大和处理速度慢等因素己不再是主要考虑的问题。利用目前流行的网络编程技术和开发经验，以及相关的有多个开发软件应用， 就可以开发出该题库管理系统。
随着计算机和网络的普及化，为网络化题库管理系统提供了良好的实施环境备，教师和学生对该系统的使用不受时空的限制。在题库管理系统中，界面操作都是基于web界面的，对题库管理与在线考试等操作的实现更加方便和高效。本系统建成后，一是可以加强在校教师的教学效果和提供工作效率，二是可以对学生进行方便的训练、自测和考试，获得关于学习评价反馈[10]。试题库管理系统主要是针对以往由人工出卷存在的种种弊端：自教自考、所考的知识点不全面、考前漏题等情况，同时试卷的编辑、整理占了很大的工作量，出现大量的重复劳动，这样造成了时间和人力资源的大量浪费。根据以上种种分析，本系统希望借助计算机强大的数据处理功能，由计算机逐步代替传统的人工出卷，建立一套实用、便于操作的试题库管理系统。
本系统作为题库系统实现的一个原型，运用ASP.NET的四层计算模式，一方面将题库业务逻辑和数据访问服务与Web页面的显示逻辑分离，并进行编译，以提高代码执行效率和安全性；另一方面将题库与业务逻辑分离，由ADO.NET组件进行访问以实现对题库访问的安全性和完整性。各层的修改不会影响其他层，保证了系统的灵活性和可扩展性。
随着信息技术迅速发展，网络教学己成为当代教育改革和发展的重要方向。新兴的信息技术为网络教育提供了新的学习环境，带来了新的学习体验。目前，全球大多数的大学都拥有自己的网站，其中许多学校推出了网络教育课程。欧美国家的网络教育走在世界前列，已经具有相当的规模。而题库管理系统正是目前迅速发展起来的计算机辅助教学系统中的一种有效工具。题库管理系统在教学活动中具有十分重要的意义。传统的考试，对试题的管理都是以纸张为载体。它的缺点是成本高，资源无法共享，又也不够规范，容易造成管理上的混乱。而且传统的题库无法给广大教师提供关于试题的详细数据，教师并不能从题库获得与试题相关的其它信息。对试题的查找还停留在人力上，使得查找变成一项费时费力的工作。
一个设计优良的题库管理系统将极大地提高资源的利用率和工作效率，减轻教师出题、组卷等繁重的工作量。教学过程中充分利用题库这种教学资源，进行有效的测验，可以帮助师生把注意力从名次、得分集中到要实现的教学目标上来。让教师真正关心学生的学习困难和错误所在，关心学生素质的提高。系统通过对试题的归类存档，实现了题库管理、自动出题、试卷生成等相应的功能。大大地提高了题库的管理效率，并且可以通过数据库记录试题的相关信息，这就方便了教师对试题的选择。系统还可以按照要求自动生成试卷，进一步减轻了出题者的负担。系统通过最新的软件技术使考试尽可能得公平、公正、公开、有效地解决传统考试中所存在的一些问题。达到低成本、高效率、安全性高的特点。 think58好，好think58 [资料来源：www.THINK58.com]
在1985年，Choppin曾经给题库下过这样的一个定义：题库是有组织的，分门别类的，容易检索的测试题目的集合，就好象图书馆里的书籍一样，能够按要求抽取出一些题目并组成试卷[1]。1992年Kelchiors对这个定义进行了补充，他认为题库除了是一个信息集合外，还是一个服务系统。它能恰当地利用工程方法学，经济地产生和控制相关的信息流，并根据用户的需求做出相应的反应。张厚架在《谈题库》一文中说：“题库乃是大量具有必要参数的考题的有机组合。”按照以上定义，第一，题库的基本组成单位应是试题，是试题组成的“仓库”，而不是其他东西组成的“仓库”。第二，题库的题量必须很大。并具有合理的比例结构。第三，题库中所有试题的考核性能必须查明，试题参数都应表达在同一度量系统上。第四，题库中试题必须按科学原则分类、储存、形成有机整体。第五，题库必须是动态的。
因此，题库是保证考试题目具有较高质量、水平稳定、更好地达到测试目的重要手段，在一些教育比较发达的国家里，人们对题库给予了足够的重视。在我国，随着标准化考试的广泛实施与推行，与之相适应的题库建设也渐渐提到了议事日程上，题库建设是一项系统工程，它涉及到教育科学与学科教学以及计算机软件技术的紧密结合，要建设水平较高、规模较大、功能较全的题库，目前仍有一些理论与实践河题以待解决。
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系统体系结构
该题库系统采用了WEB上通用的B/S模式。
B/S模式简化了客户端。客户端只是一个简单易用的标准浏览器，不用像C/S(Clinet/Server)模式那样，不同客户机安装不同的客户应用程序。各个用户通过HTTP请求在权限范围内调用Web服务器上不同处理程序，从而完成对数据的查询或修改。这种“瘦客户机”模式，简化了系统的开发和维护，使系统具有较好的可移植性。
B/S结构减少了网络开销[5]。C/S两层结构中，对于每次的事务处理(Transaction)，客户机与数据库需进行多次交互。而在B/S三层结构中，事务处理在应用服务器上进行，数据的多次交互可限定在应用服务器与数据服务器之间，客户机的数据交互只需要一次，从而大大降低了通讯量，减轻了网络负载。
B/S结构维护和升级方式简单[6]，软件系统的改进和升级越来越频繁，B/S架构的产品明显体现着更为方便的特性。对一个稍微大一点单位来说，系统管理人员如果需要在几百甚至上千部电脑之间来回奔跑，效率和工作量是可想而知的，但B/S架构的软件只需要管理服务器就行了，所有的客户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护。无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行。如果是异地，只需要把服务器连接专网即可，实现远程维护、升级和共享。所以客户机越来越“瘦”，而服务器越来越“胖”是将来信息化发展的主流方向。今后，软件升级和维护会越来越容易，而使用起来会越来越简单，这对用户人力、物力、时间、费用的节省是显而易见的，惊人的。因此，维护和升级革命的方式是“瘦”客户机，“胖”服务器，大大减少了客户机的需求。 本文来自think58 [资料来源：www.THINK58.com]
而且B/S模式特别适用于网上信息发布。三层B/S模式中，数据库并不是直接服务于每个客户机，而是与Web服务器相连。使用这个中间层用来存放网站的页面，承担网页对外发布和接收信息的功能，其逻辑易于改进和更新，实现了对客户信息服务的动态性、实时性和交互性，大大加强了企业与外部、校内与校外的联系。B/S适合基于WEB的题库管理系统的设计与实现。
后台数据库选择
本系统采用的是Microsoft SQL Server2000。它是一个可具有良好的操作系统兼容性，是用于满足新型分布式客户/服务器结构的关系型数据库信息系统，能够容纳大量的专业知识题库，为客户端提供更快和更稳定的运行环境[8]。
SQL Server 2000具有以下一些特点：
1. 完全的Web支持。SQL Server 2000提供了以Web标准为基础的可扩展数据库编程功能。通过Web轻松访问数据。利用SQL Server 2000。可以使用HTTP来向数据库发送查询、对数据库中存储的文档执行全文搜索、以及通过Web进行自然语言查询。
2. SQL Server支持数据的分布处理。SQL Server 2000有丰富的实用程序和管理工具，如SQL Enterprise Manager、SQL See、fly Manage、SQL Server Manager、SQL Setup、SQL Client Configuration Utility等，用户可以使用这些工具直接建立数据库系统，并对数据库进行数据添加、修改和删除等操作。SQL Server 2000支持标准的SQL语言。SQL Server 2000运行在Windows NT或Windows2000 Server上。 think58好，好think58 [资料来源：http://www.THINK58.com]
3. SQL Server是新型多线程、并行式的数据库设计，能够同时处理大量的数据和管理众多的并发用户。在多用户并发访问时，系统在产生较小额外负担的情况下能够进行并行处理，从而减少内存需求，提供系统的吞吐量。用户数量增加时，SQL Serve：的运行速度也不会明显变慢。
4. SQL Server提供的服务或功能(如安全管理、事件日志、性能监视器、内存管理和异步I/O等)，从而增强了SQL Server数据库系统的功能，占用系统资源较少。
与Access相比，SQL Server数据存储量和数据存储效率、以及安全性比Access更高。与Oracle相比，虽然Oracle的功能强大，但是Oracle对硬件要求较高，开发调试起来不太方便。而且我们对SQL Server更熟悉，可以满足我们对题库信息量的存储要求。结合此项目的具体情况，我们采用了Microsoft SQL Server 2000作为后台数据库。
3. 总体设计方案
下面进入系统的总体设计阶段，需要遵守以下一些原则：
1. 可靠性和稳定性
在系统设计时要充分考虑可靠性和稳定性。在设备选型方面，要保证软件和硬件的可靠性，必须考虑采用成熟的技术和产品。系统设计的各个方面都尽量减少故障的发生。
2. 先进性
在系统设计时应充分利用现代最新的技术，最可靠的成果，在尽可能长的时间内与社会发展相适应。 think58.com [资料来源：http://www.THINK58.com]
3. 标准化与一致性原则
系统是一个庞大的系统工程，其安全体系的设计必须遵循一系列的标准，这样才能确保各个分系统的一致性，使整个系统安全地互联互通、信息共享。
4. 木桶原则
木桶原则是指对信息均衡、全面的进行保护。“木桶的最大容积取决于最短的一块木板”。网络信息系统是一个复杂的计算机系统，它本身在物理上、操作上和管理上的种种漏洞构成了系统的安全脆弱性，尤其是多用户网络系统自身的复杂性、资源共享性使单纯的技术保护防不胜防。攻击者使用的“最易渗透原则”，必然在系统中最薄弱的地方进行攻击。因此，充分、全面、完整地对系统的安全漏洞和安全威胁进行分析，评估和检测(包括模拟攻击)是设计信息安全系统的必要前提条件。安全机制和安全服务设计的首要目的是防止最常用的攻击手段，根本目的是提高整个系统的“安全最低点‘的安全性能。
5. 安全性评价与平衡原则
对任何系统，绝对安全难以达到，也不一定是必要的，所以需要建立合理的实用安全性与用户需求评价与平衡体系。安全体系设计要正确处理需求、风险与代价的关系，做到安全性与可用性相容，做到组织上可执行。评价信息是否安全，没有绝对的评判标准和衡量指标，只能决定于系统的用户需求和具体的应用环境，具体取决于系统的规模和范围，系统的性质和信息的重要程度。 [资料来源：THINK58.com]
6. 统筹规划与分步实施原则
由于政策规定、服务需求的不明朗，环境、条件、时间的变化，攻击手段的进步，安全防护不可能一步到位，可在一个比较全面的安全规划下，根据实际需要，先建立基本的安全体系，保证基本的、必须的安全性。
7. 动态发展原则
要根据安全的变化不断调整安全措施，适应新的环境，满足新的安全需求。
8. 易操作性原则
首先，安全措施需要人为去完成，如果措施过于复杂，对人的要求过高，本身就降低了安全性。其次，措施的采用不能影响系统的正常运行[9]。
3.1 可行性分析
现在网络技术和计算机技术发展迅猛，目前学校己有各种硬件、开发工具和数据库作为技术支撑，使技术可行性大为增强。试题库存贮量大和处理速度慢等因素己不再是主要考虑的问题。利用目前流行的网络编程技术和开发经验，以及相关的有多个开发软件应用， 就可以开发出该题库管理系统。
随着计算机和网络的普及化，为网络化题库管理系统提供了良好的实施环境备，教师和学生对该系统的使用不受时空的限制。在题库管理系统中，界面操作都是基于web界面的，对题库管理与在线考试等操作的实现更加方便和高效。本系统建成后，一是可以加强在校教师的教学效果和提供工作效率，二是可以对学生进行方便的训练、自测和考试，获得关于学习评价反馈[10]。试题库管理系统主要是针对以往由人工出卷存在的种种弊端：自教自考、所考的知识点不全面、考前漏题等情况，同时试卷的编辑、整理占了很大的工作量，出现大量的重复劳动，这样造成了时间和人力资源的大量浪费。根据以上种种分析，本系统希望借助计算机强大的数据处理功能，由计算机逐步代替传统的人工出卷，建立一套实用、便于操作的试题库管理系统。
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本系统作为题库系统实现的一个原型，运用ASP.NET的四层计算模式，一方面将题库业务逻辑和数据访问服务与Web页面的显示逻辑分离，并进行编译，以提高代码执行效率和安全性；另一方面将题库与业务逻辑分离，由ADO.NET组件进行访问以实现对题库访问的安全性和完整性。各层的修改不会影响其他层，保证了系统的灵活性和可扩展性。