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在线阅卷系统的体系结构研究

郭平、张海燕、邓逸文

（重庆大学计算机科学学院 重庆 400044）

摘 要：现代教育科技的发展促进了教学模式和考试模式的转变。在线阅卷系统是这些改革的成果之一。该系统旨在评估教学成果和确保考试的公平公正。本文给出了在线阅卷系统的功能和结构，讨论了系统的关键问题，包括数据库，在线阅卷系统的数据通信，并给出关于最终分数合成方式的解决方案。系统很好地满足了在线阅卷的要求。

简介

计算机网络技术的快速发展使人类在学习，工作和生活方式等领域发生了巨大的变化，信息网络技术在教育中广泛应用，它不仅造成了教学方式的改变，也改变了教学领域，例如多媒体教室和校园网的建造，互联网技术的成熟以及受欢迎的计算机辅助教育^[1]。

考试是检查教学质量及教学效益，评估学生学习和掌握技能情况的主要措施^[2,3]，阅卷是考试中的重要部分之一。

传统的阅卷方式是把相同科目的所有考生的答题卡收集起来并召集可为各科目阅卷的阅卷人员，这可能会在很大程度上浪费资金和时间，并且由于劳动强度较大，手工阅卷会很容易造成评分出现一定的误差。

在线阅卷系统不同于传统阅卷模式，它基于计算机网络技术和电子扫描技术，其主要目的是实现考试公平公正的原则。

另一方面，在线考试系统（OES）^[4]的应用直接推动了在线阅卷系统的形成，在线阅卷系统的存在通常延续了在线考试系统的工作，但与事实不符，在线考试系统目前还不是普通采用，它有一个过渡时期。

本文中的在线阅卷系统旨在不仅适用于在线考试系统也适用于实际中的传统考试，在线考试时问题和答案信息被存储数据库中，而在线阅卷系统可以直接读取这些信息。相对于传统的考试，在线阅卷系统需要首先把考生的答题卡变为电子版形式，然后阅卷人员在计算机上给电子试卷打分。

该系统需要三个数据库，分别存储扫描系统信息，考试试卷和考生的信息，该程序可使考卷独立于考生并可以保证系统安全。该在线阅卷系统非常灵活，管理人员可以根据需要添加一些子科目，然后考生的最终得分可以根据子科目的给分用给定的规则计算得出。

该系统具有一系列功能，包括将答题卡和考卷导入到计算机，评阅试卷，仲裁试卷，汇总和查询分数，答题卡将这些功能联系起来，形成一个综合系统。高效的在线阅卷系统不仅可以减少阅卷人员的工作，确保考试的公平公正，也能节约阅卷成本。

本文的组织结构如下，第2节描述该在线阅卷系统的功能结构，第3节讨论了系统实现的3个关键问题，最后，结论被总结在第4节。

系统概述

本文介绍的在线阅卷系统整合了人工阅卷的经验和现代高新技术，它结合了网络技术和信息安全，此外，该系统使用OCR技术（光学字符识别）去识别客观问题的答案，并将主观问题的答案分割成图像，这些都是阅卷的工作准备。

2.1 系统功能

该系统分为许多模块，使评阅考生答题卡的整个过程计算机化，图1展示了在线阅卷系统的基本结构。

图1: 在线阅卷系统的功能结构

系统管理部分用来管理系统信息，它有如下一系列功能：用户，阅卷人员和科目管理，答题卡和扫描设置。科目管理的功能是在某个科目下设置子科目，并且这门科目的分数是各子科目分数按比例计算的总和。答题卡设置是为了设置如何将答题区分开的样式，它会影响答案在阅卷过程中的展示。扫描设置是阅卷过程的第一步，因为它通常从扫描系统中读取考生答题卡的数据，然后将它们存储到系统数据库中，直到这一步完成后阅卷才能开始。

阅卷系统是最重要的子系统，它拥有的功能包括任务分配，客观问题和主观问题的评阅。在在线阅卷系统中，客观问题可以自动由系统打分，它可以被管理人员在需要时触发。任务分配是将主观问题的阅卷任务分配给阅卷人员。分配有两种方式，一种是将一名考生的整份答题卡分配给一个阅卷人员，另一种是只将一份答题卡上的几个问题进行分配，也就是说，一份答题卡将由几个阅卷人员共享。阅卷人员可以登录系统并开始为试卷打分，而考生的答案则是利用OCR技术，由扫描系统分割成的图像，考生的答案以及试卷的标准答案都会被显示出来。

仲裁系统与阅卷系统有点相似，一般来说，当阅卷过程中出现错误时仲裁系统发生作用，该系统由仲裁任务分配，答案管理和主观性问题仲裁组成。仲裁任务的分配通常用于将可能有阅卷错误的答题卡分配给仲裁员，然后仲裁员可以进入该系统仲裁该答卷，系统除了显示考生答案以及试卷标准答案外，还显示每个问题的总分和给分。当标准答案或者问题分数是错误的时，应该使用答案管理模块进行编辑，管理人员进入这个模块编辑给定试卷的答案和分数。这个系统将记住每个操作，并且客观性问题可以自动仲裁，主观性问题也可以根据阅卷规则自动仲裁或者将它们分配给仲裁员人工仲裁。

阅卷分析由进度查询，任务调整，素质评估和素质报告组成。在进度查询模块中，管理人员可以知道每个阅卷人员的阅卷速度，调整阅卷任务的分配，大大提高了阅卷效率。管理人员可以根据阅卷人员的工作效率对阅卷人员进行不同的评估。此外，在素质报告模块中，它还可以制作关于阅卷人员素质的素质报告，可为选择阅卷人员提供参考。

最后一个子系统是分数管理，在阅卷过程的最后，它用来综合考生的最终得分，然后它可以打印成绩单给相关的组织单位，并且它也可以制作各种关于各学科或者单位的考生分数的报告，这些报告是教学成果的证据，它可以说明教学过程中的不足，我们可以在未来进行修正，以取得更好的教学成果。

存档管理就是保存文件和已使用的考生答题卡，这是一种考试记录的方式。

2.2 系统架构

在线阅卷系统的架构如图2所示，它由扫描系统，试卷和条形码打印区域，在线阅卷区域和数据存储服务器组成。

图2：在线阅卷系统结构

扫描系统是电子化考生答题卡或试卷并把他们保存在数据存储服务器中的扫描数据库中，在扫描系统中客观问题的答案是被OCR识别的字符串，主观问题的答案是由扫描系统分割的图像。

试卷和条形码打印区是打印考生试卷和条形码的区域，同一个考试中的每个考生都有一个独特的条形码，该条形码将作为一名考生唯一的准考证号粘贴在答题卡纸上。

在线阅卷区域包括本地区域和远程区域，本地用户可以通过LAN（局域网）访问在线阅卷系统。同时，远程区域的操作者可以通过互联网进入系统。

数据存储服务器由三个组成部分，在线阅卷系统存储器，在线阅卷系统服务器和在线考试系统服务器。在线阅卷系统服务器和在线考试系统服务器共同使用考试信息，在线阅卷系统服务器用来存储有关在线阅卷系统的信息，包括考试题，考试试卷，阅卷人员信息，考生信息，注册信息，考试成绩，科目信息和答题卡的格式，历史数据被传输并存储在磁带机中。

3. 在线阅卷系统的关键因素

3.1 系统数据库

安全是一个阅卷系统最重要因素，它对在线评阅系统更加敏感，在线阅卷系统需要确保安全以及数据传输的可靠性和数据库数据的可靠性，为实现这一目标，我们采取了以下措施。

在在线阅卷系统中，有三个不同的数据库，扫描数据库，中心数据库和考试数据库。

扫描系统是为了扫描答题卡和试卷。扫描数据库用于保存客观问题和主观问题的答案，当考试不在考试数据库中时，扫描系统需要扫描考试试卷，并保存试卷的图像到扫描数据库中，扫描数据库只保存图像的存储位置，然后系统根据路径找到图像。

中心数据库保存阅卷信息，它包括用户信息，考试信息，考试答案和考试结果，所有数据都对在线阅卷系统有用，操作者应该直接查询或者编辑中心数据库中的数据。

考试数据库只是为了保存由在线阅卷系统创建的考试试卷信息，所有的考试题和标准答案都在里面，它们在存储到数据库之间被加密，系统对不同的用户授予不同的权限，用户只有在有权限的情况下才能访问数据库。此外，数据库一般不对外开放，它可以由系统管理人员控制。

3.2 在线阅卷系统的数据通信机制

子系统之间的数据通信更加复杂。三个数据库采用不同的机制进行数据通信。请参阅图3。这三个数据库将扫描系统、在线评卷系统和在线考试系统连接在一起。

该系统与子系统的（包括系统管理，阅卷系统，仲裁系统，阅卷分析，分数管理和存档管理）的通信基于TCP/IP协议。

在在线阅卷系统中，有两种答题卡，我们称为标准答题卡和非标准答题卡来区分这两种答题卡。在标准答题卡中，考生应该涂客观题的答案，主观题的答案应写在答题卡上。考虑到不能按要求涂卡的考生，我们设计了非标准答题卡，无论是客观题还是主观题，考生只需要像往常一样在特定的位置写下答案，扫描系统可以识别标准答题卡中客观问题的答案并把它们作为字符串保存到扫描数据库中，对于主观题目，系统将每个题目分割成一个图像，并将路径存储到数据库中。对于非标准答题卡，它将在线阅卷系统中设置的客观题的指定题号答案作为图像进行分割，并将路径存储到数据库中，主观问题的操作方法在标准答题卡和非标准答题卡中相同，在考试中，每一张答题卡上都会贴上一个唯一的条形码，作为每个考生的准考证号，并且这些条形码也可以被扫描系统识别。因此，在数据库中，每个考生都有一条记录，其中包含唯一的条形码，客观题的答案（字符串或图像）和主观题答案的图像路径。

考试数据库的数据主要由在线阅卷系统产生，数据库用来存储考试题目，标准答案和考试试卷，当数据库中的某份试卷被用来考试时，信息应该被发送到在线阅卷系统。

中心数据库是在线阅卷系统的主要数据库，每次考试都有一个唯一的ID，考试信息通过ID将考试与试卷联系起来，考试信息包含考生信息和他们参加的考试的信息，在考试中，每个考生都有一个条形码来识别。

获取数据库有两种不同的机制：

（1）考试的考试试卷在考试数据库中，所以我们可以根据考试数据库中的试卷ID找到考试试卷的信息，在阅卷过程的开始，系统从扫描数据库中加载信息并在做一些处理之后将它们存储起来作为考生答案，然后系统有阅卷任务需要阅卷人员处理，管理人员可以根据主观题的数量和非标准答题卡中客观题的数量将任务分配给阅卷人员，当进入阅卷时，系统显示来自中心数据库的考生答案和存储在考试数据库中的有标准答案的试题。对于标准答题卡中的客观题，在线阅卷系统可以自动比较考生答案和标准答案，由阅卷人员或系统给出的所有分数存储在考生答案的计分栏。

（2）考试的考试试卷不在考试数据库中，所以试卷和标准答案需要由扫描系统扫描作为答案卷，整张纸被保存为一张图片，处理标准答案的方法和处理考生答题卡的方法一样，然后系统将此信息导入到扫描数据库中，同样如果使用标准答题卡系统可以开始比较客观题答案和标准答案，非标准答题卡中的所有答案被视为主观题答案。在分配了阅卷任务以后，阅卷人员可以访问系统，系统显示试卷、标准答案和考生答案的图像。阅卷人员应在图片上评阅试卷，并给出考生可以得到的分数。所有记录都保存在中心数据库中。

图3：系统的通信机制

3.3 综合评分

当阅卷人员或系统完成阅卷任务时中心数据库保存阅卷记录，每个任务都有自己的分数，系统应该综合得分给出考生的最终考试成绩。

在在线阅卷系统中，引入了子科目的概念，子科目必须属于某个科目不能独立存在，一个科目可以有几个子科目，该科目的分数是各个子科目的分数比例的总和，例如，英语科目由子科目听，读，写组成，计算英语分数的方法如下：

在系统管理的子系统中，科目的子科目被设置在科目管理模块中。对于一个科目，子科目的编号，子科目的名字和子科目使用的答题卡编号都应该被填充在科目管理中。中心数据库将保存此信息。在综合科目得分时，系统首先对科目信息进行检查，然后根据子科目得分及其所占比例进行综合。

步骤完成后，系统提供管理人员查询考试结果的功能。管理者不仅可以查询科目总分，还可以查询子科目的具体得分。它可以帮助管理者了解他们在教育方面的不足，进而改进未来的教学方法。

4. 结论

随着计算机技术的不断发展，在线阅卷系统正成为现代教育和培训不可或缺的组成部分，在线阅卷系统是教育领域的另一个重要应用。 它将成为一种主要的阅卷方式。

我们开发的在线阅卷系统不仅可以用于在线考试也可用于传统考试，它可以很好地确保系统的安全性并且非常灵活。本文分析了在线阅卷系统的功能和结构。首先分析了整体功能需求，描述了系统的特点，最后设计了系统的总体结构，并给出了结构的分析和阐述，本文列出了系统的三个关键技术问题，系统数据库，通信机制，综合评分，并给出了各个问题的解决方案。根据系统的实际使用，发现该系统能很好地满足在线阅卷的需求。

参考文献

[1] DU PLOOV, N. F. Distance education at the University of South Africa: the whole dream, Compute amp; Control Engineering Journal, 1992, Vol. 3, NO.1, pp. 26-27.

[2] K. Breithaupt, A. Ariel, and B. P. Veldkamp, Automated simultaneous assembly for multi-stage testing, International Journal of Testing, 2005,5, pp. 319-330.

[3] A. Buchanan, Assessment of measures: Pretests for successful distance teaching and learning, online journal of distance learning administration, 1999, 2(4).

[4] P. Gou, H. F. Yu and Q. Yao. The

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