基于项目反应理论的计算机考试系统的研究与设计

1、基于项目反映理论的计算机考试系统的研究与设计摘 要计算机技术与网络技术的不断进步，催生了大量信息化系统的革新。在教育领域，基于计算机技术的考试系统已经大量存在，这些系统在很大程度上促进了我国教育快速发展。然而，随着我国素质教育的改革不断推进，以往仅仅满足于应试教育的传统考试模式无法适应新的需求，而基于新的教育理论项目反应理论的考试模式开始受到人们的推崇。基于项目反应理论的考试模式解决了传统考试理论的时间固定、难度固定、数量固定的考试限制模式，能够做到因人而异的公平考试，促进了考试作用的进一步发挥，在更大程度上体现了考试者的真正能力。如今，基于项目反应理论的考试理念正逐步深入人心。借助计算机技术

2、，可以很好地实现基于项目反应理论的考试。本文正是在这一理论基础上，从软件工程的角度，对计算机考试系统进行了研究与设计。文中首先对国内外有关项目反应理论的文献进行了阐述，并对项目反应理论的概念及基本原理进行了分析；在此基础上对基于项目反应理论的计算机考试系统建立的可行性与需求展开分析，重点从技术、经济、操作、安全可行性方面，以及功能、性能、安全需求方面进行；然后采取B/S三层体系结构的模式，结合SQL SERVER 数据库对系统进行了设计，明确了系统整体架构、数据库结构、主要数据流程和全部功能，特别是针对项目反应理论在考试过程设计时的具体思路进行解析；最后以需求分析和系统设计为基础，对基于项目反

3、应理论的计算机考试系统进行了实现，实现过程选取了主要的一些功能模块，包括登陆技术、考试选题功能、自动阅卷功能以及组卷技术等，充分对项目反应理论的相关算法进行了研究。关键词：项目反应理论；考试系统；数据库；浏览器/服务端AbstractA large number of information systems are emerging with the computer technology and network technology. In the field of education,have a lot of Examination system based on computer te

4、chnology, these systems promote the development of education in China. However, The old mode of examination can not adapt to the new demands with the development of quality education, A new theory of education was welcomed by the people based on Item Response Theory. This mode of examination to solv

5、e the many problems of the traditional mode, including the time fixed, difficulty is fixed, and number fixed. It can achieve a fair examination, and to promote the effect of the examination.Today, the examinations concept based on item response theory is gradually popular.By the computer technology,

6、 the examination based on item response theory can be achieved.This article based on the theory, research and design the computer test system. First, the text described the literature and the concepts about the item response theory;on this basis, to establish the feasibility and demand for computer

7、examination system based on item response theory,the focus is the technical, economic, operational, safety and feasibility, as well as functionality, performance, security requirements; Then take the B / S three-tier architecture model ,and combines with the SQL SERVER database system, this article

8、completed the design about the computer examination system,contain the whole architecture, database structure, data flow, and all of the features,especially for the specific ideas in the design of the examination; Finally,this text achieve the computer examination system based on item response theor

9、y, and study some of the major functional blocks, including the landing technology, exam topics function, automatic marking function and test paper technology, the algorithm about item response theory.Key words: Project response theory; examination system; database; browser / server目 录摘 要2Abstract3第

10、1章 绪论61.1 选题的背景与意义61.2 国内外相关研究综述81.2.1 国外相关研究综述81.2.2 国内相关研究综述91.2.3 研究评述111.3 研究内容和研究方法111.4 文章结构12第2章 基础理论132.1 项目反应理论132.1.1项目反应理论的概念132.1.2 项目反应理论的原理及其模型132.2 .NET概述152.2.1 .NET结构152.2.2 .NET框架162.3 基于ASP.NET的编程技术172.3.1 ASP.NET的语言特点172.3.2 ASP.NET的关键技术182.4 WEB数据库技术182.4.1 WEB数据库技术简介182.4.2 WEB

11、数据库的运行方式182.5 B/S三层体系结构技术192.5.1 B/S三层体系结构介绍192.5.2 B/S三层体系结构的特点20第3章 计算机考试系统的分析223.1 可行性分析223.1.1 技术可行性分析233.1.2 操作可行性分析243.1.3 效益可行性分析243.1.4 安全可行性分析253.3 系统需求分析253.3.1 系统目标253.3.2 系统功能需求263.3.3 性能需求27第4章 计算机考试系统的设计284.1 系统总体设计294.1.1 系统设计原则294.1.2 系统总体结构294.1.3 总体模块314.2 系统详细设计314.2.1 功能设计314.2.2

12、 系统数据流程324.2.3 考试过程设计334.2.4 数据库设计354.2.5 系统安全性设计38第5章 计算机考试系统的实现395.1 构建系统实现环境395.1.1 配置本系统的IIS405.1.2 ASP.NET的配置实现405.2 ADO.NET数据库访问425.3 用户登陆技术的实现435.4 考试过程的实现455.4.1 初始选题策略的实现455.4.2 持续选题的实现465.4.3 考试结束的实现475.4.4 自动阅卷功能的实现485.5 组卷功能的实现495.6 系统安全与加密技术50第6章 系统测试526.1 测试环境526.2 功能测试526.3 压力测试536.4

13、兼容测试546.5 安全测试556.6 测试结论56第7章 结论与展望57参考文献58致 谢60第1章 绪论1.1 选题的背景与意义进入新世纪以来，随着计算机技术及网络技术的不断发展，各行各业对于计算机及网络的应用更加普及，在教育领域，依托计算机进行的远程教育与学习屡见不鲜，与学习相伴的考试也采取了各种各样的网络与自动化方式，使用这些考试方式来代替传统的人工考试，不仅实现了无纸化考试，而且强化了组卷、监考、阅卷、统计、分析等过程，让普通的考试的整个过程更具有严谨性与可靠性，并在很大程度上降低了组织考试的成本，提高了考试效率。当前，由于依托计算机技术实现的考试系统因其具有较好的公平性以及较高的安

14、全性，已经在各种考试中广泛应用，效果也相当明显。但是，绝大多数的计算机考试系统仅仅是将传统纸质考试的试题经过计算机考试系统录入，并通过自动组卷、随机抽题、自动阅卷的方式来完成考试，这虽然与传统考试相比已经有了一定的进步，但在考试的本质方面并没有有实质性变化，这与当前很多新的教学理念显得脱节，如在考试过程中对试题的难易程度难以把握，要么完全随机，要么难度一样，这显然对于不同能力和水平的学生来讲，无法完全检测出其真正的知识水平，尤其是一些较高水平的学生，参加难度较小的考试无疑是在浪费时间，这与考试的根本目的相违背，无法达到最好的考试效能。可以看出，无论是传统手工考试还是计算机系统考试，基本都是在“

15、三统一”的基础上展开的，即统一时间、统一标准、统一组卷，其利弊也是显而易见的。为解决这种传统考试方式带来的一系列弊端，有研究者提出了基于项目反应理论的新型考试方式，这种全新的考试理论采取自适应的考试方式，能够较好的解决传统考试存在的主要问题，表现出较好的科学性与开放性，这种考试方式在近年来取得了突破性的进展，也通常被应用于教学测试中，它对于提升教学考试的效果具有非常重要的作用。正因为如此，基于项目反应理论的计算机考试系统也逐步出现，为考试的信息化、自动化奠定了坚实的基础，但限于项目反应理论的灵活性，在进行考试系统的计算机实现时常常面临很多的复杂问题，这在一定程度上阻碍了基于项目反应理论的计算机

16、考试系统的发展，在这些问题上，还需要进行深入的研究和破解。本文正是在上述背景下，对基于项目反应理论的计算机考试系统进行深入研究，旨在对前人经验进行总结的基础上，实现一套具有创新的基于项目反应理论的计算机考试系统。本文的研究，具有以下一些重要的意义：一是通过对基于项目反应理论的计算机系统的设计，对于进一步扩展国内外针对这一领域的理论研究具有一定的理论意义；二是本文所研究的计算机考试系统，有利于在考试过程中把握试卷的精度与难度，不但能及时收集学生对试题的反馈信息，而且能够最终反映学生的真实知识水平；三是本系统的研究，对于解决传统考试方式“三统一”的局限性，提升考试过程的主动性，扩大考试成绩的涵盖范

17、围，增强学生在考试过程中不被心理与环境的干扰能力，具有非常重要的现实意义。1.2 国内外相关研究综述1.2.1 国外相关研究综述项目反应理论作为教育与心理领域的重要理论之一，它的产生与经典的测量理论不无关系。自上世纪之初斯皮尔曼提出经典测量理论之后，该理论一直影响了心理与教育测验很长的时光，但人们却逐步发现了经典测量理论的诸多缺陷。在这种情况下，越来越多的研究者开始研究能够替代经典测量理论的新思想。洛德博士(1952)在其论文关于测验分数的一个理论中首次提出了项目反应理论的思想，只不过此时洛德博士提出的名称为项目特征曲线理论，该理论的提出标志着项目反应理论的诞生，但由于当时洛德在对该理论研究时

18、采取了很多的数学理论，具有很强的逻辑性和复杂度，这一特点使得很多人并没有对该理论引起足够的兴趣。1965年，洛德在进行了大量的实证分析研究之后，证实了他所提出的理论与实际生活中的测验具有很大的相符性，这才使得一部分人开始对项目反应理论进行更深入的研究。丹麦数学家拉彻(1960)在项目反应理论的基础上提出了包括一个参数的“样本无关”的心理测验模型，该模型成为了项目反应理论最重要的单参数模型。诺维克（1968）等人在心理测验分数的统计理论一书中较为详细地对项目反应理论进行了分析，重点阐述了项目反应理论的多参数模型，如二、三参数的常态卵形模型和逻辑斯蒂模型的数学问题，这些多参数模型与拉彻的单参数模型

19、共同组成了项目反应的基本体系。项目反应理论发展到上世纪80年代，得到了众多教育专家和心理学家的亲睐，这使得该理论得到了更为快速的发展，特别是一些针对项目反应理论的专辑出现。赫林与德雷斯哥等人（1983）在项目反应理论在心理测量中的应用中深入探讨了项目反应理论在心理学中的应用，他们进一步深化了洛德的项目反应理论，指出二项式模式与等级评定模式对心理测量的公平性具有更好的效果。汉布尔顿和斯沃米纳塞（1985）在项目反应理论：原理和应用一书中对项目反应理论的各类模型进行了理论分析，并在此基础上通过在教育领域、心理学领域的应用进行了实例解析。经过20多年的发展，项目反应理论数学模型的复杂性问题早已经得到

20、了解决，这完全得益于计算机技术的不断发展，通过计算机可以轻松实现项目反应模型的参数估计，这种技术在20世纪70年代末期西方一些发达国家得到了应用。1979年，美国军方实验室诞生了第一个基于项目反应的计算机自适应考试系统CAST，该系统成为全球第一个应用项目反应理论实现在教育领域的计算机系统。在今后的近十年时间内，美国很多学者针对项目反应理论在考试方面的应用进行了研究。托马斯（1989）在计算机自适应认证考试的理论分析一文中对美国计算机认证考试使用项目反应理论的方式进行了研究，提出了基于项目反应理论多参数模型的认证考试的新模型。汉森(1992)在CAT应用的实证分析一文中指出曾经美国数百万计的人

21、员所参加的CAT认证考试，是基于项目反应理论的成功案例，但他同时分析了该CAT认证考试系统存在的弊端，主要针对认证考试试题库的匹配模型进行了实证分析。进入新世纪以后，基于项目反应理论的各种考试已经在很多发达国家广泛应用，包括教育测试、心理测验、职业测试以及人力资源评估等方面，特别是在美国，当前美国的硕士入学考试、护士国家委员会资格考试、MBA入学资格考试等都使用了基于项目反应理论的计算机考试系统。目前，很多国家的自适应考试系统都是基于项目反应理论的，而且都表现出不同的特点，如美国麻省理工学院心理学实验室研究设计的BIGSTEPS软件，具有多项目处理的特点，能处理超过3000个以上的项目数据；英

22、国剑桥大学开发的SINOAEC考试平台通过可视化的方式，能够完成许多类别的在线考试，支持多项、单项、配对等多种类型的题目，并实现了音视频交互的功能，以及较为强大的反馈功能。1.2.2 国内相关研究综述与国外在项目反应理论的研究相比，我国在此方面的研究起步较晚，是随着改革开放之后我国对外学术交流的不断繁荣才兴起的。国内著名心理学家张厚粲及其学生丁艺兵(1985)在用题目反应理论进行考试改革变通式测验的初步尝试一文中第一次将项目反应理论引入我国，并对该理论在考试中的应用做了探讨，提出了国内考试改革应该因人而异来进行，通过建立大量的项目题库实现测验。此后，张厚粲（1988）进一步在其文章心理测验理论

23、及其发展中对项目反应理论进行了最具有真实性的评价，他认为在衍生新的理论和模式方面，项目反应理论的衍生能力最强，这一评价使得国内很多学者开始对项目反应理论进行了研究和探索。学者李伟明、陈富国（1987）针对项目反应理论与传统的经典理论进行了比较，他们以上海市l986年师范类高校招生考试理科数学试卷中的5道选择题作为研究的材料，通过深入分析及比较，得出在所估项目参数顺序方面，项目反应理论与经典测验理论是趋于一致的；但他们也指出了项目反应理论所估参数是相对独立的，因此建议在实际考试中可以尝试使用项目反应理论。李绍珠、缪源（1991）对项目反应理论的模型进行了研究，他们借助给出的多级评分题“对偶”题组

24、来进行模型的分析，主要针对项目反应模型的项目参数提出了一个估计参数的方法，并使用这种方法对1988年高考化学53道试题的参数进行了估计。雷秀峰等人(1994)同样针对项目反应理论与传统测验理论进行了分析，所依据的材料为华东师大教育咨询中心所编学能测验52道题目，研究所得出的结论是：传统测验理论的难度参数与项目反应理论的难度参数的估计值是基本一致的；二者的区分度估计值相关都比较低；二者的题目区分度与难度是有联系的。戴凌云（1998）对美国先进的计算机考试系统BILOG进行了研究，他指出是BTLOG系统实际上以ICC的形态特征进行项目性能的描述的，它并不只是对难度、区分度等几个简单的参数进行分析，

25、只有这种综合的描述才能得到对测试者的综合全面评价；他还特别指出了ICC的能力范围对于题库建设具有重要的意义。近年来，随着我国网络技术的普及，一些学者针对基于项目反应理论的计算机系统也进行了研究，并尝试对其进行应用。如我国早在上世纪九十年代开始，相关部门就研究基于项目反应理论的全国大学英语四、六级计算机自适应考试，而且取得了一定的成效。学者石隽义（2005）在基于IRT的自适应练习系统的探讨一文中指出自适应练习作为自适应学习过程中的一部分，具有非常重要的作用，它能够让学生在学习过程中完成自我测试，提升效率，而且基于项目反应理论的自适应练习在计算机环境中能够发挥更大的作用。因此，作者首先对项目反应

26、理论在自适应练习中的应用做了分析，特别是对估计题目参数和学生水平参数，在此基础上实现了一套能够支持多媒体的自适应练习系统。学者徐茹倩(2010)在自适应网上考试系统的研究与实现一文中以项目反应理论为基础，构建了一套网上考试系统，该系统以“大学计算机”课程为基础设计，系统实现了考试管理与考试过程两大部分，重点对系统题目、考生信息、自适应参数设定、参数初始化、自适应组卷、考生水平参数估计等进行了设计，系统使用项目反应理论的Logistic模型来分析，并以Visual Studio.Net作为开发平台完成了开发。学者邵桢等(2010)在项目反应理论在C程序设计自适应考试系统中的应用一文中首先对项目反

27、应理论的基本思想进行了分析，并深入研究了考生的潜在能力与考试系统中题目所存在的关系，建立了关系数学模型，并借助C语言实现了自适应考试系统，系统完成了在考试过程中考生的能力估算，题目区分度估计以及题目难度系数估计等关键技术。1.2.3 研究评述综上所述，不难看出，项目反应理论自产生到发展的五十多年间，各方面研究层出不穷，其基本的体系与框架都已经非常成熟。特别是近年来国内外研究者借助计算机与网络技术开发的基于项目反应理论的计算机系统，彰显了该理论的实用价值。众多学者的研究为后人的研究提供了坚实的理论基础和实践经验，但是，就国内的在项目反应理论结合计算机考试系统方面的研究而言，大多数的研究是在国外理

28、论基础上进行的，且研究的领域相对较窄，没有对项目反应理论的功能进行充分开发，尤其是一些关键的问题还缺乏进一步的解决，如对考生能力估算过程中的响应与统计问题，各种参数估计的精确度问题以及此类系统的安全性与可靠性问题。鉴于此，本文在总结前人研究成果的基础上，尝试对这些新的问题进行研究与解决。1.3 研究内容和研究方法本文的研究旨在建立一套完整的基于项目反应理论的计算机考试系统，研究的重点内容是在分析项目反应理论的基础上，深入对基于该理论的计算机考试系统的可行性与需求进行分析；然后对系统进行总体架构及详细设计，并借助SQL SERVER 2000数据库引擎完成对系统数据库的构建；最后根据分析与设计，

29、采取B/S三层体系结构以及ASP.NET语言，完成对计算机考试系统的实现，彻底解决当前基于项目反应理论的计算机考试系统大量复杂计算及响应时间的问题，以及参数估计的精度问题。为完成本文的研究，主要采取了以下研究方法：一是文献研究法。通过对国内外相关项目反应理论文献的大量研究，明确了项目反应理论在各领域的应用，并进一步加深了对该理论的认知，为后文研究奠定了基础。二是理论分析法。为实现基于项目反应理论的计算机考试系统，本文对项目分析理论进行了一定程度的分析，特别是对于它的参数模型，这对后文参数的精确估计具有重要意义。三是归纳总结法。通过对计算机考试系统的需求进行分析，归纳总结出一整套适用于考试管理及

30、考试过程的业务流程，从而满足了实现该考试系统的基本需求。1.4 文章结构本文的主要结构安排如下：第一章 绪论，首先阐述了本文选题的背景和意义，并就国内外有关项目反应理论的研究现状进行综述，最后指出本文研究的主要内容和方法；第二章 基础理论，首先对项目反应理论进行了分析，然后针对研究本系统所需要的平台、技术等进行了阐述。第三章 考试系统的分析，主要针对基于项目反应理论的计算机考试系统，对其进行可行性分析、需求分析与安全分析，明确系统要建设的最终目标。第四章 考试系统的设计，首先明确了本系统的设计目标和总体架构，在此基础上展开详细设计，包括功能设计、流程设计、数据库设计、辅助设计及安全性设计等。第

31、五章 考试系统的实现，本章主要以项目反应理论为基础，对常用的参数估计方式进行了调整，以及对组卷选题策略进行了实现，并对其中用到的关键技术进行了详细分析。第六章 系统测试，针对完成的系统，从软件工程的角度进行测试，主要包括兼容性、安全性及功能方面。第七章 结论与展望，对全文进行总结，指出其中的不足，并对下一步研究提出展望。第2章 基础理论2.1 项目反应理论2.1.1项目反应理论的概念项目反应理论是重要的现代测试理论，国内外比较认同的对于项目反应理论的定义如下：在针对一些项目的测试过程中，首先对被试的特征与能力进行定义，然后估计被试的能力得分，在此基础上对项目中被试的答题情况进行预测与解释。项目

32、反应理论中的核心要素为能力与项目。由两个核心要素所构成的关系便是项目反应理论的内涵。将项目反应理论应用到计算机考试系统中则主要包含的概念有参数估计、选题方法、测验等值与结束规则。2.1.2 项目反应理论的原理及其模型任何考试的意义都在于通过分数来衡量测试者不同的内在特质，由此进一步估计测试者的潜在能力。项目反应理论就是在借助对应的项目反应模型来进行这类关系的表述。它使用不同的数学模型来描述项目特性曲线，由此得到形式各异的项目反应模型，一般来讲，数学模型不同，对项目特征曲线的逼近程度也有所不同，其参数也不完全相同。项目反应模型的参数通常有两个方面：一是表述项目特征的参数；二是表述测试者特征的参数

33、。凭借这两种参数，除了能够评价整个项目的质量之外，还可以评价所有测试者在该项目中的反应，估计出他的能力。很显然，项目反应理论实现了测试项目与测试者分数的关系，解决了传统的测试缺陷。在项目反应理论中，项目特性曲线与项目反应模型对应。到目前为止，项目反应模型有单维模型和多维模型，由于项目反应的多维模型的应用还在尝试阶段，故本文只对单维模型进行阐述。单维模型中最常用的包括两种，即古特曼模型与逻辑斯蒂模型。古特曼模型的主要思想如下：任何的测试项目，当被测试者的能力大于或等于某难度水平b，则该测试者就能在b难度水平的项目中进行正确反应；反之测试者就无法进行正确反应。古特曼模型被试曲线是一条阶梯曲线，具体

34、如下图2-1所示，其中b表示项目的难度。然而，许多针对该模型的测试实验证明，在很多实际测试中，即便被测试者的能力大于等于项目难度b，该测试者也未必能对项目进行正确反应，也就是说，古特曼模型在实际应用中具有一定的局限性。图2-1 古特曼模型曲线除了上述的古特曼模型之外，最常用的模型为逻辑斯蒂模型，它是伯恩鲍姆在1958年提出的。该模型的主要思想如下：项目特性曲线描述的是被测试者与他对某一项目的正确反应概率之间的关系。在一般情况下，被测试者的水平是持续变化的，正因为这个原因，与之对应的正确反应概率表现的便是一条平滑曲线，也就是说被测试者水平越高，正确反应的概率就越大，是明显的单调递增函数曲线。同时

35、，该模型还指出被测试者水平与正确反应概率的关系并非是线性的，当被测试者的水平太大或太小到一定的水平时，正确反应概率P()的改变速度会变小，也就是曲线存在拐点。逻辑斯蒂模型曲线如下图2-2所示：图2-2 逻辑斯蒂模型曲线实际上，无论上述任何项目反应模型，都能够通过项目反应函数来进行描述。若被测试者的正确反应概率为P()，项目参数使用a、b、c来表示，被测试者的能力水平用表示，则根据项目反应模型的单参数、双参数以及三参数模式，其函数表达方法如下：单参数函数表达式： 双参数函数表达式： 三参数函数表达式： 在上述三个表达式中，D为常数，取值为1.702，代表量表因子常数； P(表示被测试者的正确反应

36、概率；a表示测试题目区分度，a越大代表题目的区分程度越高；b表示测试题目的难度；c表示测试题目的猜测系数，值越大，则表示题目越容易被猜测到答案。2.2 .NET概述2.2.1 .NET结构.NET全称为Microsoft.NET，它是美国微软公司借助服务的方式来对软件进行递交的一种措施，Microsoft.NET的计划是实现未来人机交互层面上的变革。使用.NET平台能够让人们与计算机进行更好地交流，值得注意的一点是，.NET改变了互联网的行为方式，它把软件变为了服务。一般地说，.NET平台包括以下四个独立的产品，分别为虚拟对象系统（VOS）、元数据（MetaData）、公用语言规范（CLS）以

37、及虚拟执行系统（VES）。虚拟对象系统是用来支持.NET跨语言集成特性的，众所周知，计算机在不相同的开发语言之间进行源代码的应用和集成碰到的最大问题是各开发语言系统之间不能很好的兼容，这些不同的开发语言虽然在语法结构可能有很多相同，但各种开发语言的数据类型与语言环境紧密相连，如解释性的语言环境肯定不会与编译性的语言环境相同，即便是相同的数据类型在不同的语言环境中所表示的意义也存在很大的区别，因此，虚拟对象系统就是为了解决这样的状况而设立，它不但能够支持过程性的语言，而且能够支持面向对象的开发语言，同时还为各种语言特性的支持提供了一个丰富的系统，最终实现在开发层面上屏蔽了不同开发语言之间的转换，

38、使得开发者能够自由开发，保证语言之间的集成。元数据则是对虚拟对象系统中类型描述代码的一种简称，当编译程序将源代码转换成中间代码时，元数据会自动生成，并与编译后的代码一起共同包含在二进制代码文件中，在此过程中，元数据主要是对源代码中类型信息的描述进行携带，从而在一定程度上解决了版本问题 。在CLR定位与装载类型时，系统通过解析元数据来得到程序中的类型信息，JIT编译器在得到加载的类型信息后，把中间代码翻译成本地代码，然户根据程序以及用户的具体要求建立类型的实例。这种根据元数据建立和管理的方式保证了类型的安全性，元数据几乎全部都通过.NET在后台进行完成。公用语言规范，即CLS，它是CLR专业为语

39、言定义的特色集合，其作用是用来对互相操作的问题进行处理，因此若某个类库能够按照公用语言规范的规则进行，那么一些同样按照该规范的编程语言就能够使用这个类库的那些可见的项目，那么，要想让对各类编译器最终实现的对象实现共享，就需要让在这些相互操作中关联到的各种类型与环境特性对不同的语言具有相对的公共性。当然这个公共的环境对特定语言集成，便成为了公用语言规范。假若程序的很多过程，包括它的子类在一些接口中仅仅就公用语言规范的这些特征语言进行了使用，则这个组件就可以让其它的支持公用语言规范的组件实现连接和访问。虚拟执行系统，简称VES，它是VOS的具体实现，它的主要作用是完成对.NET运行环境的驱动。对于

40、.NET的元数据来讲，它的产生和应用，以及针对公用语言规范的条件性排查和对程序具体使用的系统内部管理，都需要VES来进行。换句话说，虚拟执行系统的重要作用表现在：对程序中间代码进行装载，并对装入的中间代码进行转换，使其能够成为本地码；同时虚拟执行系统还要对元数据进行装载；以及进行必要的程序代码异常处理、调试、环境管理等的一些过程。2.2.2 .NET框架前文说过，.NET拥有公用语言规范，那么，它就具有一个公共特性的运行环境，即CLR。这种公共特性的运行环境实际上属于.NET 框架之中，此外，.NET框架还同时包含有类函数库和程序语言两大部分，.NET公共特性的运行环境主要实现了只要由符合公共

41、语言规范的程序设计语言所开发完成的代码或程序，就将可以在任何含有CLR的操作系统下执行，包括Windows系统的各个版本。公共语言运行环境能够在很大程度上简化应用程序的开发过程，开发者无需利用IDL对一些组件进行表述，也不再担心因为疏忽对内存造成泄漏，此外，基于公共语言运行环境所产生的组件也无所都执行注册步骤。由于公共语言运行环境的核心为面向对象的，所以基于它的服务也是一致借助面向对象的方式实现开发语言对其的获取的。几乎所有的.NET的组件都能够被当作COM组件来使用，COM组件同时也可以被加入.NET环境，当作一般的.NET组件进行使用。.NET框架的另一个主要组件是类库函数，它是一套能够支

42、持Web标准和应用为首要考虑目的的函数库。它使用简单，并且具有高度的扩展性，.NET框架的函数库支持HTTP，XPATH，XML，XSL以及Web Form，Web Service等，.NET类库函数的存在能够大幅度简化互联网分散式应用程序开发的过程。.NET类函数库使用具有相同标准的程序模式，如以往开发者能够利用VB环境来进行接口的开发涉及，而使用C+程序来完成对更高效率组件的开发，而现在的.NET框架类库函数以标准的规范来实现这些功能，使得大部分的开发语言和环境都能够识别相同的API。.NET语言是.NET框架的第三个组成部分，实际上.NET本身是一个平台，它与开发语言没有直接关系，所有的

43、.NET程序能完全实现交互式访问，以及能够对.NET提供的大多数服务进行获取，所谓.NET语言主要是指满足标准及规范的能够通用的程序语言，目前常用的通用程序语言有Visual Basic.NET、C#、ASP.NET等，此外，很多著名厂商也已经对.NET开发了足够的支持环境，支持语言包括APL，COBOL，Pascal，ML，Oberon，Perl等。2.3 基于ASP.NET的编程技术2.3.1 ASP.NET的语言特点ASP.NET是Microsoft 公司在ASP之后推出的新一代 Active ServerPages语言，是建立在公共语言运行库上的编程框架，使用它开发出的WEB具有强大的

44、应用功能和可扩展性，与过去的 ASP相比，ASP.NET具有以下特点：的优势主要体现在： 一是高效性： ASP.NET 可利用实时编译、本机优化等技术，使得编译好的代码在服务器上运行，显著提高了代码执行性能，大大提高页面访问速度。 二是可扩展性： ASP.NET 是基于公共语言运行库的，因此它可以跨多种语言进行分割应用，而且公共语言运行库的交互性保证开发人员可以利用整个平台的可扩展性。 三是易用性：ASP.NET是基于控件驱动的。它使用的大部分控件都不需要编写大量的代码，这此控件都预先被封装，我们只需要简单的点击和少量的代码就可以使用控件了。 四是安全性：借助内置的 Windows 身份验证和

45、不同的应用配置，保证了应用程序的相对安全性。2.3.2 ASP.NET的关键技术一是事件驱动技术：ASP.NET充分支持事件驱动机制，服务器端程序能够直接读取浏览器端的信息，开发人员不必再将浏览器发送给服务端信息作为开发的重点了。二是数据绑定(DataBinding)技术：在ASP中就有数据绑定技术的存在，不过在 ASP.NET 中这种技术得到了进一步，许多新的数据绑定性语法允许开发人员既可以绑定数据源，也可以绑定属性、集合等。三是隐藏代码(CodeBehind)技术：CodeBehind技术，是ASP.NET新的技术，通过自定义控件和组件等方法，能够将执行代码和逻辑代码分离，提升了系统的安全

46、性，并实现了结构化的WEB设计。 四是ADO.NE访问技术：在ASP.NET的服务框架中包括了Active Data Object+(ADO.NET)类库，能够轻松实现对各类数据库的访问。2.4 WEB数据库技术2.4.1 WEB数据库技术简介WEB 技术与数据库管理系统(DBMS)的相互融合技术，称之为WEB数据库技术，这种技术目前已经成为开发行业的热门技术之一，较早将数据库结合使用的语言有 CGI、ISAPI/NSAPI等，近年来比较流行的有 ASP、JSP、PHP、以及Microsoft 新推出的ASP.NET 等。实际上，WEB 数据库技术是在服务器端或客户端扩展功能，以实现对数据库的

47、访问。2.4.2 WEB数据库的运行方式以ASP.NET为例，WEB 数据库运行方式如图 2-3 所示。图2-3 WEB数据库示意图从上图2-3可以看出，组成一个WEB数据库的必要元素主要包含有WEB 服务器、数据库系统、客户端（即浏览器）及互联的Internet网络，它们之间协调运行。 以ASP.NET为基础的多种开发工具在基于Windows操作系统的环境中集成之后，按照以下的方式运行：浏览者通过浏览器来访问本系统，则浏览器首先发出请求给WEB服务器，WEB服务器根据ASP.NET所编译的页面提供的请求信息，向后台的MSSQL Server 数据库发出相关的指令，进行相应的数据库操作，之后将

48、结果返回到WEB服务器，服务器端的ASP.NET运行程序根据从后台数据库返回的数据，生成相应的 HTML 文件，并通过Internet返回到浏览器中，那么浏览者将看到相应的信息。在整个运行的过程中，ASP.NET和各类脚本语言充当了功能性的角色，WEB服务器完成的则是解释执行的工作，MSSQL Server 是进行了后台数据的管理与服务，WEB服务器成了连接浏览器与数据库之间的桥梁和纽带。2.5 B/S三层体系结构技术2.5.1 B/S三层体系结构介绍本系统的设计模式采取B/S结构，即 Browser/Server(浏览器/服务器)结构，这种结构是对C/S （客户端/服务端）体系结构的一种改进

49、结构，它能够在很大程度上简化客户端的工作，无需复杂的安装过程，只要求客户端安装、配置少量的必备文件即可，主要的工作如对服务器的访问和应用程序的执行，都由服务器来负担。本系统的B/S结构属于三层体系结构技术，即表示层(UI层)、中间层（逻辑层）和数据层分离的技术，其结构如图 2-4 所示。图2-4 B/S三层体系结构B/S三层体系结构的各层功能如下：表示层，即 UI层，主要负责系统与用户交互，接收用户的输入请求并将服务器端获取的数据展现给用户。业务逻辑层，即中间层，负责接收浏览器的请求并将此传送给数据层，同时将处理结果返回给浏览器。它由WEB表单、XML WEB Services和组件

50、服务组成，它是向用户展现数据的基础，也是响应和处理客户交互信息的基础。数据层是通过ADO.NET操纵数据为逻辑层提供数据服务并存储数据的。2.5.2 B/S三层体系结构的特点我们可以看出，B/S三层结构体系的事务处理交给了WEB 服务器，客户端只负责信息显示，这种层与层的相互独立，使得任何一层的改变都不会影响其它层，从根本上改变了传统的C/S 结构的缺陷，是体系结构中的一次重要改革。与C/S结构相比，B/S三层结构具有以下明显地优势：一是B/S三层体系结构的三部分主要模块相对独立，其中任何一个模块的改变都不会影响到其它两个模块，这使得采用这种体系结构的系统修改变得特别容易。由于B/S三层体系结

51、构的有关合法性校验、业务规则及逻辑处理等都是放置于中间层的，当这些业务发生改变时，只需要针对中间层的对应组件进行改动即可，而对客户端的应用程序不需要做任何处理或改变，对一些设计结构良好的程序，有的甚至连中间层的组件都不需要修改，只需要通过修改数据库中的某一个或几个存储过程就完全可以实现了，很显然B/S三层体系结构很大程度上减少了程序设计的复杂性，缩短了系统开发的周期。二是B/S三层体系结构的数据访问主要是通过中间层来完成，程序的客户端已经不与数据库发生直接联系，自然也不需要和数据库建立连接，这使得真正建立在数据库服务器上的连接数量会大幅度减少，从而使得客户端数量将不再受到连接限制。此外，由于中

52、间层组件与数据库服务器之间的数据连接是通过连接池进行一些连接控制的，包括对连接数量的控制，动态分配与释放数据连接等，因此数据连接的数量将远远小于客户端的数量。三是B/S三层体系结构在很大程度上减轻了客户端的压力，由于这种体系结构将一些事务处理部分完全转移到了体系结构的中间层中，使得客户端不再负责数据库的存取和复杂数据的计算等具体认为，而只负责显示请求结果这部分工作，从而让客户端的代码进一步减少，变为瘦客户端，而在更大程度上利用并发挥了服务器的强悍功能。四是使用B/S三层体系结构开发的应用程序所有的操作界面，都是统一在浏览器上进行，结合浏览器易于操作、界面友好，方便快捷的特点，大大方便了操作人员

53、的使用。第3章 计算机考试系统的分析基于项目反应理论的计算机考试系统的建立，必须经过对考试过程进行详细的调研和分析，明确系统建设的可行性以及所需要的主要业务功能。可行性分析主要包括技术可行性、操作可行性、效益可行性及安全可行性等；需求分析实际上是对整个项目进行全过程调研，从而明确计算机考试系统设计的重点功能，这是整个系统实现的根本所在，是最为基础的工作之一。3.1 可行性分析在传统的考试方式中，经过多年计算机软件系统的浸染，拥有着在此方面比较完善的计算机系统开发与管理的经验。但是随着人们对考试项目所能带来的期望值不断增加，传统的计算机考试系统已经不能适应这种需求，基于项目反应理论的计算机考试系

54、统便被提上了日程。当前，计算机技术、网络及其安全技术，以及项目反应理论的应用条件都已经比较成熟，具备开发并使用基于项目反应理论的计算机考试系统的基础。从环境上来说，一般的计算机软硬件配置就能够满足系统的正常应用，以下按照软件工程开发步骤的方法，对该项目的可行性从技术、操作、效益、安全等几方面进行分析。3.1.1 技术可行性分析为实现本系统便捷、方便以及适应发展趋势的特点，满足管理人员开发简单、易于维护的需求，以及系统的普及性、容错性和可扩展性，本系统主要采用基于Microsoft公司的开发工具，具体如下:开发环境：Microsoft公司的Windows系列操作系统。开发语言：采用ASP.NET

55、面向对象语言、JavaScript脚本语言、VBScript脚本语言编写WEB应用程序。数据库引擎：采用MSSQL Server数据库引擎。WEB服务器：采用Windows操作系统自带的IIS服务工具。系统采用当前流行成熟的B/S结构，编程主要使用ASP.NET，数据库开发选用 SQL Server，WEB服务器采用IIS，这三者是系统数据库系统的开发是一个较成熟的开发工具组合。 ASP.NET程序是借助ASP.NET语言实现的一个大型环境及功能的组合，它不但包括着各种各样的网页文件，同时也包含着大量的程序控件、XML配置文件等。ASP.NET具有不依赖某种具体语言的特点，可以用任何与.NET

56、兼容的语言（包括Visual Basic.NET、C#和Jscript.NET）编写应用程序。ASP.NET还可以提供一种新的编程模型和结构，可生成伸缩性和稳定性更好的应用程序，并提供更好的安全保护。SQL Server是一个关系数据库管理系统，也一项全面完整的数据库与分析产品。SQL Server是从最基本的数据库查询服务到复杂的完美支持扩展标记语言（XML）方面，都具有极好的基础。它能够为各种具有WEB标准的数据库服务程序提供大量的功能，包括对数据的增加、修改与删除等。就SQL server的性能来讲，不论从开发设计的速度来看还是运行的效率来看SQL Server都堪称最为快捷的数据库系统

57、。 ASP.NET开发中最常见的WEB服务器软件是Microsoft的IIS（Internet Information Server），目前WinXP和Win2003操作系统中集成的IIS版本分别为5.0和6.0，安全性和运行速度有了一定的提高。IIS包含World Wide WEB服务器、文件传输协议（FTP）服务器、SMTP虚拟服务器、ASP、个人WEB管理器（Personal WEB Manager）等功能组件。综上所述，选用ASP.NET、SQL Server和IIS架构组合进行开发系统是可行的、成熟的。3.1.2 操作可行性分析考试是很多单位或企业在日常管理过程中不可缺少的环节之一，其重要性不言而喻，但是，当前计算机考试系统的手段及措施都已经无法满足企业不断发展的根本需要，问题的根源在于考试基础理论的滞后。因此，为合理有效地解决计算机考试过程中的各种问题，