基于QT的C语言编程在线考试系统的设计与实现开题报告-毕业作品网站

随着我国科技水平的进步与发展，对人才的重视程度也不断提高。学校及企业对人才考核的需求也越来越大。当前各个领域中，仍大多采用传统纸质考试的方式，由教师来进行出题、打印试题、阅卷，由考生通过笔试的方式来答卷。纸质考试的方式，不论是出题时需要将各个知识点考虑到，还是对试卷进行批改给都教师带来了巨大的工作量，同时，笔试的答题方式，给考试带来了很多不确定的麻烦，往往容易因教师主观原因造成误判。在当前网络高度发展和应用的今天，传统纸质考试已经不能满足当前社会和学校、企业对于人才的选拔的需求[1]。

计算机行业的不断发展给在线考试系统的研究和应用提供非常好的技术基础，而且学校和企业对考试系统的需求也给其提供了一个良好的应用市场。从企业发展的角度来说，开发在线考试系统可以降低教师和工作人员的劳动强度，提高工作效率，同时，又可以减少打印试卷的费用，为企业节约成本[2]。从管理角度来说，采用在线考试系统，可以更加科学有效的检查到考生的知识掌握情况，形成考试成绩分析报告，使教师可以有针对性的进行下一步考试。在线考试系统的应用，也可以有效提高企业的信息化管理水平，为企业创造更大的效益[3]。所以针对以上问题提出了动手编写一个考试系统的想法。

在线考试系统研究和应用的主要目的和意义在于可以在不影响考试的同时通过现代化的计算机软件技术实现对传统考试形式的优化，譬如能够大大减少教师准备考试题目的时间，以及批阅卷子需要花费的经历，而且在一定程度上能够较少因为误判产生的得分误差，使考试的公平公正性在一定程度上得到了保障，这对于教育信息化具有重要的价值和意义。而且近些年部分地区的线上教学，以及一些培训机构网课的兴起，使在线学习的人数激增，同时因为各种原因需要组织线上考试，这也需要考试系统的支持，才能更全面完善的开展教学任务。

虽然当前市面上的考试系统产品较多，但是只有能够满足对学生或者员工对知识结构掌握程度的考察，以及有针对性的将考察结果展示出来，能够有效提高学校及企业对人才的培养需求，这样的考试系统才是企业和学校所需要的。对于培训机构来说，培训考试的管理需要面对大量的考生信息、试题信息、考生成绩信息等数据，管理难度较大。通过教师人工对这些数据进行处理显然是很力不从心的，这时候一个完善的考试系统不仅能能够解决组卷以及批阅的问题，还能够使学生信息的导入简单化。

单一的了解学生成绩可能使学生不容易找出问题，但是如果将试题与得分模块化就可以使学生更加清晰的看到自己薄弱的地方。因此，为了使学生对知识结构化，了解具体的学习情况，我们更应该合理运用计算机软件通过考试系统的方式去分析考生的考试成绩和对不同章节知识的掌握，以及考生易错题等。

2 国内外研究现状及分析（文献综述）

应用计算机和软件技术开发的考试系统的研究，起源于美国[4]。最早的考试系统是60年代考试研究的，到目前已经经过了50年的发展，各类考试系统在各国都已经得到了普遍应用。国外的考试也多采用计算机软件的方式来进行，当前在美国主流的考试系统叫Sylvan Learning System Inc[5]，它是一款通用的考试系统，覆盖了各个专业和行业的考试类型。该系统在全世界范围内多个国家得到了应用，并建有培训考试基地。

2000年以后我国以B/S、C/S为主要结构的网上教育和考试越来越多,发展趋势越来越好。国内在自动化阅卷以及在线教学、考试等方面起步较晚。但近年来，随着中国经济的快速发展，特别是互联网经济的快速腾飞，为本国在线教育、在线考试、人工智能的自动化评测系统不断发展提供了新的机遇。

互联网技术和数据库技术是开发在线教育系统、在线考试系统的重要技术,它们对于在线教育起到了支撑作用。本文通过调研发现，无论是传统教育领域的知名企业,像"新东方"还是一些新近崛起的在线教育机构，如“猿题库”等,这些教育领域的大型企业都在发力探索线下教育,在线考试喇的新教育模式。“算法”、“人工智能”成为引领教育领域发展的关键技术。这两种技术在在线考试中的核心应用就是智能组卷，对于参与考试或练习的人有针对性的培训和提高。因为疫情原因课程转为线上课程，考试转为线上考试，在线考试系统变得非常重要了。

一个标准的软件系统，一般来说包含了表示层、应用层和数据层。表示层是系统直接与用户交互的界面，是通过前端应用来实现系统的功能;应用层是对应用系统的数据进行处理的规则制定和对数据的处理;数据层则是对整个应用系统数据的管理，包括数据存储、访问等，并保证数据的安全性和完整性[7]。

C/S 架构是一种客户端和服务端的关系，而根据不同层的结构，又可以分为两层结构C/S架构和三层结构C/S 架构两种。两层结构是简单的服务端和客户端的关系，他们之间是通过网络来进行连接和数据交互的[8]。客户端是安装在用户的计算机中，而服务端，对软硬件的要求更高，一般来说是安装在专业的服务器中。三层结构则是将应用层放在一个中间服务器上，其他的两层结构不变。

随着网络技术不断进步，C/S架构经过演变形成了 B/S架构，B/S架构是一种基于web的应用。它依托web浏览器进行工作，服务端为web服务器。和C/S 架构相比，它具有轻量客户端，操作简单，便于维护等优点，但是，B/S 架构本身也存在以下缺点:

(1）B/S架构是基于web的客户端，相对C/S架构来说，交互性相差较大;

从用户角度来说，基于C/S 架构的系统，由于具有完整的客户端程序，往往具有更灵活、更贴近用户的操作界面和操作体验。

(2）B/S 架构安全性相对较低。它是基于web和脚本语言来编写的，数据的传输容易泄露，安全性能相对C/S架构较差;

(3）B/S架构由于是通过脚本来实现的，功能弱化，难以实现传统模式下的特殊功能要求。

总的来说，C/S 架构和B/S架构各自有各自的优点和缺点。他们的优缺点也是互补的，而C/S架构具有下面一些优点:

无论是B/S架构还是C/S架构都有各自的特点，他们的优缺点也恰好互补，C/S的优点如下：

( 1）C/S架构在安全性上面，具有一定的加密型和安全算法，在不同的场景下有不同的安全策略，而开放的B/S架构则不能实现[9];

(2）C/S客户端响应速度快，能充分发挥客户端PC的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器

(3）C/S 架构可以生成复杂的客户界面使操作界面漂亮、形式多样，可以充分满足客户自身的个性化要求;

(4）控制性更好。C/S架构可以通过客户端来控制与服务器的连接以及用户信息等,在安全性相对较高的情况下，更适用于C/S架构;

(5 )C/S架构在数据处理能力上更强，针对考试系统来说，在客户端可以进行更加复杂的运算。

2.4.1组卷算法的研究

计算机技术的发展对于试卷的组卷方式来说，具有重大影响，组卷策略和算法将直接影响考试结果。因此，对于组卷算法的研究，是在线考试系统研究的重要方向。目前国外主流的考试系统主要有以下几种是组卷策略:

(1）随机抽取法:这是考试系统最早的算法，它的实现方式也很简单，即是从试题库中随机抽取出需要数量的考题，组成一张试卷，而不做任何限制和要求。

(2）试题分类算法:根据试题的专业、分数、结构和难度等来进行分类管理，每次抽取试题，将按照一定比例来获取不同专业等不同试题。而在抽取策略中，我们可以选择不同的倾向性，组成不同的试卷。

(3）遗传算法:基于遗传算法的试卷组卷策略是当前考试系统研究的方向，它能够更加优化考试试题，提供更加优质的试卷。遗传算法是一种群体型操作，使用其组卷的过程为:首先根据具体参数约束设置编码格式和评估个体的适应度函数，然后对初始种群进行设置，之后种群进行选择、交叉和变异操作产生新的试题种群，通过不断的迭代重复上述过程，最终找到最优解即组成所需试卷。遗传算法具有很强的全局搜索最优能力，搜题时效率较高，可以按约束条件生成试卷[10]。

(4) 人工智能技术的应用:随着人工智能技术的发展，在考试系统的应用领域也越来越多，更加符合人性化的考试方式将在今后得到更广泛的应用。

3 论文研究内容

3.1.1研究目标

制作一个可以进行在线考试的系统，可以根据老师设定的题目及规则自动生成试卷，自动完成系统阅卷部分的打分，以及结合人工阅卷部分的得分进行模块化成绩分析，使考试流程清晰简洁，在较少老师教学压力的同时我学生们提供了细致便利的服务。

3.1.2系统组成和功能

考生、教师、系统管理员要完成各自的任务都必须通过“身份核验”，只有核验成功之后他们才能够进入到系统，获得属于他们的权限，去完成各自的任务。根据这个特点本文设计了登录/注册页面。只有成功注册的人员通过输入正确的用户名和密码与数据库进行匹配，成功后才能够进入到系统。该模块可以将不同的角色用户引导入各自的操作界面。

题库管理涉及到试题的题型、对应的答案、对应的章节。这一部分主要就是具有权限的老师和管理员对试题的题库进行添加删除以及修改，制定各个章节知识点的联系，设定对应的难度系数进行整个试卷综合难度的匹配。

管理试卷的总分数、题型的数量以及生成试卷、展示试卷。具有权限的老师以及管理员对试卷整体进行设定，指定整张试卷的侧重点以及难易程度，和各个模块的分数以及进行题库匹配后生成试卷。登入成绩后进行成绩展示。

对每个用户个人信息进行增删改查。管理员仍具有最高权限可以对所有人的信息进行操作，老师在对自己信息进行修改的同时可以对学生用户信息进行查询，学生只具有对自己信息进行管理的权限。

3.1.3拟解决的关键问题

3.2 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案（含工具、环境）及可行性分析

3.2.1研究方法

采用瀑布模型来开发在线考试系统，开发过程是通过设计一系列阶段顺序展开的，从系统需求分析开始直到产品完成和维护，每个阶段都会产生循环反馈，人如果产生问题进行上一级适当的修改。主要分为以下步骤：

3.2.2 技术路线及实验方案

题库内容由老师及管理员进行筛选更改存储到数据库中，每一个题目都会有对应的ID，以及难度的标注等，后续只需要填入ID就可以根据设定的难度进行具体题目的匹配以及获取

遗传算法组卷流程:首先获取题库后从题库中按照规则选择对应题目进行试卷的初始化，然后进行试卷里数据的初始化获取详细题目，通过对适应度的计算看是否达到预期的适应度,如果达到直接进行试卷生成，未达到就查看是否达到最大迭代数，如果达到进行试卷生成，未达到的话需要借助遗传算子获取新的集体再进行适应度计算，如此循环上面步骤。

系统阅卷时会根据题目ID到数据库内调取对应的答案部分进行比对，如果正确就会加上该题目对应的分数，而部分需要人工阅卷的则会等待老师进行批阅以及分数的登入。

当成绩都登入成功时，考生就可以查到自己每个模块对应的分数，可以很清晰的看到自己薄弱的部分，以便于学生有针对性的学习。

3.2.3 可行性分析

纸质资料过多容易成为学生的负担,搞"题海战术"更加疲惫，不具有科学性。在知识日新月异的时代，各种试题更新速度如此之快，传统纸质试卷相对来说没有网络上获取的方便快捷，而且考试系统可以对学生有针对性的模块化训练，更加有利于分析学生的成绩等。而且随着"“双减"政策的实施，曾经校外培训的压力也可以很好地向在线方式发展。因此，开发一款符合需求的在线考试系统，不仅能够减少老师的教学压力，可以使重心偏向管理学生上，还可以帮助学生更加自主、合理的进行自我测评不断成长。所以从市场的角度来讲，该软件的可行性是很高的。

本软件是在QT下连接MYSQL使用C++语言进行设计的，C++作为偏底层的编程语言不仅可以实现各个模块的功能，与QT自带的函数相互配合调用，合理的运用其信号与槽的机制，可以更加方便整洁的进行代码的编写，实现各个模块所具有的独特功能。同时通过QT可以制作出适合学生老师，通过自定义设计满足其不同习惯的使用界面。其中MYSQL用来存储用户以及试题的数据，QT中也提供了接口与MYSQL进行连接，进行数据的输入修改以及读取使用。所以从技术上来讲是具有可行性的。

4 论文进度计划

时间安排	实施进度
2022.10.17~2022.12.10	查阅资料，学习相关开发技术，进行需求分析。撰写开题报告。
2022.12.11~2023.2.26	深入学习QT、试卷生成关键技术
2023.2.27~2023.3.27	总体设计，构建页面和设计数据表。
2023.3.28~2023.5.14	编程实现，进行功能调试。
2023.5.15~2023.6.18	修改程序代码，撰写毕业论文，准备答辩。

参考文献

[1] Lariza Laura de Oliveira,Alex A. Freitas,Renato Tinos.Multi-objective genetic algorithms in the study of the genetic code's adaptability[J].Information Sciences,2018,09(12):212-214.

[2] 谭开丽. 遗传算法在线上考试系统中的应用[D].沈阳理工大学,2022：1-30

[3] Majdi M.Mafarja,Seyedali Mirjalili.Hybrid Whale Optimization Algorithm with simul atedannealing for feature selection[J].Neurocomputing,2017,14(11)88-89

[4] Ustin C.Ortagus.From the periphery to prominence: An examination of the changing profile ofonline students inAmerican lighereducation[T].The Internetand HigherEducation,2017,16(14):122-124

[5] John Heny HollandAdaptation in natural and artificial systems[J].an introductory analysiswith application to biology, control, and artificial intelligence,1997,16 (5):143-151

[6] 郭敏.基于QT的在线考试系统设计与实现[D].电子科技大学,2020：5-25

[7] Li Milong.The Analysis of Strengths and Weaknesses of Online-shopping[J]. Proceedings of2010 Second International Seminar On Business and Information Management(ISBIM2010),2012

[8] Cheol Park,Yao Wang.The Effects of Nationality and Shopping Orientations on OnlineShopping Cart Abandonment[C].Proceedings of International Conference on EconomicsMarketing and Management (ICEMM 2013).2013

[9] 李梅.基于遗传算法在线考试系统的设计与实现[J].信息与电脑(理论版),2022,34(14):114-117

[10] 杨清林. 基于遗传算法的智能组卷考试系统的设计与实现[D].山东师范大学,2020：11-29