《数据结构》客观题自测平台的设计与实现
冯丽露 赵慧勤
摘要：《数据结构》客观题自测平台是为作者所在学校开设的“数据结构”课程而设计开发的。此平台可以有效提升学生对《数据结构》知识点的掌握，减少教师组织测试的次数与精力，提升了学生对“数据结构”课程学习的效率。
关键词：Java Web;《数据结构》客观题;自主测试
中图分类号：G434? 文献标识码：A? 论文编号：1674-2117（2021）06-0097-03
在现代化教育环境下，纯纸质的习题已经落后于时代的需求，而现有的电子习题、试卷又缺乏对本校生的针对性。《数据结构》客观题自测平台，是针对笔者所在学校的具体学情而设计的自测平台，方便學生利用零散时间进行自主测试，有效地提高了学习效果。
● 平台开发技术
《数据结构》客观题自测平台整体采用Java Web的三层架构，它们分别是表示层、业务逻辑层和数据访问层。[1-2]
表示层，即Html和Servlet层，用于接受用户发出的请求，通过调用业务逻辑层来处理用户发出的请求信息，然后显示处理结果。业务逻辑层，即Service层，采用了面向接口编程的思想，先定义接口，再创建实现类。数据访问层，即Dao层，这一层是直接对数据库进行操作的，用来对数据库进行增、删、改、查操作。如果把Web应用比作一家餐厅，那么Servlet就是服务员，负责接待顾客、上菜;Service就是厨师，负责按照菜单，利用采购员提供的原材料将其进行加工整合，制作出佳肴;Dao就是采购员，负责采购蔬菜，为厨师提供原材料。[3]
● 平台需求分析
本平台是基于笔者所在学校师生的需求而设计的，适用于“数据结构”这门课程的客观题的自测，因此，根据对实际情况的分析与调查，本平台需要具有以下功能。
1.功能性需求分析
（1）学生端
能够满足学生答题以及查阅分数等需求。具体包括：登录功能，实现学生不需要注册，根据学号和初始密码就可以直接登录使用平台;强化练习功能，满足学生能够自主选择知识点和题型进行针对性练习，各个击破;错题记录功能，学生可以查看自己的错题历史记录，方便后期复习，减少手工记录错题的时间;专家试卷功能，要求学生可以完成教师指定的试卷，具有权威性的导向，学生可以了解学科考试的侧重点;模拟试卷功能，要求系统可以自动生成模拟试卷，增加学生测试的灵活性。
（2）教师端
能提供题库管理、分析统计和批量导入等功能。题库管理功能，满足教师可以查看、搜索、新增和修改试题;试卷管理功能，支持教师手动组卷，进行试卷的查看;分析统计功能，可以对学生的做题情况进行统计，方便教师的教学安排;批量导入功能，方便教师实现学生信息的批量录入以及相关《数据结构》客观题的录入。
（3）超级管理员端
超级管理员除了拥有教师的所有功能外，还包括功能管理，能够对功能进行增、删、改、查操作;角色管理功能，要求对平台中所有用户角色进行查找、新增、修改和权限设置。
2.非功能性需求分析
除了上述提到的功能性需求之外，该平台还需满足以下非功能性需求：界面简洁、美观，符合大众的审美;数据安全性高，不会导致数据的异常丢失;易于扩展，无论学生还是教师的需求都可能会增加，在设计之初要考虑好平台在后期的扩展性;易用性，尽量设计统一的界面，可以实现多个功能，操作简便灵活易上手，以便于提高用户使用的效率和易用性能。
● 《数据结构》客观题自测平台的设计
本平台的设计从总体框架、基本功能、数据库三方面来设计。总体框架设计是对平台整体功能的逻辑规划;基本功能设计是对详细功能的设计;数据库设计根据所需数据表建立。
1.平台总体框架
平台的总体功能模块图如图1所示。
2.基本功能设计
除了基本的用户登录功能，本文主要介绍该平台的几项核心功能：强化练习、自动组卷、错题记录、题库管理、数据分析。
（1）强化练习。使学生有针对性地自我检测，学生根据教学的进度或者自己的薄弱知识点及时进行检测，平台对知识点和题型进行分类，为学生提供更加精准的选择。
（2）自动组卷。作为面向学生的自主测试平台，应该具有随机自动组题的功能，否则将无法提高平台的使用性能。学生在选择模拟试卷后启动自动组卷功能，根据已经设置好的试题数量，从数据库中随机抽取试题组成模拟试卷。
（3）错题记录。可以为学生实时记录做错的试题，学生可以查看自己的详细错题、错题数量、得分情况等。此功能省去了学生自己手动记录的时间，方便随时回看错误点，提高了学习效率。
（4）题库管理。此功能属于后台管理，教师可以对试题进行查找、修改与新增。同时，为了方便教师手动组题和查看试题并对试题进行编辑，设计了可以按知识点或题型进行试题管理。
（5）数据分析。教师可以通过统计数据，直观地看到每个知识点学生的错题数量、比例，以便及时调整教学进度、教学内容，针对学生不熟悉的知识点做进一步的讲解，从而提高整体的教学质量。
3.平台数据库设计
本平台设计有用户数据库、角色数据库、权限数据库、试题库数据库、功能管理数据库、试卷数据库等。[4]用户数据库用于支持用户登录功能和后台信息管理;角色数据库用于分配、管理用户角色;权限数据库用于为不同用户角色分配不同的访问权限;试题库数据库用于试题管理，支持自动组卷;功能管理数据库用于支持系统后台管理和平台功能设定、维护等;试卷数据库用于记录和维护已创建的试卷，并提供数据统计信息。
●《数据结构》客观题自测平台的实现
本文只介绍《数据结构》客观题自测平台中的部分核心功能，包括：强化练习、自动组卷、错题记录、题库管理、数据分析。
1.强化练习
强化练习即章节测试，包含题库的所有试题和类型。学生可以根据目前所学内容进行针对性的训练，不仅可以选择知识点，还可以选择题型。此模块有助于学生进行“对症下药”，对自己的薄弱处进行“一对一”训练。
2.自动组卷
学生选择模拟试卷启动自动组卷功能，根据学生的选择调用不同的接口，从數据库中查询相对应的试题，以列表的形式返回保存到域中。JSP从域中取数据，通过循环操作，根据试题的类型在答题页面进行分类显示，呈现出学生答题页面。
3.错题记录
学生点击错题记录列表，可以查看自己以往的错题记录。根据学生的ID从学生做题列表查询学生做错的题目和试卷名称，分组返回错题列表，查看试卷详情。
4.题库管理
题库列表包括知识点类型、题型、题干、选项、正确答案、解析以及可用状态，支持将陈旧的题目和怪僻的题目状态改为不可用。此外，还提供了可以对题库按照知识点和题型进行分类的功能，教师可以根据需求只查看一部分题目，增加了题库管理的灵活性和可用性，题库管理关键代码如图2所示。
5.数据分析
数据分析功能可以让教师了解学生对哪一部分知识点掌握得不好，并参考作为教学重、难点内容。利用学生做题情况表，查找所有的试题ID，以列表的形式储存，根据获得的试题ID在试题表中查找对应的知识内容。利用Stream的Collector方法，得到以知识点内容为Key、以知识点内容的数量为value的Map，循环遍历整个Map。
● 结束语
“数据结构”作为计算机及相关专业的专业基础课程，对学生深入理解、掌握编程技术至关重要。对数据结构知识的掌握及灵活应用，必经的学习途径之一就是习题练习。《数据结构》客观题自测平台不但减轻了教师反复出题、手工批阅的负担，而且方便了学生随时根据个人情况加强练习，有效地提高了学生利用碎片化学习时间的效率，同时为同类型课程的教学改革提供了一定的技术借鉴。
参考文献：
[1]郭立文.基于Web的考试系统设计与实现[D].西安：陕西科技大学，2006.
[2]冯丽露，高晓晶，康耀龙.大数据分析下大学生行为记录和分析系统的设计与实现[J].中国教育信息化，2019（09）：73-76.
[3]贺玲玲.基于Php MySQL的在线考试系统设计的开发与实现[D].长沙：湖南大学，2012：10-11.
[4]康耀龙，冯丽露，张景安.路况大数据分析平台的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2020（06）：200-201.
第一作者简介：冯丽露（1980.9—），女，汉族，山西省大同市人，讲师，硕士研究生，研究方向为计算机教育应用、数字化学习资源建设。
基金项目：山西大同大学教学改革创新项目“新工科建设下数媒专业‘数据结构课程PBL教学模式的研究”阶段性成果（项目编号：XJG2019202）;山西省教育科学“十三五”规划课题“基于互动体验的博物馆学习活动设计及其应用研究”（项目编号：GH-18043）;大同市科技局平台基地计划项目“大同市北魏平城文化数字化传承创新服务平台”（项目编号：2018185）。
