CN108898521A - 一种用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，所述系统架构包括：表示层、终端接入模块、资源管理模块、传输控制模块、业务管理模块、控制通道接口协议、行为模块和业务模块和数据通道接口模块。本发明对于一些科技领域和工业领域，一些特别重要的实验很难实现完整的复制，因而这些实验可以完全由计算机软件来实现，设计出高效的资源数据管理系统，并且可以通过软件控制功能，提高传统学习平台系统的灵活性和可靠性。

Description

一种用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统

技术领域

本发明涉及计算机科学信息应用技术领域，特别涉及一种用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统。

背景技术

近些年，线上教学系统愈加成熟，让人们足不出户听遍名校人气课程，学习专业知识，提高职业技能。但是，随着社会需求的不断扩大，其弊端也愈加明显：学习者只能访问和观看线上视频，除此之外，并没有更多的学习方式，而对提高学习者实践能力极为重要的实验课程，只单纯的通过视频课程教学的方式，无法使学习者切身体会实验过程中各个环节的真实效果。

随着信息技术的高速发展，在线虚拟仿真教学实验系统已经吸引了国内外越来越多的关注，它基于其独特的虚拟环境、仿真实验，在教育领域已经有了很多的应用，并且被越来越广泛的使用，特别是在高等教育领域，为其带来了很多教学方法和教学理念的改变。

随着国家“互联网+”战略口号的提出，很多传统行业的从业者都在积极探索将本行业与互联网技术结合起来的可能性，试图将信息科学技术引入传统行业，从而加快行业发展、优化行业格局。

将信息科学技术与互联网平台引入传统行业，并不是仅仅将三者组合起来，而是希望三者能够有机融合，为该行业带来新的发展机遇，创建新的发展格局。信息科学技术如物联网、云计算、大数据、工业 4.0 等，在“互联网+”时代都有着广泛的应用前景。

简单来说，在线虚拟仿真教学实验系统就相当于现实中的实验的一个复制品，它通过专业的算法，将真实的实验效果体现在虚拟的仿真平台中，并且使用者可以通过该平台控制实验的进展，配置设备参数，回收实验结果等。

相比于传统实验室中的实验，在线虚拟仿真教学实验系统更能激发起学生对实验的兴趣，丰富实验教学的内容，缩减学校采购实验设备的开支，增强学生的实践能力。

现在，我国较多的高等院校正在急速扩大招生规模，在校学生的数量相当庞大，但相应的师资力量和教学设施的投入却远远跟不上学生数量激增的趋势。在这种大环境下，将在线虚拟仿真教学实验系统和传统教学体系相结合，可以有效的弥补传统教学中师资力量和教学设施的不足，通过一种既真实有经济的方式为学生提供教育，在线虚拟仿真教学实验系统通

过其独特的特点必然将在学生教育中起到举足轻重的作用。

目前，在实验教学领域尚未有完善的在线虚拟仿真系统，依然停留在传统实验室教学的阶段。实验室教学中不仅实验设备成本较大，且实验资源难以跨区域共享，造成资源浪费。现有技术中，目前还没有系统的在线虚拟仿真教学实验系统，为此本发明提供了一套在线虚拟仿真教学实验系统，解决了实验室建设开支大和实验资源不易共享的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种在用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统和方法平台使用户可以定义自己的实验项目系统，构建过程灵活且简易，拥有非常广泛的应用场景，其强大的功能可以实现手机、基站、网关、软件系统和其他常见设备的所有功能。系统平台中的探测技术可以检测出具体的系统参数，如基站功率参数、设备位置信

息、状态数据等，结合图形化界面，用户可以迅速的掌握操作程序，构建所需实验系统，进而进行实验。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，所述系统架构包括：表示层、终端接入模块、资源管理模块、传输控制模块、业务管理模块、控制通道接口协议、行为模块和业务模块和数据通道接口模块。

所述表示层，通过应用程序以图形化界面的形式陈列出已注册与接入的无线终端设备，用户选择实验项目后，再根据需要选择具体的实验设备，配置设备参数进行试验；并将实验系统平台的运行状态、进行中的实验情况等实时显示，以便观察不同环境参数下无线终端的状态信息及实验结果。

所述终端接入模块，用于监听无线终端的接入、退出请求，完成终端的注册与解注册，终端属于用户侧设备，由网管服务器负责其接入与退出。

所述资源管理模块，用于将注册的终端设备信息、网络资源信息、实验数据信息、用户信息存储至数据库，统一分配实验资源。

所述传输控制模块，用于根据具体的实验项目、分配的实验资源，计算合理的数据传输路径，并对传输数据进行加解密，保证信息安全。

所述业务管理模块，用于面向用户，实现了系统中的业务逻辑，接受、解析客户机发起的各种业务请求，并跟踪正在进行的业务的质量反馈信息。

所述控制通道接口协议，用于监听无线终端的接入请求，并解析传输控制协议。

所述行为模块和业务模块，用于根据接受到的客户机指令，执行无线终端的操作，包括终端网络资源采集和业务请求的处理。

所述数据通道接口模块，利用 3G、4G 无线蜂窝网，接受、传输、解析无线终端间的业务数据包。

所述控制通道接口协议，进一步用于：

（1）终端注册请求：向系统平台注册手机、基站设备；

（2）用户注册请求：用户通过客户机向系统平台注册账号；

（3）用户登录请求：用户通过客户机登录系统平台；

（4）手机上网请求：用户选择注册好的手机、基站后，从客户机向系统平台发出上网请求；

（5）设备参数配置请求；

（6）用户业务请求：用户通过客户机选取特定的手机、基站设备，发起 FTP 业务，视频业务的请求；

（7）资源收集请求：系统平台向所有终端发送汇报自身资源的请求；

（8）资源状态查询请求：用户通过客户机查询所有使用中或未使用的设备，或查询指定设备的使用状态，如果正在使用中，则返回设备状态参数，如果未在使用中，则返回设备空闲信息。

本发明有益效果包括：本发明用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统和方法作为现代化实验教学的一种高效的方式，具有重大意义：在保证同等的实验真实性的条件下，使用在线虚拟仿真教学实验系统的价格可以低至百倍千倍，甚至更多。对于一些科技领域和工业领域，一些特别重要的实验很难实现完整的复制，因而这些实验可以完全由计算机软件来

实现，设计出高效的仿真系统，并且可以通过软件控制功能，提高传统实验系统的灵活性和可靠性。

具体实施方式

下面结合实施例详述本发明。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明，但本发明并不局限于这些实施例。

本发明在线虚拟仿真教学实验系统主要有五大模块构成：

（1）项目简述：主要介绍此项目的实验场景、设备需求和功能效果等。

（2）虚拟仿真：主要通过客户机向系统传递实验参数，并展示实验效果。

（3）视频教学：主要以视频的形式，向学生讲解实验操作流程及目的。

（4）学习文库：主要以文档的形式，提供实验中需要的数据及正确结果。

（5）交流社区：主要提供一个学习交流的平台，供学生交流讨论。

其中的虚拟仿真模块，做为整个系统的核心，为现代教学活动提供了一个新奇、方便和灵活的平台，它可以将学生带进虚拟环境下的实验室中，使其通过控制命令操纵各种实验设备，简单明了的为学生讲解传统教学中难以阐述的概念和理论，使学生可以更好地观察到实验过程、设备结构，得到实时的实验数据。

并且，学生可以根据需要通过虚拟实验平台选择不同的实验项目，学习到不同的知识，提高其综合能力。在线虚拟仿真教学实验系统平台综合了多媒体技术、虚实结合技术和远程控制技术，嵌入了多种人机交互的功能，对真实教学实验的每一个环节都进行了真实的虚拟，不仅节约了现实中的教学资源，还可以共享实验设施，从而节约实验成本，提高学生的实

验兴趣，促进学生的操作能力。

本发明用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统的系统架构为以下功能模块：

（1）表示层。主要通过应用程序以图形化界面的形式陈列出已注册与接入的无线终端设备，用户选择实验项目后，再根据需要选择具体的实验设备，配置设备参数进行试验。并将实验系统平台的运行状态、进行中的实验情况等实时显示，以便观察不同环境参数下无线终端的状态信息及实验结果。

（2）终端接入模块。监听无线终端的接入、退出请求，完成终端的注册与解注册，终端属于用户侧设备，由网管服务器负责其接入与退出。

（3）资源管理模块。将注册的终端设备信息、网络资源信息、实验数据信息、用户信息等存储至数据库，统一分配实验资源。

（4）传输控制模块。根据具体的实验项目、分配的实验资源，计算合理的数据传输路径，并对传输数据进行加解密，保证信息安全。

（5）业务管理模块。面向用户，实现了系统中的业务逻辑，接受、解析客户机发起的各种业务请求，并跟踪正在进行的业务的质量反馈信息。

（6）控制通道接口协议。监听无线终端的接入请求，并解析传输控制协议。

（7）行为模块和业务模块。根据接受到的客户机指令，执行无线终端的操作，包括终端网络资源采集和业务请求的处理。

（8）数据通道接口模块。利用 3G、4G 无线蜂窝网，接受、传输、解析无线终端间的业务数据包。

系统整体由两部分组成：实体项目和虚拟仿真项目，二者缺一不可。实体项目要有实验室场地、终端设备等条件构成，虚拟仿真项目通过设计软件的方式来实现。

本发明用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统主要由客户机、业务服务器、网管服务器、基站、用户终端等软硬件共同组成，各个模块自成一体，彼此通过设计好的通信协议实现互联。

1、 通信协议栈设计与实现

1.1 协议栈的设计 通信协议是系统各模块实现互联的必要途径，是控制通道与数据通道采用的通用协议，各种无线终端与虚拟教学实验系统平台通过此协议对消息报文进行封装，并实现终端、基站和系统平台的控制机制与正常通信。本文所设计的通信协议遵循简单性、可扩展、低耦合、稳定性、高效率的设计原则。另外，协议格式还应该具有网络和平台的无

关性，由于终端种类不尽相同，可以是手机、平板电脑、传感器设备等，这些设备无论是硬件结构上还是软件系统上都有很大的差异，也可以通过不同的网络形式例如 3G、4G 接入系统平台。因此，协议必须要能够被这些不同类型的设备支持和分析处理。基于以上简述的协议设计原则，本发明采用请求-应答模型（Request-Response）的通信机制，将消息分为请

求消息报文和应答消息报文两类。

请求-应答模型的通信协议栈的信息交互流程：首先会话中的发送方向接收方发送请求消息，描述请求的内容，如登录请求、终端注册请求等，接受方收到请求报文后，解析、处理报文，并给发送方发送响应报文。发送方在发送完请求消息后启动定时器，如果在定时器规定的时间内未收到接收方的响应报文，则认为是由于网络状况原因，导致请求报文丢失，重新发送请求报文，同时递加发送次数，如果发送次数超过设定的阈值（如3 次），则断开本次会话的连接，同时记录故障日志。

在应用软件的开发中，网络通信无处不在，当前主流的数据交互格式主要有以下两种：XML 格式和 JSON 格式。 XML（Extensible Markup Language）可扩展标记语言，一种标准通用的语言。它通过一些简单的标签进行描述数据，从而达到数据传输的目的。 JSON（Java Script Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，采用完全独立于语言的文本格式，易于阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。本发明学习系统中我们使用 XML做为数据的网络传输格式，XML 数据结构所具有的一系列特点，使我们可以方便的完成数据的封装与解析，数据提供方按照一定的格式存储数据，数据提取方按照相应的格式解析数据。

1.2 协议栈的定义

本发明的通信协议栈，所有的消息都被封装成 XML 对象，一个XML 对象代表一个消息，可以是各种请求消息，也可以是应答消息，其整体格式如下：在外层节点<MSG>代表了一条完整消息，代表一组键/值数据的组合。一个完整的消息报文，又包括消息头和消息体两个子节点，消息头由成对的<Header>节点构成，代表了所有消息的通用报文头，消息体由成对的<Body>节点构成，可以根据具体的消息种类封装相应的内容。每一个节点都是节点名和节点值的关系，每个节点又可以封装多个子节点，通过节点名就可以解析出该节点下的属性值。另外，采用 XML 封装消息报文，可以传输多种类型的数据，如最常用的基本数据类型，还可以是另一个 XML 对象，用以代表一个子对象。

消息头部<Header>子节点，是一个通用的报文头，子节点的节点名不会因为不同的消息体而改变，其结构定义如下：各节点所表示的含义如下：Timestamp 时间戳，每条报文都要附加发送消息时的系统时间。Msgtype 消息类型，有两种类型：Request、Response。Request:代表此条消息是请求报文，消息体内包含请求的具体内容。 Resposne：代表此条消息是应答报文，消息体内包含应答的具体内容。 Seq Num 消息序列号。其值是整形数据类型，初始为 0，每发送一条消息其值加 1，保证发送方和接收方识别报文的顺序。 MsgLength 代表消息体的数据长度，可以是请求数据的长度，也可是响应数据的长度，用以校验数据的完整性。

消息体<Body>子节点，整体由三个子节点构成，在这些子节点内部封装着具体的报文消息，其结构如下： Method 请求消息所请求的操作，对应于服务端一个具体的方法，服务端接收到请求报文，调用相应的方法响应此请求。只有当消息头部中消息类型为Request 时，才有此节点。Params 请求消息附带的请求参数，该节点通常包含一个或多个XML 子节点，用以承载 Method 节点要执行的请求的参数信息。只有当消息头部中消息类型为 Request 时，才有此节点。 Return 响应的结果，当服务端接受到请求后，处理此请求，产生的结果信息会封装到此节点，随响应报文返回给请求方。只有当消息头部中消息类型为 Response 时，才有此节点。

1.3 协议栈的内容 根据在线虚拟仿真教学实验系统的应用场景和设计需求，定义系统通信协议栈中一些基本操作的具体内容，这些操作即是系统平台的基础组成部分，也是其核心的功能实现，主要包括：手机与基站等终端的注册和解注册、客户机的登录请求、手机上网与业务请求、资源信息上报、设备控制操作等。

（1）终端注册请求。向在线虚拟仿真教学实验系统平台注册手机、基站等设备。

（2）用户注册请求。用户通过客户机向在线虚拟仿真教学实验系统平台注册账号。

（3）用户登录请求。用户通过客户机登录在线虚拟仿真教学实验系统平台。

（4）手机上网请求。用户选择注册好的手机、基站后，从客户机向虚在线虚拟仿真教学实验系统平台发出上网请求。

（5）设备参数配置请求。

（6）用户业务请求。用户通过客户机选取特定的手机、基站设备，发起 FTP 业务，视频等业务的请求。

（7）资源收集请求。在线虚拟仿真教学实验系统平台向所有终端发送汇报自身资源的请求。

（8）资源状态查询请求。用户通过客户机查询所有使用中或未使用的设备，或查询指定设备的使用状态，如果正在使用中，则返回设备状态参数，如果未在使用中，则返回设备空闲信息。

2、数据库的设计与实现

SQL（结构化查询语言）是一个非常强大的和多样化的编程语言，用来创建和查询数据库。SQL 只是一种语言，必须要结合一定的软件才可以使用操作和管理数据库，即RDBMS（关系数据库管理系统），现在有很多流行的数据库管理系统，如 Microsoft SQL Server、MySQL、Postgre SQL、SQL Lite 等，之所以被称之为关系数据库系统是由于数据被存储在虚拟的表中，由行、列组成一个完整的表，列代表了这个数据表示的信息名称，而一行则代表着一条记录。多个表又组成一个数据库系统，结合SQL 语言，可以十分方便的操作数据库。

2.1 数据存储模块的设计与实现 数据存储模块是系统平台中最基础的一个环节，设计数据存储表格、访问接口至关重要。本发明用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统平台中主要的数据交互流程为：网关服务器与业务服务器使用同一个数据库，其中的网管服务器通过 TR069 协议与各种手机、平板电脑和基站等硬件设备相连，用于收集终端设备的数据信息，主要有注册的终端信息，手机、基站运行状态数据和配置参数数据，网络状况信息等，并将它们存储到数据库中。业务服务器主要用于管理用户信息、实验项目信息、用户请求信息等，用户通过客户机向业务服务器发送业务请求，如资源查询请求，业务服务器将通知网管服务器查询在线的设备，更新数据库中的数据，业务服务器处理请求，将最新的资源信息反馈给用户，完成响应。

本发明系统平台在数据库设计中遵循了以下的原则：

（1）数据完整性的保证通过业务代码实现。在系统平台开发中，如果数据库表使用外键，通过级联的方式，完成多个表间的增删改查操作，会使表与表之间的耦合性过高，恶劣情况下，会导致系统内存飙升到几个G 的占用量，影响系统的性能。

（2）主键的取值方法。主键的目的是区分每一条记录，必须具有全局唯一性，所以，我们选择自增的整型数据作为主键。

（3）数据库表的数量尽量少，这是为了省略掉重复冗余的实体，提高对客观事物的抽象和系统的集成度；表中的主键尽量少，因为每一个主键上都会建立索引，而过多的索引会增加查询时系统资源的开销，较少的主键，一方面可以节省程序的运行时间，另一方面也会节省存储空间；表中的字段尽量少，表中的字段过多，容易导致数据的冗余，多数冗余的数据不仅对业务逻辑没有丝毫用处，反而占用大量的空间，进而影响系统性能，所以，数据库表中应该只包含必要的字段。

（4）第一范式（列全部是不可再分割的基本数据项）、第二范式（属性完全依赖于主键，消除部分依赖）、第三范式（非主键字段直接依赖于主键，消除传递函数依赖）。数据库表必须要满足原子性（一个事务或全部执行，或全部不执行）、一致性（事务执行前后数据库中数据保证一致性）、隔离性（两个以上的事务同时执行，不会相互影响）、持久性（事务

提交成功后，对数据库的修改是永久的）。

2.2 数据持久化模块的设计与实现

在本发明用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统中，使用Hibernate 作为数据库访问的持久化框架，每一个实体类均一一对应一张数据库表，实现完整的数据封装，包括用户数据、设备数据、实验项目数据、实验结果等十几个实体类，接受业务层的数据访问请求，并返回处理结果。

2.3 数据处理模块的设计与实现

数据存储模块实现的是数据的存在形式，数据持久化模块实现的是数据的访问方式。本发明将数据处理模块分层次设计与实现，降低各层之间的耦合度，增强系统的可扩展性，数据处理模块的各层描述如下：

（1）实体层：实体类是指我们数据库中的表，进行持久化处理后的封装类，一个实体类对象对应一条数据库记录。持久化实体类使得 Service层不再需要通过 SQL 语言来操作数据库了，而是通过 Hibernate 的 HQL语言来操作这些实体类对象，Hibernate 会将这些操作自动转换成 SQL 语句，实现数据库的操作，而不需要人为的编写这些底层的数据库操作语句。

（2）DAO 层：DAO 层是数据访问接口层，主要是根据业务的需求，编写具体的持久化对象操作语句，负责与数据库的交互逻辑。DAO 层的设计首先是实现 DAO 接口，再定义具体的实现类，在 Service 模块调用接口中方法，实现业务逻辑中的数据库处理。

（3）Service 层：这一层主要是根据具体的业务来编写逻辑代码，如果需要与数据库进行交互，则调用 DAO 层的接口，使用 DAO 接口中的方法，完成业务功能的数据库访问处理。

（4）Controller 层：Controller 层控制着整个业务的流程，接受客户端的请求，根据请求地址的不同，分配给相应的控制器，然后控制器调用Service 接口提供的方法，实现相应业务逻辑的处理。

3、数据的解析与加密

3.1 数据的解析与封装

本发明用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统中所有的网络交互功能都是基于网络间的 XML 流的通信，所以，本系统设置了网络通信模块和 XML 流处理模块，主要负责客户机和服务器的通信和 XML流的解析等功能。 数据解析与封装模块负责 XML 流的解析和封装，主要功能是：将 XML 流解析成 Java 对象，将 Java 对象封装成 XML 流。在本系统中，使用 Dom4j 技术来读写 XML 报文，它是一款非常优秀的Java XML API，具有解析迅速、易编码实现的优点，同时它是开源的框架，允许我们添加自定义的功能模块。本系统选择Dom4j 做为 XML报文解析技术的另一个原因是我们所使用的持久化框架 Hibernate同样支持 Dom4j 技术，并且提供了更多的功能与更加完整的封装。

3.2 数据的加密与解密 数据的加解密技术，是指对信息按照一定的算法进行编码与解码的技术，加密即将原信息按照一定的规则编译成另外一种形式，编码后的信息称为密文，是不可读信息，解密就是加密的逆过程，将密文再编译回可读的明文。

本发明加解密模块处理流程如下：当业务逻辑模块计算出结果后，加解密模块获取返回的 Java 对象，再转换成 Base64 码，然后采用加密算法进行加密。

4、考试管理模块

4.1 教师专用子模块的功能实现

(1) 教师/超级管理员登录。教师和管理员在一个页面登陆，登陆后系统根据登陆人员角色显示相应的管理项。

(2) 教师出题权限管理（管理员具有所有权限）。给教师分配权限，规定那些教师可以出哪些科目的试题。

(3) 教师出题：出题教师在提交试题之前有对自己所出试题进行删除、修改的权利。但是试题一旦提交并使用，就不能再修改。因为如果发现试题有错误，必须能够还原考试时的试卷。如果试题改了，将无法知道学生考试时看到的试卷原题。发现试题错误，可将错误的试题“停用”，重新出题。停用的试题将不能参与组卷。题目具有难度系数、科目、知识模块信息，以便组卷时参考。

(4) 试卷管理：具有创建试卷的功能。创建试卷也叫“组卷”，是将试题建立试卷、向试卷中添加试题、删除试卷、试卷使用后锁定，不能删除、修改，只能停用。这也是为了追溯考试时的题目。原则是让所有考过的试题都能够被查询到，还原当时的试题。在组卷的时候应该有试卷的难度考虑。通过设定试卷的难度系数对考试结果进行适当的预判。例如，与试题

的难度系数标准一致，难度系数取值 0~1 之间，数值越小，难度越大。当我们想让试卷的难度大一些，可以设定试卷的难度系数的数值小一些。当我们想让试卷简单一些，可以设定试卷的难度系数的数值大一些。在组卷的时候，随着向试卷添加题目，试卷整体的难度系数应该被显示出，以供出题人员参考。试卷整体的难度系数可以计算试卷所添加题目的平均

值。 在组卷的时候，一般选取难度适中的题目。如果答完一份试题全对或者全错，即难度为 1 或 0，这样这份试卷就没法区分考试者之间的能力差异，考试就没有意义了。我们把这种区分考试者之间能力差异的指标叫做区分度。

通常试题的难度和区分度有一定的关联，难度适中的题目区分度大，但是实际组卷的时候应该各种难度的题目各占一定比例。比如，难题占10%，较难题目占 15%，一般题目占 50%，较简单题目占 15%，简单题目占 10%。各种难度的题目占比根据实际需要由组卷的教师来控制。

另外，试卷整体的题目知识点构成也有所控制。显示已添加到试卷中的各知识模块所占的分值、难度比重。这样可以方便组卷的老师控制考试试题的质量。为保证考试的公平性、保密性，一般会准备至少两套试卷。

一套供考试使用，另一套供补考使用。

(5) 排考：管理员对已经创建完成的试卷进行审查，查看试卷内容等有无明显差错，没有问题才可供考试使用。不合格的试卷不批准使用。排考需给特定的考生分配试卷、设定考试时间。考生只能在规定的时间内进行答题。根据实际情况，一个考生不能同时参加两场考试。设定考试时间是为了防止题目泄露。题目在重新随机排序后显示给考生。这样可以让作弊更加困难。

(6) 考试管理模块将考生的答题结果保存到服务器的数据库中。在考生选择下一题时保存本题的答题结果，以防停电等意外发生。

(7) 意外处理。当考生在考试过程中出现意外情况时，考试管理模块有相应的延时机制做出补偿。如果考试环境是由考试组织机构统一提供，那么考生不应对意外承担责任。遇到这种情况，在考试管理人员同意后，考试管理模块设计延时机制，给个别考生补足因意外而损失的答题时间。

(8) 客观题目系统自动评分；主观题教师手工批阅。主观题包括填空题和简答题。

(9) 对批阅完毕的试卷形成成绩统计。

(10) 成绩查询。管理员查询所有学生的成绩及成绩统计。

(11) 试卷分析图表能够看出考生的成绩分布。

(12) 试题难度分析。通常，对考试的分析与评价分两个方面。一方面是对整张试卷进行的分析，一般称之为“整体分析”。另一方面，对单个的试题进行的分析一般称之为“项目分析”。

试题难度指的是单个试题的难易程度。通常用它来评价试题与学生的知识能力水平的适合程度。如果用 Pj 表示第 j 题的难度，用 表示所有考生在第 j 题上得分的平均数，用 Cj 表示第 j 题的满分分数，那么难度的计算公式可以表述为：

式(4-1)

如果有 N 名考生参加考试，那么第 j 题的难度可以用以下公式求得：

式(4-2)

在创建题目的时候有一栏叫“矫正难度”，在每次考完试之后，系统将使用上面的公式进行计算，计算结果存入“矫正难度”中。“矫正难度”的数值可以体现本题目的实际难度。通过这个值还可以看出出题者对本题目的预计难度与实际难度之间的差别。

一位教师对题目的难度估计应该是均衡的。比如，他觉得某题目的难度系数是0.4，实际的“矫正难度”为 0.5 的话。证明出题者对题目难度的估计偏高。他认为有 40%的学生能够给出正确答案，而实际有 50%的学生答对了，比他预期的高出 10%。这种偏差是由出题者主观预判决定的，而且这个偏差应该一致。也就是说这位出题者给自己出的所有题目预估的难度值都应该小于实际值。 通过对矫正难度与难度系数偏离的分析，可以看出哪些老师对题目的预期比较准确。

(13) 试题区分度分析。区分度即鉴别度，是指测验项目对其学业水平不同的被测试对象的区分程度或鉴别能力，又叫鉴别力。它是测验对学生实际水平的区分程度的指标。一个具有良好区分度的测验题，实际水平高的学生应该得高分，实际水平低的学生应该得低分。

“两端分组法”是一种比较常用的计算区分度的方法。它通过计算试卷得分在高、低两端的考生答对该题目的比率，然后对其进行比较。

取得分最高的 30%和得分最低的 30%两组考生，设 PH 为高分组通过率，PL 为低分组通过率，D 为区分度，D 的值在-1 与+1 之间，则区分度 D 的计算公式为：

式(4-3)

D 的越值趋向于 1，代表高分组对得越多而低分组错得越多；D 的值越趋向于 0，代表两个分组的通过率越接近；D 的值越趋向于-1，代表高分组对得越少且低分组对得越多。

如果用 RH 和 RL 分别代表高分组和低分组答对某题的人数，n 为每组人数，则D的值为：

式(4-4)

一般来说，区分度大的题目质量比较高，区分度小的题目质量较低。比如一个题目不管是水平高的学生还是水平差一些的学生都会做，那就失去了考察的意义。这种题目在通过性考试中可能会需要一些，但是在选拔性考试中应尽量少用或者不用。

区分度低的题目可以在系统中设置成禁用状态，不再使用。我们不主张删除题目，因为题目删除后将失去已经使用过该题目的试卷的完整性。比如若干年后想查今年考试的题目。如果质量不高的题目被删除了，使用者查到的试卷中这个题目将为空，就无从知道当时考试时这个题目是怎样表述的。相同知识点的考察可另外创建新的题目。

而对于区分度为负数的题目而言，题目本身存在问题的可能性较大。高分组学生答不对，反而低分组学生能答对。出现这种情况的概率很小但也不是不可能。我们做一种假设，低分组学生在常规的教学之外有某种其他的联系，这种联系对考试结果产生了影响。比如，低分组学生在课外报了某补习班，补习班针对此题目做了讲解，低分组学生对此题目的得分率就比较高。而且此题目还应该是比较偏的题，一般学生都做不出来。也就是通常说的难题、偏题、怪题。而中等难度的试题区分度最大。

4.2 学生考试系统的功能实现

(1) 学生登录（学号、身份证号验证）。考生使用自己的学号和身份证号进行登录验证。登陆后能够看到自己可以参加的考试场次及考试开考时间。开考之间之前无法进入考试。到达考试开始时间才显示进入的入口。时间以 web 服务器时间为准。

(2) 学生答题保存答案。考试进行的时候，会发生停电、断网等意外情况。为了减少考试期间的意外对考试过程的影响，在系统设计的时候应予以防范。在考生每做完一道题都向数据库存储数据。一旦发生意外，存储于服务器的数据不会受到影响。对考试的影响非常小 。

(3) 考试计时。根据考试要求，系统对考试过程进行计时。当到达考试结束时间时，系统应自动提交学生答题结果并结束考试。考试时间读取服务器时间，这样不但可以保证时间统一，而且可以防止考生通过更改本地计算机时间来作弊。

(4) 保存学生答题结果，供以后查阅。考生所有的答题结果都应该被永久性保存，以供日后查阅、总结、追错。

(5) 禁止重复考试。重复考试有两种情况。一种情况是一个人在考试结束之后又登录系统重新考试。另一种情况是多个人在不同的计算机上使用同一个账号登录，同时答题。这两种方式都是非正常状态的考试。第一种情况我们通过限定考试开始及结束时间可以解决。第二种情况需要系统设置用户登录状态检验，禁止一个账号重复登录。

(6) 考试时间提示。在考试结束前 15 分钟对考生进行提示。可采用弹出框的方式进行提示。在学生交卷时给以提示，提示考生是否交卷。在考试结束时间到之后提示考生考试结束，请考生离开考场。

(7)学生查询自己的成绩。考生在成绩公布之后可自行登录系统查看自己的考试成绩。

4.2 实现原则：本发明考试管理模块充分利用了 Brower/Server 结构的特点，实现了将考试移植到Internet 的功能。

本发明极大的简化了老师出题工作和学生考试的选题，做到了出题的多样性。本发明互动学习系统及其考试管理模块充分利用了Browser/Server 结构的特点，实现了将考试的全过程移植到 Internet。极大的积累了试题资源，大大提高了试题的利用率，简化了老师出题工作、阅卷工作、监考工作。试题的重复多样的组合、不断添加的题目资源实现了试卷的多样性。

本发明互动学习系统将现有的纸张答题式考试向基于 Internet 的无纸张考试系统的转变，所以它必须实现整个考试流程的进行，实现对系统的账户不同管理，以及完成阅卷、评分这些环节的处理，由于系统数据收集的实时性要求并不高，处理并发的要求较高。

以上所述，仅是本发明的几个实施例，并非对本发明做任何形式的限制，虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于本发明技术方案保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述系统架构包括：表示层、终端接入模块、资源管理模块、传输控制模块、业务管理模块、控制通道接口协议、行为模块和业务模块和数据通道接口模块。

2.根据权利要求1 所述用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述表示层，通过应用程序以图形化界面的形式陈列出已注册与接入的无线终端设备，用户选择实验项目后，再根据需要选择具体的实验设备，配置设备参数进行试验；并将实验系统平台的运行状态、进行中的实验情况等实时显示，以便观察不同环境参数下无线终端的状态信息及实验结果。

3.根据权利要求1 所述用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述终端接入模块，用于监听无线终端的接入、退出请求，完成终端的注册与解注册，终端属于用户侧设备，由网管服务器负责其接入与退出。

4.根据权利要求1 所述用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述资源管理模块，用于将注册的终端设备信息、网络资源信息、实验数据信息、用户信息存储至数据库，统一分配实验资源。

5.根据权利要求1 所述用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述传输控制模块，用于根据具体的实验项目、分配的实验资源，计算合理的数据传输路径，并对传输数据进行加解密，保证信息安全。

6.根据权利要求1 所述用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述业务管理模块，用于面向用户，实现了系统中的业务逻辑，接受、解析客户机发起的各种业务请求，并跟踪正在进行的业务的质量反馈信息。

7.根据权利要求1 所述用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述控制通道接口协议，用于监听无线终端的接入请求，并解析传输控制协议。

8.根据权利要求1 所述用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述行为模块和业务模块，用于根据接受到的客户机指令，执行无线终端的操作，包括终端网络资源采集和业务请求的处理。

9.根据权利要求1 所述用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述数据通道接口模块，利用 3G、4G 无线蜂窝网，接受、传输、解析无线终端间的业务数据包。

10.根据权利要求1 所述用于互联网学习平台的教学资源数据管理系统，其特征在于，所述控制通道接口协议，进一步用于：

（1）终端注册请求：向系统平台注册手机、基站设备；

（2）用户注册请求：用户通过客户机向系统平台注册账号；

（3）用户登录请求：用户通过客户机登录系统平台；

（4）手机上网请求：用户选择注册好的手机、基站后，从客户机向系统平台发出上网请求；

（5）设备参数配置请求；

（6）用户业务请求：用户通过客户机选取特定的手机、基站设备，发起 FTP 业务，视频业务的请求；

（7）资源收集请求：系统平台向所有终端发送汇报自身资源的请求；

（8）资源状态查询请求：用户通过客户机查询所有使用中或未使用的设备，或查询指定设备的使用状态，如果正在使用中，则返回设备状态参数，如果未在使用中，则返回设备空闲信息。