建立试题库管理系统

用 Java 和 XML 建立试题库管理系统 杨宇 （南京化工职业技术学院 210048） use Java and XML to develop Test Question Storeroom Management System Yang Yu Nanjing College of Chemical Technology 摘要： 目前，国内的试题库管理系统大多采用 Word 软件实现公式和图形的编辑。这种架构的缺点是：平台相关；高成本；使用专有技术。 Java 语言是一种跨平台的编程语言。XML 是开放技术，教学中最常用的两种 XML 应用是 MathML 和 SVG，分别用来处理公式和图形，可以嵌 入网页中，使浏览和交互变得非常方便。用 Java 和 XML 构建的试题库管理系统，是基于开放技术的低成本跨平台网络系统。 关键词： Java XML MathML SVG 试题库管理系统 Abstract: At present，much test question storeroom management system use Word to edit formula and graphics,so questions are: platform dependence, expensive and with private technology. While Java is programming language that platform independence. XML is open technology, It’s two applications, MathML and SVG, are used to dispose formula and graphics, they can be embedded into web page, so browse and communication with web browser is easy. A test question storeroom management system which use Java and XML technology is cheap and standard-based. Key words：Java XML MathML SVG Test Question Storeroom Management System 1. 基于 XML 的 java 试题库管理系统简介 目前，国内的试题库管理系统大多采用微软 Word 软件实现公式和图形的编辑。这种架构带来的缺点显而易见： 首先，系统必须在使用微软 Windows 操作系统和 Word 软件的前提下使用，无法做到跨平台；其次，要使基于 Word 的系统能在网络上使用，需要每个客户端也安装 Windows 和 Word，成本太高；最后，Word 属于专有技术。Java 语 言是一种跨平台编程语言，它编写的程序能在任一操作系统上运行；它最初的创建就是面向 Internet，因此它编写 的本地程序稍做修改就可放上网络。XML 被认为是计算机世界的一次革命，教学中最常用的两种 XML 应用是 MathML 和 SVG，分别用来处理公式和图形，可以嵌入网页中，使浏览和交互变得非常方便，解决了网络交流中跨平台数据 处理问题。用 Java 和 XML 构建的试题库管理系统，是基于开放技术的低成本跨平台网络系统。 图 1是基于 XML 的 java 试题库管理系统截屏图。系统最大的特点是试题完全按 XML 标准格式存储在数据库中， 并能被显示在常用的网页浏览器中。系统由以下子模块组成：连接模块（对试题库的连接、关闭、新建、删除），导 入导出模块（试题导出为 XML 文件或相反），编辑模块（对章、节、题型、题目和试卷的编辑），组卷模块（手工组 卷、自动组卷、试卷显示模式设置），管理模块（以新身份登陆、添加删除用户、修改用户权限）。系统用 java 编写， 可在 Windows 或 Linux 操作系统下运行。 图 1 2. XML 在试题库管理系统中的应用 2.1 XML、MathML、SVG 简介 2.1.1 XML 简介 XML 全名 eXtensible Markup Language，即“可扩展标记语言”，由 W3C（World Wide Web Consortium，互联 网联合组织）于 1998 年 2 月发布，是 SGML（Standard Generalized Markup Language，标准通用标记语言）的一个 简化子集，它将 SGML 的丰富功能与 HTML 的易用性结合到了 Web 的应用中，较好地解决了 HTML 无法表达数据等 问题，简洁而快速地根据企业、科学等领域的需求来定制相关的标记集，实现最大限度的信息共享，得到了广泛的 应用。W3C 已经正式发布了 MathML（Mathematical Markup Language,数学标记语言）和 SVG（Scalable Vector Graphics, 可伸缩矢量图形），分别用来标识数学内容和图形。它们可以嵌入 XHTML（符合 XML 规范的 HTML）网页中，使用浏 览器查看。 2.1.2 MathML 简介 MathML 是 W3C 推荐的一种 XML 语言，其目的是“促进数学和科学内容在 Web 上，以及其他应用程序如计算机 代数系统、打印排版及语音合成中的使用和重用。MathML 可用于对能够高质量显示的数学符号表示编码，也可用于 为语义起着更重要作用的应用程序对数学内容编码，如科学软件或语音合成。”MathML 常用于在教育、科学论文、 工业规范、规章内容等领域中表示等式、公式或者类似的信息。 2.1.3 SVG 简介 随着 Internet 技术的迅速发展，人们对网络中的使用的图形图象有了更高的要求。希望有一种既能表现丰富 的图形内容，又能跨平台使用，便于网络传播，并能确保网络中使用的各种显示打印设备都能正确一致处理的新一 代图形格式。SVG 正是在这种背景下，由 W3C 组织开发的新一代基于 XML 的二维矢量图形标准，它灵活，可扩展， 能表现丰富的图形内容，实现了强大的交互性，可重用性和可伸缩性。 2.2. XML 的网页浏览器支持 目前常被用来查看网页的浏览器有 IE 6.0（仅用于 Windows）、Netscape 6.1 和 Amaya 8.2（可用于 Windows 或 Linux）。其中 IE 需要搭配插件才能正确显示 MathML 或 SVG，可选的 MathML 插件有 dessci 公司的 MathPlayer 或 IBM 公司的 Techexplorer plug-ins。常用的 SVG 插件是 Adobe 公司的 SVG Viewer。可以通过 XML 命名空间集成 XHTML、MathML 和 SVG 实现在浏览器显示图 2的数学内容和图形示例： 图 2 下面是图 2的实现代码：

MathML sample:

$a{x}^2+\mathrm{bx}+c=0$

SVG sample:

2.3. XML 在试题库管理系统中的应用举例 2.3.1 试题的编辑 出于跨平台考虑，试题内容应以 XHTML 格式存储在数据库中。这就要求一个能处理 MathML 和 SVG 的 XHTML 编辑 器。我们借用了 sourceforge 中的一个开源 HTML 编辑器项目，在其中增加 MathML 编辑功能和 SVG 编辑功能（调用 了 apache 的 Batik 包，尚未全部完成）。MathML 的编辑功能同样借用了 sourceforge 中多个开源项目的代码，实 现了所见即所得（WYSIWYG）编辑，如图 3所示： 图 3 HTML 编辑器没有应用 XML 解析和处理，主要是因为旧的 HTML 文件不一定符合 XML 规范；MathML 编辑器和 SVG 显示器用 jdom 来处理 XML。 2.3.2 出卷前的选题 XML 迅速普及的一个原因是它给程序员一个标准格式，使所有数据都可以按标准方法处理，从而简化编程。比 如出卷前的选题，当一组试题从数据库中读出后，先将它们放入一个 XML 文档中待选；选定某题时，将此题从待选 文档中删除，再加入已选文档。将一已选试题删除，用同样的方法，方向相反。过程中涉及的数据插入、查找、删 除、排序正是 XML 的特长。 2.3.3 手工选题统计 对手工选题进行统计，需要的 XML 文档结构应该是：章-节-各题型总分；而已选题 XML 文档结构是：题型-章- 节-题-分。这时需要 XML 的一个重要技术：XSLT，直接实现文档转换，而不是通过大量的编程。转换后的文档就很 容易处理了。图 4是统计示例图： 图 4 2.3.4 生成试卷 生成的试卷应该是 XHTML 格式，所以也需要一次从已选题 XML 文档到试卷 XML 文档的转换。但这样生成的试卷 是丑陋的，需要对它进行修饰，我们应允许用户选择显示模式（标题的字体，姓名的位置等）或自定义显示模式， 并将所选显示模式放入 XML 中供转换时使用。 2.3.5 试卷的编辑 很难猜测用户设置单个试题内容的格式的目的，但建议用户尽量减少这样的设置，因为尽管生成的试卷有统一 的格式，但不影响单个试题中的格式，可能导致字体不统一等问题；而强行删除单个试题中的格式会带来不可预测 的后果。万一有格式不统一问题，就需要对试卷进行修改，由用户决定是否删除单个试题中的格式，以保持整个试 卷格式的统一。试卷编辑与试题编辑使用的是同一个编辑器。 3.在试题库管理系统中的体现出来的 Java 的几个优点 3.1. Java 的跨平台性 Sun 公司一直强调的一点是 Java 语言能做到：只编译一次，到处运行。用 Java 编写的试题库管理系统软件自 然能在各个操作系统上运行，不需要为每一个操作系统编写一套软件，大大降低了编程、升级和维护的费用。 3.2. Java 接口的灵活性 Java 接口是 Java 语言的一个重要特点，它的定义为以后的具体应用和扩展留下了充分的空间。上面图 4是一 个 JTreeTable 组件，主体是 JTable，但第一列是 JTree，这个组件实现起来很简单：UI 部分，只要创建一个类， 继承 Jtree 类并实现 TableCellRenderer 接口中的方法即可实现 Jtree 和 Jtable 之间主要的交互行为；数据部分， 则应实现 TreeModel 接口中的方法。很难想象在没有接口的情况下，完成这样一个组件需要多大工作量。 接口的定义也使程序代码更加统一。例如，不管使用哪种数据库，使用 JDBC 进行连接、查询、插入、修改、删 除的代码几乎是一模一样的。 3.3. Java 开源代码的高可选用性 除了 Sun 公司的 Java 包，本试题库管理系统还使用了大量的开源软件。首先，对 XML 的解析及转换使用的是 jdom，比 W3C 提供的 dom 更易使用。其次，XHTML 编辑器、MathML 编辑器都以 sourceforge 中的开源项目为基础， SVG 编辑器则依赖于 apache 的 Batik 项目。另外，还用到 mysql 的 jconnector，以及大量的 UI，DB，XML 等示例程 序。 本试题库管理系统在第二版采用多层架构，以 JBoss 作为应用服务器，以 Tomcat 作为 web 服务器，开发基 于浏览器的在线组卷及考试系统。Jboss 和 Tomcat 的强大功能及稳定性完全可以与商业服务器相媲美。 3.4. Java 的其它优点 Java 的一个很重要的优点是免费开发工具的成熟，我们使用的是 NetBeans，能进行可视化 UI 编程，有代码自 动完成等功能，并且集成了 CVS，ant 等工具，使编程和调试变得简单。Java 另一个重要的优点是充满生机的 Java 社区，每个人都可以为社区作出贡献，同时也得到社区的巨大帮助。 4. 结论 在网络教学中，使用 XML 技术已成为一种趋势，但在试题库管理系统中 XML 却很少被使用。基于 Word 的试题 库管理系统除了缺乏跨平台功能，还不能将生成的试卷用于在线考试。而基于 XML 的 java 试题库管理系统是跨平台 网络系统，它使用 MathML 和 SVG 这两种 XML 应用中最成熟且已被广泛应用的技术，使系统生成的试卷对数学内 容与图形的精确显示成为可能，并能为进一步应用到在线考试系统提供所必需的交互性。生成这样的试卷却只对客 户端的浏览器有要求，体现出瘦客户端的低成本优势。同时，java 世界中大量稳定、高效、功能强大的开源项目使 开发这样一个带复杂编辑功能的系统的代价大大降低。充分利用 XML 技术和 java 语言的优势，将使包括试题库管 理系统在内的网络教学更易普及，效果也更好。 参考文献： [1] http://www.w3.org/ [2] http://www.sun.com [3] http://www.sourceforge.org [4] http://www.apache.org 作者简介：杨宇，男，1972 年 7 月，讲师，现从事教学及教学相关软件开发工作。 第一作者 联系地址 邮 编 省 市 电 话 杨宇 南京化工职业技术学院 210048 江苏南京 025-58371643