基于试题库的考研数学测试系统

　摘要

伴随着5G时代脚步的临近，人工智能正蓬勃发展，各种学习系统如雨后春笋。数学作为研究生入学考试的必考课程，势必要得到可观的分数才能获得进入研究生学府的通行证，为此特研发考研数学测试系统检测考生的数学水平，使其弥补不足以提高数学成绩。

本系统的主要功能是让用户通过做题的方式进行测试，自动改卷，错题分析以及成绩排位，并通过建议的方式让考生进行系统的查缺补漏。将错题所对应的知识点一一呈现，同时利用网上各大教育机构提供的试卷集以及研究生入学考试的历年真题作为试卷的来源，结合SSM框架，从而为系统的运行作资源支撑，也为考生更好的复习。

关键词：数学测试系统；SSM；JSP；MYSQL；WEB

　第一章绪论

　　1.1选题背景

目前参加研究生入学考试的人数日益增多，考研数学作为考研中的重头戏，不得不引起大家的重视。然而市面上并未有完善的针对考研数学的测试系统，而考研学子们的数学成绩一直很难提升，需要一个专为考研数学设定的测试系统，通过检测找出考生的不足，以辅助考生的学习达到提高数学成绩的效果。

1.1.1已有的考试系统

根据知乎以及各大网站搜索的结果来看，现在的最为先进的在线考试系统能够做到自动出卷，自动评分，考试评价等功能。但是，并未有一款专门针对考研数学的系统。考研数学的考察点比较固定，知识框架也较为好梳理，考研数学考察的不仅是考生的数学计算能力，还有对数学思维的考察，这里面涉及到考研学子最为想要的，知识点覆盖问题。

我们需要的不仅仅是做题，要在根本上帮助考研学子取得更好的成绩，更加的节省时间、增加学习效率，一款专门为考研数学而设计的系统是有必要的。国内有考虫作为先例，设计了针对考研政治的微信小程序，但并未对考研数学做出相应的部署。而其他的教育网站如文都教育，海天教育，并没有把考研数学作为一个单独的模块进行系统的搭建。

论文选题参考的文献如下表，其中本文主要参照在线考试系统[1]的内容进行思路的构思，并在已有的基于web在线考试系统[4]的基础上将思想进一步延伸到针对考研数学这一方面。除此之外，本系统是在基于SSM框架的智能web系统研发设计[3]的基础上进行搭建的，不仅可以进行在线答题，还能进行题目与知识点进行对应。错题是本系统的一个特色，本文紧紧围绕着“错题”进行展开，错题对应着考生并不熟悉的知识点，这样考生才能发现漏洞，而系统则根据此为考生的复习做合理的建议。

因为考研数学涉及范围广计算量大，计算能力是系统无法直接解决的问题，所以本系统从知识点入手，更好的帮助广大考研学子进行考研数学的知识点复习，来提升学子的做题水平，从而提高数学成绩。

1.1.2考试系统发展状况

考试系统利用人工智能技术进行识别[2]，将答案上传到阅卷老师手中，主观题答题的评判尚未机械化，客观题包括选择和填空是可以尝试自动化评改的，对于一些特定错误倒是可以进行评判，比如一些比较敏感的字汇出现在政治答题中，这样的文字进行识别后可以直接给出成绩，这样的方法对改卷的结果是有辅助作用的。

1.2项目建设目标

1.2.1建设目标

（1）用户做题功能。

数据库处理查询事务，后台将用户答题的结果同试题来源提供的参考答案进行比对，进而打分显示成绩。

（2）错题评价功能。

通过题目对应知识点，显示出用户不熟悉的知识块或点，给出相应的知识体系的内容。

（3）排位功能。

排位是根据用户的做题结果进行评比，给出用户在所有用户中的排名。每一次测试都进行段位划分和排名显示，划分7个段，一一对应超越（99%，95%，90%，80%，70%，60%）的用户以及剩下的成绩在60%以外的用户。

　1.3意义

系统实现会加强网络与生活的结合程度，将管理系统的功能运用到考研这个竞争激烈，而又充满希望和未来的领域中。为未来的考试系统、智能化改卷的进一步发展做先锋军，为考研学子提供更好的学习服务。

本系统将为广大考生提供一个独立的测试平台和考研数学知识点覆盖平台为考生提供更好的学习辅助工具，帮助参加研究生统一考试的考生更加便捷，更加全面的复习考研数学。我们旨在将考研数学的整个知识框架进行梳理，对考生进行水平测试，排位评估，在此模式下，提高考生的数学成绩是合理而且可行的。

　1.4系统设计思想

以SSM框架作为架构基底[11]，MYSQL的关系型数据库模型和MYBATIS管理机制的紧密结合，为系统的实现提供了强有力的支撑，Spring的资源管理，以及Spring-Boot的切片整合是此系统能够稳定运行的根据，为系统将要扩展的功能提供了可添加性保障。

第二章 系统分析

　　2.1系统的可行性

2.1.1系统可行性研究

根据本系统所应用的场景，将从技术可行性，经济可行性，社会可行性三个方面出发，综合论述本系统存在的合理性。

（1）技术可行性：系统实现采用现在最为流行的企业级框架SSM，效率高，配置环境较为简便，移植部署方便。用户只需要最基本的电脑操作手法即可运用自如。

（2）经济可行性：此次设计不论是从框架还是所采用的数据，均为开源。系统一旦集群部署，所耗费只是相关服务器的费用。

（3）社会可行性：所选题材为当今社会由普通本科大学生向研究生进阶的考试，是千军万马过独木桥，社会需要高等学历的人才，一个针对考研数学考试的系统的存在有其必要性！这是为广大的考研学生考虑的。

（4）操作可行性：目标用户为大学毕业生，现在生活与网络结合得如此密切，基本的电脑操作从理论上来看是充分满足的。

综上所述，本次毕业设计的实现在技术方面，经济方面，社会意义方面，操作方面[12]都是可行的！

　2.2系统的需求分析

2.2.1系统的功能

（1）用户登录注册，这是用户使用软件的第一个门槛，也是保证用户只能使用自己的账号的一个前提，如今的软件必备的两个功能。

（2）答卷，作为此次毕业设计的中心环节，涉及自动化改卷的方法的编写，是本系统的特点与难点所在，数据的逻辑处理是阻碍全自动机器阅卷的一个主要原因，人工智能以及深度神经网络的出现使得文字识别变得不再困难，然而数理逻辑的变化机器还尚有不及。若是一个数学答案不能被穷举出来，只是利用字符串匹配是不够的。系统使用字符串分割的基础上，利用模式匹配，基本上能做到对者一定对，然而并不能解决多答案的情况，只能尽可能地靠近目标！

（3）查看试卷信息，在用户答题之前，可以查看试卷的来源，难度，选择自己想要的试卷进行答题。

（4）查看知识点信息，为了更好的为考生复习做准备，一个完整地知识点框架是必不可少的，数据库中专门设计了完整的知识点信息，按照特定的章节进行归类，再将相应的用到的公式写入，这样，当用户进行知识点查看的时候就能够做到心中有数，每次做题之前，看一看，也不失是一种好的复习策略！

（5）查看错题，每次做完题后，都会提供相应地错题信息以及相应的解析，这些重点题目都会记录到用户的错题本，到个人主页可以查看。

（6）查看排位信息，在每一次答题之后，可以进行排位信息的查看，这是个人能力的展示以及对自我努力学习成果地认可，在系统地设计过程中是极具竞争特色！

（7）管理员查看以及对用户进行增删，管理员可以查看用户的具体的答题信息，若是用户长时间处于未答题状态，则需要对此种用户进行清理，否则会妨碍到系统数据库的事务处理。

　2.3 开发工具和环境

2.3.1 编码工具

虽然Eclipse是石器时代的编码软件，但是由于在之前的学习环境中使用起来比较顺手，而且对它的功能以及环境操作各方面都比较熟悉，所以还是选择了Eclipse，相应的对网页进行连接的tomcat包的版本挑选也是根据之前的练习使用tomcat-8.0或8.5。

MySQL[8]使用的是最新的版本，用于管理数据库信息，最新版本较之前的还是好一点。MySQL是学生端系统首选的数据库产品，操作简单明了并利用Navicat Premium来进行界面化的资源数据库管理，在本系统关系表设计的时候起了极其关键的作用。特别是在需求分析，表的构造，以及最重要的实体的联系处理问题上，利用Navicat工具的优秀可视化能力，将各个表单清晰的展现在开发人员的面前，为后面的编码工作铺平了道路。

2.3.2 编程环境

Java使用1.8的版本考虑到现如今最广泛使用的Java版本是1.8及以上，SSM框架也是在java1.8上建立的，所以在这里是适用且到位的。

maven[10]结合.pom文件在国内的阿里仓库或者是华为仓库下载jar包十分迅速，只要在电脑联网的场所，它就能自动根据pom中的配置文件进行下载，开发人员只需要将所要下载的文件名称固定格式填写就好，再者配置jar文件集合在一个文件中，maven能使用定制的视图将它们展示出来，所以说使用maven仓库做文件整理工作是很合适的！

2.3.3所选框架

SSM[15]作为一个现如今应用广泛的轻量级企业框架，思路清晰，运用范围广。只需要把基本的逻辑和调理搭建好，利用数据库中的信息，建立一个完整的后台与前端交互的处理程序系统，框架的布置服从并有利于于系统的具体部署。在构思本系统的搭建和程序时，框架本身具有的优点不断发光亮彩，为什么这么说？这里面有许多很好的结构与思想。例如在构造JavaBean模块的时候，过去要进行对象的各种格式的转换，不匹配的还要各种处理，现在只需要加一个自动注入文件就够了。Spring容器负责装配所有的对象，要调用的时候，直接取出容器里面的定义好的对象，然后定义就能直接使用了，显著改善了数学测试系统的处理能力和空间利用率。

Spring MVC是SpringFrameWork的后序产物，将Spring大容器和Model view controller 结合起来，利用注解注入，将代码的编写过程简化了许多，虽然增添一些xml文件，但极大减少了繁琐的配置任务。而框架的使用人员只要处理部分的过程代码，降低前端与后台的耦合，使业务逻辑、数据和界面的分离，提高代码的灵活度，在系统功能需要扩充的时候或者删除的时候，不会牵连到更多的结构。

Mybatis[9]作为系统和mysql数据库交互的极其优秀的持久层框架，只需要把相应的sql语句写成xml文档的形式，Mybatis降低极大部分的JDBC的工作量并对结果集的Query过程进行封装，采取xml以及注解用于环境搭建与原始映射，将接口和Java的POJO（Plain Old Java Objects）映射成数据库中的记录。对于以前的老框架还得经历配件加载，建立连接，运行SQL语句，对象转换等等繁琐之事无疑是一个品质的提升和去伪存真的创举！

2.3.4 前端技术

JavaScript[7]技术在如今已十分成熟，在所用的系统编写当中是当之无愧的前端首选。JSP页面用标准的HTML语言，使用script脚本命令实现页面功能，在此基础上，与后台的操作进行对接，形成一条非常完美的工作机制曲线。还能使用相应的httpservlet对象，来进行便捷的数据传输，类似于cookie的机制。它的易嵌入性和通用性也是其生命力顽强的一个重要保证！本系统是一个在传统的WEB项目的基础上进行搭建的，所采用的也当然是最为经典通俗的JSP，这样有利于开发和后期的维护管理！

　第三章 系统设计

　　3.1系统的概要设计

3.1.1HIPO图

3.1.2用户功能模块

系统实现的功能不多，在用户的整体功能中，有最基本的登录注册功能，还有信息修改，错题查询，答题功能，排名查询，试卷了解功能，如图3.1所

图3-1用户功能模块

3.2实体联系图

ER图[6]是系统的详细设计中的较为重要的一部分。数据库搭建时，本系统采用合理的设计方法，争取将系统的关系数据模型达到3NF，有利于系统的运行效率的提高和后期的系统功能扩张和维护代价。因为系统中所设定的表之间的关系较为简单，所以只需要将用户的信息和试题信息管理好，另外的两张表采用外键的形式进行一对一连接。至此，数据库的基本构架已经搭好。

　3.3数据库设计

采用最简约的集成式数据库，并采用关系模型来进行数据库搭建。拟使用的数据库表设计如下表3-1至表3-6所示。

表3-1试卷表

表3-2试题表

表3-3试题表

表3-4知识点表

表3-5错题表

表3-6 管理员表

　第四章 系统实现与测试

　　4.1 系统实现方法

使用JAVA语言，MYSQL数据库，SSM框架，在ECLIPSE-MAVEN-WEB的环境中实现。采用结构化形式的语言SQL结合SPRING、SPRING-BOOT资源配置，MYBATIS优秀的接口实现能力完成此次的编码工作。系统开发流程遵照瀑布模型要求。

4.1.1系统实现流程图

　4.2编码实现

4.2.1用户注册

用户将自己的信息存储到数据库，为后续更好的使用系统提供前提，账号不可重复原则也是维护用户信息安全的一个保证。

4.2.2 用户登录

这里是系统进行主要功能运作之前的重要门槛，当用户成功进入个人主页面后，可以看到自己的信息和足迹，也可以对信息进行更新，还可以选择注销账户。

我的空间里面有四个按钮，分别对应四个功能，有查看错题，查看历史排名，查看试卷，查看所有知识点。

4.2.3 查看试卷

试卷信息会陈列在展示试卷的页面中[13]，用户可以挑选难度系数适中的试卷，点击就可以进行答题，试卷的难度比例是通过历年国家线的变化而设定的，因为国家线总体上能够反映一个年度所有考生的基本水平在那里。

试卷来自需求分析文档中的资源库[14]，将这些试卷按照照片的形式存储在数据库中，当查看试卷的时候，就会显示初每一个试卷的头标题！点击这些试卷就可以进行答题，但是还是推荐点击开始答题，这样会比较好！

4.2.4 答题

这是用户进入答题的界面截屏，所有的题目就这样展示，清楚明了，还增加了不会这个选项，用户不可使用猜测来蒙对答案，这是考试技巧，并不是时刻奏效的，在平时练习的时候要规避！

//开始答题的代码处理

public String 开始答题 (用session来进行数据传送) {

SelectALLQuestion(); “查询所有的试题”

If 答题卡存在{

delete(用相应的用户账号);删除它}

insert();//在开始做题的时候就创建Datika

If(DatikaIsExist()){} //对答题卡是否创建成功判断。

session.setAttribute();//用session将后台处理的结果传送到前台

if(问题的类型是选择题){

return “返回指定的选择题页面”;

}

return “填空题页面”;}

public String 答题过程控制 (数据传输) {

GetDatika(); 获取答题卡。

function1()；将答题结果记录在datika上[5]

if(已经跳转到第一题){

就将页面转换到第一题。}

Select(); 查询需要跳转的题目并记录它的id。

if(调整要显示的题目){

将问题和已有的答案显示到页面上

}else {

用session将后台处理的结果传送到前台

if(问题的类型是选择题){

return “返回指定的选择题页面”;

}

return “填空题页面”;}

4.2.5 对答案并查看错题

在错题显示页面中，系统将改好的试卷中的错题进行按序号大小排序，将相应的答案解析列在错题的后面，用户可以根据自己做题的习惯，按照答案提示，将自己的不足进行整理吸收。

4.2.6查看排名

通过比对数据库中所有做过此试卷的同学的成绩，得出相应的排位结果，将其他人的考试分数都打印出来,可以定义一个视图。排名共涉及七个段位的划分，符合需求分析定义的要求，以及排名情况。

public String 获取排名信息(int datika_id, Model model) {

1.先获取答题卡

2.获取以前的所有的答题卡信息

3.获取所有的排名信息

4.将排名都安排在指定的rank数组中

用model将后台处理的结果传送到前台 }

4.2.7 查看评价

题目对应知识点，将有关的知识点一一列举，使得考生能够进行针对性的学习，记忆相关理论的知识，提升学习效率，提高学习成绩。

@RequestMapping(“/advice”) //列出建议

public String statistic_2(int datika_id, Model model) {

//通过错题，将知识点都列到表格里，错题，+ 知识点 + 建议

对答题卡中的用户id进行比对对错题本中的user进行查找将相应的错题id查出来把错题的对应的知识点信息进行展示model.addAttribute(“knowList”, knows); //将知识点信息放置于页面上

return “指定的页面地址”;}

4.2.8 查看错题本

错题本是之前所有做错的题目的集合，考生将自己不熟的题反复的练习，掌握解题技巧和方法，提高计算能力。

public String mistakeList(int user_id, HttpSession session) {//查看所有的错题

1.找到用户的错题本，按照用户的id定位查找

if (错题本不存在) {

就啥也不返回。

return “错题地址”;

}

2.还是按照之前的显示刚出炉的错题的样式进行显示。

3.将结果进行传输到页面，用户就能一题一题的进行查看。

4.return “页面地址”;}}

4.2.9 查看用户信息

管理员是作为高级用户的代表，拥有查看和更改用户信息的权利，责任重大，在对系统的正常运转中起到不可忽视的重要作用，首先他能够查看用户，其次是删除用户，效果如图所示：

点击删除13号后的结果，鱼鱼用户不见了，会自动刷新整个页面，基本实现了需要的管理功能，由于管理员原则上在这里可以对用户的所有信息进行更新，删除用户只能初步体现了这种能力了！

　4.2测试

4.2.1 测试介绍

测试包括系统单元测试和集成测试，是对软件质量的一种考量。测试的方法又有黑盒和白盒，都能从不同的角度对系统的功能实现程度做出评价。测试只能保证有错，而不能保证系统的无错，所以在软件功能在正常情况下能正确无误的运行的基础上，再对其进行性能的考究才是合理而且可信度高的。

4.2.2测试目的

系统成为怎样的存在是根据需求分析文档的具体要求进行调整的，用户的需求改变则系统的具体功能的实现也应该跟着变化。在以往的经验中，我们会从以下几个角度出发来发现系统的不足所在：

(1)不能满足用户需要的功能以及效率要求。

(2)系统有的功能在需求分析文档中并未提出。

(3)出现了未知的错误。

(4)没有考虑用户的工作特点和操作习惯。

4.2.3测试内容

(1)功能测试

功能测试就是要检测系统主要功能实现情况，确保预定设想足以达到用户的期望，紧跟用户的需求。如：用户是否能够查看错题本、答题卡是否添加成功、答题过程是否顺利、排名信息是否能够同步更新等等。

(2)数据测试

测试系统用作研究生考试复习，所以试题数据拥有高的准确度是很有必要的。主要对系统进行黑盒测试。例如注册时对输入信息的检验，排名的测试达不达得到预期效果，以及答案对照给分过程得合理性检验是否成功等等。

4.2.4 测试结果

主要对答题结果以及相应的复习建议和管理员的主要功能进行测试。

(1)改卷测试

改卷测试是针对填空和选择题的答案比对判定回答是否正确的测试，测试结果如表所示。

表4-2-1自动改卷测试

(2)复习建议测试

通过将一次测试的情况进行知识点的总结，提出复习建议，其测试结果如表4-2-2所示。

表4-2-2复习建议测试

管理员查看更改用户测试

　　第五章 总结与展望

系统将答卷，知识点，错题进行串联，在不考虑改卷算法所有的局限性而使用人工规避的办法的情况下，后面的一套完整的模式是可以合理的运行的。在现实的考试复习中，很多考生并不知道自己做错这一道题的原因。这就必须要总结经验，是相应的知识点掌握的不牢靠，还是计算能力不够高，这是系统做出努力的方向。考生在使用这套系统复习的时候，可以得到一个完整的错题本，而且，做完题目以后有相应的知识点分析，把这些消化了，数学水平无疑会大大提高。众所周知，学数学是一个系统性的，框架性且具有复杂条理性的东西，例如几大支柱，几个重要的基础概念以及在这些概念之上有一些什么其他的构建搭配，这些理论构建的应用等等都是考察的范围。用户只需认真做题，多看错题本中的题目，把它领悟透了，公式背牢了，成绩能有所提高，那么系统就达成了目标！

系统实现所使用的批卷算法，其中心思想就是字符串分割匹配。考虑到答案的组成中，最为重要的是数字和字符，且当数字能够保持正确的时候，答案正确的机率会很高。所以在本次自动阅卷的功能实现中，选择题还是标准的字符匹配，而填空题则是专门设计了字符串分割，由于乘法的和加法的交换律的存在以及数学中的逻辑表达式变换，如sin x/cos x = tan x等，这些公式的变换是不能由机器来判断的，若只是用简单的字符模式匹配，所取得的效果未必尽如人意。而在考试大纲中出现的证明题，推理题，更是高深莫测，想用正则表达式或者是公式法，是不能够满足这些题目的批改要求的。如果按照理想的机器阅卷的期望，所有类型的题目都应当被合理的批改，对于固定步骤的题目，或者答案唯一的题，这样的简单方法是可以满足要求的，然而，令人感到烦恼的是，类似于中值定理证明题，矩阵证明题，概率公式计算题，想要将答案完全按照原先设定的答案一模一样，实现起来是很难做到的。

系统数据库的设计相对而言是比较薄弱的，数据库的冗余依然存在，虽然是方便了前端与后台进行数据传输时的交互，但是随着数据量的增加，这样的数据库差之甚远，在进行功能扩充时，例如增加管理员模块进行数据库维护，以及改善用户体验需要重新架构数据库，且不能因为实现简单，而将众多的数据堆放到服务器上，这样对于数据安全和高并发的存在是不利的。未来的人工智能化技术，若是能够赋予机器进行逻辑计算的能力，那么对于全自动机器阅卷而言便是指日可待了。这对考研学生无疑是一个意外喜讯，甚至对整个电子信息处理都有划时代的意义。系统所做的工作还很基础，作者后续也会继续努力，朝着这一目标前进。

　　致谢

时光荏苒，大学四载光阴趁人不留意就从身边悄悄溜走。我在此要感谢我的家人，感恩所有悉心教导过我的老师们，朝夕相处的同学们，是你们让我从懵懂无知的少年成长起来，为我的生命长河中增添了多样的色彩。另外特别感谢我的导师牛忠慈教授，老师的淳淳教诲如北极星光，指引着论文写作路上的我不断前行，在论文写作陷入低谷之时，似醍醐灌顶一般，让我重整旗鼓，卷土重来。这四年，学校的各位领导和社会各界的好心人对我的学业完成都提供了巨大的帮助，使得家庭的困苦并未对我的学习造成很大的影响，我也能够顺利从大学毕业，向更深层次学术领域进发。

　参考文献

[1]刘淳.在线考试系统优化设计与算法实现[J].长沙民政职业技术学院学报,2019,26(03):113-115.

[2]李德华.基于SSM技术的在线考试系统的研究与实现[J].信息与电脑(理论版),2019,31(17):51-53.

[3]陈海郎.基于SSM框架的试题库与考试系统设计与实现[J].电子技术与软件工程,2019(16):50-51.

[4]朱建华.基于Web的网络考试系统的设计与实现[J].信息与电脑(理论版),2019(14):127-129.

[5]荣先钊,林宇驰.基于SSM框架的考试报名系统的设计与实现[J].信息与电脑(理论版),2019(13):56-57.

基于试题库的考研数学测试系统

价格 ¥9.90 发布时间 2023年5月1日

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