一、网上阅卷的原理

网上阅卷, 又称无纸化阅卷, 是一种新型的阅卷模式。它以电子扫描技术和计算机网络技术为基础,以控制主观题评卷误差, 实现考试公平性原则为目的。

在网上阅卷系统中, 教师不是对考生的原始答卷直接评分, 而是在计算机网络上对电子化了的试卷评分。答题纸由各考场上交后, 先由专用的高速扫描仪扫描, 在此过程中, 客观题由计算机迅速地自动评阅,主观题答案则扫描成图片, 存储在文件服务器上。然后, 由网上阅卷系统为每位考生生成一个密号, 将考生图片和密号对应后分发给至少两位不同的教师评阅,同时, 系统密切监视教师对考生的评分情况, 对不同教师产生的误差进行实时处理。

使用网上阅卷, 既可以保证阅卷的公平性, 又能提高阅卷效率。由于用密号标识考生图片并随机发给教师, 教师无法从中得知考生的身份和学校信息。每位考生的试卷至少被评阅两次, 过程由计算机全程监控, 教师不能草率给分, 且当两位教师给分误差超过阀值时会由第三人( 通常为组长) 仲裁, 故评卷过程基本上是公平的。由于由机器代替人完成简单而机械的操作, 省略了客观题的评阅和最终成绩统计的时间,阅卷工作的效率大大提升, 精度也大为提高。

二、系统设计

( 一) 设计原则

稳定性和可靠性。基于C/S 结构的系统, 服务器端的任何故障都会影响到全局, 系统稳定性至关重要,但开放性的提高会增加系统的复杂度, 将二者辩证地统一起来, 找到折衷点, 是系统要解决的一大问题。

安全性。网上阅卷系统处理的往往是大型考试。如高考, 其数据的保密级别非常高, 保证安全性是系统必须完成的重要课题。在此类系统中, 安全性需要考虑的因素有:

1. 身份鉴别: 用户的身份需要验证, 以保证不被非法用户访问系统。

2. 数据保密性: 考生信息、分数数据等信息需要被安全地存储, 不被非授权用户访问。

3. 可用性: 阅卷教师应随时随地都能通过网络安全地取得正确的数据。

4. 数据完整性: 教师获取的考卷信息, 教师提交的分数信息、原始的考题图像等重要数据在传输、保存时都必须保证不被非法地修改和破坏。

5. 不可抵赖性: 教师每张试卷的评阅记录都应加上教师的私人标识, 以起到监督教师的作用。

开放性和扩展性。网上阅卷系统是基于网络的阅卷系统, 当扩展到互联网上时, 需要支持用户在任何时间、任何地点, 以任何接入方式访问系统。在系统设计时, 需要充分考虑系统能否运行于目前主流的软、硬件环境中, 确保客户端应用程序只关注用户界面本身, 并易于发布、安装、配置和维护。同时, 当评卷规模扩大, 教师人数增加时, 系统应能方便地升级以处理日益增多的访问请求; 当软件功能需要扩充时,对系统所作的修改应以不影响现有功能为条件。

可维护性。可维护性是指一个软件在业务逻辑、实现技术改变时是否便于修改, 在日常使用过程中,能否方便地进行维护。

( 二) 系统架构设计

系统可以分为四个业务模块: 后台管理模块、前台服务模块、客户端软件、安全控制模块, 各模块的关系和所起的作用如上图所示。

本系统的数据库在规划时就充分考虑了将来进行数据挖掘的需要, 预留了一定数据量; 系统目前架构于Windows 2000 Server 平台上, 但由于使用的数据库为Oracle 9i , 技术为J2EE, 故也能移植到Linux/Unix系统, 能满足一定的开放性和扩展性的需要。应用程序服务器和数据库服务器使用多机热备份, 具备一定的容错能力, 且可以通过操作系统构建集群, 大大提高了可用性和可靠性。在安全性方面, 合理地使用数据加密技术, 并使用VPN+IPSEC 来保证广域网阅卷的安全。

采用这样的架构和功能设计, 既考虑了当前阅卷工作的需要, 又在功能的强大与部署的方便性之间进行了平衡。

三、关键技术

( 一) Web 服务技术

Web 服务( Web Service) 技术是当前流行的软件开发技术。从表面上看, 它就是一个应用程序, 向外界提供一个能够通过Web 进行调用的API。从整体角度来看, 是建立可互操作的分布式应用程序的新平台。

Web 服务应用程序可以与平台和编程语言无关的方式进行互操作。服务采用标准的、规范的XML 语言描述, 描述中囊括了与服务交互需要的全部细节, 包括消息格式、传输协议和位置; 同时隐藏了实现的细节, 允许独立于服务本身的软硬件和开发语言使用服务。

Web 服务主要基于三种角色的交互: 服务提供者、服务注册中心和服务请求者。服务提供者是一个实体,它含有提供某些功能的Web 服务, 并负责描述服务,提供接口, 供服务使用者调用。服务使用者是调用Web 服务的用户, 它根据服务提供者提供的服务描述,绑定到服务的接口, 以商定的数据格式与提供者交互,享受服务。注册中心是可搜索的服务描述注册中心,服务提供者在此发布他们的服务描述。

在网上阅卷系统中, 前台服务器运行的阅卷系统即为服务的提供者, 阅卷的客户端程序则为服务使用者。网上阅卷系统将需要的功能在服务器端实现, 并封装成一个个接口, 暴露在网络上, 客户端根据服务端对服务的描述( 包括有哪些接口、分别完成什么工作) , 以描述规定的数据格式( 基于XML) 与之交互。采用Web 服务以后, 最大的好处就是增强了扩展能力。本系统的实施分为几个阶段, 第一阶段主要解决在局域网环境下的阅卷工作, 以后再增加数据挖掘的功能, 并研究如何扩展到因特网上去。采用Web 服务形式开发系统后, 其后续开发可以承包给其他公司,使用不同的开发语言, 基于不同的平台, 只要与原系统之间采用标准的、基于SOAP 的XML 交换数据, 既节省了开发时间, 也大大增强了灵活性。

( 二) 安全技术

首先是物理安全。服务器工作于受控的环境下,不被非授权的人接触, 保证了系统和数据的安全。

其次是通信线路安全。在集中式的局域网阅卷过程中, 通信线路安全比较容易保证, 只需要与外网隔离就能达到目的, 但当扩展到英特网上时, 就需要一套完整的机制来保证安全性。我们设计在二期工程扩展到公网时, 将采用VPN+IPSEC+证书的技术实现数据链路的安全。

虚拟专用网( Virtual Private Network, VPN) 是专用网络的延伸, 它包含了类似Internet 的共享或公共网络链接。通过VPN 可以以模拟点对点专用链接的方式通过共享或公共网络在两台计算机之间发送数据。

使用VPN, 结合Internet 协议安全协议( IPSEC)和证书, 可以在公网上提供一条可信的安全链接传输数据。在这条链接上传输的数据, 使用非对称加密技术进行加密, 保证了信息的保密性、数据完整性, 数据源也可以得到验证。

四、使用情况和展望

上海市教育考试院网上阅卷系统一期工程的主要功能已经实现, 经过一段时间的调试后在2005 年秋季高考语文、历史科目的阅卷过程中得以试用。本系统在10 天时间内, 圆满地完成了网上阅卷、分数汇总、统计等工作。

从长远来看, 随着网络安全技术的不断发展, 网上阅卷将逐步扩展到因特网, 至少是将现在高度集中的阅卷现场分离为各个区县的远程阅卷中心, 这样既可以解决先进网上阅卷环境搭建困难的问题, 又可以节约经费。同时, 系统预留的数据挖掘功能还可以对各级教育产生指导作用。

网上阅卷系统的研发和改进还在不断进行, 我们正努力将其建设成符合社会实际需要的现代化的教育管理工具, 为广大考生、为教育现代化做出一份贡献。