计算机基础模拟练习系统的设计与开发

刘立俊

（兰州现代职业学院，甘肃兰州，730300）

1 计算机基础模拟练习系统的需求分析

1.1 传统教学模式存在的问题

1.1.1 传统教学对课堂缺少管控

计算机基础是一门实践性极高的课程，学生需要经过反复多次练习，方能熟练掌握相关的操作。而学生来自不同地区的不同学校，家庭环境也各不相同，所以他们的计算机水平参差不齐，最重要的是，对计算机学习的重视程度也不一样。有部分学生认为只要学好专业课程即可，办公软件对于未来个人的职业发展，其用处不大，在实践操作阶段不认真练习。而教师需要指导整个班级的学生，可能无法顾及所有学生的练习情况，长此以往，部分学生的学习积极性、课堂的参与性和知识的掌握程度都会受到影响，不但影响期末的计算机考试，而且降低了通过国家计算机等级考试的可能性。

1.1.2 不能及时对操作结果做出反馈

每次教学时，教师首先会按照本节课的内容进行讲解，对每一个知识点做出详细的操作演示，虽然学生在听课时感觉已经理解和掌握，但每位学生的理解和记忆能力不同，在自由操作练习时段，学生会出现各式各样的问题，在完成操作后，对自己的答题情况也不甚清楚。虽然练习时间教师会巡视课堂，并指导学生的错误，学生也可举手向教师寻求帮助，但相对全班学生毕竟分身乏术，因此有些同学对练习抱着敷衍了事的态度。有时任课教师会要求学生提交操作作业，并在课后对每位学生的作业进行手动批阅，这种方式不但增加了教师工作量，效率也非常低下。教师无法针对每位学生的错误单独辅导，只能在每节课开始时对大多数相同或重点错误进行解答，而学生缺少重新练习的机会，将来仍可能重复以前的错误。

1.2 自行开发软件的必要性

针对国家计算机等级考试，目前市场上有很多成熟的练习软件可供选择，大多数以计算机等级考试为目标，主要用于考级前通过反复练习提高成绩，很少有针对每个教学知识点做单独的练习试题。自行开发模拟练习系统可以根据学校的教材变化、教学大纲的设计、教学进度的安排、教师和学生需求定制开发，能在最大限度上满足学校、教师和学生的个性化需求，每年可随着计算机教学安排的变化更新题库或升级系统。

市场上的练习软件一般为商业软件，需要学生付费购买，这对学生而言是一笔额外的支出。其次我校大多数学生没有购买计算机，只能依靠学校计算机室进行练习，但学校计算机室是不允许自行安装软件的，即使购买了软件也无处运行。既然学生无法通过购买软件的方式进行练习，学校自行开发一套计算机模拟练习系统则是非常必要的。

2 计算机基础模拟练习系统的设计

2.1 模拟练习系统的结构设计

系统以Windows 7以上操作系统为基础，基于Visual Studio 2019开发环境，采用.NET Framework框架和C#语言，开发基于C/S架构的应用程序，数据库采用MySQL Server 8.0。

2.2 模拟练习系统主要功能分析

模拟练习系统主要由两部分组成，分别为教师管理程序和学生练习程序。

2.2.1 教师管理端程序的主要内容

字典管理：有管理员权限的教师可对学期、教学章节、教学单元、任课教师进行添加、修改、删除等操作。任课教师可自行添加、修改、删除班级和学生信息。

试题管理：试题管理是本系统的重要组成部分，只有具有管理员权限的教师方可进行试题的新建，修改，删除等操作。教师和学生仅可查询已建立的题目并进行练习。参照计算机等级考试一级（计算机基础及MS OFFICE应用）的大纲要求，将题目管理划分为Windows 7、Word、Excel、PowerPoint和Internet五个模块分别开发。

成绩管理：教师可对自己上课班级的得分情况进行查看和统计。

考试管理：准备考试相关信息，包括考试类别、考试题目、考试时间等；与学生端建立通信连接，获取实时考试信息，最终汇总考试结果等。

2.2.2 学生练习端程序的主要内容

练习模块：学生可在本模块自行选择题目进行练习，在练习结束后，系统会根据学生保存的文件，列出每一项操作考核点的得分情况，并将成绩保存在数据库中。

考试模块：作为计算机等级考试的模拟练习系统，模块的界面、操作习惯和考试要求均按全国计算机等级考试一级计算机基础及MS OFFICE应用考试要求设计。学生可自行模拟练习，亦可用于期中和期末测试。

2.3 模拟练习系统的数据方面的设计

系统主要用于计算机教学辅助，所以设计里需要包含学期信息、任课教师的信息、教学章节信息、开课班级和学生信息等。因学生机都安装有还原系统，故学生的数据，包括成绩、系统参数等都需要保存在数据库中。所有试题都保存在试题列表数据表中，根据查询条件返回对应的试题。每道试题都有多项评分标准，所以将每道试题的评分标准另保存为一张数据表，并与试题列表相关联。

3 计算机基础模拟练习系统的实施

3.1 构建数据库

根据系统的数据设计理念和需求，模拟练习系统的数据库由以下几部分组成：

学期（学期代号，学期名称）；

教师（用户名，密码，是否管理员，是否启用）；

班级（学期，教师，班级名称）；

学生（用户名，密码，班级，姓名，是否启用）；

试题（分类，章节，考点，题目要求，题目素材，试题解析）；系统会根据试题分类、章节、考点进行查询，返回符合条件的试题列表。

试题评分标准（评分说明，评分函数，评分函数参数，分值）；每道试题的评分标准为一个新的数据表，数据表名由试题的分类、章节、考点和题目序号组成，在学生练习结束后，提交评分时，系统根据该试题对应的信息，读取对应的数据表。

自由练习成绩（学生用户名，试题序号，分值）；该数据表存放学生自由练习的成绩，可重复提交。

成绩（学生用户名，平时成绩，操作成绩1，操作成绩2…，期中，期末）。该数据表存放本学期学生的计算机成绩。

3.2 题库的设计

题库是模拟练习系统的重要组成部分，教师应根据计算机教学大纲，参考全国计算机等级考试一级考试大纲，进而建设教学题库。为了保证题目的有效性和正确性，需要管理员审核后再录入。

3.2.1 题库的分类

教学题库中的试题分为单项练习、综合练习和考试题库三类。

单项练习：根据学校计算机的教学计划制定教学单元。教师针对每个单元的知识点准备多道练习试题，学生可参考试题解析重复练习。

综合练习：综合练习是对某一章节所有内容的梳理。教师按照教学大纲的要求，参照计算机等级考试题目，准备练习题目。

考试题库：参照最近几年的计算机等级考试真题进行更新。一是作为期末考试的题库，二是在计算机等级考试前，反复大量练习，提高考试的过关率。

3.2.2 题库的创建

教师分析每个单元或每节课的学习内容，根据练习内容、重点难点和等级考试的考点，将准备好的试题素材放置于文件夹内，准备好对应的题目要求及得分说明，按照题目要求完成正确操作，得到包含标准答案的文件或目录(Windows模块)。

管理员审核试题后，在系统中执行“添加题目”的操作，按提示获取试题素材和题目要求，打开标准答案的文件或目录。根据题目要求，读取文件或目录中对应的设置值，输入该步骤的说明、判断函数、判断依据和当前步骤的分值；重复该操作，将所有的题目要求一一完成，最后将试题和试题的评分标准分别保存在数据库中。

3.3 自动评分模块的设计

自动评分模块是模拟练习系统的核心部分，其实创建题库和自动评分类似，都是读取文件的设置值，因此将读取标准答案和自动评分合成在一个模块中。但自动评分模块更加复杂，因学生水平不同，操作完成情况不同，在设计评分条件时，就需要考虑学生提交的文件里出现的各种可能性，只有尽可能考虑全面，才能正确判断学生的操作是否正确完成。例如试题要求删除一个文件夹，创建题库时只需要设置条件为同名文件夹不存在，但是在评分时，还需要考虑是不是学生没有删除文件夹，而是将文件夹重命名。因此自动评分模块的设计思路是正确评分的关键。

在整个系统中除自动评分模块外，其他模块是通用的，如果将来计算机等级考试大纲发生变化，或计算机教材发生变化，那只需额外设计相应的评分模块，系统即可正常使用。

对应计算机等级考试MS OFFICE一级的五个操作模块，分别设计五个子模块来一一处理。

Windows模块:系统读取考生文件夹内的文件夹（文件），判断文件夹（文件）是否存在、名称或属性是否正确。

Word、Excel、PowerPoint模 块：从 2007 Microsoft Office System开始，Word、Excel和PowerPoint均采用了基于Open XML的文件格式。利用OXML文档的结构，系统可对Word、Excel和PowerPoint文档进行读取处理，如果正确完成某步操作，则文档中有对应的XML元素，因此可利用文档中是否存在指定的XML元素来判断操作是否正确完成。

学生在完成操作后，一定先将对应的软件关闭，系统会在考生文件夹内寻找指定的文件，然后从数据库中读取出本道试题的评分标准，根据评分标准，读取考生文件内的XML元素并进行真假判断，循环判断完所有的评分点，最后给学生展示出该题每项要求的得分，及时给学生反馈操作的完成情况。

Internet模块：Internet部分主要考核两个方面，一是网络浏览器的使用，二是电子邮件的收发。根据计算机等级考试的操作习惯，构建了两个软件的模拟操作界面。学生通过模拟界面进行练习，操作完成后将结果保存至考生文件夹内，系统根据结果给予评分。

4 模拟练习系统的成效

4.1 能够有效提高学生自主探究学习的主动性

利用系统的自动评分功能，学生能清楚得到自己的答题情况，对于错误点，可通过试题解析、询问教师或同学予以解答，然后再重新练习，不但增加了学生的记忆，也使效率大大提高，充分发挥了学生自主探究意识。学生通过反复练习取得进步，真正体验到成功的喜悦，感受到学习的乐趣，也促使他们积极参与到教学活动中来。

4.2 能够有效增强教师管控教学

计算机教学的课程内容多而授课时间短，教师需要在规定时间内完成教学任务。在模拟练习系统的辅助下，教师可快速了解到每位学生每节课的作业提交情况、作业的正确率情况，把教师的精力从督促学生提交作业，批改作业中摆脱出来，使教师专注于提升授课的方式方法。通过系统反馈的学生的答题情况，可以在将来的教学中，对教学中的知识点、考试重点、易错题更加有针对性地予以讲解，促进教学效率的提高。

4.3 复习巩固阶段

复习是学习过程中的重要一环,不仅使所学知识系统化,而且加强了对知识的理解、巩固与提高。也可弥补知识的缺陷,使基本技能进一步熟练。学生在完成本节课学习任务后，利用剩余时间，或在本学期复习时间段，自行在系统中完成已学知识的巩固，自动评分模块能够提供评分明细，帮助学生查漏补缺。