高校在線考試系統(tǒng)技術(shù)需求文檔一、項目背景與建設(shè)目標在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型與疫情防控常態(tài)化的背景下，高校傳統(tǒng)線下考試面臨組織成本高、資源消耗大、考核場景受限等問題。建設(shè)高校在線考試系統(tǒng)，旨在通過數(shù)字化手段優(yōu)化考試全流程管理，支持遠程考核、隨堂測驗、課后作業(yè)等多元場景，提升教學(xué)評估效率與精準度，同時為師生提供便捷、安全、高效的線上考試體驗。二、功能需求分析（一）考生端功能考生通過校園統(tǒng)一身份認證（或?qū)W號+密碼）登錄系統(tǒng)，核心功能圍繞“考試全流程管理”展開：考試管理：查看待考、在考、已考的試卷列表，支持按課程、時間篩選；點擊“進入考試”前需確認個人信息（姓名、學(xué)號、考試科目），系統(tǒng)自動校驗考試時段與權(quán)限。在線考試：題目展示：支持選擇題（單選/多選）、判斷題、主觀題（文字輸入、公式編輯、圖片/文件上傳）等題型，題目支持隨機排序或固定順序，選項支持隨機打亂（防作弊）。計時與提醒：系統(tǒng)自動計時，剩余15分鐘時彈窗提醒；若超時未交卷，系統(tǒng)自動提交并標記“超時”。防作弊機制：攝像頭抓拍：考試過程中隨機觸發(fā)攝像頭拍照（需考生授權(quán)），照片與答卷綁定供教師回溯；屏幕監(jiān)控：限制切屏次數(shù)（如切屏超3次自動警告，超5次強制交卷），支持錄屏回溯；禁止復(fù)制粘貼：限制考生在答題區(qū)外復(fù)制內(nèi)容，避免作弊。答題輔助：支持標注題目、暫存草稿、跳題作答（系統(tǒng)自動記錄答題進度）。成績與反饋：考試結(jié)束后，客觀題自動判分，主觀題待教師評閱后，考生可查看總分、各題得分、錯題解析（教師開放權(quán)限時）。（二）教師端功能教師通過賬號登錄后，核心功能圍繞“題庫管理、組卷、閱卷、統(tǒng)計分析”展開：題庫管理：題目錄入：支持手動錄入（單題/批量）、Excel/Word模板導(dǎo)入，支持富文本編輯（公式、圖片、表格）；題型管理：自定義題型（單選、多選、判斷、簡答、論述、編程題等），設(shè)置每題分值、難度（易/中/難）、知識點標簽（關(guān)聯(lián)課程大綱）；題目維護：支持查重、修改、刪除、批量導(dǎo)出，可按知識點、難度、題型篩選題目。組卷管理：手動組卷：從題庫中按知識點、難度、題型篩選題目，拖拽排序，設(shè)置每題分值；自動組卷：設(shè)置組卷規(guī)則（如知識點覆蓋度≥80%、易中難比例3:5:2），系統(tǒng)自動生成試卷，支持預(yù)覽、調(diào)整；試卷發(fā)布：設(shè)置考試名稱、時段（開始/結(jié)束時間）、時長、允許補考次數(shù)、防作弊參數(shù)（抓拍頻率、切屏限制），支持按班級、專業(yè)、學(xué)院定向發(fā)布。閱卷與成績管理：客觀題自動判分，主觀題支持在線評閱（標注、批注、打分）、批量打分（同題型題目批量處理）、分配閱卷任務(wù)（多人協(xié)作閱卷）；成績統(tǒng)計：自動生成班級/個人成績單，支持按課程、班級、分數(shù)段統(tǒng)計，導(dǎo)出Excel報表；質(zhì)量分析：分析平均分、得分率、錯題分布、知識點掌握情況，輔助教學(xué)改進。（三）管理員端功能管理員負責系統(tǒng)全局管理，功能圍繞“用戶、配置、統(tǒng)計”展開：用戶管理：維護學(xué)生、教師、管理員賬號，支持批量導(dǎo)入（Excel）、權(quán)限分配（角色：學(xué)生/教師/超級管理員）、賬號凍結(jié)/解凍。系統(tǒng)配置：考試參數(shù)：設(shè)置全局防作弊規(guī)則（默認抓拍頻率、切屏限制）、考試時段（避免與教學(xué)沖突）、通知模板（考試提醒、成績發(fā)布）；數(shù)據(jù)備份：手動/自動備份題庫、試卷、成績數(shù)據(jù)，設(shè)置備份周期與存儲位置。統(tǒng)計與監(jiān)控：系統(tǒng)報表：統(tǒng)計考試場次、參與人數(shù)、通過率、平均時長等；日志審計：記錄用戶登錄、操作日志，支持按時間、用戶、操作類型查詢，保障系統(tǒng)安全。三、非功能需求（一）性能需求并發(fā)能力：支持至少1000人同時在線考試，單場考試并發(fā)答題請求響應(yīng)時間≤2秒，系統(tǒng)吞吐量≥500TPS（事務(wù)/秒）。穩(wěn)定性：7×24小時不間斷運行，年故障率≤0.5%，故障恢復(fù)時間≤30分鐘。（二）兼容性需求終端兼容：支持PC端（Windows/macOS）主流瀏覽器（Chrome、Edge、Firefox），移動端（Android/iOS）通過微信小程序、APP訪問，適配不同分辨率設(shè)備（如Pad、手機）。系統(tǒng)兼容：與校園統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)（如CAS、OAuth2）對接，支持與教務(wù)系統(tǒng)、學(xué)工系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步（如班級、課程、學(xué)生信息）。（三）易用性需求界面設(shè)計：遵循“極簡操作”原則，考生端操作流程≤3步（登錄→進入考試→答題交卷），教師端組卷流程≤5步；提供新手引導(dǎo)（圖文教程）、在線幫助中心。無障礙設(shè)計：支持屏幕閱讀器、鍵盤快捷鍵操作，滿足視障、肢體障礙學(xué)生的考試需求。（四）可擴展性需求架構(gòu)擴展：采用微服務(wù)架構(gòu)或模塊化設(shè)計，支持后續(xù)擴展AI智能組卷、AI輔助閱卷、學(xué)習行為分析等功能。接口擴展：提供標準化API接口，支持與第三方系統(tǒng)（如MOOC平臺、教學(xué)管理系統(tǒng)）對接。四、技術(shù)架構(gòu)設(shè)計（一）整體架構(gòu)采用前后端分離架構(gòu)，前端基于Vue.js/React構(gòu)建，后端基于SpringBoot（Java）/Django（Python）開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用MySQL/PostgreSQL，緩存層使用Redis提升熱點數(shù)據(jù)訪問速度，文件存儲采用MinIO（私有部署）或云存儲（如阿里云OSS）。（二）核心技術(shù)選型模塊技術(shù)方案選型理由-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------前端框架Vue.js+ElementUI生態(tài)成熟、組件豐富，適配多終端，開發(fā)效率高后端框架SpringBoot+SpringCloud微服務(wù)支持好，社區(qū)活躍，適合復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯（如組卷算法、權(quán)限管理）數(shù)據(jù)庫MySQL8.0（或PostgreSQL14）開源穩(wěn)定，支持事務(wù)、索引優(yōu)化，滿足高校數(shù)據(jù)量（萬級題目、十萬級考生）緩存RedisCluster高可用集群，支持分布式緩存，緩解數(shù)據(jù)庫壓力（如考試時段的題目查詢）消息隊列RabbitMQ異步處理閱卷任務(wù)、成績統(tǒng)計、通知推送，避免系統(tǒng)阻塞部署方式Docker+Kubernetes容器化部署，支持彈性擴縮容，適配公有云/私有云環(huán)境（三）數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)流程1.考生登錄：前端請求→身份認證服務(wù)（對接校園CAS）→生成Token→前端緩存Token；2.答題提交：前端將答題數(shù)據(jù)（含抓拍照片、錄屏片段）→后端答題服務(wù)→存儲至數(shù)據(jù)庫/文件系統(tǒng)；3.閱卷流程：教師觸發(fā)閱卷→消息隊列分發(fā)任務(wù)→閱卷服務(wù)處理（客觀題自動判分，主觀題推送給教師）→成績更新。五、數(shù)據(jù)設(shè)計（一）核心實體與關(guān)系用戶（User）：id（主鍵）、用戶名、密碼（加密）、角色（學(xué)生/教師/管理員）、學(xué)院、專業(yè)、手機號（選填）；題庫（Question）：id、題目內(nèi)容、題型、難度、知識點、答案、解析、創(chuàng)建人（教師id）；試卷（Paper）：id、試卷名稱、教師id、考試時間、時長、總分、狀態(tài)（草稿/發(fā)布/結(jié)束）；試卷題目關(guān)聯(lián)（PaperQuestion）：paper_id、question_id、分值（多對多關(guān)系，中間表）；成績（Score）：id、學(xué)生id、paper_id、分數(shù)、考試時間、狀態(tài)（未評閱/已評閱/超時）、抓拍照片路徑、錄屏路徑。（二）數(shù)據(jù)安全設(shè)計存儲加密：用戶密碼采用BCrypt加密，答題內(nèi)容、成績等敏感數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中加密存儲；備份策略：數(shù)據(jù)庫每日全量備份（23:00），每周增量備份，備份文件存儲至異地服務(wù)器（如校園私有云）。六、安全需求（一）用戶認證與授權(quán)身份認證：支持校園統(tǒng)一身份認證（CAS/OAuth2）、本地賬號密碼登錄，考生端支持“人臉識別+密碼”雙因素認證（可選，防替考）；權(quán)限控制：基于RBAC模型，學(xué)生僅能訪問考試、成績模塊，教師僅能管理題庫、試卷、閱卷，管理員擁有全局權(quán)限。（二）防作弊機制行為監(jiān)控：攝像頭隨機抓拍（頻率可配置，如每3分鐘1次），照片與答卷綁定；屏幕錄制（考試全程錄屏，支持倍速回放）；切屏檢測（限制切屏次數(shù)，超次警告/強制交卷）；禁止多端登錄（同一賬號僅允許1臺設(shè)備在線）。內(nèi)容防作弊：題目隨機排序、選項隨機打亂；主觀題答題區(qū)禁止復(fù)制外部內(nèi)容（前端攔截+后端校驗）。（三）數(shù)據(jù)安全訪問控制：數(shù)據(jù)庫采用SSL連接，禁止外部直接訪問，僅開放內(nèi)網(wǎng)IP；審計日志：記錄所有用戶操作（登錄、組卷、閱卷、數(shù)據(jù)修改），日志保留≥6個月，支持追溯。七、部署與運維需求（一）部署環(huán)境硬件配置：生產(chǎn)環(huán)境建議至少8核CPU、16G內(nèi)存、500G存儲（SSD），支持橫向擴展（容器化部署時動態(tài)擴縮容）；網(wǎng)絡(luò)要求：公網(wǎng)帶寬≥100Mbps，內(nèi)網(wǎng)延遲≤5ms，保障多校區(qū)、異地考生的訪問速度。（二）監(jiān)控與運維監(jiān)控系統(tǒng)：采用Prometheus+Grafana，監(jiān)控服務(wù)器CPU、內(nèi)存、磁盤使用率，以及系統(tǒng)接口響應(yīng)時間、錯誤率；日志管理：使用ELK（Elasticsearch+Logstash+Kibana）或Loki，收集前端、后端、數(shù)據(jù)庫日志，支持按關(guān)鍵詞、時間、服務(wù)篩選；故障恢復(fù)：系統(tǒng)故障時自動切換至備用節(jié)點（Kubernetes自愈能力），數(shù)據(jù)丟失時通過備份恢復(fù)，RTO（恢復(fù)時間目標）≤30分鐘。（三）版本管理采用Git進行代碼版本控制，開發(fā)、測試、生產(chǎn)環(huán)境分離，發(fā)布前需通過UAT（用戶驗收測試）；系統(tǒng)支持灰度發(fā)布（如先向部分班級開放新功能），降低升級風險。八、驗收標準1.功能驗收：考生端、教師端、管理員端核心功能100%覆蓋需求文檔，測試用例通