团队作业3——需求改进与系统设计

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这个作业的目标	<需求与原型改进、系统设计、Alpha阶段任务分配计划、测试计划>

项目：在线考试系统

一、需求分析与原型优化

在前期完成选题确认与《需求规格说明书》初稿编写的基础上，通过课堂展示与集体讨论，我们收集到师生提出的多项具体改进建议。本次团队作业3将围绕这些问题展开需求细化与原型优化工作。

1.1 课堂反馈问题及解决方案
在上周课堂讨论中，老师针对我们的选题和需求提出了宝贵建议。我们认真梳理并进行了针对性修改，以提升项目的实用性和完整性。本次更新特别结合老师在提问环节指出的核心问题
问题1：为考虑系统安全部分例如非法访问等
在系统的安全性上未进行全方面的考量，没有考虑到整个系统的安全访问及遇到他人恶意入侵，非法啊访问无权限资料

修改1.在原有的基础上强化身份认证：杜绝非法访问，通过实名认证的方式实现”一人一号“，并且在学生端，教师端及管理员账号上进行分别管理，防止发生越权访问的情况
，在数据的传输上实现可查可追溯，在出现问题时可精准定位到个人。

问题2：系统功能覆盖不全，缺少AI 辅助主观题判分功能，教师手动阅卷效率低

修改2：集成 “关键词匹配 + 语义相似度” 双模型的 AI 判分模块，支持简答题、论述题的自动打分，教师可在系统内调整评分阈值（如设置 “核心关键词命中≥3 个得 60% 基础分，语义相似度≥80% 得剩余 40% 分”）

问题3：用户体验差，移动端适配不足，学生无法在手机端顺畅答题

修改3：重构前端页面为响应式布局，适配手机、平板等多设备；优化答题页交互，如单题切换时自动保存答案、缩小触屏按钮误触区域

问题4：防作弊手段单一，存在替考、使用作弊软件等风险

修改4：集成 “人脸活体检测 + 考试过程双机位录像” 功能，考试前通过人脸核验确认考生身份，考试中自动录制考生正面及桌面画面，系统智能识别作弊行为（如画面中出现多个人脸、异常操作动作）并预警

问题5：成绩统计维度单一，仅显示总分，教师无法精准定位学生知识点薄弱环节

修改5：新增 “知识点掌握度统计” 模块，按试题关联的知识点维度分析得分率，生成班级 / 个人知识点薄弱报告，支持教师针对性教学

问题6：系统并发能力不足，期末集中考试时出现页面卡顿、答题提交失败

修改6：进行性能优化，采用 “数据库读写分离 + Redis 热点数据缓存” 架构，对高频访问的试题库、用户登录信息进行缓存，同时优化数据库查询语句，提升系统在高并发场景下的响应速度

2. 目标用户调研与场景分析
为验证需求合理性，我们选取2类典型目标用户，采用线下1v1访谈+ 线上问卷的调研方式，收集痛点与使用反馈：
（1）典型用户：高校教师王老师
痛点：每学期需批改 200 + 份课程论文，人工逐份打分耗时 3 天以上，且主观题评分标准难统一。
场景（产品前）：王老师在办公室逐份打印学生论文，对照评分细则手动打分，遇到歧义题需反复核对，日均工作时长增加 2 小时。
场景（产品后）：王老师在系统中上传论文题的 “核心关键词库” 和 “评分细则”，系统自动对学生答案进行 AI 初判，王老师仅需对争议分数微调，300 份论文的批改时间缩短至 4 小时。
（2）典型用户：大学生小李
痛点：期末复习时需跨校区参加多场考试，时间冲突且线下考试交通成本高；担心考试时网络波动导致答题数据丢失。
场景（产品前）：小李为了一场选修课考试，需从新校区坐 1 小时公交到主校区，考试中因网络卡顿被迫重启电脑，丢失部分答题内容。
场景（产品后）：小李在宿舍通过手机端登录系统，参与 “断点续考” 模式的在线考试，系统每 30 秒自动保存答案，即使中途断网，重连后可继续从断点处答题，考完直接在手机查看客观题得分。

3.需求规格说明书完善

不足	改进
功能颗粒度粗，“在线考试” 模块仅笼统描述，未拆分 “答题、判分、成绩查询” 等子功能的交互逻辑	拆分 “在线考试” 模块为 “答题管理（含自动保存、题序切换）、判分规则配置（客观题 / AI 主观题）、成绩多维度查询” 子功能，明确每个子功能的输入、操作步骤、输出结果
未明确 “AI 判分规则配置”“多设备断点续考” 等核心功能的具体逻辑，教师和学生端操作流程描述模糊。	仅罗列功能列表，未结合用户场景说明功能价值，如 “在线考试” 功能未说明如何解决 “考试时间冲突、地域限制” 等痛点。
用户角色覆盖不全，未考虑 “残障学生（如视障）”“监考管理员” 的特殊功能需求	补充 “残障学生” 功能：支持 “语音读题、放大字体、快捷键操作”；新增 “监考管理员” 功能：实时监控考生答题状态、处理作弊预警，覆盖特殊角色需求
无功能验收标准，开发边界模糊	新增核心功能验收指标，明确设备联动为“设想功能”，暂不纳入开发范围，避免资源浪费

4. 功能分析的四个象限

象限	功能类型	功能示例
第一象限（核心 + 紧急）	直接影响系统可用性的基础功能	1. 在线考试答题（含实时保存）2. 客观题自动判分
第二象限（核心 + 不紧急）	提升用户体验的长期价值功能	1. AI 主观题判分（语义相似度 + 关键词匹配）2. 多设备断点续考
第三象限（非核心 + 紧急）	临时补位的辅助功能	1. 考试异常情况人工申诉（如系统故障导致的成绩争议）2. 临时增加的防作弊监控（如切屏次数统计）
第四象限（非核心 + 不紧急）	锦上添花的拓展功能	1. 考试数据分析可视化（如成绩分布热力图）2. 与 LMS 平台（如 Moodle）的对接

5.任务分解 WBS 及进度计划调整
根据修改需求，我们调整WBS：新增AI 判分模块，移动端适配等任务，细分子码后台打磨子任务。进度计划使用Gantt图表示（详见Alpha计划部分）。总时长从原8周调整为9周，增加1周缓冲测试等功能。

调整后WBS示例：

阶段	任务细分	耗时（周）
需求阶段	1. 课堂问题收集与需求分析 2. 目标用户调研（教师 / 学生各 10 人）	1
设计阶段	1. 功能四象限优先级确认 2. 技术方案设计（AI 判分算法、响应式布局）	3
开发阶段	1. 后端：AI 判分模块开发 + 规则配置接口 2. 前端：移动端响应式界面开发 3. 测试：多设备兼容性测试 + AI 判分准确性验证	3
部署阶段	1. 功能灰度发布（小范围教师 / 学生试用） 2. 问题收集与迭代优化	1

二、系统设计

2.1 整体架构概述

系统采用基于服务端渲染的经典分层架构，包括表现层、业务逻辑层、数据持久层和支撑层。这种单体架构设计适合快速开发和部署，便于维护和功能扩展。具体而言：

表现层：基于Thymeleaf模板引擎的服务端渲染架构，结合Bootstrap和jQuery实现响应式UI。按功能模块组织模板（如exam、question、user），支持多角色界面适配（学生考试界面、教师管理界面、管理员控制台）。Controller接收请求并返回视图名称，Thymeleaf负责页面渲染和数据绑定。
业务逻辑层：Spring MVC架构，实现有状态会话管理。核心服务包括UserService（用户认证和权限管理）、ExamService（考试流程控制）、QuestionService（题库管理）、PaperService（试卷组卷）和ScoreService（成绩处理）。Service层封装复杂业务规则，确保逻辑一致性。
数据持久层：结合MySQL（核心业务数据持久化）和Redis（会话管理和缓存优化），如考试临时数据、用户会话和热点数据缓存。MyBatis负责数据库操作，Druid连接池管理数据库连接，确保系统性能和数据一致性。
支撑层：集成文件上传服务、邮件通知和定时任务，使用Spring Scheduling处理定时任务（如考试自动开始/结束、成绩统计）。基于Session的身份认证，RBAC权限控制，密码BCrypt加密，以及考试防作弊机制，保障系统稳定安全运行。

整体流程：浏览器请求 → DispatcherServlet路由 → Controller处理 → Service业务逻辑 → DAO数据访问 → 数据库操作 → Thymeleaf渲染 → 返回HTML页面。这种服务端渲染架构确保系统兼容性和开发效率。

2.2 关键组件详细设计

组件	描述	关键技术
UserService	处理用户注册、登录、权限验证和个人信息管理	Session认证、BCrypt加密、RBAC权限模型、Thymeleaf数据绑定
ExamService	考试生命周期管理，包括创建、发布、监控和状态控制	时间状态机、权限验证、Redis缓存、服务端页面渲染
QuestionService	题库的CRUD操作，题目分类和难度管理	事务管理、JSON选项存储、分类树、模板表单处理
PaperService	试卷组卷策略，支持自动组卷和手动组卷	策略模式、题目随机算法、模板管理、服务端业务逻辑
AnswerService	答题过程管理，答案自动保存和防作弊机制	定时自动保存、表单提交处理、Session状态管理
ScoreService	成绩计算、统计分析和报表生成	自动阅卷、数据分析、Thymeleaf图表渲染

2.3 分层接口定义

**Controller层接口**（Web接口）：
- AccountController：用户认证相关接口
- ContestController：考试管理接口  
- QuestionController：题目管理接口
- GradeController：成绩管理接口

**Service层方法契约**（业务接口）：
- UserService：用户业务方法
- ExamService：考试业务方法
- QuestionService：题目业务方法

**DAO层接口**（数据接口）：
- UserMapper：用户数据操作
- ExamMapper：考试数据操作
- QuestionMapper：题目数据操作

2.4 数据库设计

2.4.1 ER图

2.4.2 核心业务表结构

1、用户表 (t_account)

t_account - 系统用户表
├── 主键标识
│   └── id INT(8) AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY
├── 账户信息
│   ├── name VARCHAR(63) - 真实姓名
│   ├── username VARCHAR(30) - 登录账号(学号/工号)
│   └── password VARCHAR(60) - 加密密码(MD5)
├── 联系信息
│   ├── qq VARCHAR(30) - QQ号码
│   ├── phone VARCHAR(30) - 手机号码
│   └── email VARCHAR(30) - 邮箱地址
├── 个人资料
│   ├── description VARCHAR(63) - 个人描述
│   └── avatar_img_url VARCHAR(63) - 头像图片路径
├── 权限状态
│   ├── state INT(8) DEFAULT 0 - 账号状态(0正常,1禁用)
│   └── level INT(8) DEFAULT 0 - 权限等级(0学生,1教师,2管理员)
└── 时间戳
    ├── create_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP - 创建时间
    └── update_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP - 更新时间

（2）考试表 (t_contest)

t_contest - 考试信息表
├── 主键标识
│   └── id INT(8) AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY
├── 考试基本信息
│   ├── title VARCHAR(50) - 考试标题
│   └── total_score INT(8) - 考试总分
├── 关联信息
│   └── subject_id INT(8) - 所属学科ID
├── 时间控制
│   ├── start_time TIMESTAMP - 考试开始时间
│   └── end_time TIMESTAMP - 考试结束时间
├── 状态管理
│   └── state INT(8) DEFAULT 0 - 考试状态(0未开始,1进行中,2已结束,3已批卷)
└── 时间戳
    ├── create_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP - 创建时间
    └── update_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP - 更新时间

（3）题目表 (t_question)

t_question - 题目信息表
├── 主键标识
│   └── id INT(8) AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY
├── 题目内容
│   ├── title VARCHAR(255) - 题目标题
│   └── content TEXT - 题目详细内容
├── 题型配置
│   └── question_type INT(8) - 题目类型(0单选,1多选,2问答,3编程)
├── 选择题选项
│   ├── option_a VARCHAR(50) - 选项A
│   ├── option_b VARCHAR(50) - 选项B
│   ├── option_c VARCHAR(50) - 选项C
│   └── option_d VARCHAR(50) - 选项D
├── 答案系统
│   ├── answer TEXT - 标准答案
│   └── parse TEXT - 答案解析
├── 关联信息
│   ├── subject_id INT(8) - 所属学科ID
│   └── contest_id INT(8) - 所属考试ID
├── 题目属性
│   ├── score INT(8) - 题目分值
│   ├── difficulty INT(8) DEFAULT 1 - 难度等级(1-5)
│   └── state INT(8) DEFAULT 1 - 状态(0未考试题目,1已考试题目)
└── 时间戳
    ├── create_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP - 创建时间
    └── update_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP - 更新时间

三、Alpha任务分配计划

3.1. Product Backlog功能列表

编号	功能模块	功能描述	优先级	依赖关系
F01	用户认证与权限管理	系统需要区分不同角色的用户并控制其访问权限。	最高	无
F02	学科管理	对考试科目进行分类管理，为题目和试卷提供分类。	高	无
F03	题库管理（核心）	提供对考试题目的全面管理功能，支持多种题型。	最高	F02
F04	试卷管理（手动组卷）	允许教师从题库中手动选择题目来创建试卷	高	F03
F05	考试执行与自动判分（核心）	学生可以参加考试并即时获得客观题成绩	最高	F04
F06	成绩查询与分析	为学生和教师提供成绩查看和分析功能	中	F05
F07	论坛讨论模块	提供一个师生课后交流的平台	低	F01

3.1.2 Alpha 阶段待实现功能（MVP）
选择依据：
优先级：优先实现最高优先级的功能，形成核心业务闭环（用户登录 -> 参加考试 -> 查看成绩）。
依赖关系：严格按照依赖关系选择（F01 -> F02 -> F03 -> F04 -> F05）。
工时约束：团队总工时为90小时。F01至F05的总估算工时为 15+10+25+20+30 = 100h，与90h接近，可通过效率提升或简化功能（如简化UI）来完成。
选择的Product Backlog项： F01, F02, F03, F04, F05。

3.2、任务分解与认领（Sprint Backlog）

模块/功能项	任务ID	任务描述	预估工时	负责人
F01: 用户认证	T01	数据库设计：用户表	2	邢子昂
	T02	后端：注册/登录/注销API	8	邢子昂
	T03	前端：登录/注册页面组件	5	庄成杰
	T04	前端：路由守卫与Token管理	3	庄成杰
	T05	前后端联调	2	邢子昂/庄成杰
F02: 学科管理	T06	数据库设计：学科表	1	张翔
	T07	后端：学科的增删改查API	4	张翔
	T08	前端：学科管理页面（基础CRUD）	5	庄成杰
F03: 题库管理	T09	数据库设计：题目表	3	邢子昂
	T10	后端：题目的增删改查API（支持单选、多选、判断）	10	邢子昂
	T11	前端：题目管理页面（增删改查表单）	12	庄成杰
F04: 试卷管理	T12	数据库设计：试卷表、试卷-题目关系表	3	张翔
	T13	后端：试卷的增删改查、手动添加题目API	10	张翔
	T14	前端：试卷创建/编辑页面（拖拽或选择题目）	7	庄成杰
F05: 考试执行	T15	数据库设计：考试记录表、考生答案表	3	邢子昂
	T16	后端：开始考试、获取试卷详情API	5	邢子昂
	T17	后端：保存答案、提交试卷（含自动判分）API	8	邢子昂
	T18	前端：考试倒计时与试卷展示页面	10	庄成杰
	T19	前端：答题卡、答案保存与交卷功能	7	庄成杰
	T20	成绩查询页面开发	5	庄成杰
	T21	后端：成绩查询API	4	张翔
	T22	核心流程端到端测试	4	全体
总计			112h

3.3甘特图

四.测试计划

产品名称：在线考试系统
在替代传统线下考试，提升教学考核效率。本次测试针对系统 V1.0 正式版，聚焦 “功能正确性、性能稳定性、数据安全性、多端兼容性”，确保系统满足高校课程测试、企业培训考核等场景的使用需求。

测试范围：
包含范围：

模块	测试重点
注册 / 登录（多角色）、个人信息修改、权限隔离	注册 / 登录（多角色）、个人信息修改、权限隔离
考试管理	考试创建（时间 / 科目 / 题型配置）、考试监控（切屏统计 / 异常预警）、成绩统计
题目管理	题目录入（单选 / 多选 / 主观题）、批量导入（Excel 模板）、智能组卷
在线答题	断点续考、自动存答、试卷提交
智能判分	客观题自动判分、主观题 AI 初判

不包含范围
第三方系统对接测试（如与学校教务系统、企业 LMS 平台的集成，后续版本单独测试）；
极端硬件环境测试（如老旧手机（Android 7 以下）、低配置电脑（内存＜4G）的兼容性）；
离线考试功能测试（当前版本仅支持在线模式，离线功能暂未开发）。

测试环境：

后端环境	Spring Boot + JDK 1.8 + MySQL 5.7/8.0 + Redis 5.0/6.0
前端环境	Chrome/Edge/Safari 主流浏览器
测试工具	Postman、JMeter、JIRA、TestLink
数据库	MySQL 测试实例 + Redis 测试实例

测试工具

TestLink 1.9.20（用例管理）；
JIRA 9.0（缺陷跟踪）；
JMeter 5.5（性能测试）；
BurpSuite 2023.9（安全测试）；
BrowserStack（兼容性测试）

测试方式：
黑盒测试：按用例覆盖正向 / 逆向场景；
探索性测试：模拟真实用户随机操作（如考试中途切屏、多次提交）
并发测试：模拟 500/800 人同时登录、答题、提交；
长稳测试：200 人持续考试 4 小时，监控系统稳定性
浏览器兼容性：覆盖 Chrome/Edge/Safari 主流版本；
设备兼容性：测试电脑（Windows 10/11、macOS 12+）、手机（iPhone 13+/ 华为 Mate 40+）
权限测试：验证 “学生不可查看其他考生成绩”“教师不可修改管理员账号”

测试目标
功能完整性：核心功能测试覆盖率≥98%，所有用户场景（如学生答题、教师判分、管理员运维）均覆盖；
功能正确性：客观题自动判分准确率 100%，AI 主观题初判准确率≥90%，无核心功能逻辑错误；
性能稳定性：500 人并发考试时，单题提交响应时间≤2 秒，服务器 CPU 利用率≤70%，无崩溃 / 数据丢失；
数据安全性：考生账号密码加密存储（MD5 + 盐值），成绩数据传输采用 HTTPS，无越权访问漏洞；
多端兼容性：支持 Chrome（90+）、Edge（90+）、Safari（14+）浏览器，手机端（iOS 13+/Android 10+）答题界面适配正常。

测试类型：
功能测试，性能测试，兼容性测试，安全测试

时间安排
开发中每日单元测试，迭代末系统测试，目标覆盖率>80%。参考《构建之法》测试章节，确保早发现早修复。

posted @ 2025-11-22 18:41 jslisten 阅读(22) 评论(0) 收藏举报

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