网上阅卷系统的设计与实现

概述

随着教育改革的不断深化和发展,人们对信息技术与教育系统整合的要求越来越迫切. 传统的考试方式已不能适应现代考试的需要,计算机应用能力的上机考核逐渐成为高校考试改革的重要方式之一. 而且随着网络考试环境的不断开发,对自动阅卷技术的研究也将越来越深入,并逐步使得考试系统走向成熟,全面推进计算机无纸化考试是今后的发展趋势. 同时随着考试方式的改革,各种类型的计算机考试系统也应运而生. 而影响计算机无纸化考试全面推行的关键是考试结果的评判. 因此,从某种意义上说,评分算法是整个考试系统成败的关键所在,是整个无纸化考试系统的核心.

高速扫描仪扫描试卷后得到一张一张的图片，软件的功能就是处理图片，计算成绩。再详细点就是自动识别考生涂的学号，自动识别考生的选择题答案并记录，后面的大题要分块，把每一个题从试卷中分离出来，转发给老师进行阅卷。最后就是实现成绩的汇总与分析。

识别的方法

这实际上就是一个概率算法，只要是被涂了的方格就是黑色的，没有涂的就只有红色或浅色的数字还有外面的框，这样的话我们就能根据方格的颜色来判断是不是被涂了。一个方格里面有很多点，我们通过取每个点的颜色，得到相应的RGB颜色分量，由于黑色是RGB（0,0,0），白色是RGB（255,255,255），其他的颜色就介于两者之间了，我是用RGB三个分量直接求和来判断这个点是不是被涂黑了，当然要有一个判断标准，我的标准是三个数的和小于30就被认为是黑色。当然这个数字可以变，根据扫描出来的图片质量来看了，如果质量不是很好，有点模糊的话，就应该比30大了。这样的话我们只是得到一个点，要判断整个方格的话就要把里面的所有点都判断一次，只要两个for循环就可以得到所有的点，然后我们要做好相应的统计，假设方格里面总共有total个点，黑色的点有count个，这样我们count/total就会得到一个概率，我假设概率大于0.5也就是有一半的点是黑色的我认为这个点是被涂过了，当然这也是一个可变参数，根据实际情况来确定吧。既然这个点被涂过了，我们就能得到这个点的位置，然后就可以推断出这个位置对应的数字或者选择题的ABCD，把所有的数字组合起来就是学号了，把所有的ABCD组合起来就是答案了，然后我们就可以和标准答案进行比较，得出结果。

详细技术参数要求

系统总体要求

• 基于分布式的SaaS架构，阅卷并发用户数可达到30000，采用云存储和云计算架构，提供操作系统、数据库外，支持大并发用户的云端服务器。
• 对各种操作系统和浏览器的兼容性强，能支持WinXP、Win2000、Win2003、Win7、Win2008、Win8、Win10等操作系统；能支持IE8+、Google Chrome、Firefox等浏览器；能支持1024×768及更高分辨率，最高可支持1920×1080分辨率。
• 对阅卷教师数无限制，对学生数和阅卷学科科目无限制。
• 扫描点分布各个学校，分散扫描，数据集中上传到云端服务器，扫描识别、网络阅卷、考试分析、学业诊断等相关数据均采用互联网云端数据中心的方式进行部署，不需额外购置和部署服务器。在学校现有网络带宽（下行100M，上行4M）的条件下，扫描后的答题卡图片上传顺畅快速，阅卷教师在互联网上阅卷顺畅无卡顿，中标人需保证互联网云端数据中心7×24小时正常运行，所有相关的数据确保安全稳定保存三年以上。

基础信息管理

• 学校信息管理
  对区域内所有学校的基础信息进行统一管理，为区域组织联考，开展学业分析提供基础数据支撑。
• 学生信息管理
  对学生信息进行录入和管理。学生信息数据支持Excel模板批量导入，支持可分学校、分年级导入，支持人工校验和修改。学生信息包括姓名、学号、学籍号、入学年份、学部以及家长信息。
• 教师信息管理
  对教师信息进行录入和管理。教师信息数据支持Excel模板批量导入，支持人工校验和修改。教师信息包括姓名、角色、年级、所教班级、所教学科、联系方式等信息。

考试管理

• 创建考试
  考试管理员通过创建考试发起考试活动。系统支持至少四种考试组织模式，包括：
  （1）联考模式：实现以教育局组织或多所学校互相发起的联考方式；
  （2）期考模式：实现以学校为单位组织的期中（末）考，全校统一编制试场和组织阅卷教师；
  （3）月考／周考模式：实现年级范围内组织的月考／周考模式，实现年级内编制试场或默认所在班级即为试场的考试阅卷形式；
  （4）教师模式：即在权限范围内的教师可自行组织考试，系统权限开放给所有老师，老师可自行组织发起考试，教师个人也可完成整个网上阅卷流程。

• 角色分配与管理
  考试管理员创建考试之后，可以对创建的考试进行管理员、扫描员、各学科负责人、阅卷教师的权限设置与调整，同一个用户可支持多角色的权限控制。

• 制作答题卡
  系统提供答题卡基础模板用于快速便捷的制作答题卡，答题卡模板以MS Word文件格式储存，并允许在MS Word内修改。系统支持AB卷、附加题、选做题等答题卡；支持常用条形码、考生填涂考号、二维码考号的学生信息自动识别；支持单色、双色（常见高考/中考滤红卡）的答题卡，支持60克以上不同厚度和长度的答题卡，同时支持题卡合一和题卡分离的应用模式。

扫描识别

线下考试完成后，由管理员或者扫描员将所有答题卡进行扫描和上传，扫描员可将扫描图像扫描完成即可，扫描中即可同时上传至服务器，系统内支持跨网段的考试相关数据直接存储。扫描识别软件模块应支持：

• 支持识别OCR／BarCode（条码）识别模式。
• 支持市面主流品牌扫描仪。
• 支持单面、双面以及单页、多页扫描。
• 混合扫描、左右颠倒扫描可顺利通过。
• 自动纠斜、纠偏、去黑边、图像旋转等图像处理功能。
• 可对扫描量、扫描情况进行监控。
• 支持边扫描边处理异常试卷。
• 支持边阅边扫功能。
• 在答卷扫描过程中同步完成考生考号及客观题涂点识别自动判分，无需进行二次操作，支持人工校验，支持单选、多选客观题系统自动评卷。
• 支持市面上任意答题卡识别；能支持考试专用绿色再生纸张，对纸张灰度没有要求且软件能自动识别纸张灰度；胶印、复印、油印和速印均能支持。
• 对异常试卷的处理，当出现试卷页码漏印、试卷印刷有倾斜、客观题涂点印刷不完整、试卷有小幅褶皱等情况时，扫描识别仍可正常进行。
• 图像加密，在阅卷过程中阅卷教师看不到考生信息，增加保密性和公平性。
• 扫描过程同步完成对客观题自动判分，扫描识别结束后即可立即导出Excel格式的客观题答题结果和得分报表。
• 可按考点、试室、班级、学校单位进行扫描，扫描的同时系统可完成数据正确性和一致性的检查。
• 缺考、未涂等异常情况可边扫描边处理，保证答卷扫描的准确高效。
• 扫描后的图像可快速、安全、稳定的传至指定的介质上，传输过程无需人工干预，遇到错误可提供相关报警信息。
• 答题卡扫描后的图像进行数据电子化永久保存，保存管理更安全、方便。
• 考生考号识别支持条形码或考号填涂，在正常回收考卷情况下，支持既不贴条码也不填涂考号也能确保正确识别考号；在正常回收情况下，考生考号填涂错误系统能自动纠正处理，无需其它任何附加操作；在非正常回收考卷情况下，能实时自动旋转和翻转倒置与反放的答题卡，能自动纠正背面印刷倒置错误的答题卡，能实时检测出折角较大的答题卡，能实时检测出非本科目的答题卡。

互联网阅卷

• 设置试卷结构
  设置试卷包含的客观题、主观题的标准分和给分点。主观题能设置每大题的满分和各得分点的分值，以及分配学科阅卷老师，以及产生仲裁的误差分值，主观题支持单评，多评，双评；客观题支持多选和设置匹配原则。

• 答题卡结构化处理
  对扫描的空白答题卡进行结构化设置，包括答题卡的选择定位区、考号区、客观题区、其他标记（AB卷、缺考）等区域的结构化设置。

• 框选主观题
  根据阅卷的要求，从空白答题卡中框选出每个阅卷题块的范围，系统对框选范围进行图片切割后即为老师阅卷时查看的题块内容。

• 设置标准答案
  分别设置客观题与主观题答案。

• 分配阅卷任务 **
  可将本次阅卷教师从基础平台中导入，同时根据评卷的要求进行设置单评，双评，多评，阅卷任务支持动态分配、平均分配及自定义数量分配**。

• 阅卷监控和进度
  学校管理员或学科负责人可以统一发布阅卷指令，可设置立刻阅卷和设置某个阅卷时间，阅卷开始后可及时掌握各阅卷组和所有阅卷教师的进度和动态信息。
  学校管理员或学科负责人可及时把握动态每一道大题的阅卷进度和仲裁量。
  在阅卷过程中，学科负责人可对阅卷教师进行调度，如有些组已经完成任务，可以分配其他题块评阅任务给该组教师。
  在阅卷过程中，学科负责人可以查看到每个阅卷教师的阅卷情况，包括平均分、平均用时、标准差以及抽查已阅的所有试卷，若发现疑问可以发回该阅卷教师重阅。
  学科负责人可针对某个学生试卷进行抽查，可查看到各个题块的阅卷教师信息，便于学生质疑成绩时查看学生试卷各个题块的阅卷教师和给分情况。

• 试卷仲裁
  学科负责人可以参与任一组的试卷仲裁工作，支持对任意科目、任意题目，按任意比例进行单评、双评或多评设置，并具有一致性检查功能。

• 教师阅卷
  （1）评卷系统必须支持CS（客户端）及BS（浏览器）两种阅卷方式，BS阅卷方式无需安装任何插件，也支持BS和CS两种评卷方式的任意切换，BS方式支持市面上常见浏览器，如：IE（IE8+）、Firefox、Safari、Google Chrome等。
  （2）CS方式下支持离线评卷，即评卷过程中网络完全断开也可评卷，待网络恢复无需任何操作能自动上传评卷数据。
  （3）为最大化的方便客户操作，即使评卷开始后，也能随时增加阅卷老师及调整阅卷任务。
  （4）可按得分点输入分数；
  （5）可设置单份阅卷自动提交，也可设置一次领取多份试卷进行阅卷。
  （6）阅卷教师可查阅己评阅的前N份的试卷。
  （7）赋分可以直接输入成绩，也可以通过鼠标选择赋分档赋分。
  （8）阅卷过程中如果出现图片模糊、错误、歪斜等情况，可以提交报错，交由学科负责人或扫描员来处理。
  （9）对于答题优秀的试卷或者典型错误卷，可以收藏，方便教学时展示使用。
  （10）学科负责人在处理问题卷时可以查看试题的原卷全卷和试题的标准答案。

成绩统计分析

成绩统计总体要求
（1）报表数据必须备高度的易用性和可重用性，必须支持大规模历史数据的在线分析功能，建立面向分析（OLAP）的数据仓库和多维数据集，必须具有数据分区、归档、索引的功能，用户可通过Excel表格在权限范围内灵活简易的获取历史数据，进行数据处理和分析。
（2）▲系统必须提供高交互性的纯Web报表，支持IE、FireFox、Safari等主流浏览器，严禁预先生成固定的HTML报表文件，报表必须提供多角度、多层次的查看方式、可在线通过点击报表的数据项进行数据钻取、切片等操作。
（3）▲报表的权限控制功能必须具备访问控制列表、角色管理、内容管理等功能，权限控制不能仅作用于报表，还必须作用于数据底层，对应不同的用户授予不同数据粒度的访问权限，报表能自动过滤用户权限以外的数据。
（4）有统一的成绩导出界面，能设置相应的参数导出相关的成绩报表。
（5）所有参考学生单科及总分（包含单科）的成绩册。可进行学校、年级、班级、学科参数设置，导出所有学生的单科成绩，单科与总分合并成绩的excel表格。
（6）全校学生单科及总分（包含单科）的成绩。可进行学校、年级、班级、学科参数设置，导出全校所有学生的单科成绩，单科与总分合并成绩册的excel表格。
（7）学生成绩条：可进行学校、年级、班级、学科参数设置，导出全校所有学生的单科各得分点得分与总分合并成绩的excel表格，能得出学生的成绩条。
（8）学生成绩统计：可进行各学科满分，优秀分，及格分的设置，导出总分的优秀率、及格率、标准率和各学科优秀率、及格率、标准差，并可导出excel表格。
（9）可按比例划档并进行统计，统计比例即可按高分至低分段，也可按低分至高分。
（10）可按学校、班级、考生、学科等几个维度进行成绩统计分析，包括但不限于科目单科分、主观分、客观分、总分、题组分、小题分、知识点分、知识块分等，可计算平均分、标准差、得分率、区分度、难度、及格率、优秀率、低分率、最高分、最低分、超均率、分数分布等，可生成各种维度的考生成绩报表。
（11）为了适应未来的教育发展需要，中标人在维护期内需免费快速按采购人要求依据考试数据制作出各种所需报表。

成绩查询

• 系统必须同时支持BS及CS两种查分方式。
• 系统提供移动版（无须安装APP）的成绩查询平台，方便学生家长、老师、领导使用手机即可查询学生、班级的成绩情况；除可查看学生的成绩外，亦可查看学生的答题试卷的完整答题卡图片，方便家长或老师更一步了解学生的答题情况。
• 支持多种终端（PC、PAD、手机）、BS方式查阅需兼容各种常用浏览器。
• 存储并可以查看历次考试错题集。

安全技术要求

• 帐号与密码与云端平台同步。每次阅卷教师登录直接通过互联网云端登录认证。
• 为了用户使用安全，客户端超过一定时间不操作，系统自动退出登录状态，用户需重新登陆才能使用。
• 意外中断网络、重启或断电关闭终端设备，保证用户信息不会丢失。
• 采用云端解决方案，并保证用户信息私密性和私有性。

规格要求及技术参数

（一）扫描识别

1、答题卡支持52克以上普通纸双面单色（黑白）、彩色印刷，印刷方式可以是胶印、速印、静电复印或激光打印、油印。主观题网上评卷采用纯B/S架构，阅卷教师客户端无需下载任何插件，只需要打开IE输入地址即可进入系统进行阅卷。系统采用三层架构，除了能识别自己格式的答题卡外也必须能扫描识别多种来源多种格式的网上阅卷答题卡。
2、主观题的区域可以跨版面或者跨页面。
3、为更好的支持新课标改革，软件厂商必须有“主观题选答”识别的功能，即：选答的题号用手写阿拉伯数字描述，系统要正确识别考生所涂题号。
4、支持答卷的主客观题单面、双面混排，客观题数量无限制。
5、支持在文字编辑软件如MS-Word平台上自动设计答题卡。答题卡设计无需额外增加固定的定位点、定位线或同步头。
6、每种答卷模板设计无须进行代码编程，使用文字编辑软件或图像编辑软件、如MS-Word的基本功能都能实现。
7、试卷一键式扫描，即在试卷扫描整个过程，无需设置扫描仪的扫描分辨率、纸张大小、色彩模式和扫描仪提供的其它高级扫描功能。
8、只要有填涂考生（考号）的答题卡或者普通试卷加贴条形码第二张试卷没考号信息的普通试卷也能实现网上阅卷。
9、试卷扫描A3图像小于150K。
10、试卷扫描和识别既可以同步进行也可以异步进行；在一个识别系统中，系统可以对多科试卷在无人值守的情况下实现自动调度识别分割。
11、支持A、B卷答题卡自动识别，包括A卷答题卡横排B卷答题卡竖排，或者A卷答题卡竖排B卷答题卡横排。
12、支持客观题标准答案填涂后扫描录入，支持单选、多选客观题自动评卷；
13、支持缺考、违纪信息的识别。
14、支持正反面主观题不通过网上阅卷而以登分填涂方式通过识别系统录入。
15、识别系统支持模糊定位。
16、裁切系统必须支持物理裁切，支持任意位置包括不同页面上的试题进行组合。
17、支持客观题标准答案填涂后扫描录入，亦可采用导入/录入等其他手段，支持阅后重评客观题。
18、支持当前流行的条形码（Code128码、CODE 39码、EAN128码、交叉25码、Codabar码等常用条码）的考号自动识别，不受方向以及位置的限制，可任意粘贴；如发现条码损坏，系统可自动填补。
19、在重号、错号、选择性内容出现不确定性等情况，可以采用实时处理方式也可以采用事后检查、改正、追踪等手段。
20、支持识别模版自动诊断，诊断模版问题和识别上那些参数需要调整以达到最佳识别效果。
21、对于单科，系统必须提供一些措施保证试卷的完整性和考生数据的完整性；对于多科，支持多科目碰分检查、多科目缺考检查，确保在没有缺考库的情况下不会出现缺考生有成绩的现象。
22、识别系统和主观题网上评卷管理系统必须是一个整体，共用一个数据库，识别结果不需要导出到txt等格式文件后再导入到网上评卷系统中。
23、为了保证数据的安全与保密，必须在试卷扫描结束后导入学生花名册和客观题标准答案。
24、支持答卷扫描模板的自定义，即答卷扫描模板设计不受预定格式限制；
25、拥有自主开发的实时扫描控制程序，不依赖包括扫描仪自带软件在内的其他通用图像扫描软件，能够支持多台扫描仪同时进行试卷扫描不受系统软件的限期，并自动上传到阅卷服务器。采用不停机扫描，学生填涂错误由系统软件自动处理。
26、为提高扫描工作的效率，对于公共科目如（文、理科语文、英语）采用混合扫描。不必区分文科、理科等。对于平行班、重点班不同进度的试卷同科目可以进行混合扫描阅卷。
27、系统具有良好的容错性；系统必须操作简单、易于维护。

（二）主观题网上评卷

1、支持多个科目同时阅卷。
2、在同一服务器上支持多个科目同时阅卷；一个科目扫描和网上阅卷可以同时进行；同时并发正常评卷的用户数量可以扩展到200个以上。
3、在评卷过程中，支持对任意科目、任意题目，按任意比例进行单评、双评或多评设置；并且单评、双评或多评之间可以在任意时刻视阅卷质量和进度由组长实时调整，可调整内容必须包括评卷误差，多评比例。
4、支持主观题阅卷界面能清晰显示考生答卷，显示真实，保持原书写的轻重及笔峰。
5、支持阅卷过程中只显示批阅试题作答信息，屏蔽试卷上其它任何信息；支持鼠标和数字键盘两种输入分数模式。
6、评卷组长在阅卷过程中能随时查阅教师的批注及得分。
7、增设个人自评卷功能，系统可以自动监控教师阅卷的一致性。
8、评卷组长可对评卷的进度和质量进行实时监控，并可对已评答卷进行抽查，有问题的可重新给分。
9、支持对答卷内容批注、放大、缩小、旋转、浏览、擦除、复原等功能，并且类似传统手工阅卷的卷面评卷模式，同时支持把评卷的批注图像还原到答题卡的功能；
10、支持对异常答卷、优秀答卷、参考答卷及其它答卷的标注及处理。
11、支持对阅卷的总体进度、各题进度、个人进度及评卷误差的实时监控；支持对评卷教师的评卷质量管理，包括对各题评阅的平均分、给分曲线、自评指数等等。
120、可通过服务器对客户端统一配置和管理。
13、支持小分卷处理、阅卷过程中的消息传递和试题内容共享。
14、系统支持局域网和互联网方式阅卷，在任何一个终端通过B/S架构登录网上阅卷系统进行评卷，不需安装任何插件。
15、一个阅卷帐号只能评阅一道试题，批阅试题的权限只能由管理员分配，阅卷教师不能自由选择批改的试题；在阅卷的过程中组长视阅卷质量和进度实时调整教师批阅的试题，调整过程由服务器统一管理，客户端自动切换。
16、教师批阅的试题在批阅完毕后可以按照零分复查，比例复查等方式进行复查。
17、误差调度 当发生误差要调度给他人评阅时，应支持至少以下三种调度方法：(1) 先给其它组员，有误差，再给组长，结束。(2) 给其它组员，直到不大于评卷误差。(3)给组长，结束
18、具有用户监控功能。可监控当前使用阅卷系统的用户，查询所有用户的登录信息、登录IP地址，并提供“强制下线”、消息广播等功能。
19、支持评卷教师、评卷组长（大/小组长、题组/科目组长）与系统管理员等的角色与权限的自定义管理，并且同一个用户支持多角色的权限控制；

（三）考试成绩统计分析

1、报表支持PDF、EXCEL、DBF、TXT、CSV、ACCESS格式导出.
2、成绩分析中可以对不同的班级指定不同的层次和不同的抽样样本，对成绩进行抽样分析。
3、支持原始分、标准分、平均分、排名、选择率、正确率、最高分、最低分、闪光点、薄弱点、标准差、区分度、贡献值、难度、信度、Z分数、分数百分等级、分数分布、名次分布等统计指标；可自动生成个人、班级、年级的成绩报表、对比报表、汇总报表、抽样统计表，边缘生统计表，正态分布，两端分布表等。
4、支持对个人、班级、年级、学校、科目、题目、小题的统计分析。
5、试卷能以图像的方式保存在计算机系统中，并与阅卷过程中的标记及得分进行合成。
6、必须支持对评卷教师的评卷质量管理，包括提供对各题评阅的阅卷总量、平均速度、平均分、给分曲线、匹配度，并提供按分数段，按时间以及特定阅卷老师抽查界面；同时支持阅卷教师练习和正评模式，在从练习状态切换到正评状态时，阅卷教师无需重新登录。