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一、引言
教学测试系统在国外开发比较早,在20世纪90年代就开始使用了,如计算机考试、GRE考试、注册会计师考试等都已实现了计算机化。已存在一些商品化的测试系统,如:ATA(American Testing Authority Inc.)开发了e-Testing系统,这是一个由远程网络化考试管理、电子题库、智能化考务管理和智能化考试结果评判等多种技术构成的考试平台,利用该系统不仅可以测试传统题型,而且可用于应用操作技能测试,实现了无纸无盘化考试、网络远程控制与管理;PROMETRIC开发的远程测试系统支持任意时间、任意地点举办的、在代理环境下的安全在线考试,支持多种题型。
相对而言,国内对测试系统的研究与开发起步较晚。在过去几年我国也积极开展对数字化教学平台与教学测试系统的引进、开发与应用研究,如:亿邮公司引进并开发了WebCT(eYouCT),CERNET与Blackboard共同投资组建赛尔毕博有限公司致力于中文版Blackboard教学管理平台的开发和推广。
笔者认为,不同学科、不同课程的教学测试在内容组织形式、内容生成策略、评价结果形成及呈现、测试过程组织等方面存在较大共性,建议面向校园网环境开发教学测试平台系统,待平台建成后,进一步针对不同学科、不同课程建立题库,配置测试内容形成方法及测试实施流程。另一方面,基于模型驱动架构(Model Driven Architecture, MDA)的应用软件开发摆脱了对特定技术平台的依赖,且从业务模型到技术平台的实现模型都保留了一致性,该特性使得对应用软件的持续演化成为可能。因此,采用业务模型驱动的教学测试平台建设策略可克服现有测试平台产品的诸多缺点,避免系统重复建设,软件平台具有灵活性高、可演化性好等优点。
二、面向業务模型驱动的管理信息系统模型体系
从企业建模角度看,管理信息系统软件中所蕴涵的是一个概念上的"虚企业",该"虚企业"本质上是一个企业管理模型。信息系统开发过程本质上是一个企业建模过程,信息系统维护过程也就是对企业模型不断完善的过程。现有企业建模框架通常采用多视角、多阶段、多层次对企业进行全方位描述,如:在集成化信息系统建模框架(Architecture of Integrated information System,ARIS)中,在内容维度提供组织、数据、控制、功能、输出5类建模视图,在生命周期维度提供需求定义、设计说明和实施描述三个建模层次,控制视图用来记录和维护数据视图、组织视图和功能视图之间的关系,而组织视图、数据视图和功能视图之间是松耦合的[5]。现有企业建模理论,可为开发业务模型驱动的教学测试平台提供方法论基础。
企业建模理论认为,模型是一个体系,由若干层次和部分构成,各层次和组成部分都包含特定类型的元素,每个层次、部分及元素都有其特定的目标、能力和特性,各层次之间及各层元素之间,遵循一定的协作模式。模型体系既关注结构和行为,也关注功能、复用性、可理解性以及经济和技术约束等。基于企业建模理论,综合信息系统架构共性,现给出一个支持业务模型驱动的管理信息系统模型体系,如图1。
图1中表示了模型层次、进化路径和要素单元三个维度,其中要素单元对应于具体模型层次、进化路径的具体模型制品,不同层次之间是有关联关系的。对模型层次、模型层次关联、进化路径做如下解释:
(一)模型层次
这里把模型层次抽象为5层,其中:数据层用于描述业务数据定义、存储格式、数据间关联等;信息层按照一定规则对业务数据进行组织,封装业务数据逻辑,为业务功能提供数据存取服务;功能层描述企业目标是通过哪些具体功能活动来实现的,完成业务功能形式化描述;流程层描述业务流程,一个业务流程通常由多项业务功能按一定时序逻辑组合而成;组织层完成组织机构定义及职责与权限指派。
(二)模型层次关联
不同层次的模型间存在关联关系。这些关系可进一步分为组成关系、引用关系、控制关系等,如图2。
其中:业务流程由业务功能按照时序关系和逻辑关系构成;业务流程实例的执行和流转是由组织机构中具体人员完成的;组织中具有相应职责权限的人员通过执行构成流程的业务功能来实现对具体业务流程的控制,这是通过对组织机构中的组织要素进行功能指派实现的;业务功能执行时通常需要对业务信息进行控制与存取,如:学生考试资格审核功能,通常是在查看学生相关信息基础上对资格属性赋值来体现的;业务信息用于对业务数据的展现与处理逻辑进行封装,提供用户信息视图;业务数据模型实现对构成业务信息的数据描述,全体业务数据构成业务系统全局逻辑视图,业务数据通常需要永久存储。
(三)模型进化路径
该维度类似于软件生命周期维度,用于表达不同建模阶段的模型制品。在业务模型驱动开发中,后续阶段模型为前期阶段模型的细化或实现。本文把沿进化路径把模型分为领域模型、需求模型、设计模型和实现模型四类,分别对应于软件生命周期中领域分析、需求分析、系统设计和系统实现阶段的主要建模成果。领域分析基于已有业务系统或应用系统,基于从领域专家知识、相关理论及领域中可用新技术的基础上,识别、收集、组织、表示领域相关信息。领域模型可看做对这些信息的规范化描述,它定义了关于该领域、领域对象及其关系的公共词汇,以及业务系统关注的主要业务活动、领域相关者及其期望等。需求模型描述系统用户角色、用户对系统的期望(功能性/非功能性需求)、对需求的理解等。
三、业务模型驱动教学测试平台的建模过程
业务模型驱动的软件开发与演化模式,是一种建模导向的、支持快速原型的迭代式软件构建模式,实现这种构建模式需要业务建模与部署平台。图3给出了一种可用于构建教学测试平台的业务模型驱动的建模过程。
图3中,建立领域模型和需求模型是系统开发的工作起点。由于领域模型定义了领域对象及其关系的可重用词汇、主要业务活动,表达领域相关者及关键期望等,这为后续模型建立提供指南。鉴于需求易变性及需求认知的渐进性特点,需求模型建立及软件系统实现通常以迭代方式实现。在与用户充分沟通基础上,每次迭代开发时从需求模型中选取待实现需求集,进行设计迭代,并与已有设计模型进行集成。集成后的设计模型可借助业务部署平台实时部署,再根据测试情况决定是否修订设计模型或增量发布系统。在针对需求集迭代设计及需求模型建立环节,当内外部环境及认知程度发生改变时,将会影响对所建业务模型的认知,故所建立的业务模型也需要及时修订,以适应不断变化的业务需求。
四、业务模型驱动的教学测试平台原型开发
目前已有一些支持MDA的开发工具,如:OptimalJ、ArcStyler、AndroMDA等。然而,相对传统的以代码为中心的开发模式而言,模型驱动的开发模式仍然是个新事物,支持建模导向的开发工具还不够成熟。通常,现有支持MDA的开发工具在领域分析与需求建模方面普遍能力不足,而一些可用于领域分析与需求建模的建模工具在模型变换、代码生成与定制方面缺乏有效支持。在开发教学测试支持平台原型时,我们采用了起步公司的X3开发平台,其业务建模工具支持以业务建模、而非代码为导向来构建信息系统,特别是X3平台对流程建模和基于组织建模的权限配置提供有效支持,适合快速开发原型系统。笔者认为,针对图3给出的建模过程,基于X3平台的开发工作范围基本位于需求选取与增量发布之间,开发的主要工作为设计模型建立及集成。利用X3业务建模工具,可方便建立数据模型、信息模型、功能模型和流程模型,通过模型连接、部署、运行与测试,支持系统持续演化。
基于对教学测试的领域分析与需求分析,给出本系统的功能框架,如图4。
教学测试平台原型系统中包括4类用户角色:(1)教师,拥有与教师相关的课程管理、题库管理、试卷创建、试卷评阅等系统功能;(2)教务管理者,拥有课程审核、试卷审核、学生考试资格确认、成绩审核等系统功能;(3)学生,拥有学生注册、在线考试与成绩查询等系统功能;(4)系统管理者,拥有系统用户管理与权限配置、数据维护等功能。不同角色的用户登录系统后,测试平台提供相应的人机界面。
五、结束语
采用MDA的软件开发摆脱了对特定技术平台的依赖,支持管理软件的持续演化。本文借鉴ARIS建模框架,提出一个支持业务模型驱动的管理信息系统模型体系,从模型层次、模型层次关联和模型进化路径进行分析,进一步探讨了业务模型驱动教学测试平台的建模过程,并基于X3业务建模工具开发了原型系统。希望本文工作能对我国高校的测试平台建设提供借鉴。
参考文献:
[1]陈群.WebCT、Blackboard平台的现状及挑战[J].教育技术导刊,2005,(9):45-46.
[2]范玉顺,王刚,高展.企业建模理论与方法学导论[M].北京:清华大学出版社,2001.
[3]奥古斯特-威廉希尔.集成的信息系统体系结构(ARIS)-经营过程建模[M].北京:机械工业出版社, 2003.
教学测试系统在国外开发比较早,在20世纪90年代就开始使用了,如计算机考试、GRE考试、注册会计师考试等都已实现了计算机化。已存在一些商品化的测试系统,如:ATA(American Testing Authority Inc.)开发了e-Testing系统,这是一个由远程网络化考试管理、电子题库、智能化考务管理和智能化考试结果评判等多种技术构成的考试平台,利用该系统不仅可以测试传统题型,而且可用于应用操作技能测试,实现了无纸无盘化考试、网络远程控制与管理;PROMETRIC开发的远程测试系统支持任意时间、任意地点举办的、在代理环境下的安全在线考试,支持多种题型。
相对而言,国内对测试系统的研究与开发起步较晚。在过去几年我国也积极开展对数字化教学平台与教学测试系统的引进、开发与应用研究,如:亿邮公司引进并开发了WebCT(eYouCT),CERNET与Blackboard共同投资组建赛尔毕博有限公司致力于中文版Blackboard教学管理平台的开发和推广。
笔者认为,不同学科、不同课程的教学测试在内容组织形式、内容生成策略、评价结果形成及呈现、测试过程组织等方面存在较大共性,建议面向校园网环境开发教学测试平台系统,待平台建成后,进一步针对不同学科、不同课程建立题库,配置测试内容形成方法及测试实施流程。另一方面,基于模型驱动架构(Model Driven Architecture, MDA)的应用软件开发摆脱了对特定技术平台的依赖,且从业务模型到技术平台的实现模型都保留了一致性,该特性使得对应用软件的持续演化成为可能。因此,采用业务模型驱动的教学测试平台建设策略可克服现有测试平台产品的诸多缺点,避免系统重复建设,软件平台具有灵活性高、可演化性好等优点。
二、面向業务模型驱动的管理信息系统模型体系
从企业建模角度看,管理信息系统软件中所蕴涵的是一个概念上的"虚企业",该"虚企业"本质上是一个企业管理模型。信息系统开发过程本质上是一个企业建模过程,信息系统维护过程也就是对企业模型不断完善的过程。现有企业建模框架通常采用多视角、多阶段、多层次对企业进行全方位描述,如:在集成化信息系统建模框架(Architecture of Integrated information System,ARIS)中,在内容维度提供组织、数据、控制、功能、输出5类建模视图,在生命周期维度提供需求定义、设计说明和实施描述三个建模层次,控制视图用来记录和维护数据视图、组织视图和功能视图之间的关系,而组织视图、数据视图和功能视图之间是松耦合的[5]。现有企业建模理论,可为开发业务模型驱动的教学测试平台提供方法论基础。
企业建模理论认为,模型是一个体系,由若干层次和部分构成,各层次和组成部分都包含特定类型的元素,每个层次、部分及元素都有其特定的目标、能力和特性,各层次之间及各层元素之间,遵循一定的协作模式。模型体系既关注结构和行为,也关注功能、复用性、可理解性以及经济和技术约束等。基于企业建模理论,综合信息系统架构共性,现给出一个支持业务模型驱动的管理信息系统模型体系,如图1。
图1中表示了模型层次、进化路径和要素单元三个维度,其中要素单元对应于具体模型层次、进化路径的具体模型制品,不同层次之间是有关联关系的。对模型层次、模型层次关联、进化路径做如下解释:
(一)模型层次
这里把模型层次抽象为5层,其中:数据层用于描述业务数据定义、存储格式、数据间关联等;信息层按照一定规则对业务数据进行组织,封装业务数据逻辑,为业务功能提供数据存取服务;功能层描述企业目标是通过哪些具体功能活动来实现的,完成业务功能形式化描述;流程层描述业务流程,一个业务流程通常由多项业务功能按一定时序逻辑组合而成;组织层完成组织机构定义及职责与权限指派。
(二)模型层次关联
不同层次的模型间存在关联关系。这些关系可进一步分为组成关系、引用关系、控制关系等,如图2。
其中:业务流程由业务功能按照时序关系和逻辑关系构成;业务流程实例的执行和流转是由组织机构中具体人员完成的;组织中具有相应职责权限的人员通过执行构成流程的业务功能来实现对具体业务流程的控制,这是通过对组织机构中的组织要素进行功能指派实现的;业务功能执行时通常需要对业务信息进行控制与存取,如:学生考试资格审核功能,通常是在查看学生相关信息基础上对资格属性赋值来体现的;业务信息用于对业务数据的展现与处理逻辑进行封装,提供用户信息视图;业务数据模型实现对构成业务信息的数据描述,全体业务数据构成业务系统全局逻辑视图,业务数据通常需要永久存储。
(三)模型进化路径
该维度类似于软件生命周期维度,用于表达不同建模阶段的模型制品。在业务模型驱动开发中,后续阶段模型为前期阶段模型的细化或实现。本文把沿进化路径把模型分为领域模型、需求模型、设计模型和实现模型四类,分别对应于软件生命周期中领域分析、需求分析、系统设计和系统实现阶段的主要建模成果。领域分析基于已有业务系统或应用系统,基于从领域专家知识、相关理论及领域中可用新技术的基础上,识别、收集、组织、表示领域相关信息。领域模型可看做对这些信息的规范化描述,它定义了关于该领域、领域对象及其关系的公共词汇,以及业务系统关注的主要业务活动、领域相关者及其期望等。需求模型描述系统用户角色、用户对系统的期望(功能性/非功能性需求)、对需求的理解等。
三、业务模型驱动教学测试平台的建模过程
业务模型驱动的软件开发与演化模式,是一种建模导向的、支持快速原型的迭代式软件构建模式,实现这种构建模式需要业务建模与部署平台。图3给出了一种可用于构建教学测试平台的业务模型驱动的建模过程。
图3中,建立领域模型和需求模型是系统开发的工作起点。由于领域模型定义了领域对象及其关系的可重用词汇、主要业务活动,表达领域相关者及关键期望等,这为后续模型建立提供指南。鉴于需求易变性及需求认知的渐进性特点,需求模型建立及软件系统实现通常以迭代方式实现。在与用户充分沟通基础上,每次迭代开发时从需求模型中选取待实现需求集,进行设计迭代,并与已有设计模型进行集成。集成后的设计模型可借助业务部署平台实时部署,再根据测试情况决定是否修订设计模型或增量发布系统。在针对需求集迭代设计及需求模型建立环节,当内外部环境及认知程度发生改变时,将会影响对所建业务模型的认知,故所建立的业务模型也需要及时修订,以适应不断变化的业务需求。
四、业务模型驱动的教学测试平台原型开发
目前已有一些支持MDA的开发工具,如:OptimalJ、ArcStyler、AndroMDA等。然而,相对传统的以代码为中心的开发模式而言,模型驱动的开发模式仍然是个新事物,支持建模导向的开发工具还不够成熟。通常,现有支持MDA的开发工具在领域分析与需求建模方面普遍能力不足,而一些可用于领域分析与需求建模的建模工具在模型变换、代码生成与定制方面缺乏有效支持。在开发教学测试支持平台原型时,我们采用了起步公司的X3开发平台,其业务建模工具支持以业务建模、而非代码为导向来构建信息系统,特别是X3平台对流程建模和基于组织建模的权限配置提供有效支持,适合快速开发原型系统。笔者认为,针对图3给出的建模过程,基于X3平台的开发工作范围基本位于需求选取与增量发布之间,开发的主要工作为设计模型建立及集成。利用X3业务建模工具,可方便建立数据模型、信息模型、功能模型和流程模型,通过模型连接、部署、运行与测试,支持系统持续演化。
基于对教学测试的领域分析与需求分析,给出本系统的功能框架,如图4。
教学测试平台原型系统中包括4类用户角色:(1)教师,拥有与教师相关的课程管理、题库管理、试卷创建、试卷评阅等系统功能;(2)教务管理者,拥有课程审核、试卷审核、学生考试资格确认、成绩审核等系统功能;(3)学生,拥有学生注册、在线考试与成绩查询等系统功能;(4)系统管理者,拥有系统用户管理与权限配置、数据维护等功能。不同角色的用户登录系统后,测试平台提供相应的人机界面。
五、结束语
采用MDA的软件开发摆脱了对特定技术平台的依赖,支持管理软件的持续演化。本文借鉴ARIS建模框架,提出一个支持业务模型驱动的管理信息系统模型体系,从模型层次、模型层次关联和模型进化路径进行分析,进一步探讨了业务模型驱动教学测试平台的建模过程,并基于X3业务建模工具开发了原型系统。希望本文工作能对我国高校的测试平台建设提供借鉴。
参考文献:
[1]陈群.WebCT、Blackboard平台的现状及挑战[J].教育技术导刊,2005,(9):45-46.
[2]范玉顺,王刚,高展.企业建模理论与方法学导论[M].北京:清华大学出版社,2001.
[3]奥古斯特-威廉希尔.集成的信息系统体系结构(ARIS)-经营过程建模[M].北京:机械工业出版社, 2003.