広島工業大学紀要教育編
第 ６ 巻（2007）pp. 1- 7

論文

Web ベース試験システムの改良
古川輝雄＊・大村道郎＊・鈴木貴＊（平成18年９月21日受理）

Improvements on a Web-based Examination System
Teruo FURUKAWA, Michiroh OHMURA and Takasi SUZUKI(Received Sep. 21, 2006)

Abstract
We have developed some education support systems using Web, and made some trials of thesystems in our college. This paper reports one of the above systems, the Web-based examination system.
There are many advantages in learning and examination using PC, compared to theconventional methods via books and paper texts. However, some problems such as authoringload and diversification of the test form and test security were pointed out.
Here, by solving these problems, we present Web-based examination system that has
advantages for both teachers and students. In this system, security environment of the client
PC was drastically improved further than the Web browser by the adoption of the secure
exclusive client operation screen.
Key Words: web-based education, research and education, e-learning, authoring system

１．まえがセキュリティ環境を改善した。２）３）４）５）

き２．システム構成と概要

Web を用いた幾つかの教育支援システムを開発し，学内教育への試行実施を行っている。１）本稿では筆者等が開開発した Web ベース試験システムの概念図を図１に示発した Web ベース試験システムに関する報告を行う。

す。本システムでは試験形態として，通常問題，選択問題，PC 上で実施する学習・試験方法は，従来の本や紙面テ計算問題，自由文問題，タイピング問題の５種類に対応しキストでの学習や試験方法に対して多くの利点があるが，た。各々の現状問題点を検討し，現在一般的にこの種のシオーサリング（問題作成）負荷や試験問題の多様化，試験ステムで用いられている機能に対して以下の項目の改善をセキュリティの確保など問題点も多い。これら現状システ図った。

ムの問題点を検討し，教員と学生双方に使いやすく利点の（1）問題作成の簡易化…（対応方法）個別問題のカテゴ多い汎用型 PC 試験システムを検討した。まず，従来シスリーへの事前登録と問題と解答のエクセル定型フォー

テムの各種問題点を改善した新しい Web ベース試験シスマット化等。

テム（Ver. １）を開発した。

（2）学習・試験タイプの多様化…（対応方法）受験者毎に続いて，Web を用いるシステム特有の，Web 画面操作問題内の変数が異なる計算問題，受験者毎に番号が変わ時の試験セキュリティを解決するために，Web ブラウザる選択解答問題，記述式文章問題等の採用。

画面よりも堅牢でセキュアな遠隔試験専用のクライアント（3）試験情報の公開と保存…（対応方法）試験後即時デー操作画面ソフト（Ver. ２）を開発し，クライアント PC のタ公開と保存，過去の試験実施結果や再試験の可否の確＊＊＊

広島工業大学工学部電気・デジタルシステム工学科―1―

古川輝雄・大村道郎・鈴木

2.2

認等。
（4）試験セキュリティへの配慮…（対応方法）試験中のパ

貴システム機能概要

本システムは次の基本機能を実装およびサポートしている。

スワード処理，成り代わり対策と試験場所セキュリティ（1）教員や学生のユーザ管理（実装）の確保等。

（2）教員による試験問題登録および試験情報作成（実装）（5）Web 操作画面セキュリティ問題…（対応方法）教員（3）学生による回答登録（実装）は従来 Web 画面から操作，学生は専用クライアント操（4）教員や学生による成績の閲覧（実装）

作画面での試験システム（ver. ２）の実現。

（5）試験問題のカテゴリ管理（サポート）（6）試験情報のカテゴリ管理（サポート）

2.1

システム構成（7）教員毎の受講生管理（サポート）

遠隔試験システムのサーバシステム構成を以下に記述す（8）試験会場管理（サポート）る。なおクライアント側は，Microsoft Windows ファミリ，（9）試験実施期間管理（サポート）

ブラウザは Microsoft Internet Explorer ６以上の環境と（10）試験回答制限時間管理（サポート）した。

（11）自動採点（サポート）（サーバの構成）

本 PC 試験システムの実施手順は図３の機能実施フロー

・Web/ アプリケーションサーバ…Jakarta Tomcat 4.1

に従って行われる。次に個別課題に対して，本システムで・データベースサーバ…MySQL AB MySQL 4.0

実施した解決方法を説明する。

・プラットフォーム…Microsoft Windows 2000 Server
・Java…Sun J2SDK 1.4
・アプリケーションフレームワーク…Jakarta Struts 1.2
・O/R マッピング…Apaceh DB Torque 3.0
システム相関図を図２に示す。学生クライアント PC 画
面は，Web 操作画面システム（Ver. １）と，クライアントソフト（C̲WEB）を使用する専用クライアント操作画面（Ver. ２）の２種類がある。

図３

PC 試験システムの機能実施フロー

３．個別課題と解決方法（試験準備）
3.1

問題作成の簡易化［課題］
・教員の問題作成負荷を大幅に軽くする。目標は授業時間内に５分で問題を作成し 10 分の演習を行う事。
［解決方法］
図１①

Web ベース試験システムの概念図

個別問題のカテゴリーへの事前登録，
Microsoft Word2000 で個別問題を作成し，HTML 形式で保存したファイルおよび関連情報を用いる。格納場所は遠隔試験サーバ上に，WebDAV の機能を用いて，ユーザ教員毎にフォルダを作成する。各教員は任意のカテゴリを作成し，多数の問題を単独で HTML ファイル化し，カテゴリーへ事前登録しておく。試験問題はカテゴリー内の個別問題を適時選択することにより，自動的に問題フォームが完成する。講義の最中に簡単に試験問題の作成と実施を可能とした。
図４に問題作成時のカテゴリー化概念図を示す。
図２

システム構成相関図―2―

Web ベース試験システムの改良

図４②

問題作成時のカテゴリー化概念図問題と解答の定型フォーマット化
個別の問題は html ファイル，解答はエクセル定型フォー

マットで登録しておくことにより，個別問題から自動エクセル解答ファイルが作成でき，問題作成における教員の負荷を大幅に低減できた。図５にエクセル解答ファイルのフォーム例を示す。
図６

図５

3.2

変数問題の画面例

エクセル解答ファイルのフォーム例
図７

試験問題の多様化

変数設定のエクセルフォーム例［課題］
従来システムで多用されている，番号選択問題以外に，②選択解答問題…解答番号が受験者毎にシードランダム

変数計算問題，記述式問題，タイピング問題などの試験問化される。解答番号のスクランブル化処理方法は最大解題を可能とする事。各問題には以下の機能を持たせる。

答番号 N と，問題番号，教員のパスワード，学生番号・計算問題の変数を受験者毎に変える。

より決定されるシード値により一意的な変換がなされ，・選択式での正解解答番号を受験者毎に変える。

シード値が異なった場合，同一パターンの変換にはなら・記述式問題を可能とする。

ないアルゴリズムとした。

・解答は記述式問題以外はすべて自動解答処理を行う。

図８に解答番号のシードランダム化のブロック図を示す。

・タイピング問題の正解得点を，タイピング文章としてより正確に判定できるアルゴリズムにする。
［解決方法］①

変数あり計算問題…受験者毎に変数が異なる幾つかの解答群を用意しておき，それが受験者にランダムに設定される。
変数と解答群の数などのデータをエクセルフォームで定型化しておくことにより，問題から解答エクセルフォームを自動作成できる。図６に変数問題の画面例を，図７に変図８

数設定のエクセルフォーム例を示す。
―3―

解答番号のシードランダム化ブロック図古川輝雄・大村道郎・鈴木③

記述式文章問題の採用…記述式問題では自動採点は行

４．個別課題と解決方法（試験中）

わず，別途教員による手動採点とした。自動採点処理では記述式の手動採点が完了していないと，点数結果が表4.1示されない。図９に記述式問題の手動採点画面例を示し

［課題］

た。
④

貴試験セキュリティの確保

本学 PC 教室相当を第一次の試験実施場所と仮定したタイピング試験…正解得点をより正確に判定できるア時，試験実施時のセキュリティ問題が解決されている事。

ルゴリズムを検討した。出題した文書および入力解答を・ユーザ管理のセキュリティの確保，受講者の不正行為防止。

トークン（＊）に分解し，トークンの出現位置と内容の・PC 内部のファイル閲覧やインターネット操作不可（ver.２一致を以って一致単語数をカウントした。得点＝（一致対応）

単語数÷正解単語数）×（回答所要時間÷標準回答時間）［解決方法］

×配点で与えられる。

①

教員毎の受講生管理…年度毎の学生番号一覧を，標準＊トークン：英文の場合は単語に一致。和文の場合は連の受講生（回答者）情報として利用する。登録手段とし続する漢字・ひらがな・カタカナ・数字・英字・記号て，画面上で学生一人ずつの登録方法と Excel ファイルの文字列。

でのアップロードによる一括登録を採用した。ディファ例）アメリカ合衆国→トークン１「アメリカ」，トークン

クトは試験情報作成時，標準の受講生全員を回答者とし２「合衆国」⑤て登録するが，一部の受講生もしくは任意の学生の追加，自動解答処理抹消登録を可能とした。

一問一答問題では，入力内容が正解解答および類答の②成り代わり解答問題のセキュリティ…ログイン ID といずれかへの一致を以って正解判定を行う。選択問題でパスワードでの管理，および，同一の IP アドレス端末は，学生毎に選択肢の並びをランダムに入れ替えて出題での複数試験実施の禁止処理を行った。さらに，「学生」

されているため，入力選択肢番号→本来の選択肢番号→がログインする場合，以下に該当する場合，登録デー正解選択肢番号という手順で正解判定を行う。計算問題

タの照合に成功してもログイン成功とは見なさず学生メ

では，学生毎に計算パターンをランダムに入れ替えて出ニューを表示しない。

題されているため，出題した計算パターンを抽出した上（a）既に同一のクライアント PC（IP アドレスで判別）で，で，入力回答と正解解答の一致を見ることで正解判定を試験回答を行っており，ログイン要求の学生番号が試験行う。

回答を行った学生番号と異なる場合。
（b）既に同一の学生番号によってログインが完了している場合。図 10 にログイン時の認証フローを示した。

図 10 ログイン時の認証フロー③

隣の画面を見ても正解できない…解答番号の解答者別ス
クランブル処理と計算問題での解答者毎の変数処理，および自由文などの採用により , 解答者の不正防止に対処した。

④

試験会場管理…管理者権限を持つユーザのみ登録可能とし，試験会場に設置されているクライアント PC の IPアドレスを登録しておく。試験会場管理が必要な場合は，

図９

試験情報作成時に登録されている試験会場を選択するこ

記述式問題の手動採点画面例とで，登録外の IP アドレスからのアクセスを制限する。
図 11 に試験会場管理フローを示す。
―4―

Web ベース試験システムの改良

５．個別課題と解決方法（試験後）
5.1

テスト終了後の処理［課題］
試験後は，適切な試験結果情報を即時開示し，出題者と受講者共に，講義内容の理解度を知り，再講義や個別個人への宿題や再試験を実施したい。
［解決方法］①

試験結果の即時公開。…以下の情報の即時 Web 公開を実現した。

・試験番号，実施日などの基本情報と，問題毎の正否，正解解答，試験点数，順位，点数分布などのデータ開示。

図 11 試験会場管理フロー⑤

・教員による公開情報の設定と修正ができる。
5.2

試験期間管理…試験情報には試験開始日時と終了日時を登録する。設定された試験期間外の回答アクセスは一［課題］

切拒否し，学生メニューの受験可能な試験一覧に表示し過去の試験結果をデータベース情報として保存，編集，ない。
⑥

試験結果のデータ公開と保存削除できること。また，再試験の可否が設定，編集できる

試験回答制限時間管理…回答制限時間を設ける事にこと。

よって，強制的に学生の入力回答を送信する仕組みを持［解決方法］

たせた。

①

過去の試験データの保存と閲覧が可能。

試験情報の設定により，強制送信の有無を決定でき，強②

個人情報等の公開データの条件を教員が設定できる。

制送信を行わない試験では，制限時間切れの際に試験パス③

受験した学生の過去の試験情報が閲覧できる。

ワード（試験官入力）による回避措置を可能とした。

④

試験形態に対応したデータの公開と保存が編集できる。

⑤

該当学生の過去の試験実施の有無の設定。

⑥

各試験毎に公開データ内容を設定できる。

⑦

試験毎の進捗表示と過去の試験結果の表示の許可／不4.2

試験中のトラブル対策［課題］
試験が始まった後の色々なトラブル。例えば，学生のパ許可の設定が可能。

スワードトラブルや PC 操作トラブルに対応できること。

図 12 に学生用公開画面例を，図 13 に教員用公開画面例［解決方法］①を示した。

パスワードトラブル…試験実施中の管理者によるパスワード再設定と変更処理を可能とし , 試験実施時のパスワード管理不備に対応した。

②

PC 操作トラブル…画面操作を間違って画面を消した。
間違って送信した。などのトラブルに対して権限の強いスーパー受講者（教員）を設定し，試験内の再受験や再送信を行う。

③

試験開始と終了・提出に関して…試験開始以後は制限時間を過ぎると解答記入画面は自動送信される。送信の際には，確認画面にて送信内容が確認できる。

④

PC 毎の時間設定誤差…時間管理はクライアント PC
側の時間では PC 間で実施時間が異なることになり問題が生じる。そのために，サーバ側の時間に統一する方法に統一した。
図 12 学生用公開画面例―5―

古川輝雄・大村道郎・鈴木貴念できる環境を構築する。さらに，C̲WEB 画面機能は，受験中は他のアプリに変えられない処理と，アプリケーションの終了時には必ずログアウトさせる処理を行い，C̲WB 画面での Web 操作や他の PC ファイルなどの操作を不可能にした。
図 14 と図 15 に C̲WEB 画面の機能図を示した。

図 13 教員用公開画面例

６．個別課題と解決方法（Web 操作画面問題）
6.1

専用のクライアントソフトの導入

［課題］

図 14

C̲WEB 画面の機能図１

図 15

C̲WEB 画面の機能図２

従来の Web ブラウザを使用した回答画面（Ver. １）では，Web ブラウザ上で動作するという機能上の制約から受験中であっても他のアプリケーションの実行が可能。クライアント PC の環境次第では，外部の Web サイトから解答のヒントや場合によっては正解そのものを手に入れる事が可能となる場合がある。
Web アプリケーションにおいて標準的な Web ブラウザによるクライアント画面よりも，堅牢でセキュアな遠隔試験専用のクライアント操作画面システムを検討し実現した。（Ver. ２）［解決方法］①

クライアント画面操作用ソフト（C̲WEB）の導入
全ての PC 試験機能は従来システム（Ver. １）を踏襲しつつ，教員クライアント PC は従来と同じ Web 画面７．あから操作を行う。一方学生クライアント PC は，今回開発したクライアント操作用ソフト（C̲WEB）にて操作とがき

本稿では，著者らがここ数年にわたって開発し， Webを行う。

を利用した講義支援のテーマで実施した「Web ベース試験システム（Ver. １）とその改良システム（Ver. ２）」に関してその概要を報告した。専門科目や資格用国家試験，ウンロードする。C̲WEB は基本的にブラウザと同じこ

就職試験での適切な模擬試験は学生にとって勉学促進の有とを行う機能を持っており，学生クライアントはこのソ効な手法であり，Web 利用の e -ラーニングシステムが期フトを起動するとメインウィンドウが開き，従来と同様待される所以である。今回のシステム開発で最も注力したなログイン画面が表示される。

事は，講義の途中にその講義の理解度を促進するために簡②学生クライアント PC は，最初に従来の WEB ログイン入力画面から，クライアントソフト（C̲WEB）をダアプリケーションの操作機能易試験を適時行うコンセプトの実現であった。開発した本

本プログラム実行中はログインから試験への回答や，システムはこの種の簡易試験から，比較的厳密な試験まで成績の閲覧から遠隔試験システムのログアウトまで，他幅広く対応できることが確認された。現在本学においても，のアプリケーションの使用を抑制し，利用者が回答に専講義室などへの PC 環境が順次整備されつつあり，本シス―6―Web ベース試験システムの改良

テムの実施運用により，より教育的効果の促進が期待でき

３）古川輝雄，永田武，大村道郎，鈴木貴， 遠隔学習シると考えている。

ステムの一検討 ，平成 16 年電気学会全国大会，第１参考文分冊，p11, １- 009，（2004）

献４）古川輝雄，永田武，大村道郎，鈴木貴， Web 学習・

１）古川輝雄，大村道郎，鈴木貴， Web ベース教育支援システムの試み ，広島工業大学紀要，教育編試験システムの改良 ，平成 17 年電気学会全国大会，第５巻，p １-６，（2006）

第１分冊，p３, １-003，（2005）
５）鈴木貴，古川輝雄，永田武，大村道郎，授業 Web サポー２）古川輝雄，永田武，大村道郎，鈴木貴， 講義用遠隔トシステムの開発 ，平成 17 年電気学会全国大会，第計測システムの一検討 ，平成 15 年電気学会全国大会，
第１分冊，１- 003,p３（2003）―7―

１分冊，p４, １-004，（2005）