《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程在線智能批改系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

劉舒嫻

（福建藝術(shù)職業(yè)學(xué)院公共教學(xué)部，福建 福州 350100）

0 引言

隨著信息化和職教改革的發(fā)展，《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》課程對于各類高職院校來說都是一門必修的公共基礎(chǔ)課，不但修讀學(xué)生眾多，而且需要上機(jī)實(shí)踐。導(dǎo)致教師在平時(shí)的教學(xué)質(zhì)量把控上存在一定的困難，尤其是操作題部分都需要教師人工批改，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還容易出現(xiàn)主觀上的判斷偏差。因此，為了解決這些問題，在教學(xué)過程中引入在線智能批改系統(tǒng)很有必要。

1 在線智能批改系統(tǒng)的構(gòu)建

在線智能批改系統(tǒng)是基于Spring Boot[1]架構(gòu)為框架搭建的，Spring Boot是對Spring框架的擴(kuò)展，其內(nèi)部集成了其他框架，可以很好的解決各框架依賴包之間的沖突問題，減少系統(tǒng)搭建的開發(fā)工作。本系統(tǒng)采用了分層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，共分為三層：Web服務(wù)層、數(shù)據(jù)庫服務(wù)層及客戶端瀏覽器層[2]。

系統(tǒng)按功能劃分為三個(gè)子系統(tǒng)：管理系統(tǒng)、教師系統(tǒng)以及學(xué)生系統(tǒng)[3]，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 在線智能批改系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 管理系統(tǒng)功能

管理系統(tǒng)具有在線智能批改系統(tǒng)的最高權(quán)限，包含課程管理、教師管理和學(xué)生管理等模塊。課程管理模塊包含班級課程匹配、教師課程匹配、專業(yè)管理、題庫管理和學(xué)期管理等功能。

系統(tǒng)管理員可以分配教師賬號和學(xué)生賬號；設(shè)置學(xué)期信息；增加、刪除、修改賬戶信息；設(shè)置專業(yè)信息，將專業(yè)-學(xué)生-教師進(jìn)行一對一匹配；對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理；對后臺系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、升級等。

1.2 教師系統(tǒng)功能

教師系統(tǒng)的功能包括題庫管理、作業(yè)管理及作業(yè)統(tǒng)計(jì)等模塊。可以方便教師創(chuàng)建題庫，管理題庫，發(fā)布作業(yè)，管理作業(yè)等。

教師登錄系統(tǒng)后，根據(jù)課程進(jìn)度從題庫中選取題目，布置作業(yè)任務(wù)，設(shè)定作業(yè)完成時(shí)限。到達(dá)作業(yè)完成時(shí)限，對于未提交正在進(jìn)行的作業(yè)，保存學(xué)生當(dāng)前操作并自動交卷。交卷后，系統(tǒng)進(jìn)行自動批改，并生成批改結(jié)果供教師查看。

1.3 學(xué)生系統(tǒng)功能

學(xué)生系統(tǒng)的功能包括查看作業(yè)，提交作業(yè)，查看成績等模塊。方便學(xué)生在Web端在線完成作業(yè)，查看作業(yè)完成情況。

學(xué)生登錄系統(tǒng)后，在查看作業(yè)模塊里查看教師布置的作業(yè)任務(wù)，完成作業(yè)提交后。到達(dá)規(guī)定時(shí)限尚未提交的，系統(tǒng)會自動保存當(dāng)前狀態(tài)并提交。學(xué)生交卷后可在查看成績模塊里查看作業(yè)批改結(jié)果。

1.4 數(shù)據(jù)庫搭建

在線智能批改系統(tǒng)中采用的是MySQL[4]構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。MySQL功能強(qiáng)大，使用簡單，管理方便，安全可靠，是中小型網(wǎng)站首選的數(shù)據(jù)庫。筆者所在的學(xué)校屬于藝術(shù)類高職院校，在校學(xué)生約為4000多人，每個(gè)年級學(xué)生數(shù)在1300人左右。MySQL數(shù)據(jù)庫可以完全滿足當(dāng)前的需求。

數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)過程中起著至關(guān)重要的作用，是鏈接系統(tǒng)各部分功能模塊的紐帶。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)了包含賬號表、教師信息表、專業(yè)信息表、學(xué)生信息表、班級信息表、作業(yè)表、作業(yè)題目表、作業(yè)統(tǒng)計(jì)表等，共14張數(shù)據(jù)表[5]。由于篇幅限制，以教師信息表為例，數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 教師信息表

2 作業(yè)管理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作業(yè)管理模塊是在線智能批改系統(tǒng)的核心。該模塊可實(shí)現(xiàn)對選擇題和操作題的發(fā)布、批改和評分功能。

2.1 選擇題批改的實(shí)現(xiàn)

計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)知識、信息安全基礎(chǔ)知識等內(nèi)容考試主要以選擇題的形式考查。在作業(yè)管理中，教師可選擇手動出題和自動出題兩種出題方式，如圖2所示。教師若選擇手動出題，只需在題庫里手動選擇相應(yīng)的題目，點(diǎn)擊發(fā)布作業(yè)即可。若教師選擇自動出題，則只需設(shè)定好題目的數(shù)量，點(diǎn)擊自動出題便可發(fā)布作業(yè)。選擇題在出題時(shí)無需設(shè)定分值，默認(rèn)滿分為100分，每題分值根據(jù)題數(shù)自動計(jì)算，學(xué)生點(diǎn)擊交卷即可在查看成績模塊里查看自己本次作業(yè)的成績。

圖2 自動出題和手動出題界面

教師發(fā)布作業(yè)后，學(xué)生即可在Web端收到作業(yè)消息。學(xué)生在答題界面選擇對應(yīng)答案并交卷，系統(tǒng)會自動將學(xué)生選擇的答案與數(shù)據(jù)庫題庫里的標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行字符串比對。相同即判斷該題正確，不同則判斷為錯(cuò)誤，生成作業(yè)批改結(jié)果。學(xué)生可在查看成績模塊里查看分?jǐn)?shù)和錯(cuò)題，如圖3所示。

圖3 學(xué)生查看分?jǐn)?shù)和錯(cuò)題

2.2 Office操作題批改的實(shí)現(xiàn)

對Office的考查考試主要以操作題的形式出現(xiàn)，簡單的字符串比對無法實(shí)現(xiàn)批改的功能。筆者所在的學(xué)校機(jī)房電腦內(nèi)目前安裝的是Office 2010版本。對于客觀題的批改，現(xiàn)有的大部分操作題閱卷系統(tǒng)采用的是VBA[6]技術(shù)對Word、Excel、PowerPoint文檔進(jìn)行解析，從中獲取學(xué)生的答案信息，并通過與標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行對比從而實(shí)現(xiàn)批改的目的。但隨著Office版本的不斷升級，VBA技術(shù)已無法滿足需求。筆者開發(fā)的系統(tǒng)主要基于Apache POI開源庫對Microsoft Office格式文檔進(jìn)行讀和寫的功能[7]。將Office文件解析成xml文件格式實(shí)現(xiàn)對文檔內(nèi)容的提取，并結(jié)合相應(yīng)的算法來實(shí)現(xiàn)批改和判分功能。采用POI的原因是因?yàn)樵揂pache POI組件包含了處理MS Office所有復(fù)合文檔的類和方法，且該控件是基于Java編寫的跨平臺JavaAPI，與系統(tǒng)架構(gòu)Spring Boot開發(fā)平臺一致，避免了其他插件需要跨程序語言平臺包的調(diào)用。

教師從Word、Excel、PowerPoint三種題型中選擇其中一種進(jìn)行作業(yè)編輯，選擇原始文檔，如圖4所示。操作題每次作業(yè)的題量、分值由教師自行設(shè)定，總分為100分。本系統(tǒng)采用PageOffice控件實(shí)現(xiàn)學(xué)生在線編輯，防止學(xué)生在下載、上傳文檔過程中出現(xiàn)格式錯(cuò)誤問題。學(xué)生可在Web端在線打開文檔進(jìn)行操作，并保存操作痕跡。

圖4 操作題出題界面

操作題的批改功能及判分規(guī)則主要由五個(gè)子模塊實(shí)現(xiàn)：一是存儲子模塊，存儲操作題中教師預(yù)先將操作知識點(diǎn)設(shè)定稱為判分點(diǎn)，并將其參數(shù)化，根據(jù)判分點(diǎn)在文檔中的位置、屬性進(jìn)行判分；二是位置子模塊，根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的位置屬性，確定待判分點(diǎn)在文檔中的位置；三是數(shù)據(jù)采集子模塊，采集已確定的判分點(diǎn)位置處學(xué)生的作答情況及標(biāo)準(zhǔn)答案對應(yīng)位置的屬性；四是匹配子模塊，將學(xué)生作答屬性與標(biāo)準(zhǔn)答案屬性進(jìn)行匹配，判斷是否相同，相同則判分，不同則將該位置的標(biāo)準(zhǔn)答案提供給外部子模塊；五是外部子模塊。將作答錯(cuò)誤位置處對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)答案屬性先以XML文件格式進(jìn)行記錄，然后在Word、Excel、PowerPoint文檔中以批注的形式體現(xiàn)，最后將判分結(jié)果回傳給系統(tǒng)，生成作業(yè)批改結(jié)果供學(xué)生和教師查看。

3 結(jié)束語

基于Spring Boot架構(gòu)下開發(fā)的在線智能批改系統(tǒng)在很大程度上解決了教師在授課過程中作業(yè)批改的問題，提高工作效率，減輕工作量，可以更好獲得過程性評價(jià)，將更多的時(shí)間投入職教改革，探討基礎(chǔ)課程更多的可能性。但是今年以來，全國計(jì)算機(jī)等級考試中對Office的考查已經(jīng)升級至Office2016版本，該版本Office涉及的操作點(diǎn)更多，對應(yīng)的屬性也相對更復(fù)雜，筆者后續(xù)將繼續(xù)優(yōu)化作業(yè)管理模塊，細(xì)化判分規(guī)則，增強(qiáng)系統(tǒng)批改能力。目前在線智能批改系統(tǒng)尚未實(shí)現(xiàn)考試功能，僅支持作業(yè)練習(xí)功能模式。后續(xù)系統(tǒng)會增加考試功能，添加考試管理模塊，進(jìn)一步完善系統(tǒng)功能，深化信息化教學(xué)改革。