批量檢查亂坐座位系統設計

歐建榮

摘要：維持課堂秩序是保證教學正常進行、提高教學質量的關鍵，作者針對學生在信息技術課堂上亂坐座位的現象，提出了一種批量檢查亂坐座位的思路——將學生所提交作業的文件名中的學號與學生所坐座位的計算機號（座位號）進行比較，如計算機號和學號不一致則為亂坐座位。結果表明，批量檢查亂坐座位系統的準確率較高，它能在一定程度上幫助教師進行課堂教學管理。

關鍵詞：批量檢查；亂坐座位；課堂秩序

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）01-0088-03

引言

相對于其他課程來說，信息技術課堂的秩序較亂，如有些學生亂坐座位等，這是因為在信息技術課堂上學生對每臺計算機都比較好奇，同時，信息技術教師教授的班級很多，一般很難記住學生在機房的座位。學生在信息技術課堂上亂坐座位的現象對課堂教學造成了不良影響，因此筆者提出了一種借助學生提交的作業來自動批量檢查學生是否亂坐座位的算法，具體步驟為：收集學生信息并導入SQLite數據庫；獲取學生所提交的作業文件，提取文件名中學生的學號，并與該生所坐座位的計算機號進行對比；顯示亂坐座位的學生，進行語音播報，并自動生成記事本文件記錄下來。

技術簡介

1.SQLite簡介

SQLite是一種輕量級關系型數據庫管理系統，采用基于文件的數據存儲方式，整個數據庫被存儲在磁盤文件中，因此易于備份、遷移和恢復。其具體特點如下。[1]

輕量級：SQLite的文件大小通常只有幾百KB到幾MB，適合資源受限環境。

無服務器：SQLite沒有單獨的服務器進程，應用程序直接訪問SQLite數據庫文件即可，簡化了部署和維護。

ACID事務支持：SQLite支持標準的ACID（原子性、一致性、隔離性、持久性）事務，且具備多版本并發控制（MVCC）機制。

強類型：SQLite支持常見的SQL語法和數據類型，具備嚴格的類型檢查和轉換規則，避免了數據類型轉換錯誤和隱式轉換導致的問題。

可移植：SQLite的源代碼是公開的，且可以在各種操作系統和編譯器平臺上編譯運行。

高效性：SQLite使用B樹和B+樹等數據結構進行索引和查詢，具備快速查詢和索引的能力。

2.正則表達式簡介

正則表達式是一種用來描述字符模式的語法，由一些特殊符號和普通字符組成的模式，可以用來匹配、查找、替換字符串中的特定文本。正則表達式廣泛應用于文本編輯器、編程語言、數據庫等領域。在文本編輯器中，可以使用正則表達式來查找和替換指定的文本；在編程語言中，可以使用正則表達式來進行表單驗證、關鍵字匹配等；在數據庫中，可以使用正則表達式來進行數據的搜索、過濾等操作。[2]

實驗數據

筆者采用的實驗數據為筆者所在學校八年級全年級學生的2565份Python程序作業文件，這些文件均為學生課堂上即時完成的作業。

實驗過程

批量檢查亂坐座位系統界面設計及檢查結果如圖1所示，首先選擇檢查座位的班級，接著選擇作業文件格式，并通過“瀏覽”按鈕選擇作業所在目錄，然后點擊“開始檢查”按鈕，即可完成批量檢查座位，檢查的結果顯示在中間文本框處，其主要信息內容為：學號+姓名+“坐了”+計算機號+“計算機”。除了能夠檢查出亂坐座位的學生，該系統還能夠檢查出缺勤學生的情況。另外，該系統還具備自動語音播報檢查結果的功能，方便了教師和學生對亂坐座位情況的了解。

批量檢查亂坐座位系統是在Qt Creator集成開發環境下開發實現的，實驗中利用到Qt Creator的內部庫texttospeech，實現語音播報功能。另外，實驗中借助了非Qt Creator內部庫，因此需要編譯并加載第三方庫QXlsx，將Excel表中的學生信息批量寫入數據庫中。

批量檢查亂坐座位系統的主要過程如下：將學生信息通過編程批量導入SQLite數據庫，接著利用紅蜘蛛多媒體教學軟件收集學生所提交的作業文件；提取作業文件名中的學號以及作業文件所存放的文件夾名中的計算機號，然后將學號與計算機號進行比較，從而得到亂坐座位的情況，并通過語音播報出來；自動生成亂坐座位記錄并保存到記事本中。具體流程如圖2所示。

1.錄入學生信息

首先將全年級學生的信息匯總到Excel表格中，學生的信息包括學號和姓名，其中學號由兩位數的班級和兩位數的座位號組成，如11班1號，則學號為1101。然后，編寫程序，將Excel表格中全部的學生信息導入，并保存到SQLite數據庫中，如圖3所示。

2.收集學生作業

首先，對計算機教室的計算機按順序進行名稱修改，如第一臺計算機名稱為“xs01”，第二臺計算機名稱為“xs02”，依此類推，其中的“xs”為“學生”拼音首字母，“01”和“02”為計算機號。學生根據自己的學號就座相應的計算機座位。課堂上學生通過紅蜘蛛多媒體教學軟件提交作業，然后紅蜘蛛多媒體教學軟件會為每位學生在教師機端自動生成一個文件夾以存放學生的作業，文件夾名命名為對應學生機的名稱（如下頁圖4）。學生提交的作業文件統一以“班級+學號+姓名”的形式名命，如11班1號張三，則命名為“1101張三”。

3.獲取學生作業

通過編寫程序獲取每位學生所提交的作業所在的文件夾的絕對路徑。

4.檢查亂坐座位

（1）算法設計

步驟1：提取絕對路徑中的作業文件所在文件夾的名稱（計算機名稱），接著從名稱中提取出計算機號（座位號）。

步驟2：獲取絕對路徑下的作業文件，提取作業文件的文件名中的學號和姓名，通過學號從數據庫中查找是否有此人，如有則保存學號，并將該生標記為“出勤學生”。

步驟3：將步驟1中的計算機號和步驟2中的學號進行比較，如不相同，則為亂坐座位。

步驟4：以班級為單位從數據庫中查找出該班所有的學生，“減去”標記為“出勤學生”的學生，從而得到“缺勤學生”的學生。

（2）具體實現

①通過系統界面所選擇的班級匹配獲取數據庫中該班所有學生的學號和姓名。通過系統界面所選擇的文件格式獲取該格式后綴的作業文件以及作業文件所存放的文件夾的絕對路徑。

②根據文件夾的絕對路徑的特點，利用lastIndexOf（"/"）截取絕對路徑中的文件夾名（計算機名稱），并利用正則表達式"[^0-9]+"提取文件夾名中的計算機號（座位號）。另外，為盡量減少學生因疏忽而造成作業命名不規范的問題，先對文件名進行去除空格和特殊符號等預處理，接著利用正則表達式"[^0-9]+"和"[^＼u4e00-＼u9fa5]"分別提取文件名中的學生學號和姓名。由于學號是唯一的，因此利用學號與數據庫中該班級的所有學生學號進行對比，以查找學生信息數據庫中是否有此人，如有則保存學號，并將該生標記為“出勤學生”。

③判斷座位號和學號是否相同，如不相同，則為亂坐座位，并記錄下來。

④將該班學生“減去”標記為“出勤學生”的學生，從而得到“缺勤學生”的學生。

⑤待所有的作業文件均被檢查完畢，將所有的亂坐座位記錄顯示以及語音播報，并將其一并記錄到記事本文件中。

實驗結果

批量檢查亂坐座位系統能在短短幾秒的時間內高效檢查完全班學生是否存在亂坐座位的行為。在完成對2565份作業文件的檢查后，準確率高達100%。

討論

批量檢查亂坐座位系統主要借助將作業文件名稱與計算機名稱進行比較，進而判斷亂坐座位的情況，由于計算機名稱是固定不變的，而作業文件名稱是隨學生的命名變化而變化的，因此作業文件命名是否正確對系統來說是一個很重要的因素。對于命名錯誤的作業文件，系統也采取了一系列的處理措施，如：

①作業文件命名中出現空格或特殊字符等的情況，如“1 101 張三”或“1101張三*”等，系統在檢查文件前均對所有的文件名進行去掉空格和特殊字符處理。

②作業文件命名中出現學號和姓名互相摻雜的情況，如“11張01三”等，系統利用正則表達式"[^0-9]+"和"[^＼u4e00-＼u9fa5]"分別提取數字和中文，無論學號和姓名如何摻雜，被提取出來的學號均為“1101”、姓名均為“張三”。

③作業文件命名中出現學號正確但姓名錯誤的情況，系統利用學號去查找數據庫中對應學號的姓名，從而得到正確的姓名。

以上命名錯誤的情況，系統均可以自動處理，并不影響系統對座位的檢查。但對于作業文件命名中學號出現錯誤，則該生會被處理為“缺勤學生”，也就是說該生已經來了，但仍被系統處理為“缺勤學生”。這種情況對系統來說是不可抗拒的人為因素。

結論

利用批量檢查亂坐座位系統自動檢查學生是否亂坐座位，大大節省了課堂上人工檢查座位耗費的時間，加強了課堂管理，提高了教學質量。

參考文獻：

[1]Bhosale S T，Patil T，Patil P. Sqlite：Light database system[J].Int.J.Comput. Sci.Mob.Comput，2015，44（04）：882-885.

[2]徐安令.正則表達式的應用研究[J].數字技術與應用，2016（05）：68.