基于C/S在線自動(dòng)評(píng)判系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

成 軍, 袁利永

(浙江師范大學(xué) a.信息傳播實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心; b.行知學(xué)院，浙江 金華 321004)

·計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用·

基于C/S在線自動(dòng)評(píng)判系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

成 軍a, 袁利永b

(浙江師范大學(xué) a.信息傳播實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心; b.行知學(xué)院，浙江 金華 321004)

VB程序設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生的動(dòng)手編程能力的培養(yǎng)是尤為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生必須通過大量的編程實(shí)踐，才能更好地理解程序概念和掌握VB編程方法。目前，絕大多數(shù)高校仍然采用人工方式對(duì)學(xué)生的VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)作品進(jìn)行評(píng)判，存在工作量大、反饋不及時(shí)等問題。針對(duì)VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中尚存不足，提出了基于C/S架構(gòu)的VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。首先分析了系統(tǒng)功能需求，提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，然后介紹網(wǎng)絡(luò)通信、VB程序自動(dòng)評(píng)判等關(guān)鍵模塊的實(shí)現(xiàn)方法，最后簡(jiǎn)要介紹了該系統(tǒng)在VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用情況。

VB程序設(shè)計(jì)； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 自動(dòng)評(píng)判； 自動(dòng)閱卷

0 引 言

盡管VB作為程序設(shè)計(jì)語言已經(jīng)有了20多年的歷史，已經(jīng)不算先進(jìn)，但作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)語言，VB有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如：面向?qū)ο蟆⑹录?qū)動(dòng)、簡(jiǎn)單易用的集成化開發(fā)環(huán)境、語言的簡(jiǎn)單易學(xué)性等，因此，很多高校一直把VB作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)語言。需要特別指出的是，在最新版浙江省普通高校招生考試改革方案中，信息技術(shù)和通用技術(shù)作為技術(shù)科目已經(jīng)和傳統(tǒng)的“理、化、生、政、史、地”一起成為7選3科目，而信息技術(shù)的加試模塊部分就是VB程序設(shè)計(jì)[1]，這足以顯示VB在計(jì)算機(jī)教學(xué)語言中的重要地位。因此，VB課程將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)在高校及中小學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)中扮演十分重要的角色。

VB程序設(shè)計(jì)十分重視學(xué)生的動(dòng)手編程能力的培養(yǎng)，學(xué)生必須通過大量的編程實(shí)踐，才能較好地理解程序概念和掌握VB編程方法。為了能夠及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)掌握情況，必須及時(shí)地對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)作品進(jìn)行評(píng)判[2-3]。隨著高校學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)改進(jìn)的推進(jìn)，“分散考試，以練代考”等形式的形成、課程考核方法越來越受到人們的重視[4]。然而絕大多數(shù)高校仍然采用人工方式對(duì)學(xué)生的VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)作品進(jìn)行評(píng)判，這不但大大增加了教師的工作量，也無法保證評(píng)價(jià)的及時(shí)性和客觀性。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)VB程序的自動(dòng)評(píng)判開展了一些研究[5-8]，例如：上海大學(xué)鄭衍衡教授、南京理工大學(xué)唐振民教授等，他們帶領(lǐng)其研究生對(duì)相關(guān)問題開展了一些研究，提出了一些十分有價(jià)值的方法。另外，還有一些學(xué)校和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開發(fā)出了相應(yīng)的考試系統(tǒng)并應(yīng)用到相關(guān)的等級(jí)考試中，取得了不錯(cuò)的效果[9-13]。然而，現(xiàn)有的研究主要集中在自動(dòng)評(píng)判的技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面，而對(duì)系統(tǒng)的整體缺乏研究，系統(tǒng)通用性較差。另外，現(xiàn)有系統(tǒng)的評(píng)判得分點(diǎn)劃分較粗，往往只是針對(duì)整個(gè)作品給出一個(gè)二值評(píng)價(jià)，閱卷結(jié)果不夠人性化。此外，目前已有的VB程序自動(dòng)評(píng)判系統(tǒng)都是基于單機(jī)模式，或集成于某項(xiàng)考試的綜合閱卷系統(tǒng)中，而用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)或平臺(tái)卻尚未出現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)和開發(fā)VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)顯得十分迫切。

1 VB在線評(píng)判系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)要求

VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)主要用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中學(xué)生實(shí)驗(yàn)作品的自動(dòng)評(píng)判[14]，主要用戶為高校或中學(xué)師生。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)作品的自動(dòng)評(píng)判，使課程考核和實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)更加科學(xué)與合理，同時(shí)把任課教師從繁重的重復(fù)性體力勞動(dòng)中解放出來，真正體現(xiàn)以人為本。因此，VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)必須滿足如下系統(tǒng)要求：

(1) 實(shí)用性。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)作品的客觀評(píng)價(jià)，能夠?qū)崿F(xiàn)各類題型、多種答案的合理評(píng)判。

(2) 健壯性。系統(tǒng)能夠克服用戶程序可能出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤，防止出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰、系統(tǒng)死機(jī)等情況，能對(duì)語法錯(cuò)誤、運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤及死循環(huán)進(jìn)行有效處理。

(3) 開放性。系統(tǒng)應(yīng)具有一定的開放性，在無需修改系統(tǒng)設(shè)計(jì)的條件下，教師可以方便地增加、修改試題和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

1.2功能設(shè)計(jì)

VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

教師端包含的功能模塊主要包括：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容管理、閱卷描述管理、課程學(xué)生管理、實(shí)驗(yàn)任務(wù)發(fā)布、學(xué)生成績(jī)查看等。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容管理模塊主要實(shí)現(xiàn)VB課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的增加、刪除、修改等操作功能，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)素材等信息。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性，設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)作品閱卷信息描述和執(zhí)行系統(tǒng)，閱卷描述管理模塊主要對(duì)用于實(shí)驗(yàn)作品自動(dòng)評(píng)判的閱卷信息進(jìn)行描述和測(cè)試。課程學(xué)生管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)VB教學(xué)班、教學(xué)班學(xué)生信息管理等功能。實(shí)驗(yàn)任務(wù)發(fā)布模塊用于教師根據(jù)課堂教學(xué)進(jìn)度把相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行發(fā)布，實(shí)驗(yàn)任務(wù)發(fā)布后，學(xué)生才可以在客戶端查看相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求等信息。學(xué)生成績(jī)查看模塊主要用于教師查看和統(tǒng)計(jì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成進(jìn)度、實(shí)驗(yàn)成績(jī)等信息。

學(xué)生端包含的功能模塊主要包括：實(shí)驗(yàn)任務(wù)獲取查看、實(shí)驗(yàn)作品在線評(píng)判、實(shí)驗(yàn)成績(jī)提交確認(rèn)、歷次實(shí)驗(yàn)成績(jī)查看等。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)任務(wù)獲取查看模塊查看教師發(fā)布的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)中描述中的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁蟆⒉襟E和提供的素材完成實(shí)驗(yàn)操作。然后，學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)作品在線評(píng)判模塊來在線評(píng)判自己的實(shí)驗(yàn)作品，系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的閱卷描述對(duì)學(xué)生提交的作品進(jìn)行自動(dòng)評(píng)判，并將成績(jī)和閱卷詳細(xì)信息反饋給學(xué)生。若對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)作品成績(jī)不夠滿意，學(xué)生可以繼續(xù)對(duì)實(shí)驗(yàn)作品進(jìn)行修改和完善，并再次提交系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)評(píng)判。如果學(xué)生對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)作品成績(jī)表示滿意，則可以通過實(shí)驗(yàn)成績(jī)提交確認(rèn)模塊向系統(tǒng)確認(rèn)自己完成了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)，并提交相應(yīng)實(shí)驗(yàn)作品的成績(jī)和閱卷信息。另外，學(xué)生可以通過成績(jī)查看模塊查看歷次實(shí)驗(yàn)任務(wù)的成績(jī)，以及自己的成績(jī)?cè)谡麄€(gè)教學(xué)班中所處的位置。

1.3模塊設(shè)計(jì)

圖2描述了VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)的軟件模塊設(shè)計(jì)。

本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，由學(xué)生(客戶)端和教師(服務(wù))端兩部分組成[15]。客戶端主要有學(xué)生用戶操作接口模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、實(shí)驗(yàn)作品自動(dòng)評(píng)判模塊組成，服務(wù)端主要由教師用戶操作接口模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和數(shù)據(jù)訪問模塊組成。網(wǎng)絡(luò)通信模塊、VB實(shí)驗(yàn)作品自動(dòng)評(píng)判模塊是本系統(tǒng)的兩大核心模塊，下面重點(diǎn)介紹這兩個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方案。

圖2 系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì)

1.3.1網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)通信模塊是負(fù)責(zé)客戶端與服務(wù)器端之間的數(shù)據(jù)通信。為了保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的可靠性，本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信采用TCP/IP技術(shù)作為底層實(shí)現(xiàn)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì)的核心是客戶端與服務(wù)端的應(yīng)用層通信協(xié)議設(shè)計(jì)，通過對(duì)VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)的業(yè)務(wù)分析，設(shè)計(jì)了如表1所示的通信協(xié)議。

表1 應(yīng)用層通信協(xié)議

1.3.2VB實(shí)驗(yàn)作品自動(dòng)評(píng)判模塊設(shè)計(jì)

VB實(shí)驗(yàn)作品自動(dòng)評(píng)判模塊負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)作品進(jìn)行自動(dòng)評(píng)判。本系統(tǒng)主要根據(jù)VB窗體文件內(nèi)容進(jìn)行控件增刪、屬性設(shè)置、程序填空、程序改錯(cuò)、程序功能等實(shí)驗(yàn)操作的自動(dòng)評(píng)判。下面介紹針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)操作的自動(dòng)評(píng)判機(jī)制。

(1) 控件增刪、屬性設(shè)置的評(píng)判方法。VB窗口的所有控件信息都是以文本形式保存在窗體文件(*.frm)中，通過對(duì)窗體文件文本內(nèi)容的搜索獲得當(dāng)前窗體所有控件的列表，然后在控件列表中進(jìn)行檢索操作來評(píng)判學(xué)生是否已經(jīng)完成了控件的增加或刪除。針對(duì)屬性設(shè)置操作，首先從窗體文件中提取出指定控件的所有信息，然后從控件信息中提取指定屬性的屬性值，最后判斷獲取的屬性值是否滿足操作要求。

(2) 程序填空、程序改錯(cuò)的評(píng)判方法。首先在窗體文件中搜索填空項(xiàng)或改錯(cuò)項(xiàng)所在的事件過程，然后在該事件過程中提取出填空項(xiàng)或改錯(cuò)項(xiàng)的內(nèi)容，最后對(duì)填空項(xiàng)或改錯(cuò)項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)判。由于填空項(xiàng)或改錯(cuò)項(xiàng)的答案是VB語句或表達(dá)式，其答案存在很多種可能的寫法，采用字符串匹配的評(píng)判方法無法覆蓋所有可能的答案。本系統(tǒng)采用表達(dá)式求解和語句運(yùn)行的方法對(duì)填空項(xiàng)或改錯(cuò)項(xiàng)的答案進(jìn)行評(píng)判。

(3) 程序功能的評(píng)判方法。在VB程序設(shè)計(jì)中，體現(xiàn)程序功能的事件過程往往采用控件屬性來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入和結(jié)果輸出。基于這一特點(diǎn)，本文提出了基于黑盒測(cè)試思想的程序功能評(píng)判方法，其基本流程如圖3所示。基本過程如下：首先根據(jù)評(píng)閱要求在VB源程序中嵌入程序功能評(píng)判輔助代碼；其次編譯VB源程序；然后調(diào)用編譯所得的可執(zhí)行文件；最后分析監(jiān)測(cè)輸出文件進(jìn)行動(dòng)態(tài)功能評(píng)閱。其中，程序功能評(píng)判輔助代碼的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 程序功能評(píng)判基本流程

圖4 程序功能評(píng)判輔助代碼基本結(jié)構(gòu)

2 VB在線評(píng)判系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用VB語言實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft Access2007，網(wǎng)絡(luò)通信采用Winsock控件。下面主要介紹網(wǎng)絡(luò)通信模塊、自動(dòng)評(píng)判模塊的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)。

2.1網(wǎng)絡(luò)通信模塊的實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)端的多對(duì)一通信，客戶端使用一個(gè)Winsock控件，而服務(wù)端采用了多個(gè)Winsock控件組成的控件數(shù)組，其中第1個(gè)Winsock控件稱為主Winsock，其他Winsock控件稱為從Winsock，主Winsock負(fù)責(zé)偵聽，從Winsock負(fù)責(zé)與客戶端具體通信。由表1中設(shè)計(jì)的應(yīng)用層通信協(xié)議可知，網(wǎng)絡(luò)通信都是由客戶端發(fā)起，最后也由客戶端結(jié)束。因此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了如圖5所示的通信基本流程。

由圖5可見，當(dāng)客戶端需要與服務(wù)端進(jìn)行通信時(shí)，客戶端Winsock向服務(wù)端主Winsock發(fā)出連接請(qǐng)求；服務(wù)端主Winsock偵聽到連接請(qǐng)求后，指定一個(gè)從Winsock控件與客戶端Winsock建立連接；當(dāng)客戶端Winsock收到連接成功消息后，向服務(wù)端發(fā)送相關(guān)信息；服務(wù)端接收到信息后對(duì)信息進(jìn)行處理，并向客戶端發(fā)送反饋信息；客戶端收到服務(wù)端的反饋信息后關(guān)閉連接；服務(wù)端從Winsock收到連接關(guān)閉消息后，關(guān)閉當(dāng)前連接并釋放相關(guān)資源。基于上述網(wǎng)絡(luò)通信基本過程和原理，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了表1中設(shè)計(jì)的所有應(yīng)用層通信協(xié)議，具體細(xì)節(jié)不再贅述。

2.2自動(dòng)評(píng)判模塊的實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)評(píng)判模塊的關(guān)鍵是程序填空(改錯(cuò))題和程序功能的自動(dòng)評(píng)判。程序填空(改錯(cuò))題的自動(dòng)評(píng)判采用表達(dá)式求解和語句運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。為了方便地求解VB表達(dá)式和運(yùn)行VB語句，本系統(tǒng)采用了微軟的Script Control控件，該控件是一個(gè)功能完善的腳本解釋和運(yùn)行引擎，它提供VBScript和Jscript(TM)兩種Script引擎，能夠?qū)崿F(xiàn)VB表達(dá)式的求解和VB語句的運(yùn)行。具體實(shí)現(xiàn)方法在前期研究工作[16]中作了介紹，在此不再贅述。

圖5 網(wǎng)絡(luò)通信基本流程

程序功能自動(dòng)評(píng)判實(shí)現(xiàn)機(jī)制如圖6所示。首先在學(xué)生實(shí)驗(yàn)程序(窗體文件)中嵌入自動(dòng)評(píng)判輔助代碼，然而編譯并運(yùn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)程序，最后分析學(xué)生實(shí)驗(yàn)程序運(yùn)行結(jié)果文件中的數(shù)據(jù)完成評(píng)分操作。為了防止學(xué)生實(shí)驗(yàn)程序中可能存在的死循環(huán)等異常，本系統(tǒng)采用了基于定時(shí)器的學(xué)生實(shí)驗(yàn)程序運(yùn)行監(jiān)測(cè)與異常中止機(jī)制。

圖6 程序功能自動(dòng)評(píng)判實(shí)現(xiàn)機(jī)制

VB自動(dòng)評(píng)判輔助代碼嵌入方法如圖7所示。首先根據(jù)自動(dòng)評(píng)判閱卷描述信息構(gòu)造CheckRunFunction過程，然后在窗體的Load事件過程中插入對(duì)CheckRunFunction過程的調(diào)用，調(diào)用結(jié)束后自動(dòng)關(guān)閉當(dāng)前學(xué)生實(shí)驗(yàn)程序。

2.3系統(tǒng)界面

VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)采用VB6.0中文版開發(fā)，系統(tǒng)主要界面如圖8和圖9所示。

圖7 VB自動(dòng)評(píng)判輔助代碼嵌入方法

圖8 服務(wù)器主界面圖

圖9 客戶端自動(dòng)評(píng)判界面

3 結(jié) 語

本文介紹了基于C/S架構(gòu)的VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在本校的VB 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了試用，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)十幾個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的在線自動(dòng)評(píng)判。該系統(tǒng)的應(yīng)用把教師從大量重復(fù)性勞動(dòng)中解放出來，從而有更多精力用于對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性地指導(dǎo)，提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高了教學(xué)質(zhì)量。當(dāng)然，目前的VB上機(jī)實(shí)驗(yàn)在線評(píng)判系統(tǒng)仍然存在一些問題，如界面不夠友好，數(shù)據(jù)分析功能不足等，我們將不斷對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化完善。

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DesignandImplementationofOnlineAutomaticEvaluationSystemBasedonC/S

CHENGJuna,YUANLiyongb

(a.Experimental Teaching Center for Media and Communication Studies； b.Xingzhi College, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004，Zhejiang, China)

In the experimental teaching of VB programming, training students’ ability of programming is a very important part.And students must pass a lot of programming practice in order to better understand the concept of programming and master VB programming capabilities.At present, the vast majority of colleges and universities still use artificial methods to evaluate the students’ VB experimental work on the computers, and there are many problems such as large workload, delayed feedback.Aiming at the problems of large workload and short of feedback in the experimental teaching of VB, this paper puts forward a design scheme of online experiment system based on C / S structure.First of all, the system functional requirements are analyzed, and the design scheme of the system is put forward.Then it introduces the implementation of key modules of network communication, VB automatic evaluation etc.Finally, the application of the system in VB experiment teaching is briefly introduced.

VB programming; experimental teaching; automatic evaluation; automatic marking

TP 311.1

A

1006-7167(2017)10-0140-05

2017-01-09

成 軍(1977-)，男，浙江義烏人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化、實(shí)驗(yàn)室管理。Tel.：0579-82298787，13566997796； E-mail: chengj@zjnu.cn