一種新型實驗報告管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

摘 要：針對傳統(tǒng)實驗報告管理系統(tǒng)存在的缺乏通用性、不能直接在文檔上進行批閱等不足，在總結(jié)已有系統(tǒng)實現(xiàn)技術的基礎上，設計并實現(xiàn)了一種新型實驗報告管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過合理的數(shù)據(jù)庫設計，較好地適應了當前高校實驗課程的教學人員組織形式、教學大綱變化情況等;利用第三方Office文檔控件，實現(xiàn)了實驗報告下載、批閱結(jié)果存儲過程中的用戶透明性，極大地簡化了教師批閱操作。該系統(tǒng)自投入使用以來，通過不斷改進升級，從最初的單個部門試用到全校跨院系推廣，表明了該系統(tǒng)在實驗教學上的通用性與實用性。

關鍵詞：實驗報告;ASP.NET;在線批改;文檔控件;數(shù)據(jù)庫

DOI：10. 11907/rjdk. 191675 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）008-0101-04

The Design and Implementation of a New Experimental Report Management System

GAN Cai-jun

（School of Computer Science and Information Security， Guilin University of Electronic Technology， Guilin 541004，China）

Abstract： Aiming at the lack of versatility of the traditional experimental report management system and the inability to directly review the documents， a new type of experimental report management system was designed and implemented on the basis of summarizing the existing system implementation technologies. Through reasonable database design， the system is well adapted to the organizational forms and syllabus changes of the current experimental courses in colleges and universities; the? third-party Office document controls is used to achieve transparent user registration of experimental report download and review results storage process， which greatly simplifies teacher review operations. Since the system was put into use，? the versatility and practicability of the system in experimental teaching is proved through continuous upgrading and improvement from the initial single-sector teacher trial to the promotion of the whole school across the faculty.

Key Words： experimental report;ASP.NET;online correction;document control;database

基金項目：廣西高等教育改革工程項目（2017JGA188）

作者簡介：甘才軍（1978-），男，博士，桂林電子科技大學計算機與信息安全學院高級實驗師，研究方向為計算機應用、智能信息處理。

0 引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代[1]的到來，使傳統(tǒng)教育教學形態(tài)發(fā)生了深刻變化。我國各個高校正在廣泛開展基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育教學改革[2-5]。實驗教學改革是其中至關重要的組成部分，而實驗報告管理又成為實驗教學改革中不可缺少的環(huán)節(jié)，其目標是利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術，實現(xiàn)實驗報告管理全程的信息化與智能化。基于網(wǎng)絡的實驗報告管理平臺已被陸續(xù)開發(fā)出來，并在一些高校中投入使用[6-8]，極大地提升了高校的實驗教學管理水平。

現(xiàn)有實驗報告管理系統(tǒng)對實驗報告的管理主要采用兩種方案：①將實驗報告內(nèi)容分解成諸如實驗名稱、實驗目的、實驗內(nèi)容等多個部分，每部分對應數(shù)據(jù)庫關系中的一個字段。學生直接在網(wǎng)頁上以操作記錄的方式提交實驗報告，教師則以更新記錄中相關字段（如評語、成績）的方式批改學生提交的實驗報告[9-10];②將Word或WPS文件（以下統(tǒng)稱Office文檔）作為實驗報告內(nèi)容的載體[11]，教師以Word或WPS模板規(guī)范學生實驗報告格式，學生以該模板為基礎撰寫并提交實驗報告，教師下載實驗報告文件到本機進行批改。

與第1種方案相比，第2種方案由于能自由定制滿足各類實驗課程需求的實驗報告模板，能夠讓學生離線完成報告，且教師能直接在Office文檔上批閱（可最大限度地利用現(xiàn)有辦公軟件的強大功能），因此在通用性、靈活性上優(yōu)于第1種方案。對于第2種方案，若采用傳統(tǒng)實驗報告文檔批閱流程（下載→批閱→上傳），對教師而言體驗很差[11]，為此必須采用透明技術（教師感受不到3步流程的存在），以實現(xiàn)更友好、自然的批閱操作體驗。解決方案是采用能在網(wǎng)頁上直接審閱Office文檔的ActiveX控件。許多公司已經(jīng)開發(fā)出功能強大的Office在線文檔控件，如NTKO office文檔控件[12]、PageOffice控件[13]、WPS云文檔，sharing point[14]等，這類ActiveX控件可使用戶直接在網(wǎng)頁上操作Word或WPS文檔（批注、修改）。

本文以第2種方案為基礎，利用NTKO office文檔控件，以解決實驗報告文件的在線批閱問題，同時在數(shù)據(jù)庫設計上充分考慮高校實驗教學改革的需要（教學內(nèi)容、學時數(shù)變化），以便最大限度地滿足系統(tǒng)的通用性與靈活性要求。

1 系統(tǒng)設計

1.1 系統(tǒng)總體設計

本實驗報告管理系統(tǒng)由5大模塊組成，總體設計如圖1所示。

圖1 實驗報告管理系統(tǒng)總體設計

各模塊基本功能如下：

人員信息管理模塊：實現(xiàn)對學生、教師基本信息的管理，主要包括登錄驗證、角色管理、學生注冊或?qū)搿⒔處熥曰驅(qū)搿⒚艽a管理等子模塊。

課程信息管理模塊：實現(xiàn)對課程、教學大綱、實驗項目、專業(yè)、院系、學生選課、教師授課等信息的管理。

實驗報告批閱模塊：對選定學生實驗報告的顯示與批閱。

實驗報告提交模塊：給學生提供易用的實驗報告提交功能，能通過對指定課號、實驗項目進行實驗報告提交截止時間設置、檢驗學生是否按規(guī)定時間提交報告等。

信息查詢模塊：包括學生對自己各種信息的查詢（如實驗報告批閱情況）、教師授課教學大綱及課號查詢、檢索特定學生或整個班級學生某個實驗項目報告等子模塊。這些子模塊可供其它模塊調(diào)用，以提高代碼重用率。

在上述這幾大模塊中，實驗報告提交與實驗報告批閱模塊是系統(tǒng)核心功能模塊，其解決方案決定著系統(tǒng)的先進性與實用性。其中，實驗報告批閱模塊為教師提供報告批閱界面，該功能若不能減輕教師批閱工作量，例如只是將紙質(zhì)報告簡單地進行電子化，在報告批閱操作上比紙質(zhì)報告批閱還繁瑣，則將很難被教師接受。本系統(tǒng)在該功能設計上充分考慮了教師操作的便捷性，從而順利地實現(xiàn)了系統(tǒng)推廣。

1.2 數(shù)據(jù)庫設計

1.2.1 數(shù)據(jù)庫ER圖

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括幾個基本表：課程、教學大綱、教師、課號、學生、實驗報告、實驗項目等，系統(tǒng)ER圖如圖 2所示。

圖2 系統(tǒng)ER圖設計

與文獻[9-11]、[15-17]中的實驗報告管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計相比，主要改進如下：

（1）實驗項目、課號、教師等實體不再與“課程”直接關聯(lián)，而是通過新增的實體“教學大綱”與課程聯(lián)系起來。由于課程教學變革首先體現(xiàn)在教學大綱上，因此該設計可以反映實驗課程的變革。教學大綱的歷史記錄反映了課程改革進程，能滿足當前工程教育專業(yè)認證需求，即如何評估“持續(xù)改進”（需要利用歷史數(shù)據(jù)對課程達成度進行分析）。

（2）增加了實體“專業(yè)”，專業(yè)通過教學大綱與課程聯(lián)系起來，這也符合現(xiàn)實情況（一門課針對不同專業(yè)有不同的教學大綱），體現(xiàn)了靈活性，以往文獻中的數(shù)據(jù)庫設計未體現(xiàn)出這一情況。

（3）課號與實驗項目通過多對多形式聯(lián)系，可實現(xiàn)教師對自己所授課號（班級）在某次實驗報告提交過程上的控制，如是否要求提交報告、提交報告截止時間等，許多系統(tǒng)只能對某門課程作統(tǒng)一的實驗報告截止時間設置。

1.2.2 關鍵表設計

從圖2所示的ER圖上可看出本系統(tǒng)3個要點：①整個系統(tǒng)大部分實體都與教學大綱發(fā)生聯(lián)系;②實驗報告聯(lián)系著實驗項目和學生，是整個系統(tǒng)的核心;③某門課程的教學大綱可能適用于多個專業(yè)，多個專業(yè)可能使用相同的教學大綱。根據(jù)以上要點，以下給出實驗報告、實驗項目、教學大綱、課程、專業(yè)教學大綱、專業(yè)等幾張關鍵表的設計：

（1）專業(yè)：ID、專業(yè)名稱、專業(yè)描述、培養(yǎng)目標、所屬學院ID、開設起始時間。

（2）教學大綱：ID、所屬課程ID、大綱內(nèi)容、大綱負責人、發(fā)布時間、修訂時間。

（3）專業(yè)教學大綱：教學大綱ID、適用專業(yè)ID、學時數(shù)、課程性質(zhì)。

（4）課程：ID、課程名稱、創(chuàng)建時間。

（5）實驗項目：ID、所屬教學大綱ID、項目名稱、項目實驗報告模板文件、教學資源（富文本[18-19]格式）、序號。

（6）課號：ID、開課周次、開課節(jié)次。

（7）提交控制：課號ID、實驗項目ID、是否要求提交報告、提交截止時間。

（8）實驗報告：所屬實驗項目ID、學號、實驗報告文件、實驗報告附件、實驗報告提交時間、評語、成績。

對于本系統(tǒng)中需要存儲的實驗報告模板文件及學生提交的實驗報告文件，都將其存放在數(shù)據(jù)庫中，其優(yōu)點是便于通過數(shù)據(jù)庫集中管理這些文件（如可通過數(shù)據(jù)庫管理控制平臺創(chuàng)建周期性任務刪除過期報告，現(xiàn)一般數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都支持該功能，不需要編寫代碼）。為了能存儲任何類型文件到數(shù)據(jù)庫中，要在相應關系中增加幾個字段，這幾個字段分別用于存儲文件的實際內(nèi)容、文件名及文件的MIME類型。考慮到有些課程只需要提交實驗報告（如計算機基礎實驗），有些課程可能需要學生提交除實驗報告外的其它文件（這里稱為附件，如C程序設計實驗中涉及到的源程序文件等），因而增加了與附件有關的字段，并允許這些字段為空。

2 功能實現(xiàn)及關鍵技術

從用戶（教師和學生）角度看，實驗報告管理系統(tǒng)最常用且重要的功能是報告在線批閱與在線提交，該功能設計將影響學生提交報告的積極性[20]及教師操作的便捷性，最終影響系統(tǒng)推廣。

2.1 實驗報告在線批閱功能實現(xiàn)

實驗報告在線批閱功能的實現(xiàn)長期以來一直困擾著Web應用開發(fā)者。傳統(tǒng)流程是“下載報告→批閱報告→上傳批閱后的文件”，比紙質(zhì)報告批閱過程還要繁瑣。因此，許多方案都將第三步擯棄，下載的報告文件僅供查閱，批改結(jié)果另行存放在數(shù)據(jù)庫中的字段，無法直接在報告中進行批閱。為此，必須開發(fā)一個能插入到瀏覽器對象中的文檔容器控件。一些公司開發(fā)了相應文檔控件，如重慶遠航科技有限公司推出的NTKO OFFICE文檔控件[12]。

NTKO OFFICE是一個ActiveX容器控件。使用該控件能夠直接在瀏覽器中打開，編輯Word、Excel、WPS、金山電子表等文檔，并保存修改到Web服務器。NTKO OFFICE完全采用標準HTTP上傳協(xié)議，支持任意后臺Web服務器（iis、domino、webaphere、apache等）、操作系統(tǒng)（Win2k， Win2003，Linux，Unix等）與編程語言（asp、asp.net、jsp、php、vb.net、C#等），以及任意Web應用服務器體系結(jié)構(gòu)（J2EE，.Net等），因此對于本應用是理想的解決方案。

為了將某學生某次實驗報告文件打開進行批改，在相應網(wǎng)頁上嵌入以下HTML Object標識符：

以上標記用于對文檔界面屬性進行設置，如是否顯示工具欄、是否將文件菜單下的“新建”、“保存”等按鈕設置為無效等，也可使用JavaScript代碼進行屬性設置。要打開存儲在數(shù)據(jù)庫表中的文件并顯示在該控件容器中，則調(diào)用TANGER_OCX_OBJ對象的BeginOpenFromURL方法，代碼如下：

TANGER_OCX_OBJ.OpenFromURL（“showreport.aspx？ stunumber=1200130102&eid=23”，false）;

其中，showreport.aspx是服務器上的處理程序，用于打開指定了學號及實驗項目ID的實驗報告文件，第2個參數(shù)為false，表示以可讀寫的狀態(tài)打開文件，從而將對文件的修改直接存回數(shù)據(jù)庫。showreport.aspx關鍵代碼如下：

以上代碼用到了自定義的兩個類ClassDatabase和ClassOutPutFile。前者用于從數(shù)據(jù)庫中取得指定記錄，后者根據(jù)獲得的文件內(nèi)容、文件名及文件的MIME類型打開相應文件。

在瀏覽器中打開文件后，教師可直接在文件中進行批注等操作。保存教師對實驗報告文件的修改，可通過調(diào)用文檔對象控件的SaveToURL方法實現(xiàn)，如下所示：

TANGER_OCX_OBJ. SaveToURL（“updatereport.aspx？rid=85”，”DocFile”，””，“原始文件名”，”myForm”）;

此處TANGER_OCX_OBJ表示文檔對象，updatereport.aspx是處理當前表單的服務器端程序，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的更新操作，即將當前批改過的Word文檔、評語成績等字段值寫入數(shù)據(jù)庫指定記錄，從而實現(xiàn)實驗報告文件的在線保存。myForm是當前網(wǎng)頁的表單ID。SaveToURL操作作為JavaScript腳本運行在客戶端，可以將其作為網(wǎng)頁上“提交”按鈕單擊事件客戶端處理程序的一部分，或作為Word定制菜單選項事件處理程序的一部分，使教師用戶在單擊“提交”按鈕或Word定制菜單項時，自動完成保存操作。

為了將提交到數(shù)據(jù)庫中的成績、評語也自動加入到文檔中，可通過JavaScript操作Word文檔對象。在執(zhí)行SaveToURL操作之前，在當前文檔開頭自動添加成績、評語、批改日期、批改教師等信息。圖3為對某學生某次實驗報告的批改界面。

圖3 實驗報告批改界面

2.2 實驗報告提交等功能實現(xiàn)

實驗報告提交是系統(tǒng)的一個重要功能，本系統(tǒng)在實現(xiàn)時使用ASP.NET的wizard控件，以向?qū)Х绞揭龑в脩敉瓿刹僮鳎鐖D4所示。該方式能很好地模擬傳統(tǒng)實驗報告提交過程，使學生在使用該系統(tǒng)時能很快上手。

圖4 實驗報告提交界面

其它如用戶注冊、信息查詢等功能實現(xiàn)起來相對簡單，主要是利用ASP.NET中的sqldatasource、gridview等數(shù)據(jù)控件，達到以較少的代碼實現(xiàn)復雜數(shù)據(jù)庫操作的目的。

3 結(jié)語

根據(jù)上述方案開發(fā)的實驗報告管理系統(tǒng)已于2008年應用于我校計算機基礎實驗教學中心承擔的“大學計算機基礎實驗”、“C程序設計實驗”、“多媒體技術與應用”等實驗教學任務，如今已推廣到全校多個院系不同專業(yè)的實驗教學中，如“機械CAD實驗”、“模擬電路EDA實驗”等，體現(xiàn)出較好的靈活性與通用性。該系統(tǒng)已運行超過10年，其間功能不斷得到完善，已經(jīng)成為一套集實驗預習、實驗考勤、實驗報告、上機考試等多功能于一體的實驗教學信息管理系統(tǒng)，且系統(tǒng)工作穩(wěn)定、訪問速度快，有效減輕了師生工作量，極大地提高了實驗教學管理水平，受到了師生們的一致好評。下一步工作是進一步擴充與完善系統(tǒng)功能，如成績預測、學生行為分析等智能模塊，并逐步適配到手機端，以更好地服務于教學。

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（責任編輯：黃 健）