《計算機應用基礎》課程在線智能批改系統研究與實現

劉舒嫻

（福建藝術職業學院公共教學部，福建 福州 350100）

0 引言

隨著信息化和職教改革的發展，《計算機應用基礎》課程對于各類高職院校來說都是一門必修的公共基礎課，不但修讀學生眾多，而且需要上機實踐。導致教師在平時的教學質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，不僅費時費力，還容易出現主觀上的判斷偏差。因此，為了解決這些問題，在教學過程中引入在線智能批改系統很有必要。

1 在線智能批改系統的構建

在線智能批改系統是基于Spring Boot[1]架構為框架搭建的，Spring Boot是對Spring框架的擴展，其內部集成了其他框架，可以很好的解決各框架依賴包之間的沖突問題，減少系統搭建的開發工作。本系統采用了分層設計結構，共分為三層：Web服務層、數據庫服務層及客戶端瀏覽器層[2]。

系統按功能劃分為三個子系統：管理系統、教師系統以及學生系統[3]，系統結構圖如圖1所示。

圖1 在線智能批改系統的系統結構

1.1 管理系統功能

管理系統具有在線智能批改系統的最高權限，包含課程管理、教師管理和學生管理等模塊。課程管理模塊包含班級課程匹配、教師課程匹配、專業管理、題庫管理和學期管理等功能。

系統管理員可以分配教師賬號和學生賬號；設置學期信息；增加、刪除、修改賬戶信息；設置專業信息，將專業-學生-教師進行一對一匹配；對數據庫進行管理；對后臺系統進行維護、升級等。

1.2 教師系統功能

教師系統的功能包括題庫管理、作業管理及作業統計等模塊?？梢苑奖憬處焺摻}庫，管理題庫，發布作業，管理作業等。

教師登錄系統后，根據課程進度從題庫中選取題目，布置作業任務，設定作業完成時限。到達作業完成時限，對于未提交正在進行的作業，保存學生當前操作并自動交卷。交卷后，系統進行自動批改，并生成批改結果供教師查看。

1.3 學生系統功能

學生系統的功能包括查看作業，提交作業，查看成績等模塊。方便學生在Web端在線完成作業，查看作業完成情況。

學生登錄系統后，在查看作業模塊里查看教師布置的作業任務，完成作業提交后。到達規定時限尚未提交的，系統會自動保存當前狀態并提交。學生交卷后可在查看成績模塊里查看作業批改結果。

1.4 數據庫搭建

在線智能批改系統中采用的是MySQL[4]構建數據庫。MySQL功能強大，使用簡單，管理方便，安全可靠，是中小型網站首選的數據庫。筆者所在的學校屬于藝術類高職院校，在校學生約為4000多人，每個年級學生數在1300人左右。MySQL數據庫可以完全滿足當前的需求。

數據庫表的設計在整個系統開發過程中起著至關重要的作用，是鏈接系統各部分功能模塊的紐帶。本系統數據庫設計了包含賬號表、教師信息表、專業信息表、學生信息表、班級信息表、作業表、作業題目表、作業統計表等，共14張數據表[5]。由于篇幅限制，以教師信息表為例，數據表結構如表1所示。

表1 教師信息表

2 作業管理模塊的設計與實現

作業管理模塊是在線智能批改系統的核心。該模塊可實現對選擇題和操作題的發布、批改和評分功能。

2.1 選擇題批改的實現

計算機理論基礎知識、信息安全基礎知識等內容考試主要以選擇題的形式考查。在作業管理中，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的題目，點擊發布作業即可。若教師選擇自動出題，則只需設定好題目的數量，點擊自動出題便可發布作業。選擇題在出題時無需設定分值，默認滿分為100分，每題分值根據題數自動計算，學生點擊交卷即可在查看成績模塊里查看自己本次作業的成績。

圖2 自動出題和手動出題界面

教師發布作業后，學生即可在Web端收到作業消息。學生在答題界面選擇對應答案并交卷，系統會自動將學生選擇的答案與數據庫題庫里的標準答案進行字符串比對。相同即判斷該題正確，不同則判斷為錯誤，生成作業批改結果。學生可在查看成績模塊里查看分數和錯題，如圖3所示。

圖3 學生查看分數和錯題

2.2 Office操作題批改的實現

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

教師從Word、Excel、PowerPoint三種題型中選擇其中一種進行作業編輯，選擇原始文檔，如圖4所示。操作題每次作業的題量、分值由教師自行設定，總分為100分。本系統采用PageOffice控件實現學生在線編輯，防止學生在下載、上傳文檔過程中出現格式錯誤問題。學生可在Web端在線打開文檔進行操作，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則主要由五個子模塊實現：一是存儲子模塊，存儲操作題中教師預先將操作知識點設定稱為判分點，并將其參數化，根據判分點在文檔中的位置、屬性進行判分；二是位置子模塊，根據預先設定好的位置屬性，確定待判分點在文檔中的位置；三是數據采集子模塊，采集已確定的判分點位置處學生的作答情況及標準答案對應位置的屬性；四是匹配子模塊，將學生作答屬性與標準答案屬性進行匹配，判斷是否相同，相同則判分，不同則將該位置的標準答案提供給外部子模塊；五是外部子模塊。將作答錯誤位置處對應的標準答案屬性先以XML文件格式進行記錄，然后在Word、Excel、PowerPoint文檔中以批注的形式體現，最后將判分結果回傳給系統，生成作業批改結果供學生和教師查看。

3 結束語

基于Spring Boot架構下開發的在線智能批改系統在很大程度上解決了教師在授課過程中作業批改的問題，提高工作效率，減輕工作量，可以更好獲得過程性評價，將更多的時間投入職教改革，探討基礎課程更多的可能性。但是今年以來，全國計算機等級考試中對Office的考查已經升級至Office2016版本，該版本Office涉及的操作點更多，對應的屬性也相對更復雜，筆者后續將繼續優化作業管理模塊，細化判分規則，增強系統批改能力。目前在線智能批改系統尚未實現考試功能，僅支持作業練習功能模式。后續系統會增加考試功能，添加考試管理模塊，進一步完善系統功能，深化信息化教學改革。