《计算机应用基础》课程在线智能批改系统研究与实现

刘舒娴

（福建艺术职业学院公共教学部，福建 福州 350100）

0 引言

随着信息化和职教改革的发展，《计算机应用基础》课程对于各类高职院校来说都是一门必修的公共基础课，不但修读学生众多，而且需要上机实践。导致教师在平时的教学质量把控上存在一定的困难，尤其是操作题部分都需要教师人工批改，不仅费时费力，还容易出现主观上的判断偏差。因此，为了解决这些问题，在教学过程中引入在线智能批改系统很有必要。

1 在线智能批改系统的构建

在线智能批改系统是基于Spring Boot[1]架构为框架搭建的，Spring Boot是对Spring框架的扩展，其内部集成了其他框架，可以很好的解决各框架依赖包之间的冲突问题，减少系统搭建的开发工作。本系统采用了分层设计结构，共分为三层：Web服务层、数据库服务层及客户端浏览器层[2]。

系统按功能划分为三个子系统：管理系统、教师系统以及学生系统[3]，系统结构图如图1所示。

图1 在线智能批改系统的系统结构

1.1 管理系统功能

管理系统具有在线智能批改系统的最高权限，包含课程管理、教师管理和学生管理等模块。课程管理模块包含班级课程匹配、教师课程匹配、专业管理、题库管理和学期管理等功能。

系统管理员可以分配教师账号和学生账号；设置学期信息；增加、删除、修改账户信息；设置专业信息，将专业-学生-教师进行一对一匹配；对数据库进行管理；对后台系统进行维护、升级等。

1.2 教师系统功能

教师系统的功能包括题库管理、作业管理及作业统计等模块。可以方便教师创建题库，管理题库，发布作业，管理作业等。

教师登录系统后，根据课程进度从题库中选取题目，布置作业任务，设定作业完成时限。到达作业完成时限，对于未提交正在进行的作业，保存学生当前操作并自动交卷。交卷后，系统进行自动批改，并生成批改结果供教师查看。

1.3 学生系统功能

学生系统的功能包括查看作业，提交作业，查看成绩等模块。方便学生在Web端在线完成作业，查看作业完成情况。

学生登录系统后，在查看作业模块里查看教师布置的作业任务，完成作业提交后。到达规定时限尚未提交的，系统会自动保存当前状态并提交。学生交卷后可在查看成绩模块里查看作业批改结果。

1.4 数据库搭建

在线智能批改系统中采用的是MySQL[4]构建数据库。MySQL功能强大，使用简单，管理方便，安全可靠，是中小型网站首选的数据库。笔者所在的学校属于艺术类高职院校，在校学生约为4000多人，每个年级学生数在1300人左右。MySQL数据库可以完全满足当前的需求。

数据库表的设计在整个系统开发过程中起着至关重要的作用，是链接系统各部分功能模块的纽带。本系统数据库设计了包含账号表、教师信息表、专业信息表、学生信息表、班级信息表、作业表、作业题目表、作业统计表等，共14张数据表[5]。由于篇幅限制，以教师信息表为例，数据表结构如表1所示。

表1 教师信息表

2 作业管理模块的设计与实现

作业管理模块是在线智能批改系统的核心。该模块可实现对选择题和操作题的发布、批改和评分功能。

2.1 选择题批改的实现

计算机理论基础知识、信息安全基础知识等内容考试主要以选择题的形式考查。在作业管理中，教师可选择手动出题和自动出题两种出题方式，如图2所示。教师若选择手动出题，只需在题库里手动选择相应的题目，点击发布作业即可。若教师选择自动出题，则只需设定好题目的数量，点击自动出题便可发布作业。选择题在出题时无需设定分值，默认满分为100分，每题分值根据题数自动计算，学生点击交卷即可在查看成绩模块里查看自己本次作业的成绩。

图2 自动出题和手动出题界面

教师发布作业后，学生即可在Web端收到作业消息。学生在答题界面选择对应答案并交卷，系统会自动将学生选择的答案与数据库题库里的标准答案进行字符串比对。相同即判断该题正确，不同则判断为错误，生成作业批改结果。学生可在查看成绩模块里查看分数和错题，如图3所示。

图3 学生查看分数和错题

2.2 Office操作题批改的实现

对Office的考查考试主要以操作题的形式出现，简单的字符串比对无法实现批改的功能。笔者所在的学校机房电脑内目前安装的是Office 2010版本。对于客观题的批改，现有的大部分操作题阅卷系统采用的是VBA[6]技术对Word、Excel、PowerPoint文档进行解析，从中获取学生的答案信息，并通过与标准答案进行对比从而实现批改的目的。但随着Office版本的不断升级，VBA技术已无法满足需求。笔者开发的系统主要基于Apache POI开源库对Microsoft Office格式文档进行读和写的功能[7]。将Office文件解析成xml文件格式实现对文档内容的提取，并结合相应的算法来实现批改和判分功能。采用POI的原因是因为该Apache POI组件包含了处理MS Office所有复合文档的类和方法，且该控件是基于Java编写的跨平台JavaAPI，与系统架构Spring Boot开发平台一致，避免了其他插件需要跨程序语言平台包的调用。

教师从Word、Excel、PowerPoint三种题型中选择其中一种进行作业编辑，选择原始文档，如图4所示。操作题每次作业的题量、分值由教师自行设定，总分为100分。本系统采用PageOffice控件实现学生在线编辑，防止学生在下载、上传文档过程中出现格式错误问题。学生可在Web端在线打开文档进行操作，并保存操作痕迹。

图4 操作题出题界面

操作题的批改功能及判分规则主要由五个子模块实现：一是存储子模块，存储操作题中教师预先将操作知识点设定称为判分点，并将其参数化，根据判分点在文档中的位置、属性进行判分；二是位置子模块，根据预先设定好的位置属性，确定待判分点在文档中的位置；三是数据采集子模块，采集已确定的判分点位置处学生的作答情况及标准答案对应位置的属性；四是匹配子模块，将学生作答属性与标准答案属性进行匹配，判断是否相同，相同则判分，不同则将该位置的标准答案提供给外部子模块；五是外部子模块。将作答错误位置处对应的标准答案属性先以XML文件格式进行记录，然后在Word、Excel、PowerPoint文档中以批注的形式体现，最后将判分结果回传给系统，生成作业批改结果供学生和教师查看。

3 结束语

基于Spring Boot架构下开发的在线智能批改系统在很大程度上解决了教师在授课过程中作业批改的问题，提高工作效率，减轻工作量，可以更好获得过程性评价，将更多的时间投入职教改革，探讨基础课程更多的可能性。但是今年以来，全国计算机等级考试中对Office的考查已经升级至Office2016版本，该版本Office涉及的操作点更多，对应的属性也相对更复杂，笔者后续将继续优化作业管理模块，细化判分规则，增强系统批改能力。目前在线智能批改系统尚未实现考试功能，仅支持作业练习功能模式。后续系统会增加考试功能，添加考试管理模块，进一步完善系统功能，深化信息化教学改革。