基于JavaWeb的无纸化实验系统的设计与实现

陈玲玲 付可 张博闻

摘  要：随着高校教育信息化系统建设的日益完善以及互联网技术的快速发展，教育行业的技术手段和载体发生了革命性的变化。该设计利用Web、Java、以及SQL等技术设计一个无纸化实验报告系统。该系统包括学生端和教师端，学生端是指学生对实验指导书的阅读和实验报告的填写，教师端是指教师对学生实验报告的审批。该系统可以解决收发麻烦、不易保存、批改审阅费时费力和实验报告篇幅限制等问题。

关键词：无纸化;Web;Java;MySQL

中图分类号：TP311                  文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）19-0040-04

Design and Implementation of Paperless Experiment System Based on JavaWeb

CHEN Lingling， FU Ke， ZHANG Bowen

（School of Information and Control Engineering， Jilin Institute of Chemical Technology， Jilin  132022， China）

Abstract： With the increasing improvement of the construction of educational informatization system in Colleges and universities and the rapid development of internet technology， the technical means and carrier of education industry have undergone revolutionary changes. This design uses Web， Java， SQL and other technologies to design a paperless experimental report system. The system includes student side and teacher side. The student side is for students to read experimental instructions and fill in experimental reports， and the teacher side is for teachers to approve students experimental reports. This system can solve the problems of trouble in sending and receiving， difficult to save， time-consuming and laborious correction and review， and length limitation of experimental report and so on.

Keywords： paperless; Web; Java; MySQL

0  引  言

當下是一个网络信息时代，传统的实验指导书与实验报告册与电子文档相比会显得格外的笨重与烦琐[1]，而且老师对实验报告册的收发以及学生对相关实验内容的撰写也会面临着诸多的问题，例如：实验报告册收发麻烦、不易保存、老师对实验报告册的审阅批改费时费力;而且实验报告册的篇幅有限，可能会影响到学生对相关实验图形的绘画，进而会影响到相关实验结论的准确性[2];同时学生的字迹很大程度上会影响到自己的实验成绩，这就有些违背实验课程的目的[3-7]。

在这个全球都受疫情影响的特殊时期，我国各大高校均采取线上授课的方式，采用这种方式可以保证正常的教学进度以及师生的健康。但是该种授课方式也存在一定的弊端，例如：与课程相关的实验做不了;学生对相关内容的理解与线下授课相比也会大打折扣;将违背工科教学理论与实际相结合的理念。现阶段，如何研发出一种既可以保证师生安全又可以保证教学质量的教学方式成为一大难题。

1  系统功能需求分析

本文将上述的难点考虑在内设计了一个无纸化实验报告系统。通过该系统学生可以克服字迹以及纸张篇幅带来的影响，老师可以通过电脑进行在线审阅和批改，而且数据化的实验报告储存与查阅也更加方便。该系统不但可以最大化的保证教学质量和师生安全，而且还可以在保证实验报告篇幅不受限的同时大大的节省成本。该系统由登录、学生管理、教师审批管理、学生提交管理、教师打回管理五个模块组成。

1.1  登录模块

本系统中的登录模块是学生和教师登录系统的合并。

1.2  学生实验报告管理此模块

包含了教师的审阅功能和学生实验报告的填写功能。对于学生来说，首先学生需要通过验证账户和密码，然后对实验指导书进行阅读。阅读完成之后进行实验，最后进行实验报告的撰写。因此学生对数据库的访问权限有两个：实验指导书和实验报告。但其只拥有一个写入权限即对实验报告所对应的数据库的撰写。

1.3  教师审批管理模块

此模块主要是实现的是教师审阅功能。教师需要首先需要登录系统，通过班级、实验和学号选择某个同学的实验报告进行审批。教师有对学生的实验报告册有审批的权限，审批的权限并不是更改实验报告册，而是用学号和实验代码在一个新的数据库进行存储，而且教师有将学生的实验报告打回的权限。

1.4  提交管理模块

此模块是在学生实验报告管理模块和教师审批管理模块的基础之上实现的，将已经填写好的数据存入数据库中进行保存时本模块的执行过程。

1.5  实验报告打回管理

在学生填写完实验报告后，老师审批不合格的报告被将会执行本模块。本模块设计了一个打回按钮，当教师审阅时发现严重的问题后，点击此按钮可以将此份实验报告打回对应学号的学生让其进行重新填写。普通纸质版的实验报告很难重新填写，打回后可以通过学生端进行重新填写后再次进行审批。这也是本系统的亮点之一。

通过这五个模块之间的相互作用可以完成上述的全部功能。本系统中的登录模块事实上是两个系统的合并，其中有两个数据库支持登录功能，在登录页面中有学生登录和教师登录的选项，分别由两个独立系统的支持。功能需求的总体流程如图1所示。

2  具体实现

2.1  登录页面

登录界面是所有用户的登录该系统的唯一入口。在用户名输入框和密码输入框下方有个单选框，其不但是所有用户登录该系统的系统模块，而且还是决定用户名和密码验证的數据库。该界面是所有用户的登入系统的唯一入口。所有用户登录时，系统的前端模块会运用简单的EL表达式进行账户和密码的认证以及筛选。由于学生的学号和教师的教职工号均是由数字组成，因此如果输入的数据是非纯数字组合，例如：‘a123.123/43等，这样会导致前端代码中EL的表达式不成立，因此无须再通过后台代码和数据库进行验证。这样做的目的是为了提高程序的执行效率。如果用户选择学生端进行登陆时，输入的账户和密码需要与要事先建立表中的student数据表进行验证。如果验证失败会有弹窗提示用户名或密码错误，用户刚刚输入的用户名和密码将会被清空。如果没有出现上述情况则证明验证成功，验证成功后跳转到相应的页面。

2.2  无纸化实验报告系统学生端-主页面

无纸化实验报告系统学生端的功能的设计不但是本文的研究重点，同时也是本文最大的亮点。在本次设计过程中碰到的最大难点是如何实现实验报告中的图形、图表和图像的绘制以及保存。在本模块的编写中将应用大量的前端技术以及较大的数据库设计，在此基础上可以为图形、图表和图像的绘制、展示和保存提供足够的支持。而且为本模块提供数据保存的数据库在设计上要遵循精度高且容量大的原则，这样可以让学生在填写实验报告时尽可能避免甚至杜绝实验报告篇幅不足的问题。同时也要对页面的排版进行合理的设计，要使页面看起来更加的简洁和合理，以此来方便后台代码的书写、数据的分类储存和教师的审阅。切记一定要将数据进行合理的分类和储存，这样不但可以节省登录验证的时间，还可以方便所有用户对相关资料的查询。图2展示的是无纸化实验报告系统学生端界面。

2.3  无纸化实验报告系统学生端-实验指导书

在设计无纸化实验报告系统实验指导书页面时，通过对div块元素进行合理的嵌套，以及相应属性的设定，可使得无纸化试验系统页面看起来大方简，如图3所示。通过将纸质版实验指导书原版移植到网页上，在此基础上可使实验指导书的费用大大降低。在节省大量纸张的同时，还使得实验指导书看起来更加直观。通过鼠标点击右侧滑块进行上下拖动实现浏览，这样省去了纸质版实验指导书的翻页过程。而且页面支持自定义位置，在做实验期间都会遇到相关实验的参考资料跨页的问题，在做实验时需要反复地翻看，本设计的自定义位置可以很好地解决这个问题，用户可以根据自己的需求自定义不同的页面。实验指导书中包含大量的专业图像，如何把这些图片完美的页面中体现出来时另一个难点。本系统中采用图片的方式进行相应的显示。首先将实验指导书的图形进行重新绘制，然后以.png格式代替传统的.jpg格式插入页面中。这样使得图形的显示符合整体系统的主题色调，而且系统看起来也更加美观。本系统为符合实验报告的设计需求，特别引入了Mathjax即Web数学公式渲染器，以此支持页面公式的显示和制作。

2.4  教师端-主页面

如图4所示，进入的是教师端的页面，进入该页面之前也需要用户通过登录模块选择教师登录后进行账号密码验证。教师端的主页面结构与学生端主页面结构相似，左侧是抽屉式导航栏、右侧是实验室对老师和学生的相关规定。教师端与学生端不同之处是左侧的抽屉式导航栏的分类方法不同。本设计考虑到一位教师将会带相同专业的多个班级，所以首先我们需要对相同的专业进行班级的分类。本次设计针对的是电子信息工程专业的两个班级。

2.5  教师端-学生列表

在进行班级分类之后，由于学校的实验课程会紧跟着课程的进度一个一个地进行，所以需要对实验再次划分，对实验课程进行划分之后可以很大程度上节省老师查阅资料的时间。学生列表中包含实验编号、学生学号、预习报告分数、实验分数和状态这五个部分。在学生列表中默认以学生学号升序排列。实验编号支持最高支持九位数字的自定义设置，前四代表年份、接下来两位月份、后两位代表日期、最后一位代表上午下午，上午用‘0下午用‘1表示。此种表示方法有效的记录了实验日期。状态栏中有三种状态分别为：已审批、未审批和未提交，并给不同的状态设计了不同的颜色进行区分。学号所在的行表示的是该与学号对应学生的实验情况。学生的学号在前端代码中运用了标签进行编写，教师点击学号可以通过超链接跳转到该学号学生的实验报告审批页面。

2.6  教师端-审批

教师通过点击触发学号附带的超链接进入如图5所示的页面，界面中包含有打回按钮和相关实验分数输入文本框。教师通过审阅学生端由学生提交的实验报告册，给予评定分数。如果实验不合格教师可通过点击打回按钮，其将会触发打回系统，将该学生的实验报告册进行打回重新填写。本页面同样运用了chart图表库以及Mathjax数学公式渲染器进行实验报告显示支持。

3  结  论

无纸化实验报告系统解决了虚拟实验报告系统在使用中需要更换大量高成本实验设备的弊端。在现有的实验设备的基础之上，实现了实验报告以及实验指导书的无纸化，将纸质版实验指导书和实验报告册运用前端技术、Java和关系型数据库等等互联网技术实现无纸化。由于计算机和电信相关专业的实验课程的特殊性，很多实验都是运用电脑软件进行实验，如matlab等仿真软件。这些软件大多数对硬件设备的要求不是很高，一般的笔记本电脑都可以完美运行。所以应用这些软件进行实验的实验课程结合无纸化实验报告系统可以跟随教学进度进行相应的实验。这样可以在保证师生安全的前提下最大化地保证了教学质量。

参考文献：

[1] 罗彪，张宏涛.基于HTML5的移动互联网应用发展趋势 [J].信息与电脑（理论版），2018（10）：129-131.

[2] 丁莉，杨阳.网络数据库SQL Server 2012教程 [M].北京：人民邮电出版社，2015.

[3] 顾全.“JQuery+CSS3”技术在网页交互式图表中的运用与实现 [J].数字技术与应用，2016（11）：253-254.

[4] 姚云飞，杜洪波，梁建辉.基于SpringMVC框架毕业设计管理系统设计 [J].软件，2018，39（1）：91-93.

[5] 徐亮亮.企业办公自动化系统的设计与实现 [J].电子技术与软件工程，2018（9）：125.

[6] 黄淼，张国平.基于Spring MVC的高校教务评教系统设计 [J].电子设计工程，2016，24（8）：23-26.

[7] 陈梅，苏晨，高斐.HTML5在Web界面设计中的应用 [J].电脑知识与技术，2018，14（5）：214-215+217.

作者简介：陈玲玲（1980—），女，汉族，吉林长春人，教授，博士，研究方向：认知无线电。