在线实验报告管理系统的设计与实现

欧阳习彪，徐宝林，蒋 谨

（广东白云学院大数据与计算机学院，广州510000）

0 引言

实践教学在应用型本科院校中尤为重要，而实验报告通常是实践环节评分的重要组成部分，能够比较直接有效地反映学生对相关理论知识的理解和掌握程度。目前高校实验教学中，对学生实验报告提交、收集和管理方式较为繁琐，主要有邮件收集、U 盘拷贝、FTP 方式、共享文件夹以及纸质实验报告等几种主要方式［1］。这些方式普遍存在教师需花费大量的时间去批阅每一个学生的实验报告文档，学生需要花费大量时间去整理格式，工作效率非常低；完全靠人工阅读进行考评，主观性较大等问题，针对以上弊端，本文设计研发一种实验报告在线自动生成、提交、批改以及管理的方案［2］。

1 需求分析

系统分为学生端和教师端，学生端包括学生基本信息和报告管理两部分，学生基本信息中学生登录后需要绑定手机号或者邮箱才能使用报告管理功能，学生可以通过实验报告管理部分选择对应的实验任务进行编辑提交，提交后自动生成带格式的实验报告，学生只需编辑对应的实验内容并不需要关注报告格式；教师端包括实验参数设置、实验管理、报告管理、学生管理、教师管理五部分，分为管理员和教师两个角色。先由管理员负责录入学生管理和教师管理的基础数据，教师进入系统设置实验参数、创建实验任务并发布，学生通过账号密码登录系统后便可看到刚创建的实验任务，学生编辑任务提交，在教师端的报告管理列表中生成一条实验报告记录，如果创建实验室设置的自动阅卷、系统通过定时任务，每一小时自动批阅一次所有未批阅的实验报告，未启动自动阅卷功能则需教师手动阅卷打分，阅卷后学生端便生成一份实验报告档案［3］。

2 研究的技术路线

该系统采用B/S架构，使用PHP语言进行开发，采用Nginx 作为反向代理服务器，选用MySQL 作为数据库，系统前后端分离，前端界面采用Bootstrap 框架，使用Ajax 进行前后端交互，后端基于THINKPHP6 框架MVC 架构进行开发，系统中大量使用redis 作为缓存来提高访问速度［4-5］，利用Jieba 第三方中文分词工具实现自动阅卷功能。

3 数据库设计

本系统中主要创建了如下表：

（1）实验参数表（名为es_arctype）：主要包括实验名称（typename）、截止时间（deadline）、是否开启自动阅卷（is_auto_decided）、指定发送班级（class_ids）。

（2）字段表（es_channelfield）：该表的字段在设置实验参数时产生，主要包括字段名称（name）、字段类型（dtype）、默认值（dfvalue）。

（3）教师表（es_admin）：主要字段有用户名（user_name）、用户密码（password）、手机号（mobile）、邮箱（email）。

（4）学生表（es_users）：主要字段有用户名（username）、用户密码（password）、手机号（mobile）、邮箱（email）、学生等级（level）。

（5）学生实验报告记录表（es_archives）：该表不保存具体的实验内容，主要记录学生实验报告分数及教师评语，主要字段有报告作者（author）、实验报告分数（fraction）、教师评语（remark）。数据库中各字段及属性见表1。

表1 学生实验报告记录

（6）学生实验报告内容表（es_article_content）：该表与实验报告表关联，记录学生的实验报告的详细信息，该表字段由程序控制进行动态扩建，后台每新增一个实验参数，会在此表生成一个实验参数及其对应的分数字段。数据库中各字段及属性见表2。

表2 实验报告内容

4 系统核心功能实现

4.1 实验参数设置

系统管理员在系统中录入教师和学生账号信息后，教师方可进行实验任务的相关操作。实验报告是由一系列参数组构成，教师创建实验任务的第一步是设置实验报告参数。在参数管理中点击新增实验参数，参数中字段类型支持各种输入框类型（各输入框类型已经提前在配置文件中配置好），参数可以选择是否有分数，比如学生姓名、班级等信息是不需要配置分数，但如实验原理、实验步骤等参数则需要配置分数，界面如图1所示。

图1 实验参数设置

4.2 教师创建实验任务

实验参数设置好之后教师可在实验管理模块中选择增加实验、拟定实验名称、设置实验截止时间和超时扣分数值，设置好相关参数确认提交后会发邮件提醒相关学生有实验任务发布，在截止时间的前两天会自动发送邮件提醒相对应的学生及时提交，系统支持自动阅卷功能，默认关闭自动阅卷功能，教师必须选择实验参数，实验参数从设置好的参数列表中进行选择，每个参数配置对应的分数、排序值、参考答案（供自动阅卷功能使用，参考答案要求精简，不能有重复的内容以方便计算分数），指定发送班级，提交后学生登录系统自动生成一份实验任务。界面如图2所示。

图2 创建实验任务

4.3 学生在线制作实验报告

学生通过账号密码登录实验报告学生端，初次登录需要在学生信息中绑定手机号和邮箱。进入报告管理界面，学生在所属栏目中选择教师布置的任务进行编辑内容提交；在线制作实验报告时学生只需在对应框中填入实验内容，并不需要关注实验报告格式，极大提高了写作效率。在线制作实验报告如图3所示，提交后实验报告效果图如图4所示。

图3 在线制作实验报告

图4 实验报告预览效果

4.4 教师批改实验报告或自动阅卷

教师在报告管理中可按实验任务或其他查询条件，逐篇查看学生提交的实验报告。教师可以依据分类（已批改、未批改或全部）等查询条件筛选相应的实验报告，对尚未批改的实验报告进行批改，实验报告列表如图5所示，批阅实验报告的界面如图6所示。

图5 教师查看并批改实验报告

图6 教师批阅实验报告

若教师在创建实验任务时开启自动阅卷功能，利用定时任务每隔一个小时执行一次自动阅卷功能的脚本。自动阅卷功能执行流程如下：

（1）从数据实验参数表（名为es_arctype）中取出当天所有未批阅的数据。

（2）循环处理每一条实验报告记录，调用Jieba中文分词cutForSearch 方法，将实验报告内容进行中文分词，由于分词后可能有重复，需要去重处理。

（3）从数据库中取出当前循环实验报告任务对应的参考答案，每个参考答案分值平均处理。

（4）将分词后去重的实验报告内容与参考答案进行匹配，匹配上就累加分值，最终分值就为实验报告分数。

程序核心代码如下：

5 结语

笔者结合自己所在学校的开放实验教学改革思路与开放实验室的定位、功能和目标，以及实验管理的实际需求，充分借鉴、吸收和融合当前在线作业系统的优点，开发了一套具备学校特色的在线实验报告管理系统，本系统功能齐全，支持在线创建实验报告任务、自动阅卷、批量导出实验报告和分数等功能；学生在线制作实验报告并不需要关心报告格式；极大提高了教师和学生的效率，提升了实验教学效果。