一种新型实验报告管理系统设计与实现

2019-10-15甘才军

软件导刊 2019年8期

摘要：针对传统实验报告管理系统存在的缺乏通用性、不能直接在文档上进行批阅等不足，在总结已有系统实现技术的基础上，设计并实现了一种新型实验报告管理系统。该系统通过合理的数据库设计，较好地适应了当前高校实验课程的教学人员组织形式、教学大纲变化情况等;利用第三方Office文档控件，实现了实验报告下载、批阅结果存储过程中的用户透明性，极大地简化了教师批阅操作。该系统自投入使用以来，通过不断改进升级，从最初的单个部门试用到全校跨院系推广，表明了该系统在实验教学上的通用性与实用性。

关键词：实验报告;ASP.NET;在线批改;文档控件;数据库

DOI：10. 11907/rjdk. 191675 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

中图分类号：TP319文献标识码：A 文章编号：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：广西高等教育改革工程项目（2017JGA188）

作者简介：甘才军（1978-），男，博士，桂林电子科技大学计算机与信息安全学院高级实验师，研究方向为计算机应用、智能信息处理。

0 引言

“互联网+”时代[1]的到来，使传统教育教学形态发生了深刻变化。我国各个高校正在广泛开展基于“互联网+”的教育教学改革[2-5]。实验教学改革是其中至关重要的组成部分，而实验报告管理又成为实验教学改革中不可缺少的环节，其目标是利用“互联网+”技术，实现实验报告管理全程的信息化与智能化。基于网络的实验报告管理平台已被陆续开发出来，并在一些高校中投入使用[6-8]，极大地提升了高校的实验教学管理水平。

现有实验报告管理系统对实验报告的管理主要采用两种方案：①将实验报告内容分解成诸如实验名称、实验目的、实验内容等多个部分，每部分对应数据库关系中的一个字段。学生直接在网页上以操作记录的方式提交实验报告，教师则以更新记录中相关字段（如评语、成绩）的方式批改学生提交的实验报告[9-10];②将Word或WPS文件（以下统称Office文档）作为实验报告内容的载体[11]，教师以Word或WPS模板规范学生实验报告格式，学生以该模板为基础撰写并提交实验报告，教师下载实验报告文件到本机进行批改。

与第1种方案相比，第2种方案由于能自由定制满足各类实验课程需求的实验报告模板，能够让学生离线完成报告，且教师能直接在Office文档上批阅（可最大限度地利用现有办公软件的强大功能），因此在通用性、灵活性上优于第1种方案。对于第2种方案，若采用传统实验报告文档批阅流程（下载→批阅→上传），对教师而言体验很差[11]，为此必须采用透明技术（教师感受不到3步流程的存在），以实现更友好、自然的批阅操作体验。解决方案是采用能在网页上直接审阅Office文档的ActiveX控件。许多公司已经开发出功能强大的Office在线文档控件，如NTKO office文档控件[12]、PageOffice控件[13]、WPS云文档，sharing point[14]等，这类ActiveX控件可使用户直接在网页上操作Word或WPS文档（批注、修改）。

本文以第2种方案为基础，利用NTKO office文档控件，以解决实验报告文件的在线批阅问题，同时在数据库设计上充分考虑高校实验教学改革的需要（教学内容、学时数变化），以便最大限度地满足系统的通用性与灵活性要求。

1 系统设计

1.1 系统总体设计

本实验报告管理系统由5大模块组成，总体设计如图1所示。

图1 实验报告管理系统总体设计

各模块基本功能如下：

人员信息管理模块：实现对学生、教师基本信息的管理，主要包括登录验证、角色管理、学生注册或导入、教师注册或导入、密码管理等子模块。

课程信息管理模块：实现对课程、教学大纲、实验项目、专业、院系、学生选课、教师授课等信息的管理。

实验报告批阅模块：对选定学生实验报告的显示与批阅。

实验报告提交模块：给学生提供易用的实验报告提交功能，能通过对指定课号、实验项目进行实验报告提交截止时间设置、检验学生是否按规定时间提交报告等。

信息查询模块：包括学生对自己各种信息的查询（如实验报告批阅情况）、教师授课教学大纲及课号查询、检索特定学生或整个班级学生某个实验项目报告等子模块。这些子模块可供其它模块调用，以提高代码重用率。

在上述这几大模块中，实验报告提交与实验报告批阅模块是系统核心功能模块，其解决方案决定着系统的先进性与实用性。其中，实验报告批阅模块为教师提供报告批阅界面，该功能若不能减轻教师批阅工作量，例如只是将纸质报告简单地进行电子化，在报告批阅操作上比纸质报告批阅还繁琐，则将很难被教师接受。本系统在该功能设计上充分考虑了教师操作的便捷性，从而顺利地实现了系统推广。

1.2 数据库设计

1.2.1 数据库ER图

本系统数据库主要包括几个基本表：课程、教学大纲、教师、课号、学生、实验报告、实验项目等，系统ER图如图 2所示。

图2 系统ER图设计

与文献[9-11]、[15-17]中的实验报告管理系统数据库设计相比，主要改进如下：

（1）实验项目、课号、教师等实体不再与“课程”直接关联，而是通过新增的实体“教学大纲”与课程联系起来。由于课程教学变革首先体现在教学大纲上，因此该设计可以反映实验课程的变革。教学大纲的历史记录反映了课程改革进程，能满足当前工程教育专业认证需求，即如何评估“持续改进”（需要利用历史数据对课程达成度进行分析）。

（2）增加了实体“专业”，专业通过教学大纲与课程联系起来，这也符合现实情况（一门课针对不同专业有不同的教学大纲），体现了灵活性，以往文献中的数据库设计未体现出这一情况。

（3）课号与实验项目通过多对多形式联系，可实现教师对自己所授课号（班级）在某次实验报告提交过程上的控制，如是否要求提交报告、提交报告截止时间等，许多系统只能对某门课程作统一的实验报告截止时间设置。

1.2.2 关键表设计

从图2所示的ER图上可看出本系统3个要点：①整个系统大部分实体都与教学大纲发生联系;②实验报告联系着实验项目和学生，是整个系统的核心;③某门课程的教学大纲可能适用于多个专业，多个专业可能使用相同的教学大纲。根据以上要点，以下给出实验报告、实验项目、教学大纲、课程、专业教学大纲、专业等几张关键表的设计：

（1）专业：ID、专业名称、专业描述、培养目标、所属学院ID、开设起始时间。

（2）教学大纲：ID、所属课程ID、大纲内容、大纲负责人、发布时间、修订时间。

（3）专业教学大纲：教学大纲ID、适用专业ID、学时数、课程性质。

（4）课程：ID、课程名称、创建时间。

（5）实验项目：ID、所属教学大纲ID、项目名称、项目实验报告模板文件、教学资源（富文本[18-19]格式）、序号。

（6）课号：ID、开课周次、开课节次。

（7）提交控制：课号ID、实验项目ID、是否要求提交报告、提交截止时间。

（8）实验报告：所属实验项目ID、学号、实验报告文件、实验报告附件、实验报告提交时间、评语、成绩。

对于本系统中需要存储的实验报告模板文件及学生提交的实验报告文件，都将其存放在数据库中，其优点是便于通过数据库集中管理这些文件（如可通过数据库管理控制平台创建周期性任务删除过期报告，现一般数据库管理系统都支持该功能，不需要编写代码）。为了能存储任何类型文件到数据库中，要在相应关系中增加几个字段，这几个字段分别用于存储文件的实际内容、文件名及文件的MIME类型。考虑到有些课程只需要提交实验报告（如计算机基础实验），有些课程可能需要学生提交除实验报告外的其它文件（这里称为附件，如C程序设计实验中涉及到的源程序文件等），因而增加了与附件有关的字段，并允许这些字段为空。

2 功能实现及关键技术

从用户（教师和学生）角度看，实验报告管理系统最常用且重要的功能是报告在线批阅与在线提交，该功能设计将影响学生提交报告的积极性[20]及教师操作的便捷性，最终影响系统推广。

2.1 实验报告在线批阅功能实现

实验报告在线批阅功能的实现长期以来一直困扰着Web应用开发者。传统流程是“下载报告→批阅报告→上传批阅后的文件”，比纸质报告批阅过程还要繁琐。因此，许多方案都將第三步摈弃，下载的报告文件仅供查阅，批改结果另行存放在数据库中的字段，无法直接在报告中进行批阅。为此，必须开发一个能插入到浏览器对象中的文档容器控件。一些公司开发了相应文档控件，如重庆远航科技有限公司推出的NTKO OFFICE文档控件[12]。

NTKO OFFICE是一个ActiveX容器控件。使用该控件能够直接在浏览器中打开，编辑Word、Excel、WPS、金山电子表等文档，并保存修改到Web服务器。NTKO OFFICE完全采用标准HTTP上传协议，支持任意后台Web服务器（iis、domino、webaphere、apache等）、操作系统（Win2k， Win2003，Linux，Unix等）与编程语言（asp、asp.net、jsp、php、vb.net、C#等），以及任意Web应用服务器体系结构（J2EE，.Net等），因此对于本应用是理想的解决方案。

为了将某学生某次实验报告文件打开进行批改，在相应网页上嵌入以下HTML Object标识符：

以上标记用于对文档界面属性进行设置，如是否显示工具栏、是否将文件菜单下的“新建”、“保存”等按钮设置为无效等，也可使用JavaScript代码进行属性设置。要打开存储在数据库表中的文件并显示在该控件容器中，则调用TANGER_OCX_OBJ对象的BeginOpenFromURL方法，代码如下：

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

其中，showreport.aspx是服务器上的处理程序，用于打开指定了学号及实验项目ID的实验报告文件，第2个参数为false，表示以可读写的状态打开文件，从而将对文件的修改直接存回数据库。showreport.aspx关键代码如下：

以上代码用到了自定义的两个类ClassDatabase和ClassOutPutFile。前者用于从数据库中取得指定记录，后者根据获得的文件内容、文件名及文件的MIME类型打开相应文件。

在浏览器中打开文件后，教师可直接在文件中进行批注等操作。保存教师对实验报告文件的修改，可通过调用文档对象控件的SaveToURL方法实现，如下所示：

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

此处TANGER_OCX_OBJ表示文档对象，updatereport.aspx是处理当前表单的服务器端程序，用于实现数据库的更新操作，即将当前批改过的Word文档、评语成绩等字段值写入数据库指定记录，从而实现实验报告文件的在线保存。myForm是当前网页的表单ID。SaveToURL操作作为JavaScript脚本运行在客户端，可以将其作为网页上“提交”按钮单击事件客户端处理程序的一部分，或作为Word定制菜单选项事件处理程序的一部分，使教师用户在单击“提交”按钮或Word定制菜单项时，自动完成保存操作。

为了将提交到数据库中的成绩、评语也自动加入到文档中，可通过JavaScript操作Word文档对象。在执行SaveToURL操作之前，在当前文档开头自动添加成绩、评语、批改日期、批改教师等信息。图3为对某学生某次实验报告的批改界面。

图3 实验报告批改界面

2.2 实验报告提交等功能实现

实验报告提交是系统的一个重要功能，本系统在实现时使用ASP.NET的wizard控件，以向导方式引导用户完成操作，如图4所示。该方式能很好地模拟传统实验报告提交过程，使学生在使用该系统时能很快上手。

图4 实验报告提交界面

其它如用户注册、信息查询等功能实现起来相对简单，主要是利用ASP.NET中的sqldatasource、gridview等数据控件，达到以较少的代码实现复杂数据库操作的目的。

3 结语

根据上述方案开发的实验报告管理系统已于2008年应用于我校计算机基础实验教学中心承担的“大学计算机基础实验”、“C程序设计实验”、“多媒体技术与应用”等实验教学任务，如今已推广到全校多个院系不同专业的实验教学中，如“机械CAD实验”、“模拟电路EDA实验”等，体现出较好的灵活性与通用性。该系统已运行超过10年，其间功能不断得到完善，已经成为一套集实验预习、实验考勤、实验报告、上机考试等多功能于一体的实验教学信息管理系统，且系统工作稳定、访问速度快，有效减轻了师生工作量，极大地提高了实验教学管理水平，受到了师生们的一致好评。下一步工作是进一步扩充与完善系统功能，如成绩预测、学生行为分析等智能模块，并逐步适配到手机端，以更好地服务于教学。

参考文献：

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