摘 要： 針對(duì)高校普遍使用的BB平臺(tái)現(xiàn)有的在線測(cè)試節(jié)點(diǎn)只有選擇、判斷題型的試題的情況，結(jié)合信息化辦公高級(jí)應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)際，分析學(xué)生的實(shí)際需求和現(xiàn)有BB平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)添加方式，闡述了基于Web多線程同步的辦公軟件高級(jí)應(yīng)用判題系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程及所使用的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞： 判題系統(tǒng)； MVC； BB應(yīng)用； 多線程同步； 辦公軟件高級(jí)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2013）04-66-03

Judge system for office software application based on Web

Wen Shengzhang， Lei Ling， Chen Qianqian

（China Jiliang University， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： The widely used BB platform has the disadvantage that available online test nodes can only provide with questions of multiple-choice and judgment for an examination. According to the teaching requirement of the office advanced application， after analyzing the actual needs of students and the node adding method of the existing BB platform， the development process of the multi-thread synchronization online judge system for office software application and its key technology based on Web are presented in this paper.

Key words： judge system； MVC； BB application； multi-thread synchronization； office software application

0 引言

目前，美國(guó)微軟公司（Microsoft Inc.）開發(fā)的Office系列辦公軟件在社會(huì)各大、中、小型企業(yè)和各類學(xué)校，以及社會(huì)組織中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)的普及，辦公軟件的應(yīng)用帶來(lái)的不只是時(shí)間的節(jié)省，還可以協(xié)助人們制作出一系列令人耳目一新的文檔、圖表、幻燈片。根據(jù)教育適應(yīng)社會(huì)需求的初衷，教育廳對(duì)培養(yǎng)在校大學(xué)生辦公軟件高級(jí)應(yīng)用能力進(jìn)行了大幅度的改革，將其納入計(jì)算機(jī)等級(jí)考試，定位于二級(jí)，促使學(xué)校等教育機(jī)構(gòu)將眼光放到Office辦公軟件的實(shí)際應(yīng)用能力的訓(xùn)練上來(lái)。這就產(chǎn)生了對(duì)于Office應(yīng)用操作在線考試系統(tǒng)的需求。現(xiàn)有的在線考試系統(tǒng)雖然替代了人工判題，避免了大量的人力、物力的投入和學(xué)生練習(xí)不方便、教師改題不方便等情況的發(fā)生，但是仍然存在例如智能抽題、自動(dòng)化閱卷效率、評(píng)分時(shí)的定位和處理多線程判題等諸多問(wèn)題。本文介紹了一個(gè)由教師參與維護(hù)，由機(jī)器自動(dòng)抽題組卷并閱卷，連接現(xiàn)有BB教學(xué)平臺(tái)的學(xué)生辦公軟件應(yīng)用練習(xí)考試系統(tǒng)。

可將Office操作題自動(dòng)閱卷技術(shù)劃分為四種：轉(zhuǎn)換為Rtf文檔、使用Xml評(píng)分特征文件的屬性探測(cè)法[1]、OLE自動(dòng)化應(yīng)用程序和使用VBA技術(shù)。其中VBA技術(shù)是目前較流行的方法[2]。

朱明巧[3]闡述的自動(dòng)閱卷系統(tǒng)采用將Word生成的Doc格式文檔轉(zhuǎn)換為Rtf格式文檔，該方法現(xiàn)在來(lái)看已經(jīng)過(guò)時(shí)了。張量[4]等設(shè)計(jì)了對(duì)象類別、對(duì)象屬性和對(duì)象屬性值“三級(jí)”細(xì)則，在自動(dòng)閱卷時(shí)利用標(biāo)準(zhǔn)答案的字符串與考生試卷的文檔屬性值做比較。薛萬(wàn)奉等[5]主要提出利用Office組件對(duì)象模型機(jī)制的調(diào)用，該理論能初步實(shí)現(xiàn)部分操作題的自動(dòng)閱卷，但是通用性沒有提及。

目前高校教學(xué)的需求是：辦公軟件高級(jí)應(yīng)用課程的實(shí)際操作訓(xùn)練急需一個(gè)適用的考試系統(tǒng)，而現(xiàn)有的一些系統(tǒng)存在著諸多不盡如人意之處，例如：①題目模式固化，一套軟件中固化所有的題目，使得題目無(wú)法修改，無(wú)法增加，無(wú)法刪除，總之題庫(kù)無(wú)法由使用者自主進(jìn)行更新，沒有可持續(xù)發(fā)展的價(jià)值；②使用客戶端判題模式，從而容易造成答案泄露，而且一旦客戶端出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生成績(jī)歸零，服務(wù)器不方便單一獲取客戶端的數(shù)據(jù)以及判斷客戶端上是否存在作弊行為；③在智能抽題時(shí)對(duì)于一些組卷細(xì)節(jié)固定得過(guò)于死板，沒有靈活的人工干預(yù)界面；④對(duì)于多線程并發(fā)處理不十分合理；⑤當(dāng)學(xué)生答題部分正確時(shí)，判分邏輯不夠合理明確。

針對(duì)這些需求，本文介紹了一個(gè)在線的Office高級(jí)應(yīng)用判題系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括了Word、PPT、Excel三種軟件操作題型機(jī)器的隨機(jī)出題功能和在線判題等功能的應(yīng)用平臺(tái)，能讓學(xué)生平時(shí)練習(xí)或?yàn)閰⒓邮《?jí)辦公軟件高級(jí)應(yīng)用考試備考時(shí)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，不局限于客戶端，完成辦公軟件的練習(xí)。給學(xué)生提供方便的學(xué)習(xí)環(huán)境，給教師提供一個(gè)完整的輔助教學(xué)平臺(tái)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于BB課程平臺(tái)的應(yīng)用需求和學(xué)生課下練習(xí)的實(shí)際需求，本系統(tǒng)考慮采用C/S模式；同時(shí)考慮今后操作系統(tǒng)的更新?lián)Q代和Office軟件的更迭速度，服務(wù)器采用Win7，安裝ISS6以上版本，Office可用版本2007（可兼容版本2003），數(shù)據(jù)庫(kù)采用sqlserver2005。

該系統(tǒng)將使用在線判題，將用戶分為教師和學(xué)生兩類，如圖1所示，其中教師的權(quán)限相當(dāng)于管理員，可以修改添加題庫(kù)內(nèi)容、添加學(xué)生用戶并設(shè)置考試密碼；學(xué)生使用自己的電腦訪問(wèn)服務(wù)器，輸入自己的用戶名、密碼登錄系統(tǒng)，可選擇做練習(xí)或模擬考試。

系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的選擇進(jìn)入考試模式或普通練習(xí)模式，這兩個(gè)模塊的功能不亞于普通的客戶端判題系統(tǒng)?？荚嚹Ｊ绞褂秒S機(jī)抽題和計(jì)時(shí)功能，讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)做完相應(yīng)的題目。試卷的擴(kuò)展性和可伸縮性非常強(qiáng)，每道題都可以由教師自定義題目類型、題目分?jǐn)?shù)、題目范圍。進(jìn)行考試的時(shí)候還能自定義考試時(shí)間。學(xué)生提交的試卷在數(shù)秒的判題之后，能直接看到分?jǐn)?shù)，點(diǎn)擊分?jǐn)?shù)還能查看錯(cuò)誤題目的細(xì)節(jié)。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

考慮到軟件的實(shí)用性及其可擴(kuò)展性，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)使用基于MVC設(shè)計(jì)理念的三層架構(gòu)，將用戶交互界面（UI）層、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)層（DAL）進(jìn)行了分離，在BLL和DAL之中使用工廠類對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)類進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)生相應(yīng)的訪問(wèn)對(duì)象，這樣的設(shè)計(jì)模式可以讓使用者的數(shù)據(jù)庫(kù)類型與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的代碼的耦合度降到最低，組件與組件之間的相關(guān)性也降到最低，方便了系統(tǒng)錯(cuò)誤調(diào)試、后期維護(hù)和升級(jí)，給程序的后續(xù)開發(fā)提供了極大的便利。

2.1 技術(shù)難點(diǎn)分析及解決方案

綜合對(duì)比其他解決方案，結(jié)合本系統(tǒng)開發(fā)的需求，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要難點(diǎn)有兩點(diǎn)。

⑴ 難點(diǎn)之一是用戶練習(xí)請(qǐng)求的提交，綜合考慮學(xué)科現(xiàn)有硬件設(shè)備等因素，我們采用線程封鎖方式，將提交的請(qǐng)求放入一個(gè)全局隊(duì)列中，使用全局隊(duì)列訪問(wèn)應(yīng)用程序?qū)ο?，再使用?shù)據(jù)庫(kù)中存有的題目類型，進(jìn)行相應(yīng)的判斷，并給出得分。

⑵ 難點(diǎn)之二是各種判題算法的設(shè)計(jì)，判題邏輯是關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行速度和系統(tǒng)資源消耗量的重要因素，正確且良好的判題邏輯能增加題目判斷的正確率，減少誤判、錯(cuò)判的幾率，同時(shí)可以增加判題的效率，減少系統(tǒng)資源的占用。

2.2 判題邏輯的設(shè)計(jì)

對(duì)于不同的題目類型我們采用了不同的判題邏輯。

⑴ Excel判題

公式題：對(duì)公式單元格進(jìn)行遍歷，與答案中相應(yīng)的單元格進(jìn)行對(duì)比。例如：若單元格中都存在公式，都包含數(shù)組，得出的值都是一致的，則得分；否則得分為（正確單元格數(shù)）/（總單元格數(shù)）*總分。

篩選題：對(duì)存在的表單進(jìn)行定位，再一一遍歷，若學(xué)生文件與答案文件的相應(yīng)區(qū)域無(wú)法對(duì)上，則不得分。

數(shù)據(jù)透視題：判斷數(shù)據(jù)透視表的個(gè)數(shù)（或者是否建立了數(shù)據(jù)透視表）若不相符，則判斷為錯(cuò)誤。

⑵ PPT判題

模板與配色方案：依次按照題干的要求，進(jìn)行顏色的每一項(xiàng)判斷。

母版：判斷每一張幻燈片母版中的每一個(gè)框內(nèi)內(nèi)容和格式，根據(jù)出錯(cuò)率扣分。

動(dòng)畫效果：訪問(wèn)每一張幻燈片中的時(shí)間軸，讀出時(shí)間軸中的幻燈片效果，如果與答案不符，則不得分。

幻燈片切換效果：依次遍歷每張幻燈片，判斷幻燈片切換樣式，根據(jù)出錯(cuò)率扣分。

幻燈片的放映效果：依次遍歷每張幻燈片，判斷幻燈片的放映效果，根據(jù)出錯(cuò)率扣分。

⑶ Word判題

Word判題有一些特殊之處，主要是定位問(wèn)題較難解決，如果遍歷每一個(gè)段落，以此來(lái)判斷整個(gè)正文的樣式則判題效率低下。所以我們出題時(shí)在考生的原始文檔中加入隱藏標(biāo)記（如書簽）為判題時(shí)做好定位標(biāo)記。判題時(shí)使用Word域來(lái)進(jìn)行每一個(gè)引用樣式的判斷（如目錄，交叉引用等在Word中都是域）。如果域類型錯(cuò)誤，則直接判為錯(cuò)；接著判斷，如果有超鏈接，則引用到超鏈接的地方進(jìn)行判斷。

3 模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用的構(gòu)架是.net framework 4.0，采用微軟的Office類庫(kù)進(jìn)行相應(yīng)的判題操作。Office類庫(kù)的全名是Microsoft.Office.Interop。該命名空間中我們使用了幾個(gè)DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，三大類庫(kù)的函數(shù)的使用構(gòu)成了本系統(tǒng)的判題核心函數(shù)。詳細(xì)功能模塊如圖1所示，以下僅對(duì)關(guān)鍵性模塊進(jìn)行介紹。

3.1 安全模塊

本判題系統(tǒng)的首頁(yè)比較簡(jiǎn)潔，因?yàn)椴僮髌脚_(tái)是在登錄后才會(huì)顯示，網(wǎng)站采用了相關(guān)的封鎖方法，將用戶的非法訪問(wèn)拒之門外，保證了內(nèi)部系統(tǒng)的安全性和可靠性。用戶權(quán)限暫時(shí)設(shè)為兩種等級(jí)。①管理員級(jí)別，擁有對(duì)網(wǎng)站全權(quán)操作與管理的權(quán)利，可以對(duì)學(xué)生的注冊(cè)進(jìn)行審核，可以開放或關(guān)閉網(wǎng)站的注冊(cè)權(quán)限，可以關(guān)閉或開啟Office進(jìn)程進(jìn)行內(nèi)存釋放動(dòng)作等等權(quán)限。管理員賬戶不開放注冊(cè)，只提供給一位底層管理員使用。任課教師可以查看學(xué)生做題的錯(cuò)誤信息，可以發(fā)布試卷、增加修改或刪除試卷題目等，封停、恢復(fù)學(xué)生帳號(hào)的權(quán)限。②學(xué)生用戶級(jí)別，學(xué)生擁有參加練習(xí)、提交題目等基本權(quán)限。不同學(xué)生之間的答題信息不能相互查看。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)全程使用了數(shù)據(jù)庫(kù)防注入的基礎(chǔ)設(shè)置?？稍谝欢ǔ潭壬媳苊鈹?shù)據(jù)庫(kù)注入漏洞的出現(xiàn)。保障了數(shù)據(jù)庫(kù)的安全。數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)賬戶具有一定的限制，不能查看一些“不可見”的重要數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了保密。

3.2 穩(wěn)定性及線程封鎖模塊

在服務(wù)器運(yùn)行穩(wěn)定性方面，本系統(tǒng)通過(guò)線程同步機(jī)制進(jìn)行了線程封鎖。默認(rèn)情況下提交隊(duì)列在同一時(shí)刻只允許一條線程進(jìn)行提交，判題時(shí)，也只允許一個(gè)線程判題，判題完成后才允許回應(yīng)下一個(gè)請(qǐng)求，這樣的設(shè)計(jì)考慮到了服務(wù)器的承受能力與用戶等待時(shí)間之間的權(quán)衡。線程數(shù)的外部接口已經(jīng)預(yù)留，用戶可以更改外部文件中的線程數(shù)來(lái)改變服務(wù)器運(yùn)行時(shí)的線程，達(dá)到穩(wěn)定和高性能的平衡。目前該設(shè)計(jì)還未通過(guò)壓力性測(cè)試，無(wú)法給出壓力穩(wěn)定性的描述。

3.3 判題模塊

判題模塊分為Excel判題，Word判題，Powerpoint判題三個(gè)模塊。三種判題方式均采用比對(duì)的方法，讓出題者輸入題目范圍和小題的類型，系統(tǒng)將這些信息記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。等到學(xué)生提交的時(shí)候，系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)取出，在一個(gè)對(duì)象中記錄題目的屬性，在提交隊(duì)列中取出一項(xiàng)提交記錄，根據(jù)題目屬性中的范圍和類型執(zhí)行相應(yīng)的判題函數(shù)，最后將錯(cuò)誤記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中；在答題記錄頁(yè)面，系統(tǒng)會(huì)列出每一位學(xué)生的成績(jī)（個(gè)人只可查看本人所做題目的詳細(xì)記錄），學(xué)生可以根據(jù)這些錯(cuò)誤信息對(duì)自己的題目進(jìn)行更正。

另外，在判題模塊中突破性地提出對(duì)于學(xué)生考試成績(jī)復(fù)查的案例的處理，即啟用全文對(duì)比這種能保障正確率的辦法，對(duì)學(xué)生試卷進(jìn)行在線重判。在判題系統(tǒng)中，由于使用全文比對(duì)，其正確率得到了極大的保證，但是判題效率會(huì)下降。本系統(tǒng)采用標(biāo)記判題與全文對(duì)比相結(jié)合的方法，分別處理常規(guī)閱卷和復(fù)核閱卷的情況，既可以保證閱卷效率，又可以保證閱卷的正確率，試用證明效果良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)創(chuàng)新地采用Web的方式，使用戶無(wú)需下載客戶端即可在線進(jìn)行題目的練習(xí)、自測(cè)考試。同時(shí)在題目方面，克服了傳統(tǒng)軟件的將題目寫進(jìn)代碼中的缺點(diǎn)，本系統(tǒng)允許教師對(duì)題目進(jìn)行創(chuàng)建，生成一個(gè)題目代號(hào)。處于練習(xí)狀態(tài)的學(xué)生可以自由地在系統(tǒng)中下載相應(yīng)的題目，提交相應(yīng)的題目代號(hào)，上傳文件后，系統(tǒng)就能自動(dòng)調(diào)用題目答案，進(jìn)行判題?？荚嚑顟B(tài)由系統(tǒng)根據(jù)試卷生成規(guī)則進(jìn)行抽題并生成試卷，實(shí)現(xiàn)了Office在線判題系統(tǒng)從離線到在線完整的轉(zhuǎn)變。實(shí)際試用證明，該系統(tǒng)較之以前的系統(tǒng)更為靈活適用，并可以結(jié)合BB平臺(tái)鏈接使用。

但是現(xiàn)在我們的系統(tǒng)由于機(jī)器性能的原因，無(wú)法做大規(guī)模，所以我們進(jìn)一步研究的目標(biāo)是以Memcached或者Redis做內(nèi)存緩存，進(jìn)行模擬分布式的研究；在擁有線程鎖的情況下，加大線程隊(duì)列，完成并發(fā)判題。

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