虞飛華，華冠萍，朱錫瑞，鄭 韜，張華音

（浙江樹(shù)人大學(xué) 信息科技學(xué)院，浙江 杭州310015）

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程將其實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟、原始數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析等進(jìn)行匯總的過(guò)程，通過(guò)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生進(jìn)一步鞏固了理論基礎(chǔ)知識(shí)，提高了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。[1]寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)，特別是在以培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用性人才的高等院校，實(shí)驗(yàn)報(bào)告在日常實(shí)踐教學(xué)中，起到了一個(gè)非常重要的作用。

一、紙質(zhì)報(bào)告存在的主要問(wèn)題

目前大多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)報(bào)告還是以紙質(zhì)形式為主，學(xué)校大量印刷紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生在課堂上做完實(shí)驗(yàn)后寫(xiě)紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最后上交給教師批改。我們從事實(shí)驗(yàn)教師崗位多年，既扮演實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改者的角色，又承擔(dān)實(shí)驗(yàn)報(bào)告歸檔管理工作，我們發(fā)現(xiàn)目前的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告模式，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的管理與批改中存在以下缺陷：

（1）紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告印刷，不僅浪費(fèi)了學(xué)校的印刷資源，同時(shí)大量的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告歸檔存放，占據(jù)了實(shí)驗(yàn)室本來(lái)就很窘迫的空間。

（2）紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告因?yàn)榻y(tǒng)一印刷的原因，紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告模版僵化，無(wú)法體現(xiàn)不同類型實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)。比如“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”注重的是實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合預(yù)期，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中需要重點(diǎn)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！霸O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”注重的是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告需要重點(diǎn)描述設(shè)計(jì)方案與實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

（3）不少學(xué)生寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，照搬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)或課本內(nèi)容，甚至有個(gè)別學(xué)生抄襲別人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)法有效避免這個(gè)現(xiàn)象。

（4）紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告只能夠手寫(xiě)完成，少數(shù)學(xué)生字跡潦草，批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告的教師顯得非常吃力。

（5）教師批改好紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告之后，學(xué)生無(wú)法及時(shí)的了解實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批改結(jié)果與批改建議。

（6）紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的歸檔工作相當(dāng)復(fù)雜，需要檢查每個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告份數(shù)，然后對(duì)符合歸檔要求的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行逐個(gè)捆綁處理并存放。

（7）紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告歸檔后不能夠遠(yuǎn)程直接調(diào)閱，如果有上級(jí)教學(xué)主管部門(mén)要檢查實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)教師需要在實(shí)驗(yàn)報(bào)告歸檔存放的倉(cāng)庫(kù)中查找紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，然后提交厚重的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

為了解決紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告在日常教學(xué)與管理中存在的缺陷，我們查閱了大量的國(guó)內(nèi)外科技文獻(xiàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的改革，有很多不同的解決方案。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的改革多數(shù)停留在如何通過(guò)制度或教師通過(guò)教學(xué)方法來(lái)提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量，[2-7]沒(méi)有從實(shí)驗(yàn)報(bào)告的管理技術(shù)上來(lái)提高學(xué)生書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量、教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告歸檔管理的效率。

二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室管理工作，我們認(rèn)為要提高學(xué)生書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量，首先要打破實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙質(zhì)化的傳統(tǒng)，采用電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告，通過(guò)建設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理的功能——實(shí)驗(yàn)課程庫(kù)管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫(kù)管理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板制作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板發(fā)布、實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板下載、實(shí)驗(yàn)報(bào)告在線填寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告在線提交、實(shí)驗(yàn)報(bào)告防抄襲識(shí)別、實(shí)驗(yàn)報(bào)告在線批改、實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改結(jié)果查看、實(shí)驗(yàn)報(bào)告導(dǎo)入、實(shí)驗(yàn)報(bào)告導(dǎo)出、實(shí)驗(yàn)報(bào)告信息統(tǒng)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用，不僅可以節(jié)約學(xué)校辦學(xué)資源，也可以提升實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量與效果，同時(shí)也提高了實(shí)驗(yàn)報(bào)告歸檔與管理的效率。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)面對(duì)的使用對(duì)象是學(xué)生、教師、實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理員三個(gè)角色,因此實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)以角色為模塊劃分界限,我們?cè)O(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)功能與架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)功能與架構(gòu)圖

三、系統(tǒng)核心技術(shù)與算法研究

1.核心技術(shù)分析

分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)的各模塊功能，按照常規(guī)的軟件開(kāi)發(fā)方法都是容易實(shí)現(xiàn)的，但是“實(shí)驗(yàn)報(bào)告防抄襲識(shí)別模塊”是實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)的難點(diǎn)，也是本平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)。此模塊需要對(duì)“文本相似度的計(jì)算方法”進(jìn)行研究，查閱國(guó)內(nèi)外科技文獻(xiàn)，目前對(duì)“文本相似度的計(jì)算方法”研究主要分為：詞形相似度[8-9]、語(yǔ)義相似度[10]、句法相似度[11-12]，結(jié)合本平臺(tái)的實(shí)際使用情況，如果存在抄襲現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)該存在詞形相似，“詞形相似度”算法中最典型的是TF-IDF算法，因此本文采用TF-IDF算法來(lái)設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)報(bào)告防抄襲識(shí)別模塊”。

2.抄襲識(shí)別算法設(shè)計(jì)

算法步驟：實(shí)驗(yàn)報(bào)告預(yù)處理→實(shí)驗(yàn)報(bào)告特征項(xiàng)選擇和加權(quán)→生成向量空間模型后余弦計(jì)算。

（1）實(shí)驗(yàn)報(bào)告預(yù)處理

主要是進(jìn)行中文分詞與停用詞的去除，這個(gè)步驟可以采用中科院開(kāi)發(fā)的開(kāi)源代碼“ICTCLAS”。

（2）實(shí)驗(yàn)報(bào)告特征項(xiàng)選擇和加權(quán)

（3）向量空間模型余弦計(jì)算

在向量空間模型中有文本之間的相似度計(jì)算、常用向量之間夾角的余弦值表示，假設(shè)有實(shí)驗(yàn)報(bào)告A與B，那么可以設(shè)計(jì)公式3-1來(lái)計(jì)算這個(gè)句子的相似度。

其中，Wai、Wbi分別表示實(shí)驗(yàn)報(bào)告A和B第i個(gè)關(guān)鍵詞的權(quán)值，1 i n。

3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告相似度閾值的設(shè)計(jì)

公式3-1中的S im（A，B）可以計(jì)算出實(shí)驗(yàn)報(bào)告A與B的相似度數(shù)值，那么這個(gè)數(shù)值在哪個(gè)區(qū)間判定為抄襲，哪個(gè)區(qū)間判定為不抄襲，確定一個(gè)合理的閾值在實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)中的“防抄襲識(shí)別功能”就顯得尤為重要。

閾值的確定，可以設(shè)計(jì)三個(gè)指標(biāo)算法“準(zhǔn)確率P”、“召回率R”，來(lái)判斷閾值的合理性，首先給定一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告訓(xùn)練集，里面存放U份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，首先人工去逐個(gè)判斷實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲情況，確定實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲的份數(shù)N，未抄襲的份數(shù)M，其中N+M=U，然后假設(shè)給定一個(gè)初始的閾值E=0.7，用抄襲識(shí)別算法去判斷這U份實(shí)驗(yàn)報(bào)告存在抄襲的數(shù)量為C，那么。

不斷調(diào)整閾值E，可以訓(xùn)練返回準(zhǔn)確率指標(biāo)與召回率指標(biāo)的數(shù)值，根據(jù)準(zhǔn)確率指標(biāo)與召回率指標(biāo)的數(shù)值，確定一個(gè)合理的閾值，以提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)中的“防抄襲識(shí)別功能”的有效性。

四、結(jié)束語(yǔ)

一個(gè)具備“防抄襲識(shí)別功能”的實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不只是傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，還涉及一些自然語(yǔ)言處理技術(shù)，因此本文雖然是實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)設(shè)計(jì)的一個(gè)初步探索，但是整體設(shè)計(jì)了平臺(tái)的架構(gòu)與功能，特別是對(duì)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。本文的研究為實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)的具體開(kāi)發(fā)奠定了可行的技術(shù)基礎(chǔ),實(shí)驗(yàn)報(bào)告無(wú)紙化管理平臺(tái)的建設(shè)，不僅可以提高學(xué)生書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，也可以提高教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告及反饋效果，同時(shí)還可以減輕實(shí)驗(yàn)室工作人員對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理工作的負(fù)擔(dān)。

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