成 軍, 袁利永

(浙江師范大學 a.信息傳播實驗教學中心; b.行知學院，浙江 金華 321004)

·計算機技術(shù)應(yīng)用·

基于C/S在線自動評判系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

成 軍a, 袁利永b

(浙江師范大學 a.信息傳播實驗教學中心; b.行知學院，浙江 金華 321004)

VB程序設(shè)計的實驗教學過程中，學生的動手編程能力的培養(yǎng)是尤為重要的一個環(huán)節(jié)，學生必須通過大量的編程實踐，才能更好地理解程序概念和掌握VB編程方法。目前，絕大多數(shù)高校仍然采用人工方式對學生的VB上機實驗作品進行評判，存在工作量大、反饋不及時等問題。針對VB上機實驗教學中尚存不足，提出了基于C/S架構(gòu)的VB上機實驗在線評判系統(tǒng)設(shè)計方案。首先分析了系統(tǒng)功能需求，提出了系統(tǒng)設(shè)計方案，然后介紹網(wǎng)絡(luò)通信、VB程序自動評判等關(guān)鍵模塊的實現(xiàn)方法，最后簡要介紹了該系統(tǒng)在VB上機實驗教學中的應(yīng)用情況。

VB程序設(shè)計； 實驗教學； 自動評判； 自動閱卷

0 引 言

盡管VB作為程序設(shè)計語言已經(jīng)有了20多年的歷史，已經(jīng)不算先進，但作為非計算機專業(yè)學生的計算機程序設(shè)計教學語言，VB有著獨特的優(yōu)勢，例如：面向?qū)ο?、事件?qū)動、簡單易用的集成化開發(fā)環(huán)境、語言的簡單易學性等，因此，很多高校一直把VB作為非計算機專業(yè)學生的計算機程序設(shè)計教學語言。需要特別指出的是，在最新版浙江省普通高校招生考試改革方案中，信息技術(shù)和通用技術(shù)作為技術(shù)科目已經(jīng)和傳統(tǒng)的“理、化、生、政、史、地”一起成為7選3科目，而信息技術(shù)的加試模塊部分就是VB程序設(shè)計[1]，這足以顯示VB在計算機教學語言中的重要地位。因此，VB課程將在很長一段時間內(nèi)在高校及中小學計算機教學中扮演十分重要的角色。

VB程序設(shè)計十分重視學生的動手編程能力的培養(yǎng)，學生必須通過大量的編程實踐，才能較好地理解程序概念和掌握VB編程方法。為了能夠及時反饋學生的學習掌握情況，必須及時地對學生提交的實驗作品進行評判[2-3]。隨著高校學習評價改進的推進，“分散考試，以練代考”等形式的形成、課程考核方法越來越受到人們的重視[4]。然而絕大多數(shù)高校仍然采用人工方式對學生的VB上機實驗作品進行評判，這不但大大增加了教師的工作量，也無法保證評價的及時性和客觀性。

目前，國內(nèi)對VB程序的自動評判開展了一些研究[5-8]，例如：上海大學鄭衍衡教授、南京理工大學唐振民教授等，他們帶領(lǐng)其研究生對相關(guān)問題開展了一些研究，提出了一些十分有價值的方法。另外，還有一些學校和研究機構(gòu)已經(jīng)開發(fā)出了相應(yīng)的考試系統(tǒng)并應(yīng)用到相關(guān)的等級考試中，取得了不錯的效果[9-13]。然而，現(xiàn)有的研究主要集中在自動評判的技術(shù)實現(xiàn)層面，而對系統(tǒng)的整體缺乏研究，系統(tǒng)通用性較差。另外，現(xiàn)有系統(tǒng)的評判得分點劃分較粗，往往只是針對整個作品給出一個二值評價，閱卷結(jié)果不夠人性化。此外，目前已有的VB程序自動評判系統(tǒng)都是基于單機模式，或集成于某項考試的綜合閱卷系統(tǒng)中，而用于實驗教學的VB上機實驗在線評判系統(tǒng)或平臺卻尚未出現(xiàn)。因此，設(shè)計和開發(fā)VB上機實驗在線評判系統(tǒng)顯得十分迫切。

1 VB在線評判系統(tǒng)設(shè)計

1.1系統(tǒng)要求

VB上機實驗在線評判系統(tǒng)主要用于實驗教學過程中學生實驗作品的自動評判[14]，主要用戶為高?；蛑袑W師生。目標是實現(xiàn)VB上機實驗作品的自動評判，使課程考核和實驗評價更加科學與合理，同時把任課教師從繁重的重復性體力勞動中解放出來，真正體現(xiàn)以人為本。因此，VB上機實驗在線評判系統(tǒng)必須滿足如下系統(tǒng)要求：

(1) 實用性。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)VB上機實驗作品的客觀評價，能夠?qū)崿F(xiàn)各類題型、多種答案的合理評判。

(2) 健壯性。系統(tǒng)能夠克服用戶程序可能出現(xiàn)的各種錯誤，防止出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰、系統(tǒng)死機等情況，能對語法錯誤、運行時錯誤及死循環(huán)進行有效處理。

(3) 開放性。系統(tǒng)應(yīng)具有一定的開放性，在無需修改系統(tǒng)設(shè)計的條件下，教師可以方便地增加、修改試題和評判標準。

1.2功能設(shè)計

VB上機實驗在線評判系統(tǒng)功能設(shè)計框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

教師端包含的功能模塊主要包括：實驗內(nèi)容管理、閱卷描述管理、課程學生管理、實驗任務(wù)發(fā)布、學生成績查看等。實驗內(nèi)容管理模塊主要實現(xiàn)VB課程實驗內(nèi)容的增加、刪除、修改等操作功能，實驗內(nèi)容包括實驗?zāi)康?、實驗要求、實驗步驟、實驗素材等信息。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的開放性，設(shè)計了一套實驗作品閱卷信息描述和執(zhí)行系統(tǒng)，閱卷描述管理模塊主要對用于實驗作品自動評判的閱卷信息進行描述和測試。課程學生管理模塊主要實現(xiàn)對VB教學班、教學班學生信息管理等功能。實驗任務(wù)發(fā)布模塊用于教師根據(jù)課堂教學進度把相關(guān)的實驗內(nèi)容作為實驗任務(wù)進行發(fā)布，實驗任務(wù)發(fā)布后，學生才可以在客戶端查看相關(guān)實驗內(nèi)容和要求等信息。學生成績查看模塊主要用于教師查看和統(tǒng)計學生的實驗完成進度、實驗成績等信息。

學生端包含的功能模塊主要包括：實驗任務(wù)獲取查看、實驗作品在線評判、實驗成績提交確認、歷次實驗成績查看等。學生通過實驗任務(wù)獲取查看模塊查看教師發(fā)布的實驗任務(wù)，并根據(jù)實驗任務(wù)中描述中的實驗?zāi)康?、要求、步驟和提供的素材完成實驗操作。然后，學生使用實驗作品在線評判模塊來在線評判自己的實驗作品，系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)實驗任務(wù)的閱卷描述對學生提交的作品進行自動評判，并將成績和閱卷詳細信息反饋給學生。若對自己的實驗作品成績不夠滿意，學生可以繼續(xù)對實驗作品進行修改和完善，并再次提交系統(tǒng)進行自動評判。如果學生對自己的實驗作品成績表示滿意，則可以通過實驗成績提交確認模塊向系統(tǒng)確認自己完成了當前實驗，并提交相應(yīng)實驗作品的成績和閱卷信息。另外，學生可以通過成績查看模塊查看歷次實驗任務(wù)的成績，以及自己的成績在整個教學班中所處的位置。

1.3模塊設(shè)計

圖2描述了VB上機實驗在線評判系統(tǒng)的軟件模塊設(shè)計。

本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，由學生(客戶)端和教師(服務(wù))端兩部分組成[15]。客戶端主要有學生用戶操作接口模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、實驗作品自動評判模塊組成，服務(wù)端主要由教師用戶操作接口模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和數(shù)據(jù)訪問模塊組成。網(wǎng)絡(luò)通信模塊、VB實驗作品自動評判模塊是本系統(tǒng)的兩大核心模塊，下面重點介紹這兩個模塊的設(shè)計方案。

圖2 系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計

1.3.1網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)通信模塊是負責客戶端與服務(wù)器端之間的數(shù)據(jù)通信。為了保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的可靠性，本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信采用TCP/IP技術(shù)作為底層實現(xiàn)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計的核心是客戶端與服務(wù)端的應(yīng)用層通信協(xié)議設(shè)計，通過對VB上機實驗在線評判系統(tǒng)的業(yè)務(wù)分析，設(shè)計了如表1所示的通信協(xié)議。

表1 應(yīng)用層通信協(xié)議

1.3.2VB實驗作品自動評判模塊設(shè)計

VB實驗作品自動評判模塊負責對學生完成的實驗作品進行自動評判。本系統(tǒng)主要根據(jù)VB窗體文件內(nèi)容進行控件增刪、屬性設(shè)置、程序填空、程序改錯、程序功能等實驗操作的自動評判。下面介紹針對不同實驗操作的自動評判機制。

(1) 控件增刪、屬性設(shè)置的評判方法。VB窗口的所有控件信息都是以文本形式保存在窗體文件(*.frm)中，通過對窗體文件文本內(nèi)容的搜索獲得當前窗體所有控件的列表，然后在控件列表中進行檢索操作來評判學生是否已經(jīng)完成了控件的增加或刪除。針對屬性設(shè)置操作，首先從窗體文件中提取出指定控件的所有信息，然后從控件信息中提取指定屬性的屬性值，最后判斷獲取的屬性值是否滿足操作要求。

(2) 程序填空、程序改錯的評判方法。首先在窗體文件中搜索填空項或改錯項所在的事件過程，然后在該事件過程中提取出填空項或改錯項的內(nèi)容，最后對填空項或改錯項內(nèi)容進行評判。由于填空項或改錯項的答案是VB語句或表達式，其答案存在很多種可能的寫法，采用字符串匹配的評判方法無法覆蓋所有可能的答案。本系統(tǒng)采用表達式求解和語句運行的方法對填空項或改錯項的答案進行評判。

(3) 程序功能的評判方法。在VB程序設(shè)計中，體現(xiàn)程序功能的事件過程往往采用控件屬性來實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入和結(jié)果輸出?；谶@一特點，本文提出了基于黑盒測試思想的程序功能評判方法，其基本流程如圖3所示?；具^程如下：首先根據(jù)評閱要求在VB源程序中嵌入程序功能評判輔助代碼；其次編譯VB源程序；然后調(diào)用編譯所得的可執(zhí)行文件；最后分析監(jiān)測輸出文件進行動態(tài)功能評閱。其中，程序功能評判輔助代碼的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 程序功能評判基本流程

圖4 程序功能評判輔助代碼基本結(jié)構(gòu)

2 VB在線評判系統(tǒng)的實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用VB語言實現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft Access2007，網(wǎng)絡(luò)通信采用Winsock控件。下面主要介紹網(wǎng)絡(luò)通信模塊、自動評判模塊的關(guān)鍵實現(xiàn)。

2.1網(wǎng)絡(luò)通信模塊的實現(xiàn)

為了實現(xiàn)客戶端與服務(wù)端的多對一通信，客戶端使用一個Winsock控件，而服務(wù)端采用了多個Winsock控件組成的控件數(shù)組，其中第1個Winsock控件稱為主Winsock，其他Winsock控件稱為從Winsock，主Winsock負責偵聽，從Winsock負責與客戶端具體通信。由表1中設(shè)計的應(yīng)用層通信協(xié)議可知，網(wǎng)絡(luò)通信都是由客戶端發(fā)起，最后也由客戶端結(jié)束。因此，本系統(tǒng)設(shè)計了如圖5所示的通信基本流程。

由圖5可見，當客戶端需要與服務(wù)端進行通信時，客戶端Winsock向服務(wù)端主Winsock發(fā)出連接請求；服務(wù)端主Winsock偵聽到連接請求后，指定一個從Winsock控件與客戶端Winsock建立連接；當客戶端Winsock收到連接成功消息后，向服務(wù)端發(fā)送相關(guān)信息；服務(wù)端接收到信息后對信息進行處理，并向客戶端發(fā)送反饋信息；客戶端收到服務(wù)端的反饋信息后關(guān)閉連接；服務(wù)端從Winsock收到連接關(guān)閉消息后，關(guān)閉當前連接并釋放相關(guān)資源?；谏鲜鼍W(wǎng)絡(luò)通信基本過程和原理，本系統(tǒng)實現(xiàn)了表1中設(shè)計的所有應(yīng)用層通信協(xié)議，具體細節(jié)不再贅述。

2.2自動評判模塊的實現(xiàn)

自動評判模塊的關(guān)鍵是程序填空(改錯)題和程序功能的自動評判。程序填空(改錯)題的自動評判采用表達式求解和語句運行實現(xiàn)。為了方便地求解VB表達式和運行VB語句，本系統(tǒng)采用了微軟的Script Control控件，該控件是一個功能完善的腳本解釋和運行引擎，它提供VBScript和Jscript(TM)兩種Script引擎，能夠?qū)崿F(xiàn)VB表達式的求解和VB語句的運行。具體實現(xiàn)方法在前期研究工作[16]中作了介紹，在此不再贅述。

圖5 網(wǎng)絡(luò)通信基本流程

程序功能自動評判實現(xiàn)機制如圖6所示。首先在學生實驗程序(窗體文件)中嵌入自動評判輔助代碼，然而編譯并運行學生實驗程序，最后分析學生實驗程序運行結(jié)果文件中的數(shù)據(jù)完成評分操作。為了防止學生實驗程序中可能存在的死循環(huán)等異常，本系統(tǒng)采用了基于定時器的學生實驗程序運行監(jiān)測與異常中止機制。

圖6 程序功能自動評判實現(xiàn)機制

VB自動評判輔助代碼嵌入方法如圖7所示。首先根據(jù)自動評判閱卷描述信息構(gòu)造CheckRunFunction過程，然后在窗體的Load事件過程中插入對CheckRunFunction過程的調(diào)用，調(diào)用結(jié)束后自動關(guān)閉當前學生實驗程序。

2.3系統(tǒng)界面

VB上機實驗在線評判系統(tǒng)采用VB6.0中文版開發(fā)，系統(tǒng)主要界面如圖8和圖9所示。

圖7 VB自動評判輔助代碼嵌入方法

圖8 服務(wù)器主界面圖

圖9 客戶端自動評判界面

3 結(jié) 語

本文介紹了基于C/S架構(gòu)的VB上機實驗在線評判系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在本校的VB 程序設(shè)計基礎(chǔ)實驗教學進行了試用，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)十幾個實驗任務(wù)的在線自動評判。該系統(tǒng)的應(yīng)用把教師從大量重復性勞動中解放出來，從而有更多精力用于對學生進行針對性地指導，提高了學生分析問題、解決問題的能力，提高了教學質(zhì)量。當然，目前的VB上機實驗在線評判系統(tǒng)仍然存在一些問題，如界面不夠友好，數(shù)據(jù)分析功能不足等，我們將不斷對該系統(tǒng)進行優(yōu)化完善。

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DesignandImplementationofOnlineAutomaticEvaluationSystemBasedonC/S

CHENGJuna,YUANLiyongb

(a.Experimental Teaching Center for Media and Communication Studies； b.Xingzhi College, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004，Zhejiang, China)

In the experimental teaching of VB programming, training students’ ability of programming is a very important part.And students must pass a lot of programming practice in order to better understand the concept of programming and master VB programming capabilities.At present, the vast majority of colleges and universities still use artificial methods to evaluate the students’ VB experimental work on the computers, and there are many problems such as large workload, delayed feedback.Aiming at the problems of large workload and short of feedback in the experimental teaching of VB, this paper puts forward a design scheme of online experiment system based on C / S structure.First of all, the system functional requirements are analyzed, and the design scheme of the system is put forward.Then it introduces the implementation of key modules of network communication, VB automatic evaluation etc.Finally, the application of the system in VB experiment teaching is briefly introduced.

VB programming; experimental teaching; automatic evaluation; automatic marking

TP 311.1

A

1006-7167(2017)10-0140-05

2017-01-09

成 軍(1977-)，男，浙江義烏人，碩士，實驗師，研究方向：實驗教學信息化、實驗室管理。Tel.：0579-82298787，13566997796； E-mail: chengj@zjnu.cn