Office操作題自動閱卷組件設(shè)計

陳永松

(廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機系，廣東韶關(guān)512126)

0 引言

為滿足計算機基礎(chǔ)多元化實驗教學(xué)需要，需要為學(xué)生提供“紙質(zhì)教材-網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺-學(xué)習(xí)輔助光盤-實驗平臺”四位一體的立體化教學(xué)資源［1］。為幫助學(xué)生及時了解知識點的掌握程度，網(wǎng)絡(luò)、光盤及實驗平臺，都應(yīng)實現(xiàn)自動閱卷，其中Office部分是閱卷的難點。由于網(wǎng)絡(luò)、光盤及實驗平臺的載體各不相同，需要開發(fā)多個系統(tǒng)才能實現(xiàn)。目前，關(guān)于Office操作題自動閱卷的研究很多，但現(xiàn)有的閱卷方案普遍只針對某單一系統(tǒng)開發(fā)，如果使用傳統(tǒng)的閱卷方案，則多個系統(tǒng)的開發(fā)不可避免地出現(xiàn)重復(fù)編碼，由于Office自動閱卷編碼工作量很大，重復(fù)編碼的代價非常高。本文就Office文檔的自動閱卷提供一個可行的方案，開發(fā)一個Office操作題閱卷組件，它具有中立接口［2］的特征，是一個松耦合［3］的系統(tǒng)，為多個需要實現(xiàn)自動閱卷功能的系統(tǒng)提供服務(wù)，不同的系統(tǒng)通過服務(wù)可以快速實現(xiàn)Office操作題的自動閱卷。

1 現(xiàn)行Office閱卷系統(tǒng)分析

我國關(guān)于Office閱卷系統(tǒng)的研究不少，其中主流的研究方案是通過引用Office相關(guān)組件，利用VBA技術(shù)［4-7］提取Office文檔信息和標(biāo)準(zhǔn)答案比較，實現(xiàn)自動閱卷。這些研究多半是基于某個具體系統(tǒng)［4-6］的Office自動閱卷設(shè)計;將復(fù)雜的Office自動閱卷進(jìn)行封裝，使之用于不同的應(yīng)用程序調(diào)用的研究非常少。有一種方案是將閱卷功能封裝為ActiveX控件［7］，不同開發(fā)語言可調(diào)用該控件進(jìn)行閱卷，這是一種很好的閱卷方案。但該方案采取緊耦合方式，將界面和數(shù)據(jù)庫操作也進(jìn)行了封裝，不適合開發(fā)不同風(fēng)格的閱卷系統(tǒng)，也限制了閱卷系統(tǒng)只能使用一種數(shù)據(jù)庫進(jìn)行開發(fā)。本文提出了一種可行方案，將自動閱卷的操作封裝為組件，通過中立性接口，靈活地結(jié)合應(yīng)用程序，組成新軟件實現(xiàn)不同需要的自動閱卷。組件內(nèi)部不含任何界面和數(shù)據(jù)庫操作，不同的閱卷系統(tǒng)可以使用不同風(fēng)格的操作界面，也可以使用任何的一種數(shù)據(jù)庫。

2 系統(tǒng)分析

2．1 系統(tǒng)功能需求

閱卷組件實現(xiàn)的主要功能:①Office文檔評分，即將考生完成的Office文檔(以下簡稱考生文檔)和標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行比較，實現(xiàn)對Office文檔的評分;②標(biāo)準(zhǔn)答案生成，即從教師完成的具有標(biāo)準(zhǔn)答案性質(zhì)的Office文檔(以下簡稱樣文)提取信息作為標(biāo)準(zhǔn)答案。

2．2 系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)

閱卷組件的總體設(shè)計目標(biāo)是在不同的應(yīng)用程序和Office文檔之間，開發(fā)出一個提供自動閱卷服務(wù)的組件。它適用于不同的開發(fā)模式、不同的程序設(shè)計語言和不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。閱卷組件和應(yīng)用程序、Office文檔的關(guān)系，如圖1所示。

圖1 閱卷組件、應(yīng)用程序、Office文檔關(guān)系圖

3 系統(tǒng)設(shè)計

3．1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

(1)閱卷組件。閱卷組件實現(xiàn)Office文檔評分和標(biāo)準(zhǔn)答案生成兩大功能。本系統(tǒng)通過．NET“類庫”［8］功能開發(fā)閱卷組件，最終生成動態(tài)鏈接庫(DLL)［9］文件，并通過COM［10］接口，生成COM文件實現(xiàn)其他程序語言對．NET的DLL的調(diào)用。

(2)閱卷信息數(shù)據(jù)。閱卷組件中每個對象的每個屬性都對應(yīng)于一種特殊的含義，只有正確的輸入各個屬性的值，才能完成標(biāo)準(zhǔn)答案的錄入和閱卷評分。在本系統(tǒng)中，各個屬性的含義以表格形式進(jìn)行存儲。

3．2 系統(tǒng)功能設(shè)計

3．2．1 設(shè)計思路

閱卷組件的主要工作流程是通過VBA技術(shù)調(diào)用Word、Excel、PowerPoint的 COM 組件的不同對象和屬性，達(dá)到自動閱卷和答案錄入的目的。

目前，利用VBA技術(shù)實現(xiàn)Office閱卷功能，具有代表性的設(shè)計方案有四種:①針對每個試題編寫相應(yīng)的閱卷程序段［4］，這種方案新增試題必須修改程序。②將每種Office對象都定義成一張數(shù)據(jù)表存儲在數(shù)據(jù)庫中，將記錄中的數(shù)據(jù)和文檔的對應(yīng)知識點進(jìn)行比較實現(xiàn)閱卷［5］，這種方案新增考核點必須修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。③定義測試點，同時打開考生文檔和樣文，進(jìn)行比較評分［6］，這種方案閱卷時需打開樣文，系統(tǒng)的安全時較低。④通過標(biāo)準(zhǔn)閱卷語言讀取相關(guān)文檔，獲取“閱卷標(biāo)準(zhǔn)值”和“操作結(jié)果值”，對兩者進(jìn)行比較評分［7］，這種方案設(shè)計了兩個可視化界面實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)閱卷語言生成和自動閱卷兩大功能，界面的封裝影響了系統(tǒng)的可擴展性，也限制了不同風(fēng)格的閱卷系統(tǒng)只能使用一種風(fēng)格的操作界面。

由于以上方案都存在一定缺陷，閱卷組件采取內(nèi)外有別的一種設(shè)計方案。在內(nèi)部設(shè)計方面，將每種文檔的所有對象定義為一個實體類，通過類型(ClassNo)屬性，識別不同的對象。系統(tǒng)內(nèi)部采用實體類封裝操作數(shù)據(jù)［11］，操作類操作實體類的模式實現(xiàn)閱卷服務(wù)。在對外接口方面，將實體類數(shù)據(jù)進(jìn)行自定義序列化，生成閱卷字符串序列，采用中立的方式定義對外接口，使之獨立于編程語言和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，為不同的應(yīng)用程序提供閱卷服務(wù)。這種方案避免了安全性、界面封裝、重復(fù)定位等問題，同時多答案、多定位的處理都比較容易。

3．2．2 閱卷實體類設(shè)計

為了保證在后期設(shè)計中對外接口始終保持不變［12］。本系統(tǒng)只設(shè)計了三個實體類:Word類、Excel類和PowerPoint類，通過classNo屬性區(qū)分不同的操作對象，不同對象的操作點屬性名使用統(tǒng)一名稱，如第m個操作點屬性用x［m］。由于三個實體類有不少屬性是相同的，因此設(shè)計一個classData類為父類，然后通過繼承生成Word類、Excel類和PowerPoint類。閱卷組件實體類圖如圖2所示。實體類圖屬性說明:score:操作實例總得分;err:錯誤信息;arg0、arg1:特殊參數(shù);location:閱卷點地點(位置);Sheetn:工作表序號;Address:單元格地址或范圍;SlideNo:幻燈片序號;Position:對象序號;n［m］:第m個操作點分值。特殊參數(shù)用于特殊閱卷信息的輸入。

3．2．3 閱卷操作類設(shè)計

操作類目的是對實體類進(jìn)行操作。由Word操作類、Excel操作類和PowerPoint操作類組成，由于三者的設(shè)計方法相似，本文以Word操作類為例進(jìn)行介紹。

圖2 閱卷組件實體類圖

Word操作類分為Word評分類和Word標(biāo)記類。評分類用于考生文檔評分，標(biāo)記類用于標(biāo)準(zhǔn)答案的生成和檢驗。由于標(biāo)準(zhǔn)答案的生成只需在評分的基礎(chǔ)上增加少數(shù)語句就可實現(xiàn)，而且這些語句的執(zhí)行對性能幾乎無影響，為了提高編寫代碼的效率，系統(tǒng)在設(shè)計時，通過同一個操作來實現(xiàn)，該操作用活動圖表示，如圖3所示。

圖3 打分操作活動圖

3．2．4 閱卷接口設(shè)計

本系統(tǒng)內(nèi)部采用面向?qū)ο蠓椒?gòu)建自動閱卷服務(wù)，但為了使不同的應(yīng)用程序都能利用服務(wù)，在對外接口上需要對實體類數(shù)據(jù)進(jìn)行序列化［13］，以實現(xiàn)外部應(yīng)用程序和閱卷組件的聯(lián)系松耦合。本系統(tǒng)中采取自定義序列的方法。

系列化是將同一題的若干幾個實體對象轉(zhuǎn)換為字符串。例如檢驗隸書20號新建樣式，并將新建樣式應(yīng)用到文檔第3段，每個操作點1分。實體類數(shù)據(jù)如表1所示(省略了非閱卷屬性)。經(jīng)過系列化結(jié)果為ClassNo11||x0，新建||n0，1||x1，隸書||1||x4，20||1||＜split＞Location3||ClassNo1||x29，新建||1||。

本系統(tǒng)以系列化的數(shù)據(jù)作為接口，外部應(yīng)用程序只需要傳遞系列化的數(shù)據(jù)，不需要了解閱卷組件的實現(xiàn)過程就可以實現(xiàn)閱卷。在組件內(nèi)部，將數(shù)據(jù)反序系列化，形成實體類數(shù)據(jù)，利用內(nèi)部功能實現(xiàn)閱卷。

表1 閱卷點實體類數(shù)據(jù)

3．2．5 閱卷數(shù)據(jù)生成接口設(shè)計

手工輸入閱卷數(shù)據(jù)容易出錯，系統(tǒng)通過對外接口，提供檢測點生成閱卷數(shù)據(jù)功能。例如要生成上述樣式的閱卷數(shù)據(jù)，檢測點數(shù)據(jù)輸入ClassNo11||arg0新建||x0||1||x1||1||x4||1||＜split＞Location3||ClassNo1||x29||1||，然后系統(tǒng)就可以自動從樣文中獲取隸書等信息，生成閱卷數(shù)據(jù)。

4 外部實現(xiàn)

4．1 外部數(shù)據(jù)庫設(shè)計

閱卷組件內(nèi)部沒有進(jìn)行任何數(shù)據(jù)庫操作，但提倡外部應(yīng)用程序通過數(shù)據(jù)庫存儲閱卷數(shù)據(jù)，即提供一個字段存儲閱卷系列化數(shù)據(jù)，至于使用何種數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫的具體結(jié)構(gòu)如何完全由外部程序員決定。圖4為我院考試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖(省略了與閱卷無關(guān)的表及字段)。

圖4 考試系統(tǒng)閱卷數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖

關(guān)系圖中MarkSeries為閱卷系列化數(shù)據(jù)。這種設(shè)計方法，由于閱卷數(shù)據(jù)保存在一個字段中，因此不必為每個試題編寫閱卷程序段［4］，也不需要將Office對象都定義成一張數(shù)據(jù)表［5］，閱卷時也不需要打開樣文［6］。

4．2 外部程序開發(fā)

4．2．1 自動生成閱卷數(shù)據(jù)

現(xiàn)有Office閱卷方案關(guān)于自動生成閱卷數(shù)據(jù)的研究非常少，有一種方法是利用可視化閱卷標(biāo)準(zhǔn)語言生成器自動生成閱卷數(shù)據(jù)［7］，這種方法需要根據(jù)不同類型設(shè)置不同輸入界面，通過界面輸入不同考核點的標(biāo)準(zhǔn)答案。這種方法界面設(shè)置復(fù)雜，手工錄入答案費時費力、容易出錯。建立基于組件的自動生成閱卷數(shù)據(jù)程序的基本設(shè)計流程如下:根據(jù)閱卷信息表數(shù)據(jù)動態(tài)生成文本框等用戶界面［14］，用戶選擇考核點、輸入考核點分?jǐn)?shù)和相關(guān)參數(shù)，生成檢測點數(shù)據(jù)，根據(jù)檢測點數(shù)據(jù)調(diào)用組件，讀取樣文生成閱卷序列化數(shù)據(jù)并保存到數(shù)據(jù)庫。和閱卷標(biāo)準(zhǔn)語言生成器通過手工輸入標(biāo)準(zhǔn)答案［7］的方法相比較，這種方法操作效率高、正確率高，所有類型操作都可以采用統(tǒng)一界面進(jìn)行設(shè)計，簡化了界面設(shè)計的過程。

4．2．2 自動閱卷

生成閱卷系列化數(shù)據(jù)之后，建立基于組件的自動閱卷程序，只需利用組件內(nèi)部功能打開考生文檔，返回評分信息并保存到數(shù)據(jù)庫就可以完成。我院考試系統(tǒng)工作流程如下:考生進(jìn)入考試后自動抽題，生成若干條不含成績的選題記錄，考生考完交卷，根據(jù)選題記錄，提取閱卷系列化數(shù)據(jù)，調(diào)用組件讀取考生文檔答題信息，通過組件內(nèi)部功能進(jìn)行比較評分，并將評分結(jié)果寫入到得分字段中。本系統(tǒng)自動閱卷功能主要通過組件內(nèi)部功能完成，外部應(yīng)用程序只要編寫少量代碼就可以實現(xiàn)自動閱卷，外部應(yīng)用程序和組件的關(guān)系為松耦合，當(dāng)組件升級時，由于接口未變，外部應(yīng)用程序不需要修改就可以實現(xiàn)閱卷功能的擴充。和緊耦合的閱卷方案相比較，通用性和可移植性都更高［15］。

5 結(jié)語

通過對現(xiàn)行Office閱卷系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出Office

閱卷組件方案，它是一種松耦合的系統(tǒng)，實現(xiàn)了跨模式、跨語言、跨數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。針對現(xiàn)有方案的不足，提出一種內(nèi)外有別的設(shè)計方案，內(nèi)部采用面向?qū)ο蠓绞綄崿F(xiàn)閱卷，對外通過實體類數(shù)據(jù)序列化實現(xiàn)中立性接口，使系統(tǒng)在整體上具有面向服務(wù)的特征。這種閱卷方案可以為多個不同系統(tǒng)提供自動閱卷服務(wù)，以滿足多元化實驗教學(xué)的需要。

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