實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺研究初探

虞飛華+華冠萍+朱錫瑞+鄭韜+張華音

摘 要：在深入分析傳統(tǒng)紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報告在實(shí)踐教學(xué)中存在的諸多弊端基礎(chǔ)上，首先提出了建設(shè)實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的解決方案，然后設(shè)計了平臺的架構(gòu)，最后重點(diǎn)研究了實(shí)驗(yàn)報告抄襲識別技術(shù)，為今后具體開發(fā)實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺奠定了可行的技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)報告；無紙化；抄襲識別；TF-IDF

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）01-0080-03

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

一、紙質(zhì)報告存在的主要問題

目前大多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)報告還是以紙質(zhì)形式為主，學(xué)校大量印刷紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報告，學(xué)生在課堂上做完實(shí)驗(yàn)后寫紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報告，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)報告批改者的角色，又承擔(dān)實(shí)驗(yàn)報告歸檔管理工作，我們發(fā)現(xiàn)目前的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報告模式，在實(shí)驗(yàn)報告的管理與批改中存在以下缺陷：

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

（2）紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報告因?yàn)榻y(tǒng)一印刷的原因，紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報告模版僵化，無法體現(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)報告中需要重點(diǎn)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。“設(shè)計性實(shí)驗(yàn)”注重的是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計，實(shí)驗(yàn)報告需要重點(diǎn)描述設(shè)計方案與實(shí)驗(yàn)過程。

（3）不少學(xué)生寫實(shí)驗(yàn)報告，照搬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書或課本內(nèi)容，甚至有個別學(xué)生抄襲別人的實(shí)驗(yàn)報告，紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報告無法有效避免這個現(xiàn)象。

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

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

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

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

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

二、實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的整體架構(gòu)設(shè)計

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)生書寫實(shí)驗(yàn)報告的質(zhì)量，首先要打破實(shí)驗(yàn)報告紙質(zhì)化的傳統(tǒng)，采用電子實(shí)驗(yàn)報告，通過建設(shè)一個實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報告管理的功能——實(shí)驗(yàn)課程庫管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫管理、實(shí)驗(yàn)報告模板制作、實(shí)驗(yàn)報告模板發(fā)布、實(shí)驗(yàn)報告模板下載、實(shí)驗(yàn)報告在線填寫、實(shí)驗(yàn)報告在線提交、實(shí)驗(yàn)報告防抄襲識別、實(shí)驗(yàn)報告在線批改、實(shí)驗(yàn)報告批改結(jié)果查看、實(shí)驗(yàn)報告導(dǎo)入、實(shí)驗(yàn)報告導(dǎo)出、實(shí)驗(yàn)報告信息統(tǒng)計等。實(shí)驗(yàn)報告無紙化平臺的建設(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)報告的質(zhì)量與效果，同時也提高了實(shí)驗(yàn)報告歸檔與管理的效率。

實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺面對的使用對象是學(xué)生、教師、實(shí)驗(yàn)報告管理員三個角色，因此實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺以角色為模塊劃分界限，我們設(shè)計了實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺功能與架構(gòu)，如圖1所示。

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)報告無紙化管理平臺的各模塊功能，按照常規(guī)的軟件開發(fā)方法都是容易實(shí)現(xiàn)的，但是“實(shí)驗(yàn)報告防抄襲識別模塊”是實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的難點(diǎn)，也是本平臺的關(guān)鍵技術(shù)。此模塊需要對“文本相似度的計算方法”進(jìn)行研究，查閱國內(nèi)外科技文獻(xiàn)，目前對“文本相似度的計算方法”研究主要分為：詞形相似度[8-9]、語義相似度[10]、句法相似度[11-12]，結(jié)合本平臺的實(shí)際使用情況，如果存在抄襲現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)報告中應(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算法來設(shè)計“實(shí)驗(yàn)報告防抄襲識別模塊”。

2.抄襲識別算法設(shè)計

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

（1）實(shí)驗(yàn)報告預(yù)處理

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

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

通過步驟（1），得到了若干個特征關(guān)鍵詞K{K1，K2，…，Kn}，根據(jù)關(guān)鍵詞在實(shí)驗(yàn)報告中出現(xiàn)的頻次，確定關(guān)鍵詞在實(shí)驗(yàn)報告中的權(quán)重W{W1，W2，…，Wn}，那么實(shí)驗(yàn)報告D可以被表示為一個關(guān)鍵詞加權(quán)重的集合D{K1W1，K2W2，…，KnWn}，在計算中可以簡化為D{W1，W2，…，Wn}。

（3）向量空間模型余弦計算

在向量空間模型中有文本之間的相似度計算、常用向量之間夾角的余弦值表示，假設(shè)有實(shí)驗(yàn)報告A與B，那么可以設(shè)計公式3-1來計算這個句子的相似度。

Sim（A，B）=■ （3-1）

其中，Wai、Wbi分別表示實(shí)驗(yàn)報告A和B第i個關(guān)鍵詞的權(quán)值，1 i n。

3.實(shí)驗(yàn)報告相似度閾值的設(shè)計

公式3-1中的Sim（A，B）可以計算出實(shí)驗(yàn)報告A與B的相似度數(shù)值，那么這個數(shù)值在哪個區(qū)間判定為抄襲，哪個區(qū)間判定為不抄襲，確定一個合理的閾值在實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺中的“防抄襲識別功能”就顯得尤為重要。endprint

閾值的確定，可以設(shè)計三個指標(biāo)算法“準(zhǔn)確率P”、“召回率R”，來判斷閾值的合理性，首先給定一個實(shí)驗(yàn)報告訓(xùn)練集，里面存放U份實(shí)驗(yàn)報告，首先人工去逐個判斷實(shí)驗(yàn)報告抄襲情況，確定實(shí)驗(yàn)報告抄襲的份數(shù)N，未抄襲的份數(shù)M，其中N+M=U，然后假設(shè)給定一個初始的閾值E=0.7，用抄襲識別算法去判斷這U份實(shí)驗(yàn)報告存在抄襲的數(shù)量為C，那么。

準(zhǔn)確率指標(biāo)算法： P=■ （3-2）

召回率指標(biāo)算法： R=■ （3-3）

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，確定一個合理的閾值，以提高實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺中的“防抄襲識別功能”的有效性。

四、結(jié)束語

一個具備“防抄襲識別功能”的實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的設(shè)計與開發(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)開發(fā)，還涉及一些自然語言處理技術(shù)，因此本文雖然是實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺設(shè)計的一個初步探索，但是整體設(shè)計了平臺的架構(gòu)與功能，特別是對平臺的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。本文的研究為實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的具體開發(fā)奠定了可行的技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的建設(shè)，不僅可以提高學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，也可以提高教師批改實(shí)驗(yàn)報告及反饋效果，同時還可以減輕實(shí)驗(yàn)室工作人員對實(shí)驗(yàn)報告管理工作的負(fù)擔(dān)。？筅

參考文獻(xiàn)：

[1]馬銘杰.確保實(shí)驗(yàn)報告質(zhì)量是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要措施[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004（11）：64-66.

[2]李仁興.實(shí)驗(yàn)報告改革的探索與實(shí)踐[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2004（2）：65-69.

[3]李忠光，龔明.實(shí)驗(yàn)報告撰寫改革嘗試[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2005（1）：69-70.

[4]王俊斌，王海鳳，任健，王英超，李天俊.提高實(shí)驗(yàn)報告質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2010（1）：57-58.

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[6]侯淑蓮，李石玉.學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告中存在問題的剖析[J].華北煤炭醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2001（4）：507-508.

[7]劉文沖，張海鋒，季樂樂，李嘉，遲素敏，王躍民，裴建明，高峰.做好實(shí)驗(yàn)報告，提高生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版），2009（3）：296-298.

[8]黃承慧，印鑒，侯昉.一種結(jié)合詞項(xiàng)語義信息和TF-IDF方法的文本相似度量方法[J].計算機(jī)學(xué)報，2011（5）：856-864.

[9]韓敏，唐常杰，段磊，李川，鞏杰.基于TF-IDF相似度的標(biāo)簽聚類方法[J].計算機(jī)科學(xué)與探索，2010（3）：240-246.

[10]葛斌， 李芳芳，絲路，湯大權(quán).基于知網(wǎng)的詞匯語義相似度計算方法研究[J].計算機(jī)應(yīng)用研究，2010（9）： 29-33.

[11]李彬，劉挺，秦兵，李生.基于語義依存的漢語句子相似度計算[J].計算機(jī)應(yīng)用研究，2003（12）：15-17.

[12]段利國，陳俊杰.綜合句法結(jié)構(gòu)及語義相似度的問題推薦技術(shù)[J].計算機(jī)科學(xué)，2012（1）：203-206.

（編輯：王天鵬）endprint

閾值的確定，可以設(shè)計三個指標(biāo)算法“準(zhǔn)確率P”、“召回率R”，來判斷閾值的合理性，首先給定一個實(shí)驗(yàn)報告訓(xùn)練集，里面存放U份實(shí)驗(yàn)報告，首先人工去逐個判斷實(shí)驗(yàn)報告抄襲情況，確定實(shí)驗(yàn)報告抄襲的份數(shù)N，未抄襲的份數(shù)M，其中N+M=U，然后假設(shè)給定一個初始的閾值E=0.7，用抄襲識別算法去判斷這U份實(shí)驗(yàn)報告存在抄襲的數(shù)量為C，那么。

準(zhǔn)確率指標(biāo)算法： P=■ （3-2）

召回率指標(biāo)算法： R=■ （3-3）

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，確定一個合理的閾值，以提高實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺中的“防抄襲識別功能”的有效性。

四、結(jié)束語

一個具備“防抄襲識別功能”的實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的設(shè)計與開發(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)開發(fā)，還涉及一些自然語言處理技術(shù)，因此本文雖然是實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺設(shè)計的一個初步探索，但是整體設(shè)計了平臺的架構(gòu)與功能，特別是對平臺的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。本文的研究為實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的具體開發(fā)奠定了可行的技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的建設(shè)，不僅可以提高學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，也可以提高教師批改實(shí)驗(yàn)報告及反饋效果，同時還可以減輕實(shí)驗(yàn)室工作人員對實(shí)驗(yàn)報告管理工作的負(fù)擔(dān)。？筅

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閾值的確定，可以設(shè)計三個指標(biāo)算法“準(zhǔn)確率P”、“召回率R”，來判斷閾值的合理性，首先給定一個實(shí)驗(yàn)報告訓(xùn)練集，里面存放U份實(shí)驗(yàn)報告，首先人工去逐個判斷實(shí)驗(yàn)報告抄襲情況，確定實(shí)驗(yàn)報告抄襲的份數(shù)N，未抄襲的份數(shù)M，其中N+M=U，然后假設(shè)給定一個初始的閾值E=0.7，用抄襲識別算法去判斷這U份實(shí)驗(yàn)報告存在抄襲的數(shù)量為C，那么。

準(zhǔn)確率指標(biāo)算法： P=■ （3-2）

召回率指標(biāo)算法： R=■ （3-3）

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，確定一個合理的閾值，以提高實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺中的“防抄襲識別功能”的有效性。

四、結(jié)束語

一個具備“防抄襲識別功能”的實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的設(shè)計與開發(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)開發(fā)，還涉及一些自然語言處理技術(shù)，因此本文雖然是實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺設(shè)計的一個初步探索，但是整體設(shè)計了平臺的架構(gòu)與功能，特別是對平臺的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。本文的研究為實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的具體開發(fā)奠定了可行的技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)報告無紙化管理平臺的建設(shè)，不僅可以提高學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，也可以提高教師批改實(shí)驗(yàn)報告及反饋效果，同時還可以減輕實(shí)驗(yàn)室工作人員對實(shí)驗(yàn)報告管理工作的負(fù)擔(dān)。？筅

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（編輯：王天鵬）endprint