批量檢查亂坐座位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

歐建榮

摘要：維持課堂秩序是保證教學(xué)正常進(jìn)行、提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，作者針對學(xué)生在信息技術(shù)課堂上亂坐座位的現(xiàn)象，提出了一種批量檢查亂坐座位的思路——將學(xué)生所提交作業(yè)的文件名中的學(xué)號與學(xué)生所坐座位的計(jì)算機(jī)號（座位號）進(jìn)行比較，如計(jì)算機(jī)號和學(xué)號不一致則為亂坐座位。結(jié)果表明，批量檢查亂坐座位系統(tǒng)的準(zhǔn)確率較高，它能在一定程度上幫助教師進(jìn)行課堂教學(xué)管理。

關(guān)鍵詞：批量檢查；亂坐座位；課堂秩序

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）01-0088-03

引言

相對于其他課程來說，信息技術(shù)課堂的秩序較亂，如有些學(xué)生亂坐座位等，這是因?yàn)樵谛畔⒓夹g(shù)課堂上學(xué)生對每臺計(jì)算機(jī)都比較好奇，同時(shí)，信息技術(shù)教師教授的班級很多，一般很難記住學(xué)生在機(jī)房的座位。學(xué)生在信息技術(shù)課堂上亂坐座位的現(xiàn)象對課堂教學(xué)造成了不良影響，因此筆者提出了一種借助學(xué)生提交的作業(yè)來自動批量檢查學(xué)生是否亂坐座位的算法，具體步驟為：收集學(xué)生信息并導(dǎo)入SQLite數(shù)據(jù)庫；獲取學(xué)生所提交的作業(yè)文件，提取文件名中學(xué)生的學(xué)號，并與該生所坐座位的計(jì)算機(jī)號進(jìn)行對比；顯示亂坐座位的學(xué)生，進(jìn)行語音播報(bào)，并自動生成記事本文件記錄下來。

技術(shù)簡介

1.SQLite簡介

SQLite是一種輕量級關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，采用基于文件的數(shù)據(jù)存儲方式，整個(gè)數(shù)據(jù)庫被存儲在磁盤文件中，因此易于備份、遷移和恢復(fù)。其具體特點(diǎn)如下。[1]

輕量級：SQLite的文件大小通常只有幾百KB到幾MB，適合資源受限環(huán)境。

無服務(wù)器：SQLite沒有單獨(dú)的服務(wù)器進(jìn)程，應(yīng)用程序直接訪問SQLite數(shù)據(jù)庫文件即可，簡化了部署和維護(hù)。

ACID事務(wù)支持：SQLite支持標(biāo)準(zhǔn)的ACID（原子性、一致性、隔離性、持久性）事務(wù)，且具備多版本并發(fā)控制（MVCC）機(jī)制。

強(qiáng)類型：SQLite支持常見的SQL語法和數(shù)據(jù)類型，具備嚴(yán)格的類型檢查和轉(zhuǎn)換規(guī)則，避免了數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤和隱式轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的問題。

可移植：SQLite的源代碼是公開的，且可以在各種操作系統(tǒng)和編譯器平臺上編譯運(yùn)行。

高效性：SQLite使用B樹和B+樹等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行索引和查詢，具備快速查詢和索引的能力。

2.正則表達(dá)式簡介

正則表達(dá)式是一種用來描述字符模式的語法，由一些特殊符號和普通字符組成的模式，可以用來匹配、查找、替換字符串中的特定文本。正則表達(dá)式廣泛應(yīng)用于文本編輯器、編程語言、數(shù)據(jù)庫等領(lǐng)域。在文本編輯器中，可以使用正則表達(dá)式來查找和替換指定的文本；在編程語言中，可以使用正則表達(dá)式來進(jìn)行表單驗(yàn)證、關(guān)鍵字匹配等；在數(shù)據(jù)庫中，可以使用正則表達(dá)式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的搜索、過濾等操作。[2]

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

筆者采用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為筆者所在學(xué)校八年級全年級學(xué)生的2565份Python程序作業(yè)文件，這些文件均為學(xué)生課堂上即時(shí)完成的作業(yè)。

實(shí)驗(yàn)過程

批量檢查亂坐座位系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)及檢查結(jié)果如圖1所示，首先選擇檢查座位的班級，接著選擇作業(yè)文件格式，并通過“瀏覽”按鈕選擇作業(yè)所在目錄，然后點(diǎn)擊“開始檢查”按鈕，即可完成批量檢查座位，檢查的結(jié)果顯示在中間文本框處，其主要信息內(nèi)容為：學(xué)號+姓名+“坐了”+計(jì)算機(jī)號+“計(jì)算機(jī)”。除了能夠檢查出亂坐座位的學(xué)生，該系統(tǒng)還能夠檢查出缺勤學(xué)生的情況。另外，該系統(tǒng)還具備自動語音播報(bào)檢查結(jié)果的功能，方便了教師和學(xué)生對亂坐座位情況的了解。

批量檢查亂坐座位系統(tǒng)是在Qt Creator集成開發(fā)環(huán)境下開發(fā)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)驗(yàn)中利用到Qt Creator的內(nèi)部庫texttospeech，實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)功能。另外，實(shí)驗(yàn)中借助了非Qt Creator內(nèi)部庫，因此需要編譯并加載第三方庫QXlsx，將Excel表中的學(xué)生信息批量寫入數(shù)據(jù)庫中。

批量檢查亂坐座位系統(tǒng)的主要過程如下：將學(xué)生信息通過編程批量導(dǎo)入SQLite數(shù)據(jù)庫，接著利用紅蜘蛛多媒體教學(xué)軟件收集學(xué)生所提交的作業(yè)文件；提取作業(yè)文件名中的學(xué)號以及作業(yè)文件所存放的文件夾名中的計(jì)算機(jī)號，然后將學(xué)號與計(jì)算機(jī)號進(jìn)行比較，從而得到亂坐座位的情況，并通過語音播報(bào)出來；自動生成亂坐座位記錄并保存到記事本中。具體流程如圖2所示。

1.錄入學(xué)生信息

首先將全年級學(xué)生的信息匯總到Excel表格中，學(xué)生的信息包括學(xué)號和姓名，其中學(xué)號由兩位數(shù)的班級和兩位數(shù)的座位號組成，如11班1號，則學(xué)號為1101。然后，編寫程序，將Excel表格中全部的學(xué)生信息導(dǎo)入，并保存到SQLite數(shù)據(jù)庫中，如圖3所示。

2.收集學(xué)生作業(yè)

首先，對計(jì)算機(jī)教室的計(jì)算機(jī)按順序進(jìn)行名稱修改，如第一臺計(jì)算機(jī)名稱為“xs01”，第二臺計(jì)算機(jī)名稱為“xs02”，依此類推，其中的“xs”為“學(xué)生”拼音首字母，“01”和“02”為計(jì)算機(jī)號。學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)號就座相應(yīng)的計(jì)算機(jī)座位。課堂上學(xué)生通過紅蜘蛛多媒體教學(xué)軟件提交作業(yè)，然后紅蜘蛛多媒體教學(xué)軟件會為每位學(xué)生在教師機(jī)端自動生成一個(gè)文件夾以存放學(xué)生的作業(yè)，文件夾名命名為對應(yīng)學(xué)生機(jī)的名稱（如下頁圖4）。學(xué)生提交的作業(yè)文件統(tǒng)一以“班級+學(xué)號+姓名”的形式名命，如11班1號張三，則命名為“1101張三”。

3.獲取學(xué)生作業(yè)

通過編寫程序獲取每位學(xué)生所提交的作業(yè)所在的文件夾的絕對路徑。

4.檢查亂坐座位

（1）算法設(shè)計(jì)

步驟1：提取絕對路徑中的作業(yè)文件所在文件夾的名稱（計(jì)算機(jī)名稱），接著從名稱中提取出計(jì)算機(jī)號（座位號）。

步驟2：獲取絕對路徑下的作業(yè)文件，提取作業(yè)文件的文件名中的學(xué)號和姓名，通過學(xué)號從數(shù)據(jù)庫中查找是否有此人，如有則保存學(xué)號，并將該生標(biāo)記為“出勤學(xué)生”。

步驟3：將步驟1中的計(jì)算機(jī)號和步驟2中的學(xué)號進(jìn)行比較，如不相同，則為亂坐座位。

步驟4：以班級為單位從數(shù)據(jù)庫中查找出該班所有的學(xué)生，“減去”標(biāo)記為“出勤學(xué)生”的學(xué)生，從而得到“缺勤學(xué)生”的學(xué)生。

（2）具體實(shí)現(xiàn)

①通過系統(tǒng)界面所選擇的班級匹配獲取數(shù)據(jù)庫中該班所有學(xué)生的學(xué)號和姓名。通過系統(tǒng)界面所選擇的文件格式獲取該格式后綴的作業(yè)文件以及作業(yè)文件所存放的文件夾的絕對路徑。

②根據(jù)文件夾的絕對路徑的特點(diǎn)，利用lastIndexOf（"/"）截取絕對路徑中的文件夾名（計(jì)算機(jī)名稱），并利用正則表達(dá)式"[^0-9]+"提取文件夾名中的計(jì)算機(jī)號（座位號）。另外，為盡量減少學(xué)生因疏忽而造成作業(yè)命名不規(guī)范的問題，先對文件名進(jìn)行去除空格和特殊符號等預(yù)處理，接著利用正則表達(dá)式"[^0-9]+"和"[^＼u4e00-＼u9fa5]"分別提取文件名中的學(xué)生學(xué)號和姓名。由于學(xué)號是唯一的，因此利用學(xué)號與數(shù)據(jù)庫中該班級的所有學(xué)生學(xué)號進(jìn)行對比，以查找學(xué)生信息數(shù)據(jù)庫中是否有此人，如有則保存學(xué)號，并將該生標(biāo)記為“出勤學(xué)生”。

③判斷座位號和學(xué)號是否相同，如不相同，則為亂坐座位，并記錄下來。

④將該班學(xué)生“減去”標(biāo)記為“出勤學(xué)生”的學(xué)生，從而得到“缺勤學(xué)生”的學(xué)生。

⑤待所有的作業(yè)文件均被檢查完畢，將所有的亂坐座位記錄顯示以及語音播報(bào)，并將其一并記錄到記事本文件中。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

批量檢查亂坐座位系統(tǒng)能在短短幾秒的時(shí)間內(nèi)高效檢查完全班學(xué)生是否存在亂坐座位的行為。在完成對2565份作業(yè)文件的檢查后，準(zhǔn)確率高達(dá)100%。

討論

批量檢查亂坐座位系統(tǒng)主要借助將作業(yè)文件名稱與計(jì)算機(jī)名稱進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷亂坐座位的情況，由于計(jì)算機(jī)名稱是固定不變的，而作業(yè)文件名稱是隨學(xué)生的命名變化而變化的，因此作業(yè)文件命名是否正確對系統(tǒng)來說是一個(gè)很重要的因素。對于命名錯(cuò)誤的作業(yè)文件，系統(tǒng)也采取了一系列的處理措施，如：

①作業(yè)文件命名中出現(xiàn)空格或特殊字符等的情況，如“1 101 張三”或“1101張三*”等，系統(tǒng)在檢查文件前均對所有的文件名進(jìn)行去掉空格和特殊字符處理。

②作業(yè)文件命名中出現(xiàn)學(xué)號和姓名互相摻雜的情況，如“11張01三”等，系統(tǒng)利用正則表達(dá)式"[^0-9]+"和"[^＼u4e00-＼u9fa5]"分別提取數(shù)字和中文，無論學(xué)號和姓名如何摻雜，被提取出來的學(xué)號均為“1101”、姓名均為“張三”。

③作業(yè)文件命名中出現(xiàn)學(xué)號正確但姓名錯(cuò)誤的情況，系統(tǒng)利用學(xué)號去查找數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)學(xué)號的姓名，從而得到正確的姓名。

以上命名錯(cuò)誤的情況，系統(tǒng)均可以自動處理，并不影響系統(tǒng)對座位的檢查。但對于作業(yè)文件命名中學(xué)號出現(xiàn)錯(cuò)誤，則該生會被處理為“缺勤學(xué)生”，也就是說該生已經(jīng)來了，但仍被系統(tǒng)處理為“缺勤學(xué)生”。這種情況對系統(tǒng)來說是不可抗拒的人為因素。

結(jié)論

利用批量檢查亂坐座位系統(tǒng)自動檢查學(xué)生是否亂坐座位，大大節(jié)省了課堂上人工檢查座位耗費(fèi)的時(shí)間，加強(qiáng)了課堂管理，提高了教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]Bhosale S T，Patil T，Patil P. Sqlite：Light database system[J].Int.J.Comput. Sci.Mob.Comput，2015，44（04）：882-885.

[2]徐安令.正則表達(dá)式的應(yīng)用研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（05）：68.