高等數(shù)學(xué)在線作業(yè)智能批閱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

孫鴻鑫 胡良澤 李林峰 黃崇源 三亞學(xué)院

在高等院校中，由于高等數(shù)學(xué)的教學(xué)需求，教師的作業(yè)批改任務(wù)繁重，根據(jù)學(xué)科特征，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的在線智能自動(dòng)批閱既能緩解廣大高等數(shù)學(xué)教師的工作壓力，提高效率，也能給學(xué)生及時(shí)的反饋，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)也有利于學(xué)校的教務(wù)相關(guān)工作的管理。為此，借助計(jì)算機(jī)的相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高等數(shù)學(xué)在線作業(yè)智能批閱系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和相關(guān)技術(shù)

1.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

目前比較流行的結(jié)構(gòu)有B/S和C/S，我們選擇了基于B/S的框架架構(gòu)。因?yàn)锽/S 架構(gòu)體系目前已經(jīng)非常成熟，它的擴(kuò)展性非常強(qiáng)，在不同的平臺(tái)上也都可以運(yùn)行,而且三層的架構(gòu)體系能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效性。

1.2 JSP技術(shù)

它是簡(jiǎn)化的Servlet，并在服務(wù)器端執(zhí)行，在頁(yè)面中加入動(dòng)態(tài)的內(nèi)容使用JSP技術(shù)是十分方便的，并且它會(huì)使頁(yè)面輸出我們想要的效果。JSP在制作網(wǎng)頁(yè)時(shí)和其它服務(wù)器中的腳本語(yǔ)言比較，它的語(yǔ)言會(huì)更有力、更簡(jiǎn)單、更速度。

1.3 Eclipse

它是一個(gè)基于Java的開放源代碼的，可擴(kuò)展的開發(fā)平臺(tái)，它提供給了開發(fā)人員一個(gè)一流的Java集成開發(fā)環(huán)境。通過插件，Eclipse可以成為一個(gè)成熟的，可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)。并且它是開源的，限制少，對(duì)于需要擴(kuò)展性強(qiáng)大的系統(tǒng)有很好的幫助。

1.4 MySQL

它是一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)保存在不同的表中。MySQL使用的SQL語(yǔ)言是用于訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的最常用標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言。MySQL軟件采用了雙授權(quán)政策，具有體積小、速度快、成本低，并且開放源碼的特點(diǎn)。

1.5 Tomcat

Tomcat 服務(wù)器是一個(gè)免費(fèi)的開放源代碼的Web 應(yīng)用服務(wù)器，屬于輕量級(jí)應(yīng)用服務(wù)器，是開發(fā)和調(diào)試JSP 程序的首選。

2 系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

該系統(tǒng)的功能主要由學(xué)生，教師，管理員三個(gè)功能模塊組成。

2.1 學(xué)生模塊的功能

學(xué)生將實(shí)現(xiàn)作業(yè)查看、作業(yè)提交、在線討論、課程查看、個(gè)人成績(jī)查看、課件下載、教學(xué)大綱下載、修改登錄密碼等。該模塊具有五大功能：主要用戶查詢他們的學(xué)籍信息，你可以在線課程學(xué)習(xí)，你也可以修改了個(gè)人的信息，改變你的密碼。

2.2 教師模塊的功能

教師特有的功能有布置作業(yè)、批改作業(yè)、再現(xiàn)答疑、在線討論、課件上傳、學(xué)生成績(jī)管理等。該模塊具有四大功能：通過學(xué)生在入學(xué)，完成時(shí)，教師給學(xué)生選擇課程的成績(jī)，所以在這，加上教師對(duì)學(xué)生進(jìn)“課程信息”模塊；除了教師給學(xué)生評(píng)分，教師可以修改個(gè)人信息部分，修改登錄密碼，您可以檢查教學(xué)計(jì)劃的實(shí)施。

2.3 管理員模塊功能

管理員具有全部功能。該模塊具有五大功能：管理員有權(quán)限的管理員權(quán)限的點(diǎn)，以0為超級(jí)管理員，系統(tǒng)的所有操作能夠?qū)崿F(xiàn)，并為管理員1權(quán)限，除了管理員刪除，修改信息的權(quán)限是無法實(shí)現(xiàn)的，可以實(shí)現(xiàn)其他操作；管理員可以管理學(xué)生的入學(xué)教師，管理，管理的課程，管理信息等。

3 自動(dòng)批閱功能的實(shí)現(xiàn)

在學(xué)生提交作業(yè)后，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行識(shí)別批閱來進(jìn)行成績(jī)的評(píng)判。教師也可查看系統(tǒng)的評(píng)判，修改，檢查系統(tǒng)自動(dòng)批閱的結(jié)果，給出修改后的成績(jī)，該成績(jī)?yōu)樵搶W(xué)生的最終成績(jī)。

學(xué)生的高等數(shù)學(xué)作業(yè)題目類型可分為選擇、判斷、填空、計(jì)算。對(duì)于本系統(tǒng)來說可分為兩大類，即客觀題與主觀題。

客觀題里面主要包括選擇、判斷與填空。只要將學(xué)生提交的答案與數(shù)據(jù)庫(kù)中老師輸入的標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行比較，相同則對(duì)，相反則為錯(cuò)。

主觀題的批改，按照高等數(shù)學(xué)的學(xué)科特征，主要分為求極限、導(dǎo)數(shù)、級(jí)數(shù)、積分四部分內(nèi)容。由于計(jì)算公式、符號(hào)較多，我們做了以下一些專門的規(guī)定。（1）系統(tǒng)區(qū)分大小寫英文字母或希臘數(shù)字表示的各種數(shù)學(xué)物理的幾何變量。（2）log、tan、sin等各種數(shù)學(xué)函數(shù)必須采用系統(tǒng)提供的特殊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行輸入，不可以通過鍵盤直接輸入，否則無法被系統(tǒng)所識(shí)別。相應(yīng)的，各種度量單位也應(yīng)該采用特殊結(jié)構(gòu)輸入，否則也無法被系統(tǒng)所識(shí)別。

計(jì)算題的求解過程一般是由多個(gè)求解步驟構(gòu)成的,所有求解步驟通過各種數(shù)學(xué)、物理、幾何和代入關(guān)系形成了一種樹狀結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)將采用深度優(yōu)先的搜索策略對(duì)題目解法中的步驟進(jìn)行求解證明,當(dāng)步驟n求解失敗時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)搜索代換步驟m進(jìn)行代入變換,得到新的求解步驟m1依次類推,直到該步驟求解成功,若所有代換步驟搜索完畢后仍然求解失敗,則當(dāng)前關(guān)鍵步驟求解失敗。如果有部分步驟求解正確,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)分值比例給出分?jǐn)?shù)。

4 系統(tǒng)總結(jié)及不足之處

4.1 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

該系統(tǒng)可以運(yùn)行在多個(gè)操作系統(tǒng)平臺(tái)（Windows NT和Windows 2000 / Windows XP和Windows Vista） 采 用MySQL和Java開發(fā)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，可移植性好。

系統(tǒng)根據(jù)用戶的權(quán)限進(jìn)行劃分，分為學(xué)生，教師和管理員，允許使用系統(tǒng)管理員0的全部功能，你可以更改信息，維修等功能，它是最高級(jí)的系統(tǒng)管理員的權(quán)限；系統(tǒng)管理員只可以使用的功能的一部分，你可以更改信息；學(xué)生和教師可以瀏覽和基本信息的基本操作。這不僅方便了用戶，也保證了系統(tǒng)的安全性。

整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，在瀏覽器上只顯示部分，除了一個(gè)文本框，文本可以復(fù)制，修改等。文本的其他地區(qū)都可以進(jìn)行復(fù)制操作。經(jīng)過編譯整個(gè)程序，在瀏覽器中顯示的是所有的文件名擴(kuò)展部分的SWF，安全；整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中，只會(huì)在地址欄中看到一個(gè)名字：index.html頁(yè)。

該系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔，操作快捷方便，容易更新信息。

4.2 系統(tǒng)缺點(diǎn)

跳轉(zhuǎn)界面復(fù)雜，接口不能被刷新，只能被改進(jìn)。

功能比較簡(jiǎn)單，沒有進(jìn)一步提供一些關(guān)于選修的程功能和其他功能，用戶不能有更好的服務(wù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)有部分冗余，需要進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

有些復(fù)雜的符號(hào)可能無法識(shí)別。