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一种电子实验报告生成、智能批阅、存储及下载系统

阅读:900发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种电子实验报告生成、智能批阅、存储及下载系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种 电子 实验报告自动生成、智能批改、存储及下载系统,包括学生操作子系统,教师操作子系统和项目负责人操作子系统,每个子系统包括多个模 块 ,不同系统不同模块之间相互作用,实现电子实验报告自动生成、智能批改、存储及下载的功能。电子实验报告不仅可以在PC端编辑也可以在移动端编辑。学生可随时在移动端填写实验报告,查看实验报告批改情况,节约时间。实验报告的批改也可在移动端完成,不受时间限制,节省教师时间提高工作效率。本 发明 解决师生之间信息交流滞后性的问题,且 角 色设定自由灵活,教师既可担任实验教师,也可担任项目负责人,教师或项目负责人可随时查看实验报告填写提交情况和实验报告批阅情况。同时,实现实验报告的无纸化,绿色化,符合现代社会可持续发展的要求。,下面是一种电子实验报告生成、智能批阅、存储及下载系统专利的具体信息内容。

1.一种基于电子报告自动生成、智能批阅、存储及下载系统,其特征在于,包括学生操作子系统、教师操作子系统、项目负责人操作子系统,还包括实验报告信息存储模及实验报告下载模块,每个子系统包括多个模块,不同系统、不同模块之间相互作用,共同实现电子实验报告自动生成、智能批改、存储及下载的功能;
所述的学生操作子系统,用于学生填写及提交实验报告,包括实验报告填写模块、实验报告修改模块、实验报告提交模块、实验报告查询模块;所述实验报告填写模块用于根据实验内容和实施过程填写实验报告内容,包括文本输入模块,表格填写模块,图片导入模块;
所述实验报告修改模块用于修改电子实验报告内容,其中,修改包括删除或/和更改电子实验报告内容,内容包括文本内容、数字内容、图片及其它内容;所述实验报告提交模块用于提交电子实验报告,将电子实验报告以Json数据的形式上传到MySQL数据库中;所述实验报告查询模块用于查询实验报告的批阅情况,包括标签、手写注释、符号、备注、成绩及其它内容;
所述的教师操作子系统,用于在系统中发布及批阅实验报告,包括实验报告模板建立模块、实验报告批阅模块、实验报告成绩统计模块;所述实验报告模板建立模块,其实验模板是根据实验内容及特点选择键入方式,包括文本输入模块、表格填写模块、图片导入模块及其组合;所述实验报告批阅模块,基于网络信息化手段的实验报告智能批阅模式、基于教师本身的实验报告主观批阅模式及两者组合,其中,实验报告智能批阅模式包括文本内容智能批阅模块、实验数据正确性智能判断模块、曲线相似度智能判断模块、根据图片判断实验准确性模块,实验报告主观批阅模式为教师主观批阅电子实验报告,包括做标记、写评语及给出实验报告得分,做标记包括手画符号,设置标签及其它标记,同时评判学生实验报告中出现的计算问题和学生在实验报告中所体现出的创造性思维;所述实验报告成绩统计模块,基于计算机程序针对所有学生的实验报告成绩进行统计,自动获取学生的平均分、班级的平均分、给予个人排名、班级排名及其它统计结果;
所述的项目负责人操作子系统,用于对整个系统的管理及服务,包括查看教师模块、查看学生模块、实验报告成绩统计模块;所述查看教师模块用于查询教师布置和批阅实验报告的情况;所述查看学生模块用于查询学生实验报告的提交和成绩信息;所述实验报告成绩统计模块用于统计的内容包括全体学生的平均分、班级的平均分,给予个人排名或班级排名;
所述的实验报告信息存储模块,用于存储电子实验报告,还用于存储预设的各类实验的标准实验数据和曲线、允许误差范围、成绩判定标准及其它实验相关信息,存储数据库为MySQL数据库;
所述的实验报告下载模块,用于教师、学生及项目负责人下载电子实验报告。
2.根据权利要求1所述的一种基于电子报告自动生成、智能批阅、存储及下载系统,其特征在于,所述的学生操作子系统实验报告填写模块中的文本输入模块,根据实验报告模板要求键入实验报告内容,包括实验目的、实验原理、实验仪器和设备、实验步骤及其它文字内容。
3.根据权利要求1所述的一种基于电子报告自动生成、智能批阅、存储及下载系统,其特征在于,所述的学生操作子系统实验报告填写模块中的表格填写模块,在数据输入区域输入实验原始数据及实验结果数据,所述原始数据区域设置算法防止任意修改,所述实验结果区域可自由修改;可将所述原始数据以TXT格式的文件下载到本地进行实验数据处理
4.根据权利要求1所述的一种基于电子报告自动生成、智能批阅、存储及下载系统,其特征在于,所述的学生操作子系统实验报告填写模块中的图片导入模块,手机端或/和PC端导入实验相关照片或/和图片,其中所述照片或/和图片包括bmp,jpg,png,tif,gif,pcx,tga,exif,fpx,svg,psd,cdr,pcd,dxf,ufo,eps,ai,raw,WMF及其它格式,照片或/和图片导入基于微信JSSDK接口
5.根据权利要求1所述的一种基于电子报告自动生成、智能批阅、存储及下载系统,其特征在于,所述的教师操作子系统实验报告智能批阅模式中的文本内容智能批阅模块包括关键词查询模块、自然语言处理模块;
所述关键词查询模块,将获取的项目和实验相对应的关键词作比较;如果关键词没有出现或只是部分出现在获取的项目中,则认为实验报告文本内容不完整,否则认为内容完整,格式正确;并把这一信息写入评语中;并根据关键词出现的个数及关键词的权重给出得分;
所述自然语言处理模块,自然语言的处理流程包括:
步骤一:获取语料;
步骤二:对语料进行预处理,包括语料清理、分词、词性标注和去停用词步骤;
步骤三:向量化,主要把分词后的字和词表示成计算机可计算的向量,用于表达不同词之间的相似关系;
步骤四:模型训练,包括传统的有监督、半监督、监督学习模型及其它模型,根据应用需求不同进行选择;
步骤五:对建模后的效果进行评价。
6.根据权利要求1所述的一种基于电子报告自动生成、智能批阅、存储及下载系统,其特征在于,所述的教师操作子系统实验报告智能批阅模式中的实验数据正确性智能判断模块,处理流程包括:
步骤一:根据学生填写原始数据,自动对原始数据进行处理,得出实验数据处理结果;
步骤二:采用数据相似度算法将得出的数值与要评分数值进行比对,若在误差允许范围内,进入下一步骤;若超出误差允许范围,则认为实验数据处理过程不正确,根据程序设定给出“实验数据处理不正确”的评语,并退回实验报告,学生重新处理原始数据后再重新提交;
步骤三:在信息存储模块提取标准数据与要评分数据进行比较,采用数据相似度算法,数据偏差在误差允许范围内,得满分;数据偏差在误差允许范围外,根据偏差程度给出相应分数,并在实验报告中显示“实验/计算结果不准确”的评语,也可作为疑似问题改为人工批阅。
7.根据权利要求1所述的一种基于电子报告自动生成、智能批阅、存储及下载系统,其特征在于,所述的教师操作子系统实验报告智能批阅模式中的曲线相似度智能判断模块,处理流程包括:
步骤一:根据学生填写原始数据,自动对原始数据进行处理,得出曲线;
步骤二:采用余弦相似度算法将得出的曲线与要评分曲线的形态进行比对,若曲线相似度在90%以上,进入下一步骤;曲线相似度在90%以下,则认为实验数据处理过程不正确,根据程序设定给出“实验数据处理不正确”的评语,并退回实验报告,让学生重新处理原始数据后再重新提交;
步骤三:从信息存储模块中读取标准曲线和要评分的曲线,根据曲线的标记点截取要比对的曲线段,把该段曲线的数据带入相应的算法中,计算出二者的相似度值;根据相似度值给出分数,相似度越高,分数越高。
8.根据权利要求1所述的一种基于电子报告自动生成、智能批阅、存储及下载系统,其特征在于,所述的教师操作子系统实验报告智能批阅模式中的图片判断实验准确性模块,根据图片特定区域颜色饱和度判断实验正确性;根据程序确定颜色判定范围,基于相应算法判断标定范围内的颜色饱和度是否达到标准值范围;在标准值所允许误差范围内,得满分,并给出“实验结果或/和过程正确”的评语;超出误差允许的范围,不得分,并给出“实验结果或/和过程不正确”的评语。

说明书全文

一种电子实验报告生成、智能批阅、存储及下载系统

技术领域

[0001] 本发明属于教学管理技术领域,尤其涉及一种基于WeChat平台的电子实验报告生成、智能批阅、存储及下载系统。

背景技术

[0002] 实验教学是培养学生动手能、使学生形成科学素质的有力手段。在实验的过程中,既培养了学生的实践能力,也提高了学生的创造能力,同时也丰富了学生的想象力。实验教学是学生接受系统的实验技能训练的重要方法;是帮助学生理解理论知识的重要方式;是培养学生实践技能的重要手段。实验报告是实验教学中必不可少的环节,是记录学生实验过程的载体和手段。学生可以通过撰写实验报告来加强对理论知识的理解和掌握,教师可以通过学生撰写的实验报告了解学生对理论知识的掌握程度,因此实验报告也是师生交流的重要方式之一。同时,对实验报告的管理也反映了实践教学的管理平。
[0003] 但是,目前学生的实验报告大多还停留在纸质版,严重制约着实验教学的开展。首先,很多课程的实验结果在纸质实验报告中不能表现或不能完全表现,学生填写纸质版实验报告会花费大量时间,且存在严重抄袭现象;其次,纸质实验报告的批阅和分析需要教师要花费大量时间和精力,批阅实验报告环节经常出现作业积压;再次,纸质版实验报告的填写、提交、批阅、发放等周期长,导致师生间的互动反馈存在滞后,影响实验教学中的闭环学习效果;再次,纸质版实验报告的存储不仅会占用大量空间,而且容易遗失损坏,查询困难,不利于成绩统计等;最后,纸质版实验报告会造成大量纸张消耗,不符合现代社会环境友好型的发展要求。如何提高学生实验报告的表达能力,提高教师批阅实验报告的效率并及时发现和纠正实验报告中存在的问题是许多教师所面对的一个难题。
[0004] 综上所述,现有技术存在的问题是:
[0005] (1)现有技术中很多实验的实验结果在纸质实验报告中不能表现或不能完全表现,部分实验无法用手绘去描述;
[0006] (2)现有技术中学生填写纸质版实验报告浪费大量的时间:学生在每次课后都要花很多时间整理实验报告,加重了学生的负担;且修改纸质版实验报告非常困难,填写出错后甚至要重新填写,既浪费了大量时间,也不利于学生创新能力的培养;
[0007] (3)现有技术中纸质实验报告的批阅和分析也是授课教师的一个负担:由于大学实验需要测量的实验参数多、实验组数多、实验数据量大,且实验报告中经常需要将数据进行统计或绘制成各类图形,教师在批阅实验报告时需要花费大量时间进行计算,以检查报告中的计算过程和结果,因此批阅实验报告是一件十分繁琐且繁重的工作;
[0008] (4)现有技术中即使在同一实验中,不同学生测定的数据也不相同,如果教师仅仅根据学生的实验结果批阅实验报告,那么就很难发现学生在计算过程中出现的错误,如果教师对学生的原始数据逐一处理,无疑又增加了教师的负担;
[0009] (5)现有技术中学生实验报告书写不规范:许多学生交提交的实验报告字迹潦草,条理不清,语言不通顺,数据表格、波形、符号不规范,很难读懂,增加了教师批阅实验报告的难度;
[0010] (6)现有技术中教师在批阅实验报告过程中,难免由于疲劳等原因,会出现批阅不准确或批阅结果不一致等问题,影响了批阅质量
[0011] (7)现有技术中学生需花费大量时间填写实验报告,教师花费大量时间批阅实验报告,所以一方面学生不能及时将实验结论以及实验疑问反馈给教师,另一方面教师不能及时准确地将学生出现的问题反馈给学生,从而导致师生间互动反馈滞后,同样的问题在下次实验中继续出现,使得实验教学效果降低;
[0012] (8)现有技术中纸质版实验报告的存储不仅会占用大量的存储空间,而且纸质版实验报告长期存储容易损坏,字迹容易模糊,存储起来比较困难;
[0013] (9)现有技术中历史实验报告查询十分不方便,难以被参考和重复利用,不同届学生的实验经验和成果很难通过纸版实验报告进行共享;
[0014] (10)现有技术中纸质版实验报告会造成大量的纸张消耗,不符合现代社会环境友好型的发展要求。

发明内容

[0015] 针对目前现有技术存在的实验报告填写、批改、提交、存储、查询等低效率问题,本发明提供了一种电子实验报告生成、智能批阅、存储及下载系统,具有电子实验报告的自动生成、智能批改、数据存储和下载的功能系统,能自动完成实验报告的批阅和评分,并自动完成实验成绩的综合评分和成绩汇总。
[0016] 为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
[0017] 一种电子实验报告生成、智能批阅、存储及下载系统,包括学生操作子系统、教师操作子系统、项目负责人操作子系统,还包括电子实验报告信息存储模及实验报告下载模块。所述学生操作子系统用于学生填写及提交实验报告;教师操作子系统用于在系统中发布及批阅实验报告;项目负责人操作子系统用于对整个系统的管理及服务;实验报告信息存储模块用于存储电子实验报告,还用于存储预设的各类实验的标准实验数据和曲线、允许误差范围、成绩判定标准及其它实验相关信息;实验报告下载模块用于教师、学生及项目负责人下载电子实验报告。
[0018] 所述的学生操作子系统包括实验报告填写模块、实验报告修改模块、实验报告提交模块、实验报告查询模块。
[0019] 所述实验报告填写模块,用于根据教师上传的实验报告电子模板填写实验报告内容。所述实验报告修改模块,用于修改电子实验报告内容;包括修改或删除文本内容,修改或删除实验数据,更改或删除上传的图片等。所述实验报告提交模块,用于提交电子实验报告;学生通过一键提交的方式将电子实验报告以Json数据的形式上传到MySQL数据库中。所述实验报告查询模块,用于查询实验报告的批阅情况;学生提交报告后,通过系统自动批阅程序,可迅速获得实验报告批阅结果,查询内容包括评语、成绩及其它内容。
[0020] 进一步地,所述实验报告填写模块包括文本输入模块、表格填写模块、图片导入模块。所述文本输入模块,是根据实验内容和过程填写实验报告内容,包括实验目的、实验原理、实验仪器与设备、实验步骤、思考题、实验总结及其它文本内容;文本输入的技术基础为HTML语言编辑技术。所述表格填写模块,是在数据输入区域输入实验原始数据及实验结果数据:原始数据区域的数字不能任意修改;结果区域的数字可自由修改,学生可在提交实验报告前修改实验结果数据;学生可将原始数据以TXT格式的文件下载到本地进行实验数据处理;表格填写模块技术支持为HTML语言编辑技术。所述图片导入模块,学生既可以在移动端也可以在PC端导入实验相关图片,图片格式包括bmp,jpg,png,tif,gif,pcx,tga,exif,fpx,svg,psd,cdr,pcd,dxf,ufo,eps,ai,raw,WMF及其它格式;学生可以通过拍摄照片的形式记录实验过程、实验现象和实验结果,并将拍摄的照片上传到实验报告中;系统智能判断或者教师主观判断实验过程、实验现象和实验结果的正确性;学生还可以将处理实验数据得到的曲线以图片的形式上传到实验报告中,系统智能判断或者教师主观判断曲线的正确性。图片导入通道基于微信JSSDK接口
[0021] 所述的教师操作子系统包括实验报告模板建立模块、实验报告批阅模块、实验报告成绩统计模块。
[0022] 所述实验报告模板建立模块用于教师根据实验内容和实验过程建立实验报告模板,包括文本输入模块、表格填写模块、图片导入模块及其组合。所述实验报告批阅模块用于批阅学生提交的电子实验报告;批阅方式包括基于网络信息化手段的实验报告智能批阅模式、基于教师本身的实验报告主观批阅模式及两者的结合体;电子实验报告智能批阅模式通过计算机程序自动批阅实验报告并给出实验报告得分,包括文字智能批阅模块、实验数据正确性智能判断模块、曲线相似度智能判断模块和根据图片判断实验准确性模块。所述实验报告成绩统计模块,用于对所有学生的实验报告成绩进行统计,基于计算机程序自动获取学生的平均分、班级的平均分、给予个人排名、班级排名及其它统计结果。
[0023] 进一步地,所述实验报告智能批阅模式,包括文本智能批阅模块、实验数据正确性智能判断模块、曲线相似度智能判断模块、根据图片判断实验准确性模块。
[0024] 所述文本智能批阅模块,用于批阅电子实验报告文本部分,包括关键词查询模块、自然语言处理模块。
[0025] 其中,所述关键词查询模块是根据文本库中的文本,对词语集合进行检索、分类、过滤的过程。关键词往往是实验报告中具有一定独特性且非常重要的词语。批阅过程为:在电子实验报告信息存储模块中提取关键词,将获取的项目和实验相对应的关键词作比较;如果关键词没有出现或只是部分出现在获取的项目中,则认为实验报告文本内容不完整,否则认为内容完整,格式正确;并把这一信息写入评语中。并根据关键词出现的个数及关键词的权重给出得分。关键词权值分配:(1)只对句子中和课程相关的关键词划分权值;(2)从偏序关系树的最底层划起,最底层权值为1,向上递增1,最顶层权值最高;(3)有或关系的共享一个权值;(4)问题中出现的词不给权值;(5)权值总值为100(对应于该题的满分)。
[0026] 所述自然语言处理模块,是将人类交流沟通所用的语言经过处理转化为机器所能理解的机器语言,是一种研究语言能力的模型和算法框架,是语言学和计算机科学的交叉学科。主要方法分别是基于规则和基于统计的方法,基于规则是人工根据语言相关的规则对文本进行处理;基于统计则是通过大规模的数据库分析数据,从而实现对自然语言的处理。深度学习在自然语言处理中是比较流行的,自然语言处理算法包括:多层感知机、CNN、RNN、Seq2Seq。循环神经网络(RNN)是一种能够对时序数据进行精准建模的网络。RNN及RNN变种长短时记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)在NLP领域得到了广泛应用,LSTM是RNN的升级版本,从抽象的度来看,LSTM保存了文本中的长期依赖信息。并通过对循环层的刻意设计来避免长期依赖的问题和梯度消失的问题。自然语言的处理流程包括以下几个步骤:
[0027] 步骤一:获取语料;
[0028] 步骤二:对语料进行预处理,包括语料清理、分词、词性标注和去停用词等步骤;
[0029] 步骤三:向量化,主要把分词后的字和词表示成计算机可计算的类型(向量),有助于较好的表达不同词之间的相似关系。
[0030] 步骤四:模型训练,包括传统的有监督、半监督、监督学习模型及其它模型,可根据应用需求不同进行选择。但在训练模型时可能会出现过拟合和欠拟合的状况。所谓过拟合就是学习到了噪声的数据特征,而欠拟合是不能较好的拟合数据。解决过拟合的方法主要有增加正则化项从而增大数据的训练量,解决欠拟合则要减少正则化项,增加其他特征项处理数据才行。
[0031] 步骤五:对建模后的效果进行评价,评测指标有准确率(Precision)、召回率(Recall)、F值(F-Measure)。准确率是衡量检索系统的查准率;召回率是衡量检索系统的查全率;F值是综合准确率和召回率用于反映整体的指标,当F值较高时则说明试验方法有效。
[0032] 所述实验数据正确性智能判断模块用于批阅电子实验报告中表格数据部分,包括原始数据和结果数据;
[0033] 数据正确性智能判断流程包括以下几个步骤:
[0034] 步骤一:根据学生填写的原始数据,基于python相关程序,自动对原始数据进行处理,得出结果数据;
[0035] 步骤二:采用数据相似度算法将python程序得出的数值与要评分数值进行比对,若在误差允许范围内,进入下一步骤;若超出误差允许范围,则认为实验数据处理过程不正确,给出“实验数据处理不正确”的评语,并将实验报告退回,学生修改后重新提交;
[0036] 步骤三:在信息存储模块提取标准数据与要评分数据进行比较,数据偏差在误差允许范围内,得满分;数据偏差在误差允许范围外,根据偏差程度给出相应分数,并在实验报告中显示“实验/计算结果不准确”的评语,也可作为疑似问题改为人工批阅。
[0037] 所述曲线相似度智能判断模块,用于批阅电子实验报告中上传曲线部分。
[0038] 曲线相似度智能判断流程包括以下几个步骤:
[0039] 步骤一:根据学生填写原始数据,基于python相关程序,自动对原始数据进行处理,得出曲线;
[0040] 步骤二:采用余弦相似度算法将python相关程序得出的曲线与要评分曲线的形态进行比对,若曲线相似度在90%以上,进入下一步骤;曲线相似度在90%以下,则认为实验数据处理过程不正确,给出“实验数据处理不正确”的评语,并将实验报告退回,学生修改后重新提交;
[0041] 步骤三:从信息存储模块中读取标准曲线和要评分的曲线,根据曲线的标记点截取要比对的曲线段(每段曲线从起始点到终点的数据),然后把该段曲线的数据带入相应的算法中,计算出二者的相似度值。根据相似度值给出分数,一般情况下,相似度越高,分数越高。
[0042] 所述根据图片判断实验准确性模块,用于判断实验过程的正确性,主要是根据图片特定区域颜色饱和度判断实验正确性。根据程序确定颜色判定范围,基于相应算法判断标定范围内的颜色饱和度是否达到标准值范围。在标准值所允许误差范围内,得满分,并给出“实验结果或/和过程正确”的评语。超出误差允许的范围,不得分,并给出“实验结果或/和过程不正确”的评语。
[0043] 进一步地,所述实验报告主观批阅模式,用于教师主观批阅电子实验报告。教师可以在移动端或者PC端对实验报告进行主观批阅。包括在实验报告中做标记、写评语;自由设置评语标签;给出实验报告得分等;同时评判学生实验报告中出现的计算问题和学生在实验报告中所体现出的创造性思维。
[0044] 实验报告主观批阅模式流程包括以下几个步骤:
[0045] 步骤一:根据学生填写的原始数据,基于python相关程序,自动对原始数据进行处理,得出结果数据或曲线;
[0046] 步骤二:教师将python程序得出的数据或曲线与学生填写的数据或曲线进行对比;若相似度在误差允许的范围内,进入下一步骤;若相似度很低,说明学生在原始数据处理过程中出现错误,教师可将实验报告退回,学生修改后重新提交。
[0047] 步骤三:教师根据经验和标准值判断学生填写的实验数据是否合理,绘制的曲线是否正确;并给出合理的分数和评语。
[0048] 所述的项目负责人操作子系统,包括查看教师模块,查看学生模块,实验报告成绩统计模块。查看教师模块,用于查询教师布置和批阅实验报告的情况;查看学生模块,用于查询学生实验报告的提交和成绩等信息;实验报告成绩统计模块,用于统计全体学生的平均分、班级的平均分,给予个人排名及班级排名等。
[0049] 所述的电子实验报告信息存储模块及实验报告下载模块,用于电子实验报告信息的存储和下载。信息存储模块,用于存储电子实验报告,还用于存储预设的各类实验的标准实验数据和曲线、允许误差范围、成绩判定标准及其它实验相关信息,存储数据库为MySQL数据库;实验报告下载模块,用于教师、学生及项目负责人下载电子实验报告。教师、学生及项目负责人可随时将电子实验报告通过PHP转换成pdf格式的文件,并将pdf格式的实验报告下载到本地存储、查看或打印;下载时自动在电子实验报告相关位置生成学生的姓名、学号、实验报告得分、评语等内容。
[0050] 本发明的另一目的在于提供一种实现所述电子实验报告管理系统的程序。
[0051] 本发明的另一目的在于提供一种所述电子实验报告原始数据处理终端。
[0052] 本发明的另一目的在于提供一种所述电子实验报告在移动端基于微信平台管理的系统。
[0053] 综上所述,本发明的优点及积极效果为:
[0054] 本发明使得实验报告的提交、批阅和管理工作更加高效。缩短了实验报告“收集、批阅、成绩反馈、成绩统计”的周期,提高了实验教学的效率。
[0055] 学生可以在移动端或PC端准确高效的完成实验报告撰写,及时的将自己对此次实验的成果和想法作提交,缩短了学生填写实验报告的时间;电子实验报告是以计算机程序为基础的,所以在纸质实验报告中不能表现或不能完全表现的内容可呈现在电子实验报告中,无法用手绘去描述实验曲线或内容也可以通过电子实验报告得以解决,减轻了学生填写实验报告的负担,有利于学生创新能力的培养。
[0056] 教师能够快速高效地批阅实验报告,缩短批阅时间,减轻教师负担;且自动批阅减少了教师的主观因素,更加客观公正;教师还可以根据学生的实验报告填写情况有针对性地调整实验策略,教师与学生之间形成一个闭环,通过这个闭环达到实验教学的目的及意义。
[0057] 方便了教师、学生及项目负责人对实验报告的管理。学生可随时通过移动端填写实验报告内容,查看实验报告批阅情况,反馈意见等,不受时间的限制;教师可以随时随地在移动端实现对实验报告的批阅和查看,不受时间限制,节约教师有限的时间资源;项目负责人可以随时查看学生填写、提交实验报告情况及教师对实验报告的批阅情况。
[0058] 本发明在计算机编程和数据库技术的基础上,开发了非常智能的电子实验报告管理系统。本发明对规范实验教学管理、优化资源配置、促进实验教学的开展和提高实验教学质量有着重要意义。
[0059] 本发明的实现主要是为全校师生提供服务,本发明既可以在移动端也可以在PC端实现实验报告的提交、批阅和管理工作。是计算机网络技术在现代教育发展中的一个重要体现,推动了实践教学的发展,为适应教育改革适应新时代要求做出了贡献。本发明的实现不但节约了教师和学生的时间和精力,而且还使学生与教师之间能迅速的交流信息,解决滞后性的问题。本发明还为教师在课余时间指导学生自主实验创造了可能。系统在试运行期间工作稳定,基本达到了预期效果,提高了学生实验的积极性,方便了实验教师批阅实验报告。
[0060] 本发明还解决了纸质版实验报告存储占用大量空间的问题,解决了纸质版办实验报告容易损坏,字迹容易模糊,存储起来比较困难的问题。
[0061] 本发明还解决了历史实验报告查询不方便问题,使历史实验报告被参考和重复利用成为可能,可以查询不同届学生的实验经验和成果。
[0062] 本发明还解决了纸质版实验报告造成大量的纸张浪费的问题,符合现代社会可持续发展的要求。附图说明
[0063] 图1是本发明电子实验报告系统实施例结构示意图;
[0064] 图2是本发明电子实验报告系统实施例运行流程图
[0065] 图3是本发明电子实验报告实施例批阅流程图;
[0066] 图4是本发明电子实验报告实施例智能批阅模式流程图。具体实施方式:
[0067] 为了使本发明的目的和意愿更加清楚,为了便于本领域技术人员理解和实施本发明,下面结合实施例以及附图对本发明作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
[0068] 本发明从服务全校师生的角度,利用计算机编程和数据库技术,开发了基于微信平台的的电子实验报告自动生成、智能批阅、存储及下载系统,这对规范实验教学管理、优化资源配置、促进实验教学的开展和提高实验教学的质量有着重要意义。
[0069] 实施例
[0070] 如图1所示,本发明实施例提供的电子报告系统是基于微信客户端公众号,依托MySQL数据库,依靠Python编程建立而成的。包括三个子系统,分别是学生操作子系统、教师操作子系统、项目负责人操作子系统,还包括实验报告信息存储模块及实验报告下载模块。
[0071] 本发明实施例提供的学生操作子系统,用于学生填写实验报告模板、修改未提交的实验报告、提交填写完成的实验报告、查看教师已经批阅完成的实验报告以及下载实验报告等相关操作;包括实验报告填写模块、实验报告修改模块、实验报告提交模块、实验报告查询模块。
[0072] 本发明实施例提供的教师操作子系统,用于教师建立实验报告模板、批阅学生提交的实验报告、下载实验报告以及统计学生实验报告得分等相关操作;包括实验报告模板建立模块、实验报告批阅模块、实验报告成绩统计模块。
[0073] 本发明实施例提供的项目负责人操作子系统,用于实验管理系统中项目负责人查看学生实验报告填写和提交情况、教师对实验报告的批阅情况、下载实验报告以及统计学生实验报告得分等相关操作;包括查看教师模块、查看学生模块、实验报告成绩统计模块。
[0074] 本发明实施例提供的实验报告下载模块,用于教师、学生及项目负责人下载电子实验报告。教师、学生及项目负责人可随时将电子实验报告通过PHP转换成pdf格式的文件,并将pdf格式的实验报告下载到本地存储、查看或打印;下载时自动在电子实验报告相关位置生成学生的姓名、学号、实验报告得分、评语等内容。
[0075] 本发明实施例提供的实验报告信息存储模块,用于存储电子实验报告还用于存储预设的各类实验的标准实验数据和曲线、允许误差范围、成绩判定标准及其它实验相关信息,存储数据库为MySQL数据库。
[0076] 本发明实施例具体实施流程如图2所示:
[0077] 步骤1:教师根据实验内容、实验的具体实施过程建立实验报告模板,包括文本输入模块,表格填写模块,图片导入模块及其组合。三个模块可以根据实验内容及实验具体实施过程自由组合。建立的实验报告模板可以长期保存在MySQL数据库中,也可以随时从数据库中提取出实验报告模板进行修改。实验报告模板设置成功后,在相同的实验室中,实验报告模板可以自动生成,无需重复设置。以上所述的操作,均可以在微信公众号中完成,随时随地建立和修改实验报告模板,不受时间和空间的限制。
[0078] 文本输入模块,用于输入实验报告文本内容,包括实验目的、实验原理、实验仪器和设备、实验步骤、思考题、实验总结及其它文本内容;教师通过选择添加的方式,添加到电子实验报告模板中。添加过程中,教师可以进行以下操作:设置模块名称,包括实验目的、实验原理、实验仪器和设备、实验步骤及思考题等;设置本模块的得分,根据不同文本输入模块在实验报告中所占的比重设置各个模块的得分;设置不同文本输入模块评语,根据不同模块所要填写的文本内容,设置相应的评语;添加标签,可根据模块特点,自由设置标签。
[0079] 表格填写模块,用于学生添加原始数据和原始数据处理所得的结果数据。根据程序设定,原始数据在确认后不得修改,原始数据处理所得的结果数据可修改,教师可以根据实验需要进行设置。表格形式可根据实验需要自由选择,不受限定。在添加过程中,教师可以进行以下操作:设置模块名称,包括原始数据、原始数据处理结果数据、实验终点数据等;设置模块的得分,根据模块在实验数据中所占的比重设置每个表格填写模块的得分;设置模块评语,根据模块内容,设置相应的评语;添加标签,可根据模块特点,自由设置标签。
[0080] 图片导入模块:用于学生导入与实验相关的图片,包括实验关键现象图片,处理实验数据所得的曲线图片等。根据程序设定,上传的图片格式包括bmp、jpg、png、tif、gif、pcx、tga、exif、fpx、svg、psd、cdr、pcd、dxf、ufo、eps、ai、raw、WMF及其它格式,不受图片格式限制。在添加过程中教师可设置模块名称,包括实验过程图片、实验曲线、实验现象等;设置模块的得分,根据模块中图片在实验中所占的比重设置每个图片的得分;设置模块评语,根据本模块内容,设置相应的评语;添加标签,可根据本模块特点,自由设置标签。
[0081] 步骤2:学生根据生成的实验报告模板填写实验报告,包括文本输入模块,表格填写模块,图片导入模块及其组合。
[0082] 文本输入模块,用于学生根据实验要求填写相关的文本内容。包括实验目的、实验原理、实验仪器和设备、实验步骤、思考题、实验总结及其它文本内容;教师会在文本输入模块中设置标题,学生根据标题填写相关内容;文本输入的技术基础为HTML语言编辑技术。
[0083] 表格填写模块,在数据输入区域输入实验原始数据及实验结果数据,原始数据区域设置算法防止任意修改,实验结果数字区域可自由修改;学生可将原始数据以TXT格式的文件下载到本地进行实验数据处理,并将处理后的结果数字填写到表格中。
[0084] 图片导入模块,用于学生在移动端或PC端导入实验相关的图片,图片的格式包括bmp,jpg,png,tif,gif,pcx,tga,exif,fpx,svg,psd,cdr,pcd,dxf,ufo,eps,ai,raw,WMF及其它格式。学生根据教师建立模板时设置的标题上传相关的图片;包括实验过程图片、实验关键现象图片、处理实验数据所得曲线图片等。图片的导入是基于微信JSSDK接口。
[0085] 步骤3:学生提交填写完成的实验报告,学生通过一键提交的方式提交实验报告,提交后的实验报告不能再进行修改;如果需要对提交后的实验报告进行修改,需要联系相关实验教师,将实验报告退回后再进行修改,修改后重新提交。
[0086] 步骤4:教师批阅学生提交的实验报告。学生提交实验报告后,教师会在微信公众号收到相关通知;教师可以随时查阅学生上交的实验报告。
[0087] 步骤5:教师选择批阅模式。如图3所示,进入系统后,教师首先要选择批阅模式:手动批阅和自动批阅。如果选择手动批阅模式进入步骤6;如果选择智能批阅模式进入步骤7;
[0088] 步骤6:教师选择手动批阅,进入实验报告主观批阅模式。教师主观批阅电子实验报告,包括做标记、写评语及给出实验报告得分等;做标记包括手画符号,设置标签及其它标记;同时评判学生实验报告中出现的计算问题和学生在实验报告中所体现出的创造性思维。
[0089] 文本批阅:教师根据实验内容批阅学生输入的文本内容,包括实验目的、实验原理、实验仪器和设备、实验步骤、思考题、实验总结及其它文本内容。批阅过程中教师可通过手机触屏功能在实验报告中标记关键词、关键句等。并根据学生填写内容的正确性、完整性及科学性给出每一部分的得分。
[0090] 数据/曲线批阅:数据/曲线批阅分为两大部分,数据处理结果正确性判断和原始数据正确性判断。数据处理结果正确性判断的目的在于考察学生处理原始数据的能力;原始数据正确性判断的目的在于考察学生的实验能力,考察学生在实验过程中是否得到了正确的实验结果及学生的实验过程是否科学合理。
[0091] 数据/曲线批阅流程:
[0092] 步骤6.1:根据学生填写原始数据,基于python相关程序,自动对原始数据进行处理,得出结果数据或曲线;
[0093] 步骤6.2:教师将python程序得出的数据或曲线与学生填写的数据或曲线进行对比;若相似度极高,说明学生处理原始数据的过程正确,教师可给出相关的评语及得分。若相似度很低,说明学生在原始数据处理过程中出现错误,教师可将实验报告退回,学生修改后重新提交。若重新提交后相似度仍然很低,教师可与学生及时进行沟通,提高了教学效果。
[0094] 步骤6.3:教师根据实验原理判断学生所得结果数据是否合理,绘制的曲线是否标准。处理正确的原始数据得到的结果数值是合理的、正确的,曲线是标准的、科学的;相反,处理有缺陷的原始数据得到的数值是不合理的、不正确的,曲线是不标准的、不科学的。因此通过判断学生原始数据是否正确,来考察学生在实验过程中是否得到了正确的实验结果,学生的实验过程是否科学合理。教师根据标准实验报告数据处理情况给出合理的分数。
[0095] 步骤6.3:教师批阅学生上传的图片。实验结束后,学生根据实验模板标题要求上传相应的图片,教师根据经验判断学生实验过程是否科学合理,实验现象是否正确,学生技能的掌握是否达到了实验教学要求等;并给出相应的得分。
[0096] 步骤6.4:教师汇总各部分的得分,给出实验报告的总得分。
[0097] 步骤7:教师选择自动批阅,进入智能批阅模式。在智能批阅模式中,教师只需要选择要批阅的实验报告,通过一键批阅的方式实现对实验报告的智能批阅。在智能批阅模式下,批阅过程全部交由计算机程序完成,教师无需进行任何操作。系统能快速高效地批阅实验报告,缩短批阅时间,减轻教师负担;且自动批阅减少了教师的主观因素,更加客观公正。智能批阅模式包括文本批阅、数据批阅、曲线批阅、图片批阅四步,相应的也就有四个模块,文本智能批阅模块、实验数据正确性智能判断模块、曲线相似度智能判断模块和根据图片判断实验准确性模块;程序设定为依次进行;若中间缺少模块,就自动跳入下一模块进行批阅。
[0098] 步骤7.1:系统首先进入文本智能批阅模块,对学生填写的文本内容进行批阅;批阅方式分为两种:关键词查询模块和自然语言处理模块。文本内容得分在60%以下,则认为学生对实验原理及实验过程掌握不熟练,给出“实验原理及过程书写有误”的评语,并将实验报告退回,学生修改后重新提交。这样既可以及时检查学生对实验的掌握情况,提高了实践教学的效果;也能让师生的交流形成一个闭环,让教师及时了解学生的问题,让学生及时发现自己的错误。
[0099] 关键词查询模块,用于智能批阅电子实验报告文本部分,包括实验目的、实验原理、实验仪器和设备、实验步骤及其它文本内容;是根据文本库中的文本,对词语集合进行检索、分类、过滤的过程。关键词往往是实验报告中具有一定独特性且非常重要的词语。
[0100] 批阅过程为:在电子实验报告信息存储模块提取关键词,将获取的项目和实验相对应的关键词作比较;如果关键词没有出现或只是部分出现在获取的项目中,则认为实验报告文本内容不完整,否则认为内容完整,格式正确;并把这一信息写入评语中。并根据关键词出现的个数及关键词的权重给出得分。
[0101] 关键词权值分配:(1)只对句子中和课程相关的关键词划分权值;(2)从偏序关系树的最底层划起,最底层权值为1,向上递增1,最顶层权值最高;(3)有或关系的共享一个权值;(4)问题中出现的词不给权值;(5)权值总值为100(对应于该题的满分)。
[0102] 自然语言处理模块,是将人类交流沟通所用的语言经过处理转化为机器所能理解的机器语言,是一种研究语言能力的模型和算法框架,是语言学和计算机科学的交叉学科。主要方法分别是基于规则和基于统计的方法,前者是人工根据语言相关的规则对文本进行处理;后者则是通过大规模的数据库分析数据,从而实现对自然语言的处理。深度学习在自然语言处理中是比较流行的,其算法包括:多层感知机、CNN、RNN、Seq2Seq等。循环神经网络(RNN)是一种能够对时序数据进行精准建模的网络。RNN及其变种长短时记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)在NLP领域得到了广泛应用,例如在语言模型、句法分析、语意角色标注等领域均有优异的表现。LSTM是RNN的升级版本,从抽象的角度来看,LSTM保存了文本中的长期依赖信息。并通过对循环层的刻意设计来避免长期依赖的问题和梯度消失的问题。
[0103] 自然语言的处理流程包括以下几个步骤:
[0104] 步骤7.1.1:获取语料;
[0105] 步骤7.1.2:对语料进行预处理,包括语料清理、分词、词性标注和去停用词等步骤;
[0106] 步骤7.1.3:向量化,主要把分词后的字和词表示成计算机可计算的类型(向量),有助于较好的表达不同词之间的相似关系。
[0107] 步骤7.1.4:模型训练,包括传统的有监督、半监督、无监督学习模型及其它模型,可根据应用需求不同进行选择。但在训练模型时可能会出现过拟合和欠拟合的状况。所谓过拟合就是学习到了噪声的数据特征,而欠拟合是不能较好的拟合数据。解决过拟合的方法主要有增加正则化项从而增大数据的训练量,解决欠拟合则要减少正则化项,增加其他特征项处理数据才行。
[0108] 步骤7.1.5:对建模后的效果进行评价,常用的评测指标有准确率(Precision)、召回率(Recall)、F值(F-Measure)等。准确率是衡量检索系统的查准率;召回率是衡量检索系统的查全率;而F值是综合准确率和召回率用于反映整体的指标,当F值较高时则说明试验方法有效。
[0109] 步骤7.2:系统进入实验数据正确性智能判断模块,用于对学生填写的数据进行批阅。包括原始数据和结果数据。
[0110] 数据正确性智能判断流程包括以下几个步骤:
[0111] 步骤7.2.1:根据学生填写原始数据,基于python相关程序,自动对原始数据进行处理,得出结果数据;
[0112] 步骤7.2.2:采用数据相似度算法将python相关得出的数值与要评分数值进行比对,若在误差允许范围内,进入下一步骤;若超出误差允许范围,则认为实验数据处理过程不正确,给出“实验数据处理不正确”的评语;并将实验报告退回,学生修改后重新提交;
[0113] 步骤7.2.3:在信息存储模块提取标准数据与要评分数据进行比较,数据偏差在误差允许范围内,得满分;数据偏差在误差允许范围外,根据偏差程度给出相应分数,并在实验报告中显示“实验/计算结果不准确”的评语,也可作为疑似问题改为人工批阅。
[0114] 步骤7.3:系统进入曲线相似度智能判断模块,用于对学生上传的实验曲线进行批阅。
[0115] 曲线相似度智能判断流程包括以下几个步骤:
[0116] 步骤7.3.1:根据学生填写原始数据,基于python相关程序,自动对原始数据进行处理,得出实验曲线;
[0117] 步骤7.3.2:采用余弦相似度算法将python程序得出的曲线与要评分曲线的形态进行比对,若曲线相似度在90%以上,进入下一步骤;曲线相似度在90%以下,则认为实验数据处理过程不正确,给出“实验数据处理不正确”的评语,并将实验报告退回,学生修改后重新提交;
[0118] 步骤7.3.3:从信息存储模块中读取标准曲线和要评分的曲线,根据曲线的标记点截取要比对的曲线段(每段曲线从起始点到终点的数据),然后把该段曲线的数据带入相应的算法中,计算出二者的相似度值。根据相似度值给出分数,一般情况下,相似度越高,分数越高。
[0119] 步骤7.4:系统进入图片判断实验准确性模块,用于对学生上传的图片进行批阅;用于判断实验过程的正确性。主要是根据图片特定区域颜色饱和度判断实验正确性。根据程序确定颜色判定范围,基于相应算法判断标定范围内的颜色饱和度是否达到标准值。在误差允许范围内,得满分,并给出“实验结果或/和过程正确”的评语。超出误差允许的范围,不得分,并给出“实验结果或/和过程不正确”的评语。
[0120] 步骤7.5:最终成绩得出如图4,使用百分制计算。各个部分的得分乘以各自的权重再相加得到最终得分。各部分的得分为100,各部分的权重由教师根据各部分在实验中的重要性设定。最终成绩低于60分,则退回实验报告,修改后重交;或重修实验课程。
[0121] 步骤8:教师或项目负责人抽查实验报告填写及批阅情况。批阅实验报告结束后,项目负责人或教师可以在微信公众号中随时抽查实验报告的填写及批阅情况,起到一定程度的监督作用。抽查过程分为两种,系统自动抽查和手动抽查。
[0122] 系统自动抽查是指系统按比例随机抽取已经批阅的实验报告,项目负责人或教师再进行检查;手动抽查是指项目负责人或教师手动选取已经批阅的实验报告,一般会选择分数过高或者过低的实验报告进行核查;也可以系统自动抽查和随机手动抽查相互配合。这样就能保证实验报告批阅的正确性、公平性、合理性以及科学性。
[0123] 对于抽查的实验报告:如果抽查样本合格率过低,要重新批抽查全体实验报告,这属于小概率事件。
[0124] 步骤9:学生查看批阅后的实验报告。实验报告被批阅后,批阅内容会自动保存到数据库中,学生可以即时查看实验报告的批阅情况。查看内容除了实验报告得分意外,还包括评语、标签、备注、失分点等。学生可以更加全面的了解自己对实验内容、实验原理、实验步骤及数据处理等的掌握情况。
[0125] 步骤10:下载实验报告。学生、教师及项目负责人即可以下载填写完成但未批阅的实验报告,也可以下载批阅完成的实验报告。教师、学生及项目负责人可随时将电子实验报告通过PHP转换成pdf格式的文件,并将pdf格式的实验报告下载到本地存储,查看或打印。下载时自动在电子实验报告相关位置生成学生的姓名、学号、实验报告得分、评语等内容。
[0126] 步骤11:统计学生实验报告成绩。教师或项目负责人用于对所有学生的实验报告成绩进行统计,基于设定程序自动获取学生的平均分、班级的平均分;给予个人排名、班级排名及其它统计结果。可以及时了解全体学生对实验的掌握情况,并根据成绩统计情况及时调整实验。
[0127] 本发明电子实验报告可以基于微信平台编辑,学生可以随时通过移动端填写实验报告,查看实验报告批改情况,节约了学生的时间;实验报告的自动批改也可以在微信端完成,不受时间的限制,即节省了教师的时间,也提高了教师的工作效率;本发明加快了学生与教师之间信息交流的速度,解了决信息交流滞后性的问题;本发明中教师既可以担任实验教师的角色,也可以担任项目负责人的角色,角色设定自由灵活,可随时查看实验报告填写提交情况和实验报告的批阅情况;同时,实现了实验报告的无纸化,绿色化,符合现代社会可持续发展的要求。
[0128] 应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0129] 应当理解的是,上述针对较佳实施例进行了详细的描述,并不能认为用以限制本发明。本领域的技术人员在本发明的启示下,在本发明权利要求的范围内,可以对本发明的内容做出替换或变形,均在本发明的保护范围之内。本发明的请求保护范围应以权利要求为准,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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