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国内图书分类号:TP311国际图书分类号: 西南交通大学 研究生学位
论文 垄堂逯猩圜上佳些丕统查旦差撞丕自鱼瑟究皇珏筮 年 级 三雯雯2∑级 姓 名 王 建 申请学位级别 王堂亟± 专 业 工猩力堂 指导老师 龚睚数援 二零一一年五月 一夺一一,平血月Classified Index:TP3 1l {ltlll l I II 11〔Il l III 1 1 I I Y1 956725U.D.C: Southwest Jiaotong University Master Degree Thesis RE S EARCH AND DEVELOPMENT OF INTERRELATED TECHNIQUE S ON ONLINE HOMEWORK S YS TEM F OR MECHANICAL COURSES Candidate:Wang Jian Academic Degree Applied for:Master’S Degree Speciality:Engineering Mechanics Supervisor:Professor Gong Hui May.2011 西南交通大学 学位
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论文作者签名:乏建 指导老师签名: (, 日期:2口ff争易习彦曰 日期:c加tt’.多,厂 西南交通大学硕士学位
论文主要工作(贡献)声明 本人在学位
论文中所做的主要工作或贡献如下: 1)研究了力学课程作图计算类主观题解答中标注与图素隶属关系耦合识别的方法、矢量图素方向与数学表达式中标注变量正负号耦合识别的方法,分析并阐述了标注与图素隶属关系建立算法、标注与图素耦合识别算法及评分策略算法、标注、图素和公式耦合识别处理过程及算法,参与并实现了其中相关算法的程序开发。
21研究了远程智能作业系统中已知条件的随机取值模型,分析并阐述了已知条件随机取值的表示方式、存储方式以及随机取值处理过程、语法检查处理过程、解答步骤识别过程,参与并实现了其中相关算法的程序开发。
3)分析了作业系统向教务系统上报作业成绩、实验成绩、课程成绩数据的业务需求,设计了成绩数据接口的功能模型,介绍了ADO数据库访问接口技术、分析了OLE方式和文件流方式两种数据操作技术的优劣,采用ADO数据库访问接口技术和文件流数据操作技术实现了用户自选字段导出成绩数据到Access数据库或Excel文件的处理和程序开发。
本人郑重声明:所呈交的学位
论文,是在导师指导下独立进行研究
工作所得的成果。
除文中已经注明引用的内容外,本
论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明。
本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。
学位
论文作者签名:五史 日期: 2口ff耳6同芎日 西南交通大学硕士研究生学位
论文 第1页 摘 要 随着教育信息化技术的发展,网上作业方式正逐渐取代传统作业方式。
这种作业环节的技术变革不仅提高了教学质量,同时还大大减轻了教师的工作负担。
但是,目前作业系统还存在图文耦合识别、事先防作业抄袭、作业系统数据接口等问题亟待解决。
本
论文以远程智能作业系统所特有的图文符号公式混合识别批改技术为基础,针对作业系统中上述三方面的问题展开研究。
1)标注、图素和公式的耦合识别 针对力学课程中带有图形内容的计算题,提出了标注与图素隶属关系的描述方法,标注与图素耦合识别算法及评分策略,以及标注、图素和公式的耦合识别算法,从而实现了作业系统对带图形内容计算题的自动识别和批改。
2)题目已知条件随机取值 针对力学课程中的填空题和计算题,提出了已知条件的随机取值模型,给出了随机已知条件定义、语法检查、数据生成、代入识别的基本算法。
系统为教师提供了随机已知条件的设置模块,为不同学生随机生成不同的已知条件,并按照所生成的随机已知条件对学生的计算结果进行识别和批改八从而达到作业系统布置题目因人而异,识别答案因随机值而异,有效地避免了学生互相抄袭作业行为的发生。
3)作业系统数据接口 由于高校的教务管理系统与远程智能作业系统无法直接共享数据,系统之间的关联信息不能自动转移和利用,形成了“信息孤岛”现象。
为了实现作业系统中学生
课程成绩向教务管理系统的自动转移,本文采用ADO数据库访问技术和文件流的数据操作方式,设计了远程智能作业系统与Excel和Access文件的数据接口,实现了作业系统与教务
管理系统对课程成绩管理的良好对接。
关键词:智能识别;符号识别;图形识别;图文隶属关系;图文耦合识别;已知条件随机取值;数据接口 西南交通大学硕士研究生学位
论文 第ll页 Abstract With the development of informatization technology for education,conventionalhomework mode has been taken place by online homework technology.The reform onstudents’homework has not only improved the quality of teaching,but also reduced theteachers’workload greatly.But three problems are still involved in online homework system:coupling recognition of graphs and symbols,prevention to homework plagiarism in advance,homework system data interface.Based on the recognition technologies developed in theIntelligent Grading System(IGS),the above three problems are studied in this thesis. 1)Coupling recognition of labels,graphs and formula As the problems of many mechanical courses concerned,the relationship between labelsand graphs,coupling recognition of labels and graphs are established.Meanwhile thecoupling recognition of labels,graphs and formula are also studied.Therefore the IGS is ableto correct the problems containing a lot of labels,graphs and formula automatically. 2)Random problem conditions For many complex problems in the mechanical courses,random values Call be assignedto the variants of a problem.The definition,syntax checking,generating and recognition ofrandom problem conditions are established in this paper.The new IGS allows teachers todesign the random problem conditions,create unique conditions for different students andcorrect the problems with different conditions in order to prevent copying homework inadvance. 3)Homework system data interface Since there still has no connection between the educational administration informationsystem and the remote intelligent homework system in southwest jiaotong university,theinformation cannot be shared、析th each other.This situation brings the information isolatedisland.In order to solve the most urgent problem of transmiting score data from homeworksystem to education administration.a score data export interface iS designed in which the interface and the technology of data manipulation bytechnology of ADO database accessfile stream mode have been used.By means of this interface,the remote intelligenthomework system allows the user to export the score data for optional fields to MicrosoftExcel and Microsoft Access files.Key words:Intelligent Recognition;Symbolic Recognition;Graph Recognition;Relationbetween labels and graphs;Coupling Recognition of Graphs and Symbols;Random ProblemConditions;Data Interfaces 西南交通大学硕士研究生学位
论文 第1I l页 目 录第1章绪论…………………………………………………………………………………1 1.1问题的提出…………………………………………………………………………..1 1.2作业系统国内外研究现状…………………………………………………………2 1.2.1作图类主观题自动批改技术现状…………………………………………一3 1.2.2已知条件随机取值技术现状………………………………………………..4 1.2.3作业
系统数据接口技术现状………………………………………………..5 1.3课题的来源…………………………………………………………………………5 1.3.1远程智能作业系统简介……………………………………………………一5 1.3.2远程智能作业系统的组成……………………………………………………6 1.4本文的研究内容……………………………………………………………………6 1.5
论文的组织安排……………………………………………………………………7 1.6本章小结……………………………………………………………………………7第2章标注与图素的隶属关系……………………………………………………………8 2.1引言…………………………………………………………………………………………………………….8 2.1.1符号识别………………………………………………………………………8 2.1.2图形识别…………………………………………………………………….1 O 2.2标注识别…………………………………………………………………………..11 2.2.1标注的概念…………………………………………………………………11 2.2.2标注识别特点………………………………………………………………12 2.2.3标注识别要求……………………………………………………………….14 2.3标注与图素隶属关系………………………………………………………………14 2.3.1图素特征点划分…………………………………………………………….14 2.3.2标注与图素隶属关系的表示………………………………………………16 2.3.3标注与图素隶属关系的建立………………………………………………17 2.4本章小结……………………………………………………………………………23第3章标注、图素和公式的耦合识别…………………………………………………一24 3.1引言…………………………………………………………………………………………………………一24 西南交通大学硕士研究生学位
论文 第lV页 3.2标注与图素的耦合识别…………………………………………………………一24 3.2.1标注与图素耦合识别的处理机制…………………………………………24 3.2.2标注与图素耦合识别的评分策略………………………………………….26 3.2.3标注与图素耦合识别的评分
程序…………………………………………27 3.3标注、图素和公式的耦合识别……………………………………………………30 3.3.1标注、图素和公式耦合识别背景………………………………………….30 3.3.2标注、图素和公式耦合识别处理…………………………………………31 3.3.3关键步骤修正的程序实现…………………………………………………33 3.4本章小结…………………………………………………………………………..34第4章已知条件随机取值………………………………………………………………。
36 4.1引言………………………………………………………………………………………………………….36 4.2已知条件随机取值的设计………………………………………………………。
36 4.2.1己知条件随机取值的规则…………………………………………………36 4.2.2已知条件的随机模型………………………………………………………36 4.3已知条件随机取值的相关设置……………………………………………………38 4.3.1题目题文设置……………………………………………………………….38 4.3.2随机已知条件设置………………………………………………………….38 4.3.3题目正确解答设置…………………………………………………………39 4.3.4答案关键步骤设置………………………………………………………….40 4.4已知条件随机取值的实现………………………………………………………..41 4.4.1已知条件随机取值的处理过程……………………………………………41 4.4.2已知条件随机取值的程序实现……………………………………………41 4.4.3已知条件随机取值的关键
代码……………………………………………44 4.5随机己知条件的语法检查………………………………………………………..47 4.5.1随机己知条件的语法检查内容……………………………………………47 4.5.2随机已知条件的语法检查处理过程………………………………………48 4.5.3单个随机已知条件的语法检查…………………………………………….49 4.5.4随机已知条件语法检查的相关函数………………………………………49 4.6随机已知条件解答步骤的识别……………………………………………………53 西南交通大学硕士研究生学位
论文 第V页 4.6.1随机已知条件解答步骤的识别过程……………………………………….53 4.6.2随机己知条件解答步骤识别的关键
代码…………………………………54 4.7本章小结…………………………………………………………………………….56第5章作业系统与教务管理系统的数据接口…………………………………………一57 5.1引言…………………………………………………………………………………………………………..57 5.1.1问题的提出………………………………………………………………….57 5.1.2作业系统原有的成绩管理功能介绍………………………………………57 5.2成绩数据接口设计………………………_………………………………………59 5.2.1需求分析…………………………………………………………………….59 5.2.2数据库概念结构设计………………………………………………………59 5.2.3数据库逻辑结构
设计……………………………………………………….61 5.2.4业务流程图设计…………………………………………………………….63 5.2.5数据流图设计……………………………………………………………….63 5.2.6成绩数据接口功能设计……………………………………………………65 5.3成绩数据接口的数据库技术……………………………………………………。
65 5.3.1相关数据库简介……………………………………………………………66 5.3.2 ADO数据库访问接口技术…………………………………………………66 5.3.4 Delphi的数据操作技术…………………………………………………….67 5.3.5数据导出到Access的方法…………………………………………………68 5.3.6数据导出到Excel的方法………………………………………………….68 5.4成绩数据导出的实现……………………………………………………………..69 5.4.1成绩数据导出模块的处理过程……………………………………………69 5.4.2成绩数据导出模块的程序组成…………………………………………….69 5.4.3成绩数据导出模块的实例…………………………………………………73 5.5本章小结………………………………………………………j……………………75结论……………………………………………………………………………………………………………………77致 谢……………………………………………………………………………………………………………………78参考文献…………………………………………………………………………………….79攻读硕士学位期间发表的
论文……………………………………………………………83 西南交通大学硕士研究生学位
论文 第1页 第1章绪论 .1.1问题的提出 随着教育信息化技术的发展,网上作业方式将逐渐取代传统的作业方式。
这种
作业环节的技术变革不仅提高了教学效果和教学质量,同时还大大减轻了教师的工作负担。
网上作业系统己成为网络教育信息化中的一个非常重要的组成部分,它弥补了传统教学活动中作业环节的不足,在网络教育中发挥着越来越重要的作用。
因此,国内外的教育机构一直都在致力于将各类学科的作业环节由传统的作业方式转变为网上作业方式,以适应现代教育的发展。
从20世纪90年代起至今,伴随着网络的普及和远程教育的发展,网上作业系统无论是在教育理念的新颖性、还是功能设计的完备性等方面都不断获得了进步。
国外出现了一些综合性的多学科网络作业系统,如美国的商业化网络教学软件平台BlackBoard、澳大利亚的
免费开源网络教学
软件平台Moodle以及美国的Webassign在线作业系统。
国内也不断涌现出许多较有特色的专门针对理工科课程的作业系统。
华南师范大学袁媛根据新课程评定理念实现了个性化学习环境下的物理在线作业系统【l】,大连理工大学王灵云研发了基于材料力学
问题求解的智能化网络教学系统【2】,江苏大学卢章平等人通过移动终端或无线局域网建立面向移动教育的工程图学网络习题系统〔3】等等。
研究发现,现有的网络作业系统大都己能够实现作业的布置、提交和批改、成绩统计、讨论答疑,学生互评、
学习追踪、学习建档等方面的功能,但是目前作业系统还存在一些重要问题亟待解决,可将它们概括为以下三个方面: 1)作图计算类主观题自动批改问题 由于力学课程的作图计算类主观题中都会涉及数学公式、图形和标注等形式的解答内容。
对这类作图作业的自动批改不仅要对公式识别、对图形识别,还要将数学公式、图形、标注三者进行耦合识别,才能彻底实现真正意义上的作图计算类主观题自动批改。
而大多数作业系统对自动评改的核心问题却始终避重就轻,只解决了填空、判断、选择类客观题的自动批改、而对作图计算类主观题都未实现对图文公式混排方式解答内容的自动批改,仍然像传统方式那样由教师手工批改。
即使有作业系统将作图计算类主观题解答中的图形、公式和计算数值拆分到多个答题界面,分别按步骤以填空题、判断题或选择题的答题方式进行自动批改,但这种方式不但会对学生答题过程有提示作用,而且也不能通过一副完整的答题界面来考察学生在解题过程中所表现的思维推理、绘图和计算等综合能力: 如果学生作业中的作图计算类主观题无法得到自动批改,将导致师生在网上作业环节又重返传统低效的手工批改方式,则师生还是无法及时得到全面的作业信息反馈,最终还会造成网络教育资源的严重浪费。
西南交通大学硕士研究生学位
论文 第2页 2)事先防止作业抄袭问题 虽然少数作业系统已具有事后抄袭检测的功能,如美国的网络教学软件平台blackboard中的反抄袭工具能对提交的文章进行抄袭检测。
但从国内外文献〔4—17〕的研究情况可知,目前作业抄袭识别的准确性不高,而且只能针对作业中的文字进行抄袭检测,对图形和翻译等抄袭内容却无法检测,这使得抄袭检测技术只能做为防止作业抄袭的一种辅助手段。
所以与其通过事后“诸葛亮”来检测抄袭,不如事先从技术上杜绝抄袭行为的发生,做到“未雨绸缪”。
为了防患于未然,就必须事先预防抄袭行为的发生,通过研究有效的技术手段,防止学生在做作业的过程中进行抄袭。
目前,大部分作业系统在事先防止抄袭行为发生方面的研究开展的还不够充分,仅通过技术手段禁止学生用复制、粘贴方式抄袭作业是比较容易做到的,但这种措施还远远不够。
多数作业系统采用从题库随机出题的办法【18锄】,但随机出题质量尚无有效的综合评估体系,而且要编制海量又精致的题库需要众多专业教师花费大量心血才能完成,倘若题库一旦出现泄漏后果将无法挽回。
同时,随机出题的题目答案结果固定,只.