實驗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

（浙江樹人大學 信息科技學院，浙江 杭州310015）

實驗報告是學生通過實驗過程將其實驗原理、操作步驟、原始數據、測試結果分析等進行匯總的過程，通過寫實驗報告，學生進一步鞏固了理論基礎知識，提高了學生實際動手能力。[1]寫實驗報告是培養學生獨立分析問題和解決問題的重要環節，特別是在以培養高級應用性人才的高等院校，實驗報告在日常實踐教學中，起到了一個非常重要的作用。

一、紙質報告存在的主要問題

目前大多數高校的實驗報告還是以紙質形式為主，學校大量印刷紙質實驗報告，學生在課堂上做完實驗后寫紙質實驗報告，最后上交給教師批改。我們從事實驗教師崗位多年，既扮演實驗報告批改者的角色，又承擔實驗報告歸檔管理工作，我們發現目前的紙質實驗報告模式，在實驗報告的管理與批改中存在以下缺陷：

（1）紙質實驗報告印刷，不僅浪費了學校的印刷資源，同時大量的紙質實驗報告歸檔存放，占據了實驗室本來就很窘迫的空間。

（2）紙質實驗報告因為統一印刷的原因，紙質實驗報告模版僵化，無法體現不同類型實驗的重點。比如“驗證性實驗”注重的是實驗結果是否符合預期，實驗報告中需要重點分析實驗結果?！霸O計性實驗”注重的是實驗的設計，實驗報告需要重點描述設計方案與實驗過程。

（3）不少學生寫實驗報告，照搬實驗指導書或課本內容，甚至有個別學生抄襲別人的實驗報告，紙質實驗報告無法有效避免這個現象。

（4）紙質實驗報告只能夠手寫完成，少數學生字跡潦草，批改實驗報告的教師顯得非常吃力。

（5）教師批改好紙質實驗報告之后，學生無法及時的了解實驗報告的批改結果與批改建議。

（6）紙質實驗報告的歸檔工作相當復雜，需要檢查每個實驗課程的實驗項目數與實驗報告份數，然后對符合歸檔要求的紙質實驗報告進行逐個捆綁處理并存放。

（7）紙質實驗報告歸檔后不能夠遠程直接調閱，如果有上級教學主管部門要檢查實驗報告，實驗教師需要在實驗報告歸檔存放的倉庫中查找紙質實驗報告，然后提交厚重的紙質實驗報告。

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

二、實驗報告無紙化管理平臺的整體架構設計

結合多年的實驗教學與實驗室管理工作，我們認為要提高學生書寫實驗報告的質量，首先要打破實驗報告紙質化的傳統，采用電子實驗報告，通過建設一個實驗報告無紙化管理平臺，實現實驗報告管理的功能——實驗課程庫管理、實驗項目庫管理、實驗報告模板制作、實驗報告模板發布、實驗報告模板下載、實驗報告在線填寫、實驗報告在線提交、實驗報告防抄襲識別、實驗報告在線批改、實驗報告批改結果查看、實驗報告導入、實驗報告導出、實驗報告信息統計等。實驗報告無紙化平臺的建設與應用，不僅可以節約學校辦學資源，也可以提升實驗報告的質量與效果，同時也提高了實驗報告歸檔與管理的效率。

實驗報告無紙化管理平臺面對的使用對象是學生、教師、實驗報告管理員三個角色,因此實驗報告無紙化管理平臺以角色為模塊劃分界限,我們設計了實驗報告無紙化管理平臺功能與架構，如圖1所示。

圖1 實驗報告無紙化管理平臺功能與架構圖

三、系統核心技術與算法研究

1.核心技術分析

分析實驗報告無紙化管理平臺的各模塊功能，按照常規的軟件開發方法都是容易實現的，但是“實驗報告防抄襲識別模塊”是實驗報告無紙化管理平臺的難點，也是本平臺的關鍵技術。此模塊需要對“文本相似度的計算方法”進行研究，查閱國內外科技文獻，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]，結合本平臺的實際使用情況，如果存在抄襲現象，實驗報告中應該存在詞形相似，“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算法來設計“實驗報告防抄襲識別模塊”。

2.抄襲識別算法設計

算法步驟：實驗報告預處理→實驗報告特征項選擇和加權→生成向量空間模型后余弦計算。

（1）實驗報告預處理

主要是進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的開源代碼“ICTCLAS”。

（2）實驗報告特征項選擇和加權

（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，假設有實驗報告A與B，那么可以設計公式3-1來計算這個句子的相似度。

其中，Wai、Wbi分別表示實驗報告A和B第i個關鍵詞的權值，1 i n。

3.實驗報告相似度閾值的設計

公式3-1中的S im（A，B）可以計算出實驗報告A與B的相似度數值，那么這個數值在哪個區間判定為抄襲，哪個區間判定為不抄襲，確定一個合理的閾值在實驗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。

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

不斷調整閾值E，可以訓練返回準確率指標與召回率指標的數值，根據準確率指標與召回率指標的數值，確定一個合理的閾值，以提高實驗報告無紙化管理平臺中的“防抄襲識別功能”的有效性。

四、結束語

一個具備“防抄襲識別功能”的實驗報告無紙化管理平臺的設計與開發，是一項復雜的系統工程，不只是傳統的信息系統開發，還涉及一些自然語言處理技術，因此本文雖然是實驗報告無紙化管理平臺設計的一個初步探索，但是整體設計了平臺的架構與功能，特別是對平臺的關鍵技術進行了深入的研究。本文的研究為實驗報告無紙化管理平臺的具體開發奠定了可行的技術基礎,實驗報告無紙化管理平臺的建設，不僅可以提高學生書寫實驗質量，也可以提高教師批改實驗報告及反饋效果，同時還可以減輕實驗室工作人員對實驗報告管理工作的負擔。

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