基于XML技術(shù)的考試閱卷系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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1.3 解析器的設(shè)計(jì)及其功能
1.3.1 解析器的設(shè)計(jì)
考慮到對(duì)不同層次的學(xué)生由于教學(xué)要求不同，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中關(guān)注的知識(shí)點(diǎn)也將會(huì)不同，因此這要求同一實(shí)驗(yàn)必須同時(shí)包含多個(gè)不同考題，考題和實(shí)驗(yàn)應(yīng)該相對(duì)獨(dú)立。為此我們對(duì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)提供同樣的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)集合，不同的實(shí)驗(yàn)考試題目只需要通過(guò)統(tǒng)一的形式訪問(wèn)實(shí)驗(yàn)，選取知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)即可。基于以上思想，本文在通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)考試的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)考題解析器，將實(shí)驗(yàn)考題和大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)兩者連接起來(lái)。解析器負(fù)責(zé)將形式化考試題解析成考試題-知識(shí)點(diǎn)-實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的邏輯關(guān)系，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？紤]到實(shí)驗(yàn)考題的靈活性、多樣性和可擴(kuò)展性，本文采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(SOA)的中間組件模型，通過(guò)使用基于XML的語(yǔ)言來(lái)描述接口，即對(duì)不同試題所考察的知識(shí)點(diǎn)使用基于XML的形式化方案描述，通過(guò)SOA模型組件，調(diào)用大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)，并把在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以XML的形式寫(xiě)入和讀出。這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)試題的任意擴(kuò)充性，也保證了大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)高度的獨(dú)立性。它們的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖3所示。
基于以上思想，本文在對(duì)解析器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，采用內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)。外層解析器用于解析XML當(dāng)中實(shí)驗(yàn)考試題目相關(guān)配置文件所屬實(shí)驗(yàn)種類(lèi)，并把解析而來(lái)的實(shí)驗(yàn)題目編號(hào)作為下一層解析器進(jìn)行解析的標(biāo)示符，以任務(wù)分發(fā)器的形式進(jìn)行分發(fā);內(nèi)層解析器根據(jù)傳遞而來(lái)的編號(hào)標(biāo)示符，把此XML配置文件交與所屬的實(shí)驗(yàn)解析器進(jìn)行解析，通過(guò)解析器統(tǒng)一接口加載到大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中去;然后解析器對(duì)大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)考試過(guò)程產(chǎn)生XML形式的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解析讀取評(píng)判，以達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)操作考試自動(dòng)閱卷的目的。
1.3.2 解析器的功能
根據(jù)以上設(shè)計(jì)，解析器有以下兩大功能：
(1)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的讀取，初始化考試實(shí)驗(yàn)。在考試系統(tǒng)中，為了對(duì)一個(gè)操作性考題進(jìn)行考試，需要在考試開(kāi)始之前，把針對(duì)此考試操作題相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行初始化，這個(gè)初始化可以分成兩種情況：a.把實(shí)驗(yàn)當(dāng)前的有關(guān)儀器進(jìn)行歸零處理。由于在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)中，考慮到儀器的安
全因素，需要將儀器開(kāi)關(guān)等關(guān)系到儀器運(yùn)行是否安全的重要部件處于一種關(guān)閉的初始狀態(tài)，因此在虛擬儀器實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前也要將儀器置于關(guān)閉狀態(tài)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，學(xué)生需根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自行判斷是否要打開(kāi)或關(guān)閉相關(guān)儀器。這也是對(duì)學(xué)生操作進(jìn)行評(píng)分的一個(gè)重要的依據(jù)。b.把與此操作題相關(guān)的儀器參數(shù)進(jìn)行加載。在實(shí)驗(yàn)考試中，由于每個(gè)操作題都有它的特點(diǎn)，因而每個(gè)操作題所涉及到的實(shí)驗(yàn)儀器要進(jìn)行相關(guān)屬性的設(shè)置，以便為下一步的實(shí)驗(yàn)考試做準(zhǔn)備。這個(gè)階段通過(guò)把相關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)即儀器類(lèi)中的屬性進(jìn)行改變，滿足了不同試題多樣性的需要。
總之，在實(shí)驗(yàn)考試開(kāi)始之前，解析器需要把相關(guān)的XML形式的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)進(jìn)行解析，然后把解析出來(lái)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)加載到考試實(shí)驗(yàn)儀器類(lèi)相關(guān)屬性中去。
(2)實(shí)驗(yàn)考試結(jié)束后，解析器把實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的真實(shí)值和標(biāo)準(zhǔn)值以形式化的方式寫(xiě)入到XML數(shù)據(jù)文件中。然后在考試評(píng)閱階段，對(duì)此XML數(shù)據(jù)文件中的實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和評(píng)分規(guī)則等信息進(jìn)行解析，然后閱卷程序根據(jù)解析而來(lái)的數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生的操作實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)分。
2 基于XML實(shí)驗(yàn)閱卷系統(tǒng)在大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)中的實(shí)現(xiàn)
本節(jié)以油滴法測(cè)電子電荷實(shí)驗(yàn)的考試為例，實(shí)現(xiàn)了XML自動(dòng)閱卷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)方案。
2.1 油滴法測(cè)電子電荷的物理原理
密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定電子電荷的基本設(shè)計(jì)思想是使帶電油滴在測(cè)量范圍內(nèi)處于受力平衡的狀態(tài)。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中調(diào)節(jié)平衡電壓的數(shù)值和調(diào)節(jié)顯微鏡觀察窗中的油滴是否處在最清晰的位置等因素來(lái)控制油滴的運(yùn)動(dòng)，然后讀取實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的平衡電壓的數(shù)值，油滴下落時(shí)間等，計(jì)算油滴的帶電量，再根據(jù)油滴所帶電量是元電荷的整數(shù)倍的原理，測(cè)量電子電荷的數(shù)值。
按油滴作勻速運(yùn)動(dòng)或靜止兩種運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi)，油滴法測(cè)電子電荷分為動(dòng)態(tài)測(cè)量法和平衡測(cè)量法，它們的公式分別是：
其中，
，C是儀器常數(shù)，U是兩極板電壓，tf是油滴勻速下落的時(shí)間，tr是油滴勻速上升的時(shí)間，p是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，b是修正常數(shù)，q是油滴所帶電量，η是空氣粘滯系數(shù)，s是油滴勻速下降的距離，ρ1是油滴的密度，ρ2是空氣的密度，d是平行板距離。
2.2 基于XML知識(shí)點(diǎn)的形式化描述
根據(jù)上述油滴實(shí)驗(yàn)的原理，結(jié)合虛擬儀器類(lèi)中視場(chǎng)中油滴的清晰程度由Properties_Microscope_Whirl屬性值所表示，因此采取EATI思想，對(duì)視場(chǎng)中油滴清晰程度知識(shí)點(diǎn)描述如下：
評(píng)論