基于.NET电子作业管理系统.doc

1、 安徽 广播电视大学 毕业设计（论文） 题 目： 学 基于 .NET 电子作业管理系统 专 业： 计算机信息管理 姓 名： 指导教师： 马 宁 目录 1.1 概念 . 4 1.2 作业版本检测技术 . 4 1.3 作业抄袭检测技术 . 4 1.4 作业批量导出技术 . 4 2.1 电子作业管理系统主要功能需求 . 5 2.2 系统模块设计 . 6 3.1 系统关键技术 . 7 3.1.1 文本块选择与特征提取 . 7 3.1.2 文件夹管理与操作 . 8 3.1.3 统计作业完成情况 . 9 3.1.4 版本检测 . 9 3.1.5 打印作业 . 10 3.1.6 抄袭检测 . 10 3.2

2、保护数据的安全措施 . 12 摘要 ： 在电子作业被越来越多地运用于教学活动的今天，电子作业管理问题尤为重要。本文主要阐述了有关电子作业管理的相关概念及一些技术，如版本检测技术、抄袭检测技术、批量导出技术，并且对电子作业管理系统进行了模块设计以及使用 VB.NET 系统开发工具对系统中的关键技术如：特征提取、文件夹管理、条件显示、版本检测、抄袭检测等进行了实现。有效地提高了电子作业的管理效率，节约了大量 的时间。 关键词 ： 电子作业；基于 VB.NET；抄袭检测；管理技术 Abstract: nowadays, more and more teachers and students use

3、electronic coursework. So we should pay more attention to the problem of the management of electronic coursework. The paper not only expatiate some technology about the management of electronic coursework , such as edition detection、 plagiarism detection and so on, but also realize the management sy

4、stem of electronic coursework with the soft of Visual Basic.Net. The system reduces the time which teachers waste in managing the electronic work of students. Key words： electronic coursework； based on VB.NET ； plagiarism detection； management technology 引言 过去的十年里，使用计算机的学生越来越多 1。并且随着校园网和互联网的普及，信息技术的

5、不断发展，学生可以利用计算机网络直接向老师提交作业， 老师可直接对学生的作业进行批改、管理、分发作业答案和资料等。因此，电子作业作为一种很好的教学和科研资源，凭借其易保存、易修改、可复制、交互性强等特点 2,越来越多的被用于教师的教学生活中。但是，使用电子作业进行师生交流、沟通，在给我们带来便利的同时，也给我们带来了新的问题：面对大批量的作业时，电子作业管理问题尤为突出。可以概括成以下几个方面： 第一 ，缺乏作业版本管理。为学生有时会因为不满意自己已提交的作业，而再次上交作业，这样就会使教师在批改作业过程中重复做功，降低了管理电子作业的效率。版本管理机制可以 使老师只需批改学生的最新版本的作业

6、即可，节省了时间。 第二，缺乏对作业的监督管理。由于电子作业有着易于复制的特点，使得学生之间，学生与网络之间很容易出现抄袭现象，因此，需要对作业进行监督管理，利于老师评改作业，防止学生抄袭现象出现。 第三，缺乏对作业批量处理的机制。教师在面对学生作业时，不是针对某一人，而是整个班级或是整个专业。因此，对拥有同样特征或要运用相同操作的文件进行处理的时，批量技术能够节约大量的时间。 1 电子作业管理技术 电子作业管理是作业环节中非常重要的环节。对于教师来说，由于班级课程 不同，教师批改作业、评定成绩、统计成绩等工作，将花费大量的时间，这不利于提高教学效率。一个好的电子作业管理系统能够有效的减少教师

7、用于电子作业管理的时间。本节提出了一种基于网络邮件系统的作业管理方式 3。 1.1 概念 电子作业管理技术，对于教师来说，是特指通过计算机网络接收到各类作业后，管理系统对其进行分类、整理、检测中运用到的各种技术 4。在进行电子作业管理过程中涉及到的关键技术包括：作业版本检测技术、作业抄袭检测技术、批量导出技术。这些关键技术在教师端进行电子作业管理时，能够有效提高教师管理作 业的效率，有助于教师作业的批改。 1.2 作业版本检测技术 由于老师给学生提交作业的时间是一个时间段，学生在提交作业后，经常会出现学生发现作业需要修改、补充的情况，因此有可能一个学生会提交好几个版本的作业。这样就增大了老师的

8、工作量，老师需要全部浏览完每个版本的作业后，才能确定学生最后修改的作业是哪一版本。作业版本检测技术即是针对这一情况提出的，它能够在教师批改作业之前，对作业版本进行检测，若学生作业存在多个版本，则只显示最后修改过的作业版本以供教师批改。 作业版本检测是电子作业管理系统的一个重要模块，在系统 收到电子作业后，首先判断是否是同一学生的不同版本的作业 5。如果是，则根据作业提交的时间或者通过内容的比较来确定哪一版本是最新或者是最后修改过的。确定了教师要批改的作业版本后，根据用户要求，自动覆盖旧的版本或者对旧的版本进行保存。 1.3 作业抄袭检测技术 在使用计算机处理学生作业时，部分学生作业会出现抄袭的

9、情况。在过去，这种抄袭主要集中于抄袭同学，或者抄袭书中的某一部分。随着英特网的发展，从网络下载文档进行复制的抄袭现象有了很大的增长 6。 学生抄袭他人作业有多种情况： （ 1） 复制抄袭，即将文档中的内 容不经修改复制到作业中，而复制抄袭又包含子集的复制，只复制文章中的某一部分；超集的复制，将文档中的内容全部复制，并且在不改变文档原意的基础上 ,对内容做一些修饰性的修改，添加一些额外的内容；原样复制，完全使用他人文章，不做任何修改，这种抄袭方法是最易检测的；移位复制，将文档中的语句变换位置，形成一篇新的文档 7。 （ 2） 组合抄袭，将多个同学作业进行整合，组成一篇新的作业。后一种抄袭是较为难

10、于检测的。 判断作业是否存在抄袭可以通过计算两篇作业的相似度来判定，即通过比较提取出的能够代表文章特征的特征向量来确定相似 度 8。对于学生抄袭网络上的资料的现象，教师可以在进行抄袭检测之前，可以在网络上将相关资料下载下来，然后通过作业抄袭检测模块将学生的作业与网络上的资料进行比较检测，可以防范部分抄袭网络上文档的现象。 因此，检测作业是否存在抄袭嫌疑是一个复杂的过程 ,其间需要经历大量的繁杂的计算 ,信息统计以及时间。但是，这种技术为老师批改作业节省了时间，并且能够使老师更为公平公正地为学生作业打分。 1.4 作业批量导出技术 对于教师来说，学生的电子作业的数量是非常庞大的。如果想对学生的电

11、子作业进行备份，那么对每一个 学生就进行一次保存是非常不现实的，所以作业批量导出技术是一个能够节约大量时间的关键技术。电子作业批量导出技术，指将用户要求的某个目录下的文件整体的一次保存到本地计算机中。 由于本系统是基于网络邮件的电子作业管理系统，所以作业的批量导出技术是指对邮件的批量导出。一般某个邮件夹内的邮件均存放在同一个文件中，这样就可以把对邮件夹内邮件的批量导出问题可以转化为从邮件夹文件中分离出各个邮件并将其输出到外部文件的问题。并且在对邮件夹文件内部结构组成的分析时，只需关心两封邮件的边界即可，即对邮件格式头的判别，并对位于其后 邮件内容数据的文件导出 9。批量技术的实现能够极大地方便

12、教师对学生电子作业的备份。 2 电子作业管理系统设计 2.1 电子作业管理系统主要功能需求 电子作业管理系统需要完成的主要功能包括： （ 1） 系统使用前，与相应的邮箱帐号绑定以及进行相应的参数设置。 本系统是一种基于网络邮件的电子作业管理系统，使用系统之前，需要将接收学生作业的邮箱与系统相关联，这样才能正确接收到学生作业。此功能是系统正常运行的前提条件 10。一个教师有可能会使用多个邮箱来接收学生作业，因此，多个邮箱帐号的设置也是一项必不可少 的功能。而在使用多个邮箱帐号时，有可能会存在一些冲突，所以也需要系统能够进行相应的参数设置来免除冲突。 （ 2） 根据专业、班级设置不同的文件夹，放置

13、相应专业、班级的学生作业。 一个教师要教授不同的班级、专业，不同的班级和专业所布置的作业是不相同的，所以，系统需要能够对文件夹进行操作，设置相应专业和班级的文件夹来分别存放不同专业、班级学生的电子作业。老师可以规定学生提交电子作业的格式以及发送主题的关键字，系统在接收到电子作业后，根据提取出有关专业和班级的特征值，将其放置到相应的文件夹内。这样能够方便教师 提取、批改和备份作业 11。 （ 3） 统计作业完成情况 统计作业完成的情况有助于教师掌握某个专业或某个班级作业的提交率，并且能够方便的提取未交作业的学生名单，对于评定学生的平时成绩有参考作用。因此，统计作业完成情况的功能对老师进行电子作业

14、管理有很大帮助。老师可以先将教授的班级或专业的学生名单导入到 Excel 的表格中，批改作业结束后，当需要统计某一班级或专业完成作业的情况时，通过系统读取 Excel 中的数据，利于条件过滤算法，将满足条件的数据在系统窗口中显示，如：学生名字及相应成绩、未交作业学生名单等。 （ 4） 查找学生作业最新版本 查找学生作业最新版本的功能是在教师管理学生作业时一种非常实用的功能。学生可能为了补充、修改自己作业，会在一个时段提交不同的几个作业版本。那么就使老师在批改作业过程中重复做功，如果是面对大批量的作业时，可以想象出会有多少的时间被浪费掉。因此，查找学生作业最新版本的功能是系统非常必须的，这样教师

15、在批改、管理电子作业中能够节约更多的时间，使自己有更多的时间来优化自己的教学。 （ 5） 打印学生作业 电子作业中有一部分作业，需要以纸张的形式进行存档。或者教师有时会需要在教学、课堂中使用纸质 的学生作业，需要将学生的电子作业通过本地电脑的打印机打印出来。因此，打印功能是电子作业管理系统的基础功能，也是教师对学生的电子作业进行管理的基础操作。 （ 6） 检测学生作业是否存在抄袭 抄袭检测不是电子作业管理系统的基础功能，却是必不可少的一项功能。因为随着计算机网络的不断普及，电子文档易于复制的特性，使得抄袭越来越容易。利用自然语言复制的检测和文章相似度的检测能够对学生间或对网络上资料的抄袭现象起

16、到一定的防范作用。抄袭检测的功能不仅能够帮助教师管理学生的电子作业和公平的对学生的作业进行评分，更能够警醒学生的 抄袭行为，保证其能够独立完成作业。因此，作业抄袭检测功能也是系统必备的功能之一。 （ 7） 文件加密解密 在信息技术飞速发展的今天，信息不仅成为对于国家、企业的生存是关键因素，对于个人来说也是成败的关键因素。教师利用电子作业管理系统收取作业、分发资料，这些数据都可能成为重要的教学资源和教学案例，需要系统能够保护这些数据的安全，防止他人获取 12。因此，在开发电子作业管理系统中，需要实现学生与教师进行相互交流的数据是以密文的形式在网络中传输的功能。 2.2 系统模块设计 电子作业管理

17、系统包括四个模块，其 体系结构如图 2-1 所示： 图 2-1 系统体系结构 （ 1） 系统设置模块 此模块包括： a)参数设置，如地址薄、院系学生名单、拒收邮件地 址 b)文件夹管理，如创建、删除、移动、复制文件夹，文件夹命名 c)邮 箱帐户管理，如多邮箱帐户的创建、删除，账号自动保存，自动登录 d)密 码管理，如账号密码加密，密码自动保存 （ 2） 教师管理作业模块 此模块包括： a)作业布置，将学生需要完成的作业群发给整个班级或专业 b)作业统计 ，统计提交作业的总人数、提交作业率，统计未交作业的学生的名单 c)作业版本管理，显示同一学生最新版本的作业 d)打印学生作业，将电子作业以纸质

18、形式保存。 （ 3） 作业抄袭检测模块 此模块包括： a)网络文档搜集，将网络中与作业相关的文章下载到本地计算当中b)内部抄袭检测，比较学生之间的作业相似度，进行是否抄袭的判断 c)网 络抄袭检测，将学生作业与网络上下载下来的相关文章进行比较，判断是否从网络上抄袭。 （ 4） 安全模块 电子邮件 电子邮件 作业收集模块 电子作业管理系统 教师管理 作业模块 作业抄袭 检测模块 系统设置 模块 安全模块 此模块包括 ： a)学生端能够对要传送的作业，利用 ASC 码移位加密文件，替代原明文文 件 b)教师端能够对收到的学生作业进行解密 3 教师端对需要发送给学生的资料、答案等文件能够加密。 3

19、基于 .net 的系统实现 本系统 采用 Visual Basic.Net 作为 前台 开发工 具， Visual Basic.Net是Microsoft公司最新的 Visual Studio. Net开发套件中最流行的开发工具，是一种完全面向对象的开发工具 ，不仅继承了 BASIC简单、易用的特点，还具有可视化、面对对象、部件技术、事件驱动等一系列特性， 并且能够和 ASP.NET实现无缝衔接 ，是 WINDOWS环境下最快捷、便利的通用开发工具 13，完全能够开发基于 .NET的电子作业管理系统。电子作业管理系统的主界面如图 3-1所示 ： 图 3-1 系统主界面 3.1 系统关键技术 在

20、开发电子作业管理系统时，对于需要完成的功能：文件夹的操作、打印、版本检测、抄袭检测、加密文件，多个模块协调工作，窗口的切换和隐藏等，涉及以下关键技术： 3.1.1 文本块选择与特征提取 特征提取，是指对能够代表文档主要内容的关键词或者关键语句的提取。首先需对预处理后的文档进行分词，去除高频词等对文档无意的词，再经过 降维处理，最终提取出能代表文档的关键词、关键语句，构造出代表文档内容的特征向量 14。特征提取之前需要对文本块选择，文本块选择是指选择分割文档的方法，其决定着特征向量代表文章内容的精确度。文本块的选择有三种方法：（ 1）将一篇文档作为一个文本块，这是最粗的文本块选择方法 ,但它的效

21、率比较高。一篇文档被看作一个单一的文本块去和其他的文档进行比较，但它只适合用来比较精确相同的文本 ,对内容部分相同的文本不能识别。（ 2）把一个句子看作一个文本块。系统要能够检测文档的部分复制 ,就必须减少文本块的长度。把文档分解成句子序 列 ,可以减少了文本块的长度，那么两篇文档的相似程序就可以通过它们共有的句子的数日来衡量。（ 3）将文档等量划分成几块，再通过比较相同块数的多少来确定文档的相似度。特征提取的流程图如图 3-2所示： 图 3-2 特征提取的流程图 3.1.2 文件夹管理与操作 本系统要求能够设置不同的文件夹来放置不同专业、班级学生的作业，因此对文件夹的操作包括：创建、删除、移

22、动等。 Visual Basic.Net 中提供了三个控件：DirListBox、 DriveListBox 和 FileListBox。有了这三个控件可以利用 System.IO中的方法对文件夹进行管理与操作。此模块系统运行界面如图 3-3 所示： 有时用户会要求对树形目录下的文件夹进行操作，而对树形目录下的文件夹的操作相对复杂一些，因为树形目录是一种集合的形式，对其的操作涉及父节点和子节点 15，例如增加某一专业文件夹可使用 Add 方法，在增加文件夹时要考虑文件夹降维处理 取得特征值 去掉高频词 不含高频词 结束 含有 判断是否含有高频词 读取文件 定义所需要的数据 开始 文本块选择 文

23、档分词 与父节点的关系；删除选节点可以使用 Remove 方法，删除文件夹时要考虑要删除的文件夹下面是否还包含子文件夹。 图 3-3 文件夹管理 3.1.3 统计作业完成 情况 本系统要求能够按用户要求显示学生姓名及成绩和未交作业的学生名单，即是要求系统能够读取通过电子作业批改系统保存到 Excel 表格中的数据。因此，首先要在 VB.NET 应用程序中添加与 Excel 有关的引用，把应用程序与 Excel 联系起来，然后声明 Excel.Application 类型变量 16，这样才能保证系统的正确运行 。然后利用 Range、 UsedRange 对象中的 value 方法取得单元格的值

24、，使用循环语句、判断语句以及 TextBox 中的 AppendText 算法 将符合条件的单元格的值显示在TextBox 控件上。此模块运行界面如图 3-4 所示 : 图 3-4 作业完成情况显示 3.1.4 版本检测 本系统要求具有显示同一学生最新版本作业的功能，即是通过获取作业创建时间或最后修改时间，找出同一学生最新版本的作业。在 VB.NET 中可以调用System.IO.File 类中的 GetCreationTime 方法和 GetLastWriteTime 方法分别获取某一文件的创建时间以及获取文件最后一次修改的时间值 17。通过比较获取到的两个文件的创建时间和最后修改时间，可以

25、确定出哪一版本是最新版本。在调用System.IO.File 类中的方法时一定要进行声明，才能是保证模块正常运行。此模块的界面如图 3-5： 图 3-5 版本检测 3.1.5 打印作业 本系统中打印学生作业的功能，可以通过对 Visual Basic.NET 中的打印对话框控件、页面设置控件、打印预览对话框控件和打印文档控件进行编程来实现。打印文档控件 PrintDocument 是一种为打印对话框、页面设置和打印预览对话框提供文档来源的控件。打印对话框控件 PrintDialog 可以让用户选择打印的份数以及打印次序等属性。页面设置控件 PageSetupDialog 可以 根据用户要求设置

26、页眉、页脚以及纵向或横向打印等有关页面的信息。打印预览对话框控件 PrintPreviewDialog可以为用户显示要打印的文档的外观 18。主要运用到的算法包括： ShowDialog、FileName、 Document、 TextRenderingHint、 DrawRectangle 等。打印学生作业模块的运行界面如图 3-6所示： 图 3-6 打印作业 3.1.6 抄袭检测 检测两个作业之间是否存在抄袭嫌疑，首先需要利用 OpenFileDialog 控件打开需要检测的作业，然后将文本内容利用 System.IO 中的 StreamReader 方法读取到指定 Textbox 中 19，然后调用特征提取函数提取出代表作业内容的特征向量，最后通过计算两个向量的夹角余弦度，得出文章相似度并且判断是否有抄袭现象，实现的流程图如图 3-8 所示 。因为抄袭检测是一个复杂的检测过程，需要大量的时间和有效的算法，本系统只实现了最简单的抄袭检测，即原样复制的检测，抄袭检测模块运行界面如图 3-7 所示。