实验综合管理系统的制作方法

本实用新型实施例涉及实验室信息管理技术领域，尤其涉及一种实验综合管理系统。

背景技术：

随着科学技术的进步，实验室信息管理系统已经不再是新鲜事物。如今的实验室信息管理系统能够集合云计算技术进行智能、全面的信息收集、处理，使得实验室工作人员的工作流程更为简单，不再过多的消耗体力和脑力。

由于实验室信息管理系统的诸多优势，在大学物理实验中，实验室信息管理系统也得到了普遍的应用。在应用实验室信息管理系统之后，学生的实验过程普遍简化。学生不再需要关注实验数据处理等细节问题，而是更多的将注意力关注在实验原理的掌握、实验仪器的使用上。

然而，现有的大学物理实验中应用的实验室信息管理系统，对学生的实验过程大都没有相关的监控机制。这就导致对学生的一些作弊行为没有防范措施。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种实验综合管理系统，以有效的防范学生在实验过程中的作弊行为。

本实用新型实施例提供了一种实验综合管理系统，所述系统包括：

学生终端，用于填写各种实验数据，并将所述实验数据上传，同时与监控摄像头连接，在学生实验的过程中通过所述监控摄像头实时采集学生的图像并上传；

教师终端，根据所述学生终端上传的实验数据对学生的实验进行打分，并根据所述学生终端上传的图像判定学生在实验过程中是否作弊；

应用服务器，通过网络分别与所述学生终端及所述教师终端连接，接收所述学生终端上传的实验数据，对所述实验数据进行处理，生成实验报告并传输给所述教师终端，而且接受所述学生终端上传的实时采集学生图像，并传输给教师终端；

数据库服务器，通过网络与所述应用服务器连接，为实验过程中使用的所述实验数据及所述实时采集学生图像提供持久化存储。

本实用新型实施例提供的实验综合管理系统，通过在学生终端上连接用于对学生的实验过程进行图像采集的监控摄像头，实时采集学生实验过程的实时采集图像，并交给教师终端，协助教师判断学生在实验过程中是否存在作弊行为。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型第一实施例提供的实验综合管理系统的网络拓扑结构图；

图2是本实用新型第一实施例提供的学生终端上运行的业务流程的流程图；

图3是本实用新型第一实施例提供的教师终端上运行的业务流程的流程图；

图4是本实用新型第一实施例提供的应用服务器内置功能模块的结构图；

图5是本实用新型第二实施例提供的实验综合管理系统的网络拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

第一实施例

本实施例提供了实验综合管理系统的一种技术方案。图1示出了该系统的网络拓扑结构。参见图1，实验综合管理系统包括：学生终端11、教师终端12、应用服务器13，以及数据库服务器14。

学生终端11通过网络被连接至应用服务器13。进行实验的学生，可以在学生终端11提供的界面上，将实验得到的各种实验数据进行录入，并利用与应用服务器13之间的网络连接，将上述实验数据上传至应用服务器13上。同时，学生终端11同实验室中常用的实验仪器连接。在实验进行中，以及实验结束以后，学生终端11可以通过与实验仪器之间的数据连接，获取到由实验仪器测得的各种实验数据。

在获得一次物理实验的所有实验数据之后，学生终端11通过与应用服务器13之间的网络连接，将上述实验数据上传，以便教师终端12和应用服务器13对学生终端11上传的实验数据进行处理。

学生终端11还进一步的连接有监控摄像头(图中未示出)。在学生利用学生终端11进行物理实验的过程中，与学生终端11连接的监控摄像头定期或者不定期的采集学生在实验过程中的图像。由于上述采集图像能够真实的反应学生在实验过程中的操作过程，教师能够通过上述采集图像判断学生在实验过程是否存在作弊行为。

在完成了通过监控摄像头对上述采集图像的采集操作之后，学生终端11将上述采集图像上传至应用服务器13。应用服务器13在获取到上述采集图像之后，将上述采集图像传输至数据库服务器14进行持久化存储。教师终端12可以通过数据库服务器14获取到上述采集图像，以显示给教师，帮助教师判断学生在实验过程中是否出现了作弊行为。

学生终端11上需要内置有浏览器程序。通过其上内置的浏览器程序，学生终端11能够完成与应用服务器13之间的数据交互，这些交互包含实验数据的上传，以及采集图像的上传。在应用服务器上，这种数据交互通常是通过其上设置的服务器程序实现的。而这种服务器程序可以是AJAX。

通过其上设置的浏览器程序，学生终端11上实现的内置功能包括：学生登录功能、预习功能，以及拍摄监控功能。

学生登录功能用来完成学生登录系统时的身份验证。有了学生登录功能之后，学生终端11能够自动的识别登录学生的身份，并且能够防止非法用户的登入。

预习功能用来实现学生在实验之前对实验内容的预习。这种预习可以是熟悉实验仪器，或者是阅读有应用服务器13提供的简短的实验梗概说明。特别的，在预习阶段，预习功能在学生完成了对实验梗概的阅读之后，会以预习题目的形式对学生的预习效果进行考核。学生此时需要通过学生终端11上的学生界面，对预习题目进行解答。

由于预习功能的设置，本实施例提供的实验综合管理系统对实验过程实施强制预习。这是本实施例与其他现有的实验综合管理系统的最为明显的不同之处。学生通过带有摄像功能的电脑，上网看实验讲义文本，并回答问题，全部问题回答完毕，则自动生成预习实验报告，并在报告的文前，显示出这个学生的注册照片与预习过程中的一张随机照片。

拍摄监控功能用于完成采集图像的定期或不定期采集，以及采集图像的整理上传。通过图像的采集及上传，实现对学生实验过程的监控。

图2示出了学生终端上运行的主要业务流程。参见图2，学生在由学生终端11登录系统之后，由列出的实验列表中选择相应的实验。在选择了对应的实验之后，可以进行实验的预习，或者直接进行实验。在实验完成后，将得到的实验数据填入预置的实验表格。将实验表格进行计分之后，将计分结果，也就是此次实验的得分存入数据库。

教师终端12与学生终端11相同，同样通过网络连接至应用服务器13。教师终端12能够由数据库服务器14上调取学生的实验数据，根据调取到的实验数据对学生的实验进行打分。教师终端12还能够由数据库服务器14上调取学生终端11上传的采集图像，并根据采集图像判断学生在实验过程中是否存在作弊行为。

与学生终端11相同，教师终端12上同样配备有网络浏览器。通过上述的浏览器，教师终端12完成与应用服务器13之间的数据交互。上述数据交互包括：教师的登录，编辑题目的上传，以及对学生作答题目、实验数据的评分。

通过其上设置的网络浏览器，教师终端12实现的功能包括：教师登录功能、题目编辑功能，以及智能评分功能。

教师登录功能能够实现教师对应用服务器的登录。通过在登录过程中教师的身份验证，能够使得整个系统识别登录系统的教师身份，有效的防止非法用户的登入。

题目编辑功能使得教师能够通过教师终端12编辑对学生进行测试的题目。题目编辑完成后，可以通过教师终端12上传至系统的应用服务器13，再由应用服务器13存入数据库服务器14内的数据库中。

智能评分功能对学生给出的题目答案，或者上交的实验数据进行打分。该功能是人工打分和系统自动打分相结合的方式。系统给出的打分结果，应该符合高斯模型。也就是说，系统给出的分数结果x遵循如下公式：

其中，μ表示分数的数学期望，σ表示分数的标准偏差。

例如，可以从所有学生填写的答案中得到填写值的数学期望μ，又给定填写值的标准偏差σ，将每个学生的实际填写值代入至上述公式，就得到了该学生的实际打分的分值。

人工打分又被称为主观打分，是指老师对学生的操作情况给分，对学生的实验总结给分。

图3示出了教师终端上运行的主要业务流程。参见图3，教师在教师终端12上登录之后，可以进行题目编辑，并将编辑好的题目入库。完成上述入库操作之后，教师可以对已经编辑好的题目进行查看，或者将不符合要求的题目删除。进一步的，教师终端12还提供给教师进行分数及报告查看的接口，通过该接口，教师可以对学生提交的报告以及对应的打分进行查看。教师还可以通过教师终端12查看学生终端11上传的采集图像，以判断学生在实验过程当中是否存在作弊现象。

应用服务器13是整个系统的核心服务器。图4给出了应用服务器的功能模块结构图。参见图4，应用服务器包括：登录模块40、预习模块41、时间限定模块42、拍摄监控模块43、预习卷生成模块44、智能处理模块45、智能评分模块46、题目编辑模块47、报告生成模块48，以及自动评语模块49。

登录模块40实现用户登录系统时的身份验证。通常情况下，登录模块40实现的身份验证是基于用户名和密码的验证。

预习模块41实现学生在实验开始时对实验内容的预习。具体的，预习模块41通过向学生终端11显示简短的实验梗概说明，实现学生对实验的预习。

时间限定模块42用于对学生在实验过程中各个操作步骤所消耗的时间进行限定。拍摄监控模块43用于从学生终端11获取有监控摄像头拍摄到的实时图像，并将上述实时图像提供给教师终端12进行显示，以便教师掌握学生是否存在作弊行为。

预习卷生成模块44能够从后台数据库中调取相应的题目，并根据调取的题目生成预习试卷，提供给学生终端11，对学生进行预习阶段的考核。

智能处理模块45能够对由学生终端11上传的各种实验数据进行智能处理。这些处理包括对明显错误数据的剔除，实验数据的统计，图标的绘制等。

智能评分模块46能够对学生终端上传的实验数据进行评分。这种评分可以是依据教师终端提交的指令给出的评分，也可以是系统自动的评分。

题目编辑模块47将题目编辑界面提供给教师终端12，从而实现教师对题目的编辑和上传。题目编辑模块47还能够进一步的完成教师对已经存储题目的检查、核对和相应的剔除。

报告生成模块48能够根据学生终端11上传的实验数据生成相应的实验报告。

自动评语模块49能够根据教师终端对学生实验的打分，自动生成对学生实验的评语。自动评语模块49所生成的评语是对一次学生实验中，学生的各个单项的实验表现综合考虑后的结果。

具体的，根据预习时的答题情况、用时情况，给出预习分数，根据分值，给出预习的评语。在给定数据分数后，也会根据数据情况，给出数据评语。针对老师的主观分值，也会给出不同的操作评语与实验总结方面的评语。

本实施例通过分布式设置学生终端、教师终端、应用服务器以及数据库服务器，实现了无纸化的实验过程管理，同时利用监控摄像头在学生实验过程中实时采集实验图像，有效的防止了学生在实验过程中的作弊行为。

第二实施例

本实施例提供了实验综合管理系统的另一种技术方案。图4示出了该系统的网络拓扑结构。参见图4，实验综合管理系统包括：学生终端41、应用服务器42，以及数据库服务器43。

本实施例与上述第一实施例的不同之处在于，在本系统中并不设置独立的教师终端，而是将第一实施例中教师终端的功能集成在应用服务器中。也就是说，教师通过在应用服务器42上的相关操作，实现题目的编辑，对实验数据的打分等前一实施例中教师终端实现的功能。

除了应用服务器42兼具本实用新型第一实施例中教师终端的功能以外，本实施例中学生终端41，以及数据库服务器43在功能及实现方式上与本实用新型第一实施例中的功能及实现方式完全相同。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。