讲师moodle电子学习系统中java编程任务模块的评估工具

1外文资料翻译译文

Mo odl e电子学习系统中Java编程任务模块的评估工具摘要本文提出了一种中间系统称为JAssess开发提供一种方便的方法来管理从MoodleTM提交学生的Java编程练习 以及半自动地分级他们。关于所提系统的制度详细信息而且背后隐藏着是解释的算法。它提出了使用时的主要方法来评价Java编程任务以及如何克服在JAssess和MoodleT M的不同的环境中使用。一些测试样本都包括在内。结果表明该模型能够随着每个成功编译的输出显示所建议的标志并且将显示错误并且在每个失败的编译上注上建议的标记。本文总结了该系统的一些局限性并对今后的工作提出了建议。

关键词规划评估MoodleT M基于网络 Java编程语言 JAssess

1 .介绍

学习编程语言如面向对象的J ava编程语言是一个巨大的挑战尤其是当学生们仍处于编程效率的基本水平。需要大量的实践练习帮助学生更好地理解某一特定主题。给予适当的编程练习和作业可以提高学生的认知技能。不幸的是讲师花费大量的时间和精力来评估和考核学生的编程练习和作业。这个评估编程作业手册的方法如硬拷贝和软盘、 显然昂贵、耗时和不灵活的。

如今学习管理系统LMS被广泛用于给讲师和学生提供学习支持以及行政和技术支持Guido和Andreas 2009。如今最突出使用的LMS是MoodleTM

Cole和Foster 2007。分配模块是MoodleTM中最有用的其允许讲师设置有截止日期和最高等级。在指定的日期内学生们能够将他们的任务提交到服务器。该系统记录学生上传他们的程序文件的日期;此功能允许讲师查看任何迟交的情况。讲师能够下载编程工作并给予成绩和反馈。学生可以在任何时间和地点查看成绩和反馈。然而MoodleTM缺乏对汇编和运行编程语言的分配的支持特别是J ava编程语言。讲师需要在自己个人电脑上下载每个程序的源文件并将其保存在不同的位置。讲师需要编译和单独运行该程序然后返回到MoodleTM给予标记和反馈。

MoodleTM作为学习管理系统的功能需要扩展,以便它可以提供一个方便的方法来评估学生的Java编程练习。因此,本文报道的命名为JAssess是Java平台开发的。它提供了一个无缝的解决方案以一个方便的方法来管理学生提交的Java编程练习,包括编译和运行程序,以及给予标志和反馈。在这个系统中,讲师和学

生与MoodleTM交互系统上传和下载Java编程作业。讲师能够评估的程序,而不需要注销MoodleTM系统。

2. 有关编程评估工具的相关工作

最早的自动程序分级工具是由霍林斯沃思(1960)发表的其用于正式的课程规划。在那一刻,老式关键穿孔编程仍广泛使用。从那时起,使用自动平地机已经广泛扩展了几种编程语言直到今天。

TRY系统是在80年末开发的Unix操作系统它测试学生的程序与一个隐藏设置的测试数据(Reek, 1989) 。通过保持测试隐藏的数据,鼓励学生设计没有任何预先的知识测试用例的项目。

Web-C AT,一个开源的自动评分系统,学生代码成绩和学生的分配(Edwa rd s和Pere z-Quifio nes,2008) 。这种方法有助于学生通过有责任感来更好地理解自己的工作 以证明其正确性和程序的有效性。但是只要我们关注,一个完全自动化的平地机执行全部任务是非常方便的无需独立的完成。

3. 系统的概述

MoodleTM,一个模块化面向对象的动态学习环境的缩写,是一个开源编写PUP语言的软件,旨在帮助教师和学生有机会通过在线课程彼此互动(Cole和Foster,2007) 。MoodleTM提供许多不同的模块教学和学习活动,如资源模块,分配模块,讨论论坛以及测试模块(Kumar等人,2011) 。MoodleT M的一个重要特点是它允许修改提供的源代码原件,而开发人员不应该修改或删除原始许可证。这一特点使得它可以延长MoodleTM的功能,使得它能够满足某些组织的需要。

JAsse ss一个Java评估工具的缩写,是编译和运行Java编程文件的源接口来产生适当的输出。该工具是用J ava语言编写的。讲师可以调整标记系统建议,并给予学生适当的反馈。图1显示了Moodle(PUP平台)和JAssess(Java平台)都是是基于web的系统和由M yS q l数据库支持的。虽然P UP和Ja va在语法和语义不相似的,但我们能够通过中间控制器将他们连接在一起(命名为JAssessMoodle) 这样两种技术之间可以交互。

图1 . JAssess和Moodle的框架

图2说明了评估过程的流程。 由讲师定义的过程开始于Moodle环境中的任务描述和任务。

图2.评估过程的流程

讲师需要指定任务名称、到期日期,更重要的是标志学生在成功和失败的编译过程应该得到的如图3所示。之后将任务发布到分配模块,学生可以查看分配任务并开始通过基于给定的问题书写J av a程序来准备答案。一个文本编辑器,如“Textpad”是用于编写Java源文件。鼓励学生测试他们的Java程序,以确保没有语法和运行错误。

图3.讲师设置分配任务

图4.讲师设置分配任务

作业的提交是通过Moodle环境上传Java源文件来完成。然而,在提交源文件之前,学生需要将他们的java程序压缩为压缩格式。压缩文件的名称应该与由主要的方法构成的类名相同。这是遵循编译Java程序使用Java语句的语法。一旦上传压缩压缩文件将存储在数据库中,并附上详细资料,提交日期和任务的描述。

接着是评价步骤其中讲师能够在Moodle环境下查看所有提交的作业包括学生的姓名源文件的名称以及提交的时间。评估作业讲师可以点击“等级”按钮。这一动作指示JAssess系统通过JAssess Moodle系统。学生源文件的执行的结果将显示如图4所示。对于成功的编译讲师能够看到程序的输出和原始程序的源代码。对于不成功的编译讲师可以看到代码来识别可能的原因并且可以编辑代码。该系统还显示标记的建议和讲师可以在“更改标记”区域更改标记 以及在反馈文本区域提供反馈。

4.GAs sess评估算法

预定义的Java文件 Java解压 Java运行时 Java编译器丹Java反射在评

估成功方面起着很大的作用Truong等人 2004。评估过程的第一步是在服务器上创建一个以学生的基质号码命名的文件夹。在此文件中有一个被创建的任务名称的子文件夹。这个子文件夹包含压缩的压缩文件。这些过程需要J ava类文件 因此从包java.io.File中的文件类应被导入 以确保这些流程成为可能。

在任何过程可以进行之前该类应该启动如下面的例子。

File f=new F ile(”C:\\student”);

基于示例实例“f”被声明其分配到的位置和文件/文件夹的名称。在这一点上我们可以通过使用预定义的方法来执行几个任务。为了表示是否指定的位置是一个目录或文件我们可以分别地使用D irecto ry()或F ile()方法。为了确定一个文件存在与否应该使用exists()的方法。如果文件/文件夹存在这个返回为真或如果该文件不存在则返回为假。如果定义位置的文件夹不存在我们可以使用mkd irs()方法来创建文件夹。在一定条件下我们需要列出学生文件夹中的所有文件这时就是我们调用lis tF iles()方法的时候。如果成功地删除文件夹de lete()方法通过返回一个真值来删除一个文件夹否则返回假值。在提交Java源文件之前学生应该遵循的要求之一是以.zip格式压缩所有源文件到一个单一的文件。因此在第二次评估的过程中需要在编译过程之前进行压缩文件的解压过程。 java.util.zip包为数据压缩和解压ZIP和GZIP格式提供了方法。该软件包为阅读ZIP文件提供了一个Z ip lnp utS tre a m类。一旦打开ZIP输入流我们使用返回一个Zip条目对象的getNextEntry()方法来阅读zip条目。解压输出流的设置规定如下int BUFF ER=2048;

FileOutputStream fos=new F ileOutputStream(entry.getName());

BufferedOutputS tream dest=new BufferedO utputStream(fos,BUFF ER);

第三为了编译Java程序一个名为Compile.class文件需要被复制到学生的子文件夹中。该文件包含运用Java编译器作为中间编译学生的Java程序的算法。为了编译学生的源代码并运行它们需要执行命令提示应用程序。棘手的部分是在JAssess运行命令提示符这意味着它已经通过源代码中的命令被自动触发。这是通过从包中使用运行时类来完成和调用exec()方法如下所示

Runtime rt=Runtime.ge tRuntime();Pro ce s s pr=rt.e xec(”c md/c d ir”);

第四步是如下所示j avax.too ls包中的Java编译器。在此阶段在源代码中完成编译并不使用javac命令。一旦成功一个字节码文件被称为一个类文件的生成

JavaCo mp iler co mp iler=Too lPro vider.getS ystemJavaCo mp iler();

如果不成功则显示错误消息。在运行时 Java反射提供了一个动态的方式来操作对象。它有能力检查或修改在J ava虚拟机中运行的应用程序申请。通过缩小这个类的用法它被用来评估学生程序的主要方法。这个任务可以通过导入的

java.lang.re flect.Method包来完成。方法类中驻留了一个命名为invoke()的函数用于运行类中的任何方法。

下面的例子说明了如何使用Java反射来运行一个名为He llo.j ava的Java程序

Class a=Class.forName(”Hello”);

Method m=a.getDeclaredMethod(”main”,new Class[] {String[].class });

在上面的代码中 Java程序由forName()方法声明和getDec laredMethod()方法访问main()方法。一旦main()方法被访问调用invoke()方法如下m.invoke(null,new Objec t[] {null });

5. 结果和讨论

我们已经进行了多次测试为了准备一套测试案例。测试用例代表基于分配问题的示例程序。每个案例故意地准备任何这两个条件编译成功和编译失败。

有了这提议的系统讲师发现学生的程序可以轻松进行分级。讲师只需要在JAssess栏下点击“等级”按钮系统会显示编译结果。对于每一个成功的编译它会显示输出建议的高标志。但是如果编译失败它会显示错误伴随着建议的低标志。讲师可以查看每个学生提交的源代码。因此对于不成功的编译案例它们可以跟踪错误和手动校正它直到程序无差错并准备运行。

6. 结论和未来工作

JAsse ss是一个基于成功或失败编译的分级学生的Java程序的基于web的系统。该系统实现了Java文件 Java解压 Java运行时 Java编译器丹Java反射的预定义包来完成评估的全过程。每个包分配自己的角色并且在一起它有助于减少每学期教育工作者所面临的工作负荷。 Moodle是一个学习管理系统为教育工作者和学生 以及教学和学习活动的互动创造机会。不管电子学习平台的功能我们没有找到任何适合评估一个Java程序的分级工具。其结果是Moodle和JAssess之间的整合将是一个完美的匹配 因为它会相得益彰。

虽然整合是一个成功的尝试但它仍然有缺点。一个限制是标记是基于成功的编译和不知道的逻辑错误。如果学生提交任何错误免费的J ava程序即使该程序不符合问题的标准学生也能够得到高分。因此讲师仍需要查看输出和验证程序的正确性这使得系统明显半自动化。对于未来的研究评估过程可能会得到改善;因为基于逻辑基础的编译。

2.外文原文

Java Programming Assessment Tool for Assignment Module in

Moodle E-learning System

Abstract This paper proposes an intermediate system called JAssess which isdeveloped to provide a handy way to manage submission of students‟ Javaprogramming exercises from Moodl.Details about the proposed system and the algorithm that lay behind it is explain. Itpresents the major methods used while evaluating the Java programming assignmentand how to overcome the different environment used in JAssess and MoodleTM.A fewtest samples are included.Results show that the proposed model is able to display thesuggested mark along with the output for every successful compilation, and willdisplay the error along with the suggested mark for every failed compilation. Somelimitations of the system and suggestions for future works section was conclude inthis paper.

Keywords programming assessment;Moodlelanguage;JAss ess

1.Introduc tio n

Learning programming languages, such as the Java object oriented programminglanguage, is a great challenge especially when the students are still in the basic levelofprogramming efficiency.A lot of practical exercises are needed to help the studentsto lead to better understanding on a particular topic. By giving appropriateprogramming exercises and as signments, the students‟cognitive skill can b e increased.Unfortunately, lecturers take a lot of time and effort to evaluate and assess thestudents‟ programming exercises and assignments. The manual approaches ofassessing programming assignment, such as the hardcopies and diskettes, areobviously costly, time consuming and inflexible.

Nowadays, learning management system(LMS) is widely used to providelearning supports to the lecturers and students,as well as administrative and technicalsupport (Guido&Andreas, 2009).One of the most prominent LMS used today isMoodleTM(Cole&Foster, 2007).Assignment module is among the most useful

facility in MoodleTM that allows lecturer to set assignment with a due date and amaximum grade.Within the specified date, the students are able to submit theirassignments to the server.The system records the date of when the students uploadtheir programming files and this function allows lecturer to view any late submission.The lecturer is then able to download the programming work and give grades andfeedbacks.Students are able to view the grades and feedback at any time and location.However,MoodleTM lacks of support in compiling and running the programminglanguage assignments, specifically the Java programming language. The lecturerneeds to download each programming source files and save it in different locations inthe lecturer‟s own personal computer.The lecturer will then need to compile and runthe program separately and then come back to Moodlefeedbacks.

The functionality of Moodleextended so that it can provide a handy way to evaluate students‟ Java programmingexercises.Therefore, this paper reports about the proposed system named JAssesswhich is developed in Java platform. It provides a seamless solution in providing ahandy way to manage submission of students‟Java programming exercises, includingcompiling and running the programs,as well as giving marks and feedbacks.Withinthis systeand download Java programming assignments.The lecturers are able to evaluate theprograms without the need to log out ofthe MoodleTM system.

2.Related Works on Programming Assessment Tools

The earliest automatic program grading tool was published by Uollingsworth

(1960)which was used for a formal course in programming.At that moment,old stylekey punched programming was still widely used. Since then, the use of automaticgrader has been expanded widely in several programming languages until today.

TRY system was developed in late 80‟s for Unix operating system which teststudent program with a set of hidden test data(Reek, 1989).By keeping the test datahidden, students are encouraged to design programs without any advance knowledgeof the test cases.

Web-CAT,an open source automated grading system, grades the student codesand students‟assignment for each submission by writing their own test code(Edwardsand Pérez-Quifiones,2008).This approach helps the students to understand better oftheir own work by having the sense of responsibility to prove the correctness andvalidity of their program.But as far as we concern, a fully automated grader that

performs the entire task would be very much convenient without having a singleeffort.

3.Overview of the proposed system

MoodleEnvironment, is an open source software written in PUP language,which is designedto help both lecturers and students the opportunity to interact each other throughonline course (Co le&Fosteteaching and learning activities, such as the resource module, assignment module,discussion forums, and quiz module (Kumar et. al., 2011). One importantcharacteristics of MoodleTM is that it allows modification made to the original copy ofthe source code provided that the developer should not modify or remove the originallicense.This characteristic makes it possible to extend the functionalities ofMoodleTMso that it can meet certain organization needs.

JAssess, an acronym for Java Assessment tool, is the interface to compile andrun Java programming source files to produce appropriate output.This tool is writtenin Java language.The lecturer may adjust the marks suggested by the system and givefeedback to the students appropriately.Figure 1 shows the Moodle(in PUP platform)and JAssess (in Java platform) in which both are web-based systems and supported bythe MySql database.Although PUP and Java are not similar in their syntax andsemantics,we are able to connect them together through the intermediate controller(named JAssessMoodle) that can interact between the two technologies.

Fig. 1.JAssess and Moodle framework

Figure 2 illustrates the flow of the assessment process.The process starts by thelecturer defining the assignment‟s description and tasks in Moodle environment.