陸小軍 唐青松

摘要：大學數(shù)學課程是高等學校的一門重要的數(shù)學基礎課，在培養(yǎng)學生的數(shù)學基礎和邏輯能力上起著至關重要的作用。各高等院校對大學數(shù)學的教學都很重視。本文探討了在全球興起MOOCs大潮下大學數(shù)學課程改革的必要性，分析了大學數(shù)學智能在線學習與測評系統(tǒng)在學習和測評中的優(yōu)勢，并提出了嵌入生物特征識別的大學數(shù)學智能學習與測評系統(tǒng)的設計構想，實現(xiàn)隨時隨地學習，創(chuàng)建一個自由交流與學習的平臺，且能保障考試的嚴肅性和公平性。

關鍵詞：大學數(shù)學、生物特征、在線學習與測評、MOOCs

中圖分類號 ： G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（A）-0000-00

1、大學數(shù)學在線學習的必要性

近幾年來，大規(guī)模在線開放課程給全球大學的傳統(tǒng)教育帶來了前所未有的挑戰(zhàn)和機遇[1]，對大學數(shù)學基礎教育課程也是如此。如何應對MOOCs帶來的挑戰(zhàn)，并借助于MOOCs促進我國高等教育的改革，特別是基礎數(shù)學課程改革的問題就擺在我們面前。

學習的主體是學生，教師的任務是激起學生學習的自覺性、主動性，將要我學轉變成我要學。因此教師的課堂教學就不僅僅是傳授知識，更重要的是引領學習，激活學生，激發(fā)靈感。而大學課程在知識內容設計上存在著許多的矛盾[2]。專業(yè)性和綜合性的矛盾。學生由自己主攻的學術方向，學要學習大量的專業(yè)知識，但是大學課程之間又是密切相關、緊密聯(lián)系的，有需要學生學習大量的綜合性知識；規(guī)定性和選擇性的矛盾。大學課程中既存在著必修課，滿足自己專業(yè)方向的知識學習，又存在著選修課，滿足社會對不同類型人才的需求，這是矛盾的；學術性和實踐性的矛盾。大學是一個研究學術的地方，對于大學學術性是不可缺少的。但是同時，實踐是大學課程的活力所在，大學課程中缺乏不了必要的實踐。這些矛盾是課程改革中所面對的問題，是不可避免的。如何把握這些矛盾之間的平衡性，將決定課程改革的成功與否。

2、在線學習與評測系統(tǒng)

網絡化教育代表了教育改革的一個重要發(fā)展方向，已經稱為教育的一個特征。很多文獻在研究在線學習或測評系統(tǒng)[1-4]。

國外考試，比如我們最熟悉的托?？荚?，早就實現(xiàn)了計算機化的考試，提高了效率，同時保證了不同批次考試的難度基本一致，保證了考試的公平性。與國外相比，我國計算機化考試起步較晚，在全國的高校教學管理中，在線考試系統(tǒng)的普及率還是比較低的，大多采用傳統(tǒng)的考試方式。除了某些全國性質的考試在慢慢推行機考外，大部分高校都采用的是傳統(tǒng)的考試方式。國家英語四六級考試，在試行機考方式，離全部實行機試還有段距離；還有注冊會計師考試在不久之前開始全部實行在線考試，使考試作弊的情況很大程度上的得到改善，同時也提高了試卷的管理水平。雖然推行速度還比較慢，但這無法阻擋在線考試是未來發(fā)展的大趨勢，也將加快高校的信息化水平建設。隨著信息技術的普及，各高校和相關部門都在加大技術和資金的投入，加大對計算機考試方面的研究和實行，越來越多的計算機考試系統(tǒng)將會被廣泛應用到各類考試中。相信在不久的未來，計算機考試將會普及到各個需要它的各個領域，帶給人們更大的便捷和公平。

3、在線學習與測評系統(tǒng)的優(yōu)勢

在線學習系統(tǒng)可以讓我們不論在何時何地都可以通過網絡聽課、學習、測試，解決了老師資源和學習資源的地區(qū)不平衡問題，解決了偏遠地區(qū)教學資源匱乏問題。而計算機考試不僅可以將前期的工作極大的簡化，同時在保密性和準確性上也有著傳統(tǒng)考試無法比擬的優(yōu)勢。同時計算機還可以實現(xiàn)同類題目，不同參數(shù)，幾乎可以杜絕抄襲現(xiàn)象的發(fā)生。此外，通過計算機網絡還可以組織實施大規(guī)模異地實時考試。在此新的計算機考試系統(tǒng)方式下，周期短，效率高，可以節(jié)省大量人力、物力、時間，在教學管理、教學手段上都得到較大的改善，在教學效果和效率上都得到較大提高。

4、智能在線學習與測評系統(tǒng)設計

計算機C/S與B/S模式的考試系統(tǒng)應運而生了。目前流行的網絡考試系統(tǒng)主要有兩種，一是基于局域網的C/S模式的考試系統(tǒng)，一種是基于WEB的B/S模式的考試系統(tǒng)。上世紀八十年代以后，C/S模式逐漸普及，此類型考試系統(tǒng)目前已經出現(xiàn)成熟典型的代表；本世紀初，B/S模式應時而生，目前其考試系統(tǒng)還在研發(fā)階段，有待繼續(xù)研究以供廣泛使用[3-4]。

考試系統(tǒng)C/S模式的優(yōu)點為系統(tǒng)安全穩(wěn)定、處理量大，技術相對成熟。其缺點有題庫存放在服務器上，題庫的添、刪等更新操作需要專業(yè)技術人員在該地計算機實施，封閉性較突出，不利于各類教師適時參與題庫建設，易造成題庫建設的滯后，影響考試效果，而且系統(tǒng)升級十分麻煩，一旦升級將造成物力財力的大浪費；考試只能在局域網范圍內進行，所需考試人員較為集中，管理和維護工作量大[3]。

而基于B/S模式的考試系統(tǒng)是近幾年伴隨Internet迅速發(fā)展起來的一種技術，與上述基于C/S模式的兩層結構體系相比，B/S模式采用了三層體系結構，即客戶機層、功能層和數(shù)據(jù)庫服務器層?？蛻魴C上只需安裝瀏覽器（Browser），功能應用安裝在功能層所在的計算機上，試題存放在數(shù)據(jù)庫服務器上。該模式的優(yōu)點是安裝簡便，安全可靠，便于維護、易于升級便于擴充應用，適用范圍廣，不僅可用于校內，也可對外使用，是目前比較有發(fā)展前途的考試方式[6]。

智能在線學習與測試系統(tǒng)可分為學生、老師、管理員等不同角色登陸。學生登陸主要包括用戶信息修改模塊、學習模塊、測試模塊、核對答案模塊、試卷還原模塊、查看成績模塊等。教師和管理員登錄包括班級成績查看模塊、學生試卷還原模塊、學生成績分析模塊、學生管理模塊等。管理員還具有管理教師信息等其他功能。

5、接入生物特征識別認證平臺

最大限度地減少人工干預，智能在線學習與測評系統(tǒng)可以接入生物特征識別平臺。生物特征識別在公安刑偵、金融、人口管理、邊檢、教育、醫(yī)療、社保等領域有廣泛的應用。我們的大學數(shù)學智能在線學習與測評系統(tǒng)接入北京天誠盛業(yè)科技有限公司的生物特征識別認證平臺。SmartBIOS認證平臺基于SOA架構，支持C/S和B/S兩種應用模式。主要包括：系統(tǒng)管理、生物特征認證、生物特征數(shù)據(jù)庫、認證接口組件等組成部分，是一個建立在開放式軟硬件基礎上的、相對獨立的開發(fā)運行平臺。認證平臺具有擴展性、部署靈活等特點，對外提供生物識別認證接口及管理接口，支持多種計算機網絡應用系統(tǒng)的接入，可為用戶提供集中、統(tǒng)一的生物特征身份認證服務[5]。通過綜合性的生物識別認證平臺實現(xiàn)全方位的監(jiān)控，包括登錄、人員跟蹤、行為分析等。平臺生物特征數(shù)據(jù)庫保存了平臺的管理信息、用戶信息、生物特征數(shù)據(jù)及系統(tǒng)日志等數(shù)據(jù)；系統(tǒng)終端、移動終端、管理終端等利用生物特征識別設備獲取用戶生物特征，通過接口調用完成向認證平臺進行生特征注冊及認證的過程。除了前期準備需要人員干預，學習和測試過程中，學生能夠自主選擇自己合適的時間，隨時登錄系統(tǒng)學習或測試。

接入生物特征識別系統(tǒng)的注冊流程有如下幾步：首先，獲取學生的用戶ID，以身份證號或學生證號為例，通過證件閱讀器讀取身份證號或學號等相關信息；將學生用戶ID等信息通過用戶查詢接口發(fā)送到認證平臺，查詢用戶狀態(tài)，用戶是否存在、生物特征是否已注冊完成等，并將查詢結果和系統(tǒng)中生物特征采集的系統(tǒng)參數(shù)返回；如果學生的生物特征已經注冊完成，則進行相關提示，程序結束；如果生物特征注冊尚未完成，那么繼續(xù)下一步操作；錄入生物特征注冊所需信息，例如：左眼、右眼，調用獲取生物特征注冊模板接口，通過系統(tǒng)參數(shù)控制設備采集生物特征圖像，獲取生物特征圖像及特征等數(shù)據(jù)；將學生用戶ID、生物特征圖像及特征等數(shù)據(jù)形成通信數(shù)據(jù)包并加密，調用生物特征注冊接口，發(fā)送到認證平臺；認證平臺接收通信數(shù)據(jù)包，經過解密解析等處理，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫及磁盤文件，并將處理結果返回前端，本次注冊過程完成；其他操作重復以上過程。生物特征識別的認證過程如下：首先，獲取學生的用戶ID，將學生用戶ID等信息通過用戶查詢接口發(fā)送到認證平臺，查詢用戶狀態(tài)，根據(jù)所選擇的認證方式，調用對應的獲取驗證特征接口，通過系統(tǒng)參數(shù)控制設備采集虹膜圖像或人臉圖像；將學生用戶ID、生物特征圖像等數(shù)據(jù)形成通信數(shù)據(jù)包并加密，調用特征驗證請求接口，發(fā)送到認證平臺；認證平臺接收通信數(shù)據(jù)包，經過解密解析，找到ID對應用戶，根據(jù)認證請求類型進行一對一的生物特征比對，并保存認證日志、按照規(guī)則更新注冊圖像及模板；最后，認證平臺將認證處理結果返回前端，本次認證過程結束；登錄考試系統(tǒng)成功后，就跳轉到考試界面，考試過程中可以抓拍學生照片等生物特征信息，進行實時認證。這可以讓我們在無需監(jiān)考的情況下考試，避免了極少部分學生投機取巧心理，阻止發(fā)生違紀的替考或助考行為，保證了考試的嚴肅性和公平性。

總之，智能在線學習與測評系統(tǒng)，可以將考試過程變?yōu)閷W習過程，通過平時在線學習激發(fā)學生的學習熱情和主動性，增強學習的自覺性。將考試作為一個給學生發(fā)揮空間的平臺，一個讓學生展現(xiàn)才能的機會，一個讓學生充滿競爭性和創(chuàng)造性的學習過程。系統(tǒng)將老師從出題、判卷等繁瑣的重復勞動中解放出來，從而將更多的精力放在如何引導學生、借助系統(tǒng)分析學生對知識的掌握的情況，調整教學進度和難易。合理使用智能在線學習與測評系統(tǒng)對教學參與各方都不無裨益。

參考文獻

[1]方文波，馬俊.基于線性代數(shù)智能在線測試系統(tǒng)的考試改革及實踐[J]，中國大學教育，2008，（2），42-44.

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[3]陳懷琛，高淑萍，楊威.科學計算能力的培養(yǎng)與線性代數(shù)改革[J]，高等數(shù)學研究，2009，12（3）：23-25.

[4]陳新文。在線學習系統(tǒng)的研究與設計[J]，鄂州大學學報，2011，18（02）：5-8.

[5]http：//www.techshino.com/.

[6]黃建勛.利用校園網組建網絡考試系統(tǒng)的研究[J]，中國教育技術裝備，2005，（2）：4-5.

[7]肖自紅，張祖平?；?。NET的試題庫與在線考試系統(tǒng)研究[J]，計算機與數(shù)字工程，2008，3：137-138.