邵宇飛

摘 ? 要：大學(xué)物理是廣大地方高校普遍開(kāi)設(shè)的一門重要基礎(chǔ)課，然而地方高校的大學(xué)物理教學(xué)往往存在現(xiàn)代化教學(xué)資源相對(duì)短缺、學(xué)生基礎(chǔ)薄弱以及主動(dòng)性學(xué)習(xí)風(fēng)氣不濃等問(wèn)題，教學(xué)效果差，難以繼續(xù)專業(yè)課的深入學(xué)習(xí)，影響行業(yè)人才的培養(yǎng)。探索符合互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代特征的新型大學(xué)物理教學(xué)模式對(duì)解決以上問(wèn)題具有重要意義。文章設(shè)計(jì)了一種基于云平臺(tái)的動(dòng)態(tài)信息化大學(xué)物理考試管理系統(tǒng)，并將其成功應(yīng)用于2個(gè)專業(yè)的7個(gè)行政班。系統(tǒng)內(nèi)置三重隨機(jī)策略以防止學(xué)生作弊行為，有效擺脫了對(duì)大規(guī)模機(jī)房和監(jiān)考教師人數(shù)的依賴，師生即使分散在全國(guó)各地，只要能夠通過(guò)手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，即可完成階段性考試。該信息化教學(xué)改革的成功實(shí)踐可為其他教學(xué)資源相對(duì)不足的地方高校提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理;考試;數(shù)據(jù)庫(kù);管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-8454（2020）11-0084-04

地方高校是我國(guó)高等教育事業(yè)的重要力量，每年向社會(huì)輸出大量行業(yè)人才。大學(xué)物理是廣大地方高校，特別是理工類院校，普遍開(kāi)設(shè)的一門重要課程，旨在為本科生學(xué)習(xí)各理工類專業(yè)課奠定必要的物理基礎(chǔ)，在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理原理分析解決現(xiàn)實(shí)工程技術(shù)問(wèn)題方面，發(fā)揮著不可替代的重要作用。然而地方高校的大學(xué)物理教學(xué)往往存在師資力量不足、輔助設(shè)備不完善、不同專業(yè)錄取的學(xué)生學(xué)習(xí)能力差距大、自主性學(xué)習(xí)風(fēng)氣不濃、學(xué)生突擊復(fù)習(xí)應(yīng)付期末考試以及教師被迫提高及格率等問(wèn)題，久而久之教與學(xué)過(guò)程容易流于表面，導(dǎo)致學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，難以繼續(xù)專業(yè)課的深入學(xué)習(xí)，不利于人才培養(yǎng)。

針對(duì)以上問(wèn)題，很多學(xué)校開(kāi)始通過(guò)信息化技術(shù)手段推進(jìn)大學(xué)物理課程教學(xué)改革，提高教學(xué)效果[1-4]。超星泛雅、雨課堂、慕課、騰訊課堂以及線上直播等基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息化教學(xué)資源和考評(píng)手段也紛紛被引入廣大高校，極大提高了師生互動(dòng)性和考勤效率，也為廣大師生提供了更加豐富的交流渠道。同時(shí)也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)成長(zhǎng)起來(lái)的新時(shí)代大學(xué)生能夠?qū)κ謾C(jī)、平板電腦等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端熟練運(yùn)用，百度和QQ“助攻群”等網(wǎng)絡(luò)作弊方式，使得平時(shí)寫作業(yè)幾乎變成“走過(guò)場(chǎng)”，期末考試作弊防不勝防。因此，如何利用信息化手段設(shè)計(jì)考試模式，嚴(yán)把教學(xué)質(zhì)量關(guān)，盡可能地?cái)D掉學(xué)生在課上、課下混出來(lái)的“水分”，使得成績(jī)能夠及時(shí)真實(shí)地反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，仍是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。筆者開(kāi)發(fā)出一套基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大學(xué)物理動(dòng)態(tài)考試管理系統(tǒng)，對(duì)授課學(xué)生實(shí)行階段性在線測(cè)試。該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確高效地反映授課學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，同時(shí)可以將授課教師從繁重的日常作業(yè)批改工作中解脫出來(lái)，使其將有限的工作時(shí)間和精力有針對(duì)性地投入到具體教學(xué)環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)打分標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一并且及時(shí)公開(kāi)透明，可以大幅度限制學(xué)生通過(guò)人情關(guān)系找分或者抄襲作業(yè)和試卷從而渾水摸魚等現(xiàn)象，能夠有力提高學(xué)生日常學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

一、 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

大學(xué)物理動(dòng)態(tài)考試管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示，分為教師、學(xué)生和管理員三種用戶角色。其中，教師擁有點(diǎn)名、查看出勤、開(kāi)放試卷和查看打印答卷等權(quán)限;學(xué)生有答卷和查看成績(jī)等權(quán)限;管理員則負(fù)責(zé)整體系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)等技術(shù)支持工作。系統(tǒng)采用Browser/Server架構(gòu)，用戶無(wú)需安裝客戶端軟件，只要打開(kāi)瀏覽器輸入網(wǎng)址即可完成操作，非常簡(jiǎn)單便捷，通過(guò)PHP和MySQL實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互以及數(shù)據(jù)管理功能[5]。PHP和MySQL技術(shù)是目前非常成熟、穩(wěn)定、安全的企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于超大型站點(diǎn)，其成熟的架構(gòu)、穩(wěn)定的性能以及簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法，使系統(tǒng)能夠迅速得以開(kāi)發(fā)。為了擺脫對(duì)大規(guī)模機(jī)房的依賴，充分發(fā)揮手機(jī)、筆記本等移動(dòng)設(shè)備的便攜性，考試系統(tǒng)通過(guò)新浪云SAE服務(wù)平臺(tái)結(jié)合獨(dú)享型數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)和管理。新浪云SAE云平臺(tái)發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，功能較為完善，價(jià)格適中，便于系統(tǒng)代碼維護(hù)，并且技術(shù)支持服務(wù)方面做得也非常好，各方面答疑響應(yīng)非常及時(shí)[6]。筆者承擔(dān)2個(gè)專業(yè)共7個(gè)班級(jí)的大學(xué)物理教學(xué)任務(wù)，據(jù)此需要，向新浪云服務(wù)商購(gòu)買了使用期一年的500M云空間和2.88元/天的獨(dú)享型云數(shù)據(jù)庫(kù)資源。

二、核心代碼以及原理

針對(duì)移動(dòng)便攜設(shè)備帶來(lái)的抄襲和作弊問(wèn)題，動(dòng)態(tài)考試系統(tǒng)設(shè)置了三重隨機(jī)策略來(lái)應(yīng)對(duì)，這也是該系統(tǒng)的特色和核心功能：①考題從題庫(kù)中隨機(jī)抽選;②當(dāng)考察同一個(gè)公式的運(yùn)用時(shí)，題中的參數(shù)隨機(jī)變化，不會(huì)出現(xiàn)一模一樣的考題;③考題正確選項(xiàng)的位置隨機(jī)出現(xiàn)，即使是幾個(gè)考生偶然遇到同一考題公式的相同參數(shù)，選項(xiàng)也會(huì)重新排布。此外，系統(tǒng)在答題次數(shù)和答題時(shí)間上也進(jìn)行了限制：所有考生同時(shí)開(kāi)考，同時(shí)結(jié)束，每道考題只出現(xiàn)一次，答過(guò)之后不再出現(xiàn)，每道題都限時(shí)操作，超時(shí)時(shí)間得分為零并且自動(dòng)進(jìn)入下道題或結(jié)束考試。這些約束機(jī)制可以有效禁止抄襲和作弊行為。

圖2通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的考題展示了該三重隨機(jī)策略的實(shí)現(xiàn)效果。該考題考察了學(xué)生對(duì)動(dòng)量守恒定律和動(dòng)能定理的掌握程度。考生每次進(jìn)入該試題，會(huì)看到不同試題參數(shù)和正確選項(xiàng)位置，因此不同的考生同時(shí)進(jìn)入該試題通常不會(huì)遇到一模一樣的“原題”，而且，一旦進(jìn)入該試題，學(xué)生無(wú)法通過(guò)刷新頁(yè)面、后退或者重新登陸等方式作弊答題，必須在“答題倒計(jì)時(shí)”規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成答題。超時(shí)不提交答案，系統(tǒng)默認(rèn)為放棄，計(jì)0分。

該試題的運(yùn)行代碼展示如下：試題中兩個(gè)木塊的質(zhì)量由隨機(jī)整數(shù)變量“$xs1”和“$xs2”控制，選項(xiàng)內(nèi)容賦值給“$daan”數(shù)組，但是卻通過(guò)“$label”數(shù)組隨機(jī)排布，當(dāng)需要重新調(diào)整選項(xiàng)內(nèi)容，只需修改“$daan”數(shù)組即可。最后PHP通過(guò)POST機(jī)制將學(xué)號(hào)、題號(hào)、試題參數(shù)、學(xué)生勾選的選項(xiàng)等信息提交給系統(tǒng)，系統(tǒng)將學(xué)生回答結(jié)果和正確答案以及該試題相應(yīng)的成績(jī)輸入MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)保存。根據(jù)該隨機(jī)策略，教師還可以協(xié)同管理員增加更多的隨機(jī)參數(shù)來(lái)加大試題難度。

<？php

$xs1=mt_rand（2，5）;

$xs2=mt_rand（5，10）;

？>

第一題

已知A、B兩個(gè)木塊質(zhì)量之比為<？php echo "$xs1";？>：<？php echo "$xs2";？>，用一根輕彈簧連接后靜止于光滑水平桌面上，如果用外力將兩木塊壓近迫使彈簧被壓縮，然后撤去外力，則此后A、B兩木塊運(yùn)動(dòng)動(dòng)能之比為：

單項(xiàng)選擇

<？php

include "yemianbaohu.php";

$daan[0]=sprintf（"%d：%d"，$xs2，$xs1）;

$daan[1]=sprintf（"%d：%d"，2*$xs2，$xs1）;

$daan[2]=sprintf（"%d：%d"，$xs2，2*$xs1）;

$daan[3]=sprintf（"%d：%d"，3*$xs2，2*$xs1）;

$myp1=mt_rand（1，4）;

if （$myp1==1）{

$label[0]=$daan[0]; $label[1]=$daan[1]; $label[2]=$daan[2]; $label[3]=$daan[3];

$answer1='A';}

if （$myp1==2）{

$label[0]=$daan[3]; $label[1]=$daan[0]; $label[2]=$daan[1]; $label[3]=$daan[2];

$answer1='B';}

if （$myp1==3）{

$label[0]=$daan[2]; $label[1]=$daan[3]; $label[2]=$daan[0]; $label[3]=$daan[1];

$answer1='C';}

if （$myp1==4）{

$label[0]=$daan[1]; $label[1]=$daan[2]; $label[2]=$daan[3]; $label[3]=$daan[0];

$answer1='D';}

？>

三、實(shí)踐效果

1.學(xué)生操作體驗(yàn)

在考試準(zhǔn)備階段，教師負(fù)責(zé)將考試系統(tǒng)的網(wǎng)址、每個(gè)學(xué)生的賬戶以及初始密碼發(fā)布給學(xué)生，學(xué)生通過(guò)手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)考試系統(tǒng)，登陸界面如圖3（a）所示，登陸后學(xué)生在圖3（b）所示的個(gè)人主頁(yè)內(nèi)可以查看考試規(guī)則、核對(duì)個(gè)人基本信息以及修改登陸密碼。在教師開(kāi)啟某份考試后，學(xué)生刷新個(gè)人主頁(yè)后可以點(diǎn)擊出現(xiàn)的試卷鏈接進(jìn)入圖3（c）所示的考題界面，考題答案必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交，超時(shí)得分為零，考題僅出現(xiàn)一次，考生無(wú)法通過(guò)刷新頁(yè)面、瀏覽器后退功能或者重新登陸方式反復(fù)答題，考題里的參數(shù)可以隨機(jī)出現(xiàn)，選項(xiàng)也隨機(jī)排列，考試時(shí)間結(jié)束教師可以通過(guò)關(guān)閉試卷的方式中斷考生答題?？荚嚱Y(jié)束自動(dòng)跳回個(gè)人主頁(yè)，學(xué)生可以點(diǎn)擊“查看答卷”了解自己成績(jī)和答卷詳情。這些措施有效杜絕了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)尋找答案或者學(xué)生彼此通過(guò)QQ/微信群四處傳遞答案的情況。

2.教師操作體驗(yàn)

與學(xué)生相比，教師在考試系統(tǒng)內(nèi)擁有更多權(quán)限，例如點(diǎn)名、出勤、開(kāi)啟/關(guān)閉試卷、按班級(jí)打印學(xué)生成績(jī)單等。圖4（a）展示的出勤名單非常清晰準(zhǔn)確地提供了缺勤學(xué)生的班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)、時(shí)間以及原因，極大提高了教師的課堂管理效率。出勤名單和學(xué)生答卷詳情等課堂教學(xué)佐證材料，可以按圖4（c）方式輸出成PDF格式的文件，便于保存和查找。圖4（d）展示了用于存儲(chǔ)學(xué)生個(gè)人信息、成績(jī)、出勤和試卷答案等各項(xiàng)資料的數(shù)據(jù)庫(kù)詳情。

3.成績(jī)反饋

筆者利用課堂時(shí)間對(duì)計(jì)算和電氣專業(yè)共七個(gè)班級(jí)的學(xué)生開(kāi)展了“光的干涉”、“光的衍射”、“靜電場(chǎng)”、“穩(wěn)恒磁場(chǎng)”以及“電磁感應(yīng)”五次在線考試。通過(guò)圖5（a）可以看出，電氣18-6的整體表現(xiàn)要明顯優(yōu)于計(jì)算18-7，考慮到2018年遼寧工程技術(shù)大學(xué)葫蘆島校區(qū)電氣專業(yè)平均錄取分?jǐn)?shù)超過(guò)計(jì)算專業(yè)50分這一客觀事實(shí)，該考試系統(tǒng)如實(shí)地反映了兩班學(xué)生在學(xué)習(xí)能力和態(tài)度上的差距。圖5（b）的縱坐標(biāo)為計(jì)算18-7全班學(xué)生某次考試成績(jī)之和，可以看出，隨著課程的進(jìn)行，學(xué)生的成績(jī)呈現(xiàn)下滑的趨勢(shì)，一方面原因是物理內(nèi)容加深，學(xué)習(xí)難度加大;另一方面是線代、英語(yǔ)等其他重要課程陸續(xù)進(jìn)行，多門課程同時(shí)推進(jìn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力提出了更高的要求。值得注意的是，筆者開(kāi)展的這五次考試每次時(shí)間僅需十幾分鐘，考試的開(kāi)始和結(jié)束非常便捷，考試結(jié)束后幾十人的成績(jī)立刻獲得，并且成績(jī)能夠如實(shí)反映學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)，便于后續(xù)有針對(duì)性地答疑和輔導(dǎo)。

四、總結(jié)與展望

大學(xué)物理作為一門廣泛開(kāi)設(shè)的重要工科必修基礎(chǔ)課，對(duì)人才培養(yǎng)具有重要影響，往往是卓越工程人才的起點(diǎn)。然而，如何促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、避免一個(gè)學(xué)年的課上課下學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)淪為“走過(guò)場(chǎng)”卻是當(dāng)前很多地方高校大學(xué)物理教學(xué)不得不面對(duì)的棘手問(wèn)題。遼寧工程技術(shù)大學(xué)葫蘆島校區(qū)設(shè)計(jì)的大學(xué)物理動(dòng)態(tài)考試管理系統(tǒng)能夠幫助教師高效率地完成階段性考試任務(wù)，可以根據(jù)公開(kāi)透明統(tǒng)一的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)完成閱卷和成績(jī)記錄，使教師能夠從繁重的試卷批改工作中解脫出來(lái)，從而將有限的工作時(shí)間和精力有針對(duì)性地投入到具體教學(xué)環(huán)節(jié)，而且內(nèi)置三重隨機(jī)策略防止學(xué)生作弊，因此該考試管理系統(tǒng)可以擺脫對(duì)學(xué)校大規(guī)模機(jī)房和監(jiān)考教師人數(shù)上的依賴，幾百名學(xué)生和任課教師即使因疫情等特殊原因分散隔離在全國(guó)各地，但是只要能夠同時(shí)上線，大家通過(guò)手機(jī)操作即可完成考試。該校在大學(xué)物理信息化考試模式上的設(shè)計(jì)與實(shí)踐可為其他地方高校（特別是機(jī)房、教室、專項(xiàng)資金等教學(xué)資源比較短缺的教學(xué)單位）的大學(xué)物理教學(xué)改革提供有益參考。

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（編輯：王曉明）