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互聯網課程作業在線作業與考試系統開發與應用實踐論文
為擺脫在工程水文學教學中，傳統作業布置形式單一，及學生對基本原理、基本概念知識點的鞏固上難以達到理想教學效果的情況，以廣西大學土木建筑工程學院水利系工程水文學實際需求為研究背景，基于SQLServer 2008數據庫，選擇采用B/S模式作為系統結構，應用ASP.NET、ADO.NET等技術開發了一套在線作業及考試系統。本系統實現了題庫管理、試卷管理、評卷分析、考試自測等功能，構建了庫表結構、課程試題庫、手動及智能組卷等關鍵技術，通過2012～2013級學生的應用，不僅有效地與考試題型相銜接便于學生自測，還提高了教師批改作業的效率，提升了教學效果。
在本科專業課程教學環節中，科學地布置課程作業，提高學生對知識的掌握能力十分關鍵。在工程水文學教學實踐中，傳統作業布置形式比較單一，主流教材[1，2]課后習題可供布置的作業的類型不夠全面，通常只包括計算題、作圖題。然而，工程水文學是一門內容廣泛、概念抽象、實踐性強的學科，現有教材的課程課后練習在學生對基本原理、基本概念知識點鞏固上難以達到理想的教學效果[3，4]。將“互聯網+課程作業”教學模式融入到工程水文學的教學實踐當中，以廣西大學土木建筑工程學院水利系工程水文學實際需求為研究背景，針對該課程的特點開發了一套符合教學需求的在線作業與考試系統。本系統的建設很好地彌補了傳統課程作業布置的不足，在該系統試題庫中，選擇題、判斷題、填空題等試題的設定能很好地考察學生對基本概念及基本原理的掌握程度。
一、系統架構設計與功能需求
系統的開發環境為WINDOWS7，IIS6.0/7.0及以上版本，數據庫采用SQL SERVER 2008，選擇采用B/S模式作為系統結構，以ASP.NET為開發工具。以“互聯網+課程作業”教學模式的工程水文學課程在線作業及試題系統主要由用戶中心子系統、作業及考試子系統兩大部分組成。用戶中心子系統主要是管理工程水文學課程任課教師用戶、選課學生用戶，且不同用戶擁有不同的系統使用權限，及設置廣西大學需開設工程水文學學科的學院、專業、班級等信息。作業及考試子系統則根據用教師用戶和學生用戶登陸進入不同頁面。任課教師用戶登陸具有個人信息修改、題庫管理、試卷管理、評卷分析、考試管理、系統配置等的功能模塊。而選課學生用戶登陸提供個人信息修改、考試自測功能模塊。
1.用戶中心子系統。①用戶權限管理：實現檢索、導入教師和學生用戶、添加用戶、批量刪除，以及啟用/禁用用戶的Ftp賬號，以及為系統用戶設置相應的操作權限。②授課班級管理功能，包含學院管理、專業管理、班級管理等功能，實現錄入添加或批量導入、刪除、檢索該門課程的學院、專業、班級信息。
2.作業及考試子系統。①個人信息功能：主要具有作業與考試通知、修改用戶信息和修改密碼功能，以及關于作業和考試通知信息。②題庫管理功能：主要具有出題、個人題庫、所有題庫、錯題率統計功能。出題是主要需要輸入題型、題干、答案、考點(可選)、解題思路(可選)、難易度、創建人(系統設定)、創建時間(系統設定)內容。個人題庫和所有題庫的區別在于個人題庫只顯示當前登錄用戶所創建或使用過的題庫，而所有題庫包含所有試題，不限制范圍。錯題率統計是根據所有學生回答某試題的正確數除以試題的總出現次數統計出試題的錯題率，并可按照進行錯題率升序或降序顯示題庫。③試卷管理功能：登錄教師用戶采用手動組卷、智能組卷的方式所出的試卷管理功能。手動組卷在設置完試卷標題、試卷課程、考試類后，即可進入試卷添加題型、選擇相應試題和分值的具體設置。智能組卷在設置完試卷標題、試卷課程、考試類型后，進一步設置題型、題量、分值和難易程度，通過系統自動從題庫中隨機抽題組成試卷或作業。保存試卷之后即可進入登錄教師用戶所出的試卷列表，點擊相應的試卷可進行修改、刪除、導出WORD格式試卷等操作功能。④考試管理功能：主要具有考試安排、安排管理、安排審核功能。只有出題教師選擇的有“閱卷老師”權限的用戶，才能對此次考試進行閱卷。考試安排需要設置安排標題、考試類型、試卷類型、考試試卷、及格分數、開始時間、考試時長、是否公布成績、適用準入碼、考試范圍、閱卷老師、規章制度，安排管理中選擇條件進行搜索。當考試開始時，則無法“修改”和 “刪除”考試安排信息。安排審核中在選擇條件進行安排信息搜索之后，進而選擇對該考試安排執行是否通過審核的操作。⑤評卷分析功能：當前考試安排狀態為 “考試完成”時，閱卷老師才能執行批閱試卷，查看排名和試卷報表等操作。批閱試卷時，根據當前試卷的題目編號，查看題目信息和給該題打分，提交之后考試信息自動存儲至信息庫中，并自動生成統計報表，即可查詢并打印班級及格率統計及各分數段的人數統計，并可進行考試分數統計排名。⑥考試自測功能：主要具有錯題簿、我要考試、成績查詢功能。在錯題簿中選擇條件進行搜索后，顯示所收集學生在所有考試中的錯誤的試題集，可查看試題的詳情，標記掌握。我要考試中學生需輸入準入碼進入考試。考試成績中學生可在搜索欄內選擇條件進行搜索，查看試卷及其類型、開考時間、分數、狀態。⑦系統配置功能：主要具有系統配置、公告管理功能。系統配置包括是否需要審核考試自測安排、是否開通注冊、能夠進入考試的分鐘限制。公告管理包括公告列表、啟用公告、修改、刪除等。
二、系統建設關鍵技術點
1.關鍵數據庫表。主要設計了題庫類表：題庫表、題型表、題目表、章節表、課程表、專業表、選項表、結果表等;試卷類表：目錄表、考試表、考試安排表、考試記錄表、考試題目表、考試題型表、考試答案表、試卷表、試卷提交表等;基本信息類表：用戶信息表、菜單表、年級表等。
2.課程試題庫的建設。該工程水文學試題庫的建設，在充分考慮工程水文學課程教學特點和大綱需要，并結合本門課程所選用的《工程水文學》教材的特點的同時，主要采用了武漢大學工程水文學試題庫[5]教材。為了方便教師批量導入題庫，分別設計了單選題、多選題、判斷題、填空題、主觀題以及復合題六大類試題EXCEL模板。題目內容可分為三個方面來考慮。①概念題：主要考察學生對工程水文學基本概念抽象概念的理解及運用。②事實型題：考察學生有關本學科的知識。③分析型試題：考察學生分析問題和解決問題的能力[6]。在本課程試題庫中，填空題共有289道，選擇題共有287道，判斷題共有233 道，問答題共有240道，計算題共有241道。同時，試題庫導入了一整套題庫所對應的答案。根據單選題、多選題、判斷題、填空題、主觀題等題型格式模板，可快捷地實現試題庫的批量導入[7]。
3.組卷設計。①手動組卷設計。手動組卷的設計為教師用戶根據特定的需求及大綱要求，針對工程水文學知識考點自主的進行命題，進行考試類型、考試題型、考試試題等的成卷設計。可在我的試卷功能中重新編輯、刪除，此外可在其中導出或者同步試題。該組卷方式適用于對試題庫內容較為熟悉的教員及管理人員。②智能組卷設計。智能組卷是一個多約束多目標的規劃求解問題。本設計中試卷是由試卷標題、試卷分類、考試類型、題型名稱、題目數量、題目分值、難易度試題總分、試題難度、教學內容、考試大綱要求、考試目的等多個約束條件組合而成，各元素之間相互制約，相互聯系。
三、工程水文學課程在線作業和試題系統實例
1.教師端子系統。①教師進入功能界面。在功能界面中，授權用戶可點擊“我要安排”進行在線考試的安排，進行試卷相關信息的填寫，包括安排標題、考試類型、試卷類型、考試試卷的設置，考試類型分為補考、統考、一般考試，試卷類型分為自測、一般考試。在提示通過信息驗證后點擊下一步，進入第二步填寫考試安排的基本信息，包括及格分數、開始時間、考試時長、是否公開成績、是否使用準入碼的設置;則可進入第三步填寫安排的拓展信息，包括考試學生范圍、閱卷老師、規章制度的設置，確認信息后可提交考試安排。在當考試安排完成后，需由授權用戶進行審核，在系統界面中點擊“通過”或“不通過”考試安排審核，審核通過成功后方能用于考試。②組卷功能。授權用戶可在試卷管理功能界面中選擇“手動組卷”和“智能組卷”兩種方式。點擊“手動組卷”，進行試卷基本信息的設置，設置成功之后可點擊進入下一步，設置作業與考試要求的題型、試題、分值，若要修改試卷標題可點擊“返回試卷設置”按鈕，該操作不會影響已選擇的題型和試題，設置成功之后點擊“保存試卷”對試卷進行保存。在智能組卷中，設置試題的各約束條件，設置完成之后點擊“隨機生成組卷”生成試卷。成卷之后，在“我的試卷”功能界面內，可對生成的試卷進行編輯、刪除、導出、同步等操作。其中，手動組卷操作界面如圖1所示。
2.學生端子系統。學生用戶登入考試系統之后，可在系統通知中查看開考時間或作業開始時間、考試時長、考試調整等考試安排信息，在考試自測中點擊“開始考試”進行測試。進入考試界面，界面顯示有考生用戶信息、試卷名、題型、題目及作答剩余時間，考生可根據界面試題的要求進行作答。當進行選擇題、判斷題等題型的作答時，學生可直接選擇答案。當進行填空題、問答題、計算題等題型時，需將作答文字或解答步驟直接輸入在答案文本框中。如圖2所示為客觀題考試界面在作答完畢后，點擊“提交試卷”執行試卷的提交，在正式提交前會有提示確定提交，提交成功后自動進入成績查詢界面。
3.評卷分析。在考試規定時間截止之后，教師可登入系統在“試卷分析”功能中對學生的測試進行評閱，當進入評閱界面并點擊批改試卷進行批閱，在試卷評分中包含有正確答案、學生答案、回答是否正確、得分等內容，閱卷人可選擇任意題目編號，查看考生答題信息，并根據參考答案做出判斷和給出評分，批閱完成后可進行提交。由于試卷采用人機交互評卷形式，教師可以非常高效地批閱試卷，大大提高了教師改卷的效率和分析學生對自身知識掌握情況的認識。當教師在完成對學生試卷的批閱之后，可點擊“排名”，可查詢班級排名、學生排名、考試分數等的信息。通過“試卷報表”功能可查詢考試或作業及格率、作業各分數段人數統計信息，并在報表內的考試情況中可查看考試最高分、平均分、及格率等信息。
四、結語
將“互聯網+課程作業”教學模式融入到工程水文學的教學實踐當中，針對工程水文學的課程特點，基于SQLServer 2008數據庫，采用B/S模式，應用ASP.NET、ADO.NET等技術開發了一套在線作業及考試系統。
系統主要由用戶中心子系統、作業與考試子系統兩大部分組成，解決了系統建設過程中數據庫表設計、課程試題庫建設、組卷設計等關鍵問題，實現了用戶權限管理、授課班級管理功能、個人信息功能、題庫管理功能、試卷管理功能、評卷分析功能、考試管理功能、考試自測功能、系統配置功能模塊。
通過對2012～2013級學生在工程水文學課程教學中的應用，彌補了課程作業形式單一、作業類型不夠全面等問題。根據教師和學生用戶的反饋，在該系統試題庫中，選擇題、判斷題、填空題等試題的設定能很好地考察學生對基本概念及基本原理的掌握程度。
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