校園數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)*

黃勇

（北京城市學(xué)院 航天城校區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心，北京 100094）

校園數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)*

黃勇

（北京城市學(xué)院 航天城校區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心，北京 100094）

為了改進數(shù)字化教學(xué)測驗的實際應(yīng)用狀況，發(fā)揮其對教學(xué)的支持作用，結(jié)合教育信息化建設(shè)現(xiàn)實情況，提出了校園數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)這一教學(xué)服務(wù)形式。其由教學(xué)測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)、教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)構(gòu)成，由數(shù)字化教學(xué)測驗軟件實現(xiàn)教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)。論述了以教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)組為單元的集群服務(wù)方式構(gòu)建數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)的解決方案，這是一種能夠充分利用現(xiàn)有硬件設(shè)備、結(jié)合實際發(fā)揮數(shù)字化教學(xué)測驗作用的方式。

教學(xué)測驗服務(wù)；數(shù)字化教學(xué)測驗；集群服務(wù)；教學(xué)測驗云服務(wù)

一、數(shù)字化教學(xué)測驗

數(shù)字化教學(xué)測驗是以教育教學(xué)目標為依據(jù)，綜合運用信息技術(shù)，以數(shù)字化形式對教育活動的過程和結(jié)果進行測定、分析、比較和判定的行為和操作。其通過在教學(xué)過程中使用教學(xué)測驗軟件，以量化形式鑒別教學(xué)效果、學(xué)生知識水平與學(xué)習(xí)能力，是將信息技術(shù)和教學(xué)實際相結(jié)合的教學(xué)支持工具。

二、校園數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)

相對于紙面形式的教學(xué)測驗，數(shù)字化教學(xué)測驗具有建立有效傳導(dǎo)通道加快教學(xué)反饋、收集學(xué)習(xí)成效、節(jié)省統(tǒng)計分析時間、減少工作強度、降低實施成本及便于日常使用等諸多特點，能夠為教師提供學(xué)生解決問題中的優(yōu)勢和不足以為后續(xù)指導(dǎo)提供依據(jù)，對于提高教學(xué)效果具有積極作用。[1]但數(shù)字化教學(xué)測驗作用的有效發(fā)揮，需要建立在廣泛和普遍性的日常化教學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)之上，要讓學(xué)校師生充分了解、認識、使用其并從中受益，需要有一個確定的應(yīng)用途徑，而在校園網(wǎng)中建立起數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)，是實現(xiàn)這個目的的途徑之一。

數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)是利用校園網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲和計算技術(shù)、服務(wù)定向技術(shù)，建立數(shù)字化教學(xué)測驗應(yīng)用環(huán)境，借助教學(xué)測驗軟件或功能相當(dāng)?shù)能浖ㄟ^一定策略提供教學(xué)測驗業(yè)務(wù)功能和技術(shù)支持，以方便校內(nèi)師生對數(shù)字化教學(xué)測驗的使用，支持學(xué)校教學(xué)和有關(guān)工作。

三、校園數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)的實現(xiàn)

數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)的環(huán)境條件包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、服務(wù)等方面，以及它們的建設(shè)、運行管理和維護，其中硬件系統(tǒng)包括：校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、支撐軟件運行的服務(wù)器、存儲設(shè)備，硬件技術(shù)目前已比較成熟，各類學(xué)校大多已經(jīng)完成校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)；軟件系統(tǒng)主要包括三個部分：教學(xué)測驗服務(wù)數(shù)據(jù)庫、數(shù)字化教學(xué)測驗軟件、教學(xué)測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)平臺；服務(wù)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)、教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)以及與學(xué)校實際相結(jié)合的教學(xué)測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)。

1．?dāng)?shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)的基本構(gòu)成

數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)的構(gòu)成中，面向教師和學(xué)生的教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)是核心部分，教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)由數(shù)字化教學(xué)測驗軟件完成。我們研制的教學(xué)測驗軟件具有課程管理、試題類型管理、教材管理、教材知識結(jié)構(gòu)管理、試題管理、測驗組卷、測驗設(shè)置、教學(xué)測驗、成績分析等教學(xué)測驗及相關(guān)功能。教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫服務(wù)基礎(chǔ)之上以B/S模式工作，所以一個教學(xué)測驗服務(wù)的基本構(gòu)成包括服務(wù)器硬件設(shè)備、測驗應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)和必要的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

根據(jù)并發(fā)訪問的規(guī)模，教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)的建立可有不同的解決方案，在并發(fā)訪問量規(guī)模較小的情況下，教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)往往可合并給單獨的服務(wù)器設(shè)備完成。

2．校園數(shù)字化教學(xué)測驗集群服務(wù)

由于網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)器訪問吞吐量和計算能力的限制，單獨教學(xué)測驗服務(wù)器同時應(yīng)對幾十門課程、幾十個班級、近千名學(xué)生甚至更大規(guī)模訪問量則難免力所不及。為此直接購置高性能服務(wù)器則會提高教學(xué)成本，且要經(jīng)歷一定環(huán)節(jié)過程，未必能夠及時得到響應(yīng)和滿足。針對大規(guī)模用戶并發(fā)訪問這一情況，一個可行的解決方案是：利用學(xué)校現(xiàn)有計算機硬件設(shè)備，將集中的測驗服務(wù)分散到多臺服務(wù)器硬件設(shè)備上，以降低單獨服務(wù)器的訪問負載，即將教學(xué)測驗軟件及所關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫分別部署在校園內(nèi)不同位置的服務(wù)器硬件設(shè)備——教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)器上，每臺教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)器分別承擔(dān)一部分課程的教學(xué)測驗服務(wù)，由這些分布式的教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)器共同完成校園數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)任務(wù)。

（1）教學(xué)測驗服務(wù)組

在教學(xué)測驗集群服務(wù)方式下，每臺教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)器管理一部分課程的教學(xué)測驗服務(wù)，和所管理課程相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫服務(wù)相就近配置，形成了一個數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)組，負責(zé)校園內(nèi)一定區(qū)域，如一個或多個院系的測驗服務(wù)業(yè)務(wù)。每個測驗服務(wù)組可獨立提供教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)，多個教學(xué)測驗服務(wù)組共同參與構(gòu)成數(shù)字化教學(xué)測驗集群服務(wù)。

測驗服務(wù)組中直接面向師生提供教學(xué)測驗服務(wù)的，是教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)器。直接支持它的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器則管理相應(yīng)的課程測驗數(shù)據(jù)庫，包括測驗軟件基礎(chǔ)庫、課程測驗庫和一個擁有共同標準源的學(xué)生信息庫。

（2）測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)平臺

在教學(xué)測驗集群服務(wù)方式下，為了便于管理分散在不同服務(wù)器設(shè)備上的課程測驗及測驗服務(wù)應(yīng)用信息，為教學(xué)測驗提供一個統(tǒng)一的訪問入口，還需配置一個測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)。該服務(wù)掌控測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度數(shù)據(jù)庫，管理各測驗應(yīng)用服務(wù)器的信息，為用戶訪問做定位引導(dǎo)，從各測驗服務(wù)器收集測驗應(yīng)用和測驗成績數(shù)據(jù)給教學(xué)管理、學(xué)生管理等有關(guān)方面，并提供學(xué)生信息主庫作為各個教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)器的學(xué)生信息源。

測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)平臺所管理的學(xué)生信息主庫可與學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)對接[2]以便接收學(xué)生信息數(shù)據(jù)，或通過導(dǎo)入功能將學(xué)生基本信息批量輸入進來，為教學(xué)測驗的實施提供準備。各個教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)組所使用的學(xué)生信息數(shù)據(jù)庫是學(xué)生信息主庫的一個副本或一個子集，隨著學(xué)生主庫的變化而更新。

多個由教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)所組成的數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)組、測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)構(gòu)成一個層次型的數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)集群，模型見圖1所示。

測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)器由總管理員管理，各測驗服務(wù)組可由服務(wù)落地的各個院系管理人員就近管理，總管理員和組管理員應(yīng)該保持聯(lián)系溝通和協(xié)調(diào)。

（3）校內(nèi)教學(xué)測驗云服務(wù)

由于教學(xué)測驗服務(wù)采用B/S模式，即以校園網(wǎng)內(nèi)的Internet技術(shù)實現(xiàn)，訪問測驗的用戶端僅通過接收服務(wù)器的響應(yīng)表現(xiàn)測驗的功能，而實際所使用和所形成的數(shù)據(jù)都儲存在服務(wù)器端，這樣即形成了測驗客戶端借用服務(wù)器端的資源、服務(wù)和數(shù)據(jù)的效果。在教學(xué)測驗集群服務(wù)方式下，身份確定的用戶在訪問測驗系統(tǒng)時，測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)會根據(jù)用戶身份將其訪問分配給對應(yīng)的教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)器，用戶在使用測驗服務(wù)時，無需清楚所使用的是哪一臺具體的測驗服務(wù)器，即服務(wù)對用戶是透明的。以教學(xué)測驗服務(wù)組為構(gòu)成單位，則使集群服務(wù)具有了可伸縮性。所以，由總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)和分布式的教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)所有序構(gòu)建的教學(xué)測驗集群服務(wù)，實質(zhì)上構(gòu)成了一個校園網(wǎng)內(nèi)部的云服務(wù)的雛形。若改進計算資源調(diào)度分配能力，即形成校內(nèi)教學(xué)測驗云服務(wù)。

3．教學(xué)測驗服務(wù)中的數(shù)據(jù)庫集群

在教學(xué)測驗服務(wù)以集群服務(wù)方式工作的情況下，所使用的數(shù)據(jù)庫相應(yīng)也形成一個教學(xué)測驗數(shù)據(jù)庫集群，其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。這些數(shù)據(jù)庫劃分為測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度數(shù)據(jù)庫和分布的教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)用數(shù)據(jù)庫組兩大部分。

（1）測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度庫

測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度庫由教學(xué)測驗總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)器管理。該庫負責(zé)記錄校園網(wǎng)中各個測驗服務(wù)器的信息，包括各測驗服務(wù)器的名稱、IP地址、所負責(zé)的院系專業(yè)、課程分布信息、管理用戶和權(quán)限，存儲管理從各教學(xué)測驗服務(wù)器收集到的測驗應(yīng)用信息和測驗成績數(shù)據(jù)；學(xué)生信息主庫數(shù)據(jù)也可合并到其中。當(dāng)用戶訪問教學(xué)測驗服務(wù)時，總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)器根據(jù)調(diào)度信息將其引向?qū)?yīng)的測驗應(yīng)用服務(wù)器。

（2）教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)用數(shù)據(jù)庫組

教學(xué)測驗用服務(wù)所直接使用的數(shù)據(jù)庫包括測驗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、課程測驗數(shù)據(jù)庫和學(xué)生信息數(shù)據(jù)庫，它們由教學(xué)測驗服務(wù)組中的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器管理。

1）測驗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

測驗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫管理測驗軟件運行所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和引導(dǎo)數(shù)據(jù)，包括用戶信息、課程庫鏈接信息、院系和專業(yè)信息等等。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫相當(dāng)于一個區(qū)域調(diào)度數(shù)據(jù)中心。

2）課程測驗數(shù)據(jù)庫

課程測驗數(shù)據(jù)庫保存并管理課程的測驗試題、教師所組織形成的各次測驗試卷信息和相應(yīng)的詳細設(shè)置參數(shù)、各個測驗試卷試題組成、學(xué)生測驗記錄，以及課程知識結(jié)構(gòu)、試題類型信息等。測驗課程數(shù)據(jù)庫是測驗軟件在管理員創(chuàng)建課程時根據(jù)測驗課程模型自動生成的。

圖3為測驗課程數(shù)據(jù)庫主要關(guān)系圖。其中，Know-PointTree表記錄了課程知識結(jié)構(gòu)樹，qa是測驗試題表，T_Param 是 測 驗 表 ，T_ParamDetail、T_TestPaperInfo、T_TestPaperDetail表是和測驗相對應(yīng)的詳細信息表和測驗試題組成表，result表記錄了學(xué)生測驗成績。

3）學(xué)生信息數(shù)據(jù)庫

學(xué)生信息數(shù)據(jù)庫主要用于記錄學(xué)生學(xué)號、姓名、院系、專業(yè)、班級等信息，作為參加測驗學(xué)生身份的記錄依據(jù)。將此庫作為獨立數(shù)據(jù)庫，是為了集中管理學(xué)生信息，防止因把學(xué)生信息分散到各個課程數(shù)據(jù)庫中而出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致問題。由測驗服務(wù)組管理一份獨立的學(xué)生信息庫是為了減輕測驗系統(tǒng)總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)的訪問負載。

4．?dāng)?shù)字化教學(xué)測驗軟件

數(shù)字化教學(xué)測驗軟件安裝在測驗服務(wù)組中的教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)器上，提供數(shù)字化教學(xué)測驗應(yīng)用服務(wù)。數(shù)字化教學(xué)測驗軟件采用B/S架構(gòu)，以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫作為軟件功能實現(xiàn)的數(shù)據(jù)支撐。數(shù)字化教學(xué)測驗軟件系統(tǒng)按照課程準備、測驗前、測驗中、測驗后等階段劃分為以下功能：

課程管理：管理使用教學(xué)測驗的課程，記錄課程測驗數(shù)據(jù)庫訪問地址、課程和院系專業(yè)的歸屬關(guān)系。新課程被建立或課程信息被修改后，需要將信息傳送給總監(jiān)測調(diào)度服務(wù)器。

課程知識結(jié)構(gòu)管理：依據(jù)課程教材和教學(xué)大綱管理知識結(jié)構(gòu)樹，指定知識層次和知識點編碼體系，以便據(jù)此附加試題。

試題管理：包括錄入、查詢、修改、刪除測驗試題，進行試題構(gòu)成統(tǒng)計等功能，為形成試卷和實施測驗進行準備。

測驗組卷：教師考試前根據(jù)測驗?zāi)康摹y驗要求，通過設(shè)定試卷分數(shù)、知識點范圍、題型比例、難易度比例，由測驗軟件根據(jù)約束條件從試題庫中隨機組卷或手工組卷。

測驗設(shè)置：根據(jù)教學(xué)需要，對測驗參數(shù)進行設(shè)置，包括設(shè)置測驗形式、答案是否公開、是否限定時間和測驗時長、套卷試題對所有學(xué)生是固定順序還是隨機順序、指定測驗班級等。

實施教學(xué)測驗：由學(xué)生登錄后在線參加教學(xué)測驗，記錄學(xué)生解答記錄，自動判定和保存成績。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：分析教學(xué)測驗成績，統(tǒng)計平均分、各分數(shù)段分布、比例，統(tǒng)計方差、標準方差、偏度，為判斷成績分布性、離散性和客觀性提供依據(jù)，形成試題的測驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)管理：包括測驗試題和學(xué)生信息批量導(dǎo)入、試題和成績導(dǎo)出等功能。

四、對校園數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)的探討

1.是增強教學(xué)作用的著力點

利用現(xiàn)有硬件設(shè)備建立教學(xué)測驗集群服務(wù)，提供數(shù)字化教學(xué)測驗的實施和支持環(huán)境，便于減少數(shù)字化教學(xué)測驗應(yīng)用的障礙。對教師而言，這樣增加了施加教學(xué)作用的新手段和用力的著力點，為及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的不足、完善教學(xué)提供量化參考依據(jù)。對學(xué)生而言，有助于其發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)缺陷，改善學(xué)習(xí)心態(tài)，付諸學(xué)習(xí)行為，健全學(xué)習(xí)過程，完成知識建構(gòu)。

2.是降低教師教學(xué)成本的給力措施

在完成測驗試題庫積累后，采用數(shù)字化教學(xué)測驗將降低教師在教學(xué)測驗上的工作強度、精力和時間的付出，使其成為一種低成本的教學(xué)測量和效果檢驗的手段。低成本的特性，將使其較易被教師所選擇和采用在日常教學(xué)中，和其他教學(xué)活動相配合發(fā)揮綜合作用；日常化應(yīng)用也會增加學(xué)生從中受益的機會，形成效果的積累，促進教學(xué)質(zhì)量的提高。

3.是改善教學(xué)效果傳導(dǎo)性的傳感樞節(jié)

數(shù)字化教學(xué)測驗豐富了測驗形式，在教學(xué)系統(tǒng)中增加了教學(xué)反饋路徑，這將增強教學(xué)效果的傳導(dǎo)性和師生間的教學(xué)互動；教學(xué)測驗服務(wù)的建立，則拓寬了數(shù)字化教學(xué)測驗的影響面，改善了教學(xué)系統(tǒng)對教學(xué)效果的感知能力，測驗實施情況可方便地傳遞給教學(xué)管理人員，促進教師和教學(xué)管理人員間的業(yè)務(wù)互動。良性互動有利于業(yè)務(wù)配合，從而協(xié)作提高教學(xué)效果。

4.是促進教學(xué)成果共享的協(xié)作平臺

試題是數(shù)字化教學(xué)測驗的基礎(chǔ)條件，教學(xué)測驗服務(wù)的建立將促進教學(xué)測驗應(yīng)用面的擴大，進而推動測驗試題的建設(shè)工作。測驗試題建設(shè)是個積累性的工作，這將促進在課程建設(shè)中教師群體作用的發(fā)揮，促進教師間的協(xié)作和共享。借助測驗或其他媒介，使優(yōu)秀教師將經(jīng)驗、認識和成果向年青教師傳承，提高整體教學(xué)工作水平。

5.是促進信息技術(shù)和教學(xué)實際結(jié)合的有效手段

作為教育教學(xué)和信息技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物，數(shù)字化教學(xué)測驗具有信息技術(shù)特性，但卻不能唯技術(shù)是瞻，而是應(yīng)以被師生所樂以接收、能發(fā)揮出教學(xué)實用效果為目標。通過提供教學(xué)測驗服務(wù)這種形式，不僅為數(shù)字化教學(xué)測驗被接納、應(yīng)用提供了條件，也有利于把信息技術(shù)和教學(xué)實際更好地結(jié)合起來，推動教育教學(xué)方法的創(chuàng)新，改進學(xué)生培養(yǎng)工作。

6.是學(xué)校教學(xué)科研的基礎(chǔ)支持

數(shù)字化教學(xué)測驗軟件及服務(wù)平臺是測量、收集和記錄教學(xué)原始數(shù)據(jù)、進行統(tǒng)計分析、直觀顯示效果及其變化的軟件工具。作為一個靈活而有可擴展性的基礎(chǔ)平臺，其所能發(fā)揮的作用可通過項目合作、協(xié)作的方式拓展到多方面的教育科研工作中，提供教學(xué)科研基礎(chǔ)服務(wù)和支持，促進資源共享、推動協(xié)作創(chuàng)新。[3]

五、結(jié)束語

數(shù)字化教學(xué)測驗是應(yīng)用教育信息技術(shù)支持教學(xué)工作、改善教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量的一種具體手段。用教學(xué)測驗服務(wù)方式提供數(shù)字化教學(xué)測驗功能，則是促使這種測驗方式擴大應(yīng)用面的一種嘗試。以集群方式構(gòu)建校園數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)支持教學(xué)工作，是目前情況下一種能和實際結(jié)合、充分利用現(xiàn)有硬件設(shè)備、不過多增加成本而又可行的解決方案，也為校內(nèi)教學(xué)服務(wù)向“云服務(wù)”升級演變提供了內(nèi)在需求。良好的服務(wù)必將推動應(yīng)用需求的不斷涌現(xiàn)，隨著應(yīng)用面的擴大，支撐校園數(shù)字化教學(xué)測驗服務(wù)的解決方案、技術(shù)體系、應(yīng)用實踐、理論認識也將不斷被完善。

[1]汪文義.認知診斷評價的進展[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2009（7）:223.

[2]黃勇,李雅玲.課堂數(shù)字化教學(xué)測驗的應(yīng)用研究[C]．全國高等學(xué)校教育技術(shù)協(xié)作委員會第五屆年會暨學(xué)術(shù)交流會論文集，2007:88．

[3]胡錦濤.在慶祝清華大學(xué)建校100周年大會上的講話[N].人民日報,2011-4-25.

（編輯：金冉）

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1673-8454（2012）03-0060-04

*注：本文系北京市教委高等學(xué)校教育教學(xué)改革立項課題研究成果。