大學數學公共課累加式考試改革與實踐

□嵇曉平 孫杰寶 汪衍輝

隨著科技信息的發展，教育信息化對現代教育的思想、觀念、模式、內容和方法產生了深刻影響。哈爾濱工業大學數學系作為教育部設立的首批七個“工科基礎課程(數學)教學基地”之一，承擔了多門數學公共課的教學與全校工科學生數學素質的培養任務。因此，在數學系加快教育信息化建設步伐，在教學中對學生實施發展性評價機制是非常必要的。

實現從傳統教學模式向現代教學模式的轉變，重點在于在教學過程中對學生實施發展性評價機制。發展性評價，是相對于傳統的總結性評價而言的，它的主要目的是為了明確教學活動運行中存在的問題和改進的方向，及時修改或調整教學計劃，以期獲得更加理想的效果。它使學生從被動接受評價轉變成為評價的主體和積極參與者。實施發展性評價的關鍵問題在于如何解決對學生進行多階段、多單元的學習目標檢測問題，累加式考核可以徹底與系統地解決上述關鍵問題。

一、改革的必要性

(一)累加式考核的必要性。目前，各高校都在為創建雙一流學校，打造雙一流學科而努力，而在世界頂級工科大學的教學中，非常重視培養學生的綜合素質和解決實際問題的能力，教學過程僅僅是做為平臺和載體。那么對考試方式進行改革，側重考核內容，從而真正考察學生對知識的綜合運用能力和解決實際問題的能力，就是教學改革的必然趨勢。累加式考試，就是將課程分幾個階段或多個環節來考察，通過多個得分進行累加得出最終的成績。區別于傳統的考試方式，累加式考試推行以大作業、小論文、口試、多次筆試等多種考核方式相結合的方法，從而使學生能夠從為了考試而死記硬背向以問題牽引式的研究型自主學習轉變。這兩個轉變正是高校大力推行累加式考試方法的初衷和最終目標。

美國著名的心理學教授卡皮克(Jeffrey D.Karpicke)曾經提出“重復提取”理論，指出“反復提出勝過重復學習”，可見，多次測試不僅可以激發學生興趣，更是提高學習效果的重要方法。長期以來高校往往是“一張考卷定成績”，這勢必造成死記硬背、一味追求“標準答案”等與培養拔尖創新人才的目標背道而馳的做法在部分學生中成風，極大地限制了學生的發散性思維和創新能力的發展和提高。累加式考試是破解這一難題的必然選擇，應該算是應運而生，而“重能力、求創新”是累加式考試的根本，摒棄“一張考卷定成績”，表面上是考試形式的變化，實質上更是通過多種考核方式綜合考察學生的學習效果，使學生在完成大作業、小論文等的過程中學會自主學習、主動學習，從而提升能力、激發創新意識。考試方法的改革，以及與之同步推行的教學方法改革，都是以加強對學生學習能力和創新意識的培養，以提高人才培養的質量為最終目的。

(二)目前數學公共課考核存在的普遍問題。數學作為一切學科的基礎，特點是學習難度大、受眾面廣，學生的學習和接受能力存在差異。近年來在高校教學中引起重視，并提出了夯實基礎，重視應用的目標。但目前普遍存在的現象是：日常教學中，教師在黑板講，學生在下面被動聽；教師對學生的評價也大多以期末考試為主，“一考定乾坤”，很多學生對數學的興趣從此就“一落千丈”。所以，改變考核方式、增加考核次數、提高學習興趣、增強學習效果是數學公共課考試改革的方向和目標。

二、建設內容及實施方案

基于以上改革理念和必要性，從2014年起，在數學系首先進行了累加式考試改革及《在線考試與發展性評價系統》的建設，主要從以下幾個方面進行介紹。

(一)硬件建設。

1.安全測試網絡建設。要改變考試方式，進行在線考試和網上閱卷，必須要建立安全的網絡環境。根據考試安全性及防病毒的需要。首先，通過高性能路由器和交換機來建立網絡連接，交換機與路由器之間使用光纖連接，從而防止電磁干擾及因距離過長影響傳輸效果。為達到可靠，穩定，快速的連接，交換機支持VLAN劃分，隔離廣播風暴，能快速轉發數據，實現網絡環境的通暢，為在線考試評價系統提供高可靠性的網絡保障。

2.服務支撐平臺建設。如何給在線考試提供一個高可用、高性能的信息化平臺是一個重要的問題。目前采取的雙機熱備架構就是可靠性高，性價比好的解決方案。所謂雙機熱備就是對于重要的服務，使用兩臺服務器，互相備份，共同執行同一服務。當一臺服務器出現故障時，可以由另一臺服務器實時接管服務，從而在不需要人工干預的情況下，自動保證系統能持續穩定地提供服務。因為應用和數據是整個系統中最重要的部分，一旦服務器宕機，應用和數據發生破壞或者丟失，將會造成巨大的損失。所以采用這種設計完全能夠保證發生意外事故或缺陷時自動切換到備用服務，應用不會停止，數據也不會丟失。

基于ROSE-HA雙機熱備技術的安全架構模式，可以保障服務器在線考試系統擁有完全的冗余和容錯能力，提供100%數據可用性保證的存儲系統。如果在使用中任一路徑出現故障，仍有連路保持可用。不會造成服務中斷，在路徑故障發生的過程中也不會出現瓶頸，在服務器上執行所有的維護工作，而不需中斷用戶的正常操作。在應用正常運行下，主機之間透過冗余偵測線路互相偵測，當任一主機有錯誤產生時，ROSE HA提供嚴謹的判斷與分析，確認主機出錯之后，才完全啟動備援接管動作。

(二)在線評價系統軟件建設。《在線考試與發展性評價系統》包含試題庫模塊、在線測試模塊、成績分析與試卷分析模塊，并集成了專業的網頁公式圖形的編輯與計算軟件，使得網頁上顯示的數學公式更加美觀清晰。它解決了在教學活動過程中全面實施發展性評價機制的關鍵問題，為實現從傳統教學模式向現代教學模式的轉變奠定了基礎。其中發展性評價系統以網絡試題庫系統和在線測試平臺，支撐在線作業、在線測試、在線考試建設，包含成績分析、試卷分析、學習檔案生成與評價等功能，支持評價指標的設計修改，單個數據庫支持數千用戶在線考試的大并發。師生不僅僅利用這個平臺進行考試，還可以進行習題演練、指導和在線交流。系統設置了試題論壇，包含了試題題目、參考解答、正確答案等，師生可通過該論壇對習題進行題目與解法的交流和討論。

三、實施效果

自建設成功后，同一科目的考試，可以分學習階段多次進行測評，從而保證了考核的靈活性、針對性和公平性，同時也激發了學生的學習興趣，真正達到了分層次發展性評價的目的。

改革主要從以下兩個方面取得了明顯的效果：一是考試網絡化：建成后的在線考試與發展性評價系統，由于學生試卷(題目和順序)是隨機發布，可杜絕考場作弊行為；同時，無紙化的考試形式，減少了紙質和印刷的成本支出，同時也減輕了教師的重復勞動量。二是評估網絡化：考試結果自動保存、整理，系統自動進行成績分析比較，以正態分布等圖片方式直觀比較各班差距；系統自動針對單次考試試卷進行知識點分析，方便教師查看學生對各個知識掌握的情況與差距，進行針對性指導，大大提高了學生學習的積極性和考試成績。

目前，累加式考核方式及在線評價系統已在《工科數學分析》《概率論與數理統計》《代數與幾何》影響面較廣的“三大公共基礎課”中進行了試點及全面鋪開測試，自2014年實行以來，每年受益生數近萬人次，學生的不及格率降低幅度非常大，平均分普遍增加，學生有更多的機會提高成績，學習興趣大大提升；同時，教師可以隨時根據評價體系及成績分析系統，發現學生存在的問題，及時改進教學方法和調整教學內容，做到有的放矢，有效增強了教學效果。

四、思考與建議

累加式考試改革及《在線考試發展性評價系統》是在教育信息化改革的背景下進行的從傳統教學模式向現代教學模式的轉變，重點在于在教學過程中對學生實施發展性評價機制的建立。其靈活性和多樣性，不但給傳統的考試機制帶來了生機和活力，而且能夠根據系統進行成績分析，從而使得任課教師能夠有針對性地對學生進行教學和輔導，很大程度上提高了學習興趣和增強了學習效果。

根據在數學基礎課中的實際實施的效果及教學和改革中的實際運用，可以進一步考慮在全校公共課和專業課中推廣，并與MOOC課程及SPOC翻轉課堂結合，做到以學生的學習導向為目標的課堂教學及考核模式，使得更多的師生受益。