基于OBE理念的教學質量過程監測平臺建設

張琳琳 時光磊 馮巖 張宗合 趙碩

摘?要：教育教學質量是高等學校所有工作的出發點和歸宿，本文基于OBE教學理念，以理論力學課程為例，采用TeX系統編寫了基于試題庫模式的教學質量過程監測平臺。監測平臺主要由試題數據庫管理模塊和試卷生成模塊構成，能夠實現海量試題的編輯存儲功能，又能夠快速高效地隨機生成試卷。該監測平臺具有可持續性，監測內容有針對性，監測過程方便快捷且有效，有利于教師在授課過程中實時把握學生對專業知識的掌握程度，從而更好地安排教學進度，提高教學質量。

關鍵詞：教學質量;OBE理念;TeX;過程監測;理論力學

1?緒論

提高教育教學質量是發展教育的永恒主題，2018年教育部提出“打造金課，消滅水課”，提出要打造五大“金課”[1]。2019年，教育部正式公布《關于一流本科課程建設的實施意見》（以下簡稱“實施意見”）。《實施意見》圍繞課程目標導向、提升教師能力、改革教學方法、科學評價學生學習、強化激勵機制等提出了二十二項改革舉措?！秾嵤┮庖姟分赋觥罢n程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養質量”。因此，課程建設工作是本科教育的核心工作，只有做好課程建設，打造好“金課”，才能有效提高本科教育質量。

成果導向教育（OBE）理念[2]正在引領我國的高等工程教育改革，OBE是指教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后取得的學習成果，學習成果是學生通過某一階段學習后最終所能達到的最大能力，要求學校和教師應該先明確學習成果，配合多元彈性的個性化學習要求，讓學生通過學習過程完成自我實現的挑戰，再利用成果反饋改進原有的以學科知識體系為中心設置的傳統的課程教學目標?；贠BE的課程教學質量評價目標設計，要求以學生為中心，對學生“學得怎么樣”進行評價，這就要求在教學實踐活動中需要有一種快速便捷地評價學生“學得怎么樣”平臺體系，從而使教師靈活調整教學方式、教學內容和教學進度。

在課程建設過程中，教學實踐活動無疑是其中重要的一環。而在教學過程中，需要教師隨時了解學生對以學習知識的掌握程度，以便于教師根據學生的學習情況靈活調整教學的內容。階段性和期末考試是教學質量管理的重要手段之一，能夠幫助授課教師了解學生對專業知識的掌握程度?？荚嚥粌H要考查學生對這門課程知識的總體掌握程度，還要求考查學生的綜合能力，這就對試題的質量提出了極高的要求。但出題過程會占用教師大量的精力，導致教師在其他教學環節的投入降低，而且對于青年教師而言，由于其教學經驗不夠豐富，很難生成高質量的試卷。因此，建設一個包含高質量試題資源并且使用方便的試題數據庫平臺無疑可以實現教學質量過程的及時監測。傳統的試題庫平臺/軟件難以長期地使用和維護，缺少持續性。目前高校內部使用的試題庫系統大多基于Microsoft?Word模板進行[3，4]，但Microsoft?Word版本眾多，各版本之間的兼容性較差，這會為試題庫的使用增加很大的困難。還有些試題庫是建設在專門的服務器中，并通過瀏覽器進行訪問，這些試題庫一般需要有相應的軟件支持，具有一定的時效性，且這些軟件往往針對專門的課程進行設計，很難適用其他課程，通用性很差。此外目前的試題數據庫大多針對大型考試，幾乎沒有針對隨堂測驗的試題數據庫;且傳統試題庫的試卷缺少靈活性，不易對知識點有針對性地出題。

綜上所述，為方便高校教師及時了解學生對課程知識的掌握情況，我校力學教學團隊基于TeX文本系統開發了一個方便快捷的教學質量過程監測平臺，該平臺主要由試題庫和試題庫程序兩部分組成，通過編程打造具有人性化人機交互操作界面，具有編輯試題和隨機生成試卷功能，提高出卷效率，幫助高校教師實時掌握學生的學習情況，調整教學內容和教學進度，從而實現教師對教學質量的過程監測。

2?教學質量監測平臺建設思路

本文所建立的教學質量過程監測平臺采用TeX文本系統創建，TeX是由斯坦福大學的Donald?E.Knuth教授發明的排版系統，能輸出漂亮的公式，是公認的數學公式排版最好的系統[5，6]。利用諸如是LaTeX等終端軟件，TeX可以排版出精美的文本。TeX作為一種專業的開源排版系統，廣泛應用于學術界，特別是數學、統計學、物理學與計算機科學領域。該平臺建設思路和過程如下：

（1）將已有試題庫（集）按知識點、難易程度、試題類型等進行分類。

（2）將每道試題以TeX格式編碼寫入單個文本文件，文件按一定規則進行命名，例如xzc1001.tex表示第一章第1道選擇題，jsc2003.tex表示第二章第3道計算題，這樣從文件名就可以知道試題的相關信息，管理規范。

（3）編寫程序，程序的功能是依據出題人的要求包括知識點、難易程度和類型等，隨機將滿足要求的各個試題文件匯總成一個完整的TeX文件，運行TeX文件將生成隨堂測試或是期中/期末試卷。

（4）課程建設過程中，教師按照教學的進度安排使用該平臺生成對應知識點的“隨堂小測”或“階段性測試”，對學生的知識掌握情況及時地進行了解，實現教學質量過程的監測。隨堂測試結果也可以作為量化教學過程成績的依據。

（5）依據監測的結果，對教學內容和教學進度進行適當的調整。

3?試題庫內容的編排

理論力學作為一門技術基礎課，通過該課程的學習，要求學生能夠掌握靜力學、運動學以及動力學的計算，能夠完成一個復雜機械工程問題的力學分析與預測，具備以理論分析為基礎，結合計算機仿真技術，培養科學分析邏輯思維、力學問題建模、力學計算及其工程應用方面的能力。試題的質量是決定試題庫質量優劣的重要因素，在滿足教學大綱要求的前提下，選題要突出重點、難易適度。試題難度分為簡單、普通、困難，其劃分由本課程骨干教師完成，可以根據不同的測試要求而設定。試題題型包括選擇題、填空題以及計算題，教材選用哈工大第八版《理論力學》[7]，題目范圍參考教學大綱，包含平面力系、空間力系、摩擦、剛體的簡單運動、點的合成運動、剛體的平面運動、動量定理、動量矩定理、動能定理、達朗貝爾原理以及虛位移原理等內容。試題來源一方面來自教材例題、課后題的舉一反三，另一方面來自工程實際或力學競賽試題，全面考查學生對基礎知識的掌握程度，獨立分析、解決問題的能力以及科研創新能力，體現課程的“高階性”“創新性”以及“挑戰度”。試題編寫時要求必須表達清楚、條件充分、立意明確、文字簡明、用詞恰當，并且給出相應的標準答案，保證題目的完整性，以便于錄入題庫。

首先參照河北科技大學的試卷格式規范建立試卷模板，命名為hebustexam.cls，根據用戶需求在試卷模板中分別設置試卷的輸出格式（word格式或者pdf格式）以及試卷抬頭、每類題型結構的輸出、答題區域設置。字體、紙張、題型、分數計算變量、題目答案的顯示、頁眉頁腳等。在此基礎上選擇性添加一些宏命令，以便于輸入某些單位或特殊符號，提高編輯TeX試題的編輯效率。編寫題目時，每一個選擇題為一個TeX文檔，含題目及其答案;每一道計算題包括題目和答案兩個TeX文檔，其中文本文檔格式為XXX.tex，圖片格式為XXX.jpg（或“.png”），將所有文件放置在同一目錄里，通過TeXstudio軟件對任意試題進行編輯、更新、存儲、預覽等操作，并能夠進行編譯排版，通過在試卷模板中預覽來確定所建立試題的正確性以及其在試卷中排版的規范性，為下一步隨機生成整套試卷做準備。

4?試題庫隨機組卷功能實現

上述在TeX系統完成了創建試題的工作，并預覽了試題顯示的準確性和排版的規范性，但僅限于題目本身，并未實現隨機組卷，基于此，接下來采用Matlab編程設計試卷生成器（圖2），程序可以調用試題庫中的任意試題，教師根據界面提示依次選擇題型，設置分數，選擇章節（知識點）、難度、題目數量等出題約束條件，從而實現隨機組卷功能。試卷生成器包含編輯試卷頭、選擇題目、預覽試卷、生成并輸出試卷模塊。

（1）編輯試卷頭模塊：選擇單位、課程名稱、學年、學期，是否生成A＼＼B卷功能。

（2）選擇題目模塊：首先選擇題型，如選擇題、填空題、判斷題或計算題;然后選擇試題題目，題目包含分值和考點。

（3）預覽試卷模塊：預覽隨機生成的試卷是否符合出題要求，確認試題內容。

（4）生成并輸出試卷模塊：生成并輸出試卷。

該試題庫系統具有操作界面簡單、使用方便等特點，試題的處理功能完全依賴于TeX，具有很好的通用性和實用性?？梢钥陀^合理地完成隨機組卷，實現了教考分離，對于提高教學質量和管理水平起到了積極的作用。

5?實踐效果評估

教學質量過程監測平臺創新點在于使用了TeX系統，具有通用性和可移植特點，避免了Office平臺題庫的兼容性問題;解決了含有特殊符號、圖、公式等錄入試卷中的排版難題。對于任何操作系統而言，TeX編碼的試題文件顯示效果都是一樣的，監測平臺操作簡單，功能強大，可在高校中進一步推廣和應用，從而減輕教師出題強度和工作量，提高試卷的客觀性和準確率，實現考核更全面、考點更精確、考題更科學，從而進一步提高課程教學質量?；贠BE理念的教學質量過程監測平臺具有以下優點：

（1）普適性：該教學質量監測平臺可適用于多種學科，可根據不同專業設置數據庫內容，具有應用廣泛性。

（2）可持續性：TeX文件是一種純文本文件，很多開源軟件可以編譯TeX，這保證了該平臺建設的可持續性，不會出現隨著計算機技術發展而無法使用的問題。

（3）靈活性：試卷包含的試題按要求隨機組成，可以針對指定的知識點生成試卷/小測，有很強的針對性，非常適合用于教學質量過程監測。

（4）高效性：在平臺建成之后，教師可以在幾分鐘內出一套質量很高的試卷，既可以用于教學質量過程監測，也可以用于出期中/期末考試試卷。

結語

本文基于OBE理念建立了教學質量過程監測平臺，該平臺主要由基于TeX的試題庫模塊和基于Matlab的自動組卷程序模塊兩部分組成，具有編輯試題和隨機生成試卷功能，平臺操作界面簡單、使用方便，試題的編輯處理功能完全依賴于TeX，具有很好的通用性和實用性;并能夠根據教學進度和考核需求實時隨機組卷，實現了教考分離，對于提高教學質量和管理水平起到了積極的作用。

參考文獻：

[1]李培超，劉小妹，陳曦，范志毅.“金課”背景下的工程力學課程教學改革探索[J].產業與科技論壇，2021，20（21）：186187.

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[3]周長紅，金?，摚瑒⒓岩?OBE理念下課程試題庫的組建方法[J].科技風，2021（34）：4951.

[4]肖麗萍，徐雪紅，劉兆朋.基于交互式試題庫的材料力學在線課程建設和實踐[J].科教文匯，2021（10）：7576.

[5]王爽，趙會洋.基于程序員思維研究LaTex排版[J].智能計算機與應用，2019，9（03）：199200，205.

[6]李鵬.使用LaTeX軟件開展編輯工作的一些經驗[J].新聞研究導刊，2019，10（09）：180，251.

[7]哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學（第8版）[M].北京：高等教育出版社，2016.

基金項目：河北科技大學理工學院教育教學改革研究與實踐項目（2019Z08）;2021年度河北科技大學課程思政示范課程《材料力學》;河北科技大學2021—2022學年混合式教學示范課程《材料力學》

作者簡介：張琳琳（1988—?），女，漢族，山東泰安人，博士，講師，研究方向：材料與結構部件工程強度與可靠性分析。

*通訊作者：趙碩（1983—?），男，漢族，河北辛集人，博士，副教授，教學副院長，研究方向：工程力學。