基于防作弊電子考試平臺的教學考一體化實踐

劉建航 李世寶 羅琳

摘 ? 要：隨著通信技術和電子設備的發展，在線考試已經成為一種新型的考試模式。該模式成本低、閱卷效率和準確度高，并且能夠對考試結果進行快速、精準的統計和分析，使得教師能夠迅速了解學生對各個知識點的掌握情況。然而，在線考試難以監管、公平性無法保證等問題一直制約著其廣泛應用。文章提出構建一個防作弊電子考試平臺，在保證考試公平性的前提下，全面實現基于電子考試平臺的教、學、考一體化，將考試滲透到平時測驗中，降低門檻，減輕教師評判考試結果的壓力，實現教、學、考全過程跟蹤和反饋。

關鍵詞：防作弊;電子考試平臺;教學考一體化;在線考試

中圖分類號：G424.74;TP393.09 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：1673-8454（2022）03-0124-05

考試作為衡量學生掌握知識程度和反饋教師教學效果的手段，在教學體系中起著非常重要的作用。傳統的紙質考試不僅消耗了大量的紙質資源，在閱卷效率、準確度以及考試數據的分析和存檔方面都存在著弊端。近些年，通過電子設備進行在線考試逐漸興起[1]。通過計算機軟件進行電子試卷輔助閱卷[2]，不僅節約成本，大幅提高了閱卷效率和準確度，而且對考試結果快速、精準的統計和分析也使得教師能夠迅速了解學生對各個知識點的掌握情況。另外，電子試卷存檔、查詢等方面的優勢明顯高于傳統考試。

一、電子考試存在的問題

目前，現有的電子考試主要包括：在計算機機房，由監考教師監督下進行的考試;通過網絡實施的遠程在線考試。而這兩種電子考試方式在實施方面還存在一些問題。

（一）學校機房資源有限，難以承擔頻繁電子考試

目前的電子考試都安排在學校機房，使用已經安裝好的系統進行考試。然而，學校機房數量有限，還要承擔正常的教學任務，無法滿足大規模在線考試的需求。要實現教、學、考一體化建設，平時測驗也使用電子考試的方式，僅靠使用學校機房資源難以支撐。

（二）使用學生的計算機實現在線網絡考試，過程難以監管，公平性無法保障

使用學生自己的計算機進行考試可以解決學校機房資源有限的問題。由于當前疫情的影響，很多課程都是利用學生計算機，通過遠程在線的方式進行考試[3]。這種方式幾乎無法監管，學生作弊手段多，如通過已經安裝好的通信軟件進行答案互傳以及代考、替考等，對考試產生極大的不公平性[4]。

（三）現有的電子考試系統與課程結合不夠緊密

使用電子考試平臺進行課程中間的測試基本缺乏保證考試公平性的手段，存在相互抄襲現象。因此，現有考試系統大多只局限于課程期末考試環節，無法實現教、學、考全過程跟蹤和反饋。

（四）現有電子考試平臺與專業認證結合不足，缺少對OBE理念的支持

專業認證各個指標點的達成度很大程度來源于學生考試各個試題的完成情況，現有的電子考試平臺缺乏各個指標點達成度的統計和分析。

教、學、考一體化已經成為當前教育改革的新趨勢，以考促學、以考促教可以有效跟蹤學生對知識點的掌握情況，通過及時反饋提高教師的教學水平。如果不能保證考試的公平性和考試結果的真實性，考試就失去了意義，也將阻礙教、學、考的一體化建設[5][6]。因此，設計一種具有多方面防作弊功能，并且能夠結合OBE理念，對考試結果進行全方位統計分析的考試模式勢在必行，也是推動電子考試大規模使用的前提[7]。

二、一體化平臺整體解決方案

公平的考試環境、真實可信的考試結果是實現教、學、考一體化建設的前提[8]。因此，首要工作是在現有考試平臺的基礎上，進一步提升防作弊功能，利用人工智能等手段降低測試門檻、保證測試公平性、提高教師對測試結果的評判效率，將考核滲透到平時測驗中，真正實現教、學、考一體化。圖1是基于防作弊電子考試的教、學、考一體化平臺整體解決方案。

該系統能夠通過人臉監控、屏幕監控、進程監控綜合評判學生的考試行為，再通過彈窗警示學生的違規行為，從而打消學生作弊的想法。同時，該系統通過人工智能、人臉識別、大數據分析等手段實現考試過程的智能監考、考試后試卷的代碼查重等功能。

該系統還可以綜合分析考試數據，通過機器學習等手段學習答題情況與授課情況的內部聯系，再反饋給教師，從而指導教師的授課重點。另外，該系統結合OBE理念，進一步研究考試數據的分析和統計功能，為專業認證等工作提供數據支撐。

本文以《程序設計（Java）》和《移動終端開發》兩門課程為例，實現防作弊電子考試平臺的應用，并對考試體系進行改革，將各個重點章節的測試分數納入到課程總分中，加大平時分的比例。該平臺能夠促使教師更加注重過程化教學，從而激勵學生的學習興趣，引導學生從被動學習向主動學習轉變。

三、防作弊電子考試平臺的功能

目前，大學生的筆記本電腦持有率達到97.5%。為了解決在線考試地點受限于計算機機房的問題，可以利用學生筆記本電腦進行在線考試。而為保證考試的公平性和考試結果的可信性，防作弊系統的研制尤為重要，具體解決以下幾個方面問題：

（一）身份認證

考試前，系統可以通過筆記本電腦的攝像頭采集學生信息，再通過“人臉識別”確認學生身份，防止替考、代考情況的發生。

（二）考試行為識別

通過不定期采集屏幕信息實現對學生答題情況的監管。主要功能包括：①系統后臺能夠自動進行信息比對，實現對作弊行為的監管;②系統能夠提升考試平臺的監管能力，對學生的粘貼復制等行為進行記錄;③系統可以靈活配置教師權限;④系統具有代碼查重功能，對學生提交的測試作業進行大規模查重比對，靈活設置重復率門限值。

（三）進程監控

系統實現了考試進程監控，可將考試過程中需要的軟件（如Codeblock、NetBeans等）列入白名單，其他進程被視為非法進程，實時被監控系統刪除。下一步將實現軟件的可配置，由教師自行設置考試可用的軟件，同時開發監控軟件。

（四）屏幕監控

考生在考場內接入網絡，其IP地址是可以確定的?？忌卿浐?，IP地址和學生賬戶在云端進行了綁定，因此，教師可以通過計算機接入考生的答題界面，隨時查看考生的考試屏幕，實現遠程“無打擾”監考。

（五）智能監考

平臺實現屏幕的定期截屏和攝像頭人臉的雙向數據采集。利用人工智能手段對學生考試行為進行分析，智能評估考生的考試狀態，對異?，F象，如眼睛或面部偏離屏幕，及時反饋給教師和考生本人，并且在云平臺進行記錄，從而實現智能監考功能。

（六）代碼查重

平臺研制了代碼查重功能，利用機器學習等手段實現對考生提交的測試作業進行大規模查重比對，盡可能杜絕代碼復制現象的發生。在對《程序設計（Java）》課程課后作業進行的測試中，查出代碼復制6例，查重比例較高。查重功能大幅減少了通過人工進行代碼比對的時間，提高了工作效率。

（七）數據分析

平臺研制了考試數據分析和統計功能。該功能結合OBE理念，對各個題目的完成情況和對應指標點進行比對，量化達成度值，形成能力矩陣，為專業認證等相關工作提供真實、有效的數據，也為教師的教學情況提供真實反饋信息。

四、教、學、考一體化建設實踐

考試的最終目標是通過考試結果反饋教師的授課情況和學生的知識點掌握情況，推動教師改進教學方法，提高教學質量[9]。而電子考試將學生答題情況進行數字化存檔，方便通過大數據分析手段對結果進行橫向和縱向比較，從而全面推動教、學、考的一體化建設。在防作弊電子考試平臺的輔助下，本文對程序設計類和課程設計類課程進行了教學改革。

（一）程序設計類

有了防作弊考試平臺的支撐，在進行課程的教、學、考一體化建設時，可以將考試環境滲透到平時測驗中。表1是《程序設計（Java）》課程的考試改革方案。

經過前期的數據分析，預計通過三種措施可將平時測驗的作弊率降低到1%以下，使得考試結果更加真實有效。①對每個重點章節設置五道考題進行測試，從而及時反饋學生的掌握情況。②重點章節的平時測試通過網絡在線形式進行，設定完成時間，設置提交獎勵規則，根據學生完成的時間順序設計獎勵分數，激勵學生早提交，減少傳答案的概率。③測試中間由系統完成智能監控，對違規現象進行通報和懲罰，最后對提交的代碼進行查重。因此，可以增加平時測驗占總分的比例，以《程序設計（Java）》為例，課程平時測驗占總分的比例可提高到40%，軟件設計方面的大作業占比15%。還可以通過代碼查重功能對學生提交的作業進行查重檢測。根據前期測驗，代碼查重功能的檢查率可以達到90%以上。期末測試在機房有監考教師的環境下進行，占總分的45%。防作弊電子考試平臺的推行，使學生的得分分配更加合理，有利于實現教、學、考的一體化。

（二）課程設計類

此類課程主要以完成多個小任務為主，學生較多，每個小任務很難通過人工檢查代碼的方式避免抄襲現象，所以抄襲的情況較多。防作弊考試平臺可以通過計算機對代碼進行查重檢測，既節約效率，又節省時間，教師只需關注具體實現的功能即可，因此也可以作為評分依據。表2是《移動終端開發》課程考試改革方案。該方案對每個重點知識點設計了小任務，讓學生獨立完成，以了解和考察學生對知識點的掌握情況。學生完成小任務后，將代碼提交到電子考試平臺，由考試平臺實現代碼查重功能。

五、運行效果

經過三年多的探索，中國石油大學目前已經構建了大規模在線考試平臺，實現了三種考試模式：①純紙質模式。公式類、證明類、畫圖類。②機紙混合模式?？陀^題機考、公式類等。③純機考模式。程序設計類、概論性選修課類、純客觀題試卷。

針對程序設計類考試，系統實現了C、C++、Java、Python、Matlab、Verilog、匯編語言的自動判卷功能。其中《C語言程序設計》課程已經積累了近千道題目庫，可組織3000人同時在線的考試?！冻绦蛟O計（Java）》課程已經完全由紙質考試轉為機考。

目前該系統已經為學校100多門課程，上百萬人次提供了在線考試。系統能夠通過IP限制確保由本人參加考試，還可以實時監測考試機的運行進程，確保學生在考試過程中僅使用合法軟件。另外，教師可以在客戶端實時監測考生的計算機界面，實現無打擾監考。在線考試場景如圖2所示。

考試結果統計如圖3所示。系統實現了各類考試和各種題型平均分、得分率的統計和分析，并以圖表的形式反饋給教師，同時提供數據下載功能，便于教師了解學生對各個知識點的掌握情況。已有的統計分析功能為結合OBE理念和支撐專業認證等工作提供了基礎。

六、結語

本文防作弊電子考試平臺通過人臉識別、圖像識別等技術實現了考試過程的輔助和監管，并實現了程序設計類課程考試結果的代碼查重功能，大幅提升了高校電子考試的防作弊能力，保證了考試的公平性和考試結果的可信性。本文所構建的電子考試平臺可以利用學生的筆記本電腦實現遠程在線考試，解決了學校機房資源有限的問題。實踐證明，本文提出的防作弊電子考試平臺全面實現了教、學、考一體化，將大幅提高教師對考試結果的評判效率。

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[9]翁朱華.在線輔導：在線教學的關鍵——訪在線教學領域知名學者吉利·西蒙博士[J].開放教育研究，2012（6）：4-8.

作者簡介：

劉建航，中國石油大學（華東）計算機科學與技術學院副教授，郵箱：liujianhang@upc.edu.cn;

李世寶，中國石油大學（華東） 海洋與空間信息學院教授;

羅琳，中國石油大學（華東） 計算機科學與技術學院研究實習員。

Explore A New Mode of Integration of Teaching and Examination Based

on an Anti-Cheating Electronic Examination Platform

Jianhang LIU1， Shibao LI2， Lin LUO1

（1.School of Computer Science and Technology， China University of Petroleum（East China）， Qingdao Shandong 266580;

2.College of Oceanography and Space Informatics， China University of Petroleum（East China）， Qingdao Shandong 266580）

Abstract： With the development of communication technology and electronic equipment， online examination has become a new examination mode at low cost， high marking efficiency， and accuracy. The rapid and accurate statistics and analysis of examination results also enable teachers to quickly understand students’ mastery of all kinds of knowledge points. However， the wide application of this efficient model has been restricted by the difficulties in supervising online examination and ensuring fairness. This paper proposes that build an anti-cheating electronic examination platform， aiming to fully realize the integration of teaching， learning and examination based on the electronic examination platform on the premise of ensuring the fairness of the examination. The platform proposed in this study can further infiltrate the examination into the usual examination， reduce the threshold， reduce the pressure of teachers on evaluation of the results， and realize the tracking and feedback of the whole process of teaching， learning and examination. With this， it can stimulate students’ learning motivation and guide students to change from passive learning to active learning through the test and feedback of all key knowledge points.

Keywords： Anti cheating; Electronic examination platform; Integration of teaching and examination; Online examination

編輯：王曉明 ? 校對：李曉萍