陸小軍 唐青松

摘要：大學(xué)數(shù)學(xué)課程是高等學(xué)校的一門(mén)重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯能力上起著至關(guān)重要的作用。各高等院校對(duì)大學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)都很重視。本文探討了在全球興起MOOCs大潮下大學(xué)數(shù)學(xué)課程改革的必要性，分析了大學(xué)數(shù)學(xué)智能在線學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)在學(xué)習(xí)和測(cè)評(píng)中的優(yōu)勢(shì)，并提出了嵌入生物特征識(shí)別的大學(xué)數(shù)學(xué)智能學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，創(chuàng)建一個(gè)自由交流與學(xué)習(xí)的平臺(tái)，且能保障考試的嚴(yán)肅性和公平性。

關(guān)鍵詞：大學(xué)數(shù)學(xué)、生物特征、在線學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng)、MOOCs

中圖分類號(hào) ： G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（A）-0000-00

1、大學(xué)數(shù)學(xué)在線學(xué)習(xí)的必要性

近幾年來(lái)，大規(guī)模在線開(kāi)放課程給全球大學(xué)的傳統(tǒng)教育帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇[1]，對(duì)大學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教育課程也是如此。如何應(yīng)對(duì)MOOCs帶來(lái)的挑戰(zhàn)，并借助于MOOCs促進(jìn)我國(guó)高等教育的改革，特別是基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程改革的問(wèn)題就擺在我們面前。

學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，教師的任務(wù)是激起學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性、主動(dòng)性，將要我學(xué)轉(zhuǎn)變成我要學(xué)。因此教師的課堂教學(xué)就不僅僅是傳授知識(shí)，更重要的是引領(lǐng)學(xué)習(xí)，激活學(xué)生，激發(fā)靈感。而大學(xué)課程在知識(shí)內(nèi)容設(shè)計(jì)上存在著許多的矛盾[2]。專業(yè)性和綜合性的矛盾。學(xué)生由自己主攻的學(xué)術(shù)方向，學(xué)要學(xué)習(xí)大量的專業(yè)知識(shí)，但是大學(xué)課程之間又是密切相關(guān)、緊密聯(lián)系的，有需要學(xué)生學(xué)習(xí)大量的綜合性知識(shí)；規(guī)定性和選擇性的矛盾。大學(xué)課程中既存在著必修課，滿足自己專業(yè)方向的知識(shí)學(xué)習(xí)，又存在著選修課，滿足社會(huì)對(duì)不同類型人才的需求，這是矛盾的；學(xué)術(shù)性和實(shí)踐性的矛盾。大學(xué)是一個(gè)研究學(xué)術(shù)的地方，對(duì)于大學(xué)學(xué)術(shù)性是不可缺少的。但是同時(shí)，實(shí)踐是大學(xué)課程的活力所在，大學(xué)課程中缺乏不了必要的實(shí)踐。這些矛盾是課程改革中所面對(duì)的問(wèn)題，是不可避免的。如何把握這些矛盾之間的平衡性，將決定課程改革的成功與否。

2、在線學(xué)習(xí)與評(píng)測(cè)系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)化教育代表了教育改革的一個(gè)重要發(fā)展方向，已經(jīng)稱為教育的一個(gè)特征。很多文獻(xiàn)在研究在線學(xué)習(xí)或測(cè)評(píng)系統(tǒng)[1-4]。

國(guó)外考試，比如我們最熟悉的托?？荚嚕缇蛯?shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化的考試，提高了效率，同時(shí)保證了不同批次考試的難度基本一致，保證了考試的公平性。與國(guó)外相比，我國(guó)計(jì)算機(jī)化考試起步較晚，在全國(guó)的高校教學(xué)管理中，在線考試系統(tǒng)的普及率還是比較低的，大多采用傳統(tǒng)的考試方式。除了某些全國(guó)性質(zhì)的考試在慢慢推行機(jī)考外，大部分高校都采用的是傳統(tǒng)的考試方式。國(guó)家英語(yǔ)四六級(jí)考試，在試行機(jī)考方式，離全部實(shí)行機(jī)試還有段距離；還有注冊(cè)會(huì)計(jì)師考試在不久之前開(kāi)始全部實(shí)行在線考試，使考試作弊的情況很大程度上的得到改善，同時(shí)也提高了試卷的管理水平。雖然推行速度還比較慢，但這無(wú)法阻擋在線考試是未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)，也將加快高校的信息化水平建設(shè)。隨著信息技術(shù)的普及，各高校和相關(guān)部門(mén)都在加大技術(shù)和資金的投入，加大對(duì)計(jì)算機(jī)考試方面的研究和實(shí)行，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)考試系統(tǒng)將會(huì)被廣泛應(yīng)用到各類考試中。相信在不久的未來(lái)，計(jì)算機(jī)考試將會(huì)普及到各個(gè)需要它的各個(gè)領(lǐng)域，帶給人們更大的便捷和公平。

3、在線學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以讓我們不論在何時(shí)何地都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聽(tīng)課、學(xué)習(xí)、測(cè)試，解決了老師資源和學(xué)習(xí)資源的地區(qū)不平衡問(wèn)題，解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)教學(xué)資源匱乏問(wèn)題。而計(jì)算機(jī)考試不僅可以將前期的工作極大的簡(jiǎn)化，同時(shí)在保密性和準(zhǔn)確性上也有著傳統(tǒng)考試無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)計(jì)算機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)同類題目，不同參數(shù)，幾乎可以杜絕抄襲現(xiàn)象的發(fā)生。此外，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還可以組織實(shí)施大規(guī)模異地實(shí)時(shí)考試。在此新的計(jì)算機(jī)考試系統(tǒng)方式下，周期短，效率高，可以節(jié)省大量人力、物力、時(shí)間，在教學(xué)管理、教學(xué)手段上都得到較大的改善，在教學(xué)效果和效率上都得到較大提高。

4、智能在線學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)C/S與B/S模式的考試系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生了。目前流行的網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)主要有兩種，一是基于局域網(wǎng)的C/S模式的考試系統(tǒng)，一種是基于WEB的B/S模式的考試系統(tǒng)。上世紀(jì)八十年代以后，C/S模式逐漸普及，此類型考試系統(tǒng)目前已經(jīng)出現(xiàn)成熟典型的代表；本世紀(jì)初，B/S模式應(yīng)時(shí)而生，目前其考試系統(tǒng)還在研發(fā)階段，有待繼續(xù)研究以供廣泛使用[3-4]。

考試系統(tǒng)C/S模式的優(yōu)點(diǎn)為系統(tǒng)安全穩(wěn)定、處理量大，技術(shù)相對(duì)成熟。其缺點(diǎn)有題庫(kù)存放在服務(wù)器上，題庫(kù)的添、刪等更新操作需要專業(yè)技術(shù)人員在該地計(jì)算機(jī)實(shí)施，封閉性較突出，不利于各類教師適時(shí)參與題庫(kù)建設(shè)，易造成題庫(kù)建設(shè)的滯后，影響考試效果，而且系統(tǒng)升級(jí)十分麻煩，一旦升級(jí)將造成物力財(cái)力的大浪費(fèi)；考試只能在局域網(wǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行，所需考試人員較為集中，管理和維護(hù)工作量大[3]。

而基于B/S模式的考試系統(tǒng)是近幾年伴隨Internet迅速發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)，與上述基于C/S模式的兩層結(jié)構(gòu)體系相比，B/S模式采用了三層體系結(jié)構(gòu)，即客戶機(jī)層、功能層和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器層?？蛻魴C(jī)上只需安裝瀏覽器（Browser），功能應(yīng)用安裝在功能層所在的計(jì)算機(jī)上，試題存放在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上。該模式的優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)便，安全可靠，便于維護(hù)、易于升級(jí)便于擴(kuò)充應(yīng)用，適用范圍廣，不僅可用于校內(nèi)，也可對(duì)外使用，是目前比較有發(fā)展前途的考試方式[6]。

智能在線學(xué)習(xí)與測(cè)試系統(tǒng)可分為學(xué)生、老師、管理員等不同角色登陸。學(xué)生登陸主要包括用戶信息修改模塊、學(xué)習(xí)模塊、測(cè)試模塊、核對(duì)答案模塊、試卷還原模塊、查看成績(jī)模塊等。教師和管理員登錄包括班級(jí)成績(jī)查看模塊、學(xué)生試卷還原模塊、學(xué)生成績(jī)分析模塊、學(xué)生管理模塊等。管理員還具有管理教師信息等其他功能。

5、接入生物特征識(shí)別認(rèn)證平臺(tái)

最大限度地減少人工干預(yù)，智能在線學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)可以接入生物特征識(shí)別平臺(tái)。生物特征識(shí)別在公安刑偵、金融、人口管理、邊檢、教育、醫(yī)療、社保等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。我們的大學(xué)數(shù)學(xué)智能在線學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)接入北京天誠(chéng)盛業(yè)科技有限公司的生物特征識(shí)別認(rèn)證平臺(tái)。SmartBIOS認(rèn)證平臺(tái)基于SOA架構(gòu)，支持C/S和B/S兩種應(yīng)用模式。主要包括：系統(tǒng)管理、生物特征認(rèn)證、生物特征數(shù)據(jù)庫(kù)、認(rèn)證接口組件等組成部分，是一個(gè)建立在開(kāi)放式軟硬件基礎(chǔ)上的、相對(duì)獨(dú)立的開(kāi)發(fā)運(yùn)行平臺(tái)。認(rèn)證平臺(tái)具有擴(kuò)展性、部署靈活等特點(diǎn)，對(duì)外提供生物識(shí)別認(rèn)證接口及管理接口，支持多種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的接入，可為用戶提供集中、統(tǒng)一的生物特征身份認(rèn)證服務(wù)[5]。通過(guò)綜合性的生物識(shí)別認(rèn)證平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)控，包括登錄、人員跟蹤、行為分析等。平臺(tái)生物特征數(shù)據(jù)庫(kù)保存了平臺(tái)的管理信息、用戶信息、生物特征數(shù)據(jù)及系統(tǒng)日志等數(shù)據(jù)；系統(tǒng)終端、移動(dòng)終端、管理終端等利用生物特征識(shí)別設(shè)備獲取用戶生物特征，通過(guò)接口調(diào)用完成向認(rèn)證平臺(tái)進(jìn)行生特征注冊(cè)及認(rèn)證的過(guò)程。除了前期準(zhǔn)備需要人員干預(yù)，學(xué)習(xí)和測(cè)試過(guò)程中，學(xué)生能夠自主選擇自己合適的時(shí)間，隨時(shí)登錄系統(tǒng)學(xué)習(xí)或測(cè)試。

接入生物特征識(shí)別系統(tǒng)的注冊(cè)流程有如下幾步：首先，獲取學(xué)生的用戶ID，以身份證號(hào)或?qū)W生證號(hào)為例，通過(guò)證件閱讀器讀取身份證號(hào)或?qū)W號(hào)等相關(guān)信息；將學(xué)生用戶ID等信息通過(guò)用戶查詢接口發(fā)送到認(rèn)證平臺(tái)，查詢用戶狀態(tài)，用戶是否存在、生物特征是否已注冊(cè)完成等，并將查詢結(jié)果和系統(tǒng)中生物特征采集的系統(tǒng)參數(shù)返回；如果學(xué)生的生物特征已經(jīng)注冊(cè)完成，則進(jìn)行相關(guān)提示，程序結(jié)束；如果生物特征注冊(cè)尚未完成，那么繼續(xù)下一步操作；錄入生物特征注冊(cè)所需信息，例如：左眼、右眼，調(diào)用獲取生物特征注冊(cè)模板接口，通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)控制設(shè)備采集生物特征圖像，獲取生物特征圖像及特征等數(shù)據(jù)；將學(xué)生用戶ID、生物特征圖像及特征等數(shù)據(jù)形成通信數(shù)據(jù)包并加密，調(diào)用生物特征注冊(cè)接口，發(fā)送到認(rèn)證平臺(tái)；認(rèn)證平臺(tái)接收通信數(shù)據(jù)包，經(jīng)過(guò)解密解析等處理，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)及磁盤(pán)文件，并將處理結(jié)果返回前端，本次注冊(cè)過(guò)程完成；其他操作重復(fù)以上過(guò)程。生物特征識(shí)別的認(rèn)證過(guò)程如下：首先，獲取學(xué)生的用戶ID，將學(xué)生用戶ID等信息通過(guò)用戶查詢接口發(fā)送到認(rèn)證平臺(tái)，查詢用戶狀態(tài)，根據(jù)所選擇的認(rèn)證方式，調(diào)用對(duì)應(yīng)的獲取驗(yàn)證特征接口，通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)控制設(shè)備采集虹膜圖像或人臉圖像；將學(xué)生用戶ID、生物特征圖像等數(shù)據(jù)形成通信數(shù)據(jù)包并加密，調(diào)用特征驗(yàn)證請(qǐng)求接口，發(fā)送到認(rèn)證平臺(tái)；認(rèn)證平臺(tái)接收通信數(shù)據(jù)包，經(jīng)過(guò)解密解析，找到ID對(duì)應(yīng)用戶，根據(jù)認(rèn)證請(qǐng)求類型進(jìn)行一對(duì)一的生物特征比對(duì)，并保存認(rèn)證日志、按照規(guī)則更新注冊(cè)圖像及模板；最后，認(rèn)證平臺(tái)將認(rèn)證處理結(jié)果返回前端，本次認(rèn)證過(guò)程結(jié)束；登錄考試系統(tǒng)成功后，就跳轉(zhuǎn)到考試界面，考試過(guò)程中可以抓拍學(xué)生照片等生物特征信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)認(rèn)證。這可以讓我們?cè)跓o(wú)需監(jiān)考的情況下考試，避免了極少部分學(xué)生投機(jī)取巧心理，阻止發(fā)生違紀(jì)的替考或助考行為，保證了考試的嚴(yán)肅性和公平性。

總之，智能在線學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)，可以將考試過(guò)程變?yōu)閷W(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)平時(shí)在線學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自覺(jué)性。將考試作為一個(gè)給學(xué)生發(fā)揮空間的平臺(tái)，一個(gè)讓學(xué)生展現(xiàn)才能的機(jī)會(huì)，一個(gè)讓學(xué)生充滿競(jìng)爭(zhēng)性和創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)過(guò)程。系統(tǒng)將老師從出題、判卷等繁瑣的重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái)，從而將更多的精力放在如何引導(dǎo)學(xué)生、借助系統(tǒng)分析學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握的情況，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和難易。合理使用智能在線學(xué)習(xí)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)對(duì)教學(xué)參與各方都不無(wú)裨益。

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