鄭亞萍，陳永華

1 漯河醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校生理教研室；2 中國(guó)聯(lián)通漯河市分公司， 河南　漯河　462002

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基于Android的生理學(xué)考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄭亞萍1，陳永華2

1漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校生理教研室；2中國(guó)聯(lián)通漯河市分公司， 河南漯河462002

考試是檢驗(yàn)其教學(xué)效果的重要手段。目前生理學(xué)課程考核多采用期末集中考試為主。為尋找更合理、更有效的臨床?？粕韺W(xué)考核方式，嘗試建立了“基于Android的生理學(xué)考試系統(tǒng)”。教學(xué)實(shí)踐證明：生理學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的建立和應(yīng)用，能改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高生理學(xué)教學(xué)效果。

生理學(xué)；考試系統(tǒng)；安卓

生理學(xué)是研究機(jī)體生命活動(dòng)現(xiàn)象及各個(gè)組成部分功能的一門(mén)重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課,對(duì)于醫(yī)學(xué)生建立基本的醫(yī)學(xué)概念、了解疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律具有重要意義。生理學(xué)教學(xué)中我們十分重視課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué),但是也不能忽視生理學(xué)考試這一關(guān)鍵步驟。如何運(yùn)用考試這一手段激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,值得深入探討。

目前，漯河醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校生理學(xué)采用期末理論試卷成績(jī)和實(shí)驗(yàn)考核相結(jié)合的考試模式，一方面受考試時(shí)間所限，理論試卷重點(diǎn)覆蓋面存在一定的偶然性，不能真實(shí)反映學(xué)生整體知識(shí)的掌握情況；另一方面，受實(shí)驗(yàn)耗材及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容影響，生理學(xué)實(shí)驗(yàn)考核多以小組形式整體考核，對(duì)于學(xué)生個(gè)人的實(shí)驗(yàn)技能區(qū)分度不高。安卓(Android)平臺(tái)是一個(gè)基于Linux平臺(tái)的開(kāi)源手機(jī)操作系統(tǒng)，允許個(gè)人在其基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。Android平臺(tái)的迅速發(fā)展以及學(xué)生群中智能手機(jī)的普及，使得生理學(xué)考核改革實(shí)施的基本條件得到保障[1]。通過(guò)基于Android的生理學(xué)考試平臺(tái)，學(xué)生可以在課外進(jìn)行章節(jié)性的理論及實(shí)驗(yàn)考核，提升考試的便利性，對(duì)于其學(xué)習(xí)生理學(xué)有積極的督促及激勵(lì)意義，也能彌補(bǔ)傳統(tǒng)考試的不足。

1　基于Android的生理學(xué)考試平臺(tái)建設(shè)

生理學(xué)考試平臺(tái)系統(tǒng)從功能模塊上分，由客戶端(含理論、實(shí)驗(yàn)考核)、考試服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)三部分組成(如圖1所示)。

圖1　基于Android的考試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1客戶端

客戶端包括教師、學(xué)生及管理員三個(gè)端口。其中，學(xué)生端含理論及實(shí)驗(yàn)考試大廳，通過(guò)此端口學(xué)生可以參加考試、查詢考試成績(jī)、查詢通知公告等信息。理論考試大廳按照教學(xué)安排從服務(wù)器接收試卷，并將結(jié)果返回系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)考試大廳平臺(tái)由基于生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)構(gòu)成，通過(guò)數(shù)據(jù)接口與實(shí)驗(yàn)考試大廳交互，從大廳接收試卷中的實(shí)驗(yàn)操作題開(kāi)始考試，將記錄學(xué)生操作狀態(tài)的試卷返回大廳。

1.2考試服務(wù)系統(tǒng)

考試服務(wù)系統(tǒng)是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)平臺(tái)，主要監(jiān)測(cè)整個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸情況及服務(wù)狀態(tài)，并對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸行為、用戶接入權(quán)限等進(jìn)行控制。考試客戶端發(fā)布考試信息、編輯考卷、查詢成績(jī)等都由考試服務(wù)系統(tǒng)來(lái)提供，是一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)平臺(tái)。學(xué)生可通過(guò)具有Android操作系統(tǒng)的移動(dòng)設(shè)備，如平板電腦及手機(jī)接入，完成生理學(xué)測(cè)試活動(dòng)。

1.3數(shù)據(jù)庫(kù)

提供試卷、試題的數(shù)據(jù)信息以及虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目給考試服務(wù)系統(tǒng)，為整個(gè)生理學(xué)考試平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支持，建立高質(zhì)量的試題庫(kù)也是考試平臺(tái)最核心的部分。

2　數(shù)據(jù)庫(kù)

2.1在線測(cè)試

結(jié)合臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)執(zhí)業(yè)助理醫(yī)師考試大綱，積極開(kāi)展《生理學(xué)》在線題庫(kù)的建設(shè)，采用讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的試題，隨機(jī)抽取20道填空題、30道單選題、10道多選題。運(yùn)用優(yōu)化過(guò)的隨機(jī)不重復(fù)算法，保證每次進(jìn)入考試模塊抽取的題目都是隨機(jī)出現(xiàn)的，并且每一題的所出選項(xiàng)順序也是隨機(jī)出現(xiàn)。通過(guò)此舉可以保證學(xué)生每次進(jìn)入考試模塊都有新的題目出現(xiàn)，并且避免學(xué)生只是簡(jiǎn)單死記題目和答案。因?yàn)槊看芜x項(xiàng)順序都隨機(jī)出現(xiàn)，當(dāng)然答案也會(huì)跟著變化。通過(guò)Access數(shù)據(jù)庫(kù)，教師隨時(shí)可以讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，按照格式添加或者更改題目以及選項(xiàng)，同時(shí)學(xué)生為提升平時(shí)成績(jī)，也開(kāi)始注重課前預(yù)習(xí)和課后鞏固，生理學(xué)的整體教學(xué)效果得到有效提升。

2.2虛擬實(shí)驗(yàn)考核系統(tǒng)

一個(gè)完整的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容組成。實(shí)驗(yàn)者根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境通過(guò)相應(yīng)儀器操作，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)通用量、實(shí)驗(yàn)算法、儀器以及儀器接口的實(shí)現(xiàn)[2]。實(shí)驗(yàn)儀器在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示可以抽象為虛擬儀器，而為完成某一特定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的整體環(huán)境可抽象成一個(gè)虛擬場(chǎng)景，虛擬儀器封裝了真實(shí)儀器的所有特性，虛擬場(chǎng)景則展現(xiàn)該場(chǎng)景下各儀器之間的相互關(guān)系，即該場(chǎng)景的整體特性。由虛擬場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)對(duì)該場(chǎng)景中所有虛擬儀器控制，實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的關(guān)系由考試大廳傳輸來(lái)的考卷XML文件進(jìn)行配置[3]。

2.3實(shí)驗(yàn)示教系統(tǒng)

通過(guò)該系統(tǒng)，教師在演示實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生可以同步看到實(shí)驗(yàn)的具體操作和實(shí)驗(yàn)效果；同時(shí)學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以查看任意學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3　關(guān)鍵技術(shù)

3.1客戶端

客戶端編程工具使用 Flash CS6軟件。Flash CS6軟件是用于創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)和多媒體內(nèi)容的強(qiáng)大創(chuàng)作平臺(tái)，能夠打包生成安卓平臺(tái)的apk安裝文件或Windows平臺(tái)的exe運(yùn)行文件。編程語(yǔ)言使用Flash CS6中的動(dòng)作腳本語(yǔ)言(ActionScript 3.0，as3)，ActionScript 3.0是一種強(qiáng)大的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，as3代碼和大家熟悉的C++代碼非常相似，C++代碼很容易被移植使用。

3.2服務(wù)器

服務(wù)器端采用了Windows平臺(tái)下的阿帕奇(Apa- che HTTP Server，Apache)、MySQL和超文本預(yù)處理器(hypertext preprocessor，PHP)系統(tǒng)軟件。我們利用Apa- che創(chuàng)建服務(wù)器，SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，PHP語(yǔ)言處理來(lái)自客戶端的數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求和修改請(qǐng)求，以及客戶的鑒權(quán)認(rèn)證。成熟穩(wěn)定的Apache+PHP技術(shù)能避免使用as3語(yǔ)言的socket和多線程技術(shù)產(chǎn)生的多用戶同時(shí)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)的沖突問(wèn)題，同時(shí)減少漏洞的產(chǎn)生?？蛻舳撕头?wù)器之間只需要交互xml表格就能完成通信[4]。服務(wù)器采用穩(wěn)定的有線網(wǎng)，客戶端可采用安裝Windows的PC運(yùn)行Flash生成的exe文件，也可以采用安裝的Flash生成的安卓安裝包(Android- Package，apk)文件的移動(dòng)安卓系統(tǒng)終端(如圖2所示)。

圖2　AIR for Android創(chuàng)建發(fā)布成安卓apk的文檔界面

3.3客戶端和服務(wù)器交互

客戶端和服務(wù)器SQLServer通信的數(shù)據(jù)格式采用xml格式，利于數(shù)據(jù)庫(kù)的導(dǎo)入與更新[5]。客戶端界面由Flash動(dòng)畫(huà)制作，賬戶信息和理論考試內(nèi)容主要為文本文件以表格的形式轉(zhuǎn)換成xml格式，采用xml格式進(jìn)行通信后轉(zhuǎn)換成表格存放于服務(wù)器端的sql數(shù)據(jù)庫(kù)，客戶端讀取服務(wù)器端xml文件來(lái)核對(duì)賬戶信息，賬號(hào)密碼核對(duì)無(wú)誤時(shí),讀取題目的種類和數(shù)量，然后客戶端根據(jù)題目總量隨機(jī)提取相應(yīng)題目的序號(hào)及各選擇題題目隨機(jī)生成選項(xiàng)表，隨機(jī)選題而不是從服務(wù)器下載所有題庫(kù)。一方面可實(shí)現(xiàn)學(xué)生試題的個(gè)性化；另外，也減少了客戶端到服務(wù)器之間的流量浪費(fèi)。為了減少服務(wù)器運(yùn)行負(fù)擔(dān)，僅在客戶端運(yùn)行隨機(jī)不重復(fù)算法，以避免大量客戶同時(shí)訪問(wèn)、同時(shí)運(yùn)行隨機(jī)算法而影響服務(wù)器性能。

該系統(tǒng)存在測(cè)試模塊和考試模塊。針對(duì)測(cè)試模塊，客戶平時(shí)隨時(shí)隨地可以訪問(wèn)服務(wù)器進(jìn)行練習(xí)測(cè)試。而在考試模塊上，客戶登錄后由系統(tǒng)分發(fā)客戶端申請(qǐng)的客戶端隨機(jī)產(chǎn)生的題目的序號(hào)和隨機(jī)生成的該題目選項(xiàng)來(lái)發(fā)送題目和答案?？蛻舳藨?yīng)嚴(yán)格遵守考試時(shí)間，按時(shí)間點(diǎn)才能點(diǎn)擊開(kāi)始考試?？蛻舳顺绦驎?huì)產(chǎn)生三張表：用戶選擇表、用戶答題表和答案表。用戶選擇表分別用0和1來(lái)表示用戶題目答過(guò)或未答；用戶答題表是記錄用戶答題情況，分別用0和1表示用戶是否選擇該選項(xiàng)；答案表分別用0和1來(lái)表示某題目答案是否有該選項(xiàng)。

理論考試的客戶端和服務(wù)器的通信流程(注：所有客戶端和服務(wù)器之間通信都是xml格式)如下：①考前30 min內(nèi)發(fā)送用戶名密碼給服務(wù)器并提取服務(wù)器時(shí)間，同時(shí)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。如果客戶端與服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)不通，會(huì)在客戶端提醒用戶,并等待重新連接。②服務(wù)器發(fā)送填空、單選、多選總題目及當(dāng)前服務(wù)器時(shí)間給客戶。③客戶同步服務(wù)器時(shí)間后，隨機(jī)算法提取20道填空、30道單選和10道多選的序號(hào)表。服務(wù)器接到申請(qǐng)后，根據(jù)客戶申請(qǐng)為該客戶分配四個(gè)表：即客戶題目序號(hào)表、客戶選項(xiàng)表、根據(jù)客戶選項(xiàng)表生成的答案表及客戶答題表。同時(shí)根據(jù)客戶題目序號(hào)表和客戶選項(xiàng)表從sql題庫(kù)里提取客戶題目信息，并將生成的xml表格發(fā)送給客戶。④客戶端讀取考題信息后，生成3個(gè)表格即考題序列表、考題選項(xiàng)表和客戶答題表，待考試時(shí)間到顯示給客戶，同時(shí)客戶端計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。客戶可以通過(guò)翻頁(yè)來(lái)修改答過(guò)的各個(gè)題目，同時(shí)修改客戶答題表。⑤客戶在考試期間可以在30 min后提前交卷，或者考試時(shí)間到程序自動(dòng)強(qiáng)制交卷。交卷后客戶端發(fā)送客戶答題表給服務(wù)器。⑥服務(wù)器接收到客戶答題表后比對(duì)答案表后得出填空、選擇題分?jǐn)?shù)和總分?jǐn)?shù)，并把用戶帳戶，用戶抽取的考題序列表，考題選項(xiàng)表，答案表和客戶答題表和分?jǐn)?shù)存放于服務(wù)器sql數(shù)據(jù)庫(kù)。⑦考試后客戶可以查詢自己分?jǐn)?shù)和答案以及自己答題情況。

虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K可以在WIFI環(huán)境下操作運(yùn)行，使用Flash制作的虛擬實(shí)驗(yàn)程序的swf文件存放于服務(wù)器端，共計(jì)6個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)swf文件大小在1～3 Mb，學(xué)生在安卓客戶端訪問(wèn)該模塊時(shí)會(huì)從服務(wù)器上讀取這些swf文件并在客戶端運(yùn)行，學(xué)生能夠進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)并測(cè)試?？蛻舳顺绦蚴褂肍lash制作，其本身對(duì)swf文件可以良好兼容。

4　研究對(duì)象與方法

4.1研究對(duì)象

以漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校2014級(jí)?？婆R床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生為研究對(duì)象,隨機(jī)抽取1個(gè)班做實(shí)驗(yàn)組,另1個(gè)班做對(duì)照組。其中，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生121人,對(duì)照組130人,兩組學(xué)生入學(xué)成績(jī)無(wú)顯著性差異。

4.2方法

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均采用相同教材,對(duì)照組采用傳統(tǒng)的生理學(xué)期末考核模式，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生平時(shí)也可通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試模塊隨時(shí)隨地訪問(wèn)服務(wù)器進(jìn)行練習(xí)測(cè)試；另外，實(shí)驗(yàn)組在生理學(xué)教學(xué)過(guò)程中采用5次階段性的理論及實(shí)驗(yàn)考核，該考試系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生授課進(jìn)度，在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)24 h開(kāi)放。由于校園WIFI網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，學(xué)生可以在同時(shí)裝有Android系統(tǒng)的手機(jī)或在裝有Window系統(tǒng)的PC上通過(guò)運(yùn)行Flash生成的exe文件或者apk文件的移動(dòng)安卓系統(tǒng)終端進(jìn)行考核。每次考試時(shí)長(zhǎng)限制在30 min內(nèi)，學(xué)生考核在考試時(shí)間段(1周內(nèi))不受地點(diǎn)及時(shí)間影響?？己嗽陔娔X和手機(jī)運(yùn)行的區(qū)別在于,電腦一般是固定的屏幕分辨率,但是不同性能智能手機(jī)屏幕分辨率相差很大,程序可以讀取當(dāng)前手機(jī)分辨率,編程時(shí)該程序控制強(qiáng)制橫屏顯示,該程序原始圖片和顯示背景長(zhǎng)和寬都是1 200×800,顯示的寬度伸縮比例=程序讀取的手機(jī)分辨率寬/800,顯示的長(zhǎng)度伸縮比例=程序讀取的手機(jī)分辨率長(zhǎng)/1 200。

實(shí)驗(yàn)組在期末采用與對(duì)照組相同的試卷及實(shí)驗(yàn)操作考核(實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%，理論占70%)。

4.3效果評(píng)價(jià)

①問(wèn)卷調(diào)查。對(duì)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，反饋學(xué)生對(duì)Android的生理學(xué)考核的意見(jiàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

②期末考核。期末考試題統(tǒng)一命題，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組試卷一致，均為閉卷考試，試題難易適中。

5　研究結(jié)果

5.1問(wèn)卷調(diào)查

該次調(diào)查共發(fā)放問(wèn)卷121份，有效問(wèn)卷118 份,調(diào)查內(nèi)容及結(jié)果如表1所示。

表1實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對(duì)模塊教學(xué)法滿意度調(diào)查結(jié)果n(%)

調(diào)查內(nèi)容 肯定部分肯定否定贊同在生理學(xué)采用基于Android考核模式108(91.5)9(7.6)1(0.8)利于生理學(xué)課堂學(xué)習(xí)101(85.6)12(10.2)5(4.2)能提高學(xué)習(xí)興趣、提高解決問(wèn)題及動(dòng)手的能力98(83.0)14(11.9)6(5.1)

5.2成績(jī)分析

表2　學(xué)生生理學(xué)期末考試成績(jī)比較

與對(duì)照組比較，*P<0.05；**P<0.01

該系統(tǒng)通過(guò)在學(xué)生實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用，體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)組的考試成績(jī)優(yōu)于對(duì)照組，且實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)顯著優(yōu)于對(duì)照組(如表2所示)，說(shuō)明該系統(tǒng)具有提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性以及實(shí)際動(dòng)手能力，提升學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)習(xí)成績(jī)的優(yōu)點(diǎn)。另外，通過(guò)基于安卓考試平臺(tái)的建立也實(shí)現(xiàn)了真正意義上的移動(dòng)考核。教師和學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容，對(duì)考試時(shí)間、考試內(nèi)容做出相應(yīng)的安排，可以隨時(shí)隨地地進(jìn)行考試。這對(duì)于能降低理論及實(shí)驗(yàn)考試成本，提高考試效率具有積極的意義。

[1]王玨，艾恒，周文霞，等.醫(yī)學(xué)高職高專生理學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)考試學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建設(shè)與思考[J].浙江醫(yī)學(xué)教育,2013,12(1)：6-9

[2]施俊輝,楊旭,霍劍青,等.基于組件的可設(shè)計(jì)性虛擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2010，40(3):249-253

[3]仲志燕.基于LabVIEW的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].鎮(zhèn)江高專學(xué)報(bào)，2015，28(1)：52-54

[4]李彥廣.基于PHP的Flash與MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)通訊的實(shí)現(xiàn)[J].商洛學(xué)院學(xué)報(bào),2013,27(6):53-56

[5]李靖.基于Android的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].電子技術(shù),2013,6(8):19-21

Design and realization of the physiology examination system based on Android

ZhengYaping1,ChenYonghua2

1DepartmentofPhysiology,LuoheMedicalCollege;2ChinaUnicomLuoheBranch,Luohe462002,China

An examination is an important way to test the effect of teaching, but examinations of physiology course are mainly based on the final examination. In order to find a more reasonable and effective method to assess physiology, we established a physiology examination system based on Android. Through teaching practice, we found that the establishment and application of the network-based physiology examination system can improve students' learning style and teaching effect of physiology.

physiology; examination system; Android

河南省醫(yī)學(xué)教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目(WJLX2014068)

2016-05-09

鄭亞萍(1976-)，女，武漢人，副教授，碩士，主要研究方向：生理學(xué)教學(xué)與改革。

G434

A

1004-5287(2016)05-0555-04

10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201605016