奚忠華， 淳 遠(yuǎn)， 周愛(ài)東， 章文偉

(1. 南京大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院， 江蘇 南京 210023；2. 南京大學(xué) 化學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心， 江蘇 南京 210023)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和智能手機(jī)的普及，各種移動(dòng)端App在高校的教學(xué)和管理中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1-3]。我?；瘜W(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中心”)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)正是在這個(gè)背景下為配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系三層次培養(yǎng)改革而開(kāi)發(fā)的[4]。以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師通過(guò)學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)講解過(guò)程中的提問(wèn)來(lái)檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。學(xué)生雖然在預(yù)習(xí)過(guò)程中花費(fèi)大量時(shí)間抄寫(xiě)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等，但是仍有部分學(xué)生對(duì)教師所提問(wèn)題的回答不夠理想，說(shuō)明其預(yù)習(xí)效果較差。如何提升預(yù)習(xí)效果，同時(shí)又能減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。為此，中心就實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)對(duì)學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，根據(jù)調(diào)查，中心在部分實(shí)驗(yàn)課程中采用了報(bào)告模板的方式來(lái)簡(jiǎn)化報(bào)告，采用報(bào)告模板后有必要建設(shè)一個(gè)預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)輔助學(xué)生預(yù)習(xí)。

實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)高校的實(shí)驗(yàn)課程中還沒(méi)有普及，部分高校在其實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)系統(tǒng)中加入了測(cè)試功能[5-14]。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，舊系統(tǒng)暴露出其移動(dòng)端的兼容性問(wèn)題，開(kāi)發(fā)適合移動(dòng)端訪問(wèn)的測(cè)試系統(tǒng)能更加有效地提升學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。實(shí)驗(yàn)課前對(duì)學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)測(cè)試是有效檢查學(xué)生預(yù)習(xí)效果的手段，但使用PC端系統(tǒng)很難進(jìn)行這種測(cè)試。由于智能手機(jī)的普及，原先難于實(shí)現(xiàn)的課前測(cè)試現(xiàn)在變得切實(shí)可行。中心預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，主要功能是讓全體學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前的幾分鐘對(duì)于實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵要點(diǎn)進(jìn)行一次快速在線測(cè)試，教師通過(guò)學(xué)生答題次數(shù)、花費(fèi)時(shí)間及得分情況，評(píng)估學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。

1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)思路

目前基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用主要有三種方式，一是基于移動(dòng)瀏覽器開(kāi)發(fā)的網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用(Web App)，開(kāi)發(fā)成本低，跨平臺(tái)，但使用體驗(yàn)稍差；二是基于移動(dòng)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的原生應(yīng)用(Native App)，開(kāi)發(fā)成本高，使用體驗(yàn)好，無(wú)法跨平臺(tái)使用；三是介于前兩者之間的混合應(yīng)用(Hybrid App)，其可以通過(guò)內(nèi)部封裝的WebView來(lái)訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用，獲得類(lèi)似原生應(yīng)用的體驗(yàn)，同時(shí)具有很好的跨平臺(tái)性?？紤]預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)際性能需求以及開(kāi)發(fā)成本，開(kāi)發(fā)網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用和混合應(yīng)用即可滿足系統(tǒng)使用需求。

預(yù)習(xí)測(cè)試網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)使用Eclipse工具，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，瀏覽器端基于HTML5、CSS3和JavaScript，服務(wù)器端采用Java Web技術(shù)和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)運(yùn)行于Tomcat服務(wù)器。網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)完成后，使用開(kāi)源框架WeX5進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)、生成混合應(yīng)用。采用這種開(kāi)發(fā)模式主要原因是中心服務(wù)器已經(jīng)部署了自主開(kāi)發(fā)的多個(gè)網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用，再次開(kāi)發(fā)難度較低。使用WeX5直接開(kāi)發(fā)混合應(yīng)用也是值得推薦的一種方式，WeX5開(kāi)發(fā)工具也是基于Eclipse的，上手簡(jiǎn)單，并且應(yīng)用發(fā)布的時(shí)候可同時(shí)生成網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用和混合應(yīng)用，一次開(kāi)發(fā)即可得到適合多平臺(tái)的應(yīng)用，簡(jiǎn)易高效。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)：

(1) 完善的系統(tǒng)功能。系統(tǒng)用戶主要是學(xué)生、教師和管理員，用戶的開(kāi)放功能見(jiàn)圖1。

考慮到實(shí)驗(yàn)課程特點(diǎn)，學(xué)生采用的是小組形式參與實(shí)驗(yàn)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室為一個(gè)小組，只有被分配到小組的學(xué)生才能參與對(duì)應(yīng)課程的預(yù)習(xí)測(cè)試。教師可以查看其負(fù)責(zé)課程的所有小組成績(jī)，同時(shí)也具備查看題庫(kù)的權(quán)限。管理員具有導(dǎo)入用戶、用戶分組、添加實(shí)驗(yàn)、添加課題及題庫(kù)管理等功能，其中最重要的是題庫(kù)管理這個(gè)功能，此外另一個(gè)重要功能就是為學(xué)生用戶按實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分組并分配課程，這是保證學(xué)生能快速進(jìn)行測(cè)試的關(guān)鍵。

圖1 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)主要功能模塊

(2) 系統(tǒng)簡(jiǎn)單且易操作。由于系統(tǒng)功能定位主要是用于課前進(jìn)行測(cè)試，所以操作要簡(jiǎn)便，步驟要精簡(jiǎn)，使學(xué)生能在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)試。學(xué)生分組信息和實(shí)驗(yàn)信息均由管理員分配，并按學(xué)期時(shí)間設(shè)置小組解散日期，避免過(guò)往實(shí)驗(yàn)小組的干擾。學(xué)生登錄后只顯示未解散的小組，一目了然，可以快速選取實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，其主要流程及界面見(jiàn)圖2。系統(tǒng)在用戶未手動(dòng)注銷(xiāo)前具有自動(dòng)登錄功能，進(jìn)一步節(jié)省時(shí)間。

圖2 學(xué)生預(yù)習(xí)測(cè)試流程及其界面

(3) 使用選擇題作為試題類(lèi)型。題庫(kù)采用選擇題作為題目形式，可以達(dá)到自動(dòng)閱卷的功能，學(xué)生提交試卷后能立即得到成績(jī)，提升測(cè)試效率。自動(dòng)閱卷的另一個(gè)好處是能夠很方便地對(duì)學(xué)生的錯(cuò)題進(jìn)行總體性的統(tǒng)計(jì)分析，找出學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的難點(diǎn)。

(4) 試題和選項(xiàng)的隨機(jī)性。每個(gè)實(shí)驗(yàn)課題要保證有15道以上選擇題，一定量的試題才能夠保證試卷的多樣性。測(cè)試時(shí)隨機(jī)抽取10題組成試卷，同時(shí)對(duì)每題的選項(xiàng)進(jìn)行隨機(jī)排列，這樣可以使得每個(gè)學(xué)生的答卷都不一樣，避免互相抄襲。

(5) 教師查看測(cè)試詳情功能。教師頁(yè)面的功能主要包括查看各個(gè)小組的測(cè)試詳情、修改密碼、測(cè)試記錄檢索以及題庫(kù)查看的功能。最重要的測(cè)試詳情頁(yè)需要醒目地呈現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的最低成績(jī)、最高成績(jī)和測(cè)試次數(shù)，這樣可以讓教師對(duì)學(xué)生的測(cè)試成績(jī)一個(gè)直觀的印象。進(jìn)一步點(diǎn)擊測(cè)試記錄能查看具體試卷內(nèi)容，錯(cuò)題會(huì)做出特別的標(biāo)注。

(6) 手機(jī)版應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。手機(jī)版應(yīng)用是基于網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的混合應(yīng)用，其主要功能是提供預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室其他系統(tǒng)的快速入口，使學(xué)生能夠更加便捷地訪問(wèn)系統(tǒng)，提升系統(tǒng)的訪問(wèn)量。

3 實(shí)施效果

預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)上線后率先在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中開(kāi)展使用，其App運(yùn)行效果如圖2和圖3所示。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)室無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入系統(tǒng)，然后選取實(shí)驗(yàn)開(kāi)始預(yù)習(xí)測(cè)試，測(cè)試頁(yè)面分成上下兩個(gè)區(qū)域，上部顯示試題內(nèi)容，下部顯示答題卡。學(xué)生完成答題后提交試卷可立即顯示成績(jī)，同時(shí)在答題卡上以紅色標(biāo)示出錯(cuò)誤題目，點(diǎn)擊后可查看正確答案。教師界面中，教師可以選擇不同的實(shí)驗(yàn)小組分別查看成績(jī)，如圖3所示。

圖3 教師功能界面

對(duì)于學(xué)生的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以有效地幫助教師了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，具體的分析從以下4個(gè)方面進(jìn)行：

(1) 平均測(cè)試時(shí)間。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生平均測(cè)試耗時(shí)為2 min 44 s，花費(fèi)超過(guò)5 min的僅占13.5%，這與系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)即學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前花費(fèi)數(shù)分鐘完成測(cè)試相吻合，印證了系統(tǒng)設(shè)置的合理性。

(2) 平均成績(jī)。預(yù)習(xí)測(cè)試卷的總體平均成績(jī)?yōu)?0.2分，各分?jǐn)?shù)段成績(jī)分布見(jiàn)圖4(a)，其中90分以上占比為73%，學(xué)生的預(yù)習(xí)效果較好，絕大多數(shù)學(xué)生都能得到90分以上成績(jī)。因此，建議教師在教學(xué)過(guò)程中以90分為界定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)估。

(3) 測(cè)試時(shí)間與平均成績(jī)關(guān)系。學(xué)生測(cè)試耗時(shí)與平均成績(jī)分布見(jiàn)圖4(b)，可以看出，花費(fèi)超過(guò)4 min的測(cè)試卷平均分明顯低于總體平均分，學(xué)生顯然對(duì)試題內(nèi)容不熟悉，需花費(fèi)較多時(shí)間思考，這也從反面印證預(yù)習(xí)充分的學(xué)生完全可以在4 min內(nèi)完成測(cè)試并取得好成績(jī)。

(4) 錯(cuò)題分析。預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)上線后受到廣大師生的好評(píng)，也得到了很多建設(shè)性的意見(jiàn)，例如錯(cuò)題集功能。系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)的功能教師每次只能查看一個(gè)班級(jí)的成績(jī)，然后從中選出學(xué)生錯(cuò)題進(jìn)行分析。如果要對(duì)學(xué)生的錯(cuò)題進(jìn)行總體評(píng)估,只能采取手動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析的方式。為了使統(tǒng)計(jì)更加方便，我們及時(shí)添加了錯(cuò)題自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能，幫助教師對(duì)學(xué)生常犯的錯(cuò)誤進(jìn)行分析。例如，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題中最容易出錯(cuò)的10道題目中有5題屬于“電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定及其應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)，其中關(guān)于電極連接方式的題目錯(cuò)誤率最高(圖3右側(cè)圖)，因此教師在課上需要對(duì)此進(jìn)行更深入的講解。

圖4 預(yù)習(xí)測(cè)試成績(jī)統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測(cè)試系統(tǒng)是基于HTML5,以Java Web技術(shù)開(kāi)發(fā)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，其手機(jī)端App使用開(kāi)源框架WeX5進(jìn)行開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)上線后運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了預(yù)習(xí)測(cè)試的功能需求，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，提高了預(yù)習(xí)效率。通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，可以有效地追蹤學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，幫助教師改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，助力實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。隨著中心各課程試題庫(kù)建設(shè)的逐步完善，將會(huì)有越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)課程使用本系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)習(xí)測(cè)試?；谝苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)的信息化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用是一種趨勢(shì)，本系統(tǒng)的建設(shè)思路具有有效的參考作用。