徐旭光 陳華安

【摘 ?要】目前我校繼續(xù)教育在籍學(xué)生有15萬(wàn)余人，學(xué)習(xí)中心超200個(gè)，散布在全國(guó)20余省。線下考試面臨人數(shù)龐大、科目多、考點(diǎn)多、紙質(zhì)試卷運(yùn)送量大等諸多考驗(yàn)。再加上今年的新冠疫情防控要求，考點(diǎn)集中考試存在很大的安全隱患。在這樣的背景下，我院同事在寒假期間就開(kāi)始思考如何應(yīng)對(duì)新防控要求下的新挑戰(zhàn)，為廣大師生提供更安全、便捷的考試方式。

【關(guān)鍵詞】人臉識(shí)別;網(wǎng)絡(luò)化考試;設(shè)計(jì);數(shù)據(jù);管理

1.面對(duì)龐大的在籍學(xué)生人數(shù)，線下考試的難點(diǎn)分析

1.1線下考試的復(fù)雜性

按照教學(xué)計(jì)劃每年需組織四次期末考試，其中正考2次，補(bǔ)考2次，近三年平均每年印制試卷80萬(wàn)份，涉及考試科目280門(mén)。采用傳統(tǒng)紙質(zhì)考試模式需要出卷教師針對(duì)每一場(chǎng)考試出題、出卷、排版、校對(duì)，院?？紕?wù)人員統(tǒng)一安排考場(chǎng)、考試場(chǎng)次、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)考、收卷評(píng)分、錄入成績(jī)以及試卷復(fù)核。

1.2難點(diǎn)分析

（1）考試過(guò)程復(fù)雜易出錯(cuò)。每學(xué)期印制40萬(wàn)份的試卷，要按照學(xué)習(xí)中心、科目、考場(chǎng)進(jìn)行分袋分裝，并郵寄給全國(guó)的考點(diǎn)。在學(xué)生考試結(jié)束后，學(xué)習(xí)中心又要將試卷裝回試卷袋，郵寄回繼教院。此過(guò)程中很容易發(fā)生試卷分裝或者回裝錯(cuò)誤，郵寄丟失等潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)身份鑒別有誤差。在考試現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)考老師主要是通過(guò)比對(duì)身份證與考生長(zhǎng)相進(jìn)行鑒別的，由于考生拍照時(shí)間、身份證上的照片時(shí)間和現(xiàn)實(shí)人像之間總是存在一定的差異，也會(huì)出現(xiàn)對(duì)替考學(xué)生誤判的可能性。

（3）各類(lèi)費(fèi)用高。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)教育的考試，還需要在所有學(xué)習(xí)中心安排考點(diǎn)、監(jiān)考教師、承擔(dān)試卷郵寄的相關(guān)費(fèi)用，整個(gè)考試過(guò)程繁雜，容易造成人力、財(cái)力物力和時(shí)間資源的浪費(fèi)。

2.引入在線考試模式和人臉識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低成本無(wú)紙化考試

針對(duì)線下考試的難點(diǎn)痛點(diǎn)，繼教院在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，引入了在線考試和人臉識(shí)別技術(shù)，為15萬(wàn)學(xué)生提供了更為便捷、低成本的考試方式。

2.1提高了學(xué)生參加考試便利性

在線考試系統(tǒng)開(kāi)放期間，學(xué)生可以隨時(shí)隨地的參加考試。特別對(duì)于參加工作的學(xué)生，無(wú)需在工作時(shí)間請(qǐng)假參加固定時(shí)間固定地點(diǎn)的考試，節(jié)約了路途上的費(fèi)用，給他們帶來(lái)了極大的方便。

2.2提供了更豐富的題庫(kù)和靈活組卷

線下紙質(zhì)試卷的考試模式，需要請(qǐng)科目老師每個(gè)學(xué)期出一份試卷來(lái)考試，題目的質(zhì)量和難度都很難把控。通過(guò)在線考試系統(tǒng)，可以通過(guò)錄入大量的題目進(jìn)行抽題組卷，考試內(nèi)容可以更靈活、更多樣化?？荚嚭螅€可以根據(jù)同學(xué)們答題的情況，進(jìn)行錯(cuò)題分析，幫助老師對(duì)學(xué)生的知識(shí)薄弱點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的輔導(dǎo)。

2.3降低成本

在線考試是一種基于互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型考試模式，考試過(guò)程中無(wú)需監(jiān)考教師巡考，只需要考試在考試系統(tǒng)中通過(guò)驗(yàn)證并激活考試系統(tǒng)就可以參加考試，客觀題都可以在考試系統(tǒng)中自動(dòng)判定答案無(wú)需人工閱卷，降低了人工、差旅費(fèi)用我院每年印刷試卷80萬(wàn)份，還需要郵寄到各個(gè)學(xué)習(xí)中心，并從學(xué)習(xí)中心郵寄回總校閱卷，這部分費(fèi)用通過(guò)在線考試得到了顯著的降低。

2.4人臉識(shí)別幫助杜絕作弊

在線考試也存在一定的問(wèn)題，其中最為關(guān)鍵的就是考試過(guò)程中考生的身份識(shí)別問(wèn)題，由于在線考試中沒(méi)有設(shè)置監(jiān)考教師核對(duì)考試信息，所以極易發(fā)生替考、代考、作弊等問(wèn)題，因此，我們將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在考試的全過(guò)程，準(zhǔn)確判斷考生身份，全程監(jiān)控考試過(guò)程，隨機(jī)抓拍考試過(guò)程進(jìn)行采樣分析，確保在線考試的公正性。

通過(guò)WebSocket技術(shù)，考試過(guò)程中每過(guò)一段時(shí)間主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送攝相頭圖片，同時(shí)服務(wù)器可以主動(dòng)抓取瀏覽器端的攝相頭圖像，當(dāng)監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)學(xué)生考試異常時(shí)，可以遠(yuǎn)程終止學(xué)生考試，待查明情況后再做處理。

在考試過(guò)程中，如遇攝相頭圖像無(wú)人臉信息或出現(xiàn)多個(gè)人臉信息，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄，并將該生的考試信息標(biāo)記為可疑數(shù)據(jù)，等待后續(xù)人工查驗(yàn)后再做處理。

2.5便捷的閱卷、試卷復(fù)核流程

在線考試系統(tǒng)，客觀題部分，可以通過(guò)提前設(shè)置正確答案，系統(tǒng)自動(dòng)判分，無(wú)需人工閱卷?？s短了閱卷時(shí)間和人工成本。

傳統(tǒng)紙質(zhì)考試結(jié)束之后，考生如果對(duì)成績(jī)有異議，考務(wù)管理人員需要在成堆的試卷中翻出考試的試卷進(jìn)行復(fù)核，并將原始試卷通過(guò)拍照等方式發(fā)給考生，對(duì)于一個(gè)批次有近30萬(wàn)份試卷的考試，試卷復(fù)核的數(shù)量也是相當(dāng)驚人，對(duì)考務(wù)人員來(lái)說(shuō)是個(gè)巨大的負(fù)擔(dān)。

而采用在線考試系統(tǒng)之后，學(xué)生如果對(duì)成績(jī)及人像識(shí)別結(jié)果有異議，考務(wù)人員只需通過(guò)系統(tǒng)查卷功能就能快速調(diào)取考生考試信息，免去考務(wù)人員的大量的體力消耗和學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間的等待，增加了學(xué)生對(duì)院校的滿(mǎn)意度。

3.在線考試系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)與解決方案

3.1智能的題目分析處理技術(shù)

在線考試系統(tǒng)的核心之一是試題，如何快速把幾萬(wàn)試題由word文檔轉(zhuǎn)換成可用的在線試題是一項(xiàng)難度比較大的事情。老師通過(guò)word編輯的試題格式不統(tǒng)一，標(biāo)示符號(hào)使用規(guī)范，課程存在大量的圖片，這些都給題目的錄入造成了困難。通過(guò)智能分析處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)錄入、批量導(dǎo)入、智能識(shí)別、在線編輯、試題校對(duì)等功能，出題教師只需按照模板出題，題庫(kù)管理員便可將試題快速的一次性導(dǎo)入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析每道題所屬類(lèi)別、知識(shí)點(diǎn)、分值及正確答案，對(duì)于有異常的題目，系統(tǒng)會(huì)做醒目的標(biāo)示，方便題庫(kù)管理員判斷和修改，實(shí)際使用效果非常好。

3.2海量題庫(kù)試題處理和組卷技術(shù)

如何實(shí)現(xiàn)考卷中試題難度的合理分布？一套試卷的構(gòu)成涉及很多因素，包括題型的構(gòu)成、知識(shí)點(diǎn)的覆蓋范圍、題目難度系數(shù)以及各知識(shí)點(diǎn)的權(quán)重等，題庫(kù)教師可以在線考試系統(tǒng)給每一道設(shè)置對(duì)應(yīng)的屬性，包括題型、所屬知識(shí)點(diǎn)、區(qū)分度、難度系數(shù)、分?jǐn)?shù)等。

通過(guò)對(duì)1萬(wàn)道以上試題進(jìn)行特征訓(xùn)練，抽取出各種類(lèi)型試題的特征信息，保存到試題特征庫(kù)。在智能處理試題時(shí)，將試題的特征與特征庫(kù)中的信息進(jìn)行對(duì)比，即可以抽取出試題的信息，每秒可處理約200道題目。

在組卷時(shí)根據(jù)教學(xué)要求設(shè)置組卷策略，系統(tǒng)快速組成一套符合要求的試卷，同時(shí)根據(jù)要求還可以設(shè)置同等難度不同試題、相同試題不同排序、相同試題答案排序不同等多種個(gè)性化組卷策略。系統(tǒng)將常用的組卷策略保存為組卷方案，在使用題庫(kù)組卷時(shí)，直接選擇組卷方案來(lái)創(chuàng)建試卷，便可以快速組建不同難度、不同題型的試卷。

在模擬考試中，系統(tǒng)通過(guò)按比例設(shè)置好模擬題目，使學(xué)生在模擬考試的時(shí)候僅能從模擬題目中取到題目，既達(dá)到了練習(xí)的效果，又避免暴露更多的題目給學(xué)生。

該技術(shù)可以使出卷教師擺脫繁重的出卷工作，學(xué)生也能通過(guò)考試真實(shí)的檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)效果。

3.3嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目荚嚵鞒坦芾?/p>

由于網(wǎng)絡(luò)學(xué)生數(shù)量龐當(dāng)，考試科目繁雜，如何便捷的將學(xué)生考試信息、對(duì)應(yīng)考試批次、科目進(jìn)行關(guān)聯(lián)工作量巨大。通過(guò)在線考試系統(tǒng)，在新一批次的考試計(jì)劃開(kāi)啟之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析需要參加本批次考試的考試信息，并將考生個(gè)人基本信息、人像信息、考試科目信息等導(dǎo)入到該考試批次中，學(xué)員本人無(wú)需任何操作。

主要考試流程如下圖所示：

考生在進(jìn)入考試系統(tǒng)之后，系統(tǒng)會(huì)首先要求考試閱讀相關(guān)的考試須知并核對(duì)個(gè)人信息，核對(duì)無(wú)誤之后，在抽題之前，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行第一次人臉識(shí)別，人臉比對(duì)通過(guò)后考生才能進(jìn)行抽題和答題，如果人臉比對(duì)不通過(guò)，系統(tǒng)會(huì)返回主界面，考生可在調(diào)整攝像頭角度、光線等影響因素之后再次進(jìn)行人臉比對(duì)。

完整的人臉圖像自動(dòng)檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)的基本框架如下圖所示：

由攝像頭捕獲人臉圖像，根據(jù)人臉檢測(cè)與定位算法抽取人臉圖像，經(jīng)過(guò)預(yù)處理程序提高圖像的品質(zhì)，并將人臉圖像設(shè)置成預(yù)制的尺寸，特征提取用于抽取有效特征以降低原模式空間的位數(shù)，分類(lèi)器則根據(jù)特征來(lái)做出分類(lèi)決策，最后根據(jù)比對(duì)所得的參數(shù)完成人臉的判別工作，給出最后的識(shí)別結(jié)果，并做出相應(yīng)的判斷。

在整個(gè)考試過(guò)程中，系統(tǒng)都會(huì)隨機(jī)對(duì)考生考試畫(huà)面進(jìn)行采樣比對(duì)，當(dāng)攝像頭檢測(cè)到人像信息不匹配、無(wú)人像信息、兩個(gè)及以上人像信息的時(shí)候都會(huì)在考試界面發(fā)出警示信息，考試結(jié)束后，系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)設(shè)的策略，如異常人像信息超過(guò)20%等，來(lái)判斷本場(chǎng)考試是否存在違紀(jì)，考試本次考試是否真實(shí)有效。通過(guò)對(duì)考試的全程閉環(huán)監(jiān)控，較好得保證了考試的公平性和有效性。

3.4接口數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

傳統(tǒng)的系統(tǒng)都是通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出的方式，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且容易出錯(cuò)。本系統(tǒng)通過(guò)接口形式傳輸數(shù)據(jù)，可以與綜合管理平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)大量考試數(shù)據(jù)、成績(jī)數(shù)據(jù)的傳輸，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

4.小結(jié)

我院通過(guò)引入基于人臉識(shí)別的在線考試系統(tǒng)，在當(dāng)前的防疫形勢(shì)下，更體現(xiàn)了其顯著的優(yōu)勢(shì)。

4.1避免人員聚集，滿(mǎn)足防疫要求

疫情期間，針對(duì)學(xué)院“停課不停學(xué)”的教學(xué)方針，所有的教學(xué)環(huán)節(jié)都遷移到網(wǎng)上進(jìn)行，考試作為檢驗(yàn)教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果最后且最關(guān)鍵的一環(huán)也必不可少。避免人員聚集是當(dāng)前遏制新冠肺炎傳播最有效的手段，基于人臉識(shí)別的學(xué)生在線考試系統(tǒng)利用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)架，打破了考試地點(diǎn)的限制，避免了人員聚集，杜絕了傳染風(fēng)險(xiǎn)，滿(mǎn)足了國(guó)家防疫政策的要求，有力保障了教學(xué)秩序正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.2快速部署考試，降低考務(wù)成本

在本批次考試中，通過(guò)應(yīng)用智能題目分析和自動(dòng)組卷技術(shù)，僅一名題庫(kù)管理員在15天時(shí)間內(nèi)就完成了3萬(wàn)多道題目的錄入和校對(duì)工作，出題教師只需要在系統(tǒng)中設(shè)定組卷策略，系統(tǒng)自動(dòng)生成試卷，教師只需要對(duì)生成的試卷進(jìn)行核對(duì)即可完成出卷工作，也無(wú)需制卷和郵寄，隨時(shí)可以開(kāi)放考試，極大降低了考務(wù)支出，減輕了考務(wù)人員的工作負(fù)擔(dān)。

4.3應(yīng)用人臉識(shí)別，保障考試公平

在最近的一次考試中共考生完成20多萬(wàn)科次的在線課程考試，系統(tǒng)分析記錄的人臉數(shù)據(jù)達(dá)1000多萬(wàn)條，對(duì)考試過(guò)程中出現(xiàn)的替考等舞弊現(xiàn)象記錄在案，并采取發(fā)出警告、禁止抽題、終止考試等措施第一時(shí)間制止考試舞弊行為，并在考試結(jié)束后由教務(wù)管理中心根據(jù)系

4.4下一步工作展望

雖然該系統(tǒng)已經(jīng)在應(yīng)用中取得良好的效果，但受研發(fā)時(shí)間影響，該系統(tǒng)還存在一些不足之處，后期主要從以下兩個(gè)方面重點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)改進(jìn)：

（1）人臉活體識(shí)別檢測(cè)技術(shù)。普通人臉識(shí)別技術(shù)容易被一些人使用照片、視頻等方式進(jìn)行復(fù)制，目前本系統(tǒng)對(duì)于此類(lèi)行為主要采取疑似照片自動(dòng)分析上報(bào)配合人工審核進(jìn)行甄別，后期將采取3D檢測(cè)、活體算法檢測(cè)、連續(xù)性檢測(cè)等多項(xiàng)技術(shù)區(qū)分照片與真實(shí)人臉。

（2）移動(dòng)終端。受開(kāi)發(fā)框架和移動(dòng)終端安全體系限制，本考試系統(tǒng)暫還不能支持通過(guò)移動(dòng)終端進(jìn)行在線考試，后期將通過(guò)改進(jìn)開(kāi)發(fā)框架、進(jìn)行安全認(rèn)證等方式上線適應(yīng)全終端的在線考試系統(tǒng)。

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作者簡(jiǎn)介：徐旭光（1985.10-），男，漢族，江西廣豐人，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)槔^續(xù)教育信息技術(shù)。

陳華安（1978.08-），男，漢族，廣東江門(mén)人，碩士，工程師，研究方向?yàn)槔^續(xù)教育信息技術(shù)。