校园数字化教学测验服务*

黄勇

（北京城市学院 航天城校区网络中心，北京 100094）

校园数字化教学测验服务*

黄勇

（北京城市学院 航天城校区网络中心，北京 100094）

为了改进数字化教学测验的实际应用状况，发挥其对教学的支持作用，结合教育信息化建设现实情况，提出了校园数字化教学测验服务这一教学服务形式。其由教学测验系统总监测调度服务、教学测验应用服务、数据库服务构成，由数字化教学测验软件实现教学测验应用服务。论述了以教学测验应用服务组为单元的集群服务方式构建数字化教学测验服务的解决方案，这是一种能够充分利用现有硬件设备、结合实际发挥数字化教学测验作用的方式。

教学测验服务；数字化教学测验；集群服务；教学测验云服务

一、数字化教学测验

数字化教学测验是以教育教学目标为依据，综合运用信息技术，以数字化形式对教育活动的过程和结果进行测定、分析、比较和判定的行为和操作。其通过在教学过程中使用教学测验软件，以量化形式鉴别教学效果、学生知识水平与学习能力，是将信息技术和教学实际相结合的教学支持工具。

二、校园数字化教学测验服务

相对于纸面形式的教学测验，数字化教学测验具有建立有效传导通道加快教学反馈、收集学习成效、节省统计分析时间、减少工作强度、降低实施成本及便于日常使用等诸多特点，能够为教师提供学生解决问题中的优势和不足以为后续指导提供依据，对于提高教学效果具有积极作用。[1]但数字化教学测验作用的有效发挥，需要建立在广泛和普遍性的日常化教学应用基础之上，要让学校师生充分了解、认识、使用其并从中受益，需要有一个确定的应用途径，而在校园网中建立起数字化教学测验服务，是实现这个目的的途径之一。

数字化教学测验服务是利用校园网络技术、数据存储和计算技术、服务定向技术，建立数字化教学测验应用环境，借助教学测验软件或功能相当的软件，通过一定策略提供教学测验业务功能和技术支持，以方便校内师生对数字化教学测验的使用，支持学校教学和有关工作。

三、校园数字化教学测验服务的实现

数字化教学测验服务的环境条件包括硬件系统、软件系统、服务等方面，以及它们的建设、运行管理和维护，其中硬件系统包括：校园网络环境、支撑软件运行的服务器、存储设备，硬件技术目前已比较成熟，各类学校大多已经完成校园网络环境建设；软件系统主要包括三个部分：教学测验服务数据库、数字化教学测验软件、教学测验系统总监测调度服务平台；服务包括数据库服务、教学测验应用服务以及与学校实际相结合的教学测验系统总监测调度服务。

1．数字化教学测验服务的基本构成

数字化教学测验服务的构成中，面向教师和学生的教学测验应用服务是核心部分，教学测验应用服务由数字化教学测验软件完成。我们研制的教学测验软件具有课程管理、试题类型管理、教材管理、教材知识结构管理、试题管理、测验组卷、测验设置、教学测验、成绩分析等教学测验及相关功能。教学测验应用服务基于关系型数据库服务基础之上以B/S模式工作，所以一个教学测验服务的基本构成包括服务器硬件设备、测验应用服务、数据库服务和必要的网络环境。

根据并发访问的规模，教学测验应用服务的建立可有不同的解决方案，在并发访问量规模较小的情况下，教学测验应用服务和数据库服务往往可合并给单独的服务器设备完成。

2．校园数字化教学测验集群服务

由于网络带宽、服务器访问吞吐量和计算能力的限制，单独教学测验服务器同时应对几十门课程、几十个班级、近千名学生甚至更大规模访问量则难免力所不及。为此直接购置高性能服务器则会提高教学成本，且要经历一定环节过程，未必能够及时得到响应和满足。针对大规模用户并发访问这一情况，一个可行的解决方案是：利用学校现有计算机硬件设备，将集中的测验服务分散到多台服务器硬件设备上，以降低单独服务器的访问负载，即将教学测验软件及所关联的数据库分别部署在校园内不同位置的服务器硬件设备——教学测验应用服务器上，每台教学测验应用服务器分别承担一部分课程的教学测验服务，由这些分布式的教学测验应用服务器共同完成校园数字化教学测验服务任务。

（1）教学测验服务组

在教学测验集群服务方式下，每台教学测验应用服务器管理一部分课程的教学测验服务，和所管理课程相关联数据库服务相就近配置，形成了一个数字化教学测验服务组，负责校园内一定区域，如一个或多个院系的测验服务业务。每个测验服务组可独立提供教学测验应用服务，多个教学测验服务组共同参与构成数字化教学测验集群服务。

测验服务组中直接面向师生提供教学测验服务的，是教学测验应用服务器。直接支持它的数据库服务器则管理相应的课程测验数据库，包括测验软件基础库、课程测验库和一个拥有共同标准源的学生信息库。

（2）测验系统总监测调度服务平台

在教学测验集群服务方式下，为了便于管理分散在不同服务器设备上的课程测验及测验服务应用信息，为教学测验提供一个统一的访问入口，还需配置一个测验系统总监测调度服务。该服务掌控测验系统总监测调度数据库，管理各测验应用服务器的信息，为用户访问做定位引导，从各测验服务器收集测验应用和测验成绩数据给教学管理、学生管理等有关方面，并提供学生信息主库作为各个教学测验应用服务器的学生信息源。

测验系统总监测调度服务平台所管理的学生信息主库可与学校的教务系统对接[2]以便接收学生信息数据，或通过导入功能将学生基本信息批量输入进来，为教学测验的实施提供准备。各个教学测验应用服务组所使用的学生信息数据库是学生信息主库的一个副本或一个子集，随着学生主库的变化而更新。

多个由教学测验应用服务和数据库服务所组成的数字化教学测验服务组、测验系统总监测调度服务构成一个层次型的数字化教学测验服务集群，模型见图1所示。

测验系统总监测调度服务器由总管理员管理，各测验服务组可由服务落地的各个院系管理人员就近管理，总管理员和组管理员应该保持联系沟通和协调。

（3）校内教学测验云服务

由于教学测验服务采用B/S模式，即以校园网内的Internet技术实现，访问测验的用户端仅通过接收服务器的响应表现测验的功能，而实际所使用和所形成的数据都储存在服务器端，这样即形成了测验客户端借用服务器端的资源、服务和数据的效果。在教学测验集群服务方式下，身份确定的用户在访问测验系统时，测验系统总监测调度服务会根据用户身份将其访问分配给对应的教学测验应用服务器，用户在使用测验服务时，无需清楚所使用的是哪一台具体的测验服务器，即服务对用户是透明的。以教学测验服务组为构成单位，则使集群服务具有了可伸缩性。所以，由总监测调度服务和分布式的教学测验应用服务所有序构建的教学测验集群服务，实质上构成了一个校园网内部的云服务的雏形。若改进计算资源调度分配能力，即形成校内教学测验云服务。

3．教学测验服务中的数据库集群

在教学测验服务以集群服务方式工作的情况下，所使用的数据库相应也形成一个教学测验数据库集群，其结构形式如图2所示。这些数据库划分为测验系统总监测调度数据库和分布的教学测验应用服务用数据库组两大部分。

（1）测验系统总监测调度库

测验系统总监测调度库由教学测验总监测调度服务器管理。该库负责记录校园网中各个测验服务器的信息，包括各测验服务器的名称、IP地址、所负责的院系专业、课程分布信息、管理用户和权限，存储管理从各教学测验服务器收集到的测验应用信息和测验成绩数据；学生信息主库数据也可合并到其中。当用户访问教学测验服务时，总监测调度服务器根据调度信息将其引向对应的测验应用服务器。

（2）教学测验应用服务用数据库组

教学测验用服务所直接使用的数据库包括测验基础数据库、课程测验数据库和学生信息数据库，它们由教学测验服务组中的数据库服务器管理。

1）测验基础数据库

测验基础数据库管理测验软件运行所需的基础数据和引导数据，包括用户信息、课程库链接信息、院系和专业信息等等。基础数据库相当于一个区域调度数据中心。

2）课程测验数据库

课程测验数据库保存并管理课程的测验试题、教师所组织形成的各次测验试卷信息和相应的详细设置参数、各个测验试卷试题组成、学生测验记录，以及课程知识结构、试题类型信息等。测验课程数据库是测验软件在管理员创建课程时根据测验课程模型自动生成的。

图3为测验课程数据库主要关系图。其中，Know-PointTree表记录了课程知识结构树，qa是测验试题表，T_Param 是 测 验 表 ，T_ParamDetail、T_TestPaperInfo、T_TestPaperDetail表是和测验相对应的详细信息表和测验试题组成表，result表记录了学生测验成绩。

3）学生信息数据库

学生信息数据库主要用于记录学生学号、姓名、院系、专业、班级等信息，作为参加测验学生身份的记录依据。将此库作为独立数据库，是为了集中管理学生信息，防止因把学生信息分散到各个课程数据库中而出现数据不一致问题。由测验服务组管理一份独立的学生信息库是为了减轻测验系统总监测调度服务的访问负载。

4．数字化教学测验软件

数字化教学测验软件安装在测验服务组中的教学测验应用服务器上，提供数字化教学测验应用服务。数字化教学测验软件采用B/S架构，以关系型数据库作为软件功能实现的数据支撑。数字化教学测验软件系统按照课程准备、测验前、测验中、测验后等阶段划分为以下功能：

课程管理：管理使用教学测验的课程，记录课程测验数据库访问地址、课程和院系专业的归属关系。新课程被建立或课程信息被修改后，需要将信息传送给总监测调度服务器。

课程知识结构管理：依据课程教材和教学大纲管理知识结构树，指定知识层次和知识点编码体系，以便据此附加试题。

试题管理：包括录入、查询、修改、删除测验试题，进行试题构成统计等功能，为形成试卷和实施测验进行准备。

测验组卷：教师考试前根据测验目的、测验要求，通过设定试卷分数、知识点范围、题型比例、难易度比例，由测验软件根据约束条件从试题库中随机组卷或手工组卷。

测验设置：根据教学需要，对测验参数进行设置，包括设置测验形式、答案是否公开、是否限定时间和测验时长、套卷试题对所有学生是固定顺序还是随机顺序、指定测验班级等。

实施教学测验：由学生登录后在线参加教学测验，记录学生解答记录，自动判定和保存成绩。

数据统计分析：分析教学测验成绩，统计平均分、各分数段分布、比例，统计方差、标准方差、偏度，为判断成绩分布性、离散性和客观性提供依据，形成试题的测验统计数据。

数据管理：包括测验试题和学生信息批量导入、试题和成绩导出等功能。

四、对校园数字化教学测验服务的探讨

1.是增强教学作用的着力点

利用现有硬件设备建立教学测验集群服务，提供数字化教学测验的实施和支持环境，便于减少数字化教学测验应用的障碍。对教师而言，这样增加了施加教学作用的新手段和用力的着力点，为及时发现学生学习的不足、完善教学提供量化参考依据。对学生而言，有助于其发现学习缺陷，改善学习心态，付诸学习行为，健全学习过程，完成知识建构。

2.是降低教师教学成本的给力措施

在完成测验试题库积累后，采用数字化教学测验将降低教师在教学测验上的工作强度、精力和时间的付出，使其成为一种低成本的教学测量和效果检验的手段。低成本的特性，将使其较易被教师所选择和采用在日常教学中，和其他教学活动相配合发挥综合作用；日常化应用也会增加学生从中受益的机会，形成效果的积累，促进教学质量的提高。

3.是改善教学效果传导性的传感枢节

数字化教学测验丰富了测验形式，在教学系统中增加了教学反馈路径，这将增强教学效果的传导性和师生间的教学互动；教学测验服务的建立，则拓宽了数字化教学测验的影响面，改善了教学系统对教学效果的感知能力，测验实施情况可方便地传递给教学管理人员，促进教师和教学管理人员间的业务互动。良性互动有利于业务配合，从而协作提高教学效果。

4.是促进教学成果共享的协作平台

试题是数字化教学测验的基础条件，教学测验服务的建立将促进教学测验应用面的扩大，进而推动测验试题的建设工作。测验试题建设是个积累性的工作，这将促进在课程建设中教师群体作用的发挥，促进教师间的协作和共享。借助测验或其他媒介，使优秀教师将经验、认识和成果向年青教师传承，提高整体教学工作水平。

5.是促进信息技术和教学实际结合的有效手段

作为教育教学和信息技术的结合产物，数字化教学测验具有信息技术特性，但却不能唯技术是瞻，而是应以被师生所乐以接收、能发挥出教学实用效果为目标。通过提供教学测验服务这种形式，不仅为数字化教学测验被接纳、应用提供了条件，也有利于把信息技术和教学实际更好地结合起来，推动教育教学方法的创新，改进学生培养工作。

6.是学校教学科研的基础支持

数字化教学测验软件及服务平台是测量、收集和记录教学原始数据、进行统计分析、直观显示效果及其变化的软件工具。作为一个灵活而有可扩展性的基础平台，其所能发挥的作用可通过项目合作、协作的方式拓展到多方面的教育科研工作中，提供教学科研基础服务和支持，促进资源共享、推动协作创新。[3]

五、结束语

数字化教学测验是应用教育信息技术支持教学工作、改善教学效果、提高教学质量的一种具体手段。用教学测验服务方式提供数字化教学测验功能，则是促使这种测验方式扩大应用面的一种尝试。以集群方式构建校园数字化教学测验服务支持教学工作，是目前情况下一种能和实际结合、充分利用现有硬件设备、不过多增加成本而又可行的解决方案，也为校内教学服务向“云服务”升级演变提供了内在需求。良好的服务必将推动应用需求的不断涌现，随着应用面的扩大，支撑校园数字化教学测验服务的解决方案、技术体系、应用实践、理论认识也将不断被完善。

[1]汪文义.认知诊断评价的进展[J].科技创新导报,2009（7）:223.

[2]黄勇,李雅玲.课堂数字化教学测验的应用研究[C]．全国高等学校教育技术协作委员会第五届年会暨学术交流会论文集，2007:88．

[3]胡锦涛.在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话[N].人民日报,2011-4-25.

（编辑：金冉）

G434

B

1673-8454（2012）03-0060-04

*注：本文系北京市教委高等学校教育教学改革立项课题研究成果。