建設(shè)優(yōu)質(zhì)試題庫，助力工程圖學(xué)類課程建設(shè)

薛立華，肖銀玲

(高等教育出版社，北京，100029)

課程是知識、能力和素質(zhì)協(xié)同發(fā)展的載體。工程圖學(xué)類課程通過圖形研究工程與產(chǎn)品的圖形信息表達(dá)、圖形理解和圖樣繪制，對培養(yǎng)學(xué)生的工程思維、圖形思維以及進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)知識具有十分重要的作用。近年來，許多高校針對教學(xué)內(nèi)容與課程體系、教學(xué)方法與手段以及考核與考試方法等進(jìn)行了一系列的嘗試與改革[1-3]，但考試仍然是檢驗(yàn)課程教學(xué)成果的必要手段。由于工程圖學(xué)類課程的絕大部分試題都是以圖形的形式出現(xiàn)，教師出卷時的繪圖工作量巨大，期末考試出卷工作已經(jīng)成為教師的沉重負(fù)擔(dān)。由于試題圖形信息量大，試題的屬性表達(dá)依賴于教師評判，存在一定的主觀性和局限性，一般的通用試題庫無法滿足工程圖學(xué)類課程的組卷需求[4-5]，因此有必要建設(shè)一套工程圖學(xué)類課程通用的閉卷筆試型試題庫及組卷系統(tǒng)。

《工程圖學(xué)試題庫及組卷系統(tǒng)》的前身是《畫法幾何與工程制圖試題庫系統(tǒng)》，它始創(chuàng)于20世紀(jì)90年代初期，由浙江大學(xué)等14所高校歷時六年研制完成，包括畫法幾何、機(jī)械制圖、土建圖和計算機(jī)繪圖四部分，共有1 976道題，所有試題均以位圖格式的掃描文件入庫，無法編輯和修改，使用上很不方便。2001年推出的《智能型矢量化工程圖學(xué)試題庫》是《畫法幾何與工程制圖試題庫系統(tǒng)》的升級版，根據(jù)考教分離的要求，對試題進(jìn)行了矢量化和內(nèi)容的擴(kuò)充，并強(qiáng)化了自動組卷功能，能自動進(jìn)行組卷、排版及評價等，但組卷系統(tǒng)功能比較簡單，試題數(shù)量偏少，僅包含2 933道題。近年來，工程圖學(xué)類課程的教學(xué)內(nèi)容和課程體系的不斷變化使得試題庫中的部分試題失去實(shí)用價值，制圖標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計規(guī)范的修訂更新使得試題庫中的試題均需要根據(jù)最新的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求重新修訂，計算機(jī)軟、硬件環(huán)境的升級換代導(dǎo)致試題庫系統(tǒng)的部分功能失效，原有試題庫已越來越難滿足教學(xué)需要。因此，高等教育出版社于2015年啟動了《工程圖學(xué)試題庫及組卷系統(tǒng)》的升級改造工作，大幅擴(kuò)充試題數(shù)量并進(jìn)行組卷系統(tǒng)研發(fā)，以進(jìn)一步提高試題庫的開放性和適應(yīng)性。

《工程圖學(xué)試題庫及組卷系統(tǒng)》(以下簡稱“試題庫”)由浙江大學(xué)、大連理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、西南交通大學(xué)、東北石油大學(xué)、華南理工大學(xué)、河海大學(xué)等七所院校歷時兩年研發(fā)完成，是工程圖學(xué)類課程通用的閉卷筆試型試題庫系統(tǒng)。

1 試題庫的總體規(guī)劃

建設(shè)一套優(yōu)秀的試題庫，定位是重中之重，因此首當(dāng)其沖的任務(wù)是做好試題庫的頂層設(shè)計。試題庫由試題和組卷系統(tǒng)兩部分組成。試題部分是總?cè)萘繛? 273道試題并附有答案的試題模塊，按機(jī)械、土木水工建筑兩個專業(yè)大類組織在一起，是試題庫的基礎(chǔ)成分；組卷系統(tǒng)是試題庫的管理系統(tǒng)，對用戶來說也是服務(wù)系統(tǒng)。

1.1 試題庫的建庫方針

試題庫的建庫方針是“正確、適用、好使”，這也是試題庫的生命線?！罢_”是指試題庫中沒有錯題、錯解，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)，它是命題和試題有效調(diào)用的基本要求?！斑m用”是指試卷選題難易得當(dāng)，切合專業(yè)需求，符合教學(xué)實(shí)際和學(xué)生實(shí)際。廣義的“適用”還包括系統(tǒng)能高效預(yù)覽，多種組卷方式可選，便于快速排版、快速生成A、B卷等實(shí)用功效?！昂檬埂笔侵附M卷系統(tǒng)功能齊全，便于操作，易維護(hù)?！昂檬埂辈粌H是指操作層面上的靈活方便，更重要的是試題庫要具有開放性，用戶能在一定程度上自主地維護(hù)試題庫，能增加、刪除試題以及排除試題中的差錯，使之不斷地吐故納新，滿足用戶的個性化需求。

1.2 試題庫的運(yùn)行環(huán)境

試題庫運(yùn)行所需的操作系統(tǒng)為Windows XP、Windows 7、Windows 10等Windows平臺32位及64位操作系統(tǒng)；依賴軟件框架為.Net Framework 4.0；組卷系統(tǒng)的成卷功能需要AutoCAD軟件支持，軟件適配AutoCAD 2012～AutoCAD 2016的32位及64位中文版本；軟件運(yùn)行時，需要在計算機(jī)上插裝加密鎖。為實(shí)現(xiàn)良好的程序運(yùn)行效果，推薦采用Windows 7及以上版本的操作系統(tǒng)。另外，組卷系統(tǒng)的“試題批量導(dǎo)入”等數(shù)據(jù)擴(kuò)充維護(hù)功能，需要Office 2007及以上版本的Office軟件支持。

1.3 試題庫的試題組織

試題是試題庫的基本組成單元。試題庫對試題按類別進(jìn)行劃分，通過試題所屬專業(yè)及知識單元，實(shí)現(xiàn)試題在試題庫中的分類有序存放。試題庫中的試題采用知識樹的形式進(jìn)行組織，所有試題均按知識單元關(guān)聯(lián)了知識樹。通過多級細(xì)分結(jié)構(gòu)的專業(yè)知識樹，可以明確試題的知識層級關(guān)系，保證選題組卷的知識范圍有效性。另外，試題庫中的試題采用試題屬性參數(shù)進(jìn)行描述，對每一試題，均需設(shè)置試題類型、試題難度、做題時間、做題得分情況、圖形特征等內(nèi)容屬性參數(shù)，幅面尺寸、定位坐標(biāo)、題文布局等形態(tài)屬性參數(shù)，以及試題使用狀態(tài)、試題選定狀態(tài)等狀態(tài)屬性參數(shù)，從而將內(nèi)容形式多樣的海量試題分類聚合為一個有機(jī)整體，滿足試題庫選題組卷的核心功能需求。試題庫按照機(jī)械類、土木水工建筑類兩個知識體系進(jìn)行組建，圖1所示為試題庫的試題知識樹。

圖1 試題知識樹Fig.1 Knowledge tree of test questions

1.4 試題庫的功能結(jié)構(gòu)

試題庫是載體形式為DVD-ROM的計算機(jī)桌面版單機(jī)程序，系統(tǒng)主要由功能模塊及服務(wù)模塊組成。功能模塊包括試題庫瀏覽、試題搜索定位、設(shè)計新試卷、編輯已有試卷、預(yù)覽打印、試題管理、試題基本信息設(shè)定修改等。服務(wù)模塊主要包括試題數(shù)據(jù)庫、試題文件庫和AutoCAD數(shù)據(jù)集成接口，其中試題數(shù)據(jù)庫通過輕量級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建，試題文件庫由計算機(jī)文件系統(tǒng)提供支持，AutoCAD數(shù)據(jù)集成接口由DWG動態(tài)鏈接庫提供支持。試題庫的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 功能結(jié)構(gòu)Fig.2 Functional architecture

2 試題庫的組卷功能

組卷(即設(shè)計新試卷)功能是試題庫的核心功能，包括手動組卷、自動組卷(快速)、自動組卷(高級)三種組卷方式，以適應(yīng)機(jī)械、土木、水工、建筑等多種專業(yè)工程圖學(xué)類課程的考試需要。

手動組卷是用戶使用最頻繁的組卷方式，它以組卷的實(shí)用性為目標(biāo)，通過多屬性參數(shù)聯(lián)合搜索快速定位所需試題范圍，并以圖形化的方式批量顯示試題搜索結(jié)果，輔助教師快速獲得滿足需求的各個試題，并將其用于后續(xù)的布局排版過程。自動組卷(快速)通過設(shè)置簡易的組卷規(guī)則(如試題知識單元、試題類型、試題難度等)對試卷任務(wù)進(jìn)行自動組卷，可兼顧組卷的實(shí)用性和效率。自動組卷(高級)目前主要用于自動組B卷，即根據(jù)歷史試卷的選題結(jié)果，通過自動提取已有試卷中各試題的屬性參數(shù)構(gòu)建選題規(guī)則條件，自動篩選獲得已有試卷的同類組卷方案。本文主要介紹用戶使用最多的手動組卷過程。

以機(jī)械類專業(yè)為例，手動組卷的主要步驟如下：

步驟1：運(yùn)行“工程圖學(xué)試題庫及組卷系統(tǒng).exe”，打開軟件運(yùn)行主界面(圖3)，通過“文件”→“新建”菜單新建一個試卷任務(wù)，單擊“手動組卷”圖標(biāo)按鈕開始手動組卷過程(圖4)。

步驟2：在機(jī)械類知識樹中選定試題所在的各知識單元，并通過試題屬性參數(shù)、關(guān)鍵字的聯(lián)合檢索，逐道選定各試題。在“查看明細(xì)”中將三道判斷題合并、上移后確認(rèn)選題結(jié)果，并將其用于后續(xù)的布局排版過程(圖5)。

步驟3：在布局排版頁面中，逐道雙擊試題將其加入試卷排版區(qū)域，選中試題后按住Alt鍵并拖動鼠標(biāo)，將各試題圖形在試卷頁拖放至合適位置(也可通過工具欄中的上、下、左、右對齊或使試題緊密排列等操作)進(jìn)行布局排版(圖6～圖8)。選定試題后點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，可以進(jìn)行試題的加入/移出試卷、試題旋轉(zhuǎn)、試題順序調(diào)整等操作。編輯試卷標(biāo)題，指定各題目分?jǐn)?shù)，并生成AutoCAD成卷操作數(shù)據(jù)后，即可開始成卷操作。

圖3 系統(tǒng)主界面Fig.3 Main interface of the system

圖4 手動組卷界面Fig.4 Paper-generating interface of the manual mode

圖5 選定試題并確認(rèn)選題結(jié)果Fig.5 Select the test questions and confirm the results

圖6 試卷布局排版結(jié)果(第1頁)Fig.6 Test paper layout result(Page 1)

圖7 試卷布局排版結(jié)果(第2頁)Fig.7 Test paper layout result(Page 2)

圖8 試卷布局排版結(jié)果(第3頁)Fig.8 Test paper layout result(Page 3)

步驟4：單擊圖8右下角“開始成卷”按鈕，系統(tǒng)自動加載AutoCAD二次開發(fā)模塊，在AutoCAD中依次加載試卷各頁模板及試題文件，獲得最終組卷結(jié)果(圖9)。單擊“試題編輯”工具條的各功能按鈕，可以通過試題框顯隱切換、線寬顯隱切換、只看試題、查看答案等方式查看試卷內(nèi)容的正確性。檢查無誤后，可直接操作AutoCAD進(jìn)行打印或使用“試題編輯”工具條中的“打印試卷”功能打印生成試卷及答案的PDF文件，后續(xù)也可使用PDF文件進(jìn)行試卷印刷。

步驟5：單擊“試題編輯”工具條中的“工作目錄”按鈕，可打開系統(tǒng)工作目錄下的試卷文件夾，顯示打印生成的試題、答案的PDF文件以及保存的DWG試卷文件(圖10)。

圖9 試卷成卷界面Fig.9 Test paper formation interface

圖10 查看工作目錄Fig.10 View the working directory

至此，手動組卷過程結(jié)束。需要說明的是，當(dāng)組卷過程需要中斷時，可以通過“文件”菜單的“保存”或“另存為”功能將試卷任務(wù)數(shù)據(jù)保存為XML文件，下次操作時，可通過“文件”→“打開”菜單打開之前已保存的XML試卷文件，將中斷的試卷任務(wù)數(shù)據(jù)重新載入組卷系統(tǒng)。

3 試題庫的主要特色

1)試題庫的試題部分內(nèi)容豐富，題量大，專業(yè)覆蓋面和知識覆蓋面齊全，有適宜的區(qū)分度和多樣化的考核方式，知識、能力的考核都有所顧及。

2)工程圖學(xué)類課程是以圖為主的課程，手動組卷時，試題的圖形化預(yù)覽顯示是試題庫的重要功能之一，它也是選題準(zhǔn)確性和便捷性的重要保證。試題庫采用顯示效率高、操作便捷的基于幻燈片的試題圖形化預(yù)覽顯示方法，將DWG格式的試題文件的屏幕圖形輸出為幻燈片文件。試題庫瀏覽功能提供縮略圖的批量瀏覽、單個試題的放大瀏覽以及多個試題的對比瀏覽等預(yù)覽方式。在試題預(yù)覽界面，還可進(jìn)行顯示/隱藏線寬、顯示/隱藏答案層、旋轉(zhuǎn)圖形、選定試題等操作。

3)針對試題庫中試題眾多、難以逐條瀏覽的問題，試題庫提供強(qiáng)大的試題搜索定位功能。搜索定位功能提供對試題知識單元、試題類型、試題難度、試題尺寸等關(guān)鍵詞的單個或多個聯(lián)合檢索，可快速獲得符合需求的試題，搜索結(jié)果以中文名稱、縮略圖、文本說明的方式顯示試題信息，保證試題搜索結(jié)果的直觀易懂。另外，試題庫也支持用戶為試題添加自定義屬性，并將其用于搜索過程。

4)手動組卷采用基于對象的組卷方式，試題選擇、布局排版、試卷成卷及試卷打印過程完全可見，用戶全程參與組卷過程，可隨時對半成品的試卷進(jìn)行判斷分析，自主性強(qiáng)。自動組卷提供對選題規(guī)則的手動編輯、試題組卷過程的數(shù)據(jù)記錄和選題結(jié)果的瀏覽替換等動態(tài)修改與擴(kuò)展功能，以更好地體現(xiàn)用戶意圖，可滿足多樣化的用戶需求。

4 結(jié)論與建議

《工程圖學(xué)試題庫及組卷系統(tǒng)》不僅能有效提高工程圖學(xué)類課程的考試出卷效率和課程建設(shè)水平，而且在網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)的支持下，還可作為全國高校工程圖學(xué)類課程教學(xué)的資源共享與交流平臺，為解決工程圖學(xué)類課程教學(xué)中的試題資源分散、重復(fù)建設(shè)、利用率低、考試后缺乏統(tǒng)計反饋交流等問題提供幫助。

隨著工程圖學(xué)類課程考核方式的變化以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，未來試題庫改進(jìn)還有以下考慮：

1)試題庫中機(jī)械類專業(yè)零件圖和裝配圖兩個知識單元的題目偏少，可進(jìn)一步增加不同難度零件圖和裝配圖的試題數(shù)量，以更好地滿足不同層次學(xué)校的考試需求。

2)兼顧課程考核的多樣性，擴(kuò)充試題庫功能，滿足隨堂測試需求。利用移動互聯(lián)網(wǎng)的便捷性，以手機(jī)等移動設(shè)備作為終端，在課堂上進(jìn)行隨堂測試。

3)在現(xiàn)有單機(jī)版的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)用戶編輯修改結(jié)果的共享共用。

4)為了保證試題庫的可持續(xù)性，可與高等教育出版社的“愛習(xí)題”等教學(xué)平臺相結(jié)合，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)版試題庫。

5)隨著精品在線開放課程等一流課程的建設(shè)和教學(xué)改革的深入，進(jìn)一步設(shè)計若干新題型，以更好地滿足構(gòu)型思維訓(xùn)練、三維表達(dá)和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等需求。