基于OBE理念的教學(xué)質(zhì)量過(guò)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)

張琳琳 時(shí)光磊 馮巖 張宗合 趙碩

摘?要：教育教學(xué)質(zhì)量是高等學(xué)校所有工作的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，本文基于OBE教學(xué)理念，以理論力學(xué)課程為例，采用TeX系統(tǒng)編寫(xiě)了基于試題庫(kù)模式的教學(xué)質(zhì)量過(guò)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)。監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要由試題數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊和試卷生成模塊構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)海量試題的編輯存儲(chǔ)功能，又能夠快速高效地隨機(jī)生成試卷。該監(jiān)測(cè)平臺(tái)具有可持續(xù)性，監(jiān)測(cè)內(nèi)容有針對(duì)性，監(jiān)測(cè)過(guò)程方便快捷且有效，有利于教師在授課過(guò)程中實(shí)時(shí)把握學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度，從而更好地安排教學(xué)進(jìn)度，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：教學(xué)質(zhì)量;OBE理念;TeX;過(guò)程監(jiān)測(cè);理論力學(xué)

1?緒論

提高教育教學(xué)質(zhì)量是發(fā)展教育的永恒主題，2018年教育部提出“打造金課，消滅水課”，提出要打造五大“金課”[1]。2019年，教育部正式公布《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“實(shí)施意見(jiàn)”）?！秾?shí)施意見(jiàn)》圍繞課程目標(biāo)導(dǎo)向、提升教師能力、改革教學(xué)方法、科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)、強(qiáng)化激勵(lì)機(jī)制等提出了二十二項(xiàng)改革舉措?！秾?shí)施意見(jiàn)》指出“課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量”。因此，課程建設(shè)工作是本科教育的核心工作，只有做好課程建設(shè)，打造好“金課”，才能有效提高本科教育質(zhì)量。

成果導(dǎo)向教育（OBE）理念[2]正在引領(lǐng)我國(guó)的高等工程教育改革，OBE是指教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過(guò)教育過(guò)程最后取得的學(xué)習(xí)成果，學(xué)習(xí)成果是學(xué)生通過(guò)某一階段學(xué)習(xí)后最終所能達(dá)到的最大能力，要求學(xué)校和教師應(yīng)該先明確學(xué)習(xí)成果，配合多元彈性的個(gè)性化學(xué)習(xí)要求，讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)程完成自我實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)，再利用成果反饋改進(jìn)原有的以學(xué)科知識(shí)體系為中心設(shè)置的傳統(tǒng)的課程教學(xué)目標(biāo)。基于OBE的課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)目標(biāo)設(shè)計(jì)，要求以學(xué)生為中心，對(duì)學(xué)生“學(xué)得怎么樣”進(jìn)行評(píng)價(jià)，這就要求在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中需要有一種快速便捷地評(píng)價(jià)學(xué)生“學(xué)得怎么樣”平臺(tái)體系，從而使教師靈活調(diào)整教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度。

在課程建設(shè)過(guò)程中，教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)無(wú)疑是其中重要的一環(huán)。而在教學(xué)過(guò)程中，需要教師隨時(shí)了解學(xué)生對(duì)以學(xué)習(xí)知識(shí)的掌握程度，以便于教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況靈活調(diào)整教學(xué)的內(nèi)容。階段性和期末考試是教學(xué)質(zhì)量管理的重要手段之一，能夠幫助授課教師了解學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度?？荚嚥粌H要考查學(xué)生對(duì)這門(mén)課程知識(shí)的總體掌握程度，還要求考查學(xué)生的綜合能力，這就對(duì)試題的質(zhì)量提出了極高的要求。但出題過(guò)程會(huì)占用教師大量的精力，導(dǎo)致教師在其他教學(xué)環(huán)節(jié)的投入降低，而且對(duì)于青年教師而言，由于其教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，很難生成高質(zhì)量的試卷。因此，建設(shè)一個(gè)包含高質(zhì)量試題資源并且使用方便的試題數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)無(wú)疑可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量過(guò)程的及時(shí)監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的試題庫(kù)平臺(tái)/軟件難以長(zhǎng)期地使用和維護(hù)，缺少持續(xù)性。目前高校內(nèi)部使用的試題庫(kù)系統(tǒng)大多基于Microsoft?Word模板進(jìn)行[3，4]，但Microsoft?Word版本眾多，各版本之間的兼容性較差，這會(huì)為試題庫(kù)的使用增加很大的困難。還有些試題庫(kù)是建設(shè)在專(zhuān)門(mén)的服務(wù)器中，并通過(guò)瀏覽器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，這些試題庫(kù)一般需要有相應(yīng)的軟件支持，具有一定的時(shí)效性，且這些軟件往往針對(duì)專(zhuān)門(mén)的課程進(jìn)行設(shè)計(jì)，很難適用其他課程，通用性很差。此外目前的試題數(shù)據(jù)庫(kù)大多針對(duì)大型考試，幾乎沒(méi)有針對(duì)隨堂測(cè)驗(yàn)的試題數(shù)據(jù)庫(kù);且傳統(tǒng)試題庫(kù)的試卷缺少靈活性，不易對(duì)知識(shí)點(diǎn)有針對(duì)性地出題。

綜上所述，為方便高校教師及時(shí)了解學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握情況，我校力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于TeX文本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)方便快捷的教學(xué)質(zhì)量過(guò)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)主要由試題庫(kù)和試題庫(kù)程序兩部分組成，通過(guò)編程打造具有人性化人機(jī)交互操作界面，具有編輯試題和隨機(jī)生成試卷功能，提高出卷效率，幫助高校教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度，從而實(shí)現(xiàn)教師對(duì)教學(xué)質(zhì)量的過(guò)程監(jiān)測(cè)。

2?教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)思路

本文所建立的教學(xué)質(zhì)量過(guò)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)采用TeX文本系統(tǒng)創(chuàng)建，TeX是由斯坦福大學(xué)的Donald?E.Knuth教授發(fā)明的排版系統(tǒng)，能輸出漂亮的公式，是公認(rèn)的數(shù)學(xué)公式排版最好的系統(tǒng)[5，6]。利用諸如是LaTeX等終端軟件，TeX可以排版出精美的文本。TeX作為一種專(zhuān)業(yè)的開(kāi)源排版系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)界，特別是數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域。該平臺(tái)建設(shè)思路和過(guò)程如下：

（1）將已有試題庫(kù)（集）按知識(shí)點(diǎn)、難易程度、試題類(lèi)型等進(jìn)行分類(lèi)。

（2）將每道試題以TeX格式編碼寫(xiě)入單個(gè)文本文件，文件按一定規(guī)則進(jìn)行命名，例如xzc1001.tex表示第一章第1道選擇題，jsc2003.tex表示第二章第3道計(jì)算題，這樣從文件名就可以知道試題的相關(guān)信息，管理規(guī)范。

（3）編寫(xiě)程序，程序的功能是依據(jù)出題人的要求包括知識(shí)點(diǎn)、難易程度和類(lèi)型等，隨機(jī)將滿(mǎn)足要求的各個(gè)試題文件匯總成一個(gè)完整的TeX文件，運(yùn)行TeX文件將生成隨堂測(cè)試或是期中/期末試卷。

（4）課程建設(shè)過(guò)程中，教師按照教學(xué)的進(jìn)度安排使用該平臺(tái)生成對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的“隨堂小測(cè)”或“階段性測(cè)試”，對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握情況及時(shí)地進(jìn)行了解，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量過(guò)程的監(jiān)測(cè)。隨堂測(cè)試結(jié)果也可以作為量化教學(xué)過(guò)程成績(jī)的依據(jù)。

（5）依據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3?試題庫(kù)內(nèi)容的編排

理論力學(xué)作為一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠掌握靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)的計(jì)算，能夠完成一個(gè)復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題的力學(xué)分析與預(yù)測(cè)，具備以理論分析為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，培養(yǎng)科學(xué)分析邏輯思維、力學(xué)問(wèn)題建模、力學(xué)計(jì)算及其工程應(yīng)用方面的能力。試題的質(zhì)量是決定試題庫(kù)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要因素，在滿(mǎn)足教學(xué)大綱要求的前提下，選題要突出重點(diǎn)、難易適度。試題難度分為簡(jiǎn)單、普通、困難，其劃分由本課程骨干教師完成，可以根據(jù)不同的測(cè)試要求而設(shè)定。試題題型包括選擇題、填空題以及計(jì)算題，教材選用哈工大第八版《理論力學(xué)》[7]，題目范圍參考教學(xué)大綱，包含平面力系、空間力系、摩擦、剛體的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)、點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)、剛體的平面運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理、動(dòng)能定理、達(dá)朗貝爾原理以及虛位移原理等內(nèi)容。試題來(lái)源一方面來(lái)自教材例題、課后題的舉一反三，另一方面來(lái)自工程實(shí)際或力學(xué)競(jìng)賽試題，全面考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力以及科研創(chuàng)新能力，體現(xiàn)課程的“高階性”“創(chuàng)新性”以及“挑戰(zhàn)度”。試題編寫(xiě)時(shí)要求必須表達(dá)清楚、條件充分、立意明確、文字簡(jiǎn)明、用詞恰當(dāng)，并且給出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)答案，保證題目的完整性，以便于錄入題庫(kù)。

首先參照河北科技大學(xué)的試卷格式規(guī)范建立試卷模板，命名為hebustexam.cls，根據(jù)用戶(hù)需求在試卷模板中分別設(shè)置試卷的輸出格式（word格式或者pdf格式）以及試卷抬頭、每類(lèi)題型結(jié)構(gòu)的輸出、答題區(qū)域設(shè)置。字體、紙張、題型、分?jǐn)?shù)計(jì)算變量、題目答案的顯示、頁(yè)眉頁(yè)腳等。在此基礎(chǔ)上選擇性添加一些宏命令，以便于輸入某些單位或特殊符號(hào)，提高編輯TeX試題的編輯效率。編寫(xiě)題目時(shí)，每一個(gè)選擇題為一個(gè)TeX文檔，含題目及其答案;每一道計(jì)算題包括題目和答案兩個(gè)TeX文檔，其中文本文檔格式為XXX.tex，圖片格式為XXX.jpg（或“.png”），將所有文件放置在同一目錄里，通過(guò)TeXstudio軟件對(duì)任意試題進(jìn)行編輯、更新、存儲(chǔ)、預(yù)覽等操作，并能夠進(jìn)行編譯排版，通過(guò)在試卷模板中預(yù)覽來(lái)確定所建立試題的正確性以及其在試卷中排版的規(guī)范性，為下一步隨機(jī)生成整套試卷做準(zhǔn)備。

4?試題庫(kù)隨機(jī)組卷功能實(shí)現(xiàn)

上述在TeX系統(tǒng)完成了創(chuàng)建試題的工作，并預(yù)覽了試題顯示的準(zhǔn)確性和排版的規(guī)范性，但僅限于題目本身，并未實(shí)現(xiàn)隨機(jī)組卷，基于此，接下來(lái)采用Matlab編程設(shè)計(jì)試卷生成器（圖2），程序可以調(diào)用試題庫(kù)中的任意試題，教師根據(jù)界面提示依次選擇題型，設(shè)置分?jǐn)?shù)，選擇章節(jié)（知識(shí)點(diǎn)）、難度、題目數(shù)量等出題約束條件，從而實(shí)現(xiàn)隨機(jī)組卷功能。試卷生成器包含編輯試卷頭、選擇題目、預(yù)覽試卷、生成并輸出試卷模塊。

（1）編輯試卷頭模塊：選擇單位、課程名稱(chēng)、學(xué)年、學(xué)期，是否生成A＼＼B卷功能。

（2）選擇題目模塊：首先選擇題型，如選擇題、填空題、判斷題或計(jì)算題;然后選擇試題題目，題目包含分值和考點(diǎn)。

（3）預(yù)覽試卷模塊：預(yù)覽隨機(jī)生成的試卷是否符合出題要求，確認(rèn)試題內(nèi)容。

（4）生成并輸出試卷模塊：生成并輸出試卷。

該試題庫(kù)系統(tǒng)具有操作界面簡(jiǎn)單、使用方便等特點(diǎn)，試題的處理功能完全依賴(lài)于TeX，具有很好的通用性和實(shí)用性?？梢钥陀^合理地完成隨機(jī)組卷，實(shí)現(xiàn)了教考分離，對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量和管理水平起到了積極的作用。

5?實(shí)踐效果評(píng)估

教學(xué)質(zhì)量過(guò)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)創(chuàng)新點(diǎn)在于使用了TeX系統(tǒng)，具有通用性和可移植特點(diǎn)，避免了Office平臺(tái)題庫(kù)的兼容性問(wèn)題;解決了含有特殊符號(hào)、圖、公式等錄入試卷中的排版難題。對(duì)于任何操作系統(tǒng)而言，TeX編碼的試題文件顯示效果都是一樣的，監(jiān)測(cè)平臺(tái)操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，可在高校中進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，從而減輕教師出題強(qiáng)度和工作量，提高試卷的客觀性和準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)考核更全面、考點(diǎn)更精確、考題更科學(xué)，從而進(jìn)一步提高課程教學(xué)質(zhì)量?；贠BE理念的教學(xué)質(zhì)量過(guò)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）普適性：該教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè)平臺(tái)可適用于多種學(xué)科，可根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容，具有應(yīng)用廣泛性。

（2）可持續(xù)性：TeX文件是一種純文本文件，很多開(kāi)源軟件可以編譯TeX，這保證了該平臺(tái)建設(shè)的可持續(xù)性，不會(huì)出現(xiàn)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而無(wú)法使用的問(wèn)題。

（3）靈活性：試卷包含的試題按要求隨機(jī)組成，可以針對(duì)指定的知識(shí)點(diǎn)生成試卷/小測(cè)，有很強(qiáng)的針對(duì)性，非常適合用于教學(xué)質(zhì)量過(guò)程監(jiān)測(cè)。

（4）高效性：在平臺(tái)建成之后，教師可以在幾分鐘內(nèi)出一套質(zhì)量很高的試卷，既可以用于教學(xué)質(zhì)量過(guò)程監(jiān)測(cè)，也可以用于出期中/期末考試試卷。

結(jié)語(yǔ)

本文基于OBE理念建立了教學(xué)質(zhì)量過(guò)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)主要由基于TeX的試題庫(kù)模塊和基于Matlab的自動(dòng)組卷程序模塊兩部分組成，具有編輯試題和隨機(jī)生成試卷功能，平臺(tái)操作界面簡(jiǎn)單、使用方便，試題的編輯處理功能完全依賴(lài)于TeX，具有很好的通用性和實(shí)用性;并能夠根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和考核需求實(shí)時(shí)隨機(jī)組卷，實(shí)現(xiàn)了教考分離，對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量和管理水平起到了積極的作用。

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基金項(xiàng)目：河北科技大學(xué)理工學(xué)院教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2019Z08）;2021年度河北科技大學(xué)課程思政示范課程《材料力學(xué)》;河北科技大學(xué)2021—2022學(xué)年混合式教學(xué)示范課程《材料力學(xué)》

作者簡(jiǎn)介：張琳琳（1988—?），女，漢族，山東泰安人，博士，講師，研究方向：材料與結(jié)構(gòu)部件工程強(qiáng)度與可靠性分析。

*通訊作者：趙碩（1983—?），男，漢族，河北辛集人，博士，副教授，教學(xué)副院長(zhǎng)，研究方向：工程力學(xué)。