張琳琳 時光磊 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)編寫了基于試題庫模式的教學(xué)質(zhì)量過程監(jiān)測平臺。監(jiān)測平臺主要由試題數(shù)據(jù)庫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功能，又能夠快速高效地隨機生成試卷。該監(jiān)測平臺具有可持續(xù)性，監(jiān)測內(nèi)容有針對性，監(jiān)測過程方便快捷且有效，有利于教師在授課過程中實時把握學(xué)生對專業(yè)知識的掌握程度，從而更好地安排教學(xué)進度，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：教學(xué)質(zhì)量;OBE理念;TeX;過程監(jiān)測;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)的實施意見》（以下簡稱“實施意見”）。《實施意見》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)評價學(xué)生學(xué)習(xí)、強化激勵機制等提出了二十二項改革舉措?！秾嵤┮庖姟分赋觥罢n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)我國的高等工程教育改革，OBE是指教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施的目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后取得的學(xué)習(xí)成果，學(xué)習(xí)成果是學(xué)生通過某一階段學(xué)習(xí)后最終所能達到的最大能力，要求學(xué)校和教師應(yīng)該先明確學(xué)習(xí)成果，配合多元彈性的個性化學(xué)習(xí)要求，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)過程完成自我實現(xiàn)的挑戰(zhàn)，再利用成果反饋改進原有的以學(xué)科知識體系為中心設(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)量評價目標(biāo)設(shè)計，要求以學(xué)生為中心，對學(xué)生“學(xué)得怎么樣”進行評價，這就要求在教學(xué)實踐活動中需要有一種快速便捷地評價學(xué)生“學(xué)得怎么樣”平臺體系，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)進度。

在課程建設(shè)過程中，教學(xué)實踐活動無疑是其中重要的一環(huán)。而在教學(xué)過程中，需要教師隨時了解學(xué)生對以學(xué)習(xí)知識的掌握程度，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)生對專業(yè)知識的掌握程度?？荚嚥粌H要考查學(xué)生對這門課程知識的總體掌握程度，還要求考查學(xué)生的綜合能力，這就對試題的質(zhì)量提出了極高的要求。但出題過程會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，而且對于青年教師而言，由于其教學(xué)經(jīng)驗不夠豐富，很難生成高質(zhì)量的試卷。因此，建設(shè)一個包含高質(zhì)量試題資源并且使用方便的試題數(shù)據(jù)庫平臺無疑可以實現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量過程的及時監(jiān)測。傳統(tǒng)的試題庫平臺/軟件難以長期地使用和維護，缺少持續(xù)性。目前高校內(nèi)部使用的試題庫系統(tǒng)大多基于Microsoft?Word模板進行[3，4]，但Microsoft?Word版本眾多，各版本之間的兼容性較差，這會為試題庫的使用增加很大的困難。還有些試題庫是建設(shè)在專門的服務(wù)器中，并通過瀏覽器進行訪問，這些試題庫一般需要有相應(yīng)的軟件支持，具有一定的時效性，且這些軟件往往針對專門的課程進行設(shè)計，很難適用其他課程，通用性很差。此外目前的試題數(shù)據(jù)庫大多針對大型考試，幾乎沒有針對隨堂測驗的試題數(shù)據(jù)庫;且傳統(tǒng)試題庫的試卷缺少靈活性，不易對知識點有針對性地出題。

綜上所述，為方便高校教師及時了解學(xué)生對課程知識的掌握情況，我校力學(xué)教學(xué)團隊基于TeX文本系統(tǒng)開發(fā)了一個方便快捷的教學(xué)質(zhì)量過程監(jiān)測平臺，該平臺主要由試題庫和試題庫程序兩部分組成，通過編程打造具有人性化人機交互操作界面，具有編輯試題和隨機生成試卷功能，提高出卷效率，幫助高校教師實時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進度，從而實現(xiàn)教師對教學(xué)質(zhì)量的過程監(jiān)測。

2?教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測平臺建設(shè)思路

本文所建立的教學(xué)質(zhì)量過程監(jiān)測平臺采用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作為一種專業(yè)的開源排版系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)界，特別是數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、物理學(xué)與計算機科學(xué)領(lǐng)域。該平臺建設(shè)思路和過程如下：

（1）將已有試題庫（集）按知識點、難易程度、試題類型等進行分類。

（2）將每道試題以TeX格式編碼寫入單個文本文件，文件按一定規(guī)則進行命名，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）編寫程序，程序的功能是依據(jù)出題人的要求包括知識點、難易程度和類型等，隨機將滿足要求的各個試題文件匯總成一個完整的TeX文件，運行TeX文件將生成隨堂測試或是期中/期末試卷。

（4）課程建設(shè)過程中，教師按照教學(xué)的進度安排使用該平臺生成對應(yīng)知識點的“隨堂小測”或“階段性測試”，對學(xué)生的知識掌握情況及時地進行了解，實現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量過程的監(jiān)測。隨堂測試結(jié)果也可以作為量化教學(xué)過程成績的依據(jù)。

（5）依據(jù)監(jiān)測的結(jié)果，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進度進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3?試題庫內(nèi)容的編排

理論力學(xué)作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課，通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠掌握靜力學(xué)、運動學(xué)以及動力學(xué)的計算，能夠完成一個復(fù)雜機械工程問題的力學(xué)分析與預(yù)測，具備以理論分析為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機仿真技術(shù)，培養(yǎng)科學(xué)分析邏輯思維、力學(xué)問題建模、力學(xué)計算及其工程應(yīng)用方面的能力。試題的質(zhì)量是決定試題庫質(zhì)量優(yōu)劣的重要因素，在滿足教學(xué)大綱要求的前提下，選題要突出重點、難易適度。試題難度分為簡單、普通、困難，其劃分由本課程骨干教師完成，可以根據(jù)不同的測試要求而設(shè)定。試題題型包括選擇題、填空題以及計算題，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、剛體的簡單運動、點的合成運動、剛體的平面運動、動量定理、動量矩定理、動能定理、達朗貝爾原理以及虛位移原理等內(nèi)容。試題來源一方面來自教材例題、課后題的舉一反三，另一方面來自工程實際或力學(xué)競賽試題，全面考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度，獨立分析、解決問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”。試題編寫時要求必須表達清楚、條件充分、立意明確、文字簡明、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。

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、每類題型結(jié)構(gòu)的輸出、答題區(qū)域設(shè)置。字體、紙張、題型、分數(shù)計算變量、題目答案的顯示、頁眉頁腳等。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，提高編輯TeX試題的編輯效率。編寫題目時，每一個選擇題為一個TeX文檔，含題目及其答案;每一道計算題包括題目和答案兩個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TeXstudio軟件對任意試題進行編輯、更新、存儲、預(yù)覽等操作，并能夠進行編譯排版，通過在試卷模板中預(yù)覽來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，為下一步隨機生成整套試卷做準(zhǔn)備。

4?試題庫隨機組卷功能實現(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，并未實現(xiàn)隨機組卷，基于此，接下來采用Matlab編程設(shè)計試卷生成器（圖2），程序可以調(diào)用試題庫中的任意試題，教師根據(jù)界面提示依次選擇題型，設(shè)置分數(shù)，選擇章節(jié)（知識點）、難度、題目數(shù)量等出題約束條件，從而實現(xiàn)隨機組卷功能。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、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、判斷題或計算題;然后選擇試題題目，題目包含分值和考點。

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

（4）生成并輸出試卷模塊：生成并輸出試卷。

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

5?實踐效果評估

教學(xué)質(zhì)量過程監(jiān)測平臺創(chuàng)新點在于使用了TeX系統(tǒng)，具有通用性和可移植特點，避免了Office平臺題庫的兼容性問題;解決了含有特殊符號、圖、公式等錄入試卷中的排版難題。對于任何操作系統(tǒng)而言，TeX編碼的試題文件顯示效果都是一樣的，監(jiān)測平臺操作簡單，功能強大，可在高校中進一步推廣和應(yīng)用，從而減輕教師出題強度和工作量，提高試卷的客觀性和準(zhǔn)確率，實現(xiàn)考核更全面、考點更精確、考題更科學(xué)，從而進一步提高課程教學(xué)質(zhì)量?；贠BE理念的教學(xué)質(zhì)量過程監(jiān)測平臺具有以下優(yōu)點：

（1）普適性：該教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測平臺可適用于多種學(xué)科，可根據(jù)不同專業(yè)設(shè)置數(shù)據(jù)庫內(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，很多開源軟件可以編譯TeX，這保證了該平臺建設(shè)的可持續(xù)性，不會出現(xiàn)隨著計算機技術(shù)發(fā)展而無法使用的問題。

（3）靈活性：試卷包含的試題按要求隨機組成，可以針對指定的知識點生成試卷/小測，有很強的針對性，非常適合用于教學(xué)質(zhì)量過程監(jiān)測。

（4）高效性：在平臺建成之后，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)量過程監(jiān)測，也可以用于出期中/期末考試試卷。

結(jié)語

本文基于OBE理念建立了教學(xué)質(zhì)量過程監(jiān)測平臺，該平臺主要由基于TeX的試題庫模塊和基于Matlab的自動組卷程序模塊兩部分組成，具有編輯試題和隨機生成試卷功能，平臺操作界面簡單、使用方便，試題的編輯處理功能完全依賴于TeX，具有很好的通用性和實用性;并能夠根據(jù)教學(xué)進度和考核需求實時隨機組卷，實現(xiàn)了教考分離，對于提高教學(xué)質(zhì)量和管理水平起到了積極的作用。

參考文獻：

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[7]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)（第8版）[M].北京：高等教育出版社，2016.

基金項目：河北科技大學(xué)理工學(xué)院教育教學(xué)改革研究與實踐項目（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，研究方向：工程力學(xué)。