Maple T.A.在线作业与智能评分系统在数学课程教学中的作用分析

周 刚, 韩海涛, 张 强

(1. 海军航空工程学院基础部, 山东 烟台 264001；2. 海军航空工程学院 训练部, 山东 烟台 264001)

Maple T.A.在线作业与智能评分系统在数学课程教学中的作用分析

周 刚1, 韩海涛2, 张 强1

(1. 海军航空工程学院基础部, 山东 烟台 264001；2. 海军航空工程学院 训练部, 山东 烟台 264001)

分析了海军航空工程学院数学课程教学的特点和传统课程教学评分办法的不足之处,提出运用现代化教学技术,将形成性评估贯穿于全教学过程。阐述了Maple T.A.——一个基于网络的在线作业与智能评分系统在数学课程教学中的作用。Maple T.A.是一个科学的评分系统,它突破了符号处理的技术难点,改变了传统数学考核模式,有助于提高学员的学习积极性和自主学习能力。

在线考试； 智能评分系统； 数学课程教学； Maple T.A.

数学课程着力培养学员的逻辑思维能力、科学计算能力和严谨、理性的科学态度。以往的课程考核成绩全部为笔试成绩,不利于发挥考试的导向性、激励性作用,不利于学风和教风的改变,也不利于及时掌握学员的学习状况。为了更好地将形成性评估贯穿于整个教学过程,考查学员的自主学习能力、归纳演绎能力、发散思维能力、创新实践能力,以及应用数学知识去解决实际问题的能力,Maple T.A.在线作业与智能评分系统发挥了很好的作用。

1 Maple T.A.在线作业和智能评分系统

Maple T.A.是一个基于网络的在线测试与学习评价系统。该系统基于科学计算软件Maple,广泛应用于STEM(science，technology，engineering，mathematics)课程。在国家实力的比较中,获得STEM学位的人数成为一个重要的指标[1]。Maple T.A.在线作业与智能评分系统由MapleSoft公司与美国数学协会(MAA)合作开发,适用于开放课程、在线作业、平时测验、监考测试、进阶测验、自主学习等任务。Maple T.A.支持移动教学和学习策略,允许教师和学员使用电脑、手机、平板电脑进行教学设计和强化学习过程。该系统在全球拥有大量的院校用户[2-4]。

Maple T.A.是目前唯一基于数学引擎的在线教学系统,支持复杂、自然表达式的数学公式,适用于数学、工程、物理、计算机等涉及科学计算的课程。Maple T.A.提供了用户数据、所见即所得的试题创建环境、不同类型的考试任务设置、监考浏览器、自动评分引擎、学员成绩统计分析、系统管理、分布式后处理引擎等。大量的应用经验表明：Maple T.A.能够帮助教师及时、正确地了解学员的学习现状和水平,能有效提高教学质量、节约现场考试和大规模考试任务耗费的人力和物力、激发学员学习兴趣,实现真正的“反馈式”教学机制[5-9]。

2 传统作业方式和考核模式弊端分析

(1) 目前所用教材的习题都附有答案,平时督促学员学习缺乏有效手段。院校部分学员缺乏学习的自觉性,而目前所用教材的练习题都附有答案,平时作业很难实现所期望的教学效果,对于学员作业练习过程缺乏有效的督促手段。若采用在线测试软件进行在线作业和测试,在练习题或试题内容中加入随机参数和随机函数,使用监考浏览器,可以从技术上迫使学员独立完成作业和测验,使教师及时掌握学员完成作业的情况、及时发现学员学习中存在的共性问题、及时调整课程教学进度和课堂授课内容。这对提高教学质量有着积极意义。

(2) 传统“一考定乾坤”的考试模式不利于全面考查学员学习能力。以往的课程考核成绩100%采用笔试成绩,并且“一考定乾坤”,不利于发挥考试的导向和激励作用,不利于学风和教风的改变,也不利于教师及时掌握学员的学习状况。而形成性评估贯穿于整个教学过程,能够考查学员的自主学习能力,发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力,以及归纳演绎、发散思维能力和创新实践能力。每次学校组织课程考试,至少要经过人工出卷、考生答卷、人工阅卷、成绩评定和试卷分析等5个步骤。这是一个繁杂的过程,需要大量人力、物力和时间的投入,已经越来越不适应学校信息化建设与现代教学的需要。

(3) 传统的教学模式不利于激发学员自主学习的兴趣。数学课程教学的根本目的是培养学员的基本运算技巧、逻辑思维能力和创新实践能力。传统的数学教学模式多采取的是“一枝笔、一张纸”的演算推理模式,多媒体教学课件的运用也只是将原来在黑板上的推导、演绎过程展现在屏幕上而已。虽然课堂教学信息量增加了,但是不利于学员理性接受和系统消化知识,存在“过眼云烟”现象和“囫囵吞枣”后果。这些现实存在的教学弊端不利于学员及时学习和练习、不利于提高学员对于课堂知识的理解和记忆。

3 Maple T.A.在线作业与智能评分系统的作用分析

海军航空工程学院数学教研室担负着全院所有专业、各层次的数学类课程的教学工作,同时还承担了4项大学生数学建模类竞赛和全国大学生数学竞赛的培训任务。面对较重的基础教学任务,有必要引入现代教学手段和工具,改进教学环节；采用反馈式教学,提高教学质量。采取的措施之一是利用计算机信息技术,把可实现标准化考试的课程由传统的笔试考试模式转变成为无纸化考试模式,实现试题管理、考务管理、计算机出卷、在线监考、自动阅卷、自动评分和成绩统计等信息化管理。自动评分功能可以减轻教师的工作负担、提高工作效率,利用在线考试系统可以随时随地对学员进行考试,大大简化了传统考试的过程,也提高了考试的质量,使考试更公正、更客观,更加激发学员的学习兴趣。在线作业和考试系统已成为信息化教学不可缺少的辅助手段[10-11]。

3.1 强大的公式编辑能力,全面支持数学教学改革

以往的数学类网络课程面临的最大技术难题就是在线公式的输入、编辑和辨识,而Maple T.A.基于著名的数学软件Maple,内置有超过5 000个数学计算函数,覆盖大部分数学分支。Maple T.A.提供的数学公式编辑器可以基于一个试题模板生成数百个甚至上千个相似的试题(示例见图1),提供2D、3D可视化工具,可以控制评分规则的严格程度,允许教师以期望的方式创建考试题目,能够按照教师的意愿对学生的答题结果自动评阅、智能评分。

图1 Maple T.A.试题编辑器页面

3.2 改变传统数学考核模式,有效促进学员学习

传统的数学课程考核模式是闭卷和笔试,容易忽视学员平时的学习表现,也容易形成平时不努力、考前猛加班的不良学习习惯。采用Maple T.A.在线作业与智能评分系统,可以实现计算机自动命题,有利于帮助学员掌握同一类相似题型的解答。通过自动评分功能,能够针对不同学员给出差异化试题,并且确保每名学员在线提交作业后可以及时得到成绩(示例见图2)、正确的解题步骤和答案,能更准确、客观地反映学员对知识的实际掌握情况。

图2 学员提交试卷后系统自动评分截图

3.3 提高在线作业的分层分级,合理改进教学环节

Maple T.A.系统提供灵活的答题时间,能够即时评分、快速生成成绩单。教师可以通过选取不同类型的作业编制和选定试题,满足不同的教学进度、不同的教材、不同的教学重点和要求,并能及时掌握学员平时作业完成情况、督促学员学习,发现学员学习共性问题后及时调整教学,实现“反馈式”教学机制,对提高课堂教学质量有着积极意义。

References)

[1] 韩锡斌,王玉萍,张铁道,等.远程、混合与在线学习驱动下的大学教育变革：国际在线教育研究报告《迎接数字大学》深度解读[J].现代远程教育研究,2015(5)：3-11.

[2] 科罗夫斯威茨,瑞伊.微积分：Maple实验教程[M].英文版.北京:机械工业出版社,2008.

[3] 张韵华,王新茂.符号计算系统Maple教程[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2007.

[4] 何青,王丽芬.Maple教程[M].北京:科学出版社,2006.

[5] 阿荣.Maple在《概率论与数理统计》教学中的应用[J].中央民族大学学报(自然科学版),2012,21(1):67-71.

[6] 纪宏伟.几何图形在高等数学中的作用及在Maple下的实现[J].高师理科学刊,2011,31(4):84-86.

[7] 李秀英,高玉峰.Maple运用于高等代数与解析几何教学的探索[J].通化师范学院学报,2007,28(10):90-93.

[8] 王剑侠,龚力强,万丽.Maple在重积分教学中的应用[J].工科数学,2002,18(6):38-40.

[9] 王剑侠,龚力强.Maple在高等数学教学中的应用[J].广州大学学报(自然科学版),2002,1(6):69-73.

[10] 袁莉,鲍威尔,奥利弗,等.后MOOC时代：高校在线教育的可持续发展[J].开放教育研究,2014,20(3)：44-52.

[11] 吴珞.Maple和Maple T.A.在大学数学教学中的应用[J].上海第二工业大学学报,2013(2)：130-134.

Analysis of (Maple T.A.) role of online assignments and intelligent scoring system in mathematics teaching

Zhou Gang1, Han Haitao2, Zhang Qiang1

(1. Department of Basic Sciences,Naval Aeronautical and Astronautical University,Yantai 264001,China; 2. Department of Training,Naval Aeronautical and Astronautical University,Yantai 264001,China)

Aiming at effectively reform of the traditional teaching methods within the scope of mathematics curriculum,this paper takes into account the characteristics of the mathematics teaching in our college and analyzes the disadvantages of traditional teaching methods,and further puts forward the idea of conducting formative assessment throughout the whole teaching process via modern teaching techniques. Meanwhile from the perspective of improving students’ learning initiative and self-learning ability,this paper elaborates on the role of Maple T.A. online practice and intelligent scoring system in the mathematics teaching.

online examination; intelligent scoring system; mathematics curriculum teaching; Maple T.A.

10.16791/j.cnki.sjg.2017.04.034

2016-12-07

周刚(1975—),男,安徽合肥,硕士,副教授,主要研究方向为时滞微分方程及其稳定性.

E-mail：zhg_3019@163.com

G642

A

1002-4956(2017)4-0136-02