医学文献检索课程在线考试系统建设与应用分析

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我国高校的“医学文献检索”课程始于20世纪80年代末[1]，其主要的目的是提高医学院校学生的信息素养，即提高个人认识到何时需要信息，有效地搜索、评价和使用所需信息的能力[2]。考试是检验教学效果和评价教学质量的重要手段[3]，各医学院校采取不同的方式对学生的学习效果进行考核，包括笔试、撰写综述或调研报告等，有的医学院校采用笔试和上机操作相结合的方式[4]。但这些考试形式主观性太强且效率低下，复制论文和抄袭作业的现象严重，教师难以客观、公正地考查学生实际的文献检索能力。

在线考试系统的成功开发不仅能减少教师繁杂重复的工作，还能高效、客观、公正地评价学生获取文献的能力。

1 系统功能

医学文献检索在线考试系统是一个多语言、易用的用于创建、管理多课程在线测验的软件平台，可测验题型主要包括单项选择、多项选择、判断题等客观题。其功能结构如图1所示。

图1 医学文献检索课程在线考试系统功能结构

1.1 用户管理

包含增加和管理用户，选择和显示当前在线用户；允许注册用户，获取访问系统公共区域权限，进行测试；指派不同权限、不同系统功能给用户，通过IP限制非法访问。

1.2 登录管理

包括考生登录管理和管理员登录。考生登录：考生考试时输入用户名和密码，考生的用户名设置为学号，密码设置为身份证上生日(8位)；管理员登录：管理员登录时输入登录名和设置密码，可查看系统前台和管理后台。

1.3 题库编辑

各任课老师可根据大纲要求和课堂对学生的要求编制试题，其中实践操作题占较大比重，形成CSV格式文件导入试题库，可以进行增删改，并可以在列表查看全部试题。

1.4 自动组卷

可根据考试大纲要求从题库中抽取不同章节的考试试题，设置题目类型、难度系数。

1.5 随机抽题

考生登录在线考试系统后系统自动根据组卷要求随机抽题，使每个考生的题目不尽相同，有效地防止学生相互抄袭、作弊。

1.6 在线考试

随机抽题成功后考生进行在线考试，做过的每道题用蓝色进行标注，考生可以回看。每道题下面会提供需使用到的馆内外数据库资源链接，供考生访问相关数据库进行文献查找。每次考试时间设定一般为90分钟或120分钟，采用倒计时提示考生剩余答题时间，以便考生把握考试时间。

1.7 试卷自动提交

系统采用即时保存的形式，即运用JQuery响应保存考生的点击至考试服务器，避免考生端故障而遗失考生答卷。出现意外，考生再次登录时可继续作答，时间截止，试卷终止。

1.8 自动阅卷

系统会根据导入的试题和答案，自动批改试卷，对错误试题进行标注，并给出测试起止时间、正确率和在线考试分数。

1.9 导出成绩

系统可根据不同班级导出考生姓名、学号、成绩等，也可将全部班级导出，便于教师对学生成绩进行统计分析。可以通过学号、姓名查阅单个考生成绩，并调出考生试卷，查看考生在线考试的整体情况。

1.10 成绩分析

系统可对各班级或全部班级进行成绩分析，包括总体通过率、不同班级通过率、不同分数段的得分率，每道题的得分率，生成成绩的总体分布图。

2 系统开发环境与工具

利用Zend Studio开发工具，采用MYSQL数据库搭建，利用PHP编程语言基于WEB服务器创建。在线考试系统见表1。

表1 系统开发环境与工具

3 系统结构

在线考试系统采用的是由数据层、功能层、表示层组成的3层结构模型[9]。数据层是系统的核心层，主要包括题库、试卷库、用户库，为功能层提供数据支持；功能层体现了考试系统的逻辑事物，包括试卷维护、组卷、抽题、在线考试、自动提交、自动阅卷、成绩分析等；表示层是一个接收数据的容器，为学生、教师、管理员等用户提供标准、友好的界面(图2)。

图2 医学文献检索在线考试系统结构

4 系统的运行与优化

2014年，系统开发完成后，开始在临床、影像等医学本科专业“医学文献检索”课程实行上机考试，对系统进行测试，并圆满完成考试任务。同年开始在全校所有本科专业“医学文献检索”课程实行上机考试，顺利完成考试任务。考试界面如图3所示。

“医学文献检索”在线考试系统自2014年在医学文献检索课程考试实践后，经过简单修改和适配，顺利承担了信息学教研室、校党委组织部(党校)、实验中心等多个部门上百次考试任务。为提升系统的稳定性和运行效率，我们从服务器设置、软件代码优化和考试数据分析3方面对考试系统进行了优化和完善。

4.1 服务器设置

应用服务器最终采用centOS-7.2.1511，数据库采用MariaDB-10.1.17，WEB服务器采用Apache-2.4.23，PHP解释器采用PHP-5.6.25。为保证PHP脚本运行的安全性，禁用了“passthru”“exec”“system”“chroot”“chgrp”“chown”“proc_open”“proc_get_status”“ini_alter”“ini_restore”等函数。考试系统在随机抽题过程中，要占用较大内存，因此将“memory_limit”设置为“128MB”。为保证数据分析等耗时程序的正常运行，将“max_execution_time”设置为“300(秒)”。

图3 学生端考试界面

4.2 软件代码优化

为提高代码执行效率，在程序的循环次数、迭代次数和查询语句方面进行了优化。如将相关的试题管理、试卷管理、考生管理运用“类”将其模块化，定义相关方法对对象进行管理。同时重写了查询语句，提高了部分查询语句的查询速度。

4.3 考试数据分析

在线考试系统能够准确记录考生过程数据。利用上述数据，借助开发的考试数据分析程序，可以对考试过程和结果进行深度分析。如对考生每道题的答题时间与考试得分情况进行可视化分析(图4)。

通过以上不断完善与优化，目前在线考试系统高效、有序运行，极大地节省了教师的阅卷时间。

图4 单份试卷数据分析图例

5 系统应用效果分析

为考察在线考试系统的有效性，我们抽取2013-2017年的试卷进行了深入分析。其中2013年的“医学文献检索”期末考试是最后一次全专业笔试，2014年采用的是机考考试数据(该年份为过渡期，大部分专业采用的是机考)，2015-2017年全部为上机考试。

5.1 应用在线考试系统前后学生成绩对比分析

根据2013-2017年的考试成绩，对各年度成绩的极值、均值、标准差、方差进行了统计分析，具体如图5所示。

图5 2013-2017年学生考试成绩基本统计值分析

从图6可以看出，笔试年份与机考年份相比，最高分、平均分和标准差变化不大，最低分逐渐提高，方差总体上呈降低趋势，说明应用考试系统和优化，考试系统题库后，学生成绩分布趋于稳定。上述各条线虽有小幅波动，但都较为平稳。因此本次“医学文献检索”课程机考系统的实施过程，实现了笔试向机考的平稳过渡，成功代替了传统笔试。

5.2 应用在线考试系统后不同专业学生成绩对比

为找出考试系统对不同专业学生的影响，我们对2017年不同专业学生考试成绩进行了散点图比较分析(图6)。

如图6所示，临床专业学生成绩较为分散，信管专业学生成绩较为集中；与2016年相比，2017年考试成绩整体向上方移动。究其原因有两方面：一方面是临床医学学生人数较多，部分学生对医学信息的检索掌握较好；信息检索本应是信管专业的强项，然而信管专业学生缺乏医学知识，对医学专业术语的理解没有医学相关专业深刻，导致信管专业学生在考试过程中能够操作各种数据库，但应用效果上不如医学专业学生。另一方面，2017年，我们对题库进行了维护，修正了部分错题、增加了大量操作试题。通过考察对数据库的实际操作反映学生对课堂知识的掌握情况，这种由考察理论知识到应用知识解决实际问题的考试方式转变，受到学生的普遍欢迎，提高了学生对学习医学文献检索课程的兴趣。

图6 2016/2017年分专业学生期末成绩比较

5.3 应用系统后学生考试用时与考试成绩的对比

在线考试系统可以统计学生从抽到试题直至交卷所用的时间，依据该时间可以测算考试的合理用时。我们对2017年期末考试的考试用时与成绩进行了分析(图7)。

图7 2017年考试用时与成绩对比

本次在线考试的时限为90分钟(即5 400秒)，考生可以提前交卷。考生若没有提前交卷，系统将会在该考生开始答题90分钟后自动交卷。从图8可以看出，在2 000秒以内交卷的考生的成绩普遍不高，用时在5 000秒左右的考生的成绩最高。由于“医学文献检索”在线考试涉及数据库操作，由于PubMed数据库访问速度较慢，是考生消耗大量时间的主要原因。

5.4 应用系统后学生平时成绩与考试成绩的对比

学生的实验报告是在无监督下完成的，而在线考试是在完全监督下进行的。因此对实验报告成绩、考试成绩的分析，从某一方面可以反映学生学习的态度。实验成绩与考试成绩的对比分析如图8所示。

根据图8的散点图显示，一部分实验报告成绩很高的考生，在期末考试中成绩并不理想。原因主要是无监督下的学习，学生缺乏学习热情，照着教学视频操作，甚至抄袭其他学生的作业，他们并没有思考相关知识和数据库的操作过程。同时也说明实验课教学和考核方法仍然需要改进，这也正是我们下一步工作的方向。

图8 2018年实验-期末成绩分布

6 结语

“医学文献检索”在线考试系统的建设与应用，实现了传统笔试向上机考试的平稳过渡，减轻了教师的阅卷压力，能够从考试中获取更多的信息以促进教学改革。同时在线考试系统的实施也反映出一些问题，如学生实验学习主动性不强、实践操作能力较低等。我们将进一步完善该系统，拟建立“医学文献检索课程计算机辅助教学”管理系统，实现实验课内容与考核的在线化；优化UI设计，帮助学生更好地掌握医学信息的检索与利用。