基于OBE理念的教学质量过程监测平台建设

张琳琳 时光磊 冯岩 张宗合 赵硕

摘 要：教育教学质量是高等学校所有工作的出发点和归宿，本文基于OBE教学理念，以理论力学课程为例，采用TeX系统编写了基于试题库模式的教学质量过程监测平台。监测平台主要由试题数据库管理模块和试卷生成模块构成，能够实现海量试题的编辑存储功能，又能够快速高效地随机生成试卷。该监测平台具有可持续性，监测内容有针对性，监测过程方便快捷且有效，有利于教师在授课过程中实时把握学生对专业知识的掌握程度，从而更好地安排教学进度，提高教学质量。

关键词：教学质量;OBE理念;TeX;过程监测;理论力学

1 绪论

提高教育教学质量是发展教育的永恒主题，2018年教育部提出“打造金课，消灭水课”，提出要打造五大“金课”[1]。2019年，教育部正式公布《关于一流本科课程建设的实施意见》（以下简称“实施意见”）。《实施意见》围绕课程目标导向、提升教师能力、改革教学方法、科学评价学生学习、强化激励机制等提出了二十二项改革举措。《实施意见》指出“课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量”。因此，课程建设工作是本科教育的核心工作，只有做好课程建设，打造好“金课”，才能有效提高本科教育质量。

成果导向教育（OBE）理念[2]正在引领我国的高等工程教育改革，OBE是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后取得的学习成果，学习成果是学生通过某一阶段学习后最终所能达到的最大能力，要求学校和教师应该先明确学习成果，配合多元弹性的个性化学习要求，让学生通过学习过程完成自我实现的挑战，再利用成果反馈改进原有的以学科知识体系为中心设置的传统的课程教学目标。基于OBE的课程教学质量评价目标设计，要求以学生为中心，对学生“学得怎么样”进行评价，这就要求在教学实践活动中需要有一种快速便捷地评价学生“学得怎么样”平台体系，从而使教师灵活调整教学方式、教学内容和教学进度。

在课程建设过程中，教学实践活动无疑是其中重要的一环。而在教学过程中，需要教师随时了解学生对以学习知识的掌握程度，以便于教师根据学生的学习情况灵活调整教学的内容。阶段性和期末考试是教学质量管理的重要手段之一，能够帮助授课教师了解学生对专业知识的掌握程度。考试不仅要考查学生对这门课程知识的总体掌握程度，还要求考查学生的综合能力，这就对试题的质量提出了极高的要求。但出题过程会占用教师大量的精力，导致教师在其他教学环节的投入降低，而且对于青年教师而言，由于其教学经验不够丰富，很难生成高质量的试卷。因此，建设一个包含高质量试题资源并且使用方便的试题数据库平台无疑可以实现教学质量过程的及时监测。传统的试题库平台/软件难以长期地使用和维护，缺少持续性。目前高校内部使用的试题库系统大多基于Microsoft Word模板进行[3，4]，但Microsoft Word版本众多，各版本之间的兼容性较差，这会为试题库的使用增加很大的困难。还有些试题库是建设在专门的服务器中，并通过浏览器进行访问，这些试题库一般需要有相应的软件支持，具有一定的时效性，且这些软件往往针对专门的课程进行设计，很难适用其他课程，通用性很差。此外目前的试题数据库大多针对大型考试，几乎没有针对随堂测验的试题数据库;且传统试题库的试卷缺少灵活性，不易对知识点有針对性地出题。

综上所述，为方便高校教师及时了解学生对课程知识的掌握情况，我校力学教学团队基于TeX文本系统开发了一个方便快捷的教学质量过程监测平台，该平台主要由试题库和试题库程序两部分组成，通过编程打造具有人性化人机交互操作界面，具有编辑试题和随机生成试卷功能，提高出卷效率，帮助高校教师实时掌握学生的学习情况，调整教学内容和教学进度，从而实现教师对教学质量的过程监测。

2 教学质量监测平台建设思路

本文所建立的教学质量过程监测平台采用TeX文本系统创建，TeX是由斯坦福大学的Donald E.Knuth教授发明的排版系统，能输出漂亮的公式，是公认的数学公式排版最好的系统[5，6]。利用诸如是LaTeX等终端软件，TeX可以排版出精美的文本。TeX作为一种专业的开源排版系统，广泛应用于学术界，特别是数学、统计学、物理学与计算机科学领域。该平台建设思路和过程如下：

（1）将已有试题库（集）按知识点、难易程度、试题类型等进行分类。

（2）将每道试题以TeX格式编码写入单个文本文件，文件按一定规则进行命名，例如xzc1001.tex表示第一章第1道选择题，jsc2003.tex表示第二章第3道计算题，这样从文件名就可以知道试题的相关信息，管理规范。

（3）编写程序，程序的功能是依据出题人的要求包括知识点、难易程度和类型等，随机将满足要求的各个试题文件汇总成一个完整的TeX文件，运行TeX文件将生成随堂测试或是期中/期末试卷。

（4）课程建设过程中，教师按照教学的进度安排使用该平台生成对应知识点的“随堂小测”或“阶段性测试”，对学生的知识掌握情况及时地进行了解，实现教学质量过程的监测。随堂测试结果也可以作为量化教学过程成绩的依据。

（5）依据监测的结果，对教学内容和教学进度进行适当的调整。

3 试题库内容的编排

理论力学作为一门技术基础课，通过该课程的学习，要求学生能够掌握静力学、运动学以及动力学的计算，能够完成一个复杂机械工程问题的力学分析与预测，具备以理论分析为基础，结合计算机仿真技术，培养科学分析逻辑思维、力学问题建模、力学计算及其工程应用方面的能力。试题的质量是决定试题库质量优劣的重要因素，在满足教学大纲要求的前提下，选题要突出重点、难易适度。试题难度分为简单、普通、困难，其划分由本课程骨干教师完成，可以根据不同的测试要求而设定。试题题型包括选择题、填空题以及计算题，教材选用哈工大第八版《理论力学》[7]，题目范围参考教学大纲，包含平面力系、空间力系、摩擦、刚体的简单运动、点的合成运动、刚体的平面运动、动量定理、动量矩定理、动能定理、达朗贝尔原理以及虚位移原理等内容。试题来源一方面来自教材例题、课后题的举一反三，另一方面来自工程实际或力学竞赛试题，全面考查学生对基础知识的掌握程度，独立分析、解决问题的能力以及科研创新能力，体现课程的“高阶性”“创新性”以及“挑战度”。试题编写时要求必须表达清楚、条件充分、立意明确、文字简明、用词恰当，并且给出相应的标准答案，保证题目的完整性，以便于录入题库。

首先参照河北科技大学的试卷格式规范建立试卷模板，命名为hebustexam.cls，根据用户需求在试卷模板中分别设置试卷的输出格式（word格式或者pdf格式）以及试卷抬头、每类题型结构的输出、答题区域设置。字体、纸张、题型、分数计算变量、题目答案的显示、页眉页脚等。在此基础上选择性添加一些宏命令，以便于输入某些单位或特殊符号，提高编辑TeX试题的编辑效率。编写题目时，每一个选择题为一个TeX文档，含题目及其答案;每一道计算题包括题目和答案两个TeX文档，其中文本文档格式为XXX.tex，图片格式为XXX.jpg（或“.png”），将所有文件放置在同一目录里，通过TeXstudio软件对任意试题进行编辑、更新、存储、预览等操作，并能够进行编译排版，通过在试卷模板中预览来确定所建立试题的正确性以及其在试卷中排版的规范性，为下一步随机生成整套试卷做准备。

4 试题库随机组卷功能实现

上述在TeX系统完成了创建试题的工作，并预览了试题显示的准确性和排版的规范性，但仅限于题目本身，并未实现随机组卷，基于此，接下来采用Matlab编程设计试卷生成器（图2），程序可以调用试题库中的任意试题，教师根据界面提示依次选择题型，设置分数，选择章节（知识点）、难度、题目数量等出题约束条件，从而实现随机组卷功能。试卷生成器包含编辑试卷头、选择题目、预览试卷、生成并输出试卷模块。

（1）编辑试卷头模块：选择单位、课程名称、学年、学期，是否生成A＼＼B卷功能。

（2）选择题目模块：首先选择题型，如选择题、填空题、判断题或计算题;然后选择试题题目，题目包含分值和考点。

（3）预览试卷模块：预览随机生成的试卷是否符合出题要求，确认试题内容。

（4）生成并输出试卷模块：生成并输出试卷。

该试题库系统具有操作界面简单、使用方便等特点，试题的处理功能完全依赖于TeX，具有很好的通用性和实用性。可以客观合理地完成随机组卷，实现了教考分离，对于提高教学质量和管理水平起到了积极的作用。

5 实践效果评估

教学质量过程监测平台创新点在于使用了TeX系统，具有通用性和可移植特点，避免了Office平台题库的兼容性问题;解决了含有特殊符号、图、公式等录入试卷中的排版难题。对于任何操作系统而言，TeX编码的试题文件显示效果都是一样的，监测平台操作简单，功能强大，可在高校中进一步推广和应用，从而减轻教师出题强度和工作量，提高试卷的客观性和准确率，实现考核更全面、考点更精确、考题更科学，从而进一步提高课程教学质量。基于OBE理念的教学质量过程监测平台具有以下优点：

（1）普适性：该教学质量监测平台可适用于多种学科，可根据不同专业设置数据库内容，具有应用广泛性。

（2）可持续性：TeX文件是一种纯文本文件，很多开源软件可以编译TeX，这保证了该平台建设的可持续性，不会出现随着计算机技术发展而无法使用的问题。

（3）灵活性：试卷包含的试题按要求随机组成，可以针对指定的知识点生成试卷/小测，有很强的针对性，非常适合用于教学质量过程监测。

（4）高效性：在平台建成之后，教师可以在几分钟内出一套质量很高的试卷，既可以用于教学质量过程监测，也可以用于出期中/期末考试试卷。

结语

本文基于OBE理念建立了教学质量过程监测平台，该平台主要由基于TeX的试题库模块和基于Matlab的自动组卷程序模块两部分组成，具有编辑试题和随机生成试卷功能，平台操作界面简单、使用方便，试题的编辑处理功能完全依赖于TeX，具有很好的通用性和实用性;并能夠根据教学进度和考核需求实时随机组卷，实现了教考分离，对于提高教学质量和管理水平起到了积极的作用。

参考文献：

[1]李培超，刘小妹，陈曦，范志毅.“金课”背景下的工程力学课程教学改革探索[J].产业与科技论坛，2021，20（21）：186187.

[2]韩栋.基于OBE的实验课程教学质量评价体系初探[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2020（1）：3.

[3]周长红，金海莹，刘佳音.OBE理念下课程试题库的组建方法[J].科技风，2021（34）：4951.

[4]肖丽萍，徐雪红，刘兆朋.基于交互式试题库的材料力学在线课程建设和实践[J].科教文汇，2021（10）：7576.

[5]王爽，赵会洋.基于程序员思维研究LaTex排版[J].智能计算机与应用，2019，9（03）：199200，205.

[6]李鹏.使用LaTeX软件开展编辑工作的一些经验[J].新闻研究导刊，2019，10（09）：180，251.

[7]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学（第8版）[M].北京：高等教育出版社，2016.

基金项目：河北科技大学理工学院教育教学改革研究与实践项目（2019Z08）;2021年度河北科技大学课程思政示范课程《材料力学》;河北科技大学2021—2022学年混合式教学示范课程《材料力学》

作者简介：张琳琳（1988— ），女，汉族，山东泰安人，博士，讲师，研究方向：材料与结构部件工程强度与可靠性分析。

*通讯作者：赵硕（1983— ），男，汉族，河北辛集人，博士，副教授，教学副院长，研究方向：工程力学。