基于防作弊电子考试平台的教学考一体化实践

刘建航 李世宝 罗琳

摘   要：随着通信技术和电子设备的发展，在线考试已经成为一种新型的考试模式。该模式成本低、阅卷效率和准确度高，并且能够对考试结果进行快速、精准的统计和分析，使得教师能够迅速了解学生对各个知识点的掌握情况。然而，在线考试难以监管、公平性无法保证等问题一直制约着其广泛应用。文章提出构建一个防作弊电子考试平台，在保证考试公平性的前提下，全面实现基于电子考试平台的教、学、考一体化，将考试渗透到平时测验中，降低门槛，减轻教师评判考试结果的压力，实现教、学、考全过程跟踪和反馈。

关键词：防作弊;电子考试平台;教学考一体化;在线考试

中图分类号：G424.74;TP393.09   文献标志码：A   文章编号：1673-8454（2022）03-0124-05

考试作为衡量学生掌握知识程度和反馈教师教学效果的手段，在教学体系中起着非常重要的作用。传统的纸质考试不仅消耗了大量的纸质资源，在阅卷效率、准确度以及考试数据的分析和存档方面都存在着弊端。近些年，通过电子设备进行在线考试逐渐兴起[1]。通过计算机软件进行电子试卷辅助阅卷[2]，不仅节约成本，大幅提高了阅卷效率和准确度，而且对考试结果快速、精准的统计和分析也使得教师能够迅速了解学生对各个知识点的掌握情况。另外，电子试卷存档、查询等方面的优势明显高于传统考试。

一、电子考试存在的问题

目前，现有的电子考试主要包括：在计算机机房，由监考教师监督下进行的考试;通过网络实施的远程在线考试。而这两种电子考试方式在实施方面还存在一些问题。

（一）学校机房资源有限，难以承担频繁电子考试

目前的电子考试都安排在学校机房，使用已经安装好的系统进行考试。然而，学校机房数量有限，还要承担正常的教学任务，无法满足大规模在线考试的需求。要实现教、学、考一体化建设，平时测验也使用电子考试的方式，仅靠使用学校机房资源难以支撑。

（二）使用学生的计算机实现在线网络考试，过程难以监管，公平性无法保障

使用学生自己的计算机进行考试可以解决学校机房资源有限的问题。由于当前疫情的影响，很多课程都是利用学生计算机，通过远程在线的方式进行考试[3]。这种方式几乎无法监管，学生作弊手段多，如通过已经安装好的通信软件进行答案互传以及代考、替考等，对考试产生极大的不公平性[4]。

（三）现有的电子考试系统与课程结合不够紧密

使用电子考试平台进行课程中间的测试基本缺乏保证考试公平性的手段，存在相互抄袭现象。因此，现有考试系统大多只局限于课程期末考试环节，无法实现教、学、考全过程跟踪和反馈。

（四）现有电子考试平台与专业认证结合不足，缺少对OBE理念的支持

专业认证各个指标点的达成度很大程度来源于学生考试各个试题的完成情况，现有的电子考试平台缺乏各个指标点达成度的统计和分析。

教、学、考一体化已经成为当前教育改革的新趋势，以考促学、以考促教可以有效跟踪学生对知识点的掌握情况，通过及时反馈提高教师的教学水平。如果不能保证考试的公平性和考试结果的真实性，考试就失去了意义，也将阻碍教、学、考的一体化建设[5][6]。因此，设计一种具有多方面防作弊功能，并且能够结合OBE理念，对考试结果进行全方位统计分析的考试模式势在必行，也是推动电子考试大规模使用的前提[7]。

二、一体化平台整体解决方案

公平的考试环境、真实可信的考试结果是实现教、学、考一体化建设的前提[8]。因此，首要工作是在现有考试平台的基础上，进一步提升防作弊功能，利用人工智能等手段降低测试门槛、保证测试公平性、提高教师对测试结果的评判效率，将考核渗透到平时测验中，真正实现教、学、考一体化。图1是基于防作弊电子考试的教、学、考一体化平台整体解决方案。

该系统能够通过人脸监控、屏幕监控、进程监控综合评判学生的考试行为，再通过弹窗警示学生的违规行为，从而打消学生作弊的想法。同時，该系统通过人工智能、人脸识别、大数据分析等手段实现考试过程的智能监考、考试后试卷的代码查重等功能。

该系统还可以综合分析考试数据，通过机器学习等手段学习答题情况与授课情况的内部联系，再反馈给教师，从而指导教师的授课重点。另外，该系统结合OBE理念，进一步研究考试数据的分析和统计功能，为专业认证等工作提供数据支撑。

本文以《程序设计（Java）》和《移动终端开发》两门课程为例，实现防作弊电子考试平台的应用，并对考试体系进行改革，将各个重点章节的测试分数纳入到课程总分中，加大平时分的比例。该平台能够促使教师更加注重过程化教学，从而激励学生的学习兴趣，引导学生从被动学习向主动学习转变。

三、防作弊电子考试平台的功能

目前，大学生的笔记本电脑持有率达到97.5%。为了解决在线考试地点受限于计算机机房的问题，可以利用学生笔记本电脑进行在线考试。而为保证考试的公平性和考试结果的可信性，防作弊系统的研制尤为重要，具体解决以下几个方面问题：

（一）身份认证

考试前，系统可以通过笔记本电脑的摄像头采集学生信息，再通过“人脸识别”确认学生身份，防止替考、代考情况的发生。

（二）考试行为识别

通过不定期采集屏幕信息实现对学生答题情况的监管。主要功能包括：①系统后台能够自动进行信息比对，实现对作弊行为的监管;②系统能够提升考试平台的监管能力，对学生的粘贴复制等行为进行记录;③系统可以灵活配置教师权限;④系统具有代码查重功能，对学生提交的测试作业进行大规模查重比对，灵活设置重复率门限值。

（三）进程监控

系统实现了考试进程监控，可将考试过程中需要的软件（如Codeblock、NetBeans等）列入白名单，其他进程被视为非法进程，实时被监控系统删除。下一步将实现软件的可配置，由教师自行设置考试可用的软件，同时开发监控软件。

（四）屏幕监控

考生在考场内接入网络，其IP地址是可以确定的。考生登录后，IP地址和学生账户在云端进行了绑定，因此，教师可以通过计算机接入考生的答题界面，随时查看考生的考试屏幕，实现远程“无打扰”监考。

（五）智能监考

平台实现屏幕的定期截屏和摄像头人脸的双向数据采集。利用人工智能手段对学生考试行为进行分析，智能评估考生的考试状态，对异常现象，如眼睛或面部偏离屏幕，及时反馈给教师和考生本人，并且在云平台进行记录，从而实现智能监考功能。

（六）代码查重

平台研制了代码查重功能，利用机器学习等手段實现对考生提交的测试作业进行大规模查重比对，尽可能杜绝代码复制现象的发生。在对《程序设计（Java）》课程课后作业进行的测试中，查出代码复制6例，查重比例较高。查重功能大幅减少了通过人工进行代码比对的时间，提高了工作效率。

（七）数据分析

平台研制了考试数据分析和统计功能。该功能结合OBE理念，对各个题目的完成情况和对应指标点进行比对，量化达成度值，形成能力矩阵，为专业认证等相关工作提供真实、有效的数据，也为教师的教学情况提供真实反馈信息。

四、教、学、考一体化建设实践

考试的最终目标是通过考试结果反馈教师的授课情况和学生的知识点掌握情况，推动教师改进教学方法，提高教学质量[9]。而电子考试将学生答题情况进行数字化存档，方便通过大数据分析手段对结果进行横向和纵向比较，从而全面推动教、学、考的一体化建设。在防作弊电子考试平台的辅助下，本文对程序设计类和课程设计类课程进行了教学改革。

（一）程序设计类

有了防作弊考试平台的支撑，在进行课程的教、学、考一体化建设时，可以将考试环境渗透到平时测验中。表1是《程序设计（Java）》课程的考试改革方案。

经过前期的数据分析，预计通过三种措施可将平时测验的作弊率降低到1%以下，使得考试结果更加真实有效。①对每个重点章节设置五道考题进行测试，从而及时反馈学生的掌握情况。②重点章节的平时测试通过网络在线形式进行，设定完成时间，设置提交奖励规则，根据学生完成的时间顺序设计奖励分数，激励学生早提交，减少传答案的概率。③测试中间由系统完成智能监控，对违规现象进行通报和惩罚，最后对提交的代码进行查重。因此，可以增加平时测验占总分的比例，以《程序设计（Java）》为例，课程平时测验占总分的比例可提高到40%，软件设计方面的大作业占比15%。还可以通过代码查重功能对学生提交的作业进行查重检测。根据前期测验，代码查重功能的检查率可以达到90%以上。期末测试在机房有监考教师的环境下进行，占总分的45%。防作弊电子考试平台的推行，使学生的得分分配更加合理，有利于实现教、学、考的一体化。

（二）课程设计类

此类课程主要以完成多个小任务为主，学生较多，每个小任务很难通过人工检查代码的方式避免抄袭现象，所以抄袭的情况较多。防作弊考试平台可以通过计算机对代码进行查重检测，既节约效率，又节省时间，教师只需关注具体实现的功能即可，因此也可以作为评分依据。表2是《移动终端开发》课程考试改革方案。该方案对每个重点知识点设计了小任务，让学生独立完成，以了解和考察学生对知识点的掌握情况。学生完成小任务后，将代码提交到电子考试平台，由考试平台实现代码查重功能。

五、运行效果

经过三年多的探索，中国石油大学目前已经构建了大规模在线考试平台，实现了三种考试模式：①纯纸质模式。公式类、证明类、画图类。②机纸混合模式。客观题机考、公式类等。③纯机考模式。程序设计类、概论性选修课类、纯客观题试卷。

针对程序设计类考试，系统实现了C、C++、Java、Python、Matlab、Verilog、汇编语言的自动判卷功能。其中《C语言程序设计》课程已经积累了近千道题目库，可组织3000人同时在线的考试。《程序设计（Java）》课程已经完全由纸质考试转为机考。

目前该系统已经为学校100多门课程，上百万人次提供了在线考试。系统能够通过IP限制确保由本人参加考试，还可以实时监测考试机的运行进程，确保学生在考试过程中仅使用合法软件。另外，教师可以在客户端实时监测考生的计算机界面，实现无打扰监考。在线考试场景如图2所示。

考试结果统计如图3所示。系统实现了各类考试和各种题型平均分、得分率的统计和分析，并以图表的形式反馈给教师，同时提供数据下载功能，便于教师了解学生对各个知识点的掌握情况。已有的统计分析功能为结合OBE理念和支撑专业认证等工作提供了基础。

六、结语

本文防作弊电子考试平台通过人脸识别、图像识别等技术实现了考试过程的辅助和监管，并实现了程序设计类课程考试结果的代码查重功能，大幅提升了高校电子考试的防作弊能力，保证了考试的公平性和考试结果的可信性。本文所构建的电子考试平台可以利用学生的笔记本电脑实现远程在线考试，解决了学校机房资源有限的问题。实践证明，本文提出的防作弊电子考试平台全面实现了教、学、考一体化，将大幅提高教师对考试结果的评判效率。

参考文献：

[1]庞希愚，王成.高校程序设计类课程网上考试自动组卷方法的研究[J].中国教育信息化，2020（4）：93-96.

[2]徐晓飞.抓住MOOC之机遇 促进计算机与软件工程专业教学改革[J].中国大学教学，2014（1）：29-33，47.

[3]张建卫，周愉凡，宣星宇，等.疫情防控期高校在线教学与学生发展：基于 B 大学的案例研究[J].中国高教研究，2020（6）：64-71.

[4]蒋超.浅谈在线课程中的“作弊”及应对策略[J].物理通报，2021（4）：29-32.

[5]孙震丹，胡星.基于全景智能的分散型网络考试防作弊系统设计研究[J].中国教育信息化，2021（5）：39-45.

[6]彭国香，杨李婷，胡静.“互联网+”背景下大学生考试作弊防控策略研究[J].科教文汇，2017（4）：127-130.

[7]李厚君.OBE理念下高级语言程序设计课程改革和探索[J].教育现代化，2019（6）：72-73，76.

[8]邬大光，沈忠华.我国高校开展在线教学的理性思考——基于6所本科高校的实证调查[J].教育科学，2020（2）：1-8.

[9]翁朱华.在线辅导：在线教学的关键——访在线教学领域知名学者吉利·西蒙博士[J].开放教育研究，2012（6）：4-8.

作者简介：

刘建航，中国石油大学（华东）计算机科学与技术学院副教授，邮箱：liujianhang@upc.edu.cn;

李世宝，中国石油大学（华东） 海洋与空间信息学院教授;

罗琳，中国石油大学（华东） 计算机科学与技术学院研究实习员。

Explore A New Mode of Integration of Teaching and Examination Based

on an Anti-Cheating Electronic Examination Platform

Jianhang LIU1， Shibao LI2， Lin LUO1

（1.School of Computer Science and Technology， China University of Petroleum（East China）， Qingdao Shandong 266580;

2.College of Oceanography and Space Informatics， China University of Petroleum（East China）， Qingdao Shandong 266580）

Abstract： With the development of communication technology and electronic equipment， online examination has become a new examination mode at low cost， high marking efficiency， and accuracy. The rapid and accurate statistics and analysis of examination results also enable teachers to quickly understand students’ mastery of all kinds of knowledge points. However， the wide application of this efficient model has been restricted by the difficulties in supervising online examination and ensuring fairness. This paper proposes that build an anti-cheating electronic examination platform， aiming to fully realize the integration of teaching， learning and examination based on the electronic examination platform on the premise of ensuring the fairness of the examination. The platform proposed in this study can further infiltrate the examination into the usual examination， reduce the threshold， reduce the pressure of teachers on evaluation of the results， and realize the tracking and feedback of the whole process of teaching， learning and examination. With this， it can stimulate students’ learning motivation and guide students to change from passive learning to active learning through the test and feedback of all key knowledge points.

Keywords： Anti cheating; Electronic examination platform; Integration of teaching and examination; Online examination

編辑：王晓明   校对：李晓萍