基于Android的生理学考试系统的设计与实现

郑亚萍，陈永华

1 漯河医学高等专科学校生理教研室；2 中国联通漯河市分公司， 河南　漯河　462002



基于Android的生理学考试系统的设计与实现

郑亚萍1，陈永华2

1漯河医学高等专科学校生理教研室；2中国联通漯河市分公司， 河南漯河462002

考试是检验其教学效果的重要手段。目前生理学课程考核多采用期末集中考试为主。为寻找更合理、更有效的临床专科生理学考核方式，尝试建立了“基于Android的生理学考试系统”。教学实践证明：生理学课程网络考试系统的建立和应用，能改善学生的学习方式，提高生理学教学效果。

生理学；考试系统；安卓

生理学是研究机体生命活动现象及各个组成部分功能的一门重要的医学基础课,对于医学生建立基本的医学概念、了解疾病的发生发展规律具有重要意义。生理学教学中我们十分重视课堂和实验教学,但是也不能忽视生理学考试这一关键步骤。如何运用考试这一手段激励学生的学习兴趣,提高理论及实验教学质量,值得深入探讨。

目前，漯河医学高等专科学校生理学采用期末理论试卷成绩和实验考核相结合的考试模式，一方面受考试时间所限，理论试卷重点覆盖面存在一定的偶然性，不能真实反映学生整体知识的掌握情况；另一方面，受实验耗材及实验内容影响，生理学实验考核多以小组形式整体考核，对于学生个人的实验技能区分度不高。安卓(Android)平台是一个基于Linux平台的开源手机操作系统，允许个人在其基础上进行开发。Android平台的迅速发展以及学生群中智能手机的普及，使得生理学考核改革实施的基本条件得到保障[1]。通过基于Android的生理学考试平台，学生可以在课外进行章节性的理论及实验考核，提升考试的便利性，对于其学习生理学有积极的督促及激励意义，也能弥补传统考试的不足。

1　基于Android的生理学考试平台建设

生理学考试平台系统从功能模块上分，由客户端(含理论、实验考核)、考试服务系统、数据库三部分组成(如图1所示)。

图1　基于Android的考试系统结构图

1.1客户端

客户端包括教师、学生及管理员三个端口。其中，学生端含理论及实验考试大厅，通过此端口学生可以参加考试、查询考试成绩、查询通知公告等信息。理论考试大厅按照教学安排从服务器接收试卷，并将结果返回系统；实验考试大厅平台由基于生理学虚拟实验系统开发构成，通过数据接口与实验考试大厅交互，从大厅接收试卷中的实验操作题开始考试，将记录学生操作状态的试卷返回大厅。

1.2考试服务系统

考试服务系统是统一的数据访问平台，主要监测整个平台的数据传输情况及服务状态，并对系统的数据传输行为、用户接入权限等进行控制。考试客户端发布考试信息、编辑考卷、查询成绩等都由考试服务系统来提供，是一个统一的数据访问平台。学生可通过具有Android操作系统的移动设备，如平板电脑及手机接入，完成生理学测试活动。

1.3数据库

提供试卷、试题的数据信息以及虚拟实验项目给考试服务系统，为整个生理学考试平台提供数据支持，建立高质量的试题库也是考试平台最核心的部分。

2　数据库

2.1在线测试

结合临床医学专业执业助理医师考试大纲，积极开展《生理学》在线题库的建设，采用读取数据库的试题，随机抽取20道填空题、30道单选题、10道多选题。运用优化过的随机不重复算法，保证每次进入考试模块抽取的题目都是随机出现的，并且每一题的所出选项顺序也是随机出现。通过此举可以保证学生每次进入考试模块都有新的题目出现，并且避免学生只是简单死记题目和答案。因为每次选项顺序都随机出现，当然答案也会跟着变化。通过Access数据库，教师随时可以读取数据库中的数据，按照格式添加或者更改题目以及选项，同时学生为提升平时成绩，也开始注重课前预习和课后巩固，生理学的整体教学效果得到有效提升。

2.2虚拟实验考核系统

一个完整的生理学实验由实验仪器、实验环境和实验内容组成。实验者根据实验方案，在实验环境通过相应仪器操作，完成实验内容。虚拟实验的实现主要是对实验通用量、实验算法、仪器以及仪器接口的实现[2]。实验仪器在计算机内部的表示可以抽象为虚拟仪器，而为完成某一特定实验内容的整体环境可抽象成一个虚拟场景，虚拟仪器封装了真实仪器的所有特性，虚拟场景则展现该场景下各仪器之间的相互关系，即该场景的整体特性。由虚拟场景实现对该场景中所有虚拟仪器控制，实验仪器和实验场景的关系由考试大厅传输来的考卷XML文件进行配置[3]。

2.3实验示教系统

通过该系统，教师在演示实验的过程中，学生可以同步看到实验的具体操作和实验效果；同时学生在做实验时，教师可以查看任意学生的实验结果。

3　关键技术

3.1客户端

客户端编程工具使用 Flash CS6软件。Flash CS6软件是用于创建动画和多媒体内容的强大创作平台，能够打包生成安卓平台的apk安装文件或Windows平台的exe运行文件。编程语言使用Flash CS6中的动作脚本语言(ActionScript 3.0，as3)，ActionScript 3.0是一种强大的面向对象编程语言，as3代码和大家熟悉的C++代码非常相似，C++代码很容易被移植使用。

3.2服务器

服务器端采用了Windows平台下的阿帕奇(Apa- che HTTP Server，Apache)、MySQL和超文本预处理器(hypertext preprocessor，PHP)系统软件。我们利用Apa- che创建服务器，SQLServer数据库进行数据存储，PHP语言处理来自客户端的数据访问请求和修改请求，以及客户的鉴权认证。成熟稳定的Apache+PHP技术能避免使用as3语言的socket和多线程技术产生的多用户同时读写数据库的冲突问题，同时减少漏洞的产生。客户端和服务器之间只需要交互xml表格就能完成通信[4]。服务器采用稳定的有线网，客户端可采用安装Windows的PC运行Flash生成的exe文件，也可以采用安装的Flash生成的安卓安装包(Android- Package，apk)文件的移动安卓系统终端(如图2所示)。

图2　AIR for Android创建发布成安卓apk的文档界面

3.3客户端和服务器交互

客户端和服务器SQLServer通信的数据格式采用xml格式，利于数据库的导入与更新[5]。客户端界面由Flash动画制作，账户信息和理论考试内容主要为文本文件以表格的形式转换成xml格式，采用xml格式进行通信后转换成表格存放于服务器端的sql数据库，客户端读取服务器端xml文件来核对账户信息，账号密码核对无误时,读取题目的种类和数量，然后客户端根据题目总量随机提取相应题目的序号及各选择题题目随机生成选项表，随机选题而不是从服务器下载所有题库。一方面可实现学生试题的个性化；另外，也减少了客户端到服务器之间的流量浪费。为了减少服务器运行负担，仅在客户端运行随机不重复算法，以避免大量客户同时访问、同时运行随机算法而影响服务器性能。

该系统存在测试模块和考试模块。针对测试模块，客户平时随时随地可以访问服务器进行练习测试。而在考试模块上，客户登录后由系统分发客户端申请的客户端随机产生的题目的序号和随机生成的该题目选项来发送题目和答案。客户端应严格遵守考试时间，按时间点才能点击开始考试。客户端程序会产生三张表：用户选择表、用户答题表和答案表。用户选择表分别用0和1来表示用户题目答过或未答；用户答题表是记录用户答题情况，分别用0和1表示用户是否选择该选项；答案表分别用0和1来表示某题目答案是否有该选项。

理论考试的客户端和服务器的通信流程(注：所有客户端和服务器之间通信都是xml格式)如下：①考前30 min内发送用户名密码给服务器并提取服务器时间，同时测试网络质量。如果客户端与服务器网络不通，会在客户端提醒用户,并等待重新连接。②服务器发送填空、单选、多选总题目及当前服务器时间给客户。③客户同步服务器时间后，随机算法提取20道填空、30道单选和10道多选的序号表。服务器接到申请后，根据客户申请为该客户分配四个表：即客户题目序号表、客户选项表、根据客户选项表生成的答案表及客户答题表。同时根据客户题目序号表和客户选项表从sql题库里提取客户题目信息，并将生成的xml表格发送给客户。④客户端读取考题信息后，生成3个表格即考题序列表、考题选项表和客户答题表，待考试时间到显示给客户，同时客户端计时器开始计时。客户可以通过翻页来修改答过的各个题目，同时修改客户答题表。⑤客户在考试期间可以在30 min后提前交卷，或者考试时间到程序自动强制交卷。交卷后客户端发送客户答题表给服务器。⑥服务器接收到客户答题表后比对答案表后得出填空、选择题分数和总分数，并把用户帐户，用户抽取的考题序列表，考题选项表，答案表和客户答题表和分数存放于服务器sql数据库。⑦考试后客户可以查询自己分数和答案以及自己答题情况。

虚拟实验模块可以在WIFI环境下操作运行，使用Flash制作的虚拟实验程序的swf文件存放于服务器端，共计6个实验，每个swf文件大小在1～3 Mb，学生在安卓客户端访问该模块时会从服务器上读取这些swf文件并在客户端运行，学生能够进行虚拟实验并测试。客户端程序使用Flash制作，其本身对swf文件可以良好兼容。

4　研究对象与方法

4.1研究对象

以漯河医学高等专科学校2014级专科临床医学专业学生为研究对象,随机抽取1个班做实验组,另1个班做对照组。其中，实验组学生121人,对照组130人,两组学生入学成绩无显著性差异。

4.2方法

实验组和对照组均采用相同教材,对照组采用传统的生理学期末考核模式，实验组学生平时也可通过系统测试模块随时随地访问服务器进行练习测试；另外，实验组在生理学教学过程中采用5次阶段性的理论及实验考核，该考试系统根据学生授课进度，在相应的时间段内24 h开放。由于校园WIFI网络的全覆盖，学生可以在同时装有Android系统的手机或在装有Window系统的PC上通过运行Flash生成的exe文件或者apk文件的移动安卓系统终端进行考核。每次考试时长限制在30 min内，学生考核在考试时间段(1周内)不受地点及时间影响。考核在电脑和手机运行的区别在于,电脑一般是固定的屏幕分辨率,但是不同性能智能手机屏幕分辨率相差很大,程序可以读取当前手机分辨率,编程时该程序控制强制横屏显示,该程序原始图片和显示背景长和宽都是1 200×800,显示的宽度伸缩比例=程序读取的手机分辨率宽/800,显示的长度伸缩比例=程序读取的手机分辨率长/1 200。

实验组在期末采用与对照组相同的试卷及实验操作考核(实验成绩占30%，理论占70%)。

4.3效果评价

①问卷调查。对实验班学生进行问卷调查，反馈学生对Android的生理学考核的意见，对结果进行统计分析。

②期末考核。期末考试题统一命题，实验组与对照组试卷一致，均为闭卷考试，试题难易适中。

5　研究结果

5.1问卷调查

该次调查共发放问卷121份，有效问卷118 份,调查内容及结果如表1所示。

表1实验组学生对模块教学法满意度调查结果n(%)

调查内容 肯定部分肯定否定赞同在生理学采用基于Android考核模式108(91.5)9(7.6)1(0.8)利于生理学课堂学习101(85.6)12(10.2)5(4.2)能提高学习兴趣、提高解决问题及动手的能力98(83.0)14(11.9)6(5.1)

5.2成绩分析

表2　学生生理学期末考试成绩比较

与对照组比较，*P<0.05；**P<0.01

该系统通过在学生实际教学中的应用，体现出实验组的考试成绩优于对照组，且实验组学生的实验考核成绩显著优于对照组(如表2所示)，说明该系统具有提高学生学习积极性以及实际动手能力，提升学习效率，提高学习成绩的优点。另外，通过基于安卓考试平台的建立也实现了真正意义上的移动考核。教师和学生可以根据实际教学内容，对考试时间、考试内容做出相应的安排，可以随时随地地进行考试。这对于能降低理论及实验考试成本，提高考试效率具有积极的意义。

[1]王珏，艾恒，周文霞，等.医学高职高专生理学课程网络考试学习系统的建设与思考[J].浙江医学教育,2013,12(1)：6-9

[2]施俊辉,杨旭,霍剑青,等.基于组件的可设计性虚拟实验的构建与实现[J].中国科学技术大学学报,2010，40(3):249-253

[3]仲志燕.基于LabVIEW的实验系统设计[J].镇江高专学报，2015，28(1)：52-54

[4]李彦广.基于PHP的Flash与MySQL数据库通讯的实现[J].商洛学院学报,2013,27(6):53-56

[5]李靖.基于Android的移动学习平台设计研究[J].电子技术,2013,6(8):19-21

Design and realization of the physiology examination system based on Android

ZhengYaping1,ChenYonghua2

1DepartmentofPhysiology,LuoheMedicalCollege;2ChinaUnicomLuoheBranch,Luohe462002,China

An examination is an important way to test the effect of teaching, but examinations of physiology course are mainly based on the final examination. In order to find a more reasonable and effective method to assess physiology, we established a physiology examination system based on Android. Through teaching practice, we found that the establishment and application of the network-based physiology examination system can improve students' learning style and teaching effect of physiology.

physiology; examination system; Android

河南省医学教育教学改革与研究项目(WJLX2014068)

2016-05-09

郑亚萍(1976-)，女，武汉人，副教授，硕士，主要研究方向：生理学教学与改革。

G434

A

1004-5287(2016)05-0555-04

10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201605016