《高中数学自动化测试系统开发与应用研究》开题报告

中央电化教育馆“十一五”全国教育技术研究规划专项课题《高中数学自动化测试系统开发与应用研究》开题报告深圳外国语学校《高中数学自动化测试系统开发与应用研究》课题组[e-mail][e-mail][e-mail]2006年9月16日一、课题研究背景(一)课题研究现状计算机自动化测试，在社会各个领域已经展开，例如驾驶员考试、计算机等级考试、英语口语考试等。然而，在数学教学领域内开展自动化考试，并不多见，尤其是在普通高中阶段开展利用计算机自动化考试，根据目前我们所搜集的资料，还未见有先例。目前，最先进的计算机自动化考试当属美国开发的JExam系统，该系统采用Java语言作为编程语言，因而天然具有跨平台、硬件无关的优势，目前已经开发出基于Windows、MacOSX、Solaris、Linux等多种版本。该系统在美国一些大学被应用，如大学化学练习与考试。然而，该系统直接引入高中数学教学尚有一定困难，主要是：1.纯英文界面，使用上具有很大的困难；2.由于使用了模拟机机制，导致速度非常慢，在一台P42.66G，内存256M的联想品牌机上，从启动到练习开始，足足用了5分钟，这样的速度是高中学生所无法容忍的。3.通过使用，我们发现，JExam仍然采用事先编辑好的一套套试题，这样，通过几次的练习，学生甚至可以直接将答案背下来应付考试。尽管如此，JExam仍然具有传统纸质考试、纸质练习无法比拟的优势。首先，考试或练习的自主化。学生可以在任何时候，任何地点开展练习，只要拥有一台电脑和一条网线。其次，反馈的即时化。练习的一种模式是：阅题——思考——答题——反馈——反思，对于学习而言，反馈的周期越短越好，使用计算机进行自动化练习，反馈就可以达到即时的程度。第三，利用计算机进行自动化练习，可以有效地节约资源，达到资源共享的目的。(二)选题意义和研究价值在高中数学学习过程中，练习与测验是必不可少的一个环节，这个环节是教师与学生的沟通的重要步骤。学生与教师在课堂上的交流，很大程度上是教师到学生的单向流，学生的练习，又是学生到教师的单向信息流，只有面对面的辅导，能够做到双向直接交流，但这样的交流机会相对于全体同学，又显得特别少。利用计算机自动化技术，模拟教师与学生的“练习——面批”过程，提供即时的反馈，为及时巩固学生的课堂学习效果可以起到一定的作用。当然，这个作用的大小，有待实践的进一步检验。通过数学自动化测试系统的开发，还可以快速地被移植到英语等其他学科的自动化测试中去。从而为其他学科的相关研究提供借鉴。自动化测试的软件性质，容易复制和传播，可以通过网络直接实现，因而成果的推广显得非常简单而廉价。一次开发，重复使用，减少了教师的工作量，提高了资源共享率。二、课题研究内容（一）研究的主要内容1、《高中数学自动化测试系统》软件平台（网站）的开发研究2、《高中数学必修1—5试题库》开发研究3、《高中数学文科选修试题库》开发研究4、《高中数学理科选修试题库》开发研究5、《高中数学新课程高考总复习试题库》开发研究6、《高中数学竞赛试题库》开发研究7、《高中数学自动化测试系统》软件平台（网站）的应用研究（二）课题的研究目标本课题研究的最终目标是形成一系列论文、电脑软件和一个相关网站。首先，开发软件和建设网站，需要一定的理论支持。①必须开展高中数学教材的研究，新课程标准的研究，尤其是新课程中较易于标准化考试部分内容的研究，从这一部分出发，将形成一些研究结果，以论文形式出现。②必须开展标准化测试的学习，学习最新的评价方法，并在事实践中加以运用，得出一些具体的结果，也以论文形式出现。③必须开展调查，了解学生在标准化考试中的解题速度、准确度，研究高中学生面对电脑做题与面对试卷做题所可能产生的误差，这个结果将以调查报告的形式出现。④学生心理的研究，由于高中学生的思维特点，在开发中必须使用一些鼓励手段，采取什么样的手段，需要在实践中摸索。其次，本课题所开发的软件和网站，应该具有以下特点：①真正的随机化出题，以避免学生的背题行为；②所出的一套题，应该尽可能难度适中，布局合理；③速度较快，单机版能够直接在网上自动升级题库，Web版能够在学生心理容许的时间内反映。④能够鼓励学生自觉的使用这套系统，为教育争夺互联网这块高地。⑤为方便广大教师的使用和二次开发，我们将决定使用汉字编程系统作为软件开发工具，为实现跨平台运用，将使用JavaScript/Java进行网站建设。（三）预期成果形式1、研究报告、论文与专著《高中数学自动化测试系统开发与研究》研究报告、《高中数学自动化测试系统开发与研究》教学案例集、一系列有关论文。2、电脑软件开发《高中数学自动化测试系统》，制作《高中数学自动化测试系统》专题教学（学习）网站，建立《高中数学自动化测试系统》多媒体资源库。三、研究方法与技术路线（一）研究方法与技术路线1、首先，通过自动化测试理论学习和对数学高考考试研究，做出一个关于高中数学自动化测试的可行性分析报告，其中应该包含自动化测试的可行性分析、新课程改革背景下数学各章节在选择题中的比重分析、深圳市中学生使用互联网调查报告三部分。2、通过对《易语言》、《Javascript语言》的学习，构建高中数学自动化测试平台。本平台已经运行三年有余，但仍然存在非常多不足之处，需要在使用中不断完善，例如，目前本平台只能提供每章节百来道题的题库容量，缺少冗余度，再如，目前还只能达到自动化出题、答题、改卷、复查功能，不能达到自动化提交测试结果，缺少师生互动环节等。这些问题的改善，需要集体的努力才能解决。3、平台的运用研究。将开发好的平台向公众开放，由本课题组老师有计划使用，研究其使用模式、二次开发的可能性、吸引学生的积分系统构建等内容。4、我们主要采用行动研究和实验研究等方法。对于较大规模的试验研究，将采用行动研究法。对于个别带有创新性的，能提出重要见解的小范围的教学研究，则通过建立科学的假设，采用实验研究法。5、课题的研究技术路线：课题研究过程中注意汲取已有的教育科研成果，同时理论论证与实验验证相结合，总体目标与阶段性目标相结合，个人奋斗与团体协作相结合，日常教学与公开观摩教学相结合，新型与传统数学教学模式相结合，专题性讨论与专家指导相结合，阶段性的研究报告与总体性的研究报告相结合。（二）课题研究的实施步骤1、准备阶段：2006年4月~2006年9月。主要课题组成员有组织地进行若干次学习和研究，搜集有关理论资料、他人的研究成果以及我们可能使用到的一些工具的学习等。其中，一定要研究2006年各地高考数学试卷，统计每部分的比例和难度系数。2、构建题库阶段：2006年9月~2007年3月。由课题组成员分工，构建新课程改革背景下的高中数学题库，题库冗余度至少应该达到1：10，即组织20道测试题，题库中至少应该有200道备用题。3、系统设计阶段：2007年3月~2007年9月，。运用软件项目开发技术，依托深圳市外国语学校的服务器系统，开发出实用、高效、即时反馈的自动化测试系统，如果可能，加入教师实时答疑系统更好。4、系统运用阶段：2007年9月~2008年3月，系统运用阶段。将系统开放给课题组成员，供其使用，并提供二次开发的技术支持和运用模式研究，同时进行题库的维护工作，删除不适合的题、补充新题、改正错题、对系统进行评估。5、系统排错、打包、验收阶段：2008年3月~2008年5月，系统排错、打包、验收阶段。最后成果希望能提供一个网络版、一个单机版，并免费向公众提供服务。四、课题研究价值——主要创新之处1、高中数学自动化测试系统将以最新的教育研究成果为理论支撑，紧扣新课程标准，利用最新心理学研究成果。2、实现真正的随机化组卷，自动化阅卷，即时化反馈。3、纯中文开发，方便中国人使用；小数据量传输，适用中国城乡带宽。五、课题研究的基础（一）已有相关成果近三年数学组圆满完成了全国十五规划青年专项“数学教学效率论”子课题《数学解题教学的效率研究》、江西省教育科学领导小组办公室十五规划一般课题《信息技术与高中数学课程整合》、中国教育技术协会承担的国家重点课题《信息化进程中的教育技术发展研究》子课题《MM教育方式与信息技术整合的理论与实践》等课题研究，取得一系列研究成果：[1]龚国祥、汤佳宏、谢增生、刘仲雄等，《高考数学决胜方略》，湖南科技出版社，2004年7月；[2]谢增生，《数学高考决胜》，广东人民出版社，2003年5月；[3]谢增生，《高中数学思想方法与解题指导》（17篇），《中学生导报》，2004年3月——6月连载；[4]刘仲雄，《高考数学模拟试题》，《数学学习导报》，2003年9月；[5]刘仲雄，《不等式学习指导》，《数学学习导报》，2005年11月；[6]刘仲雄，《一元高次与分式不等式解法》，《数学学习导报》，2004年12月；[7]刘仲雄，《2004年高考试题之我见》，《数学学习导报》，2004年8月；[8]刘仲雄，《不等式证明》，《数学学习导报》，2005年12月；[9]唐锐光，《“节外生枝”的教育价值》，《数学教学》，2004年4月；[10]袁智斌，《数学学习与解题对联》，《数学通讯》，2004年9月；[11]骆魁敏，《现代信息技术环境下高中数学研究性学习教学策略初探》，《电化教育研究》，2003年1期；[12]骆魁敏，《现代信息技术引领学生步入分形几何殿堂》，《中国电化教育》2003年第5期；[13]骆魁敏，《高中数学实验教学的探索与实践》，《数学通讯》，2003年第1期；[14]骆魁敏，《高中数学虚拟实验探究式教学模式》，清华大学主办《现代教育技术》2003年第3期；[15]骆魁敏，《在TI上搭建数学：基于TI的数学教学模式探索》，《信息技术教育》，2003年第2期；[16]骆魁敏，《〈MM教育方式与信息技术整合的理论与实践〉研究报告》，《中小学电教》，2004年第8期；[17]骆魁敏，《高中数学探究》网络校本课程的设计实施策略，《中小学电教》，2005年第1期。（二）研究条件数学科组拥有特级教师1名、高级教师27名、一级教师4名、二级教师1名，学历均到达本科毕业，其中有四位研究生毕业并获硕士学位，年龄的层次结构合理，全员参加课题研究工作，大部分教师参加过数学课题研究工作，取得了一些研究成果，积累了一定的研究经验。深圳外国语学校创办于1990年，是具有鲜明外语特色的深圳市教育局直属重点学校、广东省一级学校、全国外国语学校工作研究会理事学校、全国现代教育技术实验学校、全国13所可保送20％高中毕业生上重点大学的外国语学校之一,现正朝着全国1000所示范性高中目标迈进！学校初、高中部目前有82个教学班，3700多名师生员工，开设英语、日语、德语、法语、西班牙语等多个语种的教学。学校狠抓现代教育技术环境的建设，现已建成国内一流的中学校园网络，并宽带接入互联网，并在所有教学班级配置了完整的多媒体教学设施。学校各级领导非常重视课题研究工作，坚持科研兴校的办学方针，制定了一整套科研管理制度，建立了科研工作的激励机制，将教学与科研作为学校不可或缺的两翼。数学组承担的全国教育科学“十五”规划重点课题“数学教学效率论”子课题《数学解题教学的效率研究》，建构了“选择—探究—发展”的解题教学模式，得到课题总课题组的高度评价，顺利结题；数学组承担的全国教育科学“十五”规划国家重点课题《信息化进程中的教育技术发展研究》子课题《MM教育方式与信息技术整合的理论与实践》得到课题总课题组的高度评价：总课题组认定课题组圆满完成预定研究任务，成果达到了国内同类研究的先进水平，同意结题，已将该项研究成果纳入总课题组最终成果，并经综合评议，该子课题被评为优秀子课题。所有这些，为本课题的开展与深入奠定了坚实的基础。（三）参考文献[1][美]国际教育技术协会《国家教育技术标准》项目组著，祝智庭、刘雍潜、黎加厚译，《面对学生的美国教育技术标准——课程与技术整合》，中央广播电视大学出版社，2002年9月；[2]徐沥泉，《教学·研究·发现——MM方式演绎》，北京：科学出版社，2003年；[3]何