基于混合架構(gòu)的安全準入考試系統(tǒng)實現(xiàn)與實踐

李奕雅，陳 凡，張國廣

（閩南師范大學生物科學與技術(shù)學院，福建漳州363000）

自21世紀以來，隨著高等教育的普及和實驗技術(shù)的迅速發(fā)展，高校面臨的實驗教學及科學研究任務不斷加重.在人員方面：進入實驗室工作的人數(shù)逐年增加，且普遍存在數(shù)量大、結(jié)構(gòu)復雜、流動性強等特點[1].在設備方面：隨著各高校對實驗室建設的投入力度不斷加大，實驗室中各種設備、試劑及實驗操作也越來越多，實驗室結(jié)構(gòu)與功能愈發(fā)復雜[2-3].為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，實驗室的開放管理模式也是大勢所趨[4].因此，現(xiàn)代高校實驗教學的發(fā)展和特點，無疑對相應的安全工作提出了新的挑戰(zhàn).而強化實驗參與人員的安全教育，增強其安全意識和安全技能，便成為安全管理工作的重要一環(huán)[5-6].在安全教育的基礎上，制定完善的實驗室安全準入和考核制度也成為高校發(fā)展的客觀要求，并且是高校社會服務功能提升、科學研究功能日益擴展和深化的必然結(jié)果[7].

1 高校實驗室安全教育與準入考試現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)各高校的實驗室安全教育方式，往往因具體條件而異，但大體可歸結(jié)為如下3類：1）建立網(wǎng)絡互動教學平臺，鼓勵學生自學案例和各項制度；2）在實驗課程中劃分部分課時詳細講解安全知識；3）開設專門的安全教育課程并計入學分體系.三種方式，在強化安全理念方面，都取得了較好的效果[8-13].但不論何種教學形式，都不可避免地需要針對學習效果進行考察，以檢驗學生對相關(guān)知識的掌握情況.而網(wǎng)絡無紙化考試由于其簡便易行的特點，逐漸成為準入考試的主流方式，國內(nèi)外不少高校都采用了類似的考試系統(tǒng)以支撐和推動實驗室準入體制的建設和運行[14-17].

2 網(wǎng)絡化準入考試系統(tǒng)存在的問題

雖然各高校部署的安全教育準入考試系統(tǒng)風格多樣、開發(fā)平臺各異，但多以B/S 架構(gòu)為基礎[17].在此類系統(tǒng)中，學員的考試不受時間地點限制，也無需特定監(jiān)考人員，節(jié)省了大量人力物力.但B/S系統(tǒng)往往存在以下不足之處：首先，B/S 架構(gòu)一般僅使用賬號和密碼作為用戶身份的判定依據(jù)，無法對受試者的真實身份做出判斷，給了替考行為可乘之機.其次，基于B/S 架構(gòu)的考試系統(tǒng)，其試題最終以Html 源碼方式通過瀏覽器呈現(xiàn)給受試者，具有特定的規(guī)律和格式，容易被針對性編寫外掛程序，實現(xiàn)自動答題，獲取高分.最后，B/S架構(gòu)系統(tǒng)雖支持各類上網(wǎng)終端，但其實際運作時儀式感不強，難以給學生留下深刻印象，在一定程度上削減了準入考試應有的效果.以上不足之處，不但有礙考試的公平性，更可能滋生受試者對于安全知識的輕視和隨之而來安全意識的淡薄，若不采取有效抑制手段，則存在較大隱患.

3 問題的解決思路與實踐

針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡考試平臺的缺陷，我院在不斷嘗試與總結(jié)的過程中摸索出了以下行之有效的改進方法，并在實踐中取得了令人滿意的成效.

3.1 改進考試系統(tǒng)功能，新架構(gòu)多層面維護考紀

針對傳統(tǒng)B/S 架構(gòu)考試方式的缺陷，重新構(gòu)建了基于B/S、C/S 混合架構(gòu)的網(wǎng)絡考試系統(tǒng).在C/S 架構(gòu)中，客戶端程序不受瀏覽器權(quán)限的制約，容易實現(xiàn)更多的底層監(jiān)管功能.而B/S 架構(gòu)體系則為后臺管理與審核批改等操作提供了便利，兩類架構(gòu)在功能上相輔相成，極大提高了網(wǎng)絡考試的嚴肅性及儀式感，其系統(tǒng)框架及功能示意如圖1所示.

圖1 混合架構(gòu)考試系統(tǒng)框架與功能示意圖Fig.1 Framework and function diagram of hybrid architecture based examination system

3.1.1 系統(tǒng)C/S架構(gòu)功能及特點

讀取電子準考證信息：考試前，考生通過在線申請的方式，獲得含有準考信息及動態(tài)二維碼的電子郵件（圖2）.考試客戶端啟動后，調(diào)用電腦攝像頭讀取二維碼內(nèi)容，引導考生登錄系統(tǒng)并開始考試，期間考生不必輸入個人賬號、密碼等信息.該流程的設計一方面可驗證考生賬戶信息中所登記的電子郵箱（用于接收并保存審核信息）是否準確；二則讓考生在接收準考證后確認個人信息并及時查看考試注意事項；最后通過當下流行的掃碼登錄方式，增加考試儀式感，容易給考生留下深刻印象.

圖2 系統(tǒng)生成的電子準考證Fig.2 Electronic admission ticket generated by safety education system

過程照片采集：考生答題過程中，由客戶端軟件隨機選取不同的時間點進行拍照，并將照片上傳服務器備份，以核實考生身份，其整體過程與我國駕考科目一考試場景（圖3）相似.服務器端接收的照片可長期保存，一旦需要，可隨時隨地調(diào)取.考試結(jié)束后，各過程照片及其他考試相關(guān)信息則由系統(tǒng)打包形成區(qū)塊鏈提交第三方對象存儲系統(tǒng)存檔[18]，可形成考生已經(jīng)參與考試的完整證據(jù)鏈，有效保障了準入考試成績的公信力，也能夠作為校方組織考核的直接證明.

遠程協(xié)助檢測：為避免基于網(wǎng)絡遠程協(xié)助的替考行為，客戶端軟件啟動后，立即向服務器調(diào)取遠程協(xié)助軟件黑名單列表.在考試全過程中，由客戶端定期檢測電腦后臺進程，一旦發(fā)現(xiàn)正在運行的遠程協(xié)助軟件，則立即給出提示，要求用戶予以關(guān)閉，并隨即退出考試系統(tǒng)，終止考試，以規(guī)范考試紀律.

題目呈現(xiàn)與答案提交：考試開始后，系統(tǒng)服務端將試題逐一傳遞給客戶端軟件，并以內(nèi)容不可復制的方式呈現(xiàn)，防止外掛程序攻擊.考生的作答也由客戶端傳遞至服務器批改或保存.答題完畢后，考生可立即查看試卷客觀題部分得分（主觀題需要教師人工批改）.

圖3 考試客戶端工作界面Fig.3 User interface of examination client software

3.1.2 系統(tǒng)B/S架構(gòu)功能及特點

信息推送與交流：系統(tǒng)結(jié)合以私有云及實名制為基礎的阿里釘釘平臺，為師生之間創(chuàng)造了良好的互動空間.在學生的學習過程中，系統(tǒng)B/S架構(gòu)部分以H5微應用形式與學院阿里釘釘平臺對接，由管理員統(tǒng)一控制，為學生主動推送學習資料.而在師生相互交流過程中，釘釘軟件支持非好友直接交流的特性，則給組織內(nèi)用戶帶來了極大便利，為廣大師生創(chuàng)建了便利的交流方式和良好的交流氛圍.

賬號管理：新生入學時由管理員通過批量導入方式在系統(tǒng)內(nèi)為每個學生建立賬號，并通知學生自行登錄系統(tǒng)完善個人信息，待進行安全知識測試時，則由導師自行登錄系統(tǒng)綁定其指導的學生，以進行專業(yè)知識考試成績審核.

題庫管理與試卷生成：系統(tǒng)支持判斷、單項選擇、多項選擇、填空及問答等五種題型，題庫管理員可對題目進行單獨增減、修改或批量導入.考試前，由題庫管理員基于考試的種類與要求，向系統(tǒng)寫入試卷選題腳本（題目抽取范圍，必出題、非必出題數(shù)量，題目分值、考試時間及允許的重考次數(shù)等）后，通過信息推送模塊向考生發(fā)布考試信息.考試開始時，系統(tǒng)后臺按照考生身份及試卷組題要求，隨機產(chǎn)生試卷一份（隨機組卷時每道題是否出現(xiàn)，出現(xiàn)的位置，客觀題答案的排布可能均不相同），供其作答.

主觀題批改：針對考生提交的主觀題（填空、問答）答案，由對應指導教師利用其個人賬號登錄系統(tǒng)后逐一批改，在參考標準答案的情況下對學生得分情況做出判定.由于主觀題批改需要教師參與，故避免了準入系統(tǒng)中教師角色缺位的現(xiàn)象.教師在批改試卷及瀏覽學生錯題的過程中，既鞏固了自身的安全知識，也能夠了解學生對相關(guān)知識的掌握情況，有利于在后續(xù)教學中有的放矢，針對重點進行指導.

成績審核：考生試卷獲得客觀、主觀題兩部分成績后，若達到及格線，則由關(guān)聯(lián)教師登錄系統(tǒng)進行成績審核，此流程主要審查考生證件照與考試過程照是否可做同一人認定（圖4），若審查無誤，則予以標記通過.此外，成績審核界面也提供考生錯題瀏覽功能，對于多次考試仍未通過的考生，需由關(guān)聯(lián)教師針對考生錯題集進行強化教育.

圖4 成績審核頁面Fig.4 HTML page for exam score reviewing

3.2 完善人員約束機制，按角色分目的明確責任

為加強安全教育工作的效果，促進學生認真學習安全知識，引導教師真正重視安全生產(chǎn)，在強化考試流程的基礎上，學院也針對學生和教師角色分別制定了不同的考核與約束機制.

3.2.1 學生的學習要求

本科生入學后，需首先通過安全教育課程培訓，取得安全教育學分.從大學二年級開始，由于各類專業(yè)實驗的需要，系統(tǒng)接納已通過安全教育培訓學生的本人申請，開始進行實驗室安全準入考試（考試內(nèi)容含通用安全知識和專業(yè)安全知識兩部分）.該考試由學生視個人情況自行申請參加，考試成績達到及格標準（90分以上）并通過指導教師審核后，方可申請領取實驗室“一卡通”，獲得授權(quán)開展科研工作.

研究生入學后，可立即參與實驗室安全準入考試，考試要求與本科生一致，未通過前不得申請實驗室“一卡通”，也不得開展任何科研工作.

3.2.2 教師團隊的義務

對于擔任學生科研導師的教師，需批改其所指導學生安全教育考試的主觀題部分，并負責對系統(tǒng)采集的學生考試過程信息進行審核比對，對成績不理想的學生進行溝通教育，幫助其通過.

3.3 創(chuàng)新題庫案例來源，接地氣重預防警鐘長鳴

在題庫方面，系統(tǒng)使用學?；?qū)W院安全檢查過程中在各實驗室所拍攝的安全隱患照片作為主觀題部分的考試內(nèi)容.一方面學生在答題過程中能夠?qū)W習、識別身邊可能存在的安全隱患，做好預防工作；另一方面，教師在批改過程中也能認識到自身工作的不足，無形之中增強了對教師團隊的約束力，引發(fā)其對安全的重視.

4 系統(tǒng)建設與實施的成效

本文所述實驗室安全準入考試系統(tǒng)，針對傳統(tǒng)B/S架構(gòu)平臺的不足，通過電子準考證的使用以及對駕考科目一考試方式的模擬，著重強化了考試過程的儀式感和嚴肅性，解決了傳統(tǒng)B/S架構(gòu)難以應對替考行為的短板，維護了網(wǎng)絡準入考試的公平性，倒逼受試者努力學習、認真?zhèn)淇?考試數(shù)據(jù)通過區(qū)塊鏈方式保存，賦予其不可修改的特性，保證了考試數(shù)據(jù)的公信力.考生通過考試后兩個月，由學院組織隨機抽取部分人員重新參加考試，經(jīng)多次測驗結(jié)果表明：重新考試合格率在85%以上，且重考平均成績均大于90分，說明考生對相關(guān)知識的掌握情況較好，能夠真正重視安全知識和理念.

另一方面，多數(shù)教師在經(jīng)歷幾輪試卷批改后，其所在實驗室的安全隱患大大減少，對學生實驗安全的關(guān)注度也明顯提高，逐漸成為強化實驗室安全意識的中堅力量.有效避免了部分教師在應對科研或教學壓力時放松實驗安全要求的行為，改變了安全工作“說起來確實重要，忙起來可以不要，干起來要往后靠，出事才知真重要”的被動觀念[19].使安全真正成為了教師與學生都上心、都重視的大事，“科學實驗，安全先行”的氛圍已經(jīng)逐步形成.

5 結(jié)語

安全準入制度是高校開展教學和科研的基本保障，是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的必然要求.基于網(wǎng)絡平臺的準入考試系統(tǒng)減輕了教師工作量，減少了教室使用，節(jié)約了學校的教學資源[20].伴隨著信息化建設的進一步深入，如何通過網(wǎng)上教學與考試系統(tǒng)真正促成高校內(nèi)不同角色人員對安全生產(chǎn)的認同，是亟待解決的問題.在這方面，各高?？筛鶕?jù)自身實際情況，在考試內(nèi)容與考試形式上多下功夫：一方面學校應建立與安全知識考核相掛鉤的實驗室準入制度及信息化管理軟硬件；另一方面也應建立起完善的考核制度，將安全工作作為教師/教輔崗位考核以及學生的實踐學習效果評價指標之一，力求使安全工作深入人心，確保各實驗室能夠健康、協(xié)調(diào)的持續(xù)運行.