0 引 言
近年来在互联网技术发展和新冠疫情等多重因素作用下，“互联网+教育”成为教育领域的研究热点，在此背景下，远程线上考试也迅速发展起来[1-2]。怎样开展远程线上考试须认真研究，目前远程线上考试主要面临如下困难[3-6]。
（1）可信度迎来重大挑战。由于考生在异地考试，环境复杂，如何确定考生的身份，如何预防考生作弊，一旦考生作弊如何快速发现并取证，成为一系列棘手的问题。
（2）监考难。由于考生多在自己家中进行考试，教师通常通过考生放置的摄像头进行远程监考，然而摄像头往往存在可视盲区，而且发现了可疑状况也没法到现场勘察。
（3）人力耗费大。在远程监考过程中，教师采用网络摄像头一屏多画面方式监看多名考生做题情况，必要时与考生进行一对一互动。然而受设备的限制且由于操作过于复杂，一名教师能监管的考生在20人左右，与线下监考相比，监考人力耗费存在较大差距。
（4）缺乏线上考试的操作标准和归档标准。相较于绝对主流的线下考试，目前线上考试仍处在探索和研究阶段，相关操作和归档标准的文献很少。
针对上述问题，文献[7—10]中探讨了疫情期间开展远程线上考试的必要性和面临的困难，并提出一些具体的操作方法，如组卷、监考等，以减轻教师工作量，同时维护考试的公平公正。文献[11—14]中针对身份认定和考试作弊行为侦测的问题进行了研究，提出了利用图像和视频处理技术的方法。文献[15—16]中则在如何应用区块链技术保证线上考试数据的安全可信方面进行了探讨。
1 解决方案
程序设计课程目前普遍采用Online Judge（OJ）系统进行线上考试，考生直接在联网的电脑上作答，可以使用规定的软件进行编程和调试，考生作答后提交到服务器，服务器实时处理、反馈评判结果，正确的得分，不正确的进行相应罚分后可以继续作答。这种考试方式由计算机评判，公平、公正、互动性强，但也给远程监考带来了挑战。考生一般自选考试地点和自备电脑，相较于传统的线下考试，远程线上考试环境复杂，监控难度大，突发事件多。因而，要从技术、操作和管理多个方面进行整体设计才能有效解决程序设计课程线上考试所遇到的问题。图1所示为完整的线上考试方案的构成。
方案的核心任务就是要达成可信考试的目的，包括考生身份的可信、考生作答过程的可信和试卷评判结果的可信。
为了对远程考试进行有效监控和管理，在服务器和学生电脑都要部署相应的软件，如图2所示。
1）考生电脑。
开启摄像头实时监看考生考试过程是目前常用的手段之一。采用全景技术可以记录考生周围360°的现场视频，极大地减少了视觉死角，但是在实践过程中发现，考生一般没有全景摄像头，因而架设两个不同角度的摄像头成为替代方案。用一部手机从考生身后45°角拍摄，另外用一个电脑摄像头从电脑屏幕正对考生拍摄是最合适的方案，前者是必需的，后者在条件允许时为推荐选项。
2）在线监考辅助软件。
（1）电脑录屏是远程监考中常用的另一种手段，用于记录考生在电脑上操作的全过程，并在考试结束之后，由考生将录屏文件上传到指定的监考教师的邮箱中。EV录屏软件是常用的软件之一，具有支持多种终端设备和安装使用方便等特点。直接使用市面上的录屏软件存在明显的缺陷，其中重要的一点是不能在录制视频时同步记录关键事件标志，例如在程序设计考试中，每题解答前后的3min是关键视频片断。在视频中对这些片断开始和结束时间进行标记，将有利于监考教师对考试录屏进行快速审查。为了解决这些不足，设计一款录屏和同步记录关键事件的软件是必要的。考试过程中，考生使用电脑通过网络访问学校的在线考试与评判系统，查看考题和提交解答。在线监考辅助软件运行在考生电脑上，与客户端浏览器和服务器端在线考试与评判系统双向通讯、互通信息，全程监控考试过程。在线监考辅助软件中，录屏模块采用FFmpeg作为视频流转码，实现同时录制电脑全屏桌面和考生正前方摄像头画面，并根据在线考试与评判系统传递过来的考生操作信息，对录制的视频进行关键帧标记。在录屏时，开启眼球追踪算法跟踪考生眼睛的注视范围，一旦发现考生视线范围长时间不在电脑屏幕上则对录制的视频进行关键帧标记，同时上报给在线考试与评判系统向监考教师发出巡视警报。此外，为了防止考生对录制的视频进行编辑，在视频存档中随机安插了根据视频数据生成的MD5校验码。
（2）网络访问控制模块采用WinDivert控制底层网络通讯，只允许考生电脑与学校的考试服务器通讯，杜绝了考生利用网络查找考题答案作弊的可能性，同时也杜绝了其他人员通过网络远程控制考生电脑进行作弊。
（3）软件安全检查模块对考生正在运行的程序进行监控，对考试允许之外的软件进行阻止，以最大限度预防考生作弊。
3）在线考试与评判系统。
在系统防止学生作弊的同时，考生也希望考试成绩是公平、公正和可信的。由于程序设计课程在线考试系统采用黑盒测试的方式，由计算机自动评判，因而计算机判题的过程是公平、公正的；为了保证在考试过程中或结束之后，系统数据不受人为篡改，确保数据真实可信，可采用加密技术或区块链技术，图3展示了区块链技术保护数据的过程。
除了技术手段，在操作层面上，在考试过程中实时地让学生知道评判结果和所得分数，也能够提高考试评判的可信度，因为如果出现评判有误，能够较快被学生和监考教师发现，得到及时处理。另外，已经公开的考试结果也不容易在考试结束后被人为轻易篡改。
4）第三方会议系统。
在线考试过程中，另一个问题是远程监考需要巨大的网络带宽和视频语音支持。腾讯会议、钉钉等第三方系统为此提供了理想的网络平台。以30个人为一组建立多个网络会议，可以很好地完成考前身份验证、考试过程中的实时监看、回答考生疑问等工作。考试结束后，考生上传录屏文件需要巨大的网络带宽和存贮支持，QQ邮件、百度网盘等第三方系统能满足需求。其中，扩容的QQ中转站可以达到2 048GB容量，以每个考生平均上传2GB的压缩录屏文件计算，可以满足1 000个考生同时上传考试录屏文件的需要。
综上所述，单一技术无法很好地解决远程考试中所面临的各种问题，多种技术的综合使用才能保障远程在线考试顺利进行，图4所示为各种技术解决不同问题的对应关系。
2 线上考试实施过程
相较于线下考试，在操作方面，线上考试面临的挑战更大。线下考试是在指定的封闭场所里进行，不受停电和设备好坏的影响；另外，考生不能对试卷拍照，不能将试卷带回，遇到问题直接在考场内解决，这为线下考试组织者避免了很多麻烦。线上考试则要为所有可能的突发事件准备预案，线上考试常见的突发事件包括：①服务器断电；②考生所在地停电；③考生电脑宕机；④考生网络断线；⑤考生手机视频掉线；⑥命题出错或描述不详；⑦服务器评判出错；⑧考生提出申诉；⑨考试结束后复查发现作弊。这些突发事件对应的处理建议见表1，坚持预防为主，处理为辅。
线上考试出现的问题有时难以得到及时处理，因而在考试结束后，再设置1~2h的处理时间是必要的。在这段时间里，一方面接受并处理学生在考试时没来得及提出的申诉；另一方面，等待考生上传电脑录屏文件，对已经上传的录屏文件进行核查等。图5为线上考试的完整操作流程。
组织大型线上考试时，另一个值得注意的是试题和作答结果被考生公开带来的问题。由于考试采用全程录屏，在考试结束之后，考题和作答结果都有可能被考生公开。因而，如果考题出得不好，例如抄袭网上原题、题目错误较多等，不仅影响考生答题，而且会为组织考试的学校带来较大的负面社会影响。因此，线上考试的命题要反复斟酌，考前要找多位教师验题，系统要调到最佳状态，以确保题目描述和整个考试过程不出差错。
3 线上考试的归档
线上考试是电子化考试，因而归档也是电子试卷归档。电子试卷归档通常有两种方式：①将试题和每位考生的答题情况导出为一份一份的试卷电子文档，这种方式称为脱机归档。脱机归档提交给试卷档案馆的通常是一张刻录所有电子试卷的光盘，找到一台能读光盘和查看PDF文档的电脑即可查看试卷。②生成一个试卷目录，目录中每位考生对应一个试卷链接的二维码，使用手机扫码就可以连接系统查看到该考生的电子试卷，这种方式称为联机归档。联机归档只须打印带二维码的试卷目录给档案馆即可，用手机扫码，随时随地可以查看试卷，但是要求考试系统必须在线运行。两种方式各有优势，对于统一要求用纸质（非光盘）方式归档的学校而言，联机归档更为环保、方便。
4 结 语
我校开展程序设计课程线上考试的应用研究已有多年，近几年在程序设计课程期末考试、本科生转计算机专业考试以及计算机研究生复试之专业能力测试当中均采用了线上考试的方式，获得了广大师生的好评。将来可以将智能算法引入到在线考试监考中，例如增加基于深度学习的行为判断等，这将进一步提高监考的效率，减轻监考教师的负担。
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基金项目：2020年度广东省高等教育教学改革项目（95）。
第一作者简介：陈湘骥，男，华南农业大学副教授，研究方向为数字图像处理、教育教学改革等，checkie_chen@scau.edu.cn。
引文格式：陈湘骥，梁 云，林旭东. 程序设计课程大规模远程在线考试解决方案[J].计算机教育,2023(4)：123-127.
转自：“计算机教育”微信公众号
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