信息技術支撐實現初中物理實驗操作考試成績量化

楊春

摘 要：教育部發布了《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》，要求在2023年前將實驗操作納入初中學業水平考試，實驗操作考試的重要性日益凸顯。廣東省和上海市率先研究與探索實驗教學考試方式，以信息技術支撐，通過建立實驗操作考評系統，實現初中物理實驗操作考試成績量化。如何把學生的實驗過程進行高清錄像、有效存儲，各層訪問人員如何打分，是信息技術重點要解決的問題。

關鍵詞：信息技術支撐;實驗操作考試成績量化;中考成績

基金項目：本文為黑龍江省教育科學“十三五”規劃2020年度重點課題“初中物理實驗操作考試成績量化的研究”（課題立項號：JJB1320208）系列成果論文之一。

實驗教學是國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑。因此在日常教學中，教師們都要創新實驗教學方式，研究與探索實驗教學考試方式。

一、國內中考理科實驗操作技能考核的現狀

我國大部分省市都在推行中考理科實驗技能考核，大部分地區以省轄市為單元具體負責組織實施。黑龍江省哈爾濱市的初中實驗操作考核現狀是統一規定時間，兩個學校互相派出教師來監考，監考教師現場用“合格” 或“不合格”來評判學生的實驗操作過程，并沒有具體的量化為分值的評價標準。

二、“監考教師現場評判”實驗操作過程的不足

（一）考查的組織管理難度大

目前，大部分省市在推行中考理科實驗技能考核中，理科實驗操作技能考核采用“推磨”式監考和回避制度，即抽調其他學校的教師去監考，教師往返交通壓力大，考核工作成本高。

（二）監考教師不能看全每個學生實驗的完整操作過程

一個監考教師同時看管幾個學生的實驗操作，在注意觀察一個學生的某一步驟時，就無法看到其他學生這一時間段的操作，不能看到每個學生實驗的完整操作過程，給出的成績公平性不夠。

（三）缺少真實再現的手段和復議機制

現場監考教師的評價標準尺度很難完全一致。沒有一個定量的衡量標準，如果考生對評分結果有異議，缺少真實再現的手段和復議機制。

三、南方省份率先進行實驗操作考試改革

2017年12月20日，廣東省教育廳印發了《廣東省教育廳關于進一步推進高中階段學校考試招生制度改革的實施意見》，采取省級統籌管理，地級以上市為主實施實驗操作考試改革，鼓勵先行試點。

四、信息技術支撐，建立實驗操作考評系統

2020年6月，我申報的黑龍江省重點課題《初中物理實驗操作考試量化的研究》成功立項。課題研究的主要方向是要將學生物理實驗進行科學量化考核，所以如何把學生的實驗過程進行高清錄像、有效存儲，各層訪問人員如何打分，是信息技術重點要解決的問題。此課題在黑龍江省內還處于空白，且對區域的物理實驗教學有非常重要的意義。

（一）考務管理服務器+視頻文件服務器二合一

設備參數推薦：

1.視頻文件存儲與流媒體服務軟件。

（1）視頻文件存儲服務：學生實驗視頻編解碼處理與存儲、考試視頻分散存儲轉發服務。

（2）加密防篡改：視頻文件加密校驗服務。

（3）視頻流媒體服務，為直播、巡視提供遠程轉碼推流標準服務。

2.硬件：視頻文件服務器二合一（PowerEdge R740服務器主機機架式雙路2U R740）。

（二）實驗管理系統搭建

師生登錄及管理員運營需要有操作、管理界面，針對這個需求硬件推薦：處理器（Intel酷睿八核i7-9700處理器），內存（32G DDR4），硬盤（128G SSD + 1TB 7200 RPM機械硬盤），顯卡（獨立顯卡，4G以上顯存），顯示器（24寸 IPS屏 1920*1080分辨率），網卡（1000Mbps）。軟件推薦：實驗考試監考管理軟件。

1.功能一：TCTS-ES100【現場監考管理】——監考老師帳號登錄。信息化監考管理：按場次自動置頂，可查詢完成場次監考記錄。全程可視化監控：分頁顯示所有實驗桌的視頻畫面，每實驗桌2路視頻實時預覽和切換，雙擊可以全屏顯示高清細節。電子試卷自動分發與收卷：支持提前交卷確認，支持自動收卷1分鐘倒計時。

2.功能二：TCTS-ES101【考場紀律管理】——監考老師帳號登錄。考生身份智能驗證：支持人臉識別身份驗證，支持人臉認證失敗提示，監考老師可以線下核對手動驗證通過，支持認證操作超時重發驗證。考試過程異常管理：支持缺考與作弊處理，上報管理系統安排補考或仲裁。支持記錄考場考試異常，支持打印簽字上報。

3.功能三：TCTS-ES102【考試設備自檢管理】——監考老師帳號登錄。完善的系統設備自檢，實時感知考場設備狀態，及時上報設備或網絡連接故障，并提供修復建議。最多支持32座位標準考試間監考。檢測對象包括：學生端及其外接設備（電子目鏡、電子顯微鏡、抓拍控制器等）、智慧視頻采集系統。

4.功能四：TCTS-ED100【實驗室設備配置管理】——校級管理員/監考老師帳號登錄。設備安裝初始化配置：學生端桌號綁定、通信端口號配置;智慧視頻采集系統桌號綁定和錄制參數初始化、系統時鐘同步。支持攝像頭參數初始化批量操作。設備更換初始化配置：同初次安裝，針對單臺設備進行初始化。設備軟件升級管理：支持學生端和智慧視頻采集系統軟件（批量）升級。支持設備出廠自動檢測與初始化。

（三）智慧實驗操作數據采集終端硬件需求

1.極致簡約設計，顯示、觸控一體化超薄設（378*240*11mm），美觀實用;大屏（15.6寸）顯示器，IPS全視角，全高清，分辨率1920*1080;完美10點觸摸電容屏，支持手寫及多點手勢;響應時間小于3ms;抗光干擾，確保操作的準確性（強光直射照常使用）;擴充性好：配置靈活，3個USB2.0，1個mini USB，100M/1000M自適應以太網口，可擴充安裝客戶需求的各種功能配件;安全性高：更輕更薄，無銳利邊緣，通過CCC認證;視頻解碼支持1080P 全高清（Full HD）MPEG、H.264 等;亮度：≥ 250 cd/m2，對比度：≥ 800：1，刷新頻率：60HZ，色彩總數：262 K（6-bit），CIE1931 60%;使用壽命：最小值為15000小時， 最大值為50000小時。

2.實驗操作考試數據采集軟件：（1）支持人臉識別，準確快速驗證考生身份;（2）結構化答題卡，讓學生通過觸摸屏便捷、準確、清晰記錄實驗數據;支持電路原理圖拖拽式便捷繪制，支持填圖、顯微圖像標注，支持表格記錄多組實驗數據等;（3）支持實驗現象拍照報告、顯微鏡抓圖功能;（4）可選AI賦分功能，代替老師人工評分。

五、結語

隨著信息技術的發展，實驗操作考試成績量化后納入中考考試范疇，中小學實驗教學在基礎教育階段中的作用和地位必然會逐步提高，這是我國經濟社會發展對創新型人才的現實需求所決定的，也必然是中國教育改革發展的方向和著力點。

參考文獻

[1]教育部.關于加強和改進中小學實驗教學的意見[R].教基〔2019〕16號.