數字化學業述評賦能高中物理課堂轉型

【摘要】教育數字化轉型背景下，秉承評價即教學的教育理念，實施數字化學業述評賦能高中物理課堂轉型.本文從學業述評視角審視傳統教育評價行為，探索數字化學業述評的實施路徑，解決數字化課堂教學實時評價的技術難點，構建基于物聯網數字化轉型的物理課堂，促進學生物理課堂的深度學習.

【關鍵詞】數字化評價；高中物理；深度學習

教育評價事關教育發展方向［1］.目前，教育評價領域正經歷著深刻而復雜的轉變，課堂教學從知識課堂向素養課堂轉型，從封閉、單向轉向開放、互動，教學評價從依據經驗轉向依據標準，轉向信息化、人工智能 ，其核心是評價理念的變革和評價工具的創新.數字化學業述評作為教育評價領域的新概念，是對日常學習評價的頂層設計要求，也是教師落實教育評價改革的重要著力點，更是對“從對教育的評價到促進教育的評價”的國際評價改革趨勢的呼應.

1 數字化學業述評的實施構想

1.1 學業述評簡述

《辭海》對“述評”的解釋是“敘述和評論”，述評既要陳述事實，又要對事實作出相應的分析和評價，強調有述有評、述評結合.因此，學業述評包括“述”和“評”兩部分，既是針對學生學習情況的描述性評價，包含學生的學習表現和學習成果.基于多方面證據綜合分析后針對學生的表現性評價，包含對學生發展情況的評價和針對學生的個性化指導建議，其根本目的是以評價促進學生的發展［2］.學生學業述評既“述”又“評”，是基于多方面證據的綜合評價.它以“述”定“評”，是對傳統結果評價的改進.它為“評”而“述”，也是對過程評價的強化.它強調基于證據的個性化分析和指導，更是對增值評價的有益探索.

1.2 學業評價發展

國內外學者們普遍認可實施學業述評對于促進教育評價改革、提升教育質量的重要價值和深遠意義.例如，余文婧認為實施學業述評的核心是“學生的積極參與”，應該圍繞共建協商式評價標準、創設分布式反饋機制、共享復調式述評話語三個方面展開［3］.再如，劉綠芹、李潤洲認為學業述評的基本路徑包括闡釋、確證和建構三個環節；其中，闡釋環節是師生共同圍繞學業內容、學業標準進行交流、互動，確立述評標準的過程；確證環節是師生通過充分協商，呈現學業收獲和學業問題的過程；建構環節是從知識的內容、形式和旨趣三個維度建構學習路徑的過程.

1.3 課堂評價變革

隨著人工智能技術的快速發展，AI大幅降低了課堂觀察技術使用門檻，技術服務教育數字化轉型成為可能，充分運用物聯網技術對課堂中不同層次學生的學習水平展開質性評價，基于SOLO分類評價理論轉化為可視化、易操作的學習評價量表在課堂實踐，獲取更直觀、準確的評價標準，建立科學有效的課堂學習評價指標，構建課堂深度學習自動評價系統，研發系列數字化的創新實驗教具等.通過建立實時課堂影像分析系統，技術上可以實現對學生的課堂學習情況及教師的教學績效的跟蹤、分析、建檔、評價等，結合適當的外圍硬件，開發不同主題的評價應用，形成成序列的數字化轉型新課堂教學方案.

2 數字化學業述評的實施路徑

2.1 研究對象

研究對象為高中學生和物理教師，圍繞“如何開展高中物理學業述評”依次對搜集學生學習行為、描述學生學習表現和學習結果、提供個性化建議促進學生自主發展進行研究.研究以“主導－主體”的教學結構理論為指導的課堂結構分析，以教師、學生、教學內容、教學媒體作為四大結構要素.遵循教、學、評相統一的原則，對教師課堂行為、學生課堂表現及課堂學習目標達成等按照一定的標準進行分級，科學設定細化指標實現對學生的發展性量化評價.

2.2 總體框架

首先，確定高中物理學業述評需要搜集的學生學習行為，解決“觀察什么”的問題；其次，制定搜集和整理學生學習行為的方法，涉及技術手段選用和評價任務設計兩個方面，解決“怎么觀察”的問題；其次，確定高中物理學業述評報告的撰寫原則和方法，涉及包括框架的制定、學生學習行為的解釋和學生學習進階路徑的規劃，解決“結果呈現”的問題；最后，進行第一輪實踐研究，并從學生發展情況和教師專業發展兩個方面評價學業述評的實施效果，解決“效果評價”的問題.在總結第一輪實踐研究結果的基礎上，完善高中物理學生學業述評的實施路徑，并進行第二輪實踐研究，完成高中物理學生學業述評實施模式的“模式建構”任務.

2.3 技術框架

該述評系統主要由數據處理中心、網絡、手持設備、APP、PC客戶端、微信小程序等組成.系統核心部分數據處理中心采用Python的Flask框架編寫一個Web服務器，選擇Python內置的SQLite數據庫用于存儲數據，采用Python自帶的大數據分析庫進行數據處理.

（1）課堂專注度評價：構建專注度評價系統的可視化平臺，以Python作為主要開發語言設計，將模糊綜合評價中獲取的專注度分數以不同的可視化形式展示給學生與教師.構建基于TensorFlow+Python的深度學習框架，利用OpenFace2.0面部識別模型實現對課堂師生微表情的實時識別、采集、分類、分析，可拓展包括語音、聲紋、文本、行為、角色識別等.評價指標設置支撐細項，包括情感、語速、語言凝練度、想象力等課堂支撐類指標.經過數據預處理，教學分析多模型處理，數據結構化處理，使用模糊綜合評價的矩陣算法對課堂專注度進行量化評分.

（2）學生發展性評價：圍繞教育評價的三要素——認知、觀察、解釋，設計評價任務，觀察和解釋學生行為，判斷學生水平.首先，根據課程標準、學生實際情況制定具體、可操作性強的學習目標，以學習進階理論為依據，建構學生的認知發展模型，預測不同水平學生的典型表現.其次，精心設計合適的任務情境，通過課堂問答、學生作業和階段性測試等評價任務，搜集學生在完成任務時的學習表現.最后，依據認知發展模型和學生自我標準，綜合多種因素解釋學生學習行為.

（3）課堂結構性評價：依托弗蘭德斯互動分析FIAS模型理論構建“結構－活動評價矩陣”，將整堂課或某一個教學片段總時長分為若干個變量，觀察師生在課堂上交往互動情況，制作活動矩陣分析表.依托數據采集及有效算法建立知識圖譜、肢體語言分析、表情分析、情感分析等四大教學評價版塊.設計啟發性、學生表達穩定、師生話題交流穩定、教師聚焦講授與提問、學生發問、教師發問、教師正面回應學生等七個維度，主要用于觀察分析師生在課堂上的提問、回答、反饋情況.

3 數字化學業述評優化物理課堂結構

3.1 數字化學業述評的價值

開展學業述評在促進學生發展、教師發展和教學改革三個層面都有獨特的價值.學業述評有利于教師關注學生個體差異、推動教師因材施教，關注學生學習過程、尊重學生生命成長規律，讓學生從被動改進走向深度學習、從知識獲得走向素養提升，是學生全面、可持續發展的調控器；有利于促進教師教學素養提升，讓教師實現可持續發展，是教師專業發展的培育器；能實現教學的持續性改進，讓教學轉向深度學習，從而提升教育教學質量，是立德樹人的融合器［4］.

3.2 數字化學業述評的創新

新一代課堂學習述評系統的研發和升級應用基于數字化轉型，解決高中物理學業述評需要搜集的學生學習行為及其搜集方法的難點突破，實現大智慧課堂教學生態.數字化學業述評主要通過優化算法，研發面部表情與頭部姿態識別技術對真實課堂進行學生專注度評價、學生發展性評價、課堂結構性評價等.評價聚焦課堂創新思維、批判思維、交流、合作等四大素養，構建課堂教學的“結構－活動評價矩陣”，使教學活動的組織調控、認知思維、情感交融、目標達成等成為評價的主要結構.將教師主導評價模塊設為目標定位、課堂藝術、課堂調控、思維激發、評價反饋五個指標.將學生主體評價模塊設為整體發展、合作交流、學習體驗和教學達成四個指標，并細化制定各指標的可執行算法模型.

4 數字化述評應用物理課堂教學評價

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗教學是中學物理教學工作的重要環節，將信息化技術、物聯網技術融合創新教具，將課堂學習評價融入培養學生物理學科核心素養具有可操作性和重要價值.

從教學內容分析，實驗是高中物理最重要、最顯著的特點，實驗教學是物理教學的重要組成部分.電學是高中物理難點部分，最能展現物理學發展中睿智和靈氣的思維，是培養物理核心素養的重點章節，上承力學，下啟電磁學.如開發可測量學生操作評價的多功能電學實驗箱、探究平行板電容器電容簡易裝置、力聲光電集成傳感器等系列教具，驗證了測評系統數據的穩定性和準確性.

從思維角度分析，電學是高中生從形象思維向抽象思維突破的關鍵一層，在高中物理中有著舉足輕重的地位.探究能力是學科核心素養非常重要的一個指標.實驗教學對學生的操作能力有很高的要求，如能熟練操作電表、滑動變阻器，并掌握伏安特性曲線的描繪、電動勢內阻的測定、多用電表的使用.

從考核角度分析，借助SOLO分類理論診斷學生思維層次，把握學生的現狀，改進教學方案，設計教學環節，激勵學生采用深層探究式的學習方式，并用LPQ評測前測與后測比較分析，通過評價學習方式的改變，探究適合教學的方法，為改善電學部分的教與學提供參考.借助測評系統收集分析學生深度學習行為數據，評定學生觀察、動手、思維分析、解決問題的能力，反饋學生相互交流、合作的能力.

述評系統實現了數據共享，覆蓋課前、課中及課后等環節的數據收集及應用.在研究中突出教與學的良性互動關系，讓學生樂于探究［5］.根據實踐數據綜合報告，實驗課堂學生普遍反映有較深刻的參與體驗和學習收獲.

5 結語

在新時代深化教育評價改革亟需提升教師教育評價能力的現實下，從學業述評視角審視傳統教育評價行為，秉承評價即教學的教育理念，提升教師教育評價能力.教育數字化轉型是一個很重要的契機，實施數字化學業述評研究與探索，能很好地滿足課堂教學實時評價、過程性評價、發展性評價等評價要求.系統的評價量表的研究制定、評估指標的細化、課堂課例實踐等為賦能高中物理課堂的轉型打下了良好的基礎.開發基于物聯網技術的開放式高中學業述評系統平臺，從技術策略、教學實踐和創新設計等方面探討高中物理教學創新的新途徑，促進學生物理課堂的深度學習，為學科核心素養的提升提供新的理論和實踐案例，豐富學習評價改革的手段和內涵.

【本文系福建省教育科學“十四五”規劃2023年度課題“新教材背景下促進深度學習的高中物理情境化教學研究”（課題編號：FJJKZX23—076）階段性研究成果】

參考文獻：

［1］深化新時代教育評價改革總體方案［EB/OL］.（2020-10-13）［2024-08-9］.http：//www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5554488.htm.

［2］楊欣.教育評價改革的算法追問［J］.華東師范大學學報（教育科學版），2022，40（01）：19-29.

［3］余聞婧.教學述評：內涵、意義及路徑［J］.中國教育學刊，2023（03）：33-38+44.

［4］劉綠芹，李潤洲.學業述評：日常學生評價的理性追求［J］.中國教育學刊，2022（09）：32-39.

［5］翟彥芳，趙玉萍，邢紅軍.物理課堂教學評價的深化研究［J］.物理教師，2022，43（09）：9-14.