信息技术支撑实现初中物理实验操作考试成绩量化

杨春

摘 要：教育部发布了《关于加强和改进中小学实验教学的意见》，要求在2023年前将实验操作纳入初中学业水平考试，实验操作考试的重要性日益凸显。广东省和上海市率先研究与探索实验教学考试方式，以信息技术支撑，通过建立实验操作考评系统，实现初中物理实验操作考试成绩量化。如何把学生的实验过程进行高清录像、有效存储，各层访问人员如何打分，是信息技术重点要解决的问题。

关键词：信息技术支撑;实验操作考试成绩量化;中考成绩

基金项目：本文为黑龙江省教育科学“十三五”规划2020年度重点课题“初中物理实验操作考试成绩量化的研究”（课题立项号：JJB1320208）系列成果论文之一。

实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径。因此在日常教学中，教师们都要创新实验教学方式，研究与探索实验教学考试方式。

一、国内中考理科实验操作技能考核的现状

我国大部分省市都在推行中考理科实验技能考核，大部分地区以省辖市为单元具体负责组织实施。黑龙江省哈尔滨市的初中实验操作考核现状是统一规定时间，两个学校互相派出教师来监考，监考教师现场用“合格” 或“不合格”来评判学生的实验操作过程，并没有具体的量化为分值的评价标准。

二、“监考教师现场评判”实验操作过程的不足

（一）考查的组织管理难度大

目前，大部分省市在推行中考理科实验技能考核中，理科实验操作技能考核采用“推磨”式监考和回避制度，即抽调其他学校的教师去监考，教师往返交通压力大，考核工作成本高。

（二）监考教师不能看全每个学生实验的完整操作过程

一个监考教师同时看管几个学生的实验操作，在注意观察一个学生的某一步骤时，就无法看到其他学生这一时间段的操作，不能看到每个学生实验的完整操作过程，给出的成绩公平性不够。

（三）缺少真实再现的手段和复议机制

现场监考教师的评价标准尺度很难完全一致。没有一个定量的衡量标准，如果考生对评分结果有异议，缺少真实再现的手段和复议机制。

三、南方省份率先进行实验操作考试改革

2017年12月20日，广东省教育厅印发了《广东省教育厅关于进一步推进高中阶段学校考试招生制度改革的实施意见》，采取省级统筹管理，地级以上市为主实施实验操作考试改革，鼓励先行试点。

四、信息技术支撑，建立实验操作考评系统

2020年6月，我申报的黑龙江省重点课题《初中物理实验操作考试量化的研究》成功立项。课题研究的主要方向是要将学生物理实验进行科学量化考核，所以如何把学生的实验过程进行高清录像、有效存储，各层访问人员如何打分，是信息技术重点要解决的问题。此课题在黑龙江省内还处于空白，且对区域的物理实验教学有非常重要的意义。

（一）考务管理服务器+视频文件服务器二合一

设备参数推荐：

1.视频文件存储与流媒体服务软件。

（1）视频文件存储服务：学生实验视频编解码处理与存储、考试视频分散存储转发服务。

（2）加密防篡改：视频文件加密校验服务。

（3）视频流媒体服务，为直播、巡视提供远程转码推流标准服务。

2.硬件：视频文件服务器二合一（PowerEdge R740服务器主机机架式双路2U R740）。

（二）实验管理系统搭建

师生登录及管理员运营需要有操作、管理界面，针对这个需求硬件推荐：处理器（Intel酷睿八核i7-9700处理器），内存（32G DDR4），硬盘（128G SSD + 1TB 7200 RPM机械硬盘），显卡（独立显卡，4G以上显存），显示器（24寸 IPS屏 1920*1080分辨率），网卡（1000Mbps）。软件推荐：实验考试监考管理软件。

1.功能一：TCTS-ES100【现场监考管理】——监考老师帐号登录。信息化监考管理：按场次自动置顶，可查询完成场次监考记录。全程可视化监控：分页显示所有实验桌的视频画面，每实验桌2路视频实时预览和切换，双击可以全屏显示高清细节。电子试卷自动分发与收卷：支持提前交卷确认，支持自动收卷1分钟倒计时。

2.功能二：TCTS-ES101【考场纪律管理】——监考老师帐号登录。考生身份智能验证：支持人脸识别身份验证，支持人脸认证失败提示，监考老师可以线下核对手动验证通过，支持认证操作超时重发验证。考试过程异常管理：支持缺考与作弊处理，上报管理系统安排补考或仲裁。支持记录考场考试异常，支持打印签字上报。

3.功能三：TCTS-ES102【考试设备自检管理】——监考老师帐号登录。完善的系统设备自检，实时感知考场设备状态，及时上报设备或网络连接故障，并提供修复建议。最多支持32座位标准考试间监考。检测对象包括：学生端及其外接设备（电子目镜、电子显微镜、抓拍控制器等）、智慧视频采集系统。

4.功能四：TCTS-ED100【实验室设备配置管理】——校级管理员/监考老师帐号登录。设备安装初始化配置：学生端桌号绑定、通信端口号配置;智慧视频采集系统桌号绑定和录制参数初始化、系统时钟同步。支持摄像头参数初始化批量操作。设备更换初始化配置：同初次安装，针对单台设备进行初始化。设备软件升级管理：支持学生端和智慧视频采集系统软件（批量）升级。支持设备出厂自动检测与初始化。

（三）智慧实验操作数据采集终端硬件需求

1.极致简约设计，显示、触控一体化超薄设（378*240*11mm），美观实用;大屏（15.6寸）显示器，IPS全视角，全高清，分辨率1920*1080;完美10点触摸电容屏，支持手写及多点手势;响应时间小于3ms;抗光干扰，确保操作的准确性（强光直射照常使用）;扩充性好：配置靈活，3个USB2.0，1个mini USB，100M/1000M自适应以太网口，可扩充安装客户需求的各种功能配件;安全性高：更轻更薄，无锐利边缘，通过CCC认证;视频解码支持1080P 全高清（Full HD）MPEG、H.264 等;亮度：≥ 250 cd/m2，对比度：≥ 800：1，刷新频率：60HZ，色彩总数：262 K（6-bit），CIE1931 60%;使用寿命：最小值为15000小时， 最大值为50000小时。

2.实验操作考试数据采集软件：（1）支持人脸识别，准确快速验证考生身份;（2）结构化答题卡，让学生通过触摸屏便捷、准确、清晰记录实验数据;支持电路原理图拖拽式便捷绘制，支持填图、显微图像标注，支持表格记录多组实验数据等;（3）支持实验现象拍照报告、显微镜抓图功能;（4）可选AI赋分功能，代替老师人工评分。

五、结语

随着信息技术的发展，实验操作考试成绩量化后纳入中考考试范畴，中小学实验教学在基础教育阶段中的作用和地位必然会逐步提高，这是我国经济社会发展对创新型人才的现实需求所决定的，也必然是中国教育改革发展的方向和着力点。

参考文献

[1]教育部.关于加强和改进中小学实验教学的意见[R].教基〔2019〕16号.