東方理化生實驗考試與教學整體解決方案：落實理化生實驗考試與教學的信息化解決之道

　　自2017年起，各地在落實《國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見》過程中，陸續出臺配套的中高考改革文件，嘗試改進對實驗操作技能的考核。2019年發布的《教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見》明確提出2023年前各地要將實驗操作納入中考和普通高中學業水平考試。適應新的改革要求，借助信息技術手段確保實驗考試過程和結果的公平、公正、高效，成為中小學校和各級教育主管部門面臨的挑戰。

　　上海東方教具有限公司憑借其在理化生實驗室建設領域近30年的積淀，充分理解實驗考試與教學現狀，從理化生學科教學本質出發，基于現代化實驗室建設標準，借助專業的信息化設備，引入吊裝集成式艙體設計，整合學科知識庫建設、云計算及相關大數據技術，考量校、區、市級的不同業務需求，推出東方理化生實驗考試與教學整體解決方案(以下簡稱解決方案)，包括實驗考試與教學智慧裝備、實驗室基礎環境裝備、理化生主題學習實驗箱三大組成單元(見圖1所示)，支撐實驗考試評價模式創新，保障實驗考試公正、客觀和高效，支持實驗教學常態、有效地開展。

　　圖1

　　兩大核心功能，滿足實驗教學全場景需求

　　解決方案通過構建高級別的四級網絡架構，確保系統和平臺的安全和穩定。平臺考試業務從考試通知、試題制作、考務安排、考場管理到試題評價、成績統計，業務流程設計順暢、簡潔，并內置關鍵算法實現各環節的高效性。實驗操作考試同步生成龐大的視頻數據，引入獨特的數據傳輸技術，支持數據高效傳輸，并采用云計算技術，分布式存儲于區級數據中心，確保數據安全。無論是現場評分還是事后評分都采用視頻打點技術、雙向盲閱機制，既保證考試的客觀與公正，又提高教師的評分效率。考試成績統計即時生成，并實現對區域、分數、實驗操作步驟、實驗能力等方面的多維度分析。

　　解決方案的考試應用核心業務流程見圖2所示。

　　圖2

　　解決方案內嵌“理化生實驗教學資源系統”，以“必做實驗”和“儀器使用”為入口，對實驗操作過程進行標準化分解，并輔之以打點切分的微視頻與PPT進行詳細說明，豐富、優質及多樣化的資源在推動實驗教學應用方面凸顯常態化和規范性原則，同時滿足學校及師生對實驗操作技能的自我評價需求。所配備的理化生主題學習實驗箱以初中理化生課程標準為基本依據，高度契合教材，兼顧基礎性與層次性，滿足基本實驗、拓展實驗等多層次的實驗教學需求。

　　解決方案的教學應用核心業務流程見圖3所示。

　　圖3

　　五大亮點優勢，提供更多保障與助力

　　1.整體性方案、模塊化組合，更好地滿足用戶需求

　　解決方案的三大組成單元，各部分既可獨立應用又可相互賦能，發揮復合功能。從網絡搭建、環境建設、信息化實驗考試裝備和實驗儀器配置到實驗考試管理、日常教學應用，學校及教育管理部門既可統籌考慮，滿足對實驗考試和日常教學的整體性需求，也可根據實際情況選擇模塊化組合，滿足多樣性需求。

　　2.考試流程信息化，創新實驗考試評價模式

　　東方理化生實驗考試系統由考務模塊、試題模塊、考場模塊、閱卷模塊、仲裁模塊、統計模塊組成，覆蓋考試業務全流程。其中考務模塊的核心算法可支持考務智能化一鍵生成。基于對理化生實驗考試的深刻理解，搭建專業的視頻工作站，核心關注實驗操作考試的評價模式。針對不同實驗的評價標準，實時、精準地從正方位和側方位同步收錄學生實驗操作視頻。以信息化設備和技術支持教師現場閱卷和事后閱卷。獨特的視頻打點切分技術，多屏調閱、雙向盲閱及仲裁回溯機制，在極大提升閱卷效率的同時，可最大程度保證評價的客觀與公正，創新實驗考試的評價模式。

　　3.學科知識庫支撐智能化應用

　　平臺底層數據庫采用獨有的學科知識庫構建技術。根據學科特性，對學科數進行結構化處理，通過學科數據引擎可實現學科知識關聯，從而支撐系統的智能化應用。系統支持標準試卷格式，自動生成有評分細則的實驗考題，底層的學科知識庫能智能匹配所有實驗所需器材和試劑，極大提升出卷效率。答題過程中，系統同步進行視頻打點切分，并自動匹配相應的評分標準和分值，提升教師閱卷效率。試卷/題的評分標準和實驗能力評價打通，在后期的成績分析中快速生成多維度統計報告。學科知識庫實現學科資源的相互關聯，以“實驗”為元數據基準，可從多個入口幫助師生追本溯源，建立實驗操作與知識獲得之間的聯系，體會實驗在理化生學科中的重要性，掌握科學的研究方法與思想。

　　4.四級云部署，兼顧效率與安全

　　基于中學理化生實驗考試的實際需求，解決方案按照“教室(考場)——學校(考點)——區級——市級”進行四級部署。系統明晰各級業務重心，所有業務從數據維護到后臺管理均搭建在安全的私有云上，具備良好的擴展性和靈活性，可針對不同的業務重點，對所有技術設備資源進行集約化管理，采用最優的系統方案，最大程度保障考試系統的安全高效運行。

　　5.考學并舉，以考促學，注重應用

　　解決方案在滿足考試應用的同時，還可提供日常教學應用服務。實驗室基礎裝備與考試智慧裝備結合形成的標準化實驗考場，同時可滿足日常教學的實驗室功能，特別是采用了東方Sky-Docking實驗室建設方案，充分解放教室地面，為實驗教學模式創新提供空間支撐。主題學習實驗箱充分滿足理化生基礎實驗和拓展實驗需求。實驗考試視頻工作站可采集學生日常實驗視頻，結合東方理化生考試與教學系統，支持學生自評和互評。內嵌的理化生實驗教學資源系統可滿足師生的日常應用需求，同時各類信息化設備可輕松實現教師課件、實驗報告、實驗過程等的課堂投屏應用。

　　2020年10月，解決方案順利通過專家評審，整體方案架構、重要設備構成、配套軟件系統等均獲得了專家的認可和肯定。現在，解決方案已在全國多個地區落地應用。上海東方教具有限公司將持續跟進用戶服務及反饋，堅持完善、優化與迭代產品方案，努力為用戶提供更優質、更高效的產品與服務。