东方理化生实验考试与教学整体解决方案：落实理化生实验考试与教学的信息化解决之道

　　自2017年起，各地在落实《国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见》过程中，陆续出台配套的中高考改革文件，尝试改进对实验操作技能的考核。2019年发布的《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》明确提出2023年前各地要将实验操作纳入中考和普通高中学业水平考试。适应新的改革要求，借助信息技术手段确保实验考试过程和结果的公平、公正、高效，成为中小学校和各级教育主管部门面临的挑战。

　　上海东方教具有限公司凭借其在理化生实验室建设领域近30年的积淀，充分理解实验考试与教学现状，从理化生学科教学本质出发，基于现代化实验室建设标准，借助专业的信息化设备，引入吊装集成式舱体设计，整合学科知识库建设、云计算及相关大数据技术，考量校、区、市级的不同业务需求，推出东方理化生实验考试与教学整体解决方案(以下简称解决方案)，包括实验考试与教学智慧装备、实验室基础环境装备、理化生主题学习实验箱三大组成单元(见图1所示)，支撑实验考试评价模式创新，保障实验考试公正、客观和高效，支持实验教学常态、有效地开展。

　　图1

　　两大核心功能，满足实验教学全场景需求

　　解决方案通过构建高级别的四级网络架构，确保系统和平台的安全和稳定。平台考试业务从考试通知、试题制作、考务安排、考场管理到试题评价、成绩统计，业务流程设计顺畅、简洁，并内置关键算法实现各环节的高效性。实验操作考试同步生成庞大的视频数据，引入独特的数据传输技术，支持数据高效传输，并采用云计算技术，分布式存储于区级数据中心，确保数据安全。无论是现场评分还是事后评分都采用视频打点技术、双向盲阅机制，既保证考试的客观与公正，又提高教师的评分效率。考试成绩统计即时生成，并实现对区域、分数、实验操作步骤、实验能力等方面的多维度分析。

　　解决方案的考试应用核心业务流程见图2所示。

　　图2

　　解决方案内嵌“理化生实验教学资源系统”，以“必做实验”和“仪器使用”为入口，对实验操作过程进行标准化分解，并辅之以打点切分的微视频与PPT进行详细说明，丰富、优质及多样化的资源在推动实验教学应用方面凸显常态化和规范性原则，同时满足学校及师生对实验操作技能的自我评价需求。所配备的理化生主题学习实验箱以初中理化生课程标准为基本依据，高度契合教材，兼顾基础性与层次性，满足基本实验、拓展实验等多层次的实验教学需求。

　　解决方案的教学应用核心业务流程见图3所示。

　　图3

　　五大亮点优势，提供更多保障与助力

　　1.整体性方案、模块化组合，更好地满足用户需求

　　解决方案的三大组成单元，各部分既可独立应用又可相互赋能，发挥复合功能。从网络搭建、环境建设、信息化实验考试装备和实验仪器配置到实验考试管理、日常教学应用，学校及教育管理部门既可统筹考虑，满足对实验考试和日常教学的整体性需求，也可根据实际情况选择模块化组合，满足多样性需求。

　　2.考试流程信息化，创新实验考试评价模式

　　东方理化生实验考试系统由考务模块、试题模块、考场模块、阅卷模块、仲裁模块、统计模块组成，覆盖考试业务全流程。其中考务模块的核心算法可支持考务智能化一键生成。基于对理化生实验考试的深刻理解，搭建专业的视频工作站，核心关注实验操作考试的评价模式。针对不同实验的评价标准，实时、精准地从正方位和侧方位同步收录学生实验操作视频。以信息化设备和技术支持教师现场阅卷和事后阅卷。独特的视频打点切分技术，多屏调阅、双向盲阅及仲裁回溯机制，在极大提升阅卷效率的同时，可最大程度保证评价的客观与公正，创新实验考试的评价模式。

　　3.学科知识库支撑智能化应用

　　平台底层数据库采用独有的学科知识库构建技术。根据学科特性，对学科数进行结构化处理，通过学科数据引擎可实现学科知识关联，从而支撑系统的智能化应用。系统支持标准试卷格式，自动生成有评分细则的实验考题，底层的学科知识库能智能匹配所有实验所需器材和试剂，极大提升出卷效率。答题过程中，系统同步进行视频打点切分，并自动匹配相应的评分标准和分值，提升教师阅卷效率。试卷/题的评分标准和实验能力评价打通，在后期的成绩分析中快速生成多维度统计报告。学科知识库实现学科资源的相互关联，以“实验”为元数据基准，可从多个入口帮助师生追本溯源，建立实验操作与知识获得之间的联系，体会实验在理化生学科中的重要性，掌握科学的研究方法与思想。

　　4.四级云部署，兼顾效率与安全

　　基于中学理化生实验考试的实际需求，解决方案按照“教室(考场)——学校(考点)——区级——市级”进行四级部署。系统明晰各级业务重心，所有业务从数据维护到后台管理均搭建在安全的私有云上，具备良好的扩展性和灵活性，可针对不同的业务重点，对所有技术设备资源进行集约化管理，采用最优的系统方案，最大程度保障考试系统的安全高效运行。

　　5.考学并举，以考促学，注重应用

　　解决方案在满足考试应用的同时，还可提供日常教学应用服务。实验室基础装备与考试智慧装备结合形成的标准化实验考场，同时可满足日常教学的实验室功能，特别是采用了东方Sky-Docking实验室建设方案，充分解放教室地面，为实验教学模式创新提供空间支撑。主题学习实验箱充分满足理化生基础实验和拓展实验需求。实验考试视频工作站可采集学生日常实验视频，结合东方理化生考试与教学系统，支持学生自评和互评。内嵌的理化生实验教学资源系统可满足师生的日常应用需求，同时各类信息化设备可轻松实现教师课件、实验报告、实验过程等的课堂投屏应用。

　　2020年10月，解决方案顺利通过专家评审，整体方案架构、重要设备构成、配套软件系统等均获得了专家的认可和肯定。现在，解决方案已在全国多个地区落地应用。上海东方教具有限公司将持续跟进用户服务及反馈，坚持完善、优化与迭代产品方案，努力为用户提供更优质、更高效的产品与服务。