李娜

摘要：目前中考理化生实验考试存在考试组织管理工作量大、考试评价标准不统一、考试题目局限性大，探究类题偏少等问题。在构建虚拟实验的基础上，以虚拟实验的自动化评价为核心，结合考务管理信息化，促进中考理化生实验考试的进一步完善，提升实验考试的探究性，达到以考促教的目的。

关键词：虚拟现实;中考;理化生;实验考试

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）21-0275-02

一、问题的提出

国家推动教育信息化工作以来，教学手段的科技化、教育传播的信息化、教学方式的现代化都取得了明显的成绩，教育公平大大提升。十九大报告、教育部又出台了一系列文件，通过考试招生制度改革等来加强学生动手实践能力。初中理化生实验操作考试是中等教育改革的一项重要措施，旨在以考促教，通过强化实验操作考试的举措达到转变教育观念、推动实验教学、完善教学评估体系、促进素质教育实施的目的。而其根本的目标是利用信息化教学手段，促进中学理化生实验教学质量的提升。

随着虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术的不断发展，其在教育中的相关应用研究也在不断深入。虚拟现实技术沉浸感、交互性和构想性的特点，使得虚拟现实技术在构建虚拟实验环境，实现交互式虚拟实验具有独特的优势。那么，在构建虚拟实验的基础上，以虚拟实验的自动化评价为核心，结合考务管理信息化，将是促进中考理化生实验考试的进一步完善。

二、实验考试现状

全国范围内已有不同省市地区逐步开展了初中理化生实验操作考试，取得了一定的成效，但是并未实现实验考试的统一化和标准化。在已开展实验考试地区的实施过程中，也存在考试组织管理工作量大、考试评价标准不统一、考试题目局限性大，探究类题偏少等问题，最终未能充分发挥以考促教的作用，也未达到提高学生实验动手能力和创新能力、促进素质教育实施的目的。考试基本情况如下：一是中考理化生实验考试在部分省区实现了全省统一化，还有的省只在部分地区开展了实验课考试，考试的命题和组织没有统一。二是目前的实验课考试采用人工监考，一名监考教师负责3—4名考生的评分，一场考试需要十多名监考老师，耗费大量的人力资源。很多监考老师并不是专业理化生老师，而是临时抽调的人员，人员的培训也是一项考前必须的工作，费时费力。三是监考老师同一时间监考3—4人，有的地区甚至监考到6人以上。难免存在监考不到位、主观因素影响评判结果，使得考试的客观性和公平性受到质疑。四是实验考试分数在记录、管理、公布过程中，需要人工处理，存在人为因素的干扰。五是实验考试题目在每次考试前由命题小组命题若干，考生现场随机抽题。没有构建题库，对题目进行积累和科学的评价。六是部分地区会提前公布试题，有些不允许公布试题的地区也会公布试题的范围，以考促教的目标会变形为为了应付考试的集中突击练习。七是由于监考难度耗费人力大，操作困難，实验考试在日常教学的学期末也很少进行。

另外，考虑到实验教学和考试的安全性，很多实验都是验证性的，无法让学生充分发挥想象力实现探究，并不能充分地发挥实验教学促进对学生创新能力的培养的作用。

三、基于虚拟现实技术的中考理化生实验考试系统的设计

（一）设计概述

该系统是一套以虚拟现实技术为核心，融合人工智能、大数据、云计算、移动互联网、物联网等先进信息技术的智能化中学物理、化学、生物实验课程教考评系统，全面应用于中学理化生实验课的教学、考试及分析评价过程，实现实验教学、考试及评价的信息化、智能化。

（二）系统功能

系统包括真实实验教学管理和虚拟考试管理两部分，二者相辅相成，共同达到促进实验考试改革和实验教学质量提升的目的。

1.虚拟考试管理 系统的核心功能是基于虚拟现实技术的智能化自动评分实验考试管理。包括选择虚拟的实验用具，进行交互式的实验操作，系统在数字化环境中便捷地自动完成评分。关键技术是虚拟实验环境建构，包括实验室环境、实验台、实验仪器、虚拟实验人物等[3];虚拟实验交互行为，实验人物选择实验仪器，完成实验任务的流程;虚拟实验自动评分，在虚拟环境中，通过与实验模型的匹配，实现自动评分，充分弥补之前人工评分存在的人为干扰因素。如图1所示。

在虚拟实验的构建基础上虚拟考试系统的功能还包括考试管理的基本功能，如图2所示。其中，题库建设将根据课程标准和当地选择教材设计实验考试题目，进行虚拟实验的构建，形成丰富的题库，并统计题目难度、区分度，实现题库的优化。考试成绩汇总将进行中考成绩统计，针对总体学生汇总当年中考实验考试数据，自动生成各类数据报表及上报教育部门报表。

2.真实教学管理 真实教学管理模块实现日常实验教学的信息化管理，功能如图3所示，教学优势体现在以下几个方面：一是实现实验教学的个性化指导。将实验流程录制视频上传到网络平台，学生可以反复观看，解决了传统教师演示方式下学生不能清楚看到的问题。二是充分发挥实验教学的作用。在日常实验教学中，规范实验操作，提高学生的动手能力;利用虚拟实验，提高学生的创新能力。三是学习资源的自动化推送。在平台资源存储中，建立实验内容和理论教学的链接，实现实验教学和理论学习的联通，通过实验操作问题发现理论学习不足，实现学习资源的自动化推送。

四、结语

在实验教学中，以培养学生真正的动手能力为目标，基于虚拟现实技术的实验考试系统实现理化生实验中考主要目标是解决考试组织难、评价难的问题。但是，也必须深刻地认识到虚拟实验在实现探究性实验中的作用，利用虚拟现实的优势，允许学生在虚拟的环境中，完成创新实验，而不用担心实验失误带来的风险。所以在解决了基本的实验考试问题后，继续探索基于VR技术的探究性虚拟实验也将具有更深远的意义。实现以考促教，以教促考的良性循环，真正到达通过中学理化生实验培养学生探究能力、创新能力的目标。

参考文献：

[1]宋蔚.基于虚拟现实的虚拟实验研究[D].重庆大学，2005.

[2]袁学倩，邬家炜.基于协作实验模式的虚拟实验系统研究[J].计算机与现代化，2010（06）：23-27.

[3]Tassos A.Mikropoulos*，Antonis Natsis .Educational virtual environments：A ten-year review of empirical research（1999–2009）.Computers & Education 56 （2011） 769-780.