太原市实验教学工作实践与探索

许原芝

太原市实验教学工作实践与探索

许原芝

太原市教育装备中心(以下简称“太原教装中心”)为教育公益一类副县级事业单位，现有教职员工46人。下设4个科室：办公室、仪器科、设备科、电教科。主要工作是负责全市中小学教育技术装备工作及全市中小学教学仪器设备的采购和供应；负责全市中小学实验室、图书室建设与管理工作；承办中小学统一着装及学具、教学用品的管理工作，协助学校进行实验室管理，同时培训考核实验人员。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确提出“坚持能力为重”的战略主题，要求“着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，教育学生学会知识技能，学会动手动脑，学会生存生活，学会做人做事，促进学生主动适应社会，开创美好未来”。实验教学是落实立德树人根本任务的重要途径，是坚持实践能力为重理念的基本方式。为了更好地推进实验教学改革、提高实验教学质量，太原市在国家和山西省相关政策措施的基础上，直面现实，剖析问题，积极应对，深入探索了新时期背景下实验教学的发展途径，取得了显著效果，初步构建了实验教学“太原模式”。

太原市从以下几个方面着手，探索实验教学之道。

一、组织教研活动 提高实验教学水平

夯实专业基础理论，提高专业基本技能，是太原市组织实验教师教研活动的主要目的。

1.搭建三级教研平台

太原市为实验教师搭建了校本教研、联片教研、网络教研三级平台。一是校本教研。发挥自我反思、同伴互助、专业引领的作用，努力引导实验教师主动发展、团结协作、虚心学习，在实践中不断提高。 二是联片教研。2006年，太原市下发了《关于开展中小学图书管理、实验教学教研活动的通知》，对全市中小学校进行划片分组，建立了实验教研活动组织机构，对开展理、化、生、科学实验教研活动做出细致安排，全市中小学以组为单位，每月组织一次实验教师教研活动。三是网络教研。太原市建立了“太原实验教研”QQ群。实验教师可以随时在网上交流，就实验教学中的重点、难点、仪器配备、实验室管理等内容进行交流互动。QQ群中配备了大量的实验教学资料和教学成果，供一线教师分享。

2.组织多种教研活动

教研活动形式灵活多样，包括专家理论引领、现场操作演示、实际动手训练、优秀案例展示、实地参观学习等。完成了初、高中理科现行教材中涉及的111个基本实验，并探究创新改进实验，活动中帮助教师了解教学仪器、规范实验操作、提高操作技能。组织教师到探究实验室参加研讨活动，现场操作，深入把握先进技术装备在实验教学中的应用，深度融合实验教学与教学内容的关系，推动教师的实验操作技能与教学水平同步提升。在活动中，各级学校提交的优秀实验课例得到及时展示，一线教师自制的实用教具得到及时推广。在研讨中推出精品，在教学中分享成果，既节约了成本，又提高了质量，实验教师参加教研活动的积极性越来越高。

从2006年至今，太原市每月组织1次联片实验教研活动，实验教师操作技能得到提高，对教材内容的理解更为深刻。一些实验教师从原先畏惧复杂的实验、现象不明显的实验，到可用多种方法操作同一个实验，开阔了知识视野，丰富了教学手段。

3.涌现一批教研典型

通过系列教研活动，实验教师熟悉了新课程理念，把握了现阶段要求，积极探索，努力创新，涌现出一批先进典型。郝锁如老师在《用油膜法估测分子的大小》专题实验中，利用改装注射器使油酸自由下滴，消除了过去实验时使用长滴管导致每滴油酸体积不均的问题，减小了误差。李燕萍老师在《石蜡油的分解》专题实验中，采用双头酒精灯加热的方法，很好地解决了催化剂效率低问题。左光亮老师在《探究酵母菌细胞的呼吸方式》专题实验中，选择安琪酵母粉作为实验材料，采用水族箱增氧气泵通气，利用恒温水浴保温保证酵母菌新陈代谢速度，改进了实验材料，优化了实验过程。一大批教师在实验方法、实验材料、实验步骤上进行创新，强化了实验效果，提高了课堂效率。

二、开展专题研究 提升科研水平

教育要发展，科研要先行。开展课题研究，是实现实验教学高品位发展的有效途径。围绕教育部《运用现代教育技术装备促进基础教育实践教学模式的改革与创新研究》这一总课题，太原市32所学校、单位开展了《太原市现代教育技术装备调查研究》《运用现代教育技术装备促进教师技术运用能力成长的研究》等33个子课题的研究。

邀请原教育部基教二司乔玉全处长和总课题负责人刘强博士为教师做培训。乔玉全处长的讲座《推进教育装备与教学融合》、刘强博士的讲座《运用现代教育技术装备促进基础教育实践教学模式的改革与创新研究》，为大家理清了研究思路，解决了研究中遇到的疑难。2017年，这些课题已经全部结题。

三、建立激励机制 促进教师成长

为了推进实验教研活动深入开展，更好地发挥实验教学在素质教育中的作用，建立激励机制，巩固和提升实验教研活动成果。

一是组织全市中小学实验教学能手、教学标兵的评选活动。自2004年开始，太原市每2年组织一届能手评选，第二年在能手中选拔教学标兵，树立教师典型，发挥辐射作用。在评选过程中，重点评价教师的实验操作技能、实验设计与改进方法、实验创新能力、实验演示与讲解能力等实验素养。目前，太原市共评选市级实验教学能手和实验标兵217名，省级实验教学能手45名。此项活动的开展激发了实验教师的工作积极性。

二是从2012年起，连续5年举办理、化、生教师实验技能大赛，2017年又将数学教师应用图像计算器能力列入竞赛项目。此项大赛由教育局和工会共同组织，大赛分初赛、复赛、决赛3个阶段，分别在学校、县区、市级3个层面组织，太原市中学理化生学科教师实验技能竞赛，与能手比赛不同的是，竞赛是针对我市中学理、化、生一线教师，这为深化太原市实验教学课程改革，加快提升理化生教师实验教学素养，提高实验教学质量，将起到积极的作用。吸引广大一线教师积极参与，促进不同层面教师共同发展。太原市以“以赛促训，德能双升”为目标，以“钻研、创新、提高”为主题，评出实验技能优秀的教师工会给予记功表彰，已有12名教师记功，荣获一等奖19名，二等奖24名，三等奖36名，这些教师与教学能手、教学标兵共同构成我市实验教学的中坚力量。

通过技能、能手和标兵比赛，挖掘出了一批刻苦钻研的教师，发现了一些典型的案例。杨云老师改进的实验《探究物体的动能和哪些因素有关》，该实验的传统做法是在实验桌上建立斜面，小车从斜面上下滑，推动下方的物体水平移动，利用转换法，建立水平移动距离和物体动能的关系。杨老师将日常生活中的废物利用，巧妙地自制磁铁支架，将以往在实验桌上完成的实验搬到黑板上。不仅增加了可视效果，而且使每次的实验数据都能留在黑板上，便于直观的得出实验结论。樊红莉老师在《氨气喷泉实验创新设计》实验中，将氯气的制备、收集、验满、喷泉的喷发于一体，实验时进入的水量可达到烧瓶容积的4/5，整个过程操作简便，实验效果好，无氨气的泄露，环保无污染，无须拆解仪器可以反复多次实验，更加适合在教室做演示。与此同时，将好的改进的实验由山西人民出版社结集出版，以使更多的教师受益。

在山西省2017年中小学实验教学说课活动中，太原市教师获特等奖的4名，占全省特等奖比例的三分之一；获一等奖的5名，占全省一等奖比例的四分之一；获得二等奖2名、三等奖1名。太原教装中心荣获2017年山西省中小学实验说课的优秀组织奖。

四、完善实验教学体系 强化政府督导作用

在传统的实验教学管理中，重视实验室的建设、实验器材的配备和使用，但在管理链条中缺少教研环节，无法保障设备的合理使用、高效运行。现在，将教研活动纳入管理范畴，形成了建、配、管、用、研有效衔接的完整的管理体系，提高了设备的使用效益。由我们结合我市实际，从实际管理使用的功能出发研发的太原市教育装备信息管理系统平台，已经在学校上线，目前通过“系统”能够实现学校的教学设备的日常管理和应用功能，实现了数字化管理，打造高水平的实验教学专业平台。

2017年，为了落实《教育部关于新形势下进一步做好普通中小学装备工作的意见》(教基一﹝2016﹞3号)中“做好配备工作、提升管理水平、推动全面应用、增强创新能力”的文件精神，将学校实验教学的开展情况作为一项重点内容列入太原市人民政府教育督导委员会办公室开展的秋季开学督导工作，从实验教学内容、实验管理、实验开出率及学生动手操作能力等方面进行了督导检查。通过督导进一步推动实验教学，巩固实验教学的成果。

五、创新实验操作考评 探索实验教学“太原新模式”

1.直面实验教学发展困境 开拓实验评价新思路

实验操作考试是目前中考中难以操作的一项考试。从20世纪90年代开始，我国实验操作考试基本做法由学生在实验室现场实际操作，1名教师监考1～3名学生等，也即“单师监考、一次定分”。这种模式的考评存在很多弊端：一是监考评分教师数量不足，持续工作时间长，劳动强度大；二是欠公平、公正，这种监考方式容易给“人情分”等留下隐患，况且一位教师监考多名考生也容易产生“看不过来”“看了这边，误了那边”等情形，导致不能公正判分；这种传统监考的方式由于无法还原实验过程，不好对最终成绩做出评判，同时还被广大考生家长因担心公平公正的问题所诟病。

长期以来形成的实验考核评价的弊端，使考核流于形式，不仅影响实验考核本身，甚至会影响教育教学过程。因为不能发挥检查学习结果、引导实验教学和促进实验教学发展的功能，导致实验教学不受重视，表现为实验开出率低、实验设备不完善、师生实验能力低下等问题，实验教学工作受到极大的限制。

着眼于破解实验评价、实验考核难题，从如何保证实验考试的科学性、规范性、公平性，提高实验考试的透明度，提高社会的信任度，提升实验考试对实验教学的积极导向力入手，努力利用互联网的新理念、新技术破解难题，推动实验教学整体的改革与发展。实验操作考试，必须用科学的评价手段，才能使实验教学工作落在实处，也只有创新考试评价方式，才能完善实验操作考试。应用信息技术手段实现对实验操作考试进行客观科学评价，通过互联网与实验考试相融合提升考试的科学性、规范性和公平性，以此带动实验装备、实验教学管理、实验教学实施、实验教学研究等实验教学多个领域的发展，进而实现实验教学事业的整体发展。

于是提出“应用信息技术手段实现对实验操作考试进行客观科学评价”的设想，并在专业团队和有关公司的支持下，开发出“互联网+实验操作考试评价系统”，在2015年太原市的实验操作考试中得到了全面运用。

2.构建“互联网+评价”体系 创新实验教学操作考试方式

“互联网+实验操作考试评价系统”采用分布式云存储架构，通过区域中心处理服务器，连接各个考点的存储设备(计算机)通过一个区的中央处理服务器，达到协同工作。这样可以保证实验视频数据在本地监控和存储时达到最高速度和效益，同时又提供了网络处理、备份等功能，实现了信息一体化管理，功能图如图1所示。

图1 “互联网+实验操作考试评价系统”功能图

系统由实验操作云数据管理中心、考场设备(包括网络摄像头、考生终端、考点管理主机等)组成。实现参考学生、学校、考题、考场等所有数据信息化管理，视频监考、实验过程记录、后期追溯。每场考试只需2名监考教师和1名信息技术管理人员，阅卷是在计算机环境下按照设定的赋分标准统一评分，分数的自动生成以及学情分析等功能。即使在考试成绩公布后，对有疑问的实验也可以做到即时查询，为考后异议的解决提供了依据，网上阅卷等手段在很大程度上解决了实验操作考试打分客观性公平性问题。通过实验考评系统的大数据分析系统，为实验教研积累提供了大量真实的基础数据，为实验教研的开展提供了坚实基础。

为做好2015年中考加试理化实验操作考试工作，太原市在41个考点学校安装配备实验操作考试评价系统。由于使用实验操作考试评价系统是全国首创，又是太原市首次大规模应用，为稳步推进，做好做实，实验操作考试是在实验操作考试评价系统环境下监考评分教师现场打分的方式进行。对有异议的考生最后再采用视频数据，确定分数。在考试现场，每场的第一名考生当场操作计算机，随机抽题，确定48名学生的考题，抽题过程在大屏幕上显示。进入考场，每个实验台上都有一个数据盒，两旁都固定了2台高清摄像头，考生实验操作的全过程通过视频数据传输到云数据管理中心，监考教师现场评分，经学生确认后即时输入分值，提交数据中心。

两种监考模式结果对比：在传统监考的模式下一名监考评分教师一天14场监考学生总数为28名，而使用考试系统后期评分，一天按1名教师工作6小时，考评1名学生保守用时5分钟(实际可以更快些，有快进评价功能，3分钟即可)，一天可以给72名学生评分，这样大大节省了监考教师的工作强度；从评价的公正性上讲，将现场教师评价和后期教师评价的数据进行了对比分析，后期评价由于能做到追溯，多名教师可以评价1名学生，尺度一致，评分公正(如图2所示)；在考试成绩的学情分析上，现场评分模式，只能对整体学生成绩做出分段人数多少的评价，如10分的学生有多少，9分的学生有多少等(见表1)。

表1

而考试系统评分则是可以分析出在每个试题中学生每步得分的情况，从而找出实验教学中的难点、重点，并使整个考试管理变得高效、透明、客观、公正。

图2 网上评分与现场打分对比(抽样)

3.应用“互联网+系统”保障考试公平公正

2017年，为了切实保证实验操作考试工作公平、公正、客观，全市44个考点96个考场全部建立了“实验操作考试评估系统”，在考试中，监考评分教师在该系统下现场监考评分，该系统可实现实验试题的编制、导入和存储；实验操作过程的实时监控、记录和上传，学生答卷的记录，能将实验过程再现，提高了实验操作考试的效率和公平性。此项工作为全国首创，吸引了全国各地兄弟单位和上级单位到太原市考察、参观、学习、交流。考试期间，太原市还统一协调县(市、区)之间互派监督员巡查考点，全市共派出26名监督员，更好的保障了实验操作考试的公平公正和顺利进行。

考试结束后，太原市将成绩有疑问的17名考生成绩复查申请经各区县上报并汇总后，组织专家，通过“实验操作考试评估系统”记录的考生现场操作视频和答卷高清照片，对考生提出的评分质疑点进行复评，并及时将结果回复各区县，极大程度保障考生考试的公平公正。

4.成绩分析

2017年太原市共有41 556名考生参加初中毕业升学理化实验操作考试，其中有254人缺考，参加考试考生均分9.31分，较去年均分9.12分提高0.19分，10分的学生也较去年上升了8%，说明在这一年当中，太原市实验教学效果较去年有所提高。化学均分9.25分，物理均分9.36分，具体成绩分布情况表见表2。

表2 太原市2017年初中毕业升学理、化实验操作考试成绩分布情况表

表3 2016年、2017年考试成绩占比情况分析

考分达8分以上的学生，对理化实验的内容和操作已达到了比较熟练的程度，6分以上8分以下的学生，对实验的基本操作和认知已有了比较完整的了解，但细节上还需要加强，6分以下的学生，除因失误造成的失分外，这一部分学生对实验的认识仅仅停留在初步了解的层面上，在学科知识学习和实验操作动手能力上与优生还存在较大差距。

整个考试过程各县(市、区)组织有序工作细致扎实，2017年初中毕业升学理化实验操作考试工作圆满完成。

总之，初中毕业升学理化实验操作考试极大地提高了学生的动手能力，充分发挥了教学仪器设备在教育教学中的作用，提高了学校所配仪器的使用率，在基础教育阶段为国家培养人才奠定了坚实的基础。

六、系统谋划实验教学新发展 探索建设实验教学太原新模式

通过对太原市2015—2017年中考理化实验操作考试的总结，也初步形成了对实验教学区域发展的“太原模式”的基本认识：即努力提高学生的实践能力和创新能力，以实验教学评价改革为抓手，提升、稳固实验操作考试的地位，通过互联网与实验考试相融合提升考试的科学性、规范性和公平性，以此带动实验装备、实验教学管理、实验教学实施、实验教学研究等实验教学多个领域的发展，进而实现实验教学事业的整体发展。

“互联网+实验操作考试评价系统”服务于“以学生为本，知识、能力、素质协调发展”的实验教育理念和“以能力培养为核心”的实验教学观念，是一个科学、公正、数字化、实践多方面相结合的平台，它打破了传统的实验考核评价的局限，如对接于“三通两平台”的整体数字校园建设，在日常实验教学中进行过程性考核和教师的实验技能评价，必将会对实验教学产生深远的影响。

七、结束语

太原虽处中部地区，经济发展、教育投入与东部发达地区尚有差距，但立足自身工作职能与定位，服务区域教育改革大局，运用互联网思维，尝试“互联网+”的创新实践，是有可能拓宽与拓展教育装备工作质量发展之路的，“互联网+实验操作考评”更是提升实验教学公平性、高效性、方便性、准确性、安全性的有效途径。“互联网+”对促进整体教学体系、教学内容和教学方法的改革，加速教育手段的现代化，具有巨大的推动作用。

许原芝，主任。太原市教育装备中心，030009