数字化学业述评赋能高中物理课堂转型

【摘要】教育数字化转型背景下，秉承评价即教学的教育理念，实施数字化学业述评赋能高中物理课堂转型.本文从学业述评视角审视传统教育评价行为，探索数字化学业述评的实施路径，解决数字化课堂教学实时评价的技术难点，构建基于物联网数字化转型的物理课堂，促进学生物理课堂的深度学习.

【关键词】数字化评价；高中物理；深度学习

教育评价事关教育发展方向［1］.目前，教育评价领域正经历着深刻而复杂的转变，课堂教学从知识课堂向素养课堂转型，从封闭、单向转向开放、互动，教学评价从依据经验转向依据标准，转向信息化、人工智能 ，其核心是评价理念的变革和评价工具的创新.数字化学业述评作为教育评价领域的新概念，是对日常学习评价的顶层设计要求，也是教师落实教育评价改革的重要着力点，更是对“从对教育的评价到促进教育的评价”的国际评价改革趋势的呼应.

1 数字化学业述评的实施构想

1.1 学业述评简述

《辞海》对“述评”的解释是“叙述和评论”，述评既要陈述事实，又要对事实作出相应的分析和评价，强调有述有评、述评结合.因此，学业述评包括“述”和“评”两部分，既是针对学生学习情况的描述性评价，包含学生的学习表现和学习成果.基于多方面证据综合分析后针对学生的表现性评价，包含对学生发展情况的评价和针对学生的个性化指导建议，其根本目的是以评价促进学生的发展［2］.学生学业述评既“述”又“评”，是基于多方面证据的综合评价.它以“述”定“评”，是对传统结果评价的改进.它为“评”而“述”，也是对过程评价的强化.它强调基于证据的个性化分析和指导，更是对增值评价的有益探索.

1.2 学业评价发展

国内外学者们普遍认可实施学业述评对于促进教育评价改革、提升教育质量的重要价值和深远意义.例如，余文婧认为实施学业述评的核心是“学生的积极参与”，应该围绕共建协商式评价标准、创设分布式反馈机制、共享复调式述评话语三个方面展开［3］.再如，刘绿芹、李润洲认为学业述评的基本路径包括阐释、确证和建构三个环节；其中，阐释环节是师生共同围绕学业内容、学业标准进行交流、互动，确立述评标准的过程；确证环节是师生通过充分协商，呈现学业收获和学业问题的过程；建构环节是从知识的内容、形式和旨趣三个维度建构学习路径的过程.

1.3 课堂评价变革

随着人工智能技术的快速发展，AI大幅降低了课堂观察技术使用门槛，技术服务教育数字化转型成为可能，充分运用物联网技术对课堂中不同层次学生的学习水平展开质性评价，基于SOLO分类评价理论转化为可视化、易操作的学习评价量表在课堂实践，获取更直观、准确的评价标准，建立科学有效的课堂学习评价指标，构建课堂深度学习自动评价系统，研发系列数字化的创新实验教具等.通过建立实时课堂影像分析系统，技术上可以实现对学生的课堂学习情况及教师的教学绩效的跟踪、分析、建档、评价等，结合适当的外围硬件，开发不同主题的评价应用，形成成序列的数字化转型新课堂教学方案.

2 数字化学业述评的实施路径

2.1 研究对象

研究对象为高中学生和物理教师，围绕“如何开展高中物理学业述评”依次对搜集学生学习行为、描述学生学习表现和学习结果、提供个性化建议促进学生自主发展进行研究.研究以“主导－主体”的教学结构理论为指导的课堂结构分析，以教师、学生、教学内容、教学媒体作为四大结构要素.遵循教、学、评相统一的原则，对教师课堂行为、学生课堂表现及课堂学习目标达成等按照一定的标准进行分级，科学设定细化指标实现对学生的发展性量化评价.

2.2 总体框架

首先，确定高中物理学业述评需要搜集的学生学习行为，解决“观察什么”的问题；其次，制定搜集和整理学生学习行为的方法，涉及技术手段选用和评价任务设计两个方面，解决“怎么观察”的问题；其次，确定高中物理学业述评报告的撰写原则和方法，涉及包括框架的制定、学生学习行为的解释和学生学习进阶路径的规划，解决“结果呈现”的问题；最后，进行第一轮实践研究，并从学生发展情况和教师专业发展两个方面评价学业述评的实施效果，解决“效果评价”的问题.在总结第一轮实践研究结果的基础上，完善高中物理学生学业述评的实施路径，并进行第二轮实践研究，完成高中物理学生学业述评实施模式的“模式建构”任务.

2.3 技术框架

该述评系统主要由数据处理中心、网络、手持设备、APP、PC客户端、微信小程序等组成.系统核心部分数据处理中心采用Python的Flask框架编写一个Web服务器，选择Python内置的SQLite数据库用于存储数据，采用Python自带的大数据分析库进行数据处理.

（1）课堂专注度评价：构建专注度评价系统的可视化平台，以Python作为主要开发语言设计，将模糊综合评价中获取的专注度分数以不同的可视化形式展示给学生与教师.构建基于TensorFlow+Python的深度学习框架，利用OpenFace2.0面部识别模型实现对课堂师生微表情的实时识别、采集、分类、分析，可拓展包括语音、声纹、文本、行为、角色识别等.评价指标设置支撑细项，包括情感、语速、语言凝练度、想象力等课堂支撑类指标.经过数据预处理，教学分析多模型处理，数据结构化处理，使用模糊综合评价的矩阵算法对课堂专注度进行量化评分.

（2）学生发展性评价：围绕教育评价的三要素——认知、观察、解释，设计评价任务，观察和解释学生行为，判断学生水平.首先，根据课程标准、学生实际情况制定具体、可操作性强的学习目标，以学习进阶理论为依据，建构学生的认知发展模型，预测不同水平学生的典型表现.其次，精心设计合适的任务情境，通过课堂问答、学生作业和阶段性测试等评价任务，搜集学生在完成任务时的学习表现.最后，依据认知发展模型和学生自我标准，综合多种因素解释学生学习行为.

（3）课堂结构性评价：依托弗兰德斯互动分析FIAS模型理论构建“结构－活动评价矩阵”，将整堂课或某一个教学片段总时长分为若干个变量，观察师生在课堂上交往互动情况，制作活动矩阵分析表.依托数据采集及有效算法建立知识图谱、肢体语言分析、表情分析、情感分析等四大教学评价版块.设计启发性、学生表达稳定、师生话题交流稳定、教师聚焦讲授与提问、学生发问、教师发问、教师正面回应学生等七个维度，主要用于观察分析师生在课堂上的提问、回答、反馈情况.

3 数字化学业述评优化物理课堂结构

3.1 数字化学业述评的价值

开展学业述评在促进学生发展、教师发展和教学改革三个层面都有独特的价值.学业述评有利于教师关注学生个体差异、推动教师因材施教，关注学生学习过程、尊重学生生命成长规律，让学生从被动改进走向深度学习、从知识获得走向素养提升，是学生全面、可持续发展的调控器；有利于促进教师教学素养提升，让教师实现可持续发展，是教师专业发展的培育器；能实现教学的持续性改进，让教学转向深度学习，从而提升教育教学质量，是立德树人的融合器［4］.

3.2 数字化学业述评的创新

新一代课堂学习述评系统的研发和升级应用基于数字化转型，解决高中物理学业述评需要搜集的学生学习行为及其搜集方法的难点突破，实现大智慧课堂教学生态.数字化学业述评主要通过优化算法，研发面部表情与头部姿态识别技术对真实课堂进行学生专注度评价、学生发展性评价、课堂结构性评价等.评价聚焦课堂创新思维、批判思维、交流、合作等四大素养，构建课堂教学的“结构－活动评价矩阵”，使教学活动的组织调控、认知思维、情感交融、目标达成等成为评价的主要结构.将教师主导评价模块设为目标定位、课堂艺术、课堂调控、思维激发、评价反馈五个指标.将学生主体评价模块设为整体发展、合作交流、学习体验和教学达成四个指标，并细化制定各指标的可执行算法模型.

4 数字化述评应用物理课堂教学评价

物理学是一门以实验为基础的自然科学，实验教学是中学物理教学工作的重要环节，将信息化技术、物联网技术融合创新教具，将课堂学习评价融入培养学生物理学科核心素养具有可操作性和重要价值.

从教学内容分析，实验是高中物理最重要、最显著的特点，实验教学是物理教学的重要组成部分.电学是高中物理难点部分，最能展现物理学发展中睿智和灵气的思维，是培养物理核心素养的重点章节，上承力学，下启电磁学.如开发可测量学生操作评价的多功能电学实验箱、探究平行板电容器电容简易装置、力声光电集成传感器等系列教具，验证了测评系统数据的稳定性和准确性.

从思维角度分析，电学是高中生从形象思维向抽象思维突破的关键一层，在高中物理中有着举足轻重的地位.探究能力是学科核心素养非常重要的一个指标.实验教学对学生的操作能力有很高的要求，如能熟练操作电表、滑动变阻器，并掌握伏安特性曲线的描绘、电动势内阻的测定、多用电表的使用.

从考核角度分析，借助SOLO分类理论诊断学生思维层次，把握学生的现状，改进教学方案，设计教学环节，激励学生采用深层探究式的学习方式，并用LPQ评测前测与后测比较分析，通过评价学习方式的改变，探究适合教学的方法，为改善电学部分的教与学提供参考.借助测评系统收集分析学生深度学习行为数据，评定学生观察、动手、思维分析、解决问题的能力，反馈学生相互交流、合作的能力.

述评系统实现了数据共享，覆盖课前、课中及课后等环节的数据收集及应用.在研究中突出教与学的良性互动关系，让学生乐于探究［5］.根据实践数据综合报告，实验课堂学生普遍反映有较深刻的参与体验和学习收获.

5 结语

在新时代深化教育评价改革亟需提升教师教育评价能力的现实下，从学业述评视角审视传统教育评价行为，秉承评价即教学的教育理念，提升教师教育评价能力.教育数字化转型是一个很重要的契机，实施数字化学业述评研究与探索，能很好地满足课堂教学实时评价、过程性评价、发展性评价等评价要求.系统的评价量表的研究制定、评估指标的细化、课堂课例实践等为赋能高中物理课堂的转型打下了良好的基础.开发基于物联网技术的开放式高中学业述评系统平台，从技术策略、教学实践和创新设计等方面探讨高中物理教学创新的新途径，促进学生物理课堂的深度学习，为学科核心素养的提升提供新的理论和实践案例，丰富学习评价改革的手段和内涵.

【本文系福建省教育科学“十四五”规划2023年度课题“新教材背景下促进深度学习的高中物理情境化教学研究”（课题编号：FJJKZX23—076）阶段性研究成果】

参考文献：

［1］深化新时代教育评价改革总体方案［EB/OL］.（2020-10-13）［2024-08-9］.http：//www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5554488.htm.

［2］杨欣.教育评价改革的算法追问［J］.华东师范大学学报（教育科学版），2022，40（01）：19-29.

［3］余闻婧.教学述评：内涵、意义及路径［J］.中国教育学刊，2023（03）：33-38+44.

［4］刘绿芹，李润洲.学业述评：日常学生评价的理性追求［J］.中国教育学刊，2022（09）：32-39.

［5］翟彦芳，赵玉萍，邢红军.物理课堂教学评价的深化研究［J］.物理教师，2022，43（09）：9-14.