基于计算机仿真的试验技能测评自动化研究-北京师范大学.PDF

技术应用 年 月 上 2005 3 / 基于计算机仿真的实验技能测评自动化研究 ! 傅 骞 何克抗 马晓强 【摘 要】 实验技能的掌握对学生来说有着重要的意义，然而，当前实验技能测评的主要手段仅限于纸笔测 验、实验报告、表现性评定和检核表等几种，远不能满足教学的需要。本文在分析当前各种实验技能测评 方法优缺点的基础上提出了一种新的测评方法-- 基于计算机仿真的实验技能自动测评。该方法将用 户的操作结果和操作序列综合考虑作为评分依据以给出客观的评价。最后，本文具体描述了该方法的关 键部件技能仿真系统和自动评分算法的实现。 【关键词】 计算机仿真；实验技能；测评自动化 【中图分类号】 【文献标识码】 【文章编号】 — （ ） — — !#$#% ! ##$ %’( )##% #’ #() # 评服务，从而为实验技能的培养带来帮助。 一、问题的提出 二、基于计算机仿真的实验技能测评概述 实验对科学研究起着非常重要的作用，从人类 历史的发展进程来看，历次科学的巨大发现都是和严 基于计算机仿真的实验技能测评的基本思想是： 谨的科学实验分不开的，而科学实验的设计、实验过 首先在网络化的计算机环境中用计算机仿真的方法构 程的实施以及对实验结果的分析都离不开实验技能的 建一个可以协同工作的虚拟实验平台，根据具体测评 参与，所以，实验技能的培养对科学研究的意义非同 的要求，可以构建物理、化学或生物等实验平台，然 一般。 后被测主体在该虚拟实验室中完成各种规定的实验内 与此不相称的是，当前实验技能测评的方法却 容，该实验内容可以是封闭的，如提供实验指导下的 比较落后，表 1总结了当前中学阶段使用的各种实 实验操作，也可以是开放的，如没有任何约束的物质 验技能测评方法及其缺陷： 鉴别等，在学生完成实验的过程中，计算机将记录整 考虑到实验技能测评是实验技能培养的重要环 个实验过程，其中包括实验操作的过程，协同工作的 节，好的测评方法不但可以正确地反映教学结果，而 过程，实验操作的结果等，在测评的最后，计算机根 且还可以反作用于教学过程，因此，我认为有必要研 据已有的评分规则和主体的操作过程及结果，给出一 究新的实验技能测评方法，使其更好地为实验技能测 个正确的评价。由于该方法的评分过程是由计算机自 动完成的，所以常被称为基于计算 1 表 当前实验技能测评方法比较 机仿真的实验技能自动测评或简称 测评方法 实现方式 主要缺陷 主要优点 当前使用场合 通过学生在试卷上 是实验技能的间接评 容易组织、代 中考、高考 为实验技能自动测评。该方法结合 纸笔测验 的答题情况进行评 价，评分结果与学生的价低、可以方 了计算机仿真技术和表现性评定方 分 真实实验技 能之间有 便地实现标准 一定的差距 化考试 法的优点，具体表现在以下几个方 通过学生的书面实 与纸笔测验相