作業(yè)系統(tǒng)中計算類主觀題處理技術研究.pdf

1、作業(yè)和批改作業(yè)是一個重要的教學環(huán)節(jié)。大量研究表明，學生認真做作業(yè)和教師認真改作業(yè)對學生的學習質量和學習成績具有至關重要的影響。利用計算機對學生作業(yè)進行識別和批改，較教師手工批改作業(yè)能大大提高作業(yè)批改的速度，減輕教師的工作量。目前已有較多作業(yè)批改軟件，但它們大多是對選擇題、判斷題等客觀題進行識別和批改，較少能對計算類主觀題進行自動識別和批改。本文提出了利用計算機自動識別和批改計算類主觀題的方法，并以“材料力學”課程為主要研究對象，運用符號

2、運算、專家系統(tǒng)等技術，研究了部分初等數(shù)學表達式的比較識別方法，并在此基礎上建立了材料力學課程部分計算類主觀題的自動識別和批改技術。 計算類主觀題的自動批改是一個基于知識的智能識別技術，本文研究了適合材料力學計算類主觀題識別的知識表示方法。文中將知識分為學科理論知識和學科專家知識。為了進行計算機自動批改和識別，就必須有效的組織和表達學科理論知識。本文提出了將學科理論知識中的解答步驟用SUM、TERM、FIELD等算子進行嵌套表示，

3、對一些較復雜的FIELD還采用O變量進行化簡，從而保證了識別的效率和正確性。為了對學生在作業(yè)中暴露出來的錯誤和問題進行描述，必須合理有效地根據(jù)教師豐富的教學經(jīng)驗來設計學科專家知識。本文提出了通過定義關鍵步驟、錯誤步驟等學科專家知識來診斷學生作業(yè)中的錯誤和問題，形成學生的學習情況記錄，從而指導學生進一步的學習。 數(shù)學表達式的比較識別是學生作業(yè)自動識別技術的核心，本文運用最大公因式提取和因式分解等符號運算技術，實現(xiàn)了部分初等數(shù)學表達

4、式的比較識別，為計算類主觀題的自動批改打下了一定的技術基礎。 本文提出了適合計算類主觀題自動識別和批改的控制模型。計算類主觀題的識別是一個相當復雜的過程。為此建立了一套高效的控制模型對識別和批改工作的整個過程進行控制，本文將識別過程分為前處理、正確解答的識別、錯誤解答的識別以及相似錯誤的識別四個階段，而在識別策略上則提出了采用了“解法識別”、“解答識別”和“步驟識別”三層結構的識別控制策略，從而使學生作業(yè)的自動識別和批改更加準確

5、可靠。 本文運用專家系統(tǒng)實現(xiàn)了作業(yè)錯誤的自動跟蹤與動態(tài)診斷。已有的大部分教學軟件除了缺乏對主觀題進行自動識別的功能之外，還缺乏對學生作業(yè)中錯誤和問題的定義、描述、自動跟蹤和動態(tài)診斷等功能，而這些功能是作業(yè)環(huán)節(jié)在整個教學過程中的一項十分重要的功能。本文提出通過定義錯誤評價和與學生的錯誤解答動態(tài)綁定的關聯(lián)評價，實現(xiàn)了學生作業(yè)中的錯誤和問題的定義、跟蹤和診斷等功能。通過學生上機做作業(yè)，計算機可以診斷出學生在學習過程中和對相關知識的掌握