CN108109453A

CN108109453A - 作业批改装置

Info

Publication number: CN108109453A
Application number: CN201711486085.9A
Authority: CN
Inventors: 唐卷; 饶永生; 郭四稳; 邹宇; 何丹; 李传中; 黄勇
Original assignee: Guangzhou University
Current assignee: Guangzhou University
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2018-06-01

Abstract

本发明公开了一种作业批改装置，包括：输入模块，用于获取待批改作业的文本或图片信息；识别模块，用于将所述的文本信息或图片信息识别为知识点；知识库模块，用于通过谓词逻辑表示知识点；推理规则库模块，用于根据公理、定理、定义和公式建立推理规则；自动修正模块，用于发现解答过程中的错误并通过回溯技术获得后续正确的解题过程；自动检验模块，用于检验学生解答过程的完整性；自动批改模块，用于调用所述识别模块、知识库模块、推理规则库模块、自动修正模块、自动检验模块以对作业进行自动批改与修正，并保存批改结果；记录模块，用于记录作业自动修正的部分或自动检验中不完整的部分，以及这些部分所涉及的知识点与推理规则。

Description

作业批改装置

技术领域

本发明涉及智能教学系统，更具体地说，涉及一种作业批改装置。

背景技术

目前，中小学生们面临作业量大的现状，尤其是初等数学学科的作业量，给老师批改作业带来了相当大的工作量，老师除了要处理繁忙的日常工作以外，还需要对学生们大量的作业进行批改。近年来，随着人工智能技术的不断深入发展，人们不断提出通过智能技术手段来解决传统的作业批改方式，从而能够让老师从繁琐的作业批改工作中解放出来。

在有关技术中，自动批改作业装置利用简单的扫描设备，扫描学生作业的内容，存储在预先设定在批改作业装置中的存储装置中，通过中央处理装置把扫描文件与预先存储的答案进行比对，然后通过打印机设备进行输出，完成对作业进行的批改。该现有技术不足之处在于：一是需要先录入标准答案，然后用学生的解答来匹配标准答案给出批改结果，从而难以根据学生的解题过程进行自动推理判断，尤其对于一些存在多种解法的题目，无法反馈学生解答的多样性；二是难以自动地反馈学生出现错误的地方，也无法进一步分析学生出现错误的原因。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种作业批改装置，能够根据学生的解题过程进行自动推理判断，反馈学生出现错误的地方，进一步分析学生出现错误的原因。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种作业批改装置，包括：输入模块，用于获取待批改作业的文本或图片信息；识别模块，用于将所述的文本信息或图片信息识别为知识点；知识库模块，用于通过谓词逻辑表示知识点；推理规则库模块，用于根据公理、定理、定义和公式建立推理规则；自动修正模块，用于发现解答过程中的错误并通过回溯技术获得后续正确的解题过程；自动检验模块，用于检验学生解答过程的完整性；自动批改模块，用于调用所述识别模块、知识库模块、推理规则库模块、自动修正模块、自动检验模块以对作业进行自动批改与修正，并保存批改结果；记录模块，用于记录作业自动修正的部分或自动检验中不完整的部分，以及这些部分所涉及的知识点与推理规则。

作为本发明的一种改进，所述作业包括初等数学作业或初等物理作业。

作为本发明的一种改进，所述作业批改装置还包括分析统计模块，用于分析和统计所述记录模块中作业错误所涉及的知识点和推理规则。

作为本发明的一种改进，所述自动批改模块通过调用所述识别模块提取作业的文本或图片信息为知识点，通过调用知识库模块将识别模块获得的结果分别转化为谓词逻辑表示的与作业题目对应的临时知识库P以及与学生作业解答对应的临时知识库B，通过调用推理规则库模块直到临时知识库P不再增加新的知识a，通过临时知识库B是否含于P来判断学生的解答是否正确；如果B不含于P，启用自动修正模块，在学生解题解答部分正确的基础上，自动给出正确的解答过程；如果B含于P，进一步启用自动检验模块，通过回溯算法找出完整的解答过程，基于此检验学生解答的完成性。

作为本发明的一种改进，所述记录模块首先记录回溯算法给出的正确解答过程。

与现有技术相比，本发明作业批改装置以智能自动批改方式代替传统的手工作业批改方式，能够高效率准确地将批改结果反馈给老师或学生，老师不仅可以在减少工作量的前提下获取仿人工的批改结果，而且可以智能分析出学生解答错误或不完整所欠缺的知识点，为老师进一步的教学与指导提供知识依据。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的结构及其有益技术效果进行详细说明。

图1为本发明作业批改装置的组成示意图。

图2为本发明作业批改装置的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1，本实施例的作业批改装置包括输入模块1、自动批改模块2、识别模块3、初等数学知识库模块4、推理规则库模块5、自动修正模块6、自动检验模块7、记录模块8和分析统计模块9。其中，输入模块1用于获取待批改作业并以文本或图片的方式导入；自动批改模块2用于对导入的作业进行自动批改与修正，并保存批改结果；识别模块3用于将图片或文本信息识别为初等数学知识库模块4中的知识；初等数学知识库模块4是通过谓词逻辑表示初等数学的基本知识库，如“点P”对应的谓词表示为“Point(P)”、“直线p”表示为“Line(p)”、“圆E”表示为“Circle(E)”和“∠ABC＝a”对应的谓词表示为“Angle(A，B，C，a)”等，值得注意的是，初等数学知识库模块4是事先根据初等教材的知识点通过谓词逻辑表示出来的知识库；推理规则库模块5是初等教材中的公理、定理、定义和公式等，如“规则：三角形中位线定理”；自动修正模块6用于发现学生解答过程中的错误，并沿着学生的解题步骤继续往下求解，直到获得正确的解题过程。自动检验模块7用于检验学生完成的解答过程是否完整；记录模块8一方面用于记录学生解答过程出现的错误，并记录自动修正的解题过程；并分别记录出错部分设计的知识点和推理规则。另一方面是用于记录自动检验模块7产生的结果；分析统计模块9用于分析和统计记录模块8中作业错误中所涉及的知识点和推理规则，从而能够为老师进一步的教学与指导提供知识依据。

参见图2，本发明的工作流程如下：

步骤S21：启动输入模块。获取待批改作业的文本或图片并导入，或直接将指定路径地址的待批改作业的文本或图片导入电子设备。

步骤S22：启用自动批改模块。通过利用目前成熟的文本或图像识别技术，提取作业信息。通过调用知识库模块，获取作业题目对应的临时知识库P和学生作业解答对应的临时知识库B。通过调用推理规则库模块，直达临时知识库P不在增加新的知识a；接着，通过知识库B是否含于P，来判断学生的解答是否正确；如果B不含于P，启用自动修正模块，在学生解题解答部分正确的基础上，自动给出正确的解答过程；如果B含于P，进一步启用自动检验模块，通过回溯算法找出完整的解答过程，基于此检验学生解答的完成性。

步骤S23：启用记录模块。首先记录回溯算法给出的正确解答过程，然后记录当前作业自动修正的部分或自动检验中不完整的部分，以及这些部分所涉及的知识点与推理规则。

步骤S24：启用分析统计模块。对当前批改作业记录的结果进行分析统计，分别统计错误之处或不完整之处所涉及的知识点和相关的定义、定理与公式等，并将解题(错误或不完整)分析结果反馈给老师。

其中，在所述步骤S22中，具体还包含以下具体步骤：

步骤S201：启用自动批改模块，调用以文本或图片形式导入的作业。

步骤S202：启用识别模块，利用目前成熟的文本或图像识别技术，提取作业中的信息。如“任意四边形的四条边的中点构成平行四边形”，识别出来“一个四边形ABCD”、“4个中点E，F，G，H”和“EFGH是平行四边形”。

步骤S203：调用知识库模块，将基于识别模块获得的结果转化为谓词逻辑表示的临时知识库P。

步骤S204：获取题目对应的临时知识库P。如P＝{Point(A)，Point(B)，Point(C)，Point(D)，Midpoint(E，A，B)，Midpoint(F，B，C)，Midpoint(G，C，D)，Midpoint(H，A，D)，Prove，Parallelogram(E，F，G，H)}。

步骤S205：获取学生解答对应的临时知识库B。

步骤S206：调用推理规则库模块，基于初始的知识库P，产生新的知识a。

步骤S207：判断“是否新增知识a”，如果“是”，则转入步骤S204；如果“否”，则说明通过调用推理规则库，临时知识库P不会再产生新的知识，注入步骤S208。

步骤S208：判断“B是否含于P”，如果“是”，说明学生解答过程可能正确，转入步骤S210；如果“否”，说明学生作业解答过程不正确。

步骤S209：启用自动修正模块，以P与B的交集为起点集合，利用向后搜索算法回溯出后续正确的解答过程。

步骤S210：启用自动检验模块，先利用向后搜索算法回溯出正确的解答过程，然后基于此检验学生解答过程的完整性。)

本发明可适用于中小学数学、中小学物理作业等学科的作业自动批改。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种作业批改装置，其特征在于，包括：输入模块，用于获取待批改作业的文本或图片信息；识别模块，用于将所述的文本信息或图片信息识别为知识点；知识库模块，用于通过谓词逻辑表示知识点；推理规则库模块，用于根据公理、定理、定义和公式建立推理规则；自动修正模块，用于发现解答过程中的错误并通过回溯技术获得后续正确的解题过程；自动检验模块，用于检验学生解答过程的完整性；自动批改模块，用于调用所述识别模块、知识库模块、推理规则库模块、自动修正模块、自动检验模块以对作业进行自动批改与修正，并保存批改结果；记录模块，用于记录作业自动修正的部分或自动检验中不完整的部分，以及这些部分所涉及的知识点与推理规则。

2.根据权利要求1所述的作业批改装置，其特征在于，所述作业包括初等数学作业或初等物理作业。

3.根据权利要求1所述的作业批改装置，其特征在于，还包括分析统计模块，用于分析和统计所述记录模块中作业错误所涉及的知识点和推理规则。

4.根据权利要求1所述的作业批改装置，其特征在于，所述自动批改模块通过调用所述识别模块提取作业的文本或图片信息为知识点，通过调用知识库模块将识别模块获得的结果分别转化为谓词逻辑表示的与作业题目对应的临时知识库P以及与学生作业解答对应的临时知识库B，通过调用推理规则库模块直到临时知识库P不再增加新的知识a，通过临时知识库B是否含于P来判断学生的解答是否正确；如果B不含于P，启用自动修正模块，在学生解题解答部分正确的基础上，自动给出正确的解答过程；如果B含于P，进一步启用自动检验模块，通过回溯算法找出完整的解答过程，基于此检验学生解答的完成性。

5.根据权利要求1所述的作业批改装置，其特征在于，所述记录模块首先记录回溯算法给出的正确解答过程。