小学数学应用题辅助评阅原型系统的设计与实现

发布时间：2020-11-18 02:43

　　 随着计算机技术的迅速发展,人工智能技术与智慧教育的融合推动了在线教育和线下教育的发展变化。在教育领域中,作业和考试都是教师了解学生阶段性学习情况和掌握程度的重要手段,伴随着教育方式的变化,作业和试卷的批阅工作量也随之增大而且任务密集,这在数学这类主要学科上体现得尤为明显。教师在批改作业时可能会受到卷面、排版、情绪等多方面因素的干扰而影响批改的客观性和工作效率,设计和开发计算机辅助评测系统既可以帮助改善这类问题,对教育教学工作意义重大,是智慧教育领域中的一个必然的发展趋势。在数学教学方面,针对客观题的自动评阅系统的开发及应用十分成熟,但针对主观题自动评阅方面的研究较少。本文通过对数学主观题题型的查阅和归类,确定以建构主义学习理论和提取练习效应为理论依据,以小学数学应用题为研究对象,进行系统的研究设计和开发。但是目前由于技术和时间的限制,本文研究初步旨在设计和开发一个基础的小学数学应用题辅助评阅原型系统,作为最终评分的辅助工具和后期进一步研究工作的参考依据。结合国内外主观题自动评阅技术的发展和运用现状,该原型系统主要采用自然语言处理技术,基于已有的通用词典,手动构建数学术语词表以提高后续的分词效果,同时采用改进后的BoW模型构建句子向量以增强对表达式的支持效果,最后计算词相似度和句子相似度,并根据两者的加权值得到最终的句子相似度结果。该原型系统实现了对小学数学应用题的辅助评阅效果,可以生成过程性结论和整体性结论,包括学生作答思路、答题精简度和答案对错的判断,能有效帮助教师总结学生学习情况和进行最终评分。本文设计并开发了小学数学应用题辅助评阅原型系统,一方面可以帮助教师了解学生学习效果,以便及时总结和完善教学策略;另一方面,可以避免人工批阅时的误差,提高作业批改和评阅的客观公正性;另外,在后续系统得以完善和投入实际应用时,可以减轻人工批阅的作业量,帮助教师将更多的时间和精力投入到教育教学的探索和研究中。该原型系统通过对小学数学应用题的实例测试,验证了该系统具有可用性和实际辅助作用,对于智能化辅助测评具有重要意义。
【学位单位】：中央民族大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：G623.5
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 研究动态
        1.2.1 国外主观题评阅研究现状
        1.2.2 国内主观题评阅研究现状
    1.3 研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2主要工作
    1.4 论文组织结构
第二章 研究理论基础和相关技术
    2.1 人工智能与教育教学
        2.1.1 人工智能与智慧教育
        2.1.2 智能评阅与自然语言处理
    2.2 相关教育理论
        2.2.1 强化学习理论
        2.2.2 提取式练习
    2.3 相关技术简述
        2.3.1 PyQt5
        2.3.2 数据库技术
    2.4 本章小结
第三章 原型系统的需求分析
    3.1 小学数学应用题题型分析
    3.2 可行性分析
        3.2.1 技术可行性分析
        3.2.2 操作可行性分析
    3.3 功能需求分析
    3.4 非功能需求分析
        3.4.1 系统界面需求分析
        3.4.2 性能需求分析
    3.5 本章小结
第四章 原型系统的算法分析
    4.1 领域词表的构建
    4.2 分词处理
    4.3 关键词提取
    4.4 语义匹配
    4.5 本章小结
第五章 原型系统的设计与实现
    5.1 系统实现目标
    5.2 系统总体设计
        5.2.1 总体架构设计
        5.2.2 数据库设计
        5.2.3 功能模块设计
    5.3 系统实现
        5.3.1 系统环境说明
        5.3.2 人机交互界面
        5.3.3 功能模块实现
    5.4 系统测试
        5.4.1 测试目的
        5.4.2 数据准备
        5.4.3 测试用例
        5.4.4 测试总结
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 未来展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

【参考文献】

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本文编号：2888243