专利名称：一种运算类习题的批改及反馈方法
技术领域：
本发明属于计算机软件技术领域，尤其涉及一种针对运算类习题的批改及反馈方法。
背景技术：
长期以来，在教学过程中，充斥着大量的习题训练和各种类型的考试测验，在学生完成习题之后，老师必须花费大量的精力在批改工作上。目前人们逐渐在寻求自动化方式来代替繁重的人工操作，部分批改工作例如客观题(即选择题)的批改过程中，已经采用机器自动读取答题卡的方式来实现。随着科技的不断进步，利用计算机布置和完成习题已经逐渐成为一种趋势，但是目前主观题以及需要列出解题步骤的运算类习题的批改中，仍然需要老师一步步进行认真研判。此外，在人工批改过程中，老师如果想获得额外的统计信息，如:难掌握知识点、易错计算步骤、该生扣分原因等等，还需要进行大量的人工运算和统计工作，进一步加重了教学负担。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种通过软件实现的运算类习题批改及反馈方法，不仅能够逐步比对运算步骤，还能统计出各项数据，为老师节省大量时间。为了达到上述目的，本发明提供了一种运算类习题的批改及反馈方法，包括如下步骤:
(O首先建立批改模型，预先录入题目的各种解题方法的标准答案、形式要求及解题步骤，并对解题步骤分类，输入给分细则；
(2)学生输入答题过程和答案，系统进行格式校验；
(3)将输入的答案转为ASCII码值并进行预处理；
(4)根据预先录入的标准解题步骤，对学生提交的答题步骤按顺序进行比对，根据给分细则打分；
(5)将批改结果反馈到可视界面，并进行数据统计。作为本发明的一种优选方案，所述步骤(I)中的给分细则包括设定关键得分点的级数和相应的分值。作为本发明的一种优选方案，所述步骤(I)中的给分细则还包括设定可缺失的关键得分点数量。作为本发明的一种优选方案，所述步骤(3)中对输入的答案进行预处理的过程包括:
当答案中含有连续的大小写字母时，将他们按字母顺序排列；
当答案中含有等号时，若等号之前有字符则自动换行；
当答案中含有成对运算符中的一个时，自动创建一个栈，将其后的字符录入栈中，直到所有运算符都得到匹配之后将栈中字符出栈。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤(4)中进行比对时具体步骤如下， a若老师输入关键得分点与学生完全一致，则该计算题得满分；
b若在Y-1个关键得分点之前步骤全部一样，则获得Y-1个关键得分点的相对应分数，其中Y为关键得分点的数量；
c若在A个关键得分点之前步骤全部一样，则得A个关键得分点的相应分数，其中A〈Y-1，A ≤(Y-1)/2 ；
d若在B个关键得分点之前步骤全部一样，则得B个关键得分点的相应分数，B〈(Y-1)/2，B ≤ I ;
e若第一个关键得分点不相同，则判断该生的最终结果，若最终结果相同，则上传给老师由老师判断；若最终结果不同，则该生该题得零分。作为上述技术方案的一种改进方案，执行所述步骤c和d时，若缺失的关键得分点数量小于可缺失的关键得分点数量时，则忽略缺失的关键得分点进行评分。作为上述技术方案的一种 改进方案，所述步骤(4)中进行比对时，还根据不同的判断情况输出相应的反馈信息。作为本发明的一种优选方案，所述数据统计包括统计题目错误率、各答题步骤错误率、答题步骤分类型错误率。本发明提供的运算类习题的批改及反馈方法，有效模拟了老师在进行人工批改研判时的步骤，结果准确，运算速度极快，完全能够取代传统的手工批改过程。此外，除给出分值意外，还能够向老师直观反映学生的具体答题状况，并给出数据统计结果，反映学生整体学习情况，有助于老师迅速获取教学效果反馈信息，节省了大量的人力劳动资源。
图1为本发明提供的批改及反馈方法的流程示意 图2为建立批改模型的流程示意 图3为对输入的答案进行预处理的说明图表；
图4为根据给分细则打分和反馈的流程示意图。
具体实施例方式以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式
仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。一种运算类习题的批改及反馈方法，基于作业批改软件系统实现，本方法必须提供可视输入输出界面，具体实现时包括如下步骤:
(I)如图1所示，首先建立批改模型，由老师在输入界面预先录入题目的各种解题方法的标准答案、形式要求及解题步骤，并对解题步骤分类。教师输入题目时，要注意对该题目的要求一定要准确，比如对于某个题目，是化为标准方程还是第一类方程等等。教师输入标准答案时，要注意该题目共有几种解题方法，尽量把学生可能想到的解题方法都输入进去。先由老师向系统中输入答题步骤(类似于标准答案)，并将这些答题步骤分类，哪几个答题步骤为关键得分点，哪几个答题步骤为计算方面，对应于学生哪个方面的失误与不足。教师还要输入给分细则，使得本方法的反馈结果得到进一步的细化，给分细则可在软件界面上设定。给分细则包括关键得分点的级数和相应的分值，关键得分点在N个以上(N可以分为多个等级，N要小于等于关健得分点的总数)应给多少分，在运算全部正确应给多少分。输入给分细则时还应优选设定N个关键得分点之前有M个(<1M〈N)关键得分点缺失时，不影响学生作业或考试成绩。(2)建立好批改模型后，由学生输入自己做出的答题过程和答案，学生输入时，要注意每一步的答案尽量将数字类的计算合并，数字放在答案的最前面。(如:3xy，而不能输入l/2xy*3*2)，每一步计算或证明必须化为最简形式。本方法还对学生输入的答案和答题步骤进行一定的格式校验，只能输入数字字母和运算符，成对的运算符必须齐全；
(3)随后，如图2所示，将输入的答案转为ASCII码值并进行预处理，预处理步骤有利于提闻下一步进行比对时的处理效率:
当学生输入答案提交后，按ASCII码值对其进行预处理:字符ASCII码值为65-90 (大写字母)、97-122(小写字母)，且连续时(即中间没有其他ASCII码值的字符)，按ASCII码值从小到大排列；
字符ASCII码值为61 (等号)时，若该字符之前有字符则自动换行(在等号前或等号后换行均可);
字符ASCII码值为成对符号中的一个，如40、90、123 (分别为(、[、{这三个符号)时，自动创建一个栈，将其后的字符录入栈中，直到遇到对应的另一个成对符号时，即41、93、124(分别对应)、]、}这三个符号)之后，全部出栈，成对符号中的内容必须作为一个整体，不可以随意出栈入栈。同理，也将积分、求和、累乘等符号也做同样的处理。这类方法可以嵌套使用。(4)对学生提交的答题步骤与标准解题步骤按顺序进行比对，根据给分细则打分。比对时，先寻找ASCII码值43、45 (加号、减号)的字符，将字符之前的内容划分成一个层次，由于加号减号连接的层次顺序可以前后颠倒(例如a+b+c+d=a+b+d+c= b+d+c+
a=............)，因此被字符划分开的这几个层次有多种排列方式(排列时符号随其之后的层
次移动)，变换多种排列方式并与老师给出的标准答案一一比对，直到找到与标准答案一致的排列形式为止。值得注意的是，更改减号时，第一个减号之前的部分不参与交换顺序。若根据加减符号变换字符的排列顺序后还是与标准答案不一致时，则再寻找ASCII码值为42、47 (乘号、除号)的字符，嵌套到加号减号对比中，同理将其重新排列再对t匕，直到找到与标准答案一致的排列形式停止。同样地，更改除号时，第一个除号之前的部分不参与交换顺序。若没有找到，则查询下一种解题方法，依次类推，直至比对完所有的解题方法。比对时，需要注意的是，前一个关键步骤对错不影响下一个关键步骤的对比:若前一个关键步骤错误，后面的关键步骤全部正确，则该步骤不影响后面步骤的得分。这样可以避免前一个关键步骤出入错误，整个全错的问题。如有关键得分点缺失，应优选可以忽略一定数量的关键得分点进行比对，所述的一定数量应小于关键得分点总数量，具体的数值由老师在步骤(I)中由界面输入设定。为了进一步保证自动批改的效果，如果顺序在前的步骤错误而顺序在后的步骤正确则将答案上传给老师判断。比对成功后，如图3所示，代入步骤(I)中给分细则的设定数值进行打分，还可进一步地给出反馈信息:
a若老师输入关键得分点与学生完全一致，则该计算题得满分，并反馈信息“优秀”；b若在Y-1个关键得分点之前步骤全部一样，则获得Y-1个关键得分点的相对应分数并反馈信息“该生计算的最终结果有偏差”，其中Y为关键得分点的数量；
c若在A个关键得分点之前步骤全部一样，则得A个关键得分点的相应分数，反馈信息“该生计算存在部分失误”，若缺失的关键得分点数量小于等于M时，则忽略，其中A〈Y-1，A 彡(Y-1)/2 ；；
d若在B个关键得分点之前步骤全部一样，则得B个关键得分点的相应分数，反馈信息“该生计算存在较大失误”，若缺失的关键得分点数量小于等于M时，则忽略，其中B〈(Y-1)/2，B > I。e若第一个关键得分点不相同，则判断该生的最终结果，若最终结果相同，则上传给老师由老师判断；若最终结果不同，则该生该题得零分。反映给老师的情况为:该生计算方法有误。(5)将上述批改结果(分数和反馈信息)反馈到可视界面，并进行数据统计。本方法可分别输出各学生完成的所有题目的得分和反馈信息，老师在获得分数的同时还能得到直观的题目评判反馈信息，掌握学生的学习情况。批改结果得出之后，教师在界面上还可查阅关键得分点为O的作业，对知识点掌握较差的学生可以重点关注。上述数据统计包括统计题目错误率、得分点错误率、答题步骤分类型错误率等等，还可描绘出学生错误类型分布图表，计算出错误率最高的运算步骤和关键得分点。本发明方案所 公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
权利要求
1.一种运算类习题的批改及反馈方法，其特征在于，包括如下步骤: 首先建立批改模型，预先录入题目的各种解题方法的标准答案、形式要求及解题步骤，并对解题步骤分类，输入给分细则； 学生输入答题过程和答案，系统进行格式校验； 将输入的答案转为ASCII码值并进行预处理； 根据预先录入的标准解题步骤，对学生提交的答题步骤按顺序进行比对，根据给分细则打分； 将批改结果反馈到可视界面，并进行数据统计。
2.根据权利要求1所述的运算类习题的批改及反馈方法，其特征在于:所述步骤(I)中的给分细则包括设定关键得分点的级数和相应的分值。
3.根据权利要求2所述的运算类习题的批改及反馈方法，其特征在于:所述步骤(I)中的给分细则还包括设定可缺失的关键得分点数量。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的运算类习题的批改及反馈方法，其特征在于:所述步骤(3)中对输入的答案进行预处理的过程包括: 当答案中含有连续的大小写字母时，将他们按字母顺序排列； 当答案中含有等号时，若等号之前有字符则自动换行； 当答案中含有成对运算符中的一个时，自动创建一个栈，将其后的字符录入栈中，直到所有运算符都得到匹配之后将栈中字符出栈。
5.根据权利要求1 3中任意一项所述的运算类习题的批改及反馈方法，其特征在于，所述步骤(4)中进行比对时具体步骤如下: a若老师输入关键得分点与学生完全一致，则该计算题得满分；b若在Y-1个关键得分点之前步骤全部一样，则获得Y-1个关键得分点的相对应分数，其中Y为关键得分点的数量； c若在A个关键得分点之前步骤全部一样，则得A个关键得分点的相应分数，其中A〈Y-1，A ≥(Y-1)/2 ； d若在B个关键得分点之前步骤全部一样，则得B个关键得分点的相应分数，B〈(Y-1)/2，B ≥ I ; e若第一个关键得分点不相同，则判断该生的最终结果，若最终结果相同，则上传给老师由老师判断；若最终结果不同，则该生该题得零分。
6.根据权利要求5所述的运算类习题的批改及反馈方法，其特征在于:执行所述步骤c和d时，若缺失的关键得分点数量小于等于可缺失的关键得分点数量时，则忽略缺失的关键得分点进行评分。
7.根据权利要求6所述的运算类习题的批改及反馈方法，其特征在于:所述步骤(4)中进行比对时，还根据不同的判断情况输出相应的反馈信息。
8.根据权利要求1 3中任意一项所述的运算类习题的批改及反馈方法，其特征在于:所述数据统计包括统计题目错误率、各答题步骤错误率、答题步骤分类型错误率。
全文摘要
本发明公开了一种通过软件实现的运算类习题批改及反馈方法，不仅能够逐步比对运算步骤，还能统计出各项数据，为老师节省大量时间。本发明提供的运算类习题的批改及反馈方法，包括如下步骤首先建立批改模型，预先录入题目的各种解题方法的标准答案、形式要求及解题步骤，并对解题步骤分类，输入给分细则；学生输入答题步骤和答案，进行格式校验；将输入的答案转为ASCII码值并进行预处理；对学生提交的答题步骤与标准解题步骤按顺序进行比对，根据给分细则打分；将批改结果反馈到可视界面，并进行数据统计。
文档编号G09B7/02GK103164994SQ20131008318
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者刘文军, 云翔, 王加兵, 焦克翔, 梁玉谊, 邓子豪 申请人:南京信息工程大学