一种纠错本生成系统及方法与流程

本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种纠错本生成系统及方法。

背景技术：

随着信息技术的发展，越来越多的科技手段应用到传统的教育与学习领域。只要有学习就必然有错误发生，而学习者成绩的提高正在于不断地纠错。如何合理并且有切实成效地利用新科技工具减少学习者纠错的时间，提高学习中的纠错效率，成为亟待解决的问题之一。

在传统学习中，最原始的做法是将书本、练习册等纸质上的错题，手动抄写到错题本上，没有固定的格式，很多学生制作的错题本乱七八糟，于是有固定引导格式的纸质成品错题本出现，如“学生纠错专用本”(公开号：cn101070026a)，这种方式工作量非常大，效率很低，能坚持的学生很少。为减轻抄题工作量，有的采取机械“复制粘贴”的方法，如“一种用于错题整理的装置”(授权公告号：cn207417999u)；有的采用拍照或扫描方法，如“一种用于学生快速纠错的装置”(授权公告号：cn208063298u)；还有的采用拍照与图片识别相结合的方式，如“一种错题管理方法及系统”(申请公布号：cn105224665a)。大家用不同的方法来减轻学生抄写原错题的负担。

然而学生学习中如何“纠错”的核心问题没有解决。在现实学习活动中，学生的学习时间是有限的，经常花费不少时间啃了一道很难的错题，结果这道题没学懂，还占用了学其他能学会的题目的时间，非常得不偿失。也就是说即使有了错题本，学生也不知道如何科学使用错题本来高效纠错。

本发明中采用了准确且费时极少的学习结果录入法，构建了纠错方案自动生成系统，一方面进一步降低获取错题信息的时间；另一方面为学生提供了完整、明确、灵活和可长期执行的纠错方案，极大提高了学生纠错的效率。

技术实现要素：

本发明技术解决问题：克服现有错题本生成技术不能为学生纠错提供有力指导的不足，提供一种纠错本生成系统及方法，用于自动化地帮助学习者和老师生成个性化的纠错本，每个学习者拿到的都是私人订制的学习材料，避免学习者将很多时间和精力浪费在已经掌握或暂时难以掌握的知识和题目上；也可以用于提高智能设备自学习的效率。

本发明采用的技术方案为：一种纠错本生成系统，包括：学习结果录入模块、习得状态鉴定模块、纠错方案生成模块、纠错方案传递模块，其中：

学习结果录入模块，将服务器中预先存储学习材料数据，所述学习材料数据包括学习材料名称、题目、答案、题号、页码、出题方式、难度等；学习结果录入时，选择出相应的学习材料、页码，然后在出错的题号对应位置标记，使服务器就获得学习者的学习结果的数据，供其他步骤调用；

习得状态鉴定模块，将服务器预先分析出题目的知识要素，根据新录入的学习结果数据，将题目分为“正确”和“错误”两类，计算知识要素得分，其中一种方法是给“正确”题目的知识要素分别加正权值，给“错误”题目的知识要素分别加负权值。再将每个知识要素的权值相加，就是各自得分，由此得到知识要素状态分布图；按从高到低的分数排序，得到知识要素习得排序图；将“错误”题目中所包含的知识要素的得分相加，得到每道错题的得分；按错题得分排序，得到错题排序表；将所有知识要素的总分相加，得到习得状态总分；

纠错方案生成模块，纠错方案生成时，根据不同的目标，有多种生成方案；如果目标是掌握知识，则根据知识要素习得排序图，将知识依次排列形成文档，为便于描述这个文档可称为知识纠错文档；如果目标是做对最近的错题，则根据最新的错题排序表，将错题依次排列形成文档，为便于描述这个文档可称为错题纠错文档；如果目标是复习以往错题，则调出以往某个时间段内的错题，并按照错题得分排序形成文档，为便于描述这个文档可称为错题循环纠错文档；如果目标是专项练习，则调出包含某些知识要素的题目，按题目得分排序形成文档，为便于描述这个文档可称为专项纠错文档；如果包括多个目标的综合纠错方案，则将相应的多个子文档合并，形成完整的纠错方案的综合文档；

纠错方案传递模块，纠错方案传递时，先将上述形成的纠错文档，转换成通用可显示文档；结合现实使用场景，调出场景文档，与通用可显示的纠错文档合并，存放在特定服务器上；如果是以在线方式展现给学习者，只要给出访问接口即可；如果是以电子版的方式给到学习者，则给出下载地址；如果是将纸质版的文档给到学习者，则需先下载再打印。

所述纠错方案生成模块中，纠错方案的形式和载体为电子版的文档、打印版的文档、视频、音频、游戏、漫画等，或是上述多种形式、多种载体交叉重复。

所述纠错方案传递模块中，纠错方案的组成部分数量不作限制，纠错方案每次传递多少以及传递时间和传递方式均是一次生成完整方案，传递一次；或是一次生成完整方案的多个部分，分为多次传递；或是多次生成方案的多个部分，分为多次传递。

本发明的一种纠错本生成方法，包括学习结果录入步骤、习得状态鉴定步骤、纠错方案生成步骤、纠错方案传递步骤，其中：

学习结果录入步骤，服务器中预先存储了学习材料的数据，包括学习材料名称、题目、答案、题号、页码、出题方式、难度等。学习结果录入时，只需要选择出相应的学习材料、页码，然后在出错的题号对应位置标记一下即可，这样服务器就获得了学习者的学习结果的数据，供其他步骤调用；

其中，所述学习结果是指学习者对于学习材料的反应与标准答案相对照是错误还是正确，包括但不限于：解题结果、知识掌握结果、技能习得结果、考试结果、做练习的结果；所述录入是指将学习结果信息输入至设备中；其中设备包括但不限于电脑、服务器、手机、专用记录仪；

习得状态鉴定步骤，服务器预先分析出题目的知识要素，根据新录入的学习结果数据，将题目分为“正确”和“错误”两类，计算知识要素得分，其中一种方法是给“正确”题目的知识要素分别加正权值，给“错误”题目的知识要素分别加负权值。再将每个知识要素的权值相加，就是各自得分。由此可以得到知识要素状态分布图；按从高到低的分数排序，可以得到知识要素习得排序图；将“错误”题目中所包含的知识要素的得分相加，可以得到每道错题的得分；按错题得分排序，得到错题排序表；将所有知识要素的总分相加，可以得到习得状态总分；

其中，所述习得状态是指学习者某个时刻对于学习材料习得的状态，包括但不限于解答题目的最终结果是正确或错误、解答题目的过程结果是正确或错误、知识的理解程度、技能是否习得、技能掌握的熟练程度；

纠错方案生成步骤，纠错方案生成时，根据不同的目标，有多种生成方案。如果目标是掌握知识，则根据知识要素习得排序图，将知识依次排列形成文档，为便于描述这个文档可称为知识纠错文档；如果目标是做对最近的错题，则根据最新的错题排序表，将错题依次排列形成文档，为便于描述这个文档可称为错题纠错文档；如果目标是复习以往错题，则调出以往某个时间段内的错题，并按照错题得分排序形成文档，为便于描述这个文档可称为错题循环纠错文档；如果目标是专项练习，则调出包含某些知识要素的题目，按题目得分排序形成文档，为便于描述这个文档可称为专项纠错文档。如果是包括多个目标的综合纠错方案，则将相应的多个子文档合并，形成完整的纠错方案的综合文档；

其中，所述纠错方案是指帮助学习者将错误的学习结果转化为正确的学习结果的有很强可操作性的计划；所述生成是指根据习得状态的鉴定结果，制定出纠错方案；

纠错方案传递步骤，纠错方案传递时，先将上述形成的纠错文档，转换成通用可显示文档；结合现实使用场景，调出场景文档，与通用可显示的纠错文档合并，存放在特定服务器上；如果是以在线方式展现给学习者，只要给出访问接口即可；如果是以电子版的方式给到学习者，则给出下载地址；如果是将纸质版的文档给到学习者，则需先下载再打印；

其中，所述纠错方案传递是指将纠错方案通过某种方式最终给到学习者。

所述纠错方案生成步骤中，纠错方案的形式和载体为电子版的文档、打印版的文档、视频、音频、游戏、漫画等，或是上述多种形式、多种载体交叉重复。

所述纠错方案传递步骤中，纠错方案的组成部分数量不作限制，纠错方案每次传递多少以及传递时间和传递方式均是一次生成完整方案，传递一次；或是一次生成完整方案的多个部分，分为多次传递；或是多次生成方案的多个部分，分为多次传递。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明采用这种学习结果录入方法，操作简单、花费时间极少；

(2)本发明不仅可以把错题原封不动地给到学生，还可以利用发明的习得状态鉴定方法对错题进行多层次深度分析；

(3)本发明在分析的基础上，能将科学合理的个性化纠错方案，按现实需求方便地给到学生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种纠错本生成系统框图；

图2为本发明的学习结果录入流程图；

图3为本发明的习得状态鉴定流程图；

图4为本发明的纠错方案生成流程图；

图5为本发明的纠错方案传递流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的例图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施例来对本发明的方案进行阐述。实施例中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。下文中，出现多种情况时，限于篇幅不便一一列举，但并不意味着只有陈述的几种情况。

如图1所示，纠错本生成系统包括服务器端和客户端。其中服务器端包括预先存储了学习相关数据的数据库、习得状态鉴定模块，用于分析得出知识要素习得排序图和错题排序表两种基础的精加工数据、纠错方案生成模块和纠错方案传递模块；客户端给用户提供学习结果录入、纠错目标设定、使用场景设定，以及得到方案的界面展示和功能实现。

整个系统由两个服务器，两个云数据库构成。一个linux服务器拥有2核cpu，4gb内存，10mbps固定公网带宽，用于题目内容库的建立和请求的转发等。另一个linux服务器拥有2核cpu，4gb内存，10mbps固定公网带宽，用于用户端，包括用户界面展示和功能实现等。一个mysql云数据库，存储内容库以及对题目数据的分析结果等，一个mongodb云数据库，存储用户资料和教师管理信息等。同时，部署了数据库的自动备份系统和服务器的异常监测，保证了服务的稳定性和健壮性。

学习结果录入模块，如图2所示，服务器中预先存储了学习材料的数据，包括学习材料名称、题目、答案、题号、页码、出题方式、难度等。学习结果录入时，确定学习者的信息后，只需要选择出相应的学习材料、页码，然后在出错的题号对应位置做标记，循环操作。这样，服务器就获得了学习者的学习结果的数据，供其他步骤调用。

其中一种具体做法是：服务器数据库中存储了各种资料的题目信息，包括学习材料名称、题目、答案、题号、页码、出题方式、难度等，每道题用唯一的id作为标识。当用户确定了学习者信息，选择了资料与页码后，前端向后台发起请求，将资料id与页码以getparams形式向后台查询题目信息。后台得到查询参数并验证用户身份后，查找该用户已经标记过的题目id，然后过滤掉用户数据库中已经标记的题目id，最后利用json返回数据，并使用htmlstatuscode标识错误状态。用户标记结束后，前端将标记结果连带用户选择的作业布置时间以unix时间戳的形式，通过post请求用json格式发送给后台，后台利用jwt验证为合法用户后，将得到的题目id、状态和unix时间戳写入数据库。这样，服务器就获得了学习者的学习结果的数据，供其他步骤调用。

例如，用户a选择了资料x，页码p1，前端发送请求，带上x的id与page的值1，查询题目信息。后台通过cookie中的token，检验用户a是否为合法用户。检验通过后，获取资料x第1页的题目。然后获取用户a之前已经标记过的题目，过滤得到资料x第1页中a还没标记的题目。前端在界面上显示并让a进行标记和确认。a提交之后，后台更新记录，并根据最新标记动态调整a的用户特征。

习得状态鉴定模块：如图3所示，服务器预先通过机器学习算法对已有的题目库进行分析、提取特征，并辅以人工识别矫正，得到题目的知识要素，并对知识要素重要性、出现频次等等进行统计学分析，得到其加权值。然后根据新录入的学习结果数据，将用户数据库中的题目分为“正确”和“错误”两类，计算知识要素得分。根据知识要素加权值，“正确”题目的知识要素加以正权，“错误”题目的知识要素加以负权。每个知识要素的加权可以算出各自得分，此可以得到知识要素状态分布图。按从高到低的分数排序，可以得到知识要素习得排序图；将“错误”题目中所包含的知识要素的得分相加，可以得到每道错题的得分；按错题得分排序，可以得到错题排序表；将所有知识要素的总分相加，可以得到习得状态总分。

例如之前在录入步骤中用户a录入了一系列题目p，服务器将在数据库中，对p每一道题目查询预处理结果。因为系统已经预先对p中每道题目进行过统计和分析，得到了知识要素z以及每个要素对应的加权值w，存进了数据库。这里查询预处理结果就能立即得到每道题p对应的知识要素zp和加权值wzp，其中zp可能有多个要素，且p可能会影响wzp的值，wzp>0。对出现的所有有关要素z，后台反向查询对应的题目p，如果p做对了，wzp保留正值wzp，如果p做错了，wzp改为负值-wzp。每个知识要素z所有的权值wzp经过计算可得各自的得分g，从而可得知识要素状态分布图与知识要素习得排序图。接着后台从题目p出发，对p对应的所有知识要素zp的分数g进行整理计算，得到每道题目的得分，进而得到了错题排序表。出现的所有知识要素z的得分计算最终得到习得状态总分。

纠错方案生成模块：如图4所示，纠错方案生成时，根据不同的目标，有多种生成方案。用户根据需要的目标，调用接口时给予不同的params。提交的params对应的目标是掌握知识，则后台验证用户身份后，向数据库查询习得状态鉴定步骤中得到的知识要素状态分布图和知识要素习得排序图，并根据这些数据得到所需要的知识要素来生成知识纠错文档。如果目标是做对最近的错题，则验证用户身份后查询最新的错题排序表，将错题依次排列形成错题纠错文档。如果目标是复习以往错题，则需要同时以unixtimestamp形式提交某个时间段，后台根据时间段和用户信息，从数据库中调出该时间段内的错题，并按照错题得分排序形成错题循环纠错文档。如果目标是专项练习，则前端需要以json格式提交相应的专项信息，后台根据专项信息在数据库中获得对应知识要素，并调出包含这些知识要素的题目，按题目得分排序形成专项纠错文档。如果是包括多个目标的综合纠错方案，则将相应的多个子文档合并，形成完整的纠错方案的综合文档。生成或者合并文档时，系统通过jacob库，调用combridge，调起word进程，对文档进行处理。

例如用户a需要生成一份包括了这四个目标的综合文档，a在界面中进行相应的勾选确认后，前端向纠错方案生成接口发起get请求并给予特定params，后台通过jwt验证a用户身份后，根据请求数据依次处理。首先，后台从数据库中获得a的知识要素状态分布和知识要素习得排序z，根据z得到知识纠错文档中需要包含的知识要素文件zf，然后与文档合并服务器沟通，通过jacob和combridge技术，调用word进程，将知识要素文件zf处理成知识纠错文档。接着，后台根据最新的错题排序表c，得到错题纠错文档包含的错题文件pf1，以同样方式生成错题纠错文档。然后，后台获取该请求参数中的unixtimestamp得到复习时间段，然后查询该时间段内的错题并以错题得分排序，得到错题循环纠错文档包含的错题文件pf2，生成文档。之后，后台根据请求中的json格式专项信息，查询a在这些专项下需要掌握的知识要素z，调取数据库中z的对应题目p，根据p的题目得分g排序形成专项纠错文档。最后，这四个文档统一整理发送给文档合并服务器，同样调起word进程合并成完整的纠错方案的综合文档。

纠错方案传递模块：如图5所示，纠错方案传递是将上述形成的纠错文档，转换成通用可显示文档并交付给用户。后台通过jwt验证用户身份后，查询数据库中预设的产品现实使用场景，并调出场景文档，把场景文档与纠错文档一并以二进制流的形式发送到文档处理服务器中，通过jacob与combridge技术调用word合并二者得到可输出文档，并回传到静态文件服务器上。然后后台在数据库中查询展示方式，如果是以在线方式展现给学习者，后台生成一个访问url，使得可以在线渲染该文档；如果是以电子版的方式提供给学习者，后台生成下载url返回给前端；如果是将纸质版的文档给到学习者，则需先下载再打印。

例如用户a需要得到该文档，在前端进行相应操作后，后台jwt验证a身份，利用a用户信息在数据库中查询a拥有的产品的使用场景c，并查询场景c对应的场景文档f1。在纠错方案生成步骤已经得到了纠错文档f2，服务器把f1、f2进行编码并转换为byte形式发送给文档处理服务器，通过word进程合并成可输出文档f，并进一步发送到存放static资源的静态文件服务器供后续操作。接着后台根据a拥有的产品的展示方式对得到的文档f进行处理，可以在线渲染，或者生成下载url，或者工作人员下载打印并将纸质版文档发放到用户a手中。

本发明已经在学校使用，帮助老师实现了智能布置作业，根据学生实际学习情况，为每个学生生成适合自己学习的纠错本，在以下方面都取得显著成效。(1)老师可以自动地实现个性化作业的布置，使得老师对学生的指导更有针对性；(2)学生的时间和精力不再浪费在不合适的学习材料上，学习的准确性大大增强，学习效率提高很明显。