人工智能在智能批改中的应用分析

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人工智能在智能批改中的应用分析

作者：杜孟航

来源：《科技传播》 2019年第4期



摘 要 人工智能在教育领域的应用促进了教育的信息化与智能化变革，出现了如智能批改、拍照搜题等许多智能产品。文章以智能批改为例，介绍了其原理与应用优势，通过3 个典型产品阐述其发展现状，分析了当前其面临的技术及使用方面的挑战，展望了其未来发展。

关键词 人工智能；作业批改；应用分析

人工智能（Artificial Intelligence） 简称(AI) 是一门涉及认知科学，数学、计算机科学、神经生理学等学科的一门交叉学科。人工智能就其本质而言，是对人的思维的信息过程的模拟，目的是让计算机能够具有智能，像人类一样完成任务，如对话、驾驶汽车等。随着大数

据、云计算等技术的发展，近年来人工智能在交通、医疗、物流、教育等领域的应用越来越多。

人工智能在教育领域的发展与应用即为教育人工智能，本质上是人工智能对教育工作的辅助和替代，将教师和学生从低效重复的工作中解放出来，进而提升教学与学习效率[1]。教育人工智能利用图像识别、自然语言处理等技术，可以实现机器批改试卷、识题答题等，借助语音识别技术可以纠正、改进英语口语发音[2]。本文将重点介绍人工智能在作业批改中的应用现状，分析其存在的问题及未来展望。

1 智能批改概述

智能批改是指利用人工智能技术实现的学生作业的自动批改的技术或是应用，即实现对题目的对错进行自动判读、自动评分的过程[3]。智能批改的流程为：从教师首先在线上布置作业，学生完成作业后上传到系统中，之后系统利用人工智能技术进行自动批改、生成学习报告和错题集，然后对教师、家长和学生进行反馈，还能根据学生的作业完成情况推荐针对性的题目。学生在完作用任务后，可以通过拍照或者在线上完成。

相比传统的教师批改，智能批改能够更直观地将学生的短板反馈给学生、教师和家长，对教师而言智能批改减轻了教师批改作用的压力，教师只要阅读分析报告就能了解学生对知识的掌握情况，并制定后续的学习计划；对于家长而言，分析报告的反馈能让家长更全面地掌握学生的学习状况，在对学生的学习进行监督时能够有的放矢；对于学生而言，即使是不在学校，作业完成后也能够迅速得到反馈，此外，这种新颖的学习方式在一定程度上还提高了其学习的积极性。

2 典型应用

2.1 RealSkill

RealSkill 是由新东方和科大讯飞共同发布的口语和写作智能批改产品，该产品能够实现包括托福、雅思等出国留学考试的智能写作批改和口语评测。在写作批改方面，该系统以10 万篇托福雅思新东方学员的文章作为数据基础，并由业内专家团队按照托福和雅思考试对应的评分细则进行语料标注。测试结果表明，RealSkill 的智能评分与考官评分一致率可以超过95%，而智能批改的准确率可以达到90% 以上。同时，通过开发针对托福雅思的手机拍照识别技术，目前手写文字的识别率已经达到95%。学员只需对自己的文章拍照，便可以完成文字的上传和识别，并获得即时反馈。在口语识别方面，语音识别功能可以最大程度还原考生的口语内容，从而保证评分与批改的准确性。


教师进行作文批改赋分具有很多的主观因素，而RealSkill 可以按照统一预先设定的标准进行作文评判，增加了作文评判的公正性和依据性，但是与专业的教师评价相比，还存在明显的差距。由于现阶段RealSkill 所依赖的自然语言处理技术对文章内容的理解还比较初级，不能像教师一样能够体会文章的意境、情感等深层次的信息，RealSkill对文章的评分更多的是采用相似性比较的方法，即判断文章与数据库中已评分的文章的相似性，从而确定文章的分数，未来还有很大的进步空间。

2.2 爱作业

现阶段，家长在繁忙的工作之外，同时还要指导、监督孩子的学习，例如对作业完成质量和情况进行批阅。对家长而言，作业批改需要消耗大量的时间，已经成为一种负担，如果将作业批改完全的任务交给老师，无疑会增加老师的工作量，特别是现阶段国内普遍是班级教学，一个老师要复杂几十个学生的教学任务，作业批改的工作量可想而知。

为此，许多公司面向中小学生研发了许多智能批改产品，爱作业就是其中之一。

爱作业是较早发布的小学人工智能教辅产品，爱作业运用OCR（光学字符识别）技术进行文字识别，家长和老师只需要拍照或者从相册中选择口算照片上传，应用将在1 秒内给出检查结果[4]。对有错误的题目进行高亮标注，并对检查结果呈现标签鼓励和趣味展示。目前爱作业支持识别各种口算练习本、出版物、手写口算题及打印口算训练等多种材质，同时支持识别，四则混合运算、估算、带余数除法、分数计算、比大小、填写最大最小等1-4年级各类数学题目，其识别准确率高达98%，同时专为小学数学老师设计批量拍摄功能。批量拍摄或选择相册中的照片，后台自动识别，一次性完成。OCR 对打印体文字识别准确率较高，而学生由于年龄较小，书写习惯及不稳定，不同学生之间差别很大，导致爱作业在手写数字识别方面准确性不高，进一步地会导致后续作业批改的准确性较低。

2.3 IN 课堂

作文批改是一件需要老师花费大量时间才能完成的工作。作文批改与理科作业的批改不同，理科作业拥有标准的答案，而作文批改需要老师“具体问题，具体分析”，没有太过明确的评判标准；同时需要教师标注文章的错别字病句，判断文章是否满足题目要求，论据是否充分，观点是否鲜明；为了鼓励学生写作的积极性，需要标注出学生作文中的好词好句[5]。中国语言研发中心发布了一款智能批改系统—IN 课堂语文作文批改系统，它使用可以扩展的“知识库”来解释学生作文的“一般逻辑”和“含义”，突出需要改进的文体，结构和主题领域。

系统能够读懂中文和英文，注意到段落是否偏离主题。在一项测试中，系统与人类评分者达成一致率超过90%。智能作文批改在一定程度上提高了作文评判的公正性，同时能够让教师节省更多时间，去针对学生自身问题进行辅导，令学生和教师能够更充分的进行双向交流，但是智能批改并不能像教师一样真正的读懂作文，并且现阶段由技术限制，构建模型的数据量较少，只能针对特定方向或体裁，产品的应用范围有限。

3 智能批改面临的挑战

虽然现阶段智能批改在口算作业、中英语作文批改方面取得了一定的成绩，但总的来说还处在发展初期，还面临与人工批改的一致性较低、手写识别的准确较低以及可能会带来依赖性等问题。

目前而言，智能批改对于一些主观题例如难度较大的语文和英语作文的批改，与人工批改的一致率相对较低，同时主观题的批改不仅仅要说明题目的对错，还需要分析错误的原因，如果要达成这样的目的目前仍存在技术上的挑战。




智能批改在识别时也存在挑战，例如手写字体的识别方面，还有待改进，特别是当学生的试卷、作业上出现涂改、污渍、字体不规范等情况时其识别的准确性会明显下降，这些都是未来需要改进的方向。将批改作业的任务全部交给人工智能会使得使学生、家长产生依赖性。学生的作业能够体现出的不仅仅是其对知识掌握的不足，还有优点，例如答题时具有的逻辑性，书写的工整规范等，这些在人工批改的过程中都会标注，这是一种对学生进行鼓励的方式，而智能批改显然不具有这种功能，另一方面，智能批改的应用也减少了家长、老师与学生的沟通时间，家长和老师只需要借助软件或系统就能完成批改任务。

4 结论

智能批改能够有效减少教师批改作业的时间从而给予教师更充裕的时间进行个性化教育，降低工作负担，此外，智能批改具有一定的数据分析功能，能够为教师教学提供数据参考。当技术成熟后能够登陆手机端，可以更便利、快速地普及，从而让优质教育资源相对缺乏的地区低成本地使用，缓解教育资源地区差异的状况。

从目前的发展情况来看，智能批改在短时间内无法自动批改过于复杂的主观题，但在答案一定，要求明确的客观题阅卷速度上有很大的优势。智能批改产品在使用过程中，应尽可能地避免其带来的负面影响，例如家长过多的使用会减少与孩子的沟通，而老师过多使用会很难发现学生作业中的闪光点，不能对学生进行及时的鼓励等。未来，随着相关技术的发展，家长、老师将从繁重的作业批改中解放出来，家长与教师只需要对智能批改的结果进行审核，能够有效减少家长、老师的工作量，他们将会有更多时间与孩子（学生）进行沟通。

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