利用人工智能技術(shù)改進(jìn)作業(yè)評價機(jī)制

◇周幼勤（福建：云霄縣元光小學(xué)寶樹校區(qū)）

小學(xué)數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)學(xué)科之一，對于學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和未來的職業(yè)發(fā)展具有重要的影響。傳統(tǒng)的作業(yè)評價機(jī)制主要依靠教師的主觀評價，存在評價標(biāo)準(zhǔn)不一、難以量化、評價效率低等問題。因此，基于人工智能技術(shù)的小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)評價機(jī)制的創(chuàng)新具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價值。人工智能技術(shù)可以通過自動化處理和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)手段，對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行智能化評價和反饋，提高評價的客觀性和準(zhǔn)確性。當(dāng)前，人工智能技術(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)評價中的應(yīng)用主要包括自動評分、答案解析和作業(yè)推薦等方面。

一、小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)評價機(jī)制存在的問題

（一）成本高

成本高的問題首先體現(xiàn)在人力成本方面，傳統(tǒng)的人工閱卷方式需要大量的人力資源，包括人工閱卷的專業(yè)人員、閱卷的協(xié)調(diào)和管理人員。這些人力資源的成本較高，同時也容易受到人為因素的影響，如疲勞、情緒等，會導(dǎo)致評分不準(zhǔn)確。其次是體現(xiàn)在時間成本方面，傳統(tǒng)的人工閱卷方式需要耗費(fèi)大量的時間，尤其是在大規(guī)?？荚嚮蛘咴u估中，需要投入大量的人力物力，占用大量的時間資源，而且人工閱卷需要反復(fù)翻閱試卷，耗時長，工作效率低下。同時，傳統(tǒng)的人工閱卷方式需要對每個學(xué)生的答卷進(jìn)行仔細(xì)閱讀和分析，容易因?yàn)槠?、馬虎等原因出現(xiàn)評分偏低或偏高的情況，誤差率相對較高，且傳統(tǒng)的人工閱卷方式往往無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)的改進(jìn)。由于人的閱讀和評價能力是有限的，而且受到人為因素的影響，因而難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)的提高。

（二）標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

首先是評分標(biāo)準(zhǔn)的不明確，評價標(biāo)準(zhǔn)不清晰、評分標(biāo)準(zhǔn)不明確，導(dǎo)致評分不公平。當(dāng)前，很多學(xué)校的評價標(biāo)準(zhǔn)缺乏統(tǒng)一規(guī)范，評分依據(jù)主觀性大，容易受到人為因素的影響，不同的評價者之間評分標(biāo)準(zhǔn)存在差異，導(dǎo)致評價結(jié)果不一致。其次是評分方式不統(tǒng)一，評價者的評分方式不同，如使用不同的評分標(biāo)準(zhǔn)、評分比例、評價體系等，都會導(dǎo)致評分結(jié)果的不同，例如，一個教師可能更傾向于關(guān)注學(xué)生的計(jì)算結(jié)果，而另一個教師可能更注重學(xué)生的解題思路和方法。最后是評價依據(jù)不一致，評價依據(jù)的不一致也是評價標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的原因之一，教師可能依據(jù)不同的要求和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行評價，例如有些評價者注重學(xué)生的答案是否正確，而有些評價者更注重學(xué)生的思維方式和解題過程。此外，評價者的主觀性也是導(dǎo)致評價標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的因素之一，評價者的主觀因素會影響評分的準(zhǔn)確性和公正性，例如評價者可能因?yàn)閭€人喜好、經(jīng)驗(yàn)、文化背景等因素而對學(xué)生的作業(yè)評價存在偏差。

（三）反饋不及時

由于人工評分需要時間，學(xué)生需要等待一段時間才能獲得反饋，當(dāng)學(xué)生提交作業(yè)后，長時間得不到評價反饋，就容易失去學(xué)習(xí)興趣，對學(xué)習(xí)產(chǎn)生消極情緒，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果。反饋不及時，還會造成無法及時糾正錯誤，如果作業(yè)評價反饋不及時，學(xué)生可能無法及時了解自己的錯誤，無法進(jìn)行及時糾正，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)成績。同時，反饋不及時還會導(dǎo)致教師無法及時調(diào)整教學(xué)策略。教師需要根據(jù)學(xué)生作業(yè)的反饋結(jié)果及時調(diào)整教學(xué)策略和方法，提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如果作業(yè)評價反饋不及時，教師將無法及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需要，無法進(jìn)行及時調(diào)整。

二、人工智能技術(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)評價中的應(yīng)用方向

（一）自動評分

人工智能技術(shù)可以通過對學(xué)生答案的自動處理和比對，實(shí)現(xiàn)自動化評分，從而減輕教師的工作負(fù)擔(dān)，提高評價效率。自動評分是人工智能技術(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)評價中的一種應(yīng)用，通過分析學(xué)生提交的作業(yè)內(nèi)容，結(jié)合事先設(shè)定好的評分規(guī)則，自動給出作業(yè)評分結(jié)果。例如，一個小學(xué)一年級的數(shù)學(xué)作業(yè)是讓學(xué)生完成10 道加法和減法算式的計(jì)算，教師可以將這些算式的正確答案預(yù)設(shè)到評分系統(tǒng)中，然后讓學(xué)生在評分系統(tǒng)中進(jìn)行作業(yè)提交。學(xué)生提交作業(yè)后，評分系統(tǒng)將會對學(xué)生提交的每一個算式進(jìn)行計(jì)算，并與預(yù)設(shè)的正確答案進(jìn)行比對，如果學(xué)生的答案與正確答案相符，那么系統(tǒng)會給出滿分。如果學(xué)生的答案與正確答案不符，那么系統(tǒng)會給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，根據(jù)設(shè)定的評分規(guī)則，分?jǐn)?shù)越高表示學(xué)生的答案越接近正確答案。

（二）答案解析

人工智能技術(shù)可以對學(xué)生提交的數(shù)學(xué)作業(yè)進(jìn)行分析和解析，為學(xué)生提供詳細(xì)的答案解析和評價反饋。例如小學(xué)二年級的數(shù)學(xué)作業(yè)是讓學(xué)生完成以下一道數(shù)學(xué)題：23+17=？，教師可以將這道數(shù)學(xué)題的答案和答案解析預(yù)設(shè)到評價系統(tǒng)中，然后讓學(xué)生在系統(tǒng)中進(jìn)行作業(yè)提交。學(xué)生提交了作業(yè)，評價系統(tǒng)就會自動對學(xué)生提交的作業(yè)進(jìn)行分析和解析，為學(xué)生提供答案解析和評價反饋。在這個例子中，如果學(xué)生計(jì)算錯誤，評價系統(tǒng)會分析學(xué)生的錯誤并給出相應(yīng)的解析和評分建議，如，如果學(xué)生在個位上錯了，評價系統(tǒng)會向?qū)W生展示正確的計(jì)算步驟，并給出相應(yīng)的提示，幫助學(xué)生更好地理解和掌握這個數(shù)學(xué)概念。

（三）作業(yè)推薦

人工智能技術(shù)可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為學(xué)生推薦適合其水平和興趣的數(shù)學(xué)作業(yè)。例如一個小學(xué)三年級的學(xué)生正在學(xué)習(xí)小數(shù)的概念，教師希望為他推薦一些適合他的數(shù)學(xué)作業(yè)，從而幫助其鞏固和提高小數(shù)的概念。這時，教師可以將學(xué)生的學(xué)習(xí)情況輸入評價系統(tǒng)中，包括學(xué)生的年級、學(xué)習(xí)進(jìn)度、知識點(diǎn)掌握情況等。評價系統(tǒng)會根據(jù)這些信息，結(jié)合自己的算法，為學(xué)生推薦適合他水平和興趣的數(shù)學(xué)作業(yè)。例如，系統(tǒng)可以推薦5.5+3.1=？的數(shù)學(xué)題，這道題目是一個加法題目，需要學(xué)生對小數(shù)的加法有一定的掌握，根據(jù)評價系統(tǒng)的分析和預(yù)測，這道題目適合學(xué)生的水平和興趣，有助于幫助他鞏固和提高小數(shù)的概念。

三、利用人工智能技術(shù)改進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)評價機(jī)制

（一）框架設(shè)計(jì)

1.數(shù)據(jù)采集。通過人工智能技術(shù)收集學(xué)生的作業(yè)答案和學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，包括答案、答題時間、答題順序、答題頻率、錯題記錄等。

2.數(shù)據(jù)處理。通過人工智能技術(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括數(shù)據(jù)清洗、特征提取、數(shù)據(jù)分析等，為后續(xù)的評價和反饋提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.評價模型設(shè)計(jì)。通過人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)評價模型，包括自動評分模型、知識點(diǎn)掌握度分析模型、答案解析模型等，對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行評價和分析，提供個性化的評價和反饋。

4.評價結(jié)果反饋。通過人工智能技術(shù)將評價結(jié)果及時反饋給學(xué)生和教師，包括得分、錯題記錄、弱勢知識點(diǎn)、學(xué)習(xí)建議等，幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況和問題，以及指導(dǎo)教師進(jìn)行教學(xué)。

5.學(xué)生個性化輔導(dǎo)。通過人工智能技術(shù)根據(jù)評價結(jié)果為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)，包括推薦作業(yè)、錯題解析、弱勢知識點(diǎn)講解等，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)興趣。

6.教師輔助。通過人工智能技術(shù)為教師提供教學(xué)輔助工具，包括錯題分析、知識點(diǎn)掌握情況分析、學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度監(jiān)測等，幫助教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題和優(yōu)勢，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

（二）數(shù)據(jù)處理

1.數(shù)據(jù)清洗。將收集到的作業(yè)答案和學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、去重、格式化等處理，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。

2.特征提取。從數(shù)據(jù)中提取特征，比如學(xué)生的答案、答題時間、答題順序、答題頻率、錯題記錄等，這些特征可以用于后續(xù)的評價和分析。

3 數(shù)據(jù)分析。使用人工智能技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，如聚類分析、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，從中提取學(xué)生的學(xué)習(xí)模式和行為特征，分析學(xué)生的答題習(xí)慣、知識點(diǎn)掌握程度、易錯點(diǎn)等信息。

4.知識點(diǎn)映射。將學(xué)生的答案映射到相應(yīng)的知識點(diǎn)上，根據(jù)學(xué)生的答題情況和知識點(diǎn)的難度、重要程度等因素，評估學(xué)生對各個知識點(diǎn)的掌握情況，為后續(xù)的個性化評價和反饋提供依據(jù)。

5.模型訓(xùn)練。使用機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，建立評價模型，用于對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行自動評分、知識點(diǎn)掌握度分析等。

6.結(jié)果可視化。通過數(shù)據(jù)可視化的方式將分析結(jié)果以圖表、表格等形式展現(xiàn)出來，便于教師和學(xué)生理解和使用。同時，通過可視化的方式反饋學(xué)生的評價結(jié)果和學(xué)習(xí)建議，增加學(xué)生的參與感和積極性。

（三）設(shè)定評價指標(biāo)

1.自動評分準(zhǔn)確率。作為基于人工智能技術(shù)的評價機(jī)制，自動評分準(zhǔn)確率是評價機(jī)制的核心指標(biāo)之一。評價機(jī)制需要實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確率的自動評分功能，保證對學(xué)生作業(yè)的評分結(jié)果具有可信性和科學(xué)性。

2.知識點(diǎn)掌握度。在對學(xué)生作業(yè)進(jìn)行分析的過程中，評價機(jī)制需要準(zhǔn)確地分析學(xué)生對不同知識點(diǎn)的掌握程度。這一指標(biāo)的準(zhǔn)確性關(guān)系到評價機(jī)制的科學(xué)性和有效性。

3.個性化。評價機(jī)制需要針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和水平，實(shí)現(xiàn)個性化的評價和反饋，提高評價機(jī)制的實(shí)用性和有效性。

4.學(xué)習(xí)建議。評價機(jī)制需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和評價結(jié)果，給出具有指導(dǎo)性和可操作性的學(xué)習(xí)建議，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和提高學(xué)習(xí)效果。

5.系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性

評價機(jī)制需要具備穩(wěn)定的運(yùn)行性能和高度的數(shù)據(jù)安全保障，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露、評價結(jié)果不穩(wěn)定等問題，保證評價機(jī)制的可靠性和安全性。

6.用戶體驗(yàn)度。評價機(jī)制需要具有良好的用戶交互性和友好的界面設(shè)計(jì)，提高用戶體驗(yàn)度，促進(jìn)學(xué)生和教師的使用和接受度。

（四）優(yōu)化與改進(jìn)

1.數(shù)據(jù)集優(yōu)化。評價機(jī)制需要建立大量的數(shù)據(jù)集，包括標(biāo)注數(shù)據(jù)集和非標(biāo)注數(shù)據(jù)集等，以支撐機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練和優(yōu)化。評價機(jī)制可以通過不斷擴(kuò)充數(shù)據(jù)集規(guī)模、提高數(shù)據(jù)質(zhì)量等方式，優(yōu)化數(shù)據(jù)集，提高機(jī)器學(xué)習(xí)模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2.模型優(yōu)化。評價機(jī)制需要不斷改進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，以提高自動評分的準(zhǔn)確性和效率。評價機(jī)制可以通過調(diào)整模型的超參數(shù)、優(yōu)化損失函數(shù)、改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方式，優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

3評價指標(biāo)優(yōu)化。評價機(jī)制的評價指標(biāo)需要不斷優(yōu)化和改進(jìn)，以保證評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。評價機(jī)制可以通過引入更多的評價指標(biāo)、改進(jìn)評價指標(biāo)的計(jì)算方式等，優(yōu)化評價指標(biāo)，提高評價機(jī)制的科學(xué)性和實(shí)用性。

4.智能輔導(dǎo)優(yōu)化。評價機(jī)制可以通過引入智能輔導(dǎo)模塊，為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)建議和輔導(dǎo)服務(wù)。評價機(jī)制可以基于學(xué)生的作業(yè)表現(xiàn)、學(xué)習(xí)歷程等數(shù)據(jù)，為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)建議和輔導(dǎo)服務(wù)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)興趣。

5.用戶體驗(yàn)優(yōu)化。評價機(jī)制可以通過優(yōu)化用戶界面，提供智能化的交互方式，從而優(yōu)化評價結(jié)果展示方式，提高用戶體驗(yàn)度，使教師和學(xué)生能夠接受人工智能技術(shù)。

綜上所述，創(chuàng)新小學(xué)數(shù)學(xué)作業(yè)評價機(jī)制，需要在自動評分、答案解析和作業(yè)推薦三個方面進(jìn)行創(chuàng)新。在機(jī)制設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)框架、處理數(shù)據(jù)、設(shè)定評價指標(biāo)、優(yōu)化算法模型，才能確保評價機(jī)制的有效性和可行性。