摘要
教育向智能化的转变是当前教育领域研究的重点之一，其旨在将人工智能和机器学习技术应用到教育领域，以提升教学效果、提高教学效率、促进教育智能化、个性化、公平性等。尤其是在自动判卷方面的创新应用，将人工智能技术切实有效地应用于教育领域，旨在通过机器学习和自然语言处理等技术实现对学生答卷的步骤级判卷、自动评分，以提高效率和准确性。 本文主要研究初中数学中的代数主观题的自动判卷问题，基于初中代数的学生答案的正误判定和作答步骤之间的逻辑判定，研究初中代数的基本知识表示、代数符号的统一、运用自然语言理解（NLP）技术进行题目及作答过程的语义理解；研究基于数学表达式的正误判定；研究基于学生前置序列步骤的逻辑判定。主要研究内容如下： 1.初中代数表达式知识表示。首先要对初中代数进行判卷，需要让系统正确识别并理解这些表达式的语义信息，本文的主要研究内容是将数学表达式转换成语法树结构，在此基础上进行形式比对及值的等价性判定。 2.初中代数文本自然语言理解。基于初中数学知识图谱，利用自然语言处理技术，提取初中代数中的诸如代数方程、函数、多项式等数学实体，及实体之间的诸如等式关系、方程组关系、相反数关系等，将自然语言文本描述转换成实体关系三元组形式。 3.基于标准答案的代数表达式正误判定。对于有标准答案的学生作答过程，研究基于学生答案与标准答案之间的映射及匹配进行正误判定。 4.基于学生前置序列步骤的计算推理逻辑判定。对于无标准答案或与标准答案匹配度很低的学生答案，通过解析学生答案的内部逻辑结构，研究基于前置序列步骤的逻辑判定方法，进行局部逻辑及全局逻辑判定，再综合正误判定结果，得出最终判卷输出结果。 基于上述方法，设计和实现了一个初中代数主观题步骤级自动判卷系统，在初中代数数据集上进行了测试，判卷准确率为94%。
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