Cornell CIS-forskare arbetar med datorprogram som kan hjälpa lärare i grund- och gymnasieskolor med att betygsätta matematikuppgifter. Forskare kommer att presentera sin forskning vid konferensen om mänskliga faktorer i datorsystem, 21-26 april i Montreal.

"Jag har varit intresserad av att arbeta med tekniker för automatisk utbildning och att försöka göra lärares liv enklare, sa Erik Andersen, biträdande professor i datavetenskap. "En av de saker som lärare lägger ner mycket tid på att göra är att betygsätta. Men att betygsätta är mer komplicerat än att svaret är rätt eller fel. Det lärarna lägger ner mycket tid på att göra är att tilldela partiell poäng och arbeta individuellt för att ta reda på vad eleverna gör fel. Vi föreställer oss en framtid där pedagoger lägger mindre tid på att försöka rekonstruera vad deras elever tänker och mer tid att arbeta direkt med sina elever."

Andersen har arbetat med Sumit Gulwani från Microsoft Research om att "göra coola saker" med programmering genom exempel. "Arbetet är att försöka omvända din tankeprocess. Vi bygger en algoritm som härleder och rekonstruerar hur studenten gör sina läxor – vi översätter avsikter, sa Andersen.

Forskarna arbetade med en datamängd från Metametrics om cirka 300 elever som löste additions- och subtraktionsproblem och använde dessa exempel för att rekonstruera vad eleverna kan göra rätt eller fel.

"Det här var tekniskt utmanande, och lösningen intressant, ", sa Andersen. "Vi arbetade för att komma fram till en effektiv datastruktur och algoritm som skulle hjälpa systemet att sortera igenom ett enormt utrymme av möjliga saker som studenter kunde tänka på. Vi fann att 13 procent av dessa elever gjorde tydliga systematiska procedurfel, och forskarnas algoritm lärde sig att replikera 53 procent av dessa misstag på ett sätt som verkade korrekt. Nyckeln är att vi inte ger rätt svar till datorn – vi ber datorn att sluta sig till vad eleven kan göra fel. Detta verktyg kan faktiskt visa en lärare vad eleven missförstår, och det kan demonstrera procedurmässiga missuppfattningar för en lärare lika framgångsrikt som en mänsklig expert."

Det slutliga målet för programvaran är att förse lärare med en betygslösning som också kommer att generera rapporter om övergripande undervisningsresultat för klassrummet och lösningsområden där lärare behöver fokusera mer energi. Programvaran kommer bara att fungera med enkel matematik som subtraktion och addition men kommer att gå vidare till algebra och mer avancerade ekvationer i framtiden.