英语作文自动评价系统技术的国内研究与应用

雷晓东

【摘 要】本文通过收集相关英语作文自动评价系统技术方面的专著以及检索、比较中文期刊网数据库中关于此方面的文献，从理论研究、实证研究、本土化的EFL写作评估系统探索三个角度，回顾了国内研究者在这一领域的研究历程和主要成果。其次，从技术应用的角度，介绍了国内英语写作研究与实践领域中现存的若干主流的作文自动评价系统和网站，阐述了其各自背后的基本技术原理、自身特点、基本应用等。最后，基于上述的理论和应用研究，对于这一新技术的未来开发与研究，提出多个学科深度交叉融合、多种实体积极互动的研究方法建议，同时，针对其在英语写作测试与教学实践中的推广应用，提出人机评阅动态化理性结合的建议。

【关键词】作文自动评价系统技术；英语写作；国内研究与应用

The Domestic Research and Application of Automated English Essay Evaluation System in China

LEI Xiao-dong

（School of foreign Languages， Huaihai Institute of Technolege， Lianyungang Jiangsu 222005， China）

【Abstract】Based on the collection of literatures on Automated Essay Evaluation System（AEES）， this paper reviews the history and achievements of the domestic researchers in this field in terms of theoretical research， empirical study and exploration on China-based EFL essay evaluation system. Hence， from the perspective of application， it introduces 5 major domestically existing automated essay evaluation systems/websites by focusing on their technical principles， characteristics and applications. Finally， it proposes the in-depth interdisciplinary intergration and multi-entity colleberation approach for future researches on AEES ， and dynamic human-computer combination approach for applications of AEES to English writing teaching and testing.

【Key words】Automated Essay Evaluation System； English Writing； Domestic Research and Application

1 研究背景

国际上最早的写作自动评价系统（Automated Essay Evaluation System， AEES； Automated Writing Assessment System， AWAS； Automated Essay Scoring System， AESS） 产生于美国，此后，有关自动评价系统的研究也主要在美国进行。综观国外写作自动评价系统的发展历程，大致可分为三个阶段。第一阶段发生于上世纪60年代，1966年，美国杜克大学（University of Duke）的Ellis Page 等人开发了PEG（ Project Essay Grade），它是世界上第一套作文自动评分软件。第二阶段在上世纪90年代，出现了基于自然语言处理技术的E-rater（Electronic Essay Rater）、基于人工智能技术（AI） 的Intellimetri和基于潜伏语义技术的IEA（Intelligent Essay Assessor）三种自动评价系统。第三阶段始于本世纪初，由以上评分引擎衍生的自动评价系统如Criterion、My Access！、Holt Online Essay Scoring、Writing Roadmap等则逐渐趋向于自动打分、个性化评语反馈、基于互联网、提供写作辅助功能等多种性能兼而有之。[1]

在国内，业已颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确指出[2]，信息技术对教育发展具有革命性的影响，必须给于高度重视。到2020年，全国范围内应该力争基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，以促进教育内容、教学手段和方法现代化。就受众群体庞大的英语教学领域而言，国内关于英语作文自动评价系统的研究起步晚，缺乏系统性的综述研究。

2 国内研究回顾

2.1 理论研究

国内关于英语写作自动评价系统方面的理论研究始于本世纪初，偏重于推介国外的相关理论、相关的写作自动评价软件，或者探讨某一项技术、某一学科的理论观点对于写作自动评价系统信度、效度的影响，理论研究总体来说缺乏原创性和深度。部分研究的内容带有不彻底性，极少数的缺乏科学性，研究内容之间具有较强的重复性。

桂诗春[3] 详细介绍了潜伏语义分析（Latent Semantic Analysis， LSA）理论，通过举例说明使用了奇异值分解的线性代数的方法，减少维数有助于揭示语义的潜伏关系，讨论了应用LSA来进行写作质量评估，和根据LSA来开发训练学生写作的软件。该研究对于LSA的理据等分析较为透彻，但关于LSA理论的应用的讨论，仍然仅仅局限于对国外相关研究的介绍，但是它属于国内最早探索英语作文自动评价系统的研究。

张梅[4] 介绍了美国自动评分系统E-rater的工作原理，然后探讨了其优点和缺陷，以及在大学英语四、六级考试作文网上阅卷中的可行性。在其后续研究中，张梅，印勇[5] 对英语作文计算机评分的相关概念进行了概述，对4种主流技术原理进行了综述，并介绍了国外5个典型的英语作文计算机评分系统和国内梁茂成教授主持研制的评分系统。最后，指出了有待进一步研究的关键问题。但是，研究结果中的部分参考文献有误，因而研究的科学性在一定程度上受到削弱。

梁茂成，文秋芳[6] 从语言测试的角度， 对国外具有代表性的三种作文自动评分系PEG、IEA和E-rater进行了比较研究，分析了其对我国自主开发作文自动评分系统所带来的启示。

葛诗利，陈潇潇[7] 与陈潇潇，葛诗利[8] 介绍了国外主要的几种作文自动评价软件及其工作原理等。其中，后者特别提到国内对自动作文评分的需求和研究，以及EFL自动作文评分研究在国外和国内的发展与不足之处。这些研究与梁茂成的同类研究，相比较其它的研究来说，内容方面表现出更为详细、全面、科学的特点。

韩宁[9] 介绍了当时美国最流行的7个作文自动评价系统的原理，并对它们进行了评述。

唐锦兰，吴一安[10] 回顾和分析了迄今为止国内外对英语写作自动评价系统的相关应用研究成果，发现教育技术的引进不仅是技术层面的问题，它还意味着一场涉及到使用者理念、认识、方法和行为等方面的系统变革。此研究系批评性文献综述，旨在梳理迄今为止国内外对写作自动评价系统的应用研究脉络和主要成果，提炼其中的启示，进而提出后续研究方向。

刘建达[11] 从现代网络和计算机技术对语言测试与评估的影响的视角，指出随着现代信息技术的发展，自动作文评价系统在语言测试中的应用将不断得到普及，其次简要讨论了国外几种写作自动评价系统的信度问题，对计算机自动评价系统应用于语言测试提出了建议。

2.2 实证研究

万鹏杰[12] 在国内率先使用某电子评估软件（名称不详）对英语专业学生写作进行评估，并对评估的效果进行研究，实验表明，人工评估与电子软件评估具有较高相关性，但电子软件评测语法错误时不如人工测评全面，而在文章结构的评估方面，两者各有优势，因此应该更多地考虑如何使其更有效地辅助人工评估。

一些研究者对国外的写作自动评价软件进行了实验研究，研究内容之间也同样具有较强的重复性。蒋学清等[13] 对写作自动评价系统Writing Roadmap 2.0（ WRM2.0） 在大学英语写作中的教学应用研究发现， 通过一学期的教学， 实验组和对照组的英语写作水平都有了明显的进步，而且实验组的进步幅度更大。这说明形成性评价方式和具有自动反馈功能的在线写作工具在发展EFL学习者的写作能力方面可以发挥积极的作用。作者针对在线形成性评价工具在大学英语写作教学中的应用与研究提出建议。该研究成为WRM2.0 系统应用于中国大学生英语写作学习的首批实验之一。另外，王淑雯[14] 结合教学实践，介绍了在写作教学中如何使用WRM2.0为师生提供多元化反馈，最后阐述了该系统的优势和劣势。杨玲[15] 对WRM2.0 在高水平学生英语写作学习中的作用进行了实验研究，分析了其利弊。周颖[16]通过WRM2.0 的应用实验，总结了自动评分系统应用过程的问题、原因和对策，分析较为透彻。

作为国内作文自动评价系统研究方面的著名学者，吴一安，唐锦兰[17] 考察英语实验写作教学中融入自动评价系统Writing Roadmap （WRM） 对于高校英语教师和写作教学的影响。结果表明，写作教学从关注语言错误转化为关注内容的挖掘和表达，从关注写作结果转化为关注写作过程。教师的教学理念、行为、角色有所变化。唐锦兰[18] 基于一项为期两年有关现代信息技术的形成性评价工具WRM的应用研究，论证影响信息技术应用于教学的关键除了最重要的要素教师因素之外，还包括机构管理层的认识和态度、信息技术本身、教师、技术融入教学的模式和学生四个因素。唐锦兰，吴一安[19] 将WRM应用于教学实验，发现学生写作能力、自主学习能力以及写作教学过程都发生了积极性的变化。唐锦兰[20] 基于前人的研究成果，以WRM为例，提出一个基于写作自动评价系统的集自主写作、多维反馈以及修改于一体的系统的先导模式，并应用于为期一学年的高中生英语写作教学实验中，探讨其在实际教学中的有效性。结果显示，学生写作能力的发展以及写作教学过程的积极变化从一定程度上表明该先导模式的有效性。在教学实验过程中，先导模式也得到了优化改进。本研究的贡献在于，提出并验证了现代信息技术应用于写作的有效模式，特别是它开创性的以高中生为实验对象，为未来相关的教学实践和科研提供了重要参照。

唐进[21] 分析了自动作文评分系统BETSY的工作原理，并且实证检验该系统在英语作文自动评分中的效果。

另一部分研究者则对国内研发的作文自动评价软件进行了实验，结果较为乐观。白云[22] 通过冰果英语智能作文评阅系统的教学实践，对自动作文评分系统的使用提出了建议，展望了其未来。鲁艳辉等[23] 运用调查和定量研究方法对冰果英语智能作文评阅系统在大学英语写作教学中的运用进行反思性分析。研究表明，该系统在一定程度上提高了学习者的写作策略能力，男生的写作策略水平提高优于女生，低水平组学习者的写作策略和写作能力提高优于高水平组。

王莺莺[24] 用实验检验了《新视野大学英语》作文自动评分系统的评分效度。结果显示，系统作为一种适用于小规模语言测试和自我测试的通用评分模型，具有较高的测试效度，同时对于进一步提高其效度提出了建议。

石晓玲[25] 以句酷批改网应用为例，通过教学实验，研究了在线写作自动评价系统在英语写作教学中的适切性与局限性，对于正确使用作文自动评价系统提出了建议。何旭良[26] 从中国学习者语料库（CLEC）中随机抽出30 篇英语作文作为样本进行研究，考察批改网的信度和效度。实验数据分析表明，批改网软件有自身的优点，但由于技术的局限性，其信度和效度都不够完美，需要结合其它评价方式。

2.3 对本土化EFL写作评估系统的探索

曾用强[27] 针对广东外语外贸大学开设的“网上英语写作过程化教学”实验课，开发了一套过程化作文评估系统（ PWESys 1. 00），该系统包括量表设置、作文提交、作文标注、作文分析和评估档案等五大功能。它根据设定的评估参数以及教师的标注信息，对学生的作文作出统计分析，最后利用文字或图表的形式显示总评估、每个学生的评估结果以及写作的发展过程等。本研究成果PWESys 1. 00虽然仅仅是一个半自动化的评价工具，但作为国内本土化EFL写作评估系统探索方面的先锋之作，其对于英语作文自动评价系统在国内的研究与推广应用具有重要的促进作用。

作为国内作文自动评价系统技术（AESS）研究领域非常活跃的学者，葛诗利，陈潇潇[28] 分析了AESS在二语作文和外语作文评价方面的表现，只是初步提出了开发适合中国英语学习者的自动评价系统的构想。在后续的研究中，李艳，葛诗利[29] 以中国学生的作文作为语料，对于国际上通用的作文自动评分分级词表的效度进行了研究，结果表明，这一通用词表应用于中国学生的作文，评价效果不佳，进而提出对该词表的改进方法与评测方式，并且有效性得到了初步验证。

葛诗利[30] 设计了一款面向大学非英语专业教学、非特定题目、一次训练多次使用的通用、带反馈的作文自动评价系统，探索计算机对于中介语作文自动查错反馈的可行性和具体方法。利用词汇特征（作文长度、词汇多样性、分级词汇分布）、短语特征、一级词语的二元接续特征等技术进行作文语言方面的查错反馈，运用文本聚类方法检查作文内容是否跑题。研究发现，该评分模型对于日常大学英语写作教学具有一定的参考价值，但是中介语作文评价不能完全依靠计算机来完成。此后，葛诗利，陈潇潇[31] 和葛诗利[32][33] 分别针对研制本土化EFL写作评估系统所涉及的文本聚类技术、词汇接续错误自动识别技术、关于评价作文语言运用的三种自动评分方法等相关技术方面的问题进行了探讨。另外， 葛诗利，陈潇潇[34] 还讨论了本土化EFL自动评分研究中涉及的评分标准、针对性、通用性和人机界面的划分等四大问题及对策。这些研究，在前人研究的基础上更加全面、深入，逐渐具有数据确凿、论证充分的特点。但同时也具有部分重复性。

李金辉[35] 根据潜伏语义分析理论（Latent Semantic Analysis） 研制出中国学生英语作文自动评分系统LEES（LSA-based EFL Essay Scorer），对中国大学生四、六级英语作文样本进行评分，结果显示，机器评分与人工评分结果成微弱的正相关，因此，LSA还不能正式用于对中国学生英语四、六级作文进行自动评分。该研究对将来研发理想的中国学生英语作文自动评分系统提供了启示。

李霞，刘建达[36] 提出了一种能够有效识别中国英语学习者写作文本特点并能自动识别特征维数的特征选择方法，并在此基础上提出了一种适用于不平衡分布数据的集成分类评分算法。它相比传统面向分布均匀数据的分类方法具有较高的准确率，能够有效地应用于中国英语学习者的作文自动评分中。

蒋艳，马武林[37] 通过软件本身介绍、工作原理、应用实例、效度分析、存在问题等几方面介绍了句酷批改网，为国内迄今为止较为全面、详细、深刻的批改网研究。有利于促进国内自动作文评价技术的不断改进完善，有助于其在国内教育领域的推广和普及。

刘卫忠，余力[38] 设计了一种基于链语法（Link Grammar）的能为我国EFL学生提供实时训练的英语作文自动评分系统。系统首先根据Link Grammar 对句子分析后的成本向量（cost vector）计算文章的语法权值，其次则利用文章核心词、非核心词熵值和有效句比例来对作文主题分档，最后则是结合语法权值和主题分档结果计算作文分数。采用整体评分的方法对中国学生英语作文自动评分系统进行了探索和研究。此研究的研究人员全部来自计算机技术专业领域，缺乏语言教师或语言研究专家的协同参与，因此，在选择最能体现作文质量的文本特征变量方面难以保证相对的有效性，研究结果的科学性有待于进一步求证。

3 国内主要英语作文自动评价工具软件

3.1 句酷批改网

由北京词网科技有限公司研发，于2011年4月开始展开大规模使用。它是一个基于语料库和云计算技术的英语作文在线自动批改服务网站。批改网的核心算法是计算学生作文和标准语料库之间的距离，再通过一个映射将距离转化成作文分数和评语。核心技术点是将每一篇输入的作文分析成可测量的192个维度，分析过程充分利用了先进的自然语言技术和机器学习的方法，每篇作文先被自动切分成句子，然后对每个句子进行深度的语义分析，从中抽取词、搭配、词组等结构化单元。[39] 主要功能包括：分数即刻显现、图文报表式作文分析结果、错误自动批改、点评细致入微、阶段性进度报告、抄袭检测等[40]。

批改网是完全自主研发的国产软件，从核心引擎到批改应用都是完全自主知识产权的[41]。它体现写作教学的多样性，鼓励学生的自主性学习、探索性学习、团队式学习、研究型学习等教与学新模式。

3.2 冰果英语智能作文评阅系统

杭州增慧网络科技有限公司联合浙江大学、外语教学与研究出版社，以及中外人工智能专家队伍，依据语言教学理论、计算机网络教育技术、大规模数据挖掘技术，研发出这一个性化智能化的作文评阅软件。它可以即时给出作文评分，并从词汇、语法、文风、内容等方面给出反馈。但是，该系统目前无法做到用户同一篇作文多次反复修改，多次提交给系统，并得到系统的即时评阅和反馈。

3.3 TRP教学资源平台

经过对一线教师的调研及需求分析，高等教育出版社与清华大学杨永林教授的科研团队合作研究，2010年10月正式对外发布了《体验英语写作教学资源平台》。

2012年3月，该平台的升级版产品《TRP教学资源平台》面世。它根据写作教学需求，将数字化、网络化与区域化教学平台进行了有机的整合，并涵盖了资源建设、平台构建、写作学习、句型练习、语法测验、作文评分、写作研究、评语生成、作为考试等功能。为高校英语教学的进一步改革提供了“专本硕博，四级贯通”的可操作平台。特别一提的是，学术写作是该写作软件系统的特色版块，从这一点来讲，TRP教学资源平台似乎对于研究型高校的学习者来说具有更加特殊的意义。

3.4 “易改”

由杭州硅易科技有限公司（Greedy Intelligence）利用先进的人工智能（AI）、自然语言处理（NLP）技术，自主研发的一款基于云计算的免费英语写作辅助软件。用户可以免费注册使用该网站。其主要功能包括：（1）一键检查：检查英语文本拼写、语法纠错和文章风格等；（2）错误解释：对错误类型和错误原因给予详尽的解释和说明；（3）写作润色：可在不更改原意的情况下为用户润色词语。不同于传统的纠错算法，易改创新性地采用了基于NLP与机器学习的纠错方法，通过让机器学习模型大量阅读（一万亿词级别）“正确的”英语，训练出一个精确性非常高的模型。每遇到一个输入的句子，易改的后端模型会首先分析每个句子结构并根据在机器学习训练集中“正确的英语”及句子中的上下文来判断写作是否有误。1Checker（易改）独创性地基于人工智能开发了纠错和智能润色引擎，可以智能地发现英语文本中的错误，提出润色建议，提高了写作准确率的成文质量。另外，其客户端集成了词典、翻译、搜索、分析解释和写作模板等辅助功能，方便用户写作时使用。

3.5 大规模考试英语作文自动评分系统（EFL Essay Evaluator 1.0；EEE1.0 ）

北京外国语大学梁茂成教授的研究团队，在前期的研究成果——中国学生英语作文自动评分模型的基础上[42][43]，对其中的变量进行了更大规模的验证，进一步确定其中对作文质量具有稳定预测能力的文本特征，同时结合第二语言习得理论、语料库语言学理论、测试学、统计学，利用自然语言处理技术，挖掘出更多更稳定的文本特征变量，最终使原有评分模型得到了优化。于2012年研制出了大规模考试英语作文自动评分系统。经过多轮多次随机抽样组建不同的训练集，验证了该系统的评分信度已经达到了可操作可推广水平。[44]

该评分软件存在局限性。鉴于我国大规模英语考试考生数量十分庞大，而该软件研制过程中仅使用了1000多篇学生作文作为实验样本，[45]总体样本量距离大规模考试中的作文总体样本量差距较大，其评分信度未免受到一定影响；对于极具创新性的学生作文的质量优劣缺乏判断能力；仅仅适用于对议论文和说明文体的作文进行评价。

4 小结

与国外作文自动评价系统的研究已经有60多年的历史相比，国内在这一领域的研究相对滞后，且以汉语作文的自动评分系统研究为主流。国内关于英语作文自动评价系统的研究起步更晚，数量更少。理论研究多为介绍西方的成果和技术，相关的实证研究数量有限，只是最近几年才有所增加，对于开发适合中国国情的EFL写作评估系统的研究也较为匮乏，实际可以用于实践的英语作文自动评估软件较少。这一领域的研究面临着巨大的机遇和挑战。

开发作文自动评价系统（AEES）是一项全新而复杂的技术，涉及诸多领域的知识，应该遵循跨学科的理念，特别强调文理渗透、多学科交叉协作的研究方法，企业、高校、技术提供商三者深度联袂，以英语写作教学现实为基础，以问题为导向，同时，理论研究、技术开发、教学应用及反馈三方面紧密联合，积极互动，共克难关。鉴于现代科技的日新月异，应该密切关注并结合最新的自然语言处理技术、人工智能技术、统计学、信息检索技术、语料库技术及相关的第二语言习得、语言学（语义学、计算语言学、语料库语言学等）等研究成果，不断努力，纠正并深入挖掘最能体现英语作文水平的文本特征变量，优化现有的作文自动评估软件，开发新的更为先进的评估软件。

由于自然语言本身的极端复杂性，加上现有技术的局限性，现阶段的英语作文自动评价系统软件尚存在诸多缺陷，英语写作教学或测试中单独依赖机器的做法不可取。实际写作训练中，教师适时合理的人工评阅和指导、学生自我评价、同侪互评等不可或缺。现代科技的日益迅猛发展，使得根据不同历史时期技术的发展水平，合理确定机器和人的分工，动态推进，取长补短，最大限度地发挥二者的优势显得十分必要。这样才有助于保证作文评价过程的信度。

特别致谢：该论文在写作过程中，高等教育出版社、句酷批改网等相关部门技术人员协助提供相关数据。谨表谢忱。

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[责任编辑：汤静]