面向智能导学的初中物理电路题可读解答生成研究
发布时间：2021-11-28 14:15
随着计算机技术在教育领域的广泛应用,教育智能化也得到了快速发展,各种智能导学系统开始应用到实际的教学服务中。而机器解答作为智能导学系统的核心技术,可以有效提高系统的智能化程度和教学服务的质量。智能导学系统的教学辅导和学习测评都需要可读的机器解答过程。项目组提出了基于关系抽取的题目理解方法来获取数量关系组,并将关系组实例化为方程组,通过解方程组来求解题目。本论文在该项研究工作的基础上,提出了面向智能导学的初中物理电路题可读解答生成的方法,设计并实现了简单的可读解答系统。论文的主要工作如下:1)分析了可读解答的特征。初中物理电路题目的求解过程就是从已知条件出发,结合初中物理电路的相关公式和定理,逐步推导求解出问题的答案。可以看出,电路题目的求解具有严密的逻辑推导过程,上一步与下一步有着直接或间接的因果关系。并且使用自然语言的形式描述这一逻辑推导过程。因此,可读解答的特征包括严密的逻辑推导过程和对这一过程的可读描述。为了生成可读解答,我们将这一逻辑关联的解题过程转换为解答的动作序列,然后提出了一种可读描述的语言模型生成解答动作的可读描述。2)研究了动作序列的生成方法。将初中物理电路题目的解答...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．３方程搜索求解过程的逻辑结构图??最后将构建的子方程组转换成解答动作，生成解答的动作序列
硬士学位论文??ＭＡＳｌ＇ｌｉＲ＇ＳＴＨＫＳｌＳ??规则３??ｆ?ｔｓｎｔＭＢ?Ｊ?ｆ?ｎ＾Ｍ７）??规则１?规则２??（讀ａ！?）?ｆ?ｍｉＭ２?）?ｆ?１ＳｉＳ＊４?Ｊ?ｆ?１Ｓｌｆ？５?Ｊ?（?？Ｓ＊６?Ｊ??图３．３方程搜索求解过程的逻辑结构图??最后将构建的子方程组转换成解答动作，生成解答的动作序列。解答动作的逻??辑结构如图３．４所示。??ｒ?????？＞?＾?一一—?—?—?—?—?—?一?—?—?—?—?一?—?—?—？?—???ａ１?！?Ｉ?ａ２?Ｉ?｜?ａ３??ｉ?ｉ?１?１?ｉ?瞧??（物ｉｉｔｍ３）?ｊ?ｉ?ｆ?ｗ＾ｍｉ）?ｉ?ｊ?（符ｉ理置８）??！?Ｖ?；?；?Ｖ?ｉ?；?７?；??Ｉ?规则１?ｊ?Ｉ?规则２?Ｉ?｜?规则３??ｉ?？??ｉ?（物理ｉ?ｊ?（體邐２?ｊ?ｉ?ｉ?（物理４?Ｊ?（?ｍｍｍｓ?Ｊ?ｌｒｎｍ＆６ｊ?１?ｉ?（?＾ｍ＆３?Ｊ?（雙氳７?Ｊ?ｉ??ｉ．?＞?ｉ?ｉ?ｃ???？??图３．４解答动作的逻辑结构图??３．３实验结果??为了测试子方程组构建方法的效果，本文收集了?４０道具有代表性的初中物理??电路题目作为实验数据。本章的目的是希望机器能够准确有效的构建出解题的解答??２０??
ＨｔＳＩＳ??＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＾＝＾＝＝??５．２．２系统的项目结构??项目按照Ｊａｖａ?Ｗｅｂ的开发标准进行搭建，ｓｉｘ目录是项目的主目录，存放项目??的主要代码，按照开发规范对各类代码分类存放。应用层的代码存放在ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ中，??服务层的代码放在ｓｅｒｖｉｃｅ目录中，ｄａｏ目录存放接口类和映射文件。ＷＥＢ－丨ＮＦ目??录用于存放项目全局配置文件，Ｓｐｒｉｎｇ的配置文件存放在ｒｅｓｏｕｒｃｅ目录中。项目的??结构图５．２如下所示。??ｓｏｌｕｔｉｏｎ??＞?１?．ｉｄｅａ??＞?Ｌｉ?．ｍｖｎ??ｖ?＿?ｓｒｃ??７?ｒ?ｍａｉｎ??ｖ?ｆ?ｊａｖａ??＾?ｃｏｍ??７?ｚｃ??ｖ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ??ｄａｏ??ｓｅｒｖｉｃｅ??ｊ?ＳｏｌｕｔｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ｊａｖａ??ｖ?ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ??ｓｔａｔｉｃ??ｔｅｍｐｌａｔｅｓ??．?，｜?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ??＞?ｆｃ?ｔｅｓｔ??；Ｊ?．ｇｉｔｉｇｎｏｒｅ??＿?ＨＥＬＰ．ｍｄ??ｍｖｎｗ??Ｉ？?ｍｖｎｗ．ｃｍｄ??ｆＴ）?ｐｏｍ．ｘｍｌ??图５．２项目结构图??５．２．３系统主要模块的实现??这一节对系统的主要功能模块进行实现。主要包括方程推理模块和可读描述生??成模块。合理的数据结构是实现模块功能的关键，不仅能使代码结构清晰，便于维??护和升级，并且能优化可读解答生成的效率。主要定义了以下几个类。??（１）?ＥｑｕａｔｉｏｎＳｅｔ类。本文是基于方程组求解来解答初中物理电路题，并且需
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于图文理解的电路题目自动解答方法[J]. 菅朋朋,何彬,王彦丽,夏盟. 通信技术. 2019(03)
[2]自然语言处理技术及其教育应用[J]. 王萌,俞士汶,朱学锋. 数学的实践与认识. 2015(20)
[3]初中物理智能学习系统的设计研究[J]. 王春晖,钟永江,张语函. 中国电化教育. 2014(10)
[4]基于向量的几何可读自动证明[J]. 葛强,张景中,陈矛,彭翕成. 计算机学报. 2014(08)
[5]浅谈初中物理计算题解题思路[J]. 刘朝贵. 新课程(中学). 2014(04)
[6]浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用[J]. 徐陶冶,姜学军. 科技信息. 2011(11)
[7]小学数学应用题自动解答特征分析及研究路线[J]. 周颖,袁莺,马玉慧,任赟. 中国电化教育. 2010(08)
[8]人工智能技术发展及应用研究综述[J]. 张妮,徐文尚,王文文. 煤矿机械. 2009(02)
[9]多项式等式型几何定理的可读证明[J]. 江建国,张景中,王晓京. 计算机学报. 2008(02)
[10]基于Spring框架的轻量级J2EE架构与应用[J]. 胡启敏,薛锦云,钟林辉. 计算机工程与应用. 2008(05)
硕士论文
[1]类人答题系统中数列问题自动求解的研究及实现[D]. 张宏峰.电子科技大学 2018
[2]机器理解直陈述小学数学应用题的语义模型构建策略及分析[D]. 范晓峰.华中师范大学 2017
[3]基于初中物理智能教育平台的自动推理子系统的研究[D]. 高山.四川师范大学 2014
[4]基于多元表征理论的高中物理解题辅导系统MR-PPSTS的设计与开发[D]. 薛文飞.华东师范大学 2010
本文编号：3524574
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．３方程搜索求解过程的逻辑结构图??最后将构建的子方程组转换成解答动作，生成解答的动作序列
硬士学位论文??ＭＡＳｌ＇ｌｉＲ＇ＳＴＨＫＳｌＳ??规则３??ｆ?ｔｓｎｔＭＢ?Ｊ?ｆ?ｎ＾Ｍ７）??规则１?规则２??（讀ａ！?）?ｆ?ｍｉＭ２?）?ｆ?１ＳｉＳ＊４?Ｊ?ｆ?１Ｓｌｆ？５?Ｊ?（?？Ｓ＊６?Ｊ??图３．３方程搜索求解过程的逻辑结构图??最后将构建的子方程组转换成解答动作，生成解答的动作序列。解答动作的逻??辑结构如图３．４所示。??ｒ?????？＞?＾?一一—?—?—?—?—?—?一?—?—?—?—?一?—?—?—？?—???ａ１?！?Ｉ?ａ２?Ｉ?｜?ａ３??ｉ?ｉ?１?１?ｉ?瞧??（物ｉｉｔｍ３）?ｊ?ｉ?ｆ?ｗ＾ｍｉ）?ｉ?ｊ?（符ｉ理置８）??！?Ｖ?；?；?Ｖ?ｉ?；?７?；??Ｉ?规则１?ｊ?Ｉ?规则２?Ｉ?｜?规则３??ｉ?？??ｉ?（物理ｉ?ｊ?（體邐２?ｊ?ｉ?ｉ?（物理４?Ｊ?（?ｍｍｍｓ?Ｊ?ｌｒｎｍ＆６ｊ?１?ｉ?（?＾ｍ＆３?Ｊ?（雙氳７?Ｊ?ｉ??ｉ．?＞?ｉ?ｉ?ｃ???？??图３．４解答动作的逻辑结构图??３．３实验结果??为了测试子方程组构建方法的效果，本文收集了?４０道具有代表性的初中物理??电路题目作为实验数据。本章的目的是希望机器能够准确有效的构建出解题的解答??２０??
ＨｔＳＩＳ??＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＾＝＾＝＝??５．２．２系统的项目结构??项目按照Ｊａｖａ?Ｗｅｂ的开发标准进行搭建，ｓｉｘ目录是项目的主目录，存放项目??的主要代码，按照开发规范对各类代码分类存放。应用层的代码存放在ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ中，??服务层的代码放在ｓｅｒｖｉｃｅ目录中，ｄａｏ目录存放接口类和映射文件。ＷＥＢ－丨ＮＦ目??录用于存放项目全局配置文件，Ｓｐｒｉｎｇ的配置文件存放在ｒｅｓｏｕｒｃｅ目录中。项目的??结构图５．２如下所示。??ｓｏｌｕｔｉｏｎ??＞?１?．ｉｄｅａ??＞?Ｌｉ?．ｍｖｎ??ｖ?＿?ｓｒｃ??７?ｒ?ｍａｉｎ??ｖ?ｆ?ｊａｖａ??＾?ｃｏｍ??７?ｚｃ??ｖ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ??ｄａｏ??ｓｅｒｖｉｃｅ??ｊ?ＳｏｌｕｔｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ｊａｖａ??ｖ?ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ??ｓｔａｔｉｃ??ｔｅｍｐｌａｔｅｓ??．?，｜?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ??＞?ｆｃ?ｔｅｓｔ??；Ｊ?．ｇｉｔｉｇｎｏｒｅ??＿?ＨＥＬＰ．ｍｄ??ｍｖｎｗ??Ｉ？?ｍｖｎｗ．ｃｍｄ??ｆＴ）?ｐｏｍ．ｘｍｌ??图５．２项目结构图??５．２．３系统主要模块的实现??这一节对系统的主要功能模块进行实现。主要包括方程推理模块和可读描述生??成模块。合理的数据结构是实现模块功能的关键，不仅能使代码结构清晰，便于维??护和升级，并且能优化可读解答生成的效率。主要定义了以下几个类。??（１）?ＥｑｕａｔｉｏｎＳｅｔ类。本文是基于方程组求解来解答初中物理电路题，并且需
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于图文理解的电路题目自动解答方法[J]. 菅朋朋,何彬,王彦丽,夏盟. 通信技术. 2019(03)
[2]自然语言处理技术及其教育应用[J]. 王萌,俞士汶,朱学锋. 数学的实践与认识. 2015(20)
[3]初中物理智能学习系统的设计研究[J]. 王春晖,钟永江,张语函. 中国电化教育. 2014(10)
[4]基于向量的几何可读自动证明[J]. 葛强,张景中,陈矛,彭翕成. 计算机学报. 2014(08)
[5]浅谈初中物理计算题解题思路[J]. 刘朝贵. 新课程(中学). 2014(04)
[6]浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用[J]. 徐陶冶,姜学军. 科技信息. 2011(11)
[7]小学数学应用题自动解答特征分析及研究路线[J]. 周颖,袁莺,马玉慧,任赟. 中国电化教育. 2010(08)
[8]人工智能技术发展及应用研究综述[J]. 张妮,徐文尚,王文文. 煤矿机械. 2009(02)
[9]多项式等式型几何定理的可读证明[J]. 江建国,张景中,王晓京. 计算机学报. 2008(02)
[10]基于Spring框架的轻量级J2EE架构与应用[J]. 胡启敏,薛锦云,钟林辉. 计算机工程与应用. 2008(05)
硕士论文
[1]类人答题系统中数列问题自动求解的研究及实现[D]. 张宏峰.电子科技大学 2018
[2]机器理解直陈述小学数学应用题的语义模型构建策略及分析[D]. 范晓峰.华中师范大学 2017
[3]基于初中物理智能教育平台的自动推理子系统的研究[D]. 高山.四川师范大学 2014
[4]基于多元表征理论的高中物理解题辅导系统MR-PPSTS的设计与开发[D]. 薛文飞.华东师范大学 2010
本文编号：3524574
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