[發明專利]一種應用于電子雙板的中學立體幾何智能教學系統

在審

• 申請號: 201610669883.4
• 申請日: 2016-08-15
• 公開（公告）號: CN106648574A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 王博
• 申請（專利權）人: 寧波包豪斯教育科技有限公司
• 主分類號: G06F9/44
• 分類號: G06F9/44;G09B23/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種應用于電子雙板的中學立體幾何智能教學系統，其特征在于該系統包含以下三層結構：

底層，由學科知識庫、幾何信息數據表示、素材庫三個模塊組成，提供給中間層使用；

中間層，由幾何信息庫與動態幾何、課件制作工具和自動推理三個模塊組成，用以聯系底層與應用層；針對具體的應用完成對底層模塊的封裝，為應用層提供各個系統所需的基本功能；

應用層，由問題生成與求解單元、交互式作圖系統、課件制作與演示三個單元組成，用于處理用戶的輸入和終端輸出以實現人機交互。

2.根據權利要求1所述的一種應用于電子雙板的中學立體幾何智能教學系統，其特征在于：所述學科知識庫模塊是使用謂詞邏輯表示的中學立體幾何中的基本知識庫，包括概念、事實、定理和公理，它們構成推理規則，作為推理基礎供中間層自動推理模塊使用。

3.根據權利要求1所述的一種應用于電子雙板的中學立體幾何智能教學系統，其特征在于：所述幾何信息數據表示模塊采用多級權限鏈表的數據結構對幾何圖元的類別、位置、大小以及圖元之間的關系等幾何信息進行數據表示；其具體表示方法為

(1)設計一條參數鏈表來保存一個頁面中的所有參數，設計另一條幾何元素權限鏈表來保存所有的幾何元素，在頁面每次更新時按先后順序同步更新參數列表和元素列表；

(2)按維數大小依次賦予幾何體元素權限值，其中點元素權限值為1；線型元素權限值為2；面型元素權限值為3；體型元素權限值為4；然后為每種權限的幾何元素構造一條鏈表，并依據權限高低組合四條鏈表為一條權限按低到高排列的權限鏈表；

(3)當有新的幾何元素需要添加進去或者有幾何元素需要刪除的時候，只需知道該幾何元素所屬的類型，然后迅速定位到權限鏈表中的位置，再進行插入或者刪除操作即可；

(4)在權限鏈表搜索幾何元素時，鏈表采用如下搜索機制，搜索從表頭開始，如果在低權限的幾何元素中子鏈表中搜索到，就不繼續搜索高權限的幾何元素了，如果搜索不到就按鏈表的順序搜索權限高一級的幾何元素，如果在同一權限的子鏈表中搜索到多個元素，則按照元素離眼睛位置的遠近進行排序，選取離眼睛最近的一個。

4.根據權利要求1所述的一種基于電子雙板的中學立體幾何智能教學系統，其特征在于：所述素材庫模塊用于存儲圖片、文本、動畫和視音頻等多媒體文件，向課件工具及課件制作與演示系統提供基礎素材。

5.根據權利要求1所述的一種應用于電子雙板的中學立體幾何智能教學系統，其特征在于：所述幾何信息庫與動態幾何模塊分為幾何信息庫和動態幾何部分，其中幾何信息庫采用鏈表線性存儲當前工程內繪制完畢的所有圖形的相應幾何信息，構成了系統的數據基礎；動態幾何部分依據參數化的三維動態幾何數學模型和“可編程點”法，利用計算機圖形、空間計算幾何技術實現幾何信息庫中幾何信息的渲染呈現以及用戶與幾何信息之間的操作互動，并為交互式作圖系統提供交互操作接口，實現幾何信息所對應對象的靜態或動態的操作；其中主要采用計算機圖形、空間計算幾何中的OpenGL渲染技術實現三維空間圖像的渲染與呈現，采用“可編程點”法賦予幾何體動態幾何特性，其具體步驟為a.選定參數T構造參數方程，分別表示三維空間點的X、Y、Z軸對應坐標；b.構造變量V關聯參數T，與之對應；c.用戶依據需要改變變量V實現點的動態變化。