一种基于思维过程的教学系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种基于思维过程的教学系统，包括条件数据库、推导过程数据库、结论数据库、标准解题过程获取模块、用户解题过程获取模块、解题过程比对模块；条件数据库用以存储各个题目的条件数据；推导过程数据库用以存储各个题目的推导过程数据；结论数据库用以存储各个题目的结论数据；标准解题过程获取模块用以获取各个题目的各个解题过程；用户解题过程获取模块用以获取用户的解题过程；解题过程比对模块用以将用户的解题过程与各个标准解题过程进行比对；判断该用户的解题正确与否，在用户判断错误时找到用户解题存在问题的步骤。本发明专利技术提出的基于思维过程的教学系统，可根据用户的行为自动获取其思维，并从中分析存在问题的原因。

A teaching system based on the thinking process

The invention discloses a teaching system based on the thinking process, including condition database, derivation of database, process database, standard solution conclusion acquisition module, acquisition module, user problem solving problem solving process comparison module; condition database is used to store each subject condition data; derived process database used to process data storage of each topic is conclusion in conclusion; the database with data storage each topic; the standard process of solving problem solving process with each acquisition module to obtain each problem solving process; user acquisition module with the problem solving process in order to obtain the user's problem solving process; comparison module for problem solving process and the solving process of each standard user alignment; judging whether the user of problem solving correct or not, find the user in solving user problems when the error of judgment procedure. The teaching system based on the thinking process proposed by this invention can automatically obtain its thinking according to the behavior of the user and analyze the cause of the problem.

【技术实现步骤摘要】
一种基于思维过程的教学系统
本专利技术属于智能教学
，涉及一种教学系统，尤其涉及一种自动获取用户思维的教学系统。
技术介绍
平面几何是一门教师难教，学生难学的学科。学生在学习该门课程的过程中难以掌握平面几何问题思考方法、分析方法的规律性以及平面几何问题解题过程中添加辅助线的方法。而教师在传统的平面几何教学中无法对学生的这些问题给出准确的解答，究其原因就是无法对学生的解题思维过程进行准确地定位，更没有有效的手段对每一个学生的思维过程进行梳理和引导，针对不同学生不同思维过程的问题给予个性化的针对性训练来帮助每一个学生掌握平面几何问题的思考方法及其规律性。这也就是平面几何难教、难学之根本所在。目前市面上所有的教育软件，特别是在平面几何领域的教育软件，主要可以分为三大类：1、视频型：即把老师讲课的视频刻录成DVD或者软件的形式2、习题集型：即把教学参考书，复习资料或者课外习题集上的题目，复制到电脑里做成题库3、工具型：比如像《几何画板》这样的软件，帮助老师做成课件或者画几何图形但是这三大类教育软件都只是传统的教师课堂教育以及教辅材料阅读和学习利用现代信息技术产生的衍生，没有从根本上解决教育的本质，即思维过程的展现、分析和评价，以及与之相对应的正确思维过程的培训和传递。对于学生来说，已有的这三大类教育软件：1、只介绍解题结果，没有解题思维过程已有教育软件都是以传授知识为主要目的，都只介绍了知识点，然后围绕知识点给出应用的题目，并介绍题目解题的结果，没有解题的思维过程。比如一个平面几何问题在这类软件的解题方案上只有一个添加完辅助线的图形以及解题的证明过程，却没有给出思考该问题的思维过程。学生看了以后只能说知其然，不知其所以然，知道这道题是怎么解答的，但是不明白这个解答过程是怎么想出来的。2、无法让解题思维过程具象化已有教育软件无法帮助学生清晰的描述自己解题的思维过程；无法让学生对自己思维过程当中的困难进行诊断；也无法帮助学生在思维过程走上歧路的时候，意识到思维出了问题，并引导学生的思维过程重新纳入到正确的轨道上。3、难以帮助掌握思考方法和规律性已有教育软件难以帮助学生掌握平面几何问题思考方法、分析方法的规律性以及平面几何问题中添加辅助线的科学方法。对教师来说，已有的这三大类教育软件存在如下缺陷：1、不能从思维过程层面引导学生已有教育软件不能帮助教师从思维过程的层面给予学生引导，也不能帮助教师采用针对性的教学手段来提升学生的学习效果。2、不能普及到每个学生在教学过程中，已有教育软件不能帮助教师从宏观的角度及微观的角度来掌握每一位学生的思维过程，并与之形成课堂互动交流。3、不能进行准确的教学质量分析已有教育软件只能给出学生对于某道平面几何题目回答情况的一个统计和汇总，并不能就学生在思考过程中的碰到的问题和错误，对于知识点的掌握和实际应用情况做出汇总和评价。有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的教学方式，以便克服现有教学方式存在的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于思维过程的教学系统，可根据用户的行为获取其思维，并从中分析存在问题的原因。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于思维过程的教学系统，所述教学系统包括：基本图形信息库、平面几何条件性质库、问题及推导性质数据库、习题图示图像库、平面几何习题数据库、解题路径数据库、技能能力数据库、用户解题过程获取模块、解题过程比对模块、未掌握知识点获取模块；所述基本图形信息库用以存储包含基本图形的描述、基本图形的性质、位置特征、应用程序、应用方法，以及预缓存基本图形的图示；所述应用方法包括添线方法；所述平面几何条件性质库用以存储整个平面几何条件性质；采用继承的方式存储，父节点中具有该条件性质的通用属性；最顶层的基类为“条件性质”类，包含了已知求证条件中通用的属性和原始方法；所述问题及推导性质数据库用以存储问题及推导性质；问题及推导性质数据库是系统向用户进行提问时交互的语言规范及特征，包含基本图形特征、问题内容、问题的选择项、问题选择项的注释、前置步骤、后续步骤、问题形式；所述习题图示图像库用以存储经过特征编码和数据压缩的平面几何图形及添加完辅助线的数据；其主要功能为：将图形数据的矢量记录格式转换为二进制记录格式，并以压缩编码方式存储图形/图像；能对图形/图像数据进行各种数学变换和数字图像处理；进行图形/图像数据的各种统计分析；以及辅助线添加步骤时的输出模板及推导性质条件；所述平面几何习题数据库用以存储平面几何习题及用到的图形；平面几何问题的存储包含“已知条件”、“求证条件”和图形三个部分，“已知条件”、“求证条件”自于“平面几何条件性质库”，图形来自于“辅助线图像库”；使得每个条件性质都能成为能进行推导判断的应用条件，每一个图形也成为能动态点击和操作的图形图像；所述解题路径数据库用以存储所有“平面几何习题数据库”中预存习题的解题思维路径模板；此数据库为专家知识数据库，由专家事先定义后输入；每一道平面几何问题含有多少种解法，则全部输入进入数据库作为思维推导的判断依据；所述解题路径数据库还存储各个标准解题过程中对应步骤所涉及的知识点，该知识点所涉及的题目；所述用户解题过程获取模块用以获取用户的解题过程；所述解题过程比对模块用以将用户的解题过程与各个标准解题过程分别进行比对；如果用户解题过程与任一标准解题过程相同，则判断该用户的解题正确；如果用户解题过程与任一标准解题过程均不相同，将用户解题过程与若干标准解题过程进行匹配，获取相似度最高的至少一个特定标准解题过程，将用户解题过程与该特定标准解题过程进行比对；用户解题过程包括若干数据项，特定标准解题过程包括若干数据项，将用户解题过程的各个数据项与特定标准解题过程的各个数据项进行依次比对，若发现不同的数据项，则认为用户解题的该步骤存在问题；所述未掌握知识点获取模块用以根据所述解题过程比对模块找到用户存在问题的步骤，并从所述解题路径数据库获取该步骤所涉及的知识点，将该知识点作为对应用户未掌握的知识点。所述技能能力数据库用以在用户解题完成后，按照系统自定义的算法计算评价该用户在解题过程中反映出来的一系列的知识技能和正确的解题步骤的掌握情况，并结合系统记录的该用户针对同类型的题目的历史解题情况动态生成并保存系统对于该用户对于技能能力评测。技能能力用以对用户在解题过程中反映出来的技能能力高低进行一个直观和量化的描述。一种基于思维过程的教学系统，所述教学系统包括：条件数据库、推导过程数据库、结论数据库、索引数据库、标准解题过程获取模块、用户解题过程获取模块、解题过程比对模块；条件数据库用以存储各个题目的条件数据；推导过程数据库用以存储各个题目的推导过程数据；结论数据库用以存储各个题目的结论数据；标准解题过程获取模块用以获取各个题目的各个解题过程；用户解题过程获取模块用以获取用户的解题过程；解题过程比对模块用以将用户的解题过程与各个标准解题过程进行比对；如果用户解题过程与任一标准解题过程相同，则判断该用户的解题正确；如果用户解题过程与任一标准解题过程均不相同，将用户解题过程与若干标准解题过程进行匹配，获取相似度最高的一个特定标准解题过程，将用户解题过程与该特定标准解题过程进行比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于思维过程的教学系统，其特征在于，所述教学系统包括：基本图形信息库、平面几何条件性质库、问题及推导性质数据库、习题图示图像库、平面几何习题数据库、解题路径数据库、技能能力数据库、用户解题过程获取模块、解题过程比对模块、未掌握知识点获取模块；所述基本图形信息库用以存储包含基本图形的描述、基本图形的性质、位置特征、应用程序、应用方法，以及预缓存基本图形的图示；所述应用方法包括添线方法；所述平面几何条件性质库用以存储整个平面几何条件性质；采用继承的方式存储，父节点中具有该条件性质的通用属性；最顶层的基类为“条件性质”类，包含了已知求证条件中通用的属性和原始方法；所述问题及推导性质数据库用以存储问题及推导性质；问题及推导性质数据库是系统向用户进行提问时交互的语言规范及特征，包含基本图形特征、问题内容、问题的选择项、问题选择项的注释、前置步骤、后续步骤、问题形式；所述习题图示图像库用以存储经过特征编码和数据压缩的平面几何图形及添加完辅助线的数据；其主要功能为：将图形数据的矢量记录格式转换为二进制记录格式，并以压缩编码方式存储图形/图像；能对图形/图像数据进行各种数学变换和数字图像处理；进行图形/图像数据的各种统计分析；以及辅助线添加步骤时的输出模板及推导性质条件；所述平面几何习题数据库用以存储平面几何习题及用到的图形；平面几何问题的存储包含“已知条件”、“求证条件”和图形三个部分，“已知条件”、“求证条件”自于“平面几何条件性质库”，图形来自于“辅助线图像库”；使得每个条件性质都能成为能进行推导判断的应用条件，每一个图形也成为能动态点击和操作的图形图像；所述解题路径数据库用以存储所有“平面几何习题数据库”中预存习题的解题思维路径模板；此数据库为专家知识数据库，由专家事先定义后输入；每一道平面几何问题含有多少种解法，则全部输入进入数据库作为思维推导的判断依据；所述解题路径数据库还存储各个标准解题过程中对应步骤所涉及的知识点，该知识点所涉及的题目；所述用户解题过程获取模块用以获取并记录用户的解题过程；所述解题过程比对模块用以将用户的解题过程与各个标准解题过程分别进行比对；如果用户解题过程与任一标准解题过程相同，则判断该用户的解题正确；如果用户解题过程与任一标准解题过程均不相同，将用户解题过程与若干标准解题过程进行匹配，获取相似度最高的至少一个特定标准解题过程，将用户解题过程与该特定标准解题过程进行比对；用户解题过程包括若干数据项，特定标准解题过程包括若干数据项，将用户解题过程的各个数据项与特定标准解题过程的各个数据项进行依次比对，若发现不同的数据项，则认为用户解题的该步骤存在问题；所述未掌握知识点获取模块用以根据所述解题过程比对模块找到用户存在问题的步骤，并从所述解题路径数据库获取该步骤所涉及的知识点，将该知识点作为对应用户未掌握的知识点；所述技能能力数据库用以在用户解题完成后，按照系统自定义的算法计算评价该用户在解题过程中反映出来的一系列的知识技能和正确的解题步骤的掌握情况，并结合系统记录的该用户针对同类型的题目的历史解题情况动态生成并保存系统对于该用户对于技能能力评测。技能能力用以对用户在解题过程中反映出来的技能能力高低进行一个直观和量化的描述。...

【技术特征摘要】
1.一种基于思维过程的教学系统，其特征在于，所述教学系统包括：基本图形信息库、平面几何条件性质库、问题及推导性质数据库、习题图示图像库、平面几何习题数据库、解题路径数据库、技能能力数据库、用户解题过程获取模块、解题过程比对模块、未掌握知识点获取模块；所述基本图形信息库用以存储包含基本图形的描述、基本图形的性质、位置特征、应用程序、应用方法，以及预缓存基本图形的图示；所述应用方法包括添线方法；所述平面几何条件性质库用以存储整个平面几何条件性质；采用继承的方式存储，父节点中具有该条件性质的通用属性；最顶层的基类为“条件性质”类，包含了已知求证条件中通用的属性和原始方法；所述问题及推导性质数据库用以存储问题及推导性质；问题及推导性质数据库是系统向用户进行提问时交互的语言规范及特征，包含基本图形特征、问题内容、问题的选择项、问题选择项的注释、前置步骤、后续步骤、问题形式；所述习题图示图像库用以存储经过特征编码和数据压缩的平面几何图形及添加完辅助线的数据；其主要功能为：将图形数据的矢量记录格式转换为二进制记录格式，并以压缩编码方式存储图形/图像；能对图形/图像数据进行各种数学变换和数字图像处理；进行图形/图像数据的各种统计分析；以及辅助线添加步骤时的输出模板及推导性质条件；所述平面几何习题数据库用以存储平面几何习题及用到的图形；平面几何问题的存储包含“已知条件”、“求证条件”和图形三个部分，“已知条件”、“求证条件”自于“平面几何条件性质库”，图形来自于“辅助线图像库”；使得每个条件性质都能成为能进行推导判断的应用条件，每一个图形也成为能动态点击和操作的图形图像；所述解题路径数据库用以存储所有“平面几何习题数据库”中预存习题的解题思维路径模板；此数据库为专家知识数据库，由专家事先定义后输入；每一道平面几何问题含有多少种解法，则全部输入进入数据库作为思维推导的判断依据；所述解题路径数据库还存储各个标准解题过程中对应步骤所涉及的知识点，该知识点所涉及的题目；所述用户解题过程获取模块用以获取并记录用户的解题过程；所述解题过程比对模块用以将用户的解题过程与各个标准解题过程分别进行比对；如果用户解题过程与任一标准解题过程相同，则判断该用户的解题正确；如果用户解题过程与任一标准解题过程均不相同，将用户解题过程与若干标准解题过程进行匹配，获取相似度最高的至少一个特定标准解题过程，将用户解题过程与该特定标准解题过程进行比对；用户解题过程包括若干数据项，特定标准解题过程包括若干数据项，将用户解题过程的各个数据项与特定标准解题过程的各个数据项进行依次比对，若发现不同的数据项，则认为用户解题的该步骤存在问题；所述未掌握知识点获取模块用以根据所述解题过程比对模块找到用户存在问题的步骤，并从所述解题路径数据库获取该步骤所涉及的知识点，将该知识点作为对应用户未掌握的知识点；所述技能能力数据库用以在用户解题完成后，按照系统自定义的算法计算评价该用户在解题过程中反映出来的一系列的知识技能和正确的解题步骤的掌握情况，并结合系统记录的该用户针对同类型的题目的历史解题情况动态生成并保存系统对于该用户对于技能能力评测。技能能力用以对用户在解题过程中反映出来的技能能力高低进行一个直观和量化的描述。2.一种基于思维过程的教学系统，其特征在于，所述教学系统包括：条件数据库、推导过程数据库、结论数据库、索引数据库、标准解题过程获取模块、用户解题过程获取模块、解题过程比对模块；条件数据库用以存储各个题目的条件数据；推导过程数据库用以存储各个题目的推导过程数据；结论数据库用以存储各个题目的结论数据；索...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雯，徐方瞿，
申请(专利权)人：上海莘越软件科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31