中学物理虚拟实验操作测评系统的研究

论文摘要

随着信息技术与社会科学的快速发展,虚拟实验教学正以一种崭新的教学方式走进日常教学活动中,为教师带来了实验教学新的契机。建立适合学生发展、有助于学生能力提升的虚拟实验操作测评平台是当前虚拟实验教学的研究核心和热点,同时也是实验教学考核的重要研究点。在这种背景下,智能化的虚拟实验教学系统应运而生,它从虚拟实验教学平台的基础平台建设为出发点,加入智能化的元素,为学生提供智能的、自动化的实验学习环境。本研究以现有虚拟实验平台为软件基础,采用多种知识表示方法混合的方式对虚拟实验平台的虚拟实验仪器、实验步骤进行知识表示,以知识表示为出发点,建立基于知识表示的匹配算法的模型,将上层(实验步骤)、下层(实验仪器操作)、以及操作结构分别进行正确性判定,最终实现实验操作的智能测评与诊断。本研究的关键在于知识表示方法的研究与自动机匹配的应用。知识表示准确合适的将实验信息进行形式化表示,建立了虚拟实验仪器操作知识库和实验步骤规则库,为实验操作的匹配做好基础工作。自动机的架构与使用,使实验状态在不同操作触发下产生的操作序列有办法得以匹配,为虚拟实验操作的跟踪测评提供了保证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 计算机辅助测评
• 1.2.2 虚拟实验操作测评
• 1.2.3 工业仿真测评
• 1.2.4 存在的主要问题
• 1.3 本文的研究内容及意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 论文结构
• 第二章 理论基础
• 2.1 人工智能相关概念
• 2.1.1 专家系统
• 2.1.2 智能诊断
• 2.1.3 自动机理论
• 2.2 虚拟实验的概念及特点
• 2.2.1 虚拟实验概念
• 2.2.2 虚拟实验特点
• 第三章 测评系统知识表示方法的研究
• 3.1 实验操作知识的系统分析
• 3.1.1 实验器材分析
• 3.1.2 实验步骤分析
• 3.2 虚拟实验知识表示
• 3.2.1 多种知识表示方法的混合应用
• 3.2.2 实验器材知识表示
• 3.2.3 实验步骤知识表示
• 第四章 实验操作正确性判定算法
• 4.1 实验操作正确性判定模型的建立
• 4.2 上层--实验步骤判定算法的研究
• 4.2.1 自动机匹配算法基本思想
• 4.2.2 AC 有限自动机的构造
• 4.3 下层--实验器材判定算法的研究
• 4.4 实验结果匹配算法
• 4.4.1 电路匹配基本原理
• 4.4.2 电路匹配算法实现
• 第五章 系统设计及实现
• 5.1 系统架构
• 5.1.1 设计思想
• 5.1.2 总体结构
• 5.1.3 工作流程
• 5.2 实验过程数据库设计
• 5.2.1 实验器材库
• 5.2.2 实验步骤规则库
• 5.2.3 其他数据库
• 5.3 系统实现
• 5.3.1 运行环境
• 5.3.2 系统模块的实现
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况