[发明专利]一种应用于电子双板的中学立体几何智能教学系统

权利要求书

1.一种应用于电子双板的中学立体几何智能教学系统，其特征在于该系统包含以下三层结构：

底层，由学科知识库、几何信息数据表示、素材库三个模块组成，提供给中间层使用；

中间层，由几何信息库与动态几何、课件制作工具和自动推理三个模块组成，用以联系底层与应用层；针对具体的应用完成对底层模块的封装，为应用层提供各个系统所需的基本功能；

应用层，由问题生成与求解单元、交互式作图系统、课件制作与演示三个单元组成，用于处理用户的输入和终端输出以实现人机交互。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电子双板的中学立体几何智能教学系统，其特征在于：所述学科知识库模块是使用谓词逻辑表示的中学立体几何中的基本知识库，包括概念、事实、定理和公理，它们构成推理规则，作为推理基础供中间层自动推理模块使用。

3.根据权利要求1所述的一种应用于电子双板的中学立体几何智能教学系统，其特征在于：所述几何信息数据表示模块采用多级权限链表的数据结构对几何图元的类别、位置、大小以及图元之间的关系等几何信息进行数据表示；其具体表示方法为

(1)设计一条参数链表来保存一个页面中的所有参数，设计另一条几何元素权限链表来保存所有的几何元素，在页面每次更新时按先后顺序同步更新参数列表和元素列表；

(2)按维数大小依次赋予几何体元素权限值，其中点元素权限值为1；线型元素权限值为2；面型元素权限值为3；体型元素权限值为4；然后为每种权限的几何元素构造一条链表，并依据权限高低组合四条链表为一条权限按低到高排列的权限链表；

(3)当有新的几何元素需要添加进去或者有几何元素需要删除的时候，只需知道该几何元素所属的类型，然后迅速定位到权限链表中的位置，再进行插入或者删除操作即可；

(4)在权限链表搜索几何元素时，链表采用如下搜索机制，搜索从表头开始，如果在低权限的几何元素中子链表中搜索到，就不继续搜索高权限的几何元素了，如果搜索不到就按链表的顺序搜索权限高一级的几何元素，如果在同一权限的子链表中搜索到多个元素，则按照元素离眼睛位置的远近进行排序，选取离眼睛最近的一个。

4.根据权利要求1所述的一种基于电子双板的中学立体几何智能教学系统，其特征在于：所述素材库模块用于存储图片、文本、动画和视音频等多媒体文件，向课件工具及课件制作与演示系统提供基础素材。

5.根据权利要求1所述的一种应用于电子双板的中学立体几何智能教学系统，其特征在于：所述几何信息库与动态几何模块分为几何信息库和动态几何部分，其中几何信息库采用链表线性存储当前工程内绘制完毕的所有图形的相应几何信息，构成了系统的数据基础；动态几何部分依据参数化的三维动态几何数学模型和“可编程点”法，利用计算机图形、空间计算几何技术实现几何信息库中几何信息的渲染呈现以及用户与几何信息之间的操作互动，并为交互式作图系统提供交互操作接口，实现几何信息所对应对象的静态或动态的操作；其中主要采用计算机图形、空间计算几何中的OpenGL渲染技术实现三维空间图像的渲染与呈现，采用“可编程点”法赋予几何体动态几何特性，其具体步骤为a.选定参数T构造参数方程，分别表示三维空间点的X、Y、Z轴对应坐标；b.构造变量V关联参数T，与之对应；c.用户依据需要改变变量V实现点的动态变化。