專利名稱：一種學習機及其使用的動態圖文解析方法
技術領域：
本發明涉及一種個人手持設備及其使用的數據庫內容的演示方法，尤其涉及一種學習機及其使 用的動態圖文解析方法。
背景技術：
目前在互聯網絡出現了一些搜索網站，如百度、google等，這些搜索引擎能夠幫用戶找到一些
有用的信息，但同時存在如下三方面的嚴重不足其一是其應用的多是橫向搜索技術(即通用搜索 技術)，搜索出來的信息量龐大，五花八門，要在其中找到滿足需要的信息需要花費大量的時間；其 二是非特定領域內搜索，搜索面廣泛，不具有專業性，行業縱深度遠遠達不到專業用戶的需要；其 三是必須與互聯網絡保持即吋通訊才能進行搜索，不具有隨時性、便攜性。而在個人手持嵌入式領 域，無論是通用搜索技術還是垂直搜索技術，都還未得到廣泛的應用。
將PC的搜索引擎技術應用到嵌入式個人手持設備領域，并在此基礎上將垂直搜索技術引入到 傳統的教育領域，將幾何領域的試題、試題解答文本、試題關聯的幾何圖片等信息資料進行收集、 并將其分類加工成GDK動態幾何數據庫資源包;用戶根據需要選取相應的GDK動態幾何數據庫資 源包到手持設備后，可隨時、隨地從資源包中搜索滿足條件的內容。這種在特定的領域內垂直搜索 信息的方法，提高了搜索的準確性、專業性、全面性，為用戶節省了大量的信息排査時間。
但是幾何的學習內容多，題型復雜，要求學生具有較好的空間想象力。目前針對學生開發的個 人手持式學習設備主要是針對語言的學習，如查詢單詞的釋義、同步課件的學習等，即使有關于數 學試題的課件及試題搜索的技術，但展現給用戶的都只是一種靜態的結果，而無法針對試題利用圖
文相結合的方法動態地演示其解題的過程；目前幾何的學習方法單一，學生對幾何的概念完全依靠
自己的空間想象能力，不具有動態圖文解析系統的即時演示與學習效果。即使是已經給出解題過程的習題，往往也不好理解，這就需要一種演示方法，把解題的思路演繹出來，就像老師在講臺上上 課一樣循序漸進地解釋證明的思路和解題過程，引導學生自習和課后復習。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種分步驟地解釋幾何學習的證明思路和解題過 程的學習機及其使用的動態圖文解析的方法。
本發明公開的一種學習機，包括有微處理器單元、程序存儲單元、數據存儲單元、液晶顯示單 元、通信傳輸單元、輸入單元及電源單元，所述數據存儲單元中存儲有GDK動態幾何數據庫，所 述GDK動態幾何數據庫中包括試題庫、DMS試題圖片庫；所述程序存儲單元中包括動態圖文解析 模±央，當所述學習機根據操作指令在所述繊庫中調出試題解答文本時，所述動態圖文解析模塊控 制所述試題解答文本分步驟i也顯示在所述液晶顯示單元中，同時調取所述DMS試題圖片庫中相關 的試題圖片顯示在所述液晶顯示單元中，并且控制所述試題圖片動態地同步演示與所述試題解答文 本的步驟相對應的部分。
本發明公開的一種學習機，所述禾驕存儲單元中進一步包括DMS畫圖模i央；所述動態圖文解 析模塊中進一步包括試題解答文本分析模塊、圖文解析函數、幾何關系式匹配模塊和設置幾何對象 的屬性和方法的模塊；所述試題解答文本分析模塊通過對所述試題解答文本的詞法、句法、語義的 綜合分析提取部分試題解答文本，再送入所述圖文解析函數處理；所述圖文解析函數提取出其中關 鍵的幾何關系式，再送入所述幾何關系式匹配模塊處理；所述幾何關系式匹配模±央將所述幾何關系 式分解成若干個原始的關系對象，同時讀取所述DMS試題圖片庫中的對象；通過名稱是否相同匹 配所述幾何關系式中的原始對象和所述DMS試題圖片庫中的對象，匹配成功的圖片對象即為試題 圖片中與所述試題解答文本的步驟相對應的部分；如果未找到匹配的對象則找到所述幾何關系式在
所述DMS試題圖片庫中對應的原始點，所述DMS畫圖模塊用所述原始點構造所述幾何關系式定義 的關系圖形，即為試題圖片中與所述試題解答文本的步驟相對應的部分；所述設置幾何對象的屬性和方法的模塊修改所述試題圖片中與所述i^解答文本的步驟相對應的部分的屬性和方法。 本發明公開的學習機，還包括如下附屬技術特征-
所述設置幾何對象的嵐性和方法的模塊修改所述試題圖片中對象的屬性和方法包括有設置對 象是否閃爍；或者設置對象的顏色和線寬；或者設置對象是否可見；或者設置對象填充的類型，或 者設置X寸象的上述屬性和方法的組合。
所述DMS畫圖模i央用所述試題庫圖片中的原始點構造幾何關系式定義的關系圖形包括設置 開始點和結束點來構造新的線對象或角的邊或多邊形的邊；設置圓上的第一個點、第二個點和第三 個點來構造新的圓對象；以及先設置區域上的點再繪制區域來構造新的區±或對象。
所述程序存儲單元中進一步包括試題搜索模塊；所述GDK動態幾何數據庫中進一步包括同義 詞庫；所述i^搜索模i央根據操作指令接收來自所述輸入單元的關鍵詞，首先在所述同義詞庫中查 找所述關鍵詞的同義詞，然后再分別按照該關鍵詞及其每一個同義詞在所述試題庫中搜索到符合條 件的所有試題。
所述GDK動態幾何數據庫中進一步包括知識點關聯庫，所述試題搜索模i央根據操作指令接收 來自所述輸入單元的知識點搜索指令，提取相關試題對應的題干知識點、問題知識點、解答知識點， 把所述題千知識點、問題知識點、解答知識點作為關鍵詞進行搜索。
所述試題解答文本分析模±央對所述試題解答文本進行幾何關系符匹配提取試題解答文本中的步驟。
所述圖文解析函數使用句法分析、詞法分析或者語義分析將自然語言的多樣化的表現規范為幾 何關系式，所述句法分析采用句法模式匹配句子；所述詞法分析采用樹形結構把語言的詞匯分解成 最簡單的詞素，通過接點匹配實現詞法分析；所述語義分析，第一步確定每個詞在句子中所表達的 詞義，第二步是要根據已有的背景知識來確定語義。
本發明公開了一種學習機使用的動態圖文解析方法，同步演示所述學習機中存儲的GDK動態 幾何數據庫中的試題對應的試題解答文本和試題圖片；當所述學習機根據操作指令從所述GDK動 態幾何數據庫中的試題庫中調出一個試題時，所述試題的試題解答文本分步驟顯示在液晶顯示單元中，同時調取相關的試題圖片顯示在所述液晶顯示單元中，并且所述試題圖片動態地同步演示與所 述試題解答文本的步驟相對應的部分。
本發明公開的一種學習機使用的動態圖文解析方法，包括如下步驟第一步，分析所述試題文 本的詞法、句法和語義選擇出相應的步驟，再提取出其中關鍵的幾何關系式；第二步，將所述幾何 關系式分解成若干個原始的關系對象，同時讀取所述DMS試題圖片庫中X寸應的對象；第三步，通 過名稱是否相同匹配所述幾何關系式中的原始對象和所述DMS試題圖片庫中的對象，匹配成功的 圖片對象即為試題圖片中與所述試題解答文本的步驟相對應的部分；如果匹配不成功則找到所述幾 何關系式中的原始對象在所述DMS試題圖片庫中對應的原始點，再通過DMS畫圖模塊構造所述幾 何關系式中的關系圖形，即為試題圖片中與所述試題解答文本的步驟相對應的部分；第四步，修改 所述試題圖片中與所述試題解答文本的步驟相對應的部分的屬性和方法。
本發明公開的學習機使用的動態圖文解析方法，還包括如下附屬技術特征
所述第四步中修改所述試題圖片中對象的屬性和方法包括有設置對象是否閃爍；或者設置對 象的顏色和線寬；或者設置對象是否可見；或者設置對象填充的類型，或者設置對象的上述屬性和 方法的組合。
所述設置對象填充的類型包括以網格填充和域以彩色填充。
所述第三步中通過DMS畫圖模塊構造所述幾何關系式中的關系圖形包括設置開始點和結束 點來構造新的線對象或角的邊或多邊形的邊；設置圓上的第一個點、第二個點和第三個點來構造新 的圓對象；以及先設置區域上的點再繪制區域來構造新的區域對象。
所述學習機根據操作指令從所述GDK動態幾何數據庫中的試題庫中調出一個試題時，先接受 來自輸入單元的關鍵詞，首先在同義詞庫中査找所述關鍵詞的同義詞，然后再分別按照該關鍵詞及 其每一個同義詞在試題庫中搜索到符合條件的所有試題。
所述學習機根據操作指令從所述GDK動態幾何數據庫中的試題庫中調出一個試題時，先接受
來自輸入單元的的知識點搜索指令，提取相關試^(寸應的題干知識點、問題知識點、解答知識點， 再把所述題干知識點、問題知識點、解答知識點作為關鍵詞在所述i，庫中分別進行搜索。
8所述第一步中對所述試題解答文本進行幾何關系符匹配提取試題解答文本中的步驟。 所述第一步中是使用句法分析、詞法分析或者語義分析將自然語言的多樣化的表現規范為幾何 關系式，所述句法分析采用句法模式匹配句子；所述詞法分析采用樹形結構把語言的詞匯分解成最 簡單的詞素，通過接點匹配實現詞法分析；所述語義分析，先確定每個詞在句子中所表達的詞義， 再根據己有的背景知識來確定語義。所述的GDK動態幾何數據庫通過通信傳輸單元與外部建立通訊得到更新。 本發明在教育領域和計算機圖形學領域內，主要面向學生用戶。在個人手持設備領域，將幾何 領域的試題、試題解答文本、與試題關聯的DMS圖片等資料進行收集、并將其分類加工成GDK動 態幾何數據庫資源包；用戶根據需要選取相應的GDK動態幾何數據庫資源包到手持設備后，可隨 時、隨地從資源包中搜索滿足條件的內容，并實現DMS幾何圖形(已經畫好在資源包中的圖片即 DMS試題圖片庫)與文本(資源包中試題的解答內容即試題解答文本)同步的動態變換顯示，在動 態圖文解析相結合的方法指導下進行學習。本發明將自然語言詞法、句法、語義的綜合分析方法靈活的運用到幾何學中的，提高了自然語 言解析的準確度。本發明通過詞法、句法、語義的綜合分析和嚴格的匹配機制，在幾何術語中提取重要幾何關系式。本發明通過自然語言解析和DMS幾何圖形的完美結合，改變了以前需要用幀實現動態演示的 煩瑣過程，所有對象通過動態構造。使用動態的圖文解析方法對幾何試題逐步的進行自然語言解析 與圖形的動態顯^l 題過程，使得用戶能夠直觀、輕易的掌握各類幾何知識。將教育技術化，培養 學生的創新精神和實踐能力，以學習方式的改變為特征，幫助學生理解知識，發散思維，提高學習 興趣，探索研究更深入的數學原理。同時也是教師教學的好幫手。


本發明包括如下附圖圖1是本發明中個人手持設備學習機的內部結構示意圖； 圖2是本發明的動態圖文解析流程圖；圖3A、 3B、 3C、 3D、 3E所示是本發明動態圖文解析的過程的舉例說明。 圖4是本發明中根據關鍵詞搜索幾何試題的流程圖； 圖5是本發明中自然語言解析的示意圖；圖6是本發明中自然語言解析中的直線的句法模式匹配示意圖； 圖7是本發明中自然語言解析中的詞法分析樹形結構示意圖； 圖8是本發明中自然語言解析中的語義分析的步驟示意圖。具體實施^a下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。本發明的學習機及其使用的動態圖文解析的系統和方法是以幾何解題為基礎，以GDK動態幾 何數據庫包為資源，用戶輸入關鍵字與試題內容或與知識點類型和知識點名稱相匹配的兩種方法進 行搜索，或者按目錄逐級瀏覽對應的試題及其解答，或者直接輸入題號進入到用戶所需要的題目， 然后按步驟進行試題的文本解答并配以動態圖形同步演示。本方法還可以搜索某個題的同類型題， 使用戶可以進行同類學習。本發明類似于可下載的電子辭典或可下載的其他個人手持設備，也稱為學習機。該個人手持設 備內部結構可參見圖1所示，其包括有微處理器單元300、第一程序存儲器301、邏輯處理單元302、 第二程序存儲器303、輸入單元304、數據存儲單元305、靜態存儲器306、通信傳輸單元308與外 部建立通訊更新GDK動態幾何數據庫、語音處理單元309、液晶驅動單元310、液晶顯示單元311 及電源單元312，其中，第二程序存儲器301 、邏輯處理單元302及第一程序存儲器303 —起構成了 程序存儲單元。在程序存儲單元內預置并運行有特定的程序，用于啟動試題搜索引擎、動態圖文解 析模塊、與PC建立通訊控制下載等，進行選擇性的執行。學習機及動態圖文解析的系統和方法的所有功能是基于GDK動態幾何數據庫資源包進行的，資源包中包含有大量的幾何試題，每個試題都有唯一的編號，即題號。每道試題在內容上都有三部 分題干(即已知條件)、問題及解答，分別對應著試題的三個知識點類型，即題干知識點、問題知 識點和解答知識點，每個類型的知識點分別與0個、 一個或一個以上的知識點名稱相關聯。內容搜索對GDK動態幾何數據庫資源包中試題的內容(即i式題的題干、問題及解答過程) 進行關鍵詞模糊搜索。知識點搜索按照試題對應的三種知識點類型(即題干知識點、問題知識點、解答知識點)分別進行關鍵詞模糊搜索。將搜索到的試題進行動態圖文解析其解題過程，即對某個試題結合解析文字與DMS幾何圖形一步一步動態地演示解題過程，使得用戶可有目的性地學習幾何解題。要補充同義詞庫、同類型題、知識點關聯庫的說明，與權利要求書相呼應。如圖2是本發明的動態圖文解析流程圖，解析文字與DMS試題圖片庫中的圖形關聯配合進行同步顯示的步驟包括第一步在進入某試題時，將試題內容文本和DMS CT圖片從GDK動態幾何數據庫資源包 中同時加載到試題顯示界面；第二步將試題文本解答區的解答文本按步驟添加到數組中，在按輸入鍵時根據要求逐行讀取數組中的文本，即根據輸入的要求獲取下一行文本或者上一行文本；第三步通過文本詞法、句法、語義的綜合分析提取關鍵的幾何關系式，將解答文本送入解析函數解析，然后將提取關鍵的幾何關系式；第四步將提取的幾何關系式分解成若干個原始的關系對象，同時讀取DMS試題圖片庫中的 圖片對象；第五步通過名稱是否相同匹配幾何關系式中的原始對象和DMS試題圖片庫中的圖片對象； 第六步據第五步，如果匹配不成功則找到幾何關系式在DMSi式題圖片庫中對應的原始點，用DMS試題圖片庫中的原始點通過DMS畫圖模塊構造幾何關系式中的關系圖形揮、角、三角形、四邊形、圓、區域等)；通過DMS畫圖模塊中的方法設置線上的開始點setStar)PointO,設置結束點se氾ndPoint()，來 構造新的線對象。通過DMS畫圖模塊中的方法通過構造角的兩邊來構造角，構造三角形的三邊 來構造三角形，構造四邊形的四邊來構造四邊形，構造邊的方法和構造線的方法相同。通過DMS 畫圖模塊中的方法:'設置三點圓上的第一個點setFirstPointO，設置第二個點setSecondPoint 0，設置 第三個點setThirdPoint 0，來構造新的圓對象。通過DMS畫圖模塊中的方法:設置區域上的點addPoint 0，繪制區域drawregion (),來構造新的區域對象。第七步通過修改DMS試題圖片庫中已經存在對象和DMS畫圖模塊新構造對象的屬性和方 法，實現圖形與試題解答文本同步的動態變換顯示。對象的屬性和方法有設置對象是否閃爍AnimateFocusO;設置閃爍后對象的顏色和線寬LastPen =QPenO;設置對象是否可見setDmsHideAndEnableO;設置對象填充的類型setDmsFillStyle();等。GDK動態幾何數據庫包括試題庫和DMS試題圖片庫，試題庫包括試題內容庫、試題解答文本庫。DMS試題圖片庫與圖文解析函數中的幾何關系式匹配及根據原始點構造新的圖形的過程的關 系，是指如果找到了匹配的對象則不構造新的圖形對象了。"找到幾何關系式在DMS畫圖模塊中對 應的線、圓、區域等"這個步驟指幾何關系式中的名稱與DMS試題圖片庫中的名稱完全一樣，如提 取的幾何關系式名稱為"二角形ABC"，則DMS試題圖片庫中找到了 "三角形ABC"這個匹配的 名稱；在需要構造新的對象的情況下，需要先到DMS試題圖片庫中尋找與幾何關系式中名稱相對 應的點如"A、 B、 C"等，再通過DMS畫圖模塊在這些名稱相對應的點的基礎上去構造新的對象。圖文同步動態顯示的實現每顯示一行試題解答文本，動態圖文解析模±央根據該文本進行圖文 解析找出幾何關系式，再將此幾何關系式與DMS試題圖片庫匹配搜索，如果匹配成功則直接修改 其屬性和方法后動態顯示，否則就通過DMS畫圖模塊構造新的圖形對象并修改其屬性和方法，實 現逐行動態圖文顯示。DMS試題圖片庫中包含了每一道題對應的完整圖片；即如果這個試題庫中包括有N道有幾何關系的試題的話貝瞎dms試題圖片庫中有這n道題對應的已作好的n個完整的圖片，但圖片中 的對象名稱不完整，如每一個試題對應一個圖片，圖片畫了個三角形，但三角形中沒有角對象、角 對象的名稱，也不能找到角abc，只能找到三角形abc，雖然這兩者都存在于同一個試題圖片中， 但不能在該圖片中找到角的幾何關系，故要畫角，就必須構造。因此，由于dms畫圖模塊提供的 幾何關系有限，不能完全包含圖片中所有的關系，所以要通過dms畫圖模板重新構造新的獨立的 對象。動態圖文解析啟動試題解答時，對應的試題圖片完整顯示，當試題解答文本逐行顯示時，先判 斷與之對應的對象是否匹配成功或者需要構造，然后通過顏色、閃爍、線寬等特別強調逐步動態地 顯示與之對應的圖形。試題搜索模塊啟動后進行兩項工作首先搜索出與輸入關鍵字匹配的所有試題，然后搜索出與 所選擇試題相對應的圖片。然后圖文解析模i央逐行對試題解答步驟進行圖文動態解析。 下面舉例說明動態圖文解析方法。附圖3a所示，以第2214題為例，搜索出的試題文本和試題圖片。屏幕左上邊區域是題目的文 字部分即試題內容，屏幕右上邊區域是根據題意和解題結果作出的圖示部分即從dms試題圖片庫 中調取出的與該顧寸應的試題圖片，屏幕的下方區域分步驟逐行順序列出文本解題的過程，同時屏 幕右上邊區域的圖形同步動態地給出相應的提示。此例中試題內容為設直角三角形的兩條直角邊的長分別為a， b，斜邊長為c。證c2 = "2 +62 。解題過程的文字內容如下設aabc為直角三角形，zc為直角。在aabc的區i或外，以直角邊bc為邊作正方形bcde， 以直角邊ac為邊作正方形acfg，以斜邊ab為邊作正方形abjk。ch丄ab于點h。線段ch與線段kj交于點i。連結ae，把正方形bcde和abae比較，因 為be為公共邊，且高相等(因為ad/7be， bc//de且bode，過a點作abae的邊be的高，則此高必與bc平行且相等)，因此4scd^2&s, (a)以b為中心，把abae旋轉90。，使ba與bj重合，be與bc重合，于是abae^abjc (b)把正方形BJIH和ABJC比較，因為BJ為公共邊，且高相等，因此°^孤=2^猶 (C) 由(A), (B)， (C)有S口sco五S口朋h 同理，有S[^ck 二S[H/// (E) 將(D)， (E)兩式相加，得^^cz^ + ^^CTO:^^^， 貝lj^S2=JC2 + 5C2 艮卩 c2=a2+62, 得證。所謂動態圖文解析，就是根據解題的文字內容動態地分別匹配圖形和動畫顯示，此例中的解析 步驟如下(1) 以ZC為直角構造直角AABC:將解答內容"設AABC為直角三角形，ZC為直角."傳 入解析函數；將解析出的關系式AABC分解成原始的關系對象A、 B、 C;通過名稱是否相同，匹 配幾何關系式中的原始關系對象A、 B、 C和DMS試題圖片庫中的點對象A、 B、 C;通過DMS畫 圖模塊用DMS試題圖片庫中的原始點A、 B、 C構造幾何關系式中的AABC，通過點A、 B構造線 AB，點B、 C構造線BC，點A、 C構造線AC，從而構造出AABC的三條邊。設置三邊的顏色為 淡紫色，線寬為3，并設置閃爍的次數和時間，最后設置填充類型為網格填充。如圖3A所示。(2) 以直角邊BC為邊構造正方形BCDE:將解答內容"以直角邊BC為邊作正方形BCDE，" 傳入解析函數；將解析出的關系式邊BC和正方形BCDE分解成原始的關系對象B、 C、 D、 E;通 過名稱是否相同,匹配幾何關系式中的原始關系對象B、 C、 D、 E和DMS試題圖片庫中的點對象B、 C、 D、 E; DMS畫圖模塊用DMS試題圖片庫中的原始點B、 C、 D、 E構造幾何關系式中的邊BC 和正方形BCDE，通過點B、 C構造線BC'點C、 D構造線CD，點D、 E構造線DE，點B、 E構 造線BE，從而構造出邊BC和正方形BCDE的四條邊。設置邊BC的顏色為紅色，四邊的顏色為橙 色，線寬為3，并設置閃爍的次數和時間，最后設置填充類型為網格填充。如圖3B所示。(3) 以直角邊AC為邊構造正方形ACFG:構造方法同上述(2)。(4) 以斜邊AB為邊構造正方形ABJK:構造方法同上述(2)。(5) 構造CH丄AB于點H:將解答內容"CH丄AB于點H。"傳入解析函數；將解析出的關系式 CH丄AB、點H分解成原始的關系對象A、 B、 C、 H;通過名稱是否相同，匹配幾何關系式中的原始 關系對象A、 B、 C、 H和DMS試題圖片庫中的點對象A、 B、 C、 H; DMS畫圖模塊用DMS試題 圖片庫中的原始點A、 B、 C、 H構造幾何關系式中的CH丄AB，通過點A、 B構造線AB，點C、 H構造線CH，從而構造出CH丄AB的兩條邊。設置兩邊的顏色為深紫色，線寬為3，并設置閃爍 的次數和時間。如圖3C所示。(6) 構造線段CH與線段KJ的交點I:將解答內容"線段CH與線段KJ交于點I。"傳入解析 函數；將解析出的關系式線段CH、線段KJ、點I分解成原始的關系對象C、 H、 K、 J、 I;通過名 稱是否相同,匹配幾何關系式中的原始關系對象C、 H、 K、 J、 I和DMS試題圖片庫中的點對象C、 H、 K、 J、 I; DMS畫圖模塊用DMS試題圖片庫中的原始點C、 H、 K、 J構造幾何關系式中的線段 CH、線段KJ，通過點點C、 H構造線CH，點K、 J構造線KJ，從而構造出線段CH、線段KJ的 邊。設置兩邊的顏色為紅色，線寬為3，并設置閃爍的次數和時間。如圖3D所示。〔7)構造ABAE:連接AE:構造方法同(1)。(8) 把正方形BCDE和ABAE的面積進行比較(如下述步驟(9) - (10))。(9) 因為BE為公共邊，且高相等(同(6))。(10) 因it匕S。萬cz^-2S。ws (同(1)、 (2))。 ......................................................................... (A)(11) 以B為中心，把ABAE旋轉90。(同(l))。(12) 使BA與BJ重合，BE與BC重合(同(6))，構造ABJC。(13) 解析厶BAE^ABJC:將解答內容"ABAE^ABJC"傳入解析函數；將解析出的關系式 △BAE^ABJC分解成原始的關系對象A、 B、 C、 E、 J;通過名稱是否相同,匹配幾何關系式中的 原始關系對象A、 B、 C、 E、 J和DMS試題圖片庫中的點對象A、 B、 C、 E、 J; DMS畫圖模±夫用 DMS試題圖片庫中的原始點A、 B、 C、 E、 J構造幾何關系式中的ABAE和ABJC，通過點A、 B構造線AB，點A、 E構造線AE，點B、 E構造線BE，點B、 J構造線BJ,點J、 C構造線JC，點 B、 C構造線BC，從而構造出ABAE和ABJC的三條邊。設置三邊的顏色分別為藍色和棕色，線寬 為3，并設置閃爍的次數和時間，最后設置填充類型為左右斜線填充。如圖3E所示。…一…(B)(14) 把正方形BJIH和ABJC的面積進行比較(如下述步驟(15) - (17))(15) 因為BJ為公共邊，且高相等，(同(6))(16) 因ifc匕&A/w-2S[]a/c (同d)、 (2)) ............................................................................. (C)(17) 由(A)， (B)， (C)有S口謂J口腿.........................................................................(D)(18) 同理，有4扁J口扁...............................................................................................(E)(19) 將(D)， (E)兩式相加，得<formula>formula see original document page 16</formula>在進入圖文解析演示之前，先要搜索到相應的試題，本發明中所述的試題內容對應的知識點類 型包括題干知識點、問題知識點和解答知識點。本發明中每個知識點名稱對應l個或多個試題，由知識點名稱、與其對應的知識點類型和試題 編號構成知識點關聯庫。本發明中試題內容中幾何意義相同的詞構成同義詞組(如"中垂線"與"線段的垂直平分線" 即構成同義詞組)，多個同義詞組組合而成同義詞庫。本發明中知識點名稱和知識點類型均相同的試題組成同類型題，同類型題包括題干知識點同類 型題、問題知識點同類型題、解答知識點同類型題。根據關鍵詞搜索幾何試題的流程如圖4所示，首先查找關鍵詞的同義詞，然后再分別按內容或 者按知識點分別搜索該關鍵詞及其每一個同義詞，將搜索的結果合并并排序(如果沒有同義詞則不 需要)，搜索到符合條件的所有試題，顯示所有試題的名稱和摘要，用特殊顏色的字體標識關鍵詞及 其同義詞，選擇其中某道試題并進入，使用動態圖文解析方法顯示試題的解答過程。在動態圖文解析過程中，需要對試題解答文本進行自然語言解析，才能使試題解答文本中的每 一個步驟與試題圖片對應起來，這就是自然語言的解析過程。自然語言的解析使用解析函數，解析函數的工作原理介紹如下。將需要解析的幾何試題解答過程傳入解析函數，解析函數通過關系符匹配和詞法、句法、語義 的綜合分析找到顯示行所出現的幾何關系符(〃、丄、w、么厶=、△、 +、 -、 X、 +、、《、 》、#、 、 ~、 *、 〉、 <、 □、點、角、圓心、線、邊、弦、高、半徑、直徑、圓、連接、延長、正 方形、長方形等)和關系符左右的有效字符，從而得到有用的幾何關系式，關系式包括AB〃CD、 a丄b等。如圖5所示是自然語言解析示意圖，將幾何試題的解答過禾M^試題解答文本通過幾何關系符匹 配獲取幾何關系符，如〃、丄、。、^等，再對幾何關系在詞法、句法和語義上進行分析，對關系 符兩邊的字母匹配，獲得幾何關系式，如AB〃CD、 a丄b等。綜合分析的方法包括句法分析、詞法分析和語義分析。1. 句法分析句法模式匹配就是采用句法模式來對語言的句子進行匹配從而進行句法分析。但是自然語言是 非常多樣化的，因而需要有許多模式。例如在GDK動態幾何數據庫中直線的表現形式是多樣化 的，其表現為直線a、直線為a、 a為直線，a是直線等。直線的句法模式匹配如圖6所示，試題文本中出現的如下文字全部都匹配為直線，包括直線a， 直線為a， a為直線，a是直線，或者直線為……，……為直線，……是直線；等等。2. 詞法分析詞法分析就是采用樹形結構來對語言的詞匯進行^f ，通過接點匹配實現詞法分析。例如直 線A"、直線A'、直線A、直線AA' A〃等。詞法分析的樹形結構如圖7所示。通過樹形結構我們發現直線的詞匯構成最終可以分解成最簡 單的詞素，包括直線、A、'、 〃 。在進行接點匹配時，我們可以通過接點的詞素匹配，實現多 樣詞匯關系式的提取。3.語義分析第一步是要確定每個詞在句子中所表達的詞義，這涉及到詞義和句法結構上的歧義問題； 第二步是要根據己有的背景知識來確定語義。例如平面中的兩直線沒有交點，分析兩直線間的位置關系。其分析步驟如圖8所示，把句子 分解成平面、兩直線和沒交點三個要素，再組合平面和兩直線來分析其位置關系是平行、相交還是 重合，分析出平面中兩直線平行的結論。下面舉例說明本發明中的自然語言解析。第28題底邊、頂角及底上的高對應相等的兩個三角形全等.解:在AABC、 AA' B' C中, 設BC-B' C'高AD-A' D' ,ZBAC=ZB' A' C'.現在放B'于B上，C'于C上，A、 A'于 BC的同頂U.因為AD-A' D',所以,若A和A'重合時，顯然有AABC^AA' B' C'.若A、 A' 不重合時,則有AA' 〃BC.由ZA二ZA'，知B、 C、 A、 A'在同一圓周上.因而由AA' 〃BC知 AB=A' C' ,AC=A' B' ，.'.AABC^AA' B'.解析步驟如下(1) 在AABC、 AA' B' C'中，--> 匹配△—>詞法分析和匹配ABC、 A' B' C'——->關 系式AABC、 AA' B' C'(2) 設BC二B' C'高AD-A' D',—>匹配=—> 詞法分析和匹配BC、 B' C' 、 AD、 A' D,——〉關系式BC-B, C, AD=A, D,(3) ZBAOZB' A' C'.—>匹配Z —>詞法分析和匹配BAC、 B' A' C'——>關系 式ZBAC、 ZB' A' C'(4) 現在放B'于B上,C'于C上,A、 A'于BC的同側.—> 語義分析和匹配——>B'、 B、 C' 、 C、 A、 A' 、 BC(5) 因為AD二A' D',—>匹配=——-> 詞法分析和匹配AD、A' D'〉關系式AD二A' D(6) 所以，若A和A'重合時，顯然有AABC^AA' B' C'.—>匹配^、 △—>語義分析禾口匹酉己A、 A' 、 ABC、 A' B' C'—>關系式A、 A' 、 AABC^AA' B' C'(7) 若A、 A'不重合時,--> 詞法分析和匹配A、 A'->關系式八、A'(8) 則有AA' 〃BC.-〉匹配〃-〉語義分析和匹配AA' 、 BC-〉關系式AA' 〃BC(9) 由ZA二ZA',知B、 C、 A、 A'在同一圓周上.—〉匹配Z—>詞法分析和匹配B、 C、 A、 A'-〉關系式ZA、 ZA' 、 B、 C、 A、 A'(10) 因而由AA' 〃BC知AB二A' C' ,AC=A' B',-->匹配〃、=—> 詞法分析和匹配AA'、 BC、 AB、 A' C' 、 AC、 A' B'—〉關系式AA' 〃BC、 AB=A' C' 、 AC=A' B'(11) .'.AABC^AA' C' B'，—>匹配^、 △—>語義分析和匹配ABC、 A' C' B'—>關系 式AABC^AA' C' B'
權利要求
1.一種學習機，包括有微處理器單元、程序存儲單元、數據存儲單元、液晶顯示單元、通信傳輸單元、輸入單元及電源單元，其特征在于，所述數據存儲單元中存儲有GDK動態幾何數據庫，所述GDK動態幾何數據庫中包括試題庫、DMS試題圖片庫；所述程序存儲單元中包括動態圖文解析模塊，當所述學習機根據操作指令在所述試題庫中調出試題解答文本時，所述動態圖文解析模塊控制所述試題解答文本分步驟地顯示在所述液晶顯示單元中，同時調取所述DMS試題圖片庫中相關的試題圖片顯示在所述液晶顯示單元中，并且控制所述試題圖片動態地同步演示與所述試題解答文本的步驟相對應的部分。
2. 如權利要求1所述的學習機，其特征在于，所述程序存儲單元中進一步包括DMS畫 圖模塊；所述動態圖文解析模塊中進一步包括試題解答文本分析模塊、圖文解析函數、幾何 關系式匹配模塊和設置幾何對象的屬性和方法的模塊；所述試題解答文本分析模塊通過對所 述試題解答文本的詞法、句法、語義的綜合分析提取部分試題解答文本，再送入所述圖文解 析函數處理；所述圖文解析函數提取出其中關鍵的幾何關系式，再送入所述幾何關系式匹配 模塊處理；所述幾何關系式匹配模塊將所述幾何關系式分解成若干個原始的關系對象，同時 讀取所述DMS試題圖片庫中的對象；通過名稱是否相同匹配所述幾何關系式屮的原始對象 和所述DMS試題圖片庫中的對象，匹配成功的圖片對象即為試題圖片中與所述試題解答文 本的步驟相對應的部分；如果未找到匹配的對象則找到所述幾何關系式在所述DMS試題圖 片庫中對應的原始點，所述DMS畫圖模塊用所述原始點構造所述幾何關系式定義的關系圖 形，即為試題圖片中與所述試題解答文本的步驟相對應的部分；所述設置幾何對象的屬性和 方法的模塊修改所述試題圖片中與所述試題解答文本的步驟相對應的部分的屬性和方法。
3. 如權利要求2所述的學習機，其特征在于，所述設置幾何對象的屬性和方法的模塊 修改所述試題圖片中對象的屬性和方法包括有設置對象是否閃爍；或者設置對象的顏色和 線寬；或者設置對象是否可見；或者設置對象填充的類型，或者設置對象的上述屬性和方法 的組合。
4. 如權利要求3所述的學習機，其特征在于，所述設置對象填充的類型包括以網格填充或以彩色的顏色填充。
5. 如權利要求1或者2所述的學習機，其特征在于，所述DMS畫圖模塊用所述試題庫 圖片屮的原始點構造幾何關系式定義的關系圖形包括設置開始點和結束點來構造新的線對 象或角的邊或多邊形的邊設置圓上的第一個點、第二個點和第三個點來構造新的圓對象；以及先設置區域上的點再繪制區域來構造新的區域對象。
6. 如權利要求l、 2、 3或者4所述的學習機，其特征在于，所述程序存儲單元中進一 步包括試題搜索模塊；所述GDK動態幾何數據庫中進一步包括同義詞庫；所述試題搜索模 塊根據操作指令接收來自所述輸入單元的關鍵詞，首先在所述同義詞庫中査找所述關鍵詞的 同義詞，然后再分別按照該關鍵詞及其每一個同義詞在所述試題庫中搜索到符合條件的所有 試題。
7. 如權利要求6所述的學習機，其特征在于，所述GDK動態幾何數據庫中進一步包括 知識點關聯庫，所述試題搜索模塊根據操作指令接收來自所述輸入單元的知識點搜索指令， 提取相關試題對應的題干知識點、問題知識點、解答知識點，把所述題干知識點、問題知識 點、解答知識點作為關鍵詞進行搜索。
8. 如權利要求2所述的學習機，其特征在于，所述試題解答文本分析模塊對所述試題 解答文本進行幾何關系符匹配提取試題解答文本中的步驟。
9. 如權利要求8所述的學習機，其特征在于，所述圖文解析函數使用句法分析、詞法 分析或者語義分析將自然語言的多樣化的表現規范為幾何關系式，所述句法分析采用句法模 式匹配句子；所述詞法分析采用樹形結構把語言的詞匯分解成最簡單的詞素，通過接點匹配 實現詞法分析；所述語義分析，第一步確定每個詞在句子中所表達的詞義，第二步是要根據 已有的背景知識來確定語義。
10. —種學習機使用的動態圖文解析方法，同步演示所述學習機中存儲的GDK動態幾何 數據庫中的試題對應的試題解答文本和試題圖片；其特征在于，當所述學習機根據操作指令 從所述GDK動態幾何數據庫中的試題庫中調出一個試題時，所述試題的試題解答文本分步 驟顯示在液晶顯示單元中，同時調取相關的試題圖片顯示在所述液晶顯示單元中，并且所述 試題圖片動態地同步演示與所述試題解答文本的步驟相對應的部分。
11. 如權利要求IO所述的學習機使用的動態圖文解析方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步，分析所述試題文本的詞法、句法和語義選擇出相應的步驟，再提取出其中關鍵的幾 何關系式；第二步，將所述幾何關系式分解成若干個原始的關系對象，同時讀取所述DMS 試題圖片庫中對應的對象；第三步，通過名稱是否相同匹配所述幾何關系式中的原始對象和 所述DMS試題圖片庫中的對象，匹配成功的圖片對象即為試題圖片中與所述試題解答文本 的步驟相對應的部分；如果匹配不成功則找到所述幾何關系式中的原始對象在所述DMS試 題圖片庫中對應的原始點，再通過DMS畫圖模塊構造所述幾何關系式中的關系圖形，即為試題圖片中與所述試題解答文本的步驟相對應的部分；第四步，修改所述試題圖片中與所述試題解答文本的步驟相對應的部分的屬性和方法。
12. 如權利要求11所述的學習機使用的動態圖文解析方法，其特征在于，所述第四歩中 修改所述試題圖片中對象的屬性和方法包括有設置對象是否閃爍；或者設置對象的顏色和 線寬；或者設置對象是否可見；或者設置對象填充的類型，或者設置對象的上述屬性和方法 的組合。
13. 如權利要求12所述的學習機使用的動態圖文解析方法，其特征在于，所述設置對象 填充的類型包括以網格填充和/或以彩色填充。
14. 如權利要求13所述的學習機使用的動態圖文解析方法，其特征在于，所述第三步中 通過DMS畫圖模塊構造所述幾何關系式中的關系圖形包括設置開始點和結束點來構造新 的線對象或角的邊或多邊形的邊；設置圓上的第一個點、第—個點和第三個點來構造新的圓 對象；以及先設置區域上的點再繪制區域來構造新的區域對象。
15. 如權利要求10、 11、 12或者13所述的學習機使用的動態圖文解析方法，其特征在 于所述學習機根據操作指令從所述GDK動態幾何數據庫中的試題庫中調出一個試題時， 先接受來自輸入單元的關鍵詞，首先在同義詞庫中查找所述關鍵詞的同義詞，然后再分別按 照該關鍵詞及其每一個同義詞在試題庫中搜索到符合條件的所有試題。
16. 如權利要求15所述的學習機使用的動態圖文解析方法，其特征在于所述學習機根 據操作指令從所述GDK動態幾何數據庫中的試題庫中調出一個試題時，先接受來自輸入單 元的的知識點搜索指令，提取相關試題對應的題干知識點、問題知識點、解答知識點，再把 所述題干知識點、問題知識點、解答知識點作為關鍵詞在所述試題庫中分別進行搜索。
17. 如權利要求11或者14所述的學習機使用的動態圖文解析方法，其特征在于所述 第一步中對所述試題解答文本進行幾何關系符匹配提取試題解答文本中的步驟。
18. 如權利要求17所述的學習機使用的動態圖文解析方法，其特征在于所述第一步中 是使用句法分析、詞法分析或者語義分析將自然語言的多樣化的表現規范為幾何關系式，所 述句法分析采用句法模式匹配句子；所述詞法分析采用樹形結構把語言的詞匯分解成最簡單 的詞素，通過接點匹配實現詞法分析；所述語義分析，先確定每個詞在句子中所表達的詞義， 再根據已有的背景知識來確定語義。
19. 如權利要求10所述的學習機使用的動態圖文解析方法，其特征在于所述的GDK動態幾何數據庫通過通信傳輸單元與外部建立通訊得到更新。
全文摘要
本發明涉及一種學習機及其使用的動態圖文解析方法，當所述學習機啟動試題搜索模塊調出試題時，所述試題的試題解答文本分步驟顯示，依次對顯示的所述試題解答文本進行綜合分析以選擇出部分試題解答文本，再提取出該部分中關鍵的幾何關系式；將所述幾何關系式分解成若干個原始的關系對象，同時讀取所述DMS試題圖片庫中的對象；通過名稱是否相同匹配所述幾何關系式中的原始對象和所述DMS試題圖片庫中的對象，匹配不成功則找到幾何關系式中的原始對象在所述DMS試題圖片庫中對應的原始點來構造相應的關系圖形；修改試題圖片中相應部分的屬性和方法，實現幾何試題的圖文動態解析。本發明使得用戶能夠直觀容易的掌握各類幾何知識。
文檔編號G09B5/00GK101281687SQ200810065340
公開日2008年10月8日 申請日期2008年2月4日 優先權日2008年2月4日
發明者李仁超, 王書恒, 王慶先, 符紅光 申請人:博采林電子科技(深圳)有限公司