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应用题是的重要内容,但在长期的教学实践中,应用题教学却始终是数学教学中的难点和薄弱环节。机器智能化与自动解题是计算机应用研究的一个重要领域,尤其自动解题在数学方面应用最为广泛,各种数学专家系统、辅助解题系统层出不穷。在这种背景下,本文考虑将自动解题应用于数学应用题中,实现一个应用题自动解题系统。
应用题自动解题系统与一般数学专家系统不同之处在于本系统的输入是自然语言描述的应用题题目,这部分涉及到汉语自然语言理解。在这方面,计算机界仍处于探索阶段,尚无一个明确的解决办法。为此,在对本课题进行研究时,考虑到小学生应用题有语法规范、文字叙述简明、上下文关系清晰、逻辑关系严谨简单,涉及常识知识少且仅含有加减乘除四则运算的特点,本文只选取小学生应用题作为研究对象。
本文针对汉语理解的特点,将HNC(概念层次网络)理论引入到小学生应用题自动解题系统中,利用HNC理论的句类分析技术实现计算机对应用题语义成分的自动分析。鉴于研究对象的特殊性,本文在HNC句类知识基础上,总结并发展了7种常见句型的句类知识,并为各个句类设计出一套知识提取的算法。语义成分分析完成之后依照这些算法,可以有效的提取并组织应用题题目中蕴含的知识,尤其是数量之间的关系。在获取知识、建立知识关联后,一个知识关联图即已形成,依照该图便可以求解出答案。本文选取了200道应用题作为研究范本,已实现的系统能够正确解答其中190道应用题。本文的研究所涉及的世界知识较少,其目的在于循序渐进,在机器智能化、自动解题这个方向上提供一种思路。