基于、规则推理新型程序设计ICAI系统探讨与实现

随着ICAI(IntelligenceComputerAssistedInstruction)技术的不断发展，其在很多学科领域已得到了广泛的应用。比如，在数学方面有著名的GeometryTutor、BUGGY系统、张景中的立体几何、解析几何智能教学软件等：在化学方面则有王晓京的基于自动推理的新型ICAI化学系统等。而在程序设计这一领域固然也很早就引入了ICAI技术，但进展却很缓慢，究其原因在于，利用ICAI技术进行程序设计方面的教学相对于传统学科有以下难点：(1)程序设计理念还很不完善，如何进行程序设计教学尚存在很多有争议的问题。当前很多高级语言程序设计课件及教程，比较注重先容“知识”，特别是语言的语法和语义，而忽略了程序设计能力的培养。(2)程序设计是一门具有创造性特征的学科，如何对程序设计问题进行自动求解，尚没有形成较规范的处理办法，这使得目前的大多数程序设计ICAI系统在智能性方面显得差强人意。因此，急需一个新型程序设计ICAI，这个ICAI是以一种普遍适用的程序设计方法作为教学基础，并且能够进行程序设计的自动推理。薛锦云教授及其梯队长期从事程序设计方法的研究，创造性地提出了算法程序设计和证实的PAR方法。该方法含算法设计语言Radl，抽象程序设计语言Apla和相关程序自动转换系统。应用PAR方法，可以给出从需求解问题，到可执行程序的具体设计过程。实践证实，用PAR方法进行程序设计教学，能明显提高学习者的程序设计能力。基于PAR方法，薛锦云教授提出了一种新的计算机程序设计课程体系结构。本文的研究是将这种新的课程体系结构引入ICAI实现一个带有自动推理功能的新型程序设计ICAI系统，该项研究以薛锦云教授主持承担的国家自然科学基会课题“基于PAR方法的算法设计形式化与自动化研究”为研究背景。本文主要工作如下：1．分析研究自动推理理论及程序设计课程的特点，选择适合程序设计的自动推理方法——基于范例、规则自动推理。2．对PAR方法进行研究与总结，收集已有PAR方法开发实例，并用PAR方法推导大量的典型算法程序，总结出其中规律：将适适用|教育论文网|PAR方法开发的算法程序进行分类，并且构造相应的问题模板和解题模板，形成天生|教育论文网|无穷题库和基于范例推导自动推理的理论依据。3．研究人工智能知识表示方法及PAR方法的量词变换规则，组织基于规则推导的规则库。4．构建一个基于范例、规则推理的新型程序设计的ICAI系统。本文对程序设计的自动推理做了有意的探索；对PAR方法进行问题分类，将形成的，叮重丁月程序模板用于自动推理，这样不仅有利于PAR方法的进一步研究与深化，l(lJ’}」.大大增强了l，AI{方法对实现软件开发的形式化和自动化所起的作用，同时有助于现在正在进行的Radl一Apla转换器的研究;组织整理量词转换规则库，使算法设计的量词转换部分可丛于规则推理自动完成，这为将来用逻辑语言完成这部分工作奠定了基础;实现的新型程序设计ICAI具有无穷题库、系统自动出题、用户自己出题、.自动求解、交互求解等新型特点，并且嵌入了Apla一Ja，Apla一。++算法程序转换器，使Apla算法程序可以转换为相应语言的可执行程序，为教师和学生提供了一个很好的教与学程序设计的平台。【关键词】：PAR方法问题分类可重用程序模板范例量词转换规则自动推理
【论文提纲】：第一章引言8-111.1研究背景8-91.2主要工作9-101.3本文的组织10-11第二章ICAI概述11-162.1ICAI发展史112.2ICAI主要研究内容11-142.2.1理论基础11-122.2.2组成结构12-132.2.3知识表示13-142.2.4主要特征142.3发展方向14-16第三章自动推理16-223.1基于规则的推理16-183.2基于模型的推理18-193.3基于范例(事例)的推理19-22第四章以PAR方法为基础的新型程序设计课程体系结构22-284.1程序设计语言和程序设计方法224.2PAR方法简介22-274.2.1主要思想22-234.2.2组成234.2.3开发步骤23-244.2.4开发实例24-264.2.5特点26-274.3以PAR为基础的新型程序设计课程体系结构27-28第五章PAR方法问题的分类及可重用程序模板的构建28-495.1问题的分类28-435.1.1第一类简单问题类28-345.1.2第二类复杂问题类34-435.2可重用程序模板构建思想435.3可重用程序模板的构建43-49第六章系统设计思想和方案49-576.1系统的目标496.2系统的总体结构49-516.3系统的知识组织及自动推理机制51-556.4系统的特点55-576.4.1智能性55-566.4.2开放性566.4.3多媒体56-57第七章系统的实现及功能57-667.1系统的实现57-607.1.1系统实现的主要技术及工具57-587.1.2系统面向对象建模及类实现58-597.1.3系统数据库的实现59-607.1.4系统界面的实现607.2系统的功能60-667.2.1专题学习60-617.2.2实例学习617.2.3添加专题61-627.2.4添加实例627.2.5系统自动出题62-637.2.6用户自己出题637.2.7自动解题63-647.2.8交互解题(系统提示)647.2.9纠错64-657.2.10测试65-66总结与展望66-67参考文献67-69