기하학적 추론에 기반한 정역학 문제 공간으로부터의 도형 생성

Abstract

오늘날 컴퓨터에 의한 지능형 교수 시스템은 다양한 학습 영역에서 실험, 제작되어 사용되고 있다. 그러나 지금까지 연구, 개발되어온 기존의 대부분의 지능형 교수 시스템들은 비교적 초보적인 학습 영역을 대상으로 함으로써 자연히 단순 사실을 단순 주입식으로 전달하는 방식으로 설계되어 있다. 따라서 보다 복잡한 지식을 다루는 학습 영역에서, 학습자에게 실제 교사를 대체할 수 있을 정도의 학습효과를 가져다 주기 위해서는 지식을 표현, 사용 및 전달하는 데 있어서 기존의 컴퓨터 교수 시스템에 비해 더 고차원적인 방법이 요구된다 하겠다. 본 연구에서는 고등학습 영역이라 할 수 있는 정역학 분야의 문제 해결에 자주 수반되는 기하학적 추론을 수행하기 위한 지식 표현 및 추론 체계를 정립하고, 이를 통해 생성된 기하학적인 지식을 바탕으로 문제 공간을 도형적으로 표현 가능케 하는, 이른바 기하학적 추론에 기반한 도형 생성 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 시스템의 문제 해결 과정, 또는 결과를 학습자에게 보다 가시적인 방법으로 제시 및 설명 가능하도록 하므로, 정역학을 포함하여 이와 같은 기능을 필요로 하는 여타의 유사한 학습 영역을 위한 지능형 교수 시스템의 사용자 환경 설계에 널리 응용될 수 있을 것이다.;Intellegent Tutoring System(ITS) have been designed and implemented for various educational domains. Most of existing systems, however, are designed forrelatively primitive domains and they may take the form of merely trasmitting simple facts and data. If we are to develop an ITS that may effectively substitute human instructors in more sophisticated educational domains, a more advanced form of representing, manipulating, and communicating knowledge is required. In this thesis, we select statics as an example of such a domain, and propose an inferential framework for reasoning about geometry involved in solving a statics problem, and implement a system that generate a diagram from a given problem space based on the proposed framework. The proposed system makes it easy for the problem-solving procedures and the results to be presented and explained to the students in a visual way, and hence is widely applicable to the design of interface environments of ITS in areas other than statics as well.