1、摘 要I本科毕业论文儿童运动技能障碍诊断专家系统模型的设计学院专业 教育技术学姓名学号目 次II摘 要“运动技能障碍”一词对大家来说，已经不再陌生。随着人们对儿童健康的关注，在临床工作中，如何诊断和治疗运动技能障碍已成为一个重要的研究课题。目前将专家系统用于运动技障碍，利用专家系统诊断儿童运动技能障碍的研究到现在为止仍然没有掀起。通过验证分析，用专家系统诊断推理儿童运动技障碍，不但有利于儿童运动技能障碍诊断推理工作的推广，还有利于儿童运动技能障碍诊断机理的完善。本研究根据患有运动技能障碍儿童的特点和诊断专家系统的理论对诊断儿童运动技能障碍的方式、方法、特点、规则等进行研究分析，把相关内容抽象出
2、来，对其概念化、规则化、程序化，从而，设计出儿童运动技能障碍的诊断模型。关键词:儿童运动技能障碍；诊断推理模型；儿童运动技能障碍诊断；专家系统Abstract“Motor skills disorder“ is a word to you, we are no longer strange. As people concerned about childrens health, in clinical work, how to diagnosis and treatment of motor skills disorders has become an important research t
3、opic.At present, the expert system for sport technical obstacles, based on expert system diagnostic skills disorder childrens movement so far is still not set off. Through analysis, expert system for diagnostic reasoning of children sports skills and obstacles, not only to promote childrens Motor Sk
4、ills Disorders diagnosis reasoning work, and to improve childrens motor skills disorder diagnosis mechanism.Research and analysis of this study, according to the characteristics of children with motor skills disorders and diagnosis expert system theory in the diagnosis of children with motor skills
5、disorders methods, characteristics, rules, the abstracted relevant content, the concept, rules and procedure, thus, design a diagnosis of childrens motor skills disorder model.Keywords: Childrens Motor Skills Disorders; diagnostic model; diagnosis of childrens Motor Skills Disorders; expert system摘
6、要III目 次摘 要 .IAbstract .I引言 .11 儿童运动技能障碍选题的意义及研究现状 .11.1 儿童运动技能障碍选题的意义 .11.2 儿童运动技能障碍及其分类 .11.2.1 儿童运动技能障碍概念定义 .11.2.2 儿童运动技能障碍的分类 .21. 3 儿童运动技能障碍诊断推理模型的研究现状及对现行诊断方法的评析 .21.3.1 儿童运动技能障碍诊断推理模型的研究现状 .21.3.2 对现行诊断方法的评析 .32 将诊断专家系统用于儿童运动技能障碍诊断 .42.1 人工智能及专家系统概述 .42.1.1 人工智能定义 .42.1.2 专家系统概述 .42.2 诊断专家系统
7、.52.2.1 诊断专家系统概述 .52.2.2 为什么要把诊断专家系统用于儿童运动技能障碍诊断 .53 儿童运动技能障碍诊断专家系统规则的匹配 .63.1 匹配的定义 .63.2 匹配的过程和方法 .63.3 推理模型整体结构剖析 .64 儿童运动技能障碍诊断推理模型设计 .74.1 儿童运动技能障碍诊断规则库 .74.2 模型设计的理论基础 .84.3 模型设计的技术基础 .84.4 模型设计 .94.5 模型分析 .10参考文献： .11致 谢 .121引言简单地说, 儿童运动技能障碍诊断问题就是通过儿童外部的症状表现来确定其所属运动技能障碍类型的问题，这一诊断工作目前还只是由该领域的专
8、家来完成。诊断问题的广泛存在, 就需要更多的诊断专家。然而, 在许多领域, 真正经验丰富、精通各种诊断系统的专家并不常见，这样，就很难满足实际生活的需要。在这种情况下, 把诊断专家所掌握的知识，以及多年积累的经验，整合到一起,并把其抽象出来概念化、规则化、程序化，建立具有人工智能的诊断专家系统, 就显得意义重大。 研究诊断问题专家系统的构建方法和研究设计诊断专家系统中的诊断推理模式、模型也就自然显得很有意义。本文就是以此为研究目标,并重点研究儿童运动技能障碍诊断治疗专家系统中的诊断推理模型的设计和构建，试图设计出一种具体的结构模型。1儿童运动技能障碍选题的意义及研究现状1.1儿童运动技能障碍选
9、题的意义障碍诊断广泛存在于生活中，如机械诊断、系统故障分析等，这些都属于诊断问题。在临床工作中，如何诊断和治疗运动技能障碍已成为一个重要的研究课题。对运动技能障碍的诊断问题的研究，到目前为止仍然没有形成较完善的方法和理论体系。但是由于人类的不断努力，和人类对儿童运动技能障碍的极大关注，致使人们不停对这个领域进行学习和研究，为患有运动技能障碍的儿童提供更多的帮助，使他们能和正常的人一样过快乐的学习生活。不过目前我国还没有专门的儿童运动技能障碍诊断系统，在这种情况下, 建立具有专家水平的诊断专家系统, 就显得尤为关键， 研究诊断推理模式、模型也就自然显得很有意义。1.2儿童运动技能障碍及其分类1.
10、2.1 儿童运动技能障碍概念定义“运动技能障碍又称发育性运动协调障碍，曾称为“笨拙儿童综合症” ，它是一种特殊发育障碍，其主要特征是运动在协调性方面的明显损害，采用标准化运动技能测验评定其技能低于其年龄期望值达 2 个标准差以上；大量研究表明，运动技能障碍的儿童常表现为多种障碍并存，即DAMP 综合征。 ” 11麦坚凝.儿童运动技能障碍J.中国实用儿科杂志 2004.(12)(760-762)儿童运动技能障碍诊断专家系统模型的设计21.2.2 儿童运动技能障碍的分类(1)动作笨拙型(clumsiness)：动作笨拙的儿童，对于一些较为复杂的连贯性又较强的动作很难完成；做事瞻前顾后；此外，动作笨
11、拙的儿童，运动时动作幅度一般相对较大，总是显得笨手笨脚。动作笨拙的儿童常伴有多动症，很难让其长时间静止，在做一些幅度相对较大，很难保持自身的平衡。另外，动作笨拙的儿童，一般手眼协调能力也较差，如在学驾驶时，很难一边目视前方，一边进行正确的驾驶操作。除此之外，还有很多其他表现：容易打翻东西；体育课表现差，如做老师指定的动作时有困难；走路不稳，经常跌倒或磕磕碰碰；立体平衡感差，无法倒着上楼梯；不能在支点较宽的平衡板上站立，目视前方从 1 数到 10；平行平衡感差，无法倒着行走；手工活做不好，动手能力差；手中的东西常滑落；字体结构不匀称，常写出界；完成抄写任务比其他学生花费更长的时间。(2)偶然动作
12、型(adventitious movement)：指患者在进行一个动作时常伴有一些其他不经意的动作，我们称这些伴随发生的动作为联带动作；除此之外，偶然动作患儿，也表现为身体不由自主的震颤、肌肉抽搐、舞蹈动作等，如有些男生走路姿势很像女生，正常行走时，常伴有一些舞蹈动作，这些就属于运动技能障碍里的偶然动作。在这些偶然动作中，联带动作最为常见，例如：和别人说话时，总是不停地眨眼；和别人交谈时，总是不自觉地撇嘴；动作过多，不停从一个动作转向另一个动作；书写时过多涂改；在画图、填色时常出界。(3)运用障碍型(dyspraxia)在日常生活中，可以完成一些较为简易的动作，但是不能完成几个连续性的复杂动作
13、。具体表现有：不能把积木一块块地往上搭。(4)特殊技能运用障碍(material-specific dyspraxia)：在一些技巧方面，例如绘画、书写等，特殊技能运用障碍患儿往往伴有运动性技巧障碍和物理模型建构障碍。例如：写字总是倒着写，速度也比正常人慢很多；只能平面作图，不能立体建模。(5)神经软体征(neurologic soft signs)：神经系统软体征在生物学中是一种异源现象，一般出现在幼儿时期，幼儿达到一定年龄段，就会自然消失不见。如果幼儿超过一定年龄（一般为910 岁）仍出现此异源现象，就不正常了，这时就该去医院做相关的医学检测，提早检测，提早治疗。1. 3儿童运动技能障碍诊
14、断推理模型的研究现状及对现行诊断方法的评析1.3.1 儿童运动技能障碍诊断推理模型的研究现状到目前为止，诊断推理模型的运用主要用在故障诊断领域，而且主要是在机械故障、车辆故障，建筑领域和医学等相关领域。而在运动技能障碍的诊断领域，目前还没有引入诊断推理模型的相关概念。目前，国外统计的发病率显示在学龄期的儿童大约占患者总数的 1.66%，患者之中男性多于女性，约 2.3:1，由于国内互联网产业发展相对较晚，对儿童运动技能障碍诊断的研究相对于发达国家还较落后，到3目前为止，我国还没有完善的儿童运动技能障碍的诊断量表，统计数据也很有限，有关儿童运动技能障碍的发病率报道也千差万别。因此，早期对婴幼儿做
15、到细心观察就显得尤为重要。小儿临床心理医师也应重视婴幼儿的运动功能异常问题，这样有助于父母提前做好儿童运动技能障碍的预防和干预。虽然我国对儿童运动技能障碍诊断问题的研究，还不是太深入，到目前为止还没有形成较完善的研究方法和理论体系。但是由于我们的不断努力，和社会对儿童运动技能障碍的极大关注，以及社会对研究者的大力支持，使得各领域的专家不停地再对这个领域进行学习和研究。在国际上 ，人类对运动技能障碍的诊断主要由该领域的领域专家进行，通过领域专家的诊断，可以确认儿童是否患有运动技能障碍以及所属运动技能障碍的类型。 1.3.2 对现行诊断方法的评析长期以来，对运动技能障碍的诊断主要是由相关领域的专家
16、来完成。这些专家大都是来自于教育学、心理学以及医学领域比较有名望的专家。从某种方面来说，这虽然解决了不少生活中的实际问题，也帮助了不少运动技能患儿摆脱了多年的困扰，走出疾病的阴影，重新踏上人生的康庄大道，但这并不能排除运动技能障碍的诊断过程中所存在的一些人为的或非人为的影响因素。从主观方面来说，由于所使用的诊断方法主要由该领域的专家来完成，也就说在整个诊断过程中，操作者都是人，从诊断到分析评价并最终诊断得出结果都离不开人，因此人的人生观、世界观、价值观以及个人处事时的态度、情感等都有可能给诊断添加不少的人为因素，这就会影响到我们诊断结果的准确性，从而给诊断带来不利影响。从客观方面来说，一、由于
17、运动技能障碍的诊断主要是由该领域的专家来完成。可是，众所周知，无论是哪一领域的专家，他们的数量都是有限的，不可能满足社会的需求，而且领域专家本身也是有差别的，不可能一个人来完成诊断过程，那样诊断效果肯定不佳。即使每个诊断专家都一样，也不可能把一个专家指派到每一个需要他的地方给运动技能障碍患儿治疗，因为这样不现实。这就会出现一个诊断领域专家紧缺的问题。二、大家都知道，在我们的整个诊断过程中，主要是通过观察受试者的表现，以及对受试者进行答问结合的方式对受试者进行分析，最终判断其是否患有运动技能障碍。这些需要我们查阅大量的参考文献，了解儿童运动技能障碍患者的具体表现；除此之外，我们还要对运动技能障碍
18、患儿发问卷，通过问卷调查了解更多运动技能障碍患儿的具体表现和治疗方法；最后，我们还要定期去患儿家中做访谈，了解患儿的恢复情况。这样就需要大量的人力、物力和财力，不仅会造成浪费现象的发生，而且效率低下。三、由于问卷调查很难达到我们预期的效果。在调查过程中，我们发的问卷，都是比较生硬的、死板的，所以在测试中，很多受试者就会对填问卷产生厌烦的心态，有的甚至直接把问卷撕了扔掉，这些主要是因为我们和那些填问卷的人之间缺少一个互动的平台，这不只是儿童运动技儿童运动技能障碍诊断专家系统模型的设计4能障碍问卷调查所面临的问题，也是所有问卷调查所犯的通病。在实际生活中，我们发的问卷发的多收回来的就会少很多，而且
19、回收回来的那部分问卷大多又都是为了应付随意勾填的，很少有人会认认真真地看完填完，这些就会对我们的统计结果造成很大的影响。所以我们知道了问题所在，就应该尽量解决，从而避免对后期的诊断造成一些不必要的影响。2将诊断专家系统用于儿童运动技能障碍诊断2.1人工智能及专家系统概述2.1.1 人工智能定义人工智能（artificial intelligence）是研究理解和模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科。其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算系统。“人工智能有几次大的飞跃，第一次是智能系统替代人类可以完成部分逻辑推理，如机械定理证明和专家系统；第二次是智能
20、系统能够和环境交互。 ”22.1.2 专家系统概述专家系统(Expert System)实际上就相当于计算机软件系统，只是这个系统是智能的，不需要专家本人参与。它使用了人类某些特定领域的专家知识，并将这些知识通过计算机可以识别的语言嵌入到计算机内部；计算机会把这些知识存储起来，并虚拟一个交流的平台。计算机就可以利用这个平台，通过设定的用户界面和用户进行信息交流，简单说来，专家系统就是通过模拟特定领域的专家所掌握的知识推理并解决该领域所存在的问题的一个计算机系统，其核心就是知识和推理，因此人们常把专家系统描述为：专家系统=知识+推理。（1） 、数据库（Date Base）数据库就相当于一个计算机
21、的存储器，存储的都是客观事实，各领域专家所掌握的知识就存放在知识库里。（2） 、知识库（Knowledge Base）知识库也相当于一个计算机的存储器，只是里面存储的是用户所要涉及的问题，并不一定是既成事实。2 人工智能贲可荣、张彦铎.编著.陈志刚 主审.清华大学出版社（1-3）5（3） 、推理机（Inference Machine）用于选择控制和确定系统所使用的规则。2.2诊断专家系统2.2.1 诊断专家系统概述诊断专家系统是一种大型的计算机程序，它集合了多位专家在诊断方面的经验知识和推理等，它可以解决的复杂问题是只能用语言描述和思维推理。通过利用计算机系统，可以拓展原有的工作范围，虚拟出一
22、个人机交互的平台，从而对用户作出相应的判断。长期以来，专家系统一直被广泛应用于诊断领域，如机械诊断、医疗诊断等大都采用了专家系统。为了使各类诊断更好地服务人类，并提高诊断的效率和诊断结果的可靠性，人类就把专家系统与诊断二者结合到一起，这对提高诊断的效率和准确度有很大的帮助。诊断专家系统有很多种类，由于我所设计的诊断模型，主要采用了基于规则的专家系统，所以这里，我将对基于规则的专家系统做一下简单的介绍。基于规则的专家系统是以产生式系统为基础，技术相对比较成熟，可用的工具也很多。基于规则的专家系统已经成功的应用到了许多领域，并在应用中不断地得到发展。2.2.2 为什么要把诊断专家系统用于儿童运动技
23、能障碍诊断（1）儿童运动技能障碍诊断领域需要专家系统研究表明大约有近 10%的儿童存在不同程度的运动技能障碍，并表现出不同的类型。在实际生活中，只有通过专家诊断，才能判断儿童是否患有运动技能障碍以及患有何种类型的运动技能障碍。然而，目前儿童运动技能障碍诊断方面的专家所具备的知识水平参差不齐。专家系统的开发将会解决儿童运动技能障碍得诊断问题。除此之外，儿童运动技能障碍患者的治疗需要人类对儿童运动技能障碍诊断专家系统不断进行研究。 （2）儿童运动技能障碍诊断问题适用于专家系统来解决 专家在对儿童进行运动技能障碍的诊断时，一般是会先对其进行观察，看其是否具有儿童运动技能障碍的一些临床表现，并对其进行
24、一些测验。如果此时可以判断被试者是某种运动技能障碍，那么就可以直接诊断出被试者所患运动技能障碍类型。实际上，这一过程就是利用专家头脑中所掌握的有关儿童运动技能的外部特征与表现等相关的知识。因此，从理论上来讲，将专家系统用于儿童运动技能障碍的诊断是切实可行的。（3）现有的专家系统开发技术可以实现随着科技的发展，专家系统不断地被应用到实际生活中，并在实践中不断得到发展，而且已经克服了很多以前遇到的技术上的问题。另外，医学上也有很多在儿童运动技能障碍诊断方面有经验的医学工作者；教育上，对儿童运动技能障碍诊断的基础理论知识和实践知识也有了较为系儿童运动技能障碍诊断专家系统模型的设计6统的研究，这些使得
25、儿童运动技能专家系统的成功开发成为可能。将专家系统运用到儿童运动技能障碍的诊断，不仅大大提高了儿童运动技能障碍诊断的效率，也有利于诊断方法的改进和完善，为运动技能障碍的后期治疗提供依据。最重要的是它能使运动技能障碍治疗领域的医学工作者能够更好的了解、掌握、分析运动技能障碍的症状，发现更好的治疗办法。3儿童运动技能障碍诊断专家系统规则的匹配3.1匹配的定义匹配就是将知识库中的信息与计算机数据库里存储的信息进行比较，将其中相似或相近的信息提取出来，并与诊断系统进行深层次的交流的过程。3.2匹配的过程和方法儿童运动技能障碍诊断推理模型中的规则匹配是整个诊断系统推理并诊断的一个最为关键的操作，也是整个
26、诊断系统最为复杂的操作步骤。它主要是针对上一步的 “提问症状现象”用户输入的被存放在综合数据库的数据与整个诊断专家系统中规则库中的知识进行匹配。因为在整个运动技能障碍诊断的模型设计中，主要使用了人工智能所使用的正向推理法，所以在规则匹配时，系统会自动默认为正向匹配，这就是我们所说的正向匹配法。3.3推理模型整体结构剖析通过上面的介绍，我们大概了解了一些简单的规则和生产系统，接下来，为方便大家更深入的了解我的设计思路，我将对我个人所设计的运动技能障碍诊断模型的作用，做个简单的介绍。事实上，通过前面的介绍，大家也应该看出了我的设计只是在“专家系统推理机模块” ，也就是说，我所设计的模型的应用和最终
27、的诊断都取决于专家系统。从上面的介绍中，我们可以看到，分别跟知识库和数据库相连接的部分，那就是我的诊断推理模型，也就是说我所设计的诊断推理模型所要做的工作，就是数据库与知识库内容的交互过程的工作，它所担当的任务就是我设计的诊断推理模型。诊断推理模型的设计是用户输入的数据，与系统数据库中所储存的数据库中的大量数据的使用，以及使用规则。首先，如果第一步匹配成功，那么系统将自动跳到下一步继续进行匹配，如果匹配不成功，那么系统将按照指示选择重新匹配，或者结束匹配工作。 。虽然像诊断模型这样的匹配并不是很少见到，但是，这却是儿童运动技能障碍的诊断和治疗专家系统中最重要部分，因此，在设计质量上，会要求很高。运动技能障碍诊断推理模型的设计看起来很简单，其实，设计起来是很复杂的。通过上面的介绍，我们对有关规则、诊断系统和基于规则的诊断专家系统有了初步的了解和认识，在这里我将通过上文所学的相关知识对我设计的运动技能障碍诊断推理模型的作用做下解
