Post on 28-May-2020
© Fraunhofer IOSB
INTUITEL-Frankfurt-21.11.2014, S. 1
INTUITEL
Adaptive Lernmanagementsysteme
Wolfgang Roller, Andrea Zielinski, Alexander Streicher
Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung
Workshop: Digitale Medien in Lehre und Forschung
VDE (ITG) 21. November 2014, Frankfurt am Main,
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Standort Karlsruhe
Standorte des IOSB www.iosb.fraunhofer.de
Betriebshaushalt 2014 41 Mio €
Stammpersonal 442
Davon Wissenschaftler und 327
Ingenieure
Wissenschaftliche Hilfskräfte 175
Standort Ettlingen
Ilmenau
Lemgo
Beijing Fakultät für Informatik, Institut für Anthropomatik, Lehrstuhl für Interaktive Echtzeitsysteme IES
Das IOSB ist mit dem Karlsruher Institut für Technologie KIT eng verbunden
Lemgo
Karlsruhe
Ilmenau
Ettlingen
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Kernkompetenzen des IOSB
Optronik: Elektrooptische Systeme und Verfahren zur Signal- und Bildgewinnung vom Ultravioletten bis zum thermischen Infrarot
Systemtechnik: Fähigkeit der Analyse, des Verständnisses, der Modellierung, der Entwicklung und Beherrschung komplexer Systeme
Bildauswertung: Aufbereitung, Echtzeitverarbeitung sowie automatische und interaktive Informations- gewinnung aus Bildern und Videos
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Gliederung
Motivation und Herausforderung
INTUITEL
Überblick und Ziele
Systemarchitektur
Wissensmodelle
Semantisches Datenmodell
INTUITEL-Engine
Schnittstellen
Zusammenfassung
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Motivation/Herausforderung
Frontalunterricht
Schulunterricht, Vorlesungen, Seminare, Bücher
Gleicher Unterrichtsstoff für alle Lernenden
Lerngeschwindigkeit für alle gleich
Lernort, Lernzeitpunkt für alle gleich
Heute:
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Motivation/Herausforderung
Frontalunterricht
Schulunterricht, Vorlesungen, Seminare, Bücher
Gleicher Unterrichtsstoff für alle Lernenden
Lerngeschwindigkeit für alle gleich
Lernort, Lernzeitpunkt für alle gleich
Heute:
Lernprogramme
Serious Games
Mobile Learning Webinare
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Motivation/Herausforderung
Lernprogramme
Serious Games
Mobile Learning Webinare
Lernbegleiter, Coach, intelligenter Tutor
Individuelles Lernen Zukunft:
Adaptives Lernsystem
Anpassung an die Lernumgebung
Anpassung an den Lerner
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INTUITEL = Intelligent Tutoring Interface for Technology Enhanced Learning
EU Project http://www.intuitel.eu
Duration: October 2012 – July 2015
Main Goals:
Enhancement of state-of-the-art Learning Management Systems (LMS) with
features that up to now are provided only by human tutors
Build an Intelligent Tutoring System (ITS) with easy adaptability to standard
Learning Management Systems
This project has received funding from the European Union’s Seventh Framework Programme for
research, technological development and demonstration under grant agreement no 318496
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INTUITEL Partners
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Goals:
Computer-supported tools for adaptive learning, teaching, tutoring, etc.
Editor for Courseware Generation:
Structuring and editing of learning material
Learner Analytics :
User Modelling: Measurement of learning performance by asking the LMS, determination of emotional setting and learning attitude by dialogue, other metadata features (gender, environment, mobile situation, bandwidth etc.
Semantic Search/Reasoning:
Adaptive learning pathways to guide through e-learning courses, using pedagogical knowledge
Personal-, situational- and course-specific metadata to create individualized learning with Semantic Web technologies
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Goals:
New meta data format SLOM (Semantic Learning Object Model)
Extend 5 market relevant LMS (ILIAS, Moodle, Clix, eXact, Crayons)
Software will be available also in a royalty-free version
(see http://www.intuitel.eu)
SLOM RepositorySLOM Metadata
LMS
Course 1
Course n
…
OWL filesexport
describes
SLOM Meta Repository
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Lernmanagementsysteme (LMS)
Test LE LE LE LE
Lineare Lernpfade
LE LE LE LE
LE LE LE
LE
D A B D C
Adaptive Lernpfade
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www.intuitel.eu © INTUITEL 2013
System Overall Design
13
System Overall Design
Wissenmodelle: •Pädagogik •Didaktik •Lerninhalte
Daten: •Import/Export •Datenmodellierung
LMS: •Schnittstellen •Benutzungsoberflächen
INTUITEL-Engine: •Auswahl und Ranking •Empfehlungen
Lernkurs- Ersteller Lerner
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INTUITEL - Knowledge
Pedagogical Ontology:
Terms and relations from pedagogical science, written as OWL file
Cognitive Maps:
Domain of knowledge, CM are concrete instantiations of the pedagogical
ontology.
Concept container and macro learning pathways (MLP)
Cognitive Content Maps:
Associate the learning content
to the cognitive map
Micro learning pathways µLP
Cognitive Content Map – µLP
Cognitive Map – MLP
Pedagogical Ontology
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Pedagogical Ontology
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INTUITELized Content
Semantic Learning Object Model
Container format
Content, domain models, metadata, etc.
SLOM RepositorySLOM Metadata
LMS
Course 1
Course n
…
OWL filesexport
describes
SLOM Meta Repository
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INTUITEL-Engine
Learning Progess Modell
Query Builder Reasoner
Recommendation Rewriter
Aktuelle Eingaben werden analysiert und der Lernerzustand aktualisiert (Lernerzustandsmodells) • Welche Lernobjekte wurden bearbeitet • Lerngeschwindigkeit • Präferierte Medientypen
Aufgrund des aktualisierten Lernerzustandsmodells und der semantisch annotierten Lernobjekte werden passende Lernobjekte gefunden
Die Lernobjekte werden entsprechend ihrer Nützlichkeit bewertet. Mit Hilfe von natürlich sprachlichen Rückmeldungen werden dem Lerner Lernempfehlungen gegeben
LMS
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LMS Interfacing
Web services interfaces
USE (User Score Extraction)
Übertragung von statischen und dynamischen Informationen über den Lerner an
INTUITEL
TUG (Tutor Guidance)
Dialogkomponente über die der Lerner direkte Anforderungen an Intuitel stellen kann.
Ausgabe von Text, Audio und Video-Informationen an den Lerner.
LORE (Learning Object Recommender)
Ausgabe von Lernempfehlungen an den Lerner
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Project State
Overview video available
https://www.youtube.com/watch?v=GbWBJmCFXtw
Interfaces available
For Download and installation in ILIAS and Moodle
Tech spec for other implementations
Ontologies available for download
INTUITEL Backend in testing
3 months ahead of schedule
INTUITEL Tool Suite in testing
In schedule
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Zusammenfassung
SLOM RepositorySLOM Metadata
LMS
Course 1
Course n
…
OWL filesexport
describes
SLOM Meta Repository
Vision: Individuelles Lernen mit Hilfe
eines intelligenten Lernbegleiters
INTUITEL: Intelligent Tutoring Interface for
Technology Enhanced Learning
LMS: Nutzung von bestehenden klassischen
Lernmanagementsystemen und
vorhandenen Lernkursen
SLOM: Semantische Annotation von Lernobjekten
-> Semantische Datenmodelle
Engine: Situations- und Lerner-angepasste Empfehlungen für Lerneinheiten
Ergebnisse auf andere LMS übertragbar und öffentlich zugänglich
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung
Dipl.-Phys. Wolfgang Roller Telefon: +49 721 6091 247 E-Mail: wolfgang.roller@iosb.fraunhofer.de
Fraunhofer Institut für Optronik, Sytemtechnik und Bildauswertung (IOSB) Interoperabilität und Assistenzsysteme (IAS) Fraunhoferstraße 1, 76131 Karlsruhe http://www.iosb.fraunhofer.de