CBT2002 11. April 2002 Alexander HörnleinRedesign eines generativen, fallbasierten Trainingssystems...

CBT2002 11. April 2002 Alexander Hörnlein Redesign eines generativen, fallbasierten Trainingssystems für das WWW in d3web.Train 1

Redesign eines generativen, fallbasierten Trainingssystems für das WWW in d3web.TrainAlexander Hörnlein, Christian Betz, Frank Puppe

Universität WürzburgLehrstuhl für Künstliche Intelligenz und Angewandte Informatik

Gefördert vom BMBF im CASEPORT-Verbundprojekt (Kennziffer: 08NM111E)

Gliederung:

1. Einführung

2. Tutorielle Problemstellung

3. Problemstellung für die GUI

4. Bisherige Lösung: D3Trainer

5. Neue Lösung: d3web.Train

6. Evaluation

7. Ausblick


Einführung: Intelligente Tutorsysteme

Tutand

Benutzerschnittstelle

DidaktikKomponente

Tutanden-modell

Wissensmodell

Vorteil gegenüber seitenbasierten Systemen:

• Hohe Wiederverwendung des allgemeinen Wissens im Wissensmodell

• Automatische Feedback-Generierung in der Didaktik-Komponente

• Individualisierbarkeit in Didaktik-Komponente und Tutandenmodell

Fokus dieses Vortrags: Benutzerschnittstelle


Tutorielle Problemstellung

Aktion

Auswahl von Tests zur Erhebung neuer Daten, ggf. mit Begründung

Erkennen und Beschreiben von Symptomen in Bildern bzw. Multimedia-ObjektenAngabe von Diagnosen, ggf. mit Begründung

Auswahl und Parametrisierung von Therapien aufgrund der Diagnosen

Symptomsuche

Symptomerhebung

Symptomerkennung

Symptomauswertung

Therapiebestimmung

Therapiedurchführung

Therapieüberwachung

Fallintro

Fallabschluss


Problemstellung für die GUI

Präsentationsprobleme:

• übersichtliche Präsentation vieler Einzeldaten

• Multimediale Präsentation eines Teils der Daten

• kontinuierliche Änderung durch neu angeforderte Daten

Aktionsprobleme:

• Vielfalt von Benutzeraktionen (Tests, Diagnosen, Therapien wählen, Bilder befunden) in beliebiger Reihenfolge

• Aktionen mit sehr vielen Alternativen

• Darstellung des Feedbacks ggf. auch Begründungsdialog


D3Trainer

Erste fallbasierte Tutor-Komponente zum Diagnostik-Shellbaukasten D3

Unterstützung der vier Interaktionstypen mit generiertem Feedback LISP-basierte, monolithische Stand-Alone-Applikation

Probleme der Benutzungsoberfläche:

• jeder Aktionstyp in eigenem Fenster viele Fenster

• Mischung von Präsentation & Navigation(wegen schrittweisem Wachstum) umständliche Navigation


D3Trainer: Fallpräsentation


D3Trainer: Untersuchungsauswahl


D3Trainer: Bildbefundung


D3Trainer: Diagnose-/Therapieauswahl


D3Trainer


Re-designte Applikation: d3web.Train

• Ein Fenster mit klarer Trennung zwischen Fall-Navigation (links) und Fall-Präsentation (rechts)

• Ein Feedback-Fenster für den Avatar

• (Ein weiteres Fenster für die Bildbefundung wegen erhöhtem Platzbedarf)

Java Servlet basierte Web-Applikation


d3web.Train: Vorführung


Evaluation

D3Trainer (in: Reinhardt, B.: Didaktische Strategien in generierten Trainingssystemen zum diagnostischen Problemlösen, Dissertation an der Universität Würzburg, infix-Verlag, diski 234, 2000)

RheumatologiePoliklinik München

104 Studenten Verschiedene Versionen mit Bildsystemen

RheumatologieQualitätszirkel

26+ niedergelassene bzw. im Krankenhaus tätige Ärzte

Vier bzw. 25 Fälle mit Bildsystemen

NeurologieFragebögenauswertung

108 Fragebögen 190 Fälle ohne Therapien, Bildsysteme und Kosten

HepatologieKrankenhaus Köpenick

51 Studenten und Ärzte ohne Therapien, Bildsysteme und Kosten

PflanzenerkennungBiologie Würzburg

6 Studenten ca. 10 Fälle mit Bildsystemen

d3web.TrainAlle D3Trainer Tutorsysteme sind automatisch transformierbar.Evaluation der Oberfläche steht noch aus.


Ausblick

• Evaluationen!!!

• Technische Verbesserungen(mehr Multimedia-Formate, verknüpfte Multimedia-Objekte, bessere Konfigurierbarkeit, Hilfesystem, interaktives Feedback)

• Verknüpfung mit externem Wissen(Lehrbuchwissen, Literaturdatenbanken, …)

• Unterstützung von kooperativem Lernen(Gruppenarbeit; Chat, Foren, Kommentare)

• Folgesitzungen und Therapieüberwachung(Simulation von Therapieeffekten)

• Tutandenmodell(u.a. für gezielte Hilfestellung und Verweise auf externes Wissen)


Fragen?


Interaktionsstruktur in d3web.TrainDiagnostikschleife: wiederhole Schritte 1-4 solange, bis Diagnosen gefunden:

1. Symptomsuche

• Präsentation: standardisierte Fallbeschreibung

• Benutzeraktion: Auswahl von Tests zur Erhebung neuer Daten, ggf. mit Begründung

• Feedback: Bewertung der Auswahl, evtl. Zeigen neuer Daten

• Wissen: Kosten/Nutzen-Bewertung bzgl. der aktuellen Hypothesen

2. Symptomerhebung: (Manuelle) Durchführung der ausgewählten Tests3. Symptomerkennung

• Präsentation: Multimedia-Daten

• Benutzeraktion: Erkennen von Symptomen (und Beschreibung in Fachterminologie)

• Feedback: Bewertung und Erklärung anhand der Multimedia-Daten

• Wissen: Zuordnung von Multimedia-Daten zu Symptomen, Gewichtung von Symptomen

4. Symptomauswertung

• Präsentation: standardisierte Fallbeschreibung

• Benutzeraktion: Angabe von Hypothesen, ggf. mit Begründung

• Feedback: Bewertung, Zeigen richtiger Daten

• Wissen: Vergleich von Systembewertung und Benutzerbewertung jeder Hypothese ausgehend von den aktuell bekannten oder vom Autor vorgegebenen Testergebnissen und Befunden; Gewichtungen

Therapieschleife:• Therapiebestimmung: Auswahl und Parametrisierung von Therapien aufgrund

der Diagnosen. Falls notwendig, müssen dazu weitere Symptome (Sprung zu Schritt 1) erfasst werden.

• Therapiedurchführung: (Manuelle) Durchführung der ausgewählten Therapien.• Therapieüberwachung: Überprüfe, ob die gewählte Therapie das gewünschte

Ergebnis hat. Falls nicht, modifiziere Therapie und/oder Diagnose und wiederhole entsprechende Schleife

Symptomsuche

Symptomerhebung

Symptomerkennung

Symptomauswertung

Therapiebestimmung

Therapiedurchführung

Therapieüberwachung


d3web.Train: Technische Details

• Java-basiert (Servlet)• Fälle und Wissensbasen im XML-Format• HTML Web-Applikation

(benötigt noch Internet Eplorer 5+, aber keine JVM) HTML GUI

• modular:

d3web.Train Kernel (Studentenmodell, Objektverwaltung, Feedback, …)

d3web.Train Applikation

Feedback Service (Feedback Darstellung)

d3web Kernel (mit modularen Problemlösern)

Persistenzschicht

d3web.KnowMe Autorenwerkzeuge


d3web.Train: Fallpräsentation

Diagnosenbzw.Therapien

Untersuchungsauswahl

Falldaten

Aufwand

Steuerung

‚globale‘ Steuerung

Suche


d3web.Train: Diagnose-/Therapie-Auswahl

Diagnosen- oder Therapie-Auswahl

Suche

Therapie-Anzeige

(Diagnose-Anzeige)


d3web.Train: Befunde durch den Lerner (I)

Aufruf des Befundungsfensters


d3web.Train: Befunde durch den Lerner (II)

Befundbare Untersuchungen

Möglicher Befund

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