INTUITEL Adaptive Lernmanagementsysteme · Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und...

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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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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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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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INTUITELized Content

Semantic Learning Object Model

Container format

Content, domain models, metadata, etc.


LMS

Course 1

Course n

…

OWL filesexport

describes


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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


LMS

Course 1

Course n

…

OWL filesexport

describes


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: [email protected]

Fraunhofer Institut für Optronik, Sytemtechnik und Bildauswertung (IOSB) Interoperabilität und Assistenzsysteme (IAS) Fraunhoferstraße 1, 76131 Karlsruhe http://www.iosb.fraunhofer.de

mailto:[email protected]

http://www.iosb.fraunhofer.de/

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