Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen
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Präsentation Masterarbeit / TU Graz 2012

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    Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Presentation Transcript

    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Institut für Informationssysteme und Computer Medien Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 1
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Ziel der Arbeit • Welche Prozesse machen erfolgreichen Unterricht aus? – Bereich E-Learning – Aktueller Stand – Lern- und Lehrbereich • Sinnvolle computerbasierte Lernsoftware? – Schwerpunkt auf mathematischen Lernprogrammen • Entwicklung einer mathematischen Lernapplikation – Mehrstellige Multiplikation – Adaptivität Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 2
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Lern- und Lehrmethoden • Wissenserwerb = lebenslanges Lernen • Forderung nach stetiger Verbesserung • Anforderungen steigen • Learning Analytics • Auffindung von Lernvorhersagen • Richtiger Eingriff bei Lernschwierigkeiten • Verkürzung der Reaktionszeit für Lehrende Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 3
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Learning Management Systems • Für Lerner und Lehrende hilfreich • Lehrmaterialien für Ausbildner • Lernbehelfe für Schüler/Studenten • Verwaltung + Speicherung aller Lernaktivitäten • Überprüfung des Lernfortschritts Personal Learning Environments – Individuell an Anwender angepasst Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 4
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Soziale Netzwerkanalyse • Vernetzung macht Lernen ungezwungen • Wissensaustausch und -aneignung in Echtzeit • Erfassung aller Lernaktivitäten • Auswertungen in Echtzeit • Umwandlung von Lerndaten in Visualisierungen Für Lehrende relevant Schnellere Reaktionszeit Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 5
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Weitere Analysemodelle • Recommender Systems – Abgriff von Lernaktivitäten • Vorhersage- und Ursachenmodelle – Filterung von wesentlichen Lernmerkmalen • Data-Mining – Educational Data Mining • Diskursanalyse, Logging Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 6
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Mathematische Lernsoftware - Gegenwärtige Anwendungen großteils zu vielschichtig - Voraussetzungen für zukünftige Entwicklungen: Intuitivität Automatisierung Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 7
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Mathematische Lernsoftware - Gegenwärtige Anwendungen großteils zu vielschichtig - Voraussetzungen für zukünftige Entwicklungen: Intuitivität Automatisierung • Lehrende lösen gewisse Aufgaben kompetenter • Soziale Kompetenz kann nicht ersetzt werden • Beidseitige Akzeptanz ausschlaggebend Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 8
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen TutorIT • Joseph Scandura, University of Pennsylvania, 2011 • Ziel: besser als menschliche Lehre • Automatisierung von aufwendigen Arbeitsprozessen – Schneller – Fehlerfreier • Tutoren- bzw. Unterrichtssystem • Liefert eindeutiges Wissen über mathematische Problemstellungen (Tutorials) Autor betont Synergien von Programm + Lehrenden Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 9
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Mathe-Multi-Trainer • Lernprogramm für mehrstellige Multiplikationen • Zielgruppe: Volks- und Mittelschule • Schülergerechter Name und Design • Einfache Benutzerführung • Permanente Verfügbarkeit • Leistungsadaptive Ausführung Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 10
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Technischer Hintergrund • PHP 5 – Dynamische Eigenschaften – Einbettung in HTML-Seiten • Zend Framework – Spezialisiert auf Web-Anwendungen – Stabiler Code – Komponentenorientiert – Model-View-Controller • MySQL – Stabilität durch einwandfreie Interaktion mit PHP • CSS, jQuery, ... Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 11
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Technischer Hintergrund • PHP 5 – Dynamische Eigenschaften – Einbettung in HTML-Seiten • Zend Framework – Spezialisiert auf Web-Anwendungen – Stabiler Code Open Source – Komponentenorientiert – Model-View-Controller • MySQL – Stabilität durch einwandfreie Interaktion mit PHP • CSS, jQuery, ... Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 12
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Konzept des Lerntrainers • 3 Kompetenzstufen • 8 Problemgruppen • jeweils für Multiplikationen - OHNE Übertrag - MIT Übertrag Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 13
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Konzept des Lerntrainers • 3 Kompetenzstufen • 8 Problemgruppen • jeweils für Multiplikationen - OHNE Übertrag - MIT Übertrag 16 verschiedene Erzeugungsmodi für Aufgaben Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 14
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Generierung der Multiplikationen Universelle Beispielgebung - Schritte: • Ermittlung der Kompetenzstufe • Zufällige Ermittlung des Multiplikators - Definierte Ziffern-Auftrittswahrscheinlichkeit* - Mehrstellige Werte aus Datenbank • Wert des Multiplikanden baut auf Multiplikator auf - Definierter Bereich aus Zufallszahlen* - Keine doppelten Werte * Abhängig von Problemgruppe und Übertrag Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 15
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Evaluierungsprozess • Startet unmittelbar nach Beantwortung einer Aufgabe • Steuert wiederholte Ausgabe der Multiplikation mit Angabe der falsch befüllten Zellen und Lösung Wichtigstes Ziel: Einwandfreie Auffindung von Fehlern! Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 16
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Fehleranalyse im Hintergrund Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 17
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Statistikauswertung Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 18
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 19
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Statistikauswertung Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 20
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Trainingsmodus • Automatischer Start nach Anmeldevorgang • Benutzt Algorithmen zur Generierung und Evaluierung • Speicherung aller Werte in Datenbank • Adaptive Beispielgebung: – 3 unterschiedliche Kompetenzstufen pro Schüler + je nach Übertrag – Richtige Beantwortung: +1 – Falsche Beantwortung: -1 – Wert = 3: Beispiele aus nächsthöherer Kompetenzstufe – Zu 10%: Übungsbeispiel Übungsbeispiel: Menge aus gelösten Kompetenzstufen Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 21
    • Adaptives Informationssystem für Mathematische Lernanwendungen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Michael Steyrer Graz, 11.10.2012 22