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© A. Ludwig, F. Seutter, IAI, FH BS / WF 1 Dienstag, 2. Mai 2000

LernmodulKünstliche Intelligenz

Konzeption einer für dasInternet aufbereiteten

Lehrveranstaltung

A. Ludwig, F. Seutter

Institut fürAngewandte Informatik

Fachhochschule

Braunschweig / Wolfenbüttel


Gliederung

• Teil IProjekt Virtuelle Fachhochschule, Lehr- und Lernformen, Lernmodul und Lehrinhalte

• Teil IIAbleitung einer Softwarearchitektur für einLehr- / Lernsystem aus einem Konzept fürIntelligente Tutorielle Systeme


Teil I

• Einleitung• Virtuelle Fachhochschule• Lernen und Lehren• Multimediales Lernen und Lehren• Das Lernmodul • Die Lehrinhalte


Einleitung• Media Lab des MIT

1980

Film- und Fernsehtechnik

Telekommunikation und Computer

Druckereien und Verlage


Einleitung• Media Lab des MIT

Film- und Fernsehtechnik

Telekommunikation und Computer

Druckereien und Verlage

2000


Einleitung

• Media Lab des MIT• Projekt „Lernraum“ im Media Lab• Computer Based Training• Virtuelle Lehrveranstaltungen• Virtuelle Hochschulen


Virtuelle Fachhochschule

• Leitprojekt des BMBF• Konzeption, Entwicklung und Betrieb einer

virtuellen Fachhochschule– Studien- und Weiterbildungsangebot

• Medieninformatik• Wirtschaftsingenieurwesen

– Aufbau Studienagentur


Virtuelle Fachhochschule

• Verbundpartner:12 Fachhochschulen und 2 Universitäten(aus 7 Bundesländern)

• Projektlaufzeit: 1999 bis 2003(für Konzeption und Entwicklung)

• Projektmittel: 42 Mio. DM


Lernen und Lehren• Lernen: Vorgang zur Aufnahme und Speicherung

von Wissen• Lernzyklus

• Lerner und Lehrer sind Gestalter und Teilnehmer

Wissensaufbereitung

Wissensvermittlung

Wissensaufnahme

Wissenserhalt

Wissensüberprüfung

Lernziele festlegen


Lern- und Lehrformen

• Hochschulausbildung– Vorlesung– Übung– Seminar– Praktikum– Projekt– Gruppenarbeit– individuelles Lernen– etc.


Lern- und Lehrformen

• Fachhochschulausbildung– seminaristische Vorlesung– etc.


Seminaristische Vorlesung

• Begriffs-, Fakten-, Methoden- und Bewertungswissen werden vom Lehrer vorgetragen

• Beispiele, Anwendungen und Übungsaufgaben werden von Lernern und Lehrer erarbeitet, diskutiert und bewertet


MultimedialesLernen und Lehren

• Einsatz des Computers als

– Simulator• Experiment• Prozeß

– Lehrer – Kommunikationsmittel

– Schreib- und Zeichengerät– Arbeitsmappe– Hilfsmittel

• Lehrbuch• Lehrfilm


• Entferntes Lernen

MultimedialesLernen und Lehren


Multimediales Lernenund Lehren• Kollaboratives Lernen


Das Lernmodul

• Modellierung der Lern- und Lehrform einer seminaristischen Vorlesung

• Umsetzung von multimedialen und telemetrischen Lernformen– Entferntes Lernen– Kollaboratives Lernen


Das Lernmodul

• Begriffs-, Fakten-, Methoden- und Bewertungswissen sind als Hypermedia-Dokumente über das Internet verfügbar.

• Verständnisfragen sind zu beantworten.

• Übungsaufgaben sind zu lösen.

• Verweise auf vertiefende und weiterführende Quellen werden angeboten.


Das Lernmodul

• Anwendungen, Vertiefungen, Diskussion und Bewertung des Gelerntenüber Kommunikationsforen im Internet

– E-Mail / Voice-Mail– Newsgroup– Telefon / Telefax

– Chat– Whiteboard– Netmeeting– Video- /Audiokonferenz


Das Lernmodul• Behandlung von diversen Themen des Fachgebiets

„Künstliche Intelligenz“• Ein Thema / ein Kapitel wird in einer Lerneinheit

behandelt• Eine Lerneinheit umfasst mehrere Lernaufgaben • Bearbeitung der Lerneinheiten wird unterstützt durch

– Navigationssystem– Inhalts- und Stichwortverzeichnis– Lernsteuerung– Lernfortschrittshinweisen


Die Lerninhalte

• Problemdarstellung und Problemlösung• Heuristisches Suchen in Netzen• Regelbasierte Verfahren und

Wissensrepräsentation• Formale Logik und Fuzzy Logik• Neuronale Netze• Intelligente Softwareagenten


Das Lernmodul


Teil II

• Das Lernmodul (wie gesehen)• Wichtige Schnittstellen des Lernmodul „KI“• Idealtypischer Aufbau eines intelligenten tutoriellen

Systems• Umbau des Systems für die Integration eines

menschlichen Lehrers• Modifizierte Begrifflichkeit und Anordnung• Architektur und Prozess• Zusammenfassung und Ausblick


Wichtige Schnittstellen des LM „KI“

Lernmodul „KI“

Le r n r aum

externe unabhängige Applikationen,z. B.: Simulatoren

lokale „KI“-Daten

AutorInStudentIn

temp. Stud.-Daten

LehrerIn

externe „KI“-Daten


„Lernermodell“

Idealtypischer Aufbau eines intelligenten tutoriellen Systems

Kommunikations-schnittstelle

Tutormodul(Lehrstrategie)

Lerner

Expertenmodul (Lehrwissen)

Diagnosemodul

Umbau der KomponentenDiagnosemodul

nicht definiertReduziertes

„Lernermodell“

(Lehrwissen)

Diagnosemodul

(Lehrwissen)Fachinhalte ohneAbhängigkeiten

Tutormodul(Fachabhängigkeiten)

Diagnosemodul

(Lehrstrategie)Lehrstrategie

Lerner


Reduziertes„Lernermodell“

Mit menschlichem Lehrer


(Lehrwissen)Fachinhalte ohneAbhängigkeiten


Diagnosemodul

Lerner


Lehrer

LehrstrategieLehrerinterven-

tionsmöglichkeit, verant. Lehrstrategie



Modifizierte Begrifflichkeit ...


(Lehrwisssen)Fachinhalte ohneAbhängigkeiten


Diagnosemodul

Lerner


Lehrer

Lehrerinterven-tionsmöglichkeit,

verant. Lehrstrategie

LehrerIn-modul

Katalog-verwalter

LehrerIn-interface

StudentIn-Interface

Leh-re-rIn

Stu-den-tIn

StudentIn-modul

Inferenz-maschine


Leh-re-rIn

Stu-den-tin

StudentIn-Interface


... und ...

LehrerIn-interface

LehrerIn-modul

Katalog-verwalter

LehrerIn-interface

Inferenz-maschine

StudentIn-modul

LehrerIn-modul

Leh-re-rIn


Stu-den-tin

StudentIn-Interface

... Anordnung

Katalog-verwalter

LehrerIn-interface

Inferenz-maschine

StudentIn-modul

LeherIn-modul

LehrerIn

LehrerIn-interface

Leh-re-rIn

StudentIn-Interface

Studentin

StudentIn-modul

Inferenz-maschine

Katalog-verwalter


Architektur und Prozeß

ExpertIn

Inf.-Prog.

AutorIn

LehrerIn StudentInLE-Prog.

Wiss.-Akqu. Konzept, Drehbuch

Progr.-Interface

LehrerIn-Interface

StudentIn-Interface

Progr.- Interface

Aut.-Inter.

Ext.-Int. 1

Ext. Int. n

Inferenz-maschine

Katalog-verwalter

LehrerIn-modul

StudentIn-modul Vermittlung

A. I.

*

A. I. : Anfrage-Integrator

Rollen-schicht

Prozess-konzept-schicht

Quellen-schicht

Präsent.-schicht

Appl.-schicht

Daten-schicht

Lerninhalte, Aufgaben u. verwandte

Daten

Daten der StudentIn

Daten der LehrerIn

Inferenz- Daten

Daten ?

*: Reportgenerator


Realisierung

AutorIn

StudentInLE-Prog.

Konzept, Drehbuch

Progr.-Interface

StudentIn-Interface

Aut.-Inter.

Ext.-Int. 1

Ext. Int. n

Katalog-verwalter

LehrerIn-modul

StudentIn-modul Vermittlung

Rollen-schicht

Prozess-konzept-schicht

Quellen-schicht

Präsent.-schicht

Appl.-schicht

Daten-schicht

Lerninhalte, Aufgaben u. verwandte

Daten

Daten der StudentIn

Daten ?


Zusammenfassungund Ausblick

• Multimediales und telemetrisches Lernen und Lehren

• Konzept, Struktur und Inhalt desKI-Lernmoduls

• Systemarchitektur• Einbettung des Lehrsystems in die „Virtuelle

Fachhochschule“


Kontakt• Name: Prof. Dr. Friedhelm Seutter Dipl.-Inform. Andreas Ludwig

• Anschrift: Institut für Angewandte InformatikFachhochschule Braunschweig / Wolfenbüttel

Salzdahlumer Straße 46 / 48D-38302 Wolfenbüttel

Germany

• Telefon: (+49) 5331 - 939 630 (+49) 5331 - 939 623

• Telefax: (+49) 5331 - 939 602 (+49) 5331 - 939 602

• E-Mail: [email protected] [email protected]

• Internet: http://www.fh-wolfenbuettel.de/fb/i/organisation/personal/seutteroder: http://www.fh-wolfenbuettel.de/fb/i/organisation/personal/ludwig


Ende

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