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LernmodulKünstliche Intelligenz
Konzeption einer für dasInternet aufbereiteten
Lehrveranstaltung
A. Ludwig, F. Seutter
Institut fürAngewandte Informatik
Fachhochschule
Braunschweig / Wolfenbüttel
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Gliederung
• Teil IProjekt Virtuelle Fachhochschule, Lehr- und Lernformen, Lernmodul und Lehrinhalte
• Teil IIAbleitung einer Softwarearchitektur für einLehr- / Lernsystem aus einem Konzept fürIntelligente Tutorielle Systeme
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Teil I
• Einleitung• Virtuelle Fachhochschule• Lernen und Lehren• Multimediales Lernen und Lehren• Das Lernmodul • Die Lehrinhalte
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Einleitung• Media Lab des MIT
1980
Film- und Fernsehtechnik
Telekommunikation und Computer
Druckereien und Verlage
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Einleitung• Media Lab des MIT
Film- und Fernsehtechnik
Telekommunikation und Computer
Druckereien und Verlage
2000
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Einleitung
• Media Lab des MIT• Projekt „Lernraum“ im Media Lab• Computer Based Training• Virtuelle Lehrveranstaltungen• Virtuelle Hochschulen
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Virtuelle Fachhochschule
• Leitprojekt des BMBF• Konzeption, Entwicklung und Betrieb einer
virtuellen Fachhochschule– Studien- und Weiterbildungsangebot
• Medieninformatik• Wirtschaftsingenieurwesen
– Aufbau Studienagentur
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Virtuelle Fachhochschule
• Verbundpartner:12 Fachhochschulen und 2 Universitäten(aus 7 Bundesländern)
• Projektlaufzeit: 1999 bis 2003(für Konzeption und Entwicklung)
• Projektmittel: 42 Mio. DM
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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
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Lern- und Lehrformen
• Hochschulausbildung– Vorlesung– Übung– Seminar– Praktikum– Projekt– Gruppenarbeit– individuelles Lernen– etc.
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Lern- und Lehrformen
• Fachhochschulausbildung– seminaristische Vorlesung– etc.
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Seminaristische Vorlesung
• Begriffs-, Fakten-, Methoden- und Bewertungswissen werden vom Lehrer vorgetragen
• Beispiele, Anwendungen und Übungsaufgaben werden von Lernern und Lehrer erarbeitet, diskutiert und bewertet
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MultimedialesLernen und Lehren
• Einsatz des Computers als
– Simulator• Experiment• Prozeß
– Lehrer – Kommunikationsmittel
– Schreib- und Zeichengerät– Arbeitsmappe– Hilfsmittel
• Lehrbuch• Lehrfilm
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• Entferntes Lernen
MultimedialesLernen und Lehren
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Multimediales Lernenund Lehren• Kollaboratives Lernen
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Das Lernmodul
• Modellierung der Lern- und Lehrform einer seminaristischen Vorlesung
• Umsetzung von multimedialen und telemetrischen Lernformen– Entferntes Lernen– Kollaboratives Lernen
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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.
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Das Lernmodul
• Anwendungen, Vertiefungen, Diskussion und Bewertung des Gelerntenüber Kommunikationsforen im Internet
– E-Mail / Voice-Mail– Newsgroup– Telefon / Telefax
– Chat– Whiteboard– Netmeeting– Video- /Audiokonferenz
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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
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Die Lerninhalte
• Problemdarstellung und Problemlösung• Heuristisches Suchen in Netzen• Regelbasierte Verfahren und
Wissensrepräsentation• Formale Logik und Fuzzy Logik• Neuronale Netze• Intelligente Softwareagenten
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Das Lernmodul
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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
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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
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„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
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Reduziertes„Lernermodell“
Mit menschlichem Lehrer
Kommunikations-schnittstelle
(Lehrwissen)Fachinhalte ohneAbhängigkeiten
Tutormodul(Fachabhängigkeiten)
Diagnosemodul
Lerner
Kommunikations-schnittstelle
Lehrer
LehrstrategieLehrerinterven-
tionsmöglichkeit, verant. Lehrstrategie
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Reduziertes„Lernermodell“
Modifizierte Begrifflichkeit ...
Kommunikations-schnittstelle
(Lehrwisssen)Fachinhalte ohneAbhängigkeiten
Tutormodul(Fachabhängigkeiten)
Diagnosemodul
Lerner
Kommunikations-schnittstelle
Lehrer
Lehrerinterven-tionsmöglichkeit,
verant. Lehrstrategie
LehrerIn-modul
Katalog-verwalter
LehrerIn-interface
StudentIn-Interface
Leh-re-rIn
Stu-den-tIn
StudentIn-modul
Inferenz-maschine
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Leh-re-rIn
Stu-den-tin
StudentIn-Interface
Reduziertes„Lernermodell“
... und ...
LehrerIn-interface
LehrerIn-modul
Katalog-verwalter
LehrerIn-interface
Inferenz-maschine
StudentIn-modul
LehrerIn-modul
Leh-re-rIn
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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
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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
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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 ?
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Zusammenfassungund Ausblick
• Multimediales und telemetrisches Lernen und Lehren
• Konzept, Struktur und Inhalt desKI-Lernmoduls
• Systemarchitektur• Einbettung des Lehrsystems in die „Virtuelle
Fachhochschule“
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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
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Ende