Intelligent Tutoring System (ITS) Intelligent Tutoring System
Synonyme
Intelligent Tutoring System, ITS
Definitionen
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Intelligente Tutorielle Systeme (ITS) zeichnen sich dadurch aus, dass sie auf der Grundlage der Analyse des Lernerwissens adaptiv Aufgaben generieren bzw. Instruktionsschritte auswählen und folglich besonders flexibel auf die Eingaben des Lernenden reagieren.
Ein ITS besteht aus einer Modellierung eines Wissensgebiets (domain model), einem Modell des Lernenden (student model), modellierten pädagogischen Strategien (tutor model) und einer Komponente für die Kommunikation des Programms mit dem Lernenden (interface) .
Intelligente Tutorielle Systeme (ITS). (adaptive Lernsysteme) sind adaptive Mediensysteme, die sich ähnlich einem menschlichen Tutor an die kognitiven Prozesse des Lernenden anpassen sollen, indem sie die Lernfortschritte und -defizite analysieren und dementsprechend das Lernangebot generativ modifizieren sollen.
im Buch Information und Lernen mit Multimedia (1995) auf Seite 555
an instructional computing system which contains and
maintains a model of the learner and what he or she knows and does not know about
a particular domain, a knowledge model of the task domain, and an instructional
model of how to select and sequence instructional units for individuals depending
on what they know and/or misunderstand.
Intelligente Tutorielle Systeme (ITS) sind Lernsysteme mit Merkmalen menschlicber Tutoren und dem Charakteristikum der Adaptivität, vor allem im Sinne der Personalisierung. Sie instruieren den Lernenden und passen sich seinen Fähigkeiten und Lernfortschritten an. In manchen ITS sind pädagogische Agenten oder Learning Companions integriert.
ITS - Intelligente Tutorielle Systeme, die den Vergleich und die Bewertung der Lerner-Lösung mit der System-Lösung und das Erkennen von Problemlösungsansätzen und entsprechende individuelle Hilfemöglichkeiten integrieren. Der Wissensstand des Schülers und seine Lösungsansätze beeinflussen die Interaktion zwischen System und Lernendem, wobei der Lerner auf Anfrage jederzeit eine Hilfestellung bekommen kann.
Ganz allgemein gesagt unterstützen ITS den individuellen Lernprozess, in
dem eine Aufgabe am Rechner gelöst und vom ITS mit dem „idealen Lernweg bzw.
Ergebnis“ abgeglichen wird. Die Unterschiede im Lernweg bzw. Ergebnis werden,
wie von einem menschlichen Tutor, erläutert. So erhält der: die Lernende ein Feedback
und kann danach erneut versuchen, die Aufgabe zu lösen. Ist die Aufgabe
richtig gelöst, gibt es eine neue Aufgabe, deren Schwierigkeitsgrad auf das Kompetenzniveau
oder den Lernstand der:des Lernenden abgestimmt ist.
Intelligente tutorielle Systeme (auch "Intelligent Computer-Assisted Instruction", ICAI) sind Lehrprogramme auf der Grundläge wissensbasierter Systeme. Neben einer Wissensbasis für den Lehrstoff und relevante Bereiche allgemeinen Weltwissens ("Experten-Modul") enthält ein ITS eine Basis, die den aktuellen Wissensstand des Lernenden repräsentiert ("Schüler-Modul"; "Partner-Modell", ein "tutorielles Modul"), das Wissen über unterschiedliche Lehrmethoden bzw. Lernwege und deren relative Wirksamkeit unter bestimmten Bedingungen enthält sowie ein "Kommunikationsmodul" für den Dialog mit dem Lernenden, der idealerweise aus natürlichsprachigen Fragen und Antworten besteht.
Bemerkungen
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Da ITS nur selten in der Praxis eingesetzt wurden, existieren auch nur wenige Evaluationsstudien.Intelligente tutorielle Systeme sind relativ
aufwändig in der Entwicklung und existieren deshalb bisher überwiegend als
Prototypen.
Der Aufwand für die Entwicklung solcher Systeme erweist sich jedoch als so groß, dass entsprechende Ansätze für didaktische Anwendungen in der Praxis bislang keine größere Verbreitung gefunden haben.Die meisten zur Illustration von intelligenten Tutorsystemen angebenen Beispiele sind derart armselig, dass man vor Mangel an sinnvollen Inhalten die Raffinesse der in die Experimentaldesigns investierten Intelligenz gar nicht beurteilen kann und mag.
Es ist wichtig, zwischen intelligenten Tutorensystemen (ITS) und generativer KI wie
ChatGPT zu unterscheiden. Generative KI ist nicht oder kaum als Tutor für solche
Lernende geeignet, die nur über grundlegende Kenntnisse eines Lerngegenstandes
verfügen!Intelligente tutorielle Systeme können sich inzwischen nicht nur in inhaltlicher
Hinsicht adaptiv auf die Lernenden einstellen, sondern reagieren auch auf affektive
und motivationale Hinweisreize, etwa indem sie die Eingaben der Lernenden auch
hinsichtlich emotionaler Ausdrücke auswerten und/oder affektiv-motivationale
Rückmeldungen geben.Die Strategie, mit dem Einfachen zu beginnen, in der Hoffnung, dass sich die theoretischen Grundlagen noch entwickeln werden, ist aber nur dann plausibel, wenn man den Glauben an den unbegrenzten Fortschritt der Wissenschaft teilt. Man könnte ebenso gut argumentieren. Da Verstehen nie mit den Mitteln tutorieller Systeme oder Expertensysteme modellierbar oder erfassbar sein wird.Eines der wichtigsten Ziele von IT-Systemen ist die Individualisierung des Lernens. Die Individualisierung versucht ein ITS durch die Adaptivität des Systems zu erreichen. Als Voraussetzung für den angemessenen Einsatz adaptiver tutorieller Strategien muß ein Lernermodell mit diagnostischen Funktionen eingerichtet werden, das den aktuellen Stand und die Geschichte des Lerners ermitteln und dem Tutor mitteilen kann.
Ich bin mit der Aussage von Seuffert und Mayr, hinter ITS (intelligent Tutoring Systems) stehe ein konstruktivistisches Paradigma, absolut nicht einverstanden. Der Versuch von ITS, den Lernenden zu modellieren, widerspricht meinem Konstruktivismus-Verständnis. Was ein Lernender genau denkt, kann weder ein Mensch und schon gar keine Maschine wissen. Der Versuch, diese Gedanken in einem Computer zu modellieren ist aus konstruktivistischer Perspektive zum Scheitern verurteilt.Das Gebiet der intelligenten tutoriellen Systeme ist offenbar in der Phase der Programmatik stecken geblieben: Selbst wenn man nur die Aufsätze einer einzigen Zeitschrift zu dem Thema ITS betrachtet, so wiederholen sich ständig dieselben Aussagen, Systematisierungen und Rückgriffe auf die AI-Literatur. Ich habe selten so viel Redundanz auf einem Haufen gesehen, und selten eine so kleine Gemeinschaft von Forschem, die ständig dasselbe auf demselben Entwicklungsstand veröffentlichen.Ein noch ungeklärtes Thema ist die Einführung Intelligenter Tutorensysteme (ITS). Hierbei passt das Lernprogramm den Inhalt individuell an: den Schwierigkeitsgrad der Aufgaben, die Geschwindigkeit bei der Darbietung von Instruktionen oder Hilfestellungen. «Bei den ersten Versuchen in den siebziger und achtziger Jahren waren die eingeschränkten Rechenkapazitäten das Problem», sagt Döbeli Honegger, «doch jetzt sind dank Big Data und neuronalen Netzen das Interesse und die Hoffnungen immens.»
Von Regula Freuler im Text Mit digitalen Geräten lernen Schüler besser - und lieber (2018) 
Das dahinter liegende Lernparadigma war (ist) konstruktivistisch: der Lerner steuert selbst Richtung und Geschwindigkeit seines Lernprozesses. Für Glasersfeld - einem Vertreter des radikalen Konstruktivismus - ist 'Know-ledge not passively received either through the senses or by way of communication, but is actively built up by the cognising subject.' Das heißt, das Lernen als aktiver Prozess eingestuft wird, welcher nicht von einem CBT beeinflusst werden sollte, vielmehr sollten Lernprogramme dem Lernprozess des Benutzers folgen.Lernen im Sinne von ITS beruht ebenso wie der Programmierte Unterricht auf einem Verhaltensbegriff, das Domain-Modell ist ein Modell von Konzepten im Sinne von Verhaltenszielen, das Lernermodell ist ein Modell von Verhaltenssequenzen des Lernenden. Im Gegensatz zum Behaviorismus wird allerdings der Versuch unternommen, für die Domain kognitive Konzepte zu definieren, Aber die gesamte Anlage des ITS kommt nicht darum herum, diese Konzepte als Verhaltensziele zu operationalisieren, wenn Vergleiche von Lernermodell und Wissensmodell möglich sein sollen. Ein ITS ist ein zweckrationales System, das die Relation von Anfangsstadium-Ziel-Endstadium optimieren soll.
Grundlegende Idee dabei ist, aus dem Antwortverhalten von Lernenden Rückschlüsse auf ihre kognitive Struktur zu ziehen. Hierzu muss dem Lernsystem eine Wissensbasis zugrunde gelegt werden, um diese Expertenstruktur mit der kognitiven Struktur des Lernenden zu vergleichen und daraus die einzelnen Lernschritte individualisiert abzuleiten und somit auch die Unterstützung für den Lernprozess an den aktuellen Wissensstand und das Lernverhalten anzupassen (daher werden diese Systeme auch als adaptiv bezeichnet). Diese Computerprogramme haben sich allerdings bis heute nicht durchgesetzt, da sie in der Realisierung viel zu aufwändig sind und unzählige Faktoren für die Erstellung derartiger Expertensysteme berücksichtigt werden müssen, was in der Praxis ein schier unmögliches Unterfangen darstellte. Das Abbilden eines «perfekten Lehrers» in einem Computer-Modell wurde somit bald wieder aufgegeben und steht heute in Forschung und Praxis nicht mehr im Vordergrund.Verwandte Objeke
Verwandte Begriffe (co-word occurance) | AdaptivitätAdaptive Control(0.03) |
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Zeitleiste
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- Experience: Learner Analytics Data Quality for an eTextbook System (Kyu Han Koh, Eric Fouh, Mohammed F. Farghally, Hossameldin Shahin, Clifford A. Shaffer)
- 1. Mehr Input (Wolfgang Stieler, Boris Hänssler)
- ICCAL '89 - 2nd International Conference on Computer Assisted Learning, Dallas, Texas, USA, May 9-11, 1989 (Hermann Maurer) (1989)
- Situated Cognition and Intelligent Tutoring Systems - (Invited Paper) (William J. Clancey) (1989)
- Knowledge Based Intelligent Tutoring System (Liu Ning, Krzysztof J. Cios) (1989)
- Cricism-Tutor - An Intelligent Tutoring System for Circulatory Physiology (Nakhoon Kim, Martha W. Evens, Joel A. Michael, Allen A. Rovick) (1989)
- Quadratic Grapher - An Intelligent Tutoring System for Graphing Quadratic Equations (Marilyn Loser, Barry L. Kurtz) (1989)
- HERON - Ein adaptives tutorielles System zum Lösen mathematischer Textaufgaben (Alexander Kämpfer, Kurt Reusser, Ruedi Stüssi) (1990)
- Beiträge zur Didaktik der Informatik (Günther Cyranek, Hermann Forneck, Henk Goorhuis) (1990)
- 7. Computer im Lernprozess: Tutorielle Lehrsysteme und ihre Weiterentwicklung durch KI (Günther Cyranek)
- ICCAL '90 - 3rd International Conference on Computer Assisted Learning, Hagen, FRG, June 11-13, 1990, Proceedings (Douglas H. Norrie, Hans-Werner Six) (1990)
- WordTutor - An Intelligent Tutoring System for Teaching Word Processing (Gilles Imbeau, Gilles Gauthier, Claude Frasson) (1990)
- WordTutor - An Intelligent Tutoring System for Teaching Word Processing (Gilles Imbeau, Gilles Gauthier, Claude Frasson) (1990)
- Computer-Based Learning Environments and Problem Solving (Erik De Corte, Marcia C. Linn, Heinz Mandl, Lieven Verschaffel) (1992)
- 1. Formal Education Versus Everyday Learning (Jan J. Elshout)
- 18. The Provision of Tutorial Support for Learning with Computer-Based Simulations (Peter Goodyear)
- 19. Learning and Instruction with Computer Simulations - Learning Processes Involved (Ton de Jong, Melanie Njoo)
- ICCAL '92 - 4th International Conference on Computer Assisted Learning, Wolfville, Nova Scotia, Canada, June 17-20, 1992 (Ivan Tomek) (1992)
- An Authoring System for ITS Which Is Based on a Generic Level of Tutoring Strategies (Pierre Marcenac) (1992)
- An ITS for Engineering Domains - Concept, Design and Application (Thomas Diessel, Axel Lehmann) (1992)
- QUIZ, a Distributed Intelligent Tutoring System (Michel Futtersack, Jean-Marc Labat) (1992)
- Intelligent Tutorial System in Medicine through an Interactive Testing Program - HyperMIR (Joan C. González, Joan J. Sancho, Joan M. Carbó, Alex Patak, Ferran Sanz) (1992)
- Dynamic CAL-Courseware Generation Within an ITS-Shell Architecture (Julita Vassileva) (1992)
- A Tool for Developing Intelligent Tutoring Systems (Huang Lianjing) (1992)
- An Authoring System for ITS Which Is Based on a Generic Level of Tutoring Strategies (Pierre Marcenac) (1992)
- Pädgogische Theorien der Interaktion im Zeitalter Neuer Technologien - Versuch einer didaktischen Bewertung von interaktiven Computerlehr-/lernprogrammen (Claudia de Witt) (1993)
- An Historical Perspective on Instructional Design - Is it Time to Exchange Skinner’s Teaching Machine for Dewey’s Toolbox? (Karin M Wiburg) (1995)
- Information und Lernen mit Multimedia (Ludwig J. Issing, Paul Klimsa) (1995)
- 20. Besseres Lernen durch Computer in der Schule? - Nutzungsbeispiele und Einsatzbedingungen (Heike Schaumburg)
- Grundlagen hypermedialer Lernsysteme - Theorie - Didaktik - Design (Rolf Schulmeister) (1996)
- CSCL - Theory and Practice of an Emerging Paradigm (Timothy D. Koschmann) (1996)
- Paradigm shifts and instructional technology - An introduction
- Paradigm shifts and instructional technology - An introduction
- Kognitive Lernermodellierung (Marcus Specht, Gerhard Weber) (1997)
- Entwicklung hypermedialer Lernsysteme (Astrid Blumstengel) (1998)
- Computerunterstütztes Lernen (R. Kammerl) (2000)
- Computerunterstütztes Lernen als Element hybrider Lernarrangements (Michael Kerres)
- Computerunterstütztes Lernen als Element hybrider Lernarrangements (Michael Kerres)
- Lehren und Lernen mit Medien - Eine Einführung (Peter Strittmatter, Helmut M. Niegemann) (2000)
- Multimediale und telemediale Lernumgebungen (Michael Kerres) (2001)
- Didaktische Aufbereitung der Lehrinhalte
- 1. Medien und Didaktik
- 2. Ansätze mediengestützten Lernens
- Entwicklung internetgestützter Lernprogramme - Dissertation (Urs Gröhbiel) (2001)
- Handbuch E-Learning - Expertenwissen aus Wissenschaft und Praxis (Andreas Hohenstein, Karl Wilbers) (2002)
- Konstruktivistischer Unterricht mit Laptops? - Eine Fallstudie zum Einfluss mobiler Computer auf die Methodik des Unterrichts (Heike Schaumburg) (2002)
- Computereinsatz an Österreichischen Grundschulen - gestern - heute - morgen (Johann Eder, Anton Reiter) (2002)
- Zur Didaktik des Computereinsatzes in der Grundschule (Alfred Kowarsch)
- Pädagogische Agenten im Corporate E-Learning - Dissertation (Oliver Bendel) (2003)
- Guidelines for Learning/Teaching/Tutoring in a Mobile Environment (C. O’Malley, Giasemi Vavoula, J.P. Glew, Josie Taylor, Mike Sharples, P. Lefrere) (2003)
- Pädagogik der Navigation - Selbstgesteuertes Lernen durch Neue Medien (Franz Josef Röll) (2003)
- The use of computer and video games for learning - A review of the literature (Alice Mitchell, Carol Savill-Smith) (2004)
- 3. Why use computer games for learning?
- E-Learning: Das Wörterbuch (Oliver Bendel, Stefanie Hauske) (2004)
- Campus 2004 - Kommen die digitalen Medien an den Hochschulen in die Jahre? (Doris Carstensen, Beate Barrios) (2004)
- Teaching and Learning Systems - The Role of AI in Past, Present, and Future - Workshop Proceedings located at the 27th German Conference on Artificial Intelligence September 20-24, Ulm, Germany (Andreas Harrer, Alke Martens) (2004)
- Lehr-/Lernsysteme - Welche Rolle spielt die Künstliche Intelligenz gestern, heute und morgen ?
- Rechnergestützte Soziale Netzwerkanalyse in virtuellen Lerngemeinschaften (Andreas Harrer)
- Exorciser - Automatic Generation and Interactive Grading of Structured Exercises in the Theory of Computation (Vincent Tscherter) (2004)
- 1. Computers and Education - Theories, Systems, Guidelines
- Learning Design - Gestaltung eLearning-gestützter Lernumgebungen in Hochschulen und Unternehmen (SCIL Arbeitsbericht V) (Sabine Seufert, Dieter Euler) (2005)
- E-Learning - Eine multiperspektivische Standortbestimmung (Damian Miller) (2006)
- eLearning - Einsichten und Aussichten (Rolf Schulmeister) (2006)
- 3. Adaptive Lernsysteme als Lösung der Diversitätsproblematik?
- Kompendium multimediales Lernen (Helmut M. Niegemann, Steffi Domagk, Silvia Hessel, Alexandra Hein, Matthias Hupfer, A. Zobel) (2008)
- 1. Die Suche nach der Lehrmaschine - Von der Buchstabiermaschine über den Programmierten Unterricht zum E-Learning (Helmut M. Niegemann)
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- Digitale Lernwelten - Konzepte, Beispiele und Perspektiven (Kai-Uwe Hugger, Markus Walber) (2010)
- 13. Web3 im Hochschuleinsatz: Potenziale digitaler Lernwelten (Markus Walber, Dennis Schäffer)
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- Foundations of Educational Technology (J. Michael Spector) (2012)
- DeLFI 2012 (Jörg Desel, Jörg M. Haake, Christian Spannagel) (2012)
- Feedback Provision Strategies in Intelligent Tutoring Systems Based on Clustered Solution Spaces (Sebastian Gross, Bassam Mokbel, Barbara Hammer, Niels Pinkwart) (2012)
- Feedback Provision Strategies in Intelligent Tutoring Systems Based on Clustered Solution Spaces (Sebastian Gross, Bassam Mokbel, Barbara Hammer, Niels Pinkwart) (2012)
- Young children and e-reading - research to date and questions for the future (Elizabeth B. Miller, Mark Warschauer) (2013)
- Gamification of Joint Student/System Control Over Problem Selection in a Linear Equation Tutor (Yanjin Long, Vincent Aleven) (2014)
- SIGCSE 2015 - Kansas City, MO, USA, March 4-7, 2015 (Adrienne Decker, Kurt Eiselt, Carl Alphonce, Jodi Tims) (2015)
- JavaTutor - An Intelligent Tutoring System that Adapts to Cognitive and Affective States during Computer Programming (Joseph B. Wiggins, Kristy Elizabeth Boyer, Alok Baikadi, Aysu Ezen-Can, Joseph F. Grafsgaard, Eunyoung Ha, James C. Lester, Christopher Michael Mitchell, Eric N. Wiebe) (2015)
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- Life After MOOCs - Online science education needs a new revolution. (Phillip Compeau, Pavel A. Pevzner) (2015)
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- 10. A Stylus-Driven Intelligent Tutoring System for Music Education Instruction (Laura Barreto, Paul Taele, Tracy Hammond) (2016)
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- Tomorrow's Learning: Involving Everyone. Learning with and about Technologies and Computing - 11th IFIP TC 3 World Conference on Computers in Education, WCCE 2017, Dublin, Ireland, July 3-6, 2017 (Arthur Tatnall, Mary Webb) (2017)
- 27. Modelling e-Learner Comprehension Within a Conversational Intelligent Tutoring System - A Decision Support Tool (Mike Holmes, Annabel Latham, Keeley Crockett, James D. O’Shea)
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- Technology Review 10/2017 (2017)
- Mehr Input (Wolfgang Stieler, Boris Hänssler)
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- Digitale Medien im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufe - Einsatzmöglichkeiten, Umsetzung und Wirksamkeit (Delia Hillmayr, Frank Reinhold, Lisa Ziernwald, Kristina Reiss) (2017)
- Mit digitalen Geräten lernen Schüler besser - und lieber (Regula Freuler) (2018)
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- Sitzsäcke sind das neue Sprachlabor - Digitale Geräte, K.I. und bunte Möbel machen noch keine moderne Schule (Jöran Muuß-Merholz)
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- Sitzsäcke sind das neue Sprachlabor (Jöran Muuß-Merholz)
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