ABSTRACTS

Wie intelligent sind tutorielle Systeme. Der schwierige Weg vom einfachen Lernprogramm zu einem wissensbasierten lernermodellierenden tutoriellen System
Kristina Haussmann, Karlsruhe (Germany, F.R.); Matthias Reiss, Mainz (Germany, F.R.)

Die Rolle des Computers im Unterricht hat an Bedeutung gewonnen. Ein wichtiger Grund hierfür ist die wachsende Verfügbarkeit geeigneter Software. Dabei sind es insbesondere die sogenannten 'Intelligenten Tutoriellen Systeme' , denen die Forschung momentan besondere Aufmerksamkeit schenkt. Doch was zeichnet ein Programm aus, das mit dem Prädikat 'intelligent' belegt werden kann? Was unterscheidet es insbesondere von einfacher Lernsoftware? Die Beantwortung dieser Frage und damit die Identifizierung entsprechender Programmeigenschaften ist das Thema dieses Beitrages. Insbesondere werden wichtige Entwicklungen der letzten Jahre in diesem Bereich aufgezeigt.

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How intelligent are tutoring systems. The difficult path from easy learning programmes to a knowledge based learner modelling tutorial system. The computer used as a tool is of increasing importance in the classroom. One reason for this tendency is the availability of specific software for instructional purposes. The most important developments are momentarily performed with intelligent tutoring systems. There has been tremendous research activity in recent years. But what are the specific qualities of programms deserving the predicate intelligent? What are the differences between those programs and ordinary instructional software? The purpose of this paper is to give an answer to this question and to show important steps in this field.

Tutorielle Systeme für Beweis- und Konstruktionsaufgaben im Geometrieunterricht der Sekundarstufe I
Wolfgang Barz, Gießen (Germany, F.R.); Gerhard Holland, Gießen (Germany, F.R.)

Im ersten Teil wird ein Überblick über existierende oder in der Entwicklung befindliche intelligente tutorielle Systeme zum Lernen und Üben einfacher geometrischer Beweise gegeben. Dabei wird auf das System GEO-BEWEIS ausführlich eingegangen. Gegenstand des zweiten Teils ist das tutorielle System TRICON zur Unterstützung von Dreieckskonstruktionen, sowie dessen geplante Einbettung in eine umfassende Lernumgebung für geometrische Konstruktionsaufgaben. Die Systeme GEO-BEWEIS und TRICON wurden im Rahmen des GIT-Projekts am Institut für Didaktik der Mathematik der Universität Gießen entwickelt und erprobt. Vor anderen Systemen zeichnen sie sich dadurch aus, dass sie auf Personalcomputern lauffähig sind.

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Tutoring systems for proving and constructing in lower secondary geometry. The first part of the article gives an overview of intelligent tutoring systems for the training of geometrical proof problems, already existing or in stage of development. In this context a more detailed report of the tutoring system GEO-BEWEIS is given. The second part presents the intelligent tutoring system TRICON which supports the training of triangle construction problems and which is planned to be integrated into a more comprehensive learning environment for geometrical construction problems. GEO-BEWEIS and TRICON are outcomes of a research project at the Institute for Didactics of Mathematics at the University of Gießen. In the contrast to other systems they are runable under MS-DOS.

Cabri-géomètre: a microworld of geometry for guided discovery learning
Jean-Marie Laborde, Grenoble (France); Rudolf Strässer, Bielefeld (Germany, F.R.)

For Intelligent Tutorial Systems (ITS), two types of ITS design can be distinguished: there is the straightforward teaching strategy assuming some kind of knowledge transmission as opposed to guided discovery learning based on the concept of knowledge reconstruction. The paper presents a prototype of guided-discovery-learning-type based on a microworld of geometry. Using 'Cabri-géomètre' (a software-package especially designed for exploratory work in plane geometry), an Intelligent Tutorial System named 'Hyper-Cabri' was built with the help of 'Hypercard'. A case study on student use of 'Cabri' helped with the design of the tutorial student module (esp. the didactic interaction of software and user). The didactic structure is outlined and experience with using 'Hyper-Cabri' is presented. A speculative outlook on future ITSs for geometry learning concludes the paper.

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Cabri-Géomètre: Eine Mikrowelt für gelenktes entdeckendes Lernen im Geometrieunterricht. Zwei Typen Intelligenter Tutorieller Systeme (ITS) lassen sich unterscheiden: Zum einen finden sich direkte Lehr-Strategien nach Art der Wissensübergabe, zum anderen basieren Konzepte gelenkten entdeckenden Lernens auf Vorstellung der Wissensrekonstruktion. Die Arbeit stellt einen Prototypen eines ITS für Geometrie vor, der dem letzteren Lehrmodell verpflichtet ist. Auf der Basis der Software 'Cabri-géomètre', die zum entdeckenden Lernen von ebener Geometrie entwickelt wurde, wurden ein ITS mit Namen 'Hypercabri' konzipiert, dessen tutorielle Komponente auf dem Software-Paket 'Hypercard' aufsetzt. Konzeptionelle Überlegungen, Fallstudien zur Schüler-Nutzung von 'Cabri' und erste Erfahrungen mit Vorversionen stützten die Entwicklung des Prototypen. Zum Abschluss werden einige Vermutungen über künftige tutorielle Systeme zum Geometrie-Lernen formuliert.

A perfect student expert for function characteristics
Baruch Schwarz, Rehovot (Israel); Nurit Zehavi, Rehovot (Israel)

The paper begins by identifying an appropriate pedagogical problem for an intelligent tutoring system (ITS) concerned with what we call function characteristics. Data were gathered from two populations: 'nearly perfect students' and 'actual students'. The data revealed two separate kinds of knowledge: (i) algebraic knowledge which contains inference chains and strategies; (ii) graphical knowledge which is linked to visual thinking. This led to the design and the development of the Function Characteristic System which takes into account the complex relations between algebraic and graphical representations of functions in the learning process. The methodological issues of the system and some scenarios of treatments for different students are described in the paper.

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Das Expertensystem 'Perfect Student Expert' für Funktionsmerkmale. Zunächst wird eine pädagogische Aufgabenstellung für ein intelligentes tutorielles System (ITS) zum Thema 'Merkmale von Funktionen' identifiziert. Die zugrundeliegenden Daten wurden zwei Populationen 'fast perfekte Schüler' und 'normale Schüler' entnommen. Sie brachten zwei verschiedene Arten von Wissen zutage: (i) algebraisches Wissen, das Ketten logischer Schlüsse und entsprechende Strategien beinhaltet, ii) graphisches Wissen verbunden mit visuellem Denken. Dies führte zum Design und zur Entwicklung des Systems Funktionsmerkmale, das die komplexen Beziehungen zwischen algebraischen und graphischen Darstellungen von Funktionen beim Lernprozess berücksichtigt. In diesem Beitrag werden methodologische Fragen des Systems sowie einige Szenarien zur Behandlung unterschiedlicher Schüler beschrieben.

Interactive media: Developments and trends in the domain of intelligent tutoring systems
Richard N. Tucker, Den Haag (Netherlands)

This paper examines some of the current developments in computer assisted learning and interactive learning. Interactive multimedia, together with new software which enables non-sequential structures, offer to the creators of learning materials the means to create more intelligent programs. If it is possible to make learning materials which respond to the individual student, what are the consequences for the learner, the teacher and the education system as a whole?

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