Bessere Schulnoten mit MatES, dem e-Bibliothekardienst für den Mathematikunterricht

In diesem Papier stellen wir die Ergebnisse eines Experiments mit unserem e-Bibliothekarsystem MatES vor, einem e-Learning Werkzeug zum Erlernen des Bruchrechnens in der Mathematik. MatES ermoglicht den Schulern, durch das Eingeben vollstandiger Fragesatze semantisch korrekte und relevante multimediale Antworten zu bekommen. Eine Schulklasse von 22 Schulern nahm an diesem funf Wochen dauernden Experiment teil. Die Schuler arbeiteten autonom, stellten Fragen an MatES und lernten durch praktische Ubungen. Die Multimedia-Erklarungen, die MatES lieferte, ermoglichten es den Schulern ihr Wissen zu erweitern und ihre Ubungen zu losen. Die Schuler erlebten MatES als hilfreiches, unterstutzendes Werkzeug beim Mathematiklernen. Wahrend sie MatES benutzten, konnten wir relevante Verbesserungen ihrer schulischen Leistungen messen, indem wir die Resultate mit ihren fruheren Ergebnissen verglichen. Eine der Hauptursachen dieser hervorragenden Resultate ist moglicherweise die hohere Motivation der Schuler, da sie sich beim Lernen mehr Muhe gaben, um sich neues Wissen anzueignen. Die Schuler haben auch festgestellt, dass MatES besser erklart, und dass sie Inhalte viel leichter verstehen. 1 Das e-Learning Tool MatES Es ist allgemein bekannt, dass Schuler besser in der Lage sind, sich neues Wissen anzueignen, zu beherrschen, zu behalten und zu verallgemeinern, wenn sie aktiv am Lernprozess beteiligt sind [Yo98]. Lehrer, die e-Learning Werkzeuge in ihrer Klasse eingesetzt haben, berichten, dass sie ihren Unterrichtsstil geandert haben, um den Schulern eine grosere Autonomie beim Lernen zu ermoglichen [Ow97]. Sie wechselten ihren Unterrichtsstil von einem didaktischen Frage-Antwort-Unterricht, zu einem starker selbstgesteuerten Lernen. Ein Computer-Tool kann nicht besser erklaren als ein Lehrer, aber es kann die Information anders darstellen, vielleicht anschaulicher und konkreter als ein Lehrer. Im Vergleich zu fruheren Generationen brauchen die Schuler heutzutage eher einen Anschauungsunterricht, weil unsere Welt reich an visuellen Stimuli ist [Ow97]. Wir arbeiten an einem e-Bibliothekardienst, der den Schulern beim Finden von pertinenten Lerninhalten helfen soll, so wie es ein richtiger Bibliothekar tun wurde. Dies soll auf eine sehr naturliche und einfache Art und Weise moglich sein, namlich durch das Stellen von Fragen in naturlicher Sprache. Der e-Bibliothekar antwortet nicht unbedingt auf die Frage, aber er kann das am besten passende Dokument zur gestellten Frage finden und aus seiner multimedialen Wissensdatenbank auswahlen. Der Schuler kann die gesuchte Antwort in diesem Dokument ohne Schwierigkeiten entdecken. MatES (Mathematics Expert System) [LM07] ist eine prototypische Implementierung unseres e-Bibliothekarservices zum Thema Bruchrechnen in der Mathematik. Es besteht aus einem grafischen Benutzerinterface, einer semantischen Suchmaschine und einer multimedialen Wissensdatenbank. Die Wissensdatenbank besteht zurzeit aus 115 Clips, die das Thema Bruchrechnen ausreichend abdecken, d.h. alle Lerninhalte, die in der Sekundarstufe unterrichtet werden, sind enthalten. Die Clips wurden hauptsachlich mit Schulern aufgenommen. Wir benutzten tele-TASK (http://www.tele-task.de), um die Clips zu erstellen. Die Effizienz dieses Werkzeugs wurde durch Benchmarktests uberpruft. Die Testmenge bestand aus 229 verschiedenen Fragen. In 97% der Falle gab MatES die richtige Antwort auf die gestellte Frage. In 50% der Falle lieferte MatES sogar nur eine einzige Antwort (die Richtige) gegeben. 2 Beschreibung des Experiments