CBT2002 11. April 2002 Alexander Hörnlein Redesign eines generativen, fallbasierten Trainingssystems für das WWW in d3web.Train 1
Redesign eines generativen, fallbasierten Trainingssystems für das WWW in d3web.TrainAlexander Hörnlein, Christian Betz, Frank Puppe
Universität WürzburgLehrstuhl für Künstliche Intelligenz und Angewandte Informatik
Gefördert vom BMBF im CASEPORT-Verbundprojekt (Kennziffer: 08NM111E)
Gliederung:
1. Einführung
2. Tutorielle Problemstellung
3. Problemstellung für die GUI
4. Bisherige Lösung: D3Trainer
5. Neue Lösung: d3web.Train
6. Evaluation
7. Ausblick
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Einführung: Intelligente Tutorsysteme
Tutand
Benutzerschnittstelle
DidaktikKomponente
Tutanden-modell
Wissensmodell
Vorteil gegenüber seitenbasierten Systemen:
• Hohe Wiederverwendung des allgemeinen Wissens im Wissensmodell
• Automatische Feedback-Generierung in der Didaktik-Komponente
• Individualisierbarkeit in Didaktik-Komponente und Tutandenmodell
Fokus dieses Vortrags: Benutzerschnittstelle
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Tutorielle Problemstellung
Aktion
Auswahl von Tests zur Erhebung neuer Daten, ggf. mit Begründung
Erkennen und Beschreiben von Symptomen in Bildern bzw. Multimedia-ObjektenAngabe von Diagnosen, ggf. mit Begründung
Auswahl und Parametrisierung von Therapien aufgrund der Diagnosen
Symptomsuche
Symptomerhebung
Symptomerkennung
Symptomauswertung
Therapiebestimmung
Therapiedurchführung
Therapieüberwachung
Fallintro
Fallabschluss
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Problemstellung für die GUI
Präsentationsprobleme:
• übersichtliche Präsentation vieler Einzeldaten
• Multimediale Präsentation eines Teils der Daten
• kontinuierliche Änderung durch neu angeforderte Daten
Aktionsprobleme:
• Vielfalt von Benutzeraktionen (Tests, Diagnosen, Therapien wählen, Bilder befunden) in beliebiger Reihenfolge
• Aktionen mit sehr vielen Alternativen
• Darstellung des Feedbacks ggf. auch Begründungsdialog
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D3Trainer
Erste fallbasierte Tutor-Komponente zum Diagnostik-Shellbaukasten D3
Unterstützung der vier Interaktionstypen mit generiertem Feedback LISP-basierte, monolithische Stand-Alone-Applikation
Probleme der Benutzungsoberfläche:
• jeder Aktionstyp in eigenem Fenster viele Fenster
• Mischung von Präsentation & Navigation(wegen schrittweisem Wachstum) umständliche Navigation
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D3Trainer: Fallpräsentation
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D3Trainer: Untersuchungsauswahl
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D3Trainer: Bildbefundung
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D3Trainer: Diagnose-/Therapieauswahl
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D3Trainer
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Re-designte Applikation: d3web.Train
• Ein Fenster mit klarer Trennung zwischen Fall-Navigation (links) und Fall-Präsentation (rechts)
• Ein Feedback-Fenster für den Avatar
• (Ein weiteres Fenster für die Bildbefundung wegen erhöhtem Platzbedarf)
Java Servlet basierte Web-Applikation
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d3web.Train: Vorführung
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Evaluation
D3Trainer (in: Reinhardt, B.: Didaktische Strategien in generierten Trainingssystemen zum diagnostischen Problemlösen, Dissertation an der Universität Würzburg, infix-Verlag, diski 234, 2000)
RheumatologiePoliklinik München
104 Studenten Verschiedene Versionen mit Bildsystemen
RheumatologieQualitätszirkel
26+ niedergelassene bzw. im Krankenhaus tätige Ärzte
Vier bzw. 25 Fälle mit Bildsystemen
NeurologieFragebögenauswertung
108 Fragebögen 190 Fälle ohne Therapien, Bildsysteme und Kosten
HepatologieKrankenhaus Köpenick
51 Studenten und Ärzte ohne Therapien, Bildsysteme und Kosten
PflanzenerkennungBiologie Würzburg
6 Studenten ca. 10 Fälle mit Bildsystemen
d3web.TrainAlle D3Trainer Tutorsysteme sind automatisch transformierbar.Evaluation der Oberfläche steht noch aus.
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Ausblick
• Evaluationen!!!
• Technische Verbesserungen(mehr Multimedia-Formate, verknüpfte Multimedia-Objekte, bessere Konfigurierbarkeit, Hilfesystem, interaktives Feedback)
• Verknüpfung mit externem Wissen(Lehrbuchwissen, Literaturdatenbanken, …)
• Unterstützung von kooperativem Lernen(Gruppenarbeit; Chat, Foren, Kommentare)
• Folgesitzungen und Therapieüberwachung(Simulation von Therapieeffekten)
• Tutandenmodell(u.a. für gezielte Hilfestellung und Verweise auf externes Wissen)
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Fragen?
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Interaktionsstruktur in d3web.TrainDiagnostikschleife: wiederhole Schritte 1-4 solange, bis Diagnosen gefunden:
1. Symptomsuche
• Präsentation: standardisierte Fallbeschreibung
• Benutzeraktion: Auswahl von Tests zur Erhebung neuer Daten, ggf. mit Begründung
• Feedback: Bewertung der Auswahl, evtl. Zeigen neuer Daten
• Wissen: Kosten/Nutzen-Bewertung bzgl. der aktuellen Hypothesen
2. Symptomerhebung: (Manuelle) Durchführung der ausgewählten Tests3. Symptomerkennung
• Präsentation: Multimedia-Daten
• Benutzeraktion: Erkennen von Symptomen (und Beschreibung in Fachterminologie)
• Feedback: Bewertung und Erklärung anhand der Multimedia-Daten
• Wissen: Zuordnung von Multimedia-Daten zu Symptomen, Gewichtung von Symptomen
4. Symptomauswertung
• Präsentation: standardisierte Fallbeschreibung
• Benutzeraktion: Angabe von Hypothesen, ggf. mit Begründung
• Feedback: Bewertung, Zeigen richtiger Daten
• Wissen: Vergleich von Systembewertung und Benutzerbewertung jeder Hypothese ausgehend von den aktuell bekannten oder vom Autor vorgegebenen Testergebnissen und Befunden; Gewichtungen
Therapieschleife:• Therapiebestimmung: Auswahl und Parametrisierung von Therapien aufgrund
der Diagnosen. Falls notwendig, müssen dazu weitere Symptome (Sprung zu Schritt 1) erfasst werden.
• Therapiedurchführung: (Manuelle) Durchführung der ausgewählten Therapien.• Therapieüberwachung: Überprüfe, ob die gewählte Therapie das gewünschte
Ergebnis hat. Falls nicht, modifiziere Therapie und/oder Diagnose und wiederhole entsprechende Schleife
Symptomsuche
Symptomerhebung
Symptomerkennung
Symptomauswertung
Therapiebestimmung
Therapiedurchführung
Therapieüberwachung
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d3web.Train: Technische Details
• Java-basiert (Servlet)• Fälle und Wissensbasen im XML-Format• HTML Web-Applikation
(benötigt noch Internet Eplorer 5+, aber keine JVM) HTML GUI
• modular:
d3web.Train Kernel (Studentenmodell, Objektverwaltung, Feedback, …)
d3web.Train Applikation
Feedback Service (Feedback Darstellung)
d3web Kernel (mit modularen Problemlösern)
Persistenzschicht
d3web.KnowMe Autorenwerkzeuge
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d3web.Train: Fallpräsentation
Diagnosenbzw.Therapien
Untersuchungsauswahl
Falldaten
Aufwand
Steuerung
‚globale‘ Steuerung
Suche
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d3web.Train: Diagnose-/Therapie-Auswahl
Diagnosen- oder Therapie-Auswahl
Suche
Therapie-Anzeige
(Diagnose-Anzeige)
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d3web.Train: Befunde durch den Lerner (I)
Aufruf des Befundungsfensters
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d3web.Train: Befunde durch den Lerner (II)
Befundbare Untersuchungen
Möglicher Befund