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 ermöglicht den Schülern, durch das Eingeben vollständiger Fragesätze semantisch korrekte und relevante multimediale Antworten zu bekommen. Eine Schulklasse von 22 Schülern nahm an diesem fünf Wochen dauernden Experiment teil. Die Schüler arbeiteten autonom, stellten Fragen an MatES und lernten durch praktische Übungen. Die Multimedia-Erklärungen, die MatES lieferte, ermöglichten es den Schülern ihr Wissen zu erweitern und ihre Übungen zu lösen. Die Schüler erlebten MatES als hilfreiches, unterstützendes Werkzeug beim Mathematiklernen. Während sie MatES benutzten, konnten wir relevante Verbesserungen ihrer schulischen Leistungen messen, indem wir die Resultate mit ihren früheren Ergebnissen verglichen. Eine der Hauptursachen dieser hervorragenden Resultate ist möglicherweise die höhere Motivation der Schüler, da sie sich beim Lernen mehr Mühe gaben, um sich neues Wissen anzueignen. Die Schüler haben auch festgestellt, dass MatES besser erklärt, und dass sie Inhalte viel leichter verstehen. 1 Das e-Learning Tool MatES Es ist allgemein bekannt, dass Schüler 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 geändert haben, um den Schülern eine größere Autonomie beim Lernen zu ermöglichen [Ow97]. Sie wechselten ihren Unterrichtsstil von einem didaktischen Frage-Antwort-Unterricht, zu einem stärker selbstgesteuerten Lernen. Ein Computer-Tool kann nicht besser erklären als ein Lehrer, aber es kann die Information anders darstellen, vielleicht anschaulicher und konkreter als ein Lehrer. Im Vergleich zu früheren Generationen brauchen die Schüler heutzutage eher einen Anschauungsunterricht, weil unsere Welt reich an visuellen Stimuli ist [Ow97]. Wir arbeiten an einem e-Bibliothekardienst, der den Schülern beim Finden von pertinenten Lerninhalten helfen soll, so wie es ein richtiger Bibliothekar tun würde. Dies soll auf eine sehr natürliche und einfache Art und Weise möglich sein, nämlich durch das Stellen von Fragen in natürlicher 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 auswählen. Der Schüler 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 hauptsächlich mit Schülern aufgenommen. Wir benutzten tele-TASK (http://www.tele-task.de), um die Clips zu erstellen. Die Effizienz dieses Werkzeugs wurde durch Benchmarktests überprüft. Die Testmenge bestand aus 229 verschiedenen Fragen. In 97% der Fälle gab MatES die richtige Antwort auf die gestellte Frage. In 50% der Fälle lieferte MatES sogar nur eine einzige Antwort (die Richtige) gegeben. 2 Beschreibung des Experiments