Modeling Problem Solving Times in Tutoring Systems
Petr Jarušek · 2013
V teto praci se zabývame Tutor systemy, konkretně se nas výzkum zaměřuje na předpověď casu na spravne vyřeseni ulohy v kontrastu k zpracovani spravnosti / spatnosti odpovědi. Tento pohled vede k novým typům vzdělavacich uloh a ty vyžaduji nove modely. Navrhujeme jednoduchý model, který přepodklada linearni zavislost mezi skrytou schopnosti studenta řesit ulohy a logaritmem casu na vyřeseni ulohy. Ukazujeme, že tento model souvisi se dvěma oblastmi: teorii Item Resposne Theory a s domenou Collaborative filetring. Kromě zakladniho modelu popisujeme take jeho rozsiřeni pro uceni a vicedimenzionalni schopnost studenta. Užitim syntetických a realných dat z naseho nastroje ``Problem Solving Tutor'' vyhodnocujeme model, analyzujeme jeho parametry a techniky odhadu těchto parametrů a take diskutujeme vhled do obtižnosti uloh, který tento model přinasi. Jako přimou aplikaci navrženeho modelu jsme vyvinuli ``Problem Solving Tutor'' (tutor.fi.muni.cz) -- webový nastroj pro výuku skrze řeseni problemů. Na zakladě modelu Tutor předpovida cas na vyřeseni ulohy studentem a na zakladě tohoto odhadu doporucuje studentovi problemy vhodne obtižnosti. Nastroj obsahuje 30 typů problemů a vice než 2\,000 samotných uloh, předevsim programatorských, ale take matematických a logických. Tyto problemy jsou interaktivni a system dava studentům okamžitou zpětnou vazbu na jejich výkon. System je siroce použivan - ma vice než 460 \,000 vyřesených uloh a 10\,000 uživatelů. System take podporuje ``virtualni třidy'' a je použivan na vice než 50 střednich skolach v Ceske republice. Na zavěr se zabývame sesti transportnimi ulohamy -- Minotaurus, Number Maze, Replacement Puzzle, Rush Hour, Sokoban a ulohou Tilt Maze. S využitim Tutora sbirame rozsahla data ohledně řeseni uloh. Výsledky ukazuji, že existuji velke rozdily v obtižnosti jednotlivých uloh a že tyto rozdily neni možne vysvětlit na zakladě předchoziho výzkumu. Proto konstruujeme výpocetni model, který simuluje chovani řesitelů ve stavovem prostoru uloh. Model vyhodnocujeme a nabizime k němu diskusi. Take odvozujeme koncept uzkeho hrdla pro stavový prostor a metodu dekompozice pro odhad obtižnosti ulohy Sokoban. Obě metody vyhodnocujeme a srovnavame s jinými metrikami.