Dissertations / Theses: 'Systèmes de tutoring intelligent'

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Chachoua, Soraya. "Contribution à l'évaluation de l'apprenant et l'adaptation pédagogique dans les plateformes d'apprentissage : une approche fondée sur les traces." Thesis, La Rochelle, 2019. http://www.theses.fr/2019LAROS003/document.

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Abstract:

L’adoption des Nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication (NTIC) a permis la modernisation des méthodes d’enseignement dans les systèmes d’apprentissage en ligne comme l’e-Learning, les systèmes tutoriels intelligents, etc. Ces derniers assurent une formation à distance qui répond aux besoins des apprenants. Un aspect très important à prendre en considération dans ces systèmes est l’évaluation précoce de l’apprenant en termes d’acquisition des connaissances. En général, trois types d’évaluation et leurs relations sont nécessaires durant le processus d’apprentissage, à savoir : (i) diagnostic qui est exécuté avant l’apprentissage pour estimer le niveau des élèves, (ii) évaluation formative qui est appliquée lors de l’apprentissage pour tester l’évolution des connaissances et (iii) évaluation sommative qui est considérée après l’apprentissage pour évaluer l’acquisition des connaissances. Ces méthodes peuvent être intégrées d’une manière semi-automatique, automatique ou adaptée aux différents contextes de formation, par exemple dans le domaine d’apprentissage des langues (français, anglais, etc.), des sciences fondamentales (mathématiques, physique, chimie, etc.) et langages de programmation (java, python, sql, etc.) Cependant, les méthodes d’évaluation usuelles sont statiques et se basent sur des fonctions linéaires qui ne prennent en considération que la réponse de l’apprenant. Elles ignorent, en effet, d’autres paramètres de son modèle de connaissances qui peuvent divulguer d’autres indicateurs de performance. Par exemple, le temps de résolution d’un problème, le nombre de tentatives, la qualité de la réponse, etc. Ces éléments servent à détecter les traits du profil, le comportement ainsi que les troubles d’apprentissage de l’apprenant. Ces paramètres additionnels sont vus dans nos travaux de recherche comme des traces d’apprentissage produites par l’apprenant durant une situation ou un contexte pédagogique donné. Dans ce cadre, nous proposons dans cette thèse une approche d’évaluation de l’apprenant à base des traces d’apprentissage qui peut être exploitée dans un système d’adaptation de la ressource et/ou de la situation pédagogique. Pour l’évaluation de l’apprenant, nous avons proposé trois modèles génériques d’évaluation qui prennent en considération la trace temporelle, le nombre de tentatives et leurs combinaisons. Ces modèles ont servi, par la suite, comme métrique de base à notre modèle d’adaptation de la ressource et/ou de la situation d’apprentissage. Le modèle d’adaptation est également fondé sur les trois traces susmentionnées et sur nos modèles d’évaluation. Notre modèle d’adaptation génère automatiquement des trajectoires d’apprentissage adaptées en utilisant un modèle d’état-transition. Les états présentent des situations d’apprentissage qui consomment des ressources et les transitions entre situations expriment les conditions nécessaires à remplir pour passer d’une situation à une autre. Ces concepts sont aussi implémentés dans une ontologie du domaine et un algorithme d’adaptation a été également proposé. L’algorithme assure deux types d’adaptation : (i) Adaptation de la situation et (ii) Adaptation des ressources dans une situation. Afin de collecter les traces d’apprentissage pour la mise en œuvre de notre approche d’évaluation de l’apprenant et d’adaptation de ressources et de situations d’apprentissage, nous avons effectué des expérimentations sur deux groupes d’étudiants en Licence Informatique (L2). Un groupe en apprentissage classique et un groupe en apprentissage adapté. Sur la base des traces obtenues des sessions de travail des étudiants, nous avons utilisé nos modèles d’évaluation dont les résultats ont été utilisés pour mettre en œuvre l’adaptation. Après comparaison des résultats de l’apprentissage adapté à ceux obtenus de l’apprentissage classique, nous avons constaté une amélioration des résultats en termes de moyenne générale et d’écart-type des moyennes des apprenants The adoption of new Information and Communication Technologies (ICT) has enabled the modernization of teaching methods in online learning systems such as e-Learning, intelligent tutorial systems (ITS), etc. These systems provide a remote training that which meets the learner needs. A very important aspect to consider in these systems is the early assessment of the learner in terms of knowledge acquisition. In general, three types of assessment and their relationships are needed during the learning process, namely : (i) diagnostic which is performed before learning to estimate the level of students, (ii) formative evaluation which is applied during learning to test the knowledge evolution and (iii) summative evaluation which is considered after learning to evaluate learner’s knowledge acquisition. These methods can be integrated into a semi-automatic, automatic or adapted way in different contexts of formation, for example in the field of languages literary learning such as French, English, etc., hard sciences (mathematics, physics, chemistry, etc.) and programming languages (java, python, sql, etc.). However, the usual evaluation methods are static and are based on linear functions that only take into account the learner’s response. They ignore other parameters of their knowledge model that may disclose other performance indicators. For example, the time to solve a problem, the number of attempts, the quality of the response, etc. These elements are used to detect the profile characteristics, behavior and learning disabilitiesof the learner. These additional parameters are seen in our research as learning traces produced by the learner during a given situation or pedagogical context. In this context, we propose in this thesis a learner evaluation approach based on learning traces that can be exploited in an adaptation system of the resource and/or the pedagogic situation. For the learner assessment, we have proposed three generic evaluation models that take into consideration the temporal trace, number of attempts and their combinations. These models are later used as a base metric for our resource adaptation model and/or learning situation. The adaptation model is also based on the three traces mentioned above and on our evaluation models. Our adaptation model automatically generates adapted paths using a state-transition model. The states represent learning situations that consume resources and the transitions between situations express the necessary conditions to pass from one situation to another. These concepts are implemented in a domain ontology and an algorithm that we have developed. The algorithm ensures two types of adaptation : (i) Adaptation of the situation and (ii) Adaptation of resources within a situation. In order to collect traces of training for the implementation of our approaches of learner evaluation and adaptation of resources and learning situations, we conducted experiments on two groups of students in Computer Science (L2). One group in classical training and the other group in adapted training. Based on the obtained traces from the students’ training sessions, we assessed merners based on our evaluation models. The results are then used to implement the adaptation in a domain ontology. The latter is implemented within oracle 11g which allows a rule-based semantic reasoning. After comparing the results of the adapted training with those obtained from the classical one, we found an improvement in the results in terms of general average and standard deviation of the learner averages

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Yacef, Kalina. "Vers un assistant tutoriel intelligent pour la formation d'opérateurs de systèmes complexes et dynamiques." Paris 5, 1999. http://www.theses.fr/1999PA05S017.

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Abstract:

Les travaux décrits dans cette thèse visent à offrir un assistant tutoriel intelligent pour aider la formation opérationnelle d'opérateurs de systèmes complexes et dynamiques. Ce type de formation, qui a fait l'objet de peu de travaux d'enseignement intelligemment assisté par ordinateur, vise à développer les compétences opérationnelles de l'élève, c'est-à-dire ses aptitudes à gérer de manière sure et efficace toute situation ou problème, quelle que soit la charge de travail. Le domaine d'application de ces travaux est le contrôle aérien. Le système proposé ici diffère des tuteurs intelligents classiques, généralement autonomes, dans le sens qu'il conserve l'instructeur : il a pour but d'assister celui-ci dans ses tâches les plus laborieuses tout en lui conservant ses relations provilégiées avec l'élève ainsi que son rôle principal et primordial de pédaggoue. La problématique est d'évaluer l'acquisition des compétences opérationnelles de l'apprenant sans recourir à un modèle expert complet du domaine. En effet, les solutions expertes sont rarement uniques : deux experts peuvent avoir deux comportements différents face à une situation identique, sans que l'une soit meilleure que l'autre. La solution apportée consiste à proposer un modèle de développement de compétences opérationnelles (MOST), qui prend en compte les mécanismes d'apprentissage de ces compétences et qui compense l'indisponibilité d'un modèle complet de l'expert. Les mécanismes d'apprentissage identifiés sont la construction de patterns situationnels et l'atteinte d'un certain degré d'automaticité. Le modèle MOST met en oeuvre les tâches ciblées, leur pratique dans des situations et charges de travail diverses et les performances des résultats obtenus. A partir de ces principes, nous décrivons en détail l'évaluation de l'apprenant et la génération d'ojbectifs pédagogiques en vue de concevoir des exercices individualisés à l'élève.

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Oulhaci, M'hammed Ali. "Évaluation individuelle et collective dans les jeux sérieux collaboratifs : application à la gestion de crise." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4314/document.

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Abstract:

Les jeux sérieux (serious-games en anglais) sont de plus en plus utilisés dans le domaine de la formation, le but étant alors d'apprendre une ou plusieurs compétences liée(s) à un métier ou à des qualités plus générales, à un ou plusieurs apprenants (joueurs), ceci avec une dimension ludique. Mesurer qualitativement ou quantitativement le succès ou non de cet apprentissage, ce qui relève au final d'un processus d'évaluation du ou des l'apprenant(s), constitue ces dernières années un enjeu majeur dans les jeux sérieux s'ajoutant aux problématiques plus classiques de conception et de scénarisation.Dans un contexte de jeux sérieux multi-acteurs, avec apprentissage de tâches collaboratives réalisées par différents acteurs humains ou virtuels partageant un but commun, cette recherche s'intéresse au processus d'évaluation des apprenants, conduisant à une évaluation tant individuelle que collective. Nous proposons tout d'abord un cadre méthodologique pour l'évaluation des apprenants pour de tels jeux. Ce cadre méthodologique est basé sur le concept « d'espace d'évaluation » associé à un point de vue correspondant à un objectif d'évaluation particulier, Nous proposons ensuite une architecture logicielle spécifique à base d'agents, d'une part permettant à des apprenants humains et des joueurs virtuels d'interagir (simulation de comportements), et d'autre part supportant une évaluation tant individuelle que collective des apprenants. Cette architecture logicielle est implémentée et intégrée au jeu sérieux SIMFOR, et sa mise en oeuvre est illustrée sur un scénario réaliste relatif à la formation à la gestion de crise Serious Games (SG) are increasingly used in the field of training, SG aims to teach one or more skills(s) related to a business or to more general qualities, to one or more learners (players), this with a playful dimension. Usually, SG aims a specific training objective related to a specific context training which can be linked to a trade (eg fire ), a body of knowledge (school or university), or the acquisition of social skills (conflict management, cooperation ...). To Measure the success or failure of this learning is ultimately an assessment process of the learner(s) and in recent years became a major issue in SG in addition to issues classic design and screenwriting.In the context of multi-player SG, with a collaborative tasks learning performed by different learners (or virtual actor) sharing a common goal, our research focuses on the assessment of learning processes, leading to both individual and collective assessment. We propose first a methodological framework for learners assessment. This methodological framework is based on the "Evaluation space" concept associated with a specific view corresponding to a particular assessment objective, leading to the calculation of indicators, based on specific knowledge models representation and assessment. In order to operationalize this methodological assessment framework, we propose a agents based architecture, on the one hand allowing human learners and virtual players (simulation of behavior) interaction, and other hand supporting individual and collective learners' assessment. This architecture is implemented and integrated to the SIMFOR SG, and illustrated in a crisis management scenario exercise

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Camargo, Michelle. "Modèle de communication affective pour agent conversationnel animé, basé sur des facettes de personnalité et des buts de communication "cachés"." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00721769.

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Abstract:

Les Agents Conversationnels Animés (ACA) sont des personnages virtuels interactifs et expressifs, dont l'aspect est très souvent " humain ", exploitant différentes modalités telles que la face, le langage, les gestes, le regard ou encore la prosodie de la voix. Le but est qu'ils s'expriment en langage naturel et puissent dialoguer avec des interlocuteurs humains. Pour développer un ACA, il faut d'abord comprendre que des aspects tels que personnalité, les émotions et leur apparence sont extrêmement importants. Le travail qui est présenté dans cette thèse a pour objectif d'augmenter l'acceptabilité et la crédibilité des agents au moyen de la personnalité, considérée comme une notion centrale à l'interaction ACA-humain. On propose un modèle qui dote l'ACA de facettes de personnalité et de buts de communication " cachés " et qui module ainsi ses actions conversationnelles. Ce travail présente également une application de jeu de type "puzzle", intégrant un ACA doté de facettes de personnalité et de buts " cachés ", qui a servi de support à plusieurs expérimentations et à l'évaluation du modèle proposé.

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Lebeau, Jean-François. "Astus, une plateforme pour créer et étudier les systèmes tutoriels intelligents « par traçage de modèle »." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/8195.

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Abstract:

Cette thèse s’intéresse aux systèmes tutoriels intelligents (STI), un type d’environnement informatique pour l’apprentissage humain (EIAH) qui se distingue des autres (p. ex. les exerciseurs et les hypermédias éducatifs) en offrant un mécanisme d’évaluation plus sophistiqué. Parmi les différentes familles de STI, ce sont les STI « par traçage de modèle » (MTT) qui ont le plus fait leurs preuves. Les MTT sont critiqués, premièrement parce qu’ils évaluent l’apprenant de façon serrée (c.-à-d. qui positionne l’action de l’apprenant par rapport à une ou plusieurs méthodes pour effectuer la tâche), ce qui n’est possible que pour des tâches bien définies. Par conséquent, on leur reproche d’encourager un apprentissage superficiel. Deuxièmement, parce que les efforts de création qu’ils requièrent sont jugés prohibitifs, ce qui a mené à l’apparition d’autres familles de STI, comme les STI « par contraintes » et les STI « par traçage d’exemples » et ceux basés sur l’apprentissage automatique. Par cette thèse, nous voulons contribuer à renouveler l’intérêt pour les MTT en améliorant le rapport entre les efforts de création et l’efficacité potentielle des interventions, et en établissant plus clairement leur rôle pédagogique. Pour ce faire, nous proposons la plateforme Astus qui permet d’explorer l’espace qui existe entre les MTT créés avec les plateformes existantes, et des MTT dédiés ayant recours à des connaissances didactiques sophistiquées (p. ex. des dialogues) qui exigent des efforts de création encore plus importants. La plateforme Astus se distingue des plateformes existantes parce qu’elle génère des interventions plutôt que de recourir à des interventions prémâchées et qu’elle supporte les tâches s’effectuant dans des environnements qui ont une dimension physique. La génération des interventions dépend : d’un modèle de la tâche qui s’inscrit dans le paradigme du tuteur, c’est-à-dire qui représente une abstraction et une généralisation des instructions d’un tuteur humain; d’un modèle de l’UI qui permet des interventions riches comme une démonstration (c.-à-d. déplacements du pointeur et simulation des clics et des saisies); de langages dédiés et d’outils qui réduisent les efforts de création des auteurs; de mécanismes d’extension qui permettent d’adapter la génération en fonction d’une stratégie pédagogique particulière. Le paradigme du tuteur, parce qu’il favorise une communication transparente entre le système et l’apprenant, met en évidence les avantages et les désavantages de l’approche pédagogique des MTT, essentiellement une évaluation précise (c.-à-d. qui permet de produire des indices sur la prochaine étape et des rétroactions sur les erreurs), mais serrée. En s’inscrivant explicitement le paradigme du tuteur, entre autres en évitant de tirer profit de la nature de domaines particuliers ou de propriétés de tâches particulières pour assouplir l’évaluation, la plateforme Astus se démarque plus nettement des autres familles de STI que les autres MTT. Par conséquent, elle établit plus clairement le rôle pédagogique des MTT. Cinq expérimentations (menées par Luc Paquette) à petite échelle ont été réalisées auprès d’étudiants au baccalauréat au département d’informatique (un laboratoire pour la manipulation d’arbres binaires de recherche et un pour la conversion de nombres en virgule flottante). Ces expérimentations indiquent que les interventions générées sont efficaces. Au-delà de ces résultats, c’est le processus entourant ces expérimentations, parce qu’il est comparable au processus des chercheurs potentiellement intéressés par la plateforme Astus, qui montre que la version présentée dans cette thèse est plus qu’un prototype et qu’elle peut être utilisée à l’interne dans un contexte réel.

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Delmas, Alexandra-Alice. "Conception et validation d’un jeu d’auto-apprentissage de connaissances sur l’asthme pour le jeune enfant : rôle de la motivation intrinsèque." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0137/document.

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Abstract:

Depuis quelques années, le domaine de la santé numérique est en pleine expansion tant sur les volets de la prévention, des soins ou de l’éducation à la santé. L’asthme, première maladie chronique chez l’enfant, a des conséquences médicales graves (hospitalisations, décès). Actuellement, un des enjeux est de fournir de l’éducation thérapeutique personnalisée dans le but d’améliorer les compétences des enfants en terme d’autogestion de la maladie, et par effet rebond d’améliorer l’évolution de la maladie. Dans ce contexte, l’objectif général de la thèse était de développer et de valider un outil numérique d’éducation à la santé ciblant de jeunes enfants avec asthme chronique, et ce en collaboration étroite avec le pôle de recherche et développement de la société ItWell. De là, trois volets d’études expérimentales ont été menés. - Volet « Conception » : dans une première étude (étude 1), les méthodes centrées utilisateur de Conception Participative ont été formalisées pour l’élaboration de serious games ciblant l’éducation thérapeutique d’enfants atteints de maladies chroniques. De là, KidBreath a été conçu pour proposer un programme d’éducation thérapeutique ludique centré sur l’asthme avec pour public cible des jeunes enfants. Celui-ci a fait l’objet d’évaluations auprès d’une population « contrôle » étayant son efficacité pédagogique (connaissance sur l’asthme) et son efficience pédagogique (type de motivation suscitée, expérience utilisateur, parcours d’apprentissage dans les modules de KidBreath). - Volet « Validation » : dans une seconde étude (étude 2a), KidBreath a été déployé pendant deux mois auprès d’enfants asthmatiques en condition réelle d’usage et dans un environnement non contrôlé, et ce avec des évaluations à court (1 mois) et à moyen (2 mois) termes. Les principaux résultats ont confirmé l’efficacité et l’efficience pédagogique auprès du public cible, avec un maintien à 2 mois. Néanmoins, l’amélioration des connaissances liées à l’asthme par KidBreath n’a pas permis de modifier les perceptions des enfants sur l’autogestion de la maladie. - Volet « Optimisation » : dans une troisième étude (étude 2b), l’automatisation d’un parcours d’apprentissage personnalisé a été implémentée et évaluée dans les mêmes conditions que l’étude précédente. L’efficience pédagogique de KidBreath a été à nouveau confirmée mais l’amélioration des connaissances liées à l’asthme par KidBreath n’a pas atteint la significativité. De manière intéressante, le niveau atteint de connaissance avec ou sans l’algorithme de personnalisation était similaire alors que le nombre de contenu et le temps consacré dans la condition « avec algorithme de personnalisation » étaient bien inférieurs à ceux observés dans la condition « sans algorithme ». La méthodologie de l’impact des algorithmes a également été utilisée pour les mathématiques (projet Kidlearn), où les résultats ont montré son efficacité pour personnaliser et adapter les contenus pédagogiques selon la progression de l’élève. Ces travaux ont permis d’extraire un modèle général de conception centrée utilisateur dédié aux serious games à visée thérapeutique détaillant la conception des contenus et formats pédagogiques, et les critères de jugement pour l’évaluation. Les études empiriques (études 1, 2) révèlent l’importance des relations entre efficacité pédagogique (connaissance de la maladie) et efficience pédagogique (motivation intrinsèque générée, expérience utilisateur, respect des parcours individualisés d’apprentissage) sans pour autant impacter à court terme les perceptions de la maladie chez l'enfant. L’ensemble des résultats est discuté à la lumière des différents facteurs (durée d’intervention, âge des participants, sévérité de l’asthme, etc) pouvant influencer la transformation connaissance-métaconnaissance. A cela, des perspectives de recherche sont proposées en regard des opportunités offertes par les Systèmes Tutoriels Intelligents (STI) pour la personnalisation des apprentissages In recent years, digital health is an expanding domain in both prevention, care as well as health education. Asthma is the first chronic disease in children and has severe medical outcomes (hospitalization, death). One of the key issues is the personalization of therapeutic education to improve disease self-management skills and as far outcome to improve the disease evolution. In this context, the general purpose of the thesis aimed to develop and to assess a serious game for health education of children with asthma in collaboration with the ItWell Company. To this end, experimental studies have been divided into three parts. - “Conception” part: in a first study (study 1), the user-centered methods of Participatory Design have been formalized to develop a design framework for therapeutic education-related serious games targeting children with chronic disease. From this, KidBreath has been designed to propose an edutainment therapeutic educational program for children suffering from asthma. The device has been successfully assessed amongst control children (without asthma) in terms of its pedagogical efficacy (asthma knowledge) and pedagogical efficiency (type of motivation elicited, user experience, and learning path in different contents). - “Validation” part: in a second study (study 2a), KidBreath has been used by children with asthma over a two-month period in a real-life setting. The main results supported pedagogical efficacy and efficiency of KidBreath for target audience at short-term (1 month) and their maintaining at middle-term (2 month). However, the increase of asthma knowledge after using KidBreath failed to modify children perceptions about disease self-management. - “Optimization” part: in a third study (study 2b), the implementation of a system that automates the personalization of learning path was assessed in similar condition than the previous one. The KidBreath pedagogical efficiency was also demonstrated without a significant increase of asthma knowledge. Despite this, the learning level achieved with the personalization algorithm was similar than that obtained without the algorithm. Moreover, the number of contents and the time spent in the personalized condition were diminished compared to the non-personalized condition. The whole of works allowed to extract a general framework of user-centered design for therapeutic serious games which details both instructional content and media formats, as well as judgment criteria for the assessment. Empirical studies (study 1 & 2) revealed the strength of relationships between pedagogical efficacy (disease knowledge) and pedagogical efficiency (intrinsic motivation elicited, user experience, child’s learning path) without short-term impact on the children illness perception. Overall results were discussed in light of different factors, which can bias the transfer from disease knowledge to meta-knowledge (intervention period, age of children, asthma severity etc.). Finally, research perspectives are proposed according to opportunities provided by the Intelligent Tutorial System (ITS) for personalization of learning paths. In particular, a new project named Kidlearn is presented. It is methodologically inspired from the KidBreath project and aimed the algorithm assessment for learning mathematics at primary school level

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Landa, Kévin. "Conception d'un système tutoriel intelligent avec la plateforme Astus pour la formation des infirmières et infirmiers en traumatologie." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6589.

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Abstract:

Ce mémoire s'inscrit dans le cadre du projet Astus qui vise au développement de systèmes tutoriels intelligents (STI). Il propose de concevoir un STI pour les infirmiers et infirmières en traumatologie à l'aide de la plateforme Astus. La tâche que doit enseigner le tuteur est la prise en charge d'un patient polytraumatisé. Cette tâche nécessite de définir le comportement d'un infirmier de façon procédurale qui puisse être modélisée grâce au modèle des connaissances de la plateforme Astus. De plus, le STI doit fournir aux étudiants une interface intuitive afin de leur éviter un effort supplémentaire pour l'apprentissage de l'utilisation du STI. Enfin la plateforme Astus doit subir des modifications afin d'être en mesure de modéliser un tel domaine. La problématique de ce mémoire réside donc dans la possibilité de concevoir un STI dans les domaines de formation des infirmières et infirmiers en traumatologie à l'aide des outils de la plateforme Astus. Le résultat de cette recherche est l'ébauche d'un premier système qui servira de base sur laquelle travailler pour produire le STI final désiré.

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Buche, Cédric. "Un système tutoriel intelligent et adaptatif pour l'apprentissage de compétences en environnement virtuel de formation." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011223.

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Abstract:

Ce travail se situe dans le cadre de la réalisation d'environnements de formation utilisant la réalité virtuelle. Plus précisément, il s'intègre dans le projet MASCARET (Multi Agent System for Collaborative and Realistic Environment for Training) dont l'objectif est de développer un environnement virtuel pour la formation au travail procédural et collaboratif. Dans ce contexte, nous soutenons la thèse qu'il est possible d'intégrer un système tutoriel intelligent (ITS) générique et adaptatif dans un environnement virtuel afin de fournir une aide pédagogique à l'apprenant et une assistance pédagogique au formateur. Cette thèse débute par une étude montrant l'intérêt mutuel de la réalité virtuelle et des ITS pour l'apprentissage de compétences, et identifie les difficultés de leur intégration. Plus précisément, elle souligne la nécessité d'une représentation abstraite, indépendante de l'exercice à réaliser, manipulable pour la prise de décision pédagogique et liée à la représentation d'un univers 3D. Notre proposition est un système multi-agents permettant d'analyser l'action réalisée par l'apprenant par le biais d'un environnement virtuel informé. Le système dégage un ensemble d'informations, appelé situation pédagogique, considéré pertinent pour la prise de décision pédagogique. Notre étude se focalise alors sur un agent pédagogique qui propose des assistances au formateur en utilisant la situation pédagogique. L'abstraction utilisée permet des assistances concrètes liées au domaine, à l'exercice et à l'environnement virtuel. Le modèle comportemental de l'agent pédagogique se base sur un système de classeurs hiérarchique. Grâce à ce modèle, l'agent s'adapte au couple apprenant-formateur en modifiant son comportement pédagogique par le biais d'un mécanisme d'apprentissage artificiel, basé sur un renforcement fourni par le formateur. Ces travaux sont appliqués dans le cadre du projet GASPAR (Gestion de l'Activité aviation et des Sinistres sur Porte-avions par la Réalité virtuelle). L'application simule l'activité aviation sur un porte-avions.

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He, Xiong-wei. "Apport de l'analyse de raisonnement dans la conception d'un tutoriel intelligent indépendant du domaine d'expertise." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0037.

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Abstract:

Cette thèse aborde le problème de l'utilisation à des fins pédagogiques des connaissances contenues dans un système expert. Nous avons étudié les différents aspects de la conception d'un tutoriel intelligent capable d'organiser l'apprentissage à partir d'une base de connaissances (BC) sans être lié à un domaine particulier. Grâce à une analyse préalable de la BC, on peut dégager un ensemble de sous-arbres pouvant être considérés comme des cas déduits du savoir de l'expert. Nous avons introduit le concept de chemin de raisonnement pour représenter le raisonnement que ferait l'expert par rapport à un cas donné. L'ensemble des chemins de raisonnement d'une BC constitue la base d'apprentissage. Dans le tutoriel que nous avons baptisé PEDASYS, trois modes d' apprentissage sont conçus : 1) le mode Exploration permet à l'élève de découvrir à sa guise, l'ensemble des connaissances mises en œuvre dans une BC. 2) le mode question offre à l'apprenant la possibilité de poser des question sur des sujets Qui l'intéressent. 3) le mode Exercice utilise la technique de l'étude de cas permettant à l'élève d'effectuer un apprentissage plus systématique. Dans PEDASYS, un modèle de l'élève est construit au fur et à mesure que l'apprentissage progresse. Ce modèle est utilisé pour sélectionner un nouveau cas à étudier par l'élève. C'est ici qu'interviennent les stratégies pédagogiques telles que : trouver Un contre-exemple, faire travailler plus sur une règle particulière correspondant à un point faible de l'élève, sélectionner un cas Qui attire le plus son attention, etc. . This thesis take into account the problem of using the knowledge base on an expert system for tutoring purposes. We have studied different aspects in the design of a domain-independent tutoring system capable to organize learning courses from a knowledge base (KB). Through a preliminary analysis of the knowledge base, we can obtain a set of reason trees which can be considered as a set of cases deducted from expert's knowledge. We have introduced the concept of reasoning path to represent expert's reasoning in a particular case. The set of reasoning paths of a KB can be used as the material for learning. In our tutoring system, named PEDASYS, three learning modes have been designed: 1) the Exploration mode give to learner the possibility to discover, in proper way, all the expert's knowledge of the KB. 2) the Query mode offer to learner with the possibility to ask Questions about subjects which are interesting for him. 3) the Training mode use the case-study method to organize a more systematic learning In PEDASYS, a student model is constructed and updated in different courses. This model is used to choose new cases to study. Pedagogical strategies come into work in this situation, for instance: find a counter-exemple, give to learner the chance to work on a particular rule to deal with one of his weak points, or choose the most interesting case for him, etc. .

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Allègre, Olivier. "Adapting the Prerequisite Structure to the Learner in Student Modeling." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS116.

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Abstract:

Les modèles d'apprenant basés sur les données visent à représenter et comprendre les connaissances des élèves ainsi que leurs autres caractéristiques métacognitives pour soutenir leur apprentissage en faisant des prédictions sur leurs performances futures. La modélisation de l'apprenant peut être abordée en utilisant différentes modèles de système complexes, chacun offrant une perspective différente sur l'étudiant et le processus d'apprentissage. Les techniques d'apprentissage automatique améliorées par la représentation de la connaissance, telles que les réseaux bayésiens, sont particulièrement adaptées pour intégrer la connaissance de domaine dans le modèle de l'apprenant, ce qui en fait un outil précieux dans la modélisation des élèves. Ce travail explore la modélisation et les applications potentielles d'un nouveau cadre appelé E-PRISM (pour Embedding Prerequisite Relationships in Student Modeling), qui inclut un modèle d'apprenant basé sur les réseaux Bayésiens dynamiques. Il utilise une nouvelle architecture pour les réseaux bayésiens qui repose sur la clause d’indépendance des influences causales (ICI), qui réduit le nombre de paramètres dans le réseau et permet une interprétabilité améliorée. L'étude examine les points forts d'EPRISM, notamment sa capacité à considérer la structure préalable requise entre les composants de connaissances, son nombre limité de paramètres et son interprétabilité améliorée. L'étude introduit également une nouvelle approche pour l'inférence approximative dans les grands réseaux bayésiens basés sur la clause ICI, ainsi qu'un algorithme d'apprentissage de paramètres performant dans les réseaux bayésiens basés sur cette clause. Dans l'ensemble, l'étude démontre le potentiel d'E-PRISM comme outil prometteur pour découvrir la structure préalable requise des connaissances de domaine qui peuvent être adaptées à l'apprenant avec pour objectif d'améliorer l'adaptabilité de la boucle extérieure d’un tuteur intelligent Data-driven learner models aim to represent and understand students' knowledge and other meta-cognitive characteristics to support their learning by making predictions about their future performance. Learner modeling can be approached using various complex system models, each providing a different perspective on the student and the learning process. Knowledge-enhanced machine learning techniques, such as Bayesian networks, are particularly well suited for incorporating domain knowledge into the learner model, making them a valuable tool in student modeling.This work explores the modeling and the potential applications of a new framework, called E-PRISM, for Embedding Prerequisite Relationships In Student Modeling, which includes a learner model based on dynamic Bayesian networks. It uses a new architecture for Bayesian networks that rely on the clause of Independence of Causal Influences (ICI), which reduces the number of parameters in the network and allows enhanced interpretability. The study examines the strengths of E-PRISM, including its ability to consider the prerequisite structure between knowledge components, its limited number of parameters, and its enhanced interpretability. The study also introduces a novel approach for approximate inference in large ICI-based Bayesian networks, as well as a performant parameter learning algorithm in ICI-based Bayesian networks. Overall, the study demonstrates the potential of E-PRISM as a promising tool for discovering the prerequisite structure of domain knowledge that may be adapted to the learner with the perspective of improving the outer-loop adaptivity

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Bourrier, Yannick. "Diagnostic et prise de décision pédagogique pour la construction de compétences non-techniques en situation critique." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS002/document.

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Abstract:

Les compétences non-techniques (CNT) sont un panel de capacités métacognitives complémentant les compétences techniques, et garantissant la réalisation d’une activité technique sûre. Elles jouent un rôle particulièrement important dans la gestion de situations critiques, et ce dans de nombreux domaines, comme la conduite automobile, ou la médecine d’urgence. Les travaux de cette thèse ont eu pour but de contribuer à la construction d’un environnement virtuel pour l’apprentissage humain (EVAH) de ces compétences non-techniques, via l’expérience de situations critiques. Les travaux se sont focalisés sur deux aspects fondamentaux pour la mise en place d’un EVAH. Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur la conception d’une architecture de diagnostic des compétences non-techniques de l’apprenant, un problème complexe, « mal-défini » au regard du faible degré de formalisation du domaine, de la nature en temps réel de cet apprentissage, et des relations, propres à chaque individu, entre criticité, compétences techniques et compétences non-techniques. Cette architecture associe connaissances du domaine, apprentissage machine et un réseau bayésien, afin de franchir l’important gap sémantique séparant l’activité perceptivo-gestuelle de l’apprenant produite au sein d’un environnement virtuel, de l’évaluation épistémique de ses compétences. Dans un second temps, nous avons consacré nos efforts à la conception d’un module pédagogique capable de raisonner sur la base du module de diagnostic pour proposer à chaque apprenant un voyage à travers la criticité qui lui soit adapté, personnalisé, et à même de renforcer ses CNT. Ce module associe connaissances issues du réseau bayésien, à un algorithme d’apprentissage par renforcement de type « bandit manchot », pour guider l’apprenant vers une maîtrise toujours plus grande de ses compétences non-techniques. Les expérimentations ont eu pour but de valider les choix de modélisation. Elles se sont basées sur des données réelles, obtenues au cours de sessions d’apprentissage réalisées sur un simulateur « grande échelle » de conduite automobile, pour mettre en évidence la robustesse et la capacité de couverture de l’architecture de diagnostic. Nous avons ensuite conçu un jeu de données synthétiques pour évaluer les capacités du module pédagogique à proposer des situations d’apprentissage adaptées aux singularités de chaque apprenant, et à mêmes de contribuer au renforcement de ses CNT Non-technical skills (NTS) are a set of metacognitive abilities that complement technical skills and allow for a safe and efficient technical activity. They play an important role during the handling of critical situations, in many domains, including driving or acute medicine. This thesis work focused on the building of a virtual environment for learning (VEL), dedicated to the training of these non-technical skills, through the experience of critical situations. The main contributions target two fundamental aspects with regards to the construction of such a VEL. First, we focused our efforts on the conception of an architecture able to diagnose a learner’s NTS. This is an ill-defined problem, given the low degree of domain knowledge, the real time aspects of this learning process, and the unique relations between criticality, technical, and non-technical skills. This architecture combines domain knowledge, machine learning, and a Bayesian network, to cross the semantic gap between the learner’s perceptual-gestural activity inside the VEL, and the diagnostic of high level, cognitive, NTS. Second, we built a pedagogical module, able to make decisions based on the diagnostic module, in order to build a « journey through criticality » adapted to each of our learners’ characteristics, in order to strengthen said their NTS. This module associates the knowledge about the learner obtained by the Bayesian network, with a reinforcement-learning « multi-armed bandit » algorithm, to reinforce the learner’s NTS through time. Experiments were conducted in order to validate our modelling choices. These experiments were first conducted on real user data, obtained during training sessions performed on a « large scale » driving simulator, in order to evaluate the robustness of the Bayesian network as well as its ability to provide varied diagnostics given its inputs. We then built a synthetic dataset in order to test the pedagogical module, more specifically its capabilities to provide adapted learning situations to learners of different profiles, and to contribute to these learner’s acquisition of NTS through time

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Toussaint, Ben-Manson. "Apprentissage automatique à partir de traces multi-sources hétérogènes pour la modélisation de connaissances perceptivo-gestuelles." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAM063/document.

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Abstract:

Les connaissances perceptivo-gestuelles sont difficiles à saisir dans les Systèmes Tutoriels Intelligents. Ces connaissances sont multimodales : elles combinent des connaissances théoriques, ainsi que des connaissances perceptuelles et gestuelles. Leur enregistrement dans les Systèmes Tutoriels Intelligents implique l'utilisation de plusieurs périphériques ou capteurs couvrant les différentes modalités des interactions qui les sous-tendent. Les « traces » de ces interactions –aussi désignées sous le terme "traces d'activité"- constituent la matière première pour la production de services tutoriels couvrant leurs différentes facettes. Les analyses de l'apprentissage ou les services tutoriels privilégiant une facette de ces connaissances au détriment des autres, sont incomplets. Cependant, en raison de la diversité des périphériques, les traces d'activité enregistrées sont hétérogènes et, de ce fait, difficiles à modéliser et à traiter. Mon projet doctoral adresse la problématique de la production de services tutoriels adaptés à ce type de connaissances. Je m'y intéresse tout particulièrement dans le cadre des domaines dits mal-définis. Le cas d'étude de mes recherches est le Système Tutoriel Intelligent TELEOS, un simulateur dédié à la chirurgie orthopédique percutanée. Les propositions formulées se regroupent sous trois volets : (1) la formalisation des séquences d'interactions perceptivo-gestuelles ; (2) l'implémentation d'outils capables de réifier le modèle conceptuel de leur représentation ; (3) la conception et l'implémentation d'outils algorithmiques favorisant l'analyse de ces séquences d'un point de vue didactique Perceptual-gestural knowledge is multimodal : they combine theoretical and perceptual and gestural knowledge. It is difficult to capture in Intelligent Tutoring Systems. In fact, its capture in such systems involves the use of multiple devices or sensors covering all the modalities of underlying interactions. The "traces" of these interactions -also referred to as "activity traces"- are the raw material for the production of key tutoring services that consider their multimodal nature. Methods for "learning analytics" and production of "tutoring services" that favor one or another facet over others, are incomplete. However, the use of diverse devices generates heterogeneous activity traces. Those latter are hard to model and treat.My doctoral project addresses the challenge related to the production of tutoring services that are congruent to this type of knowledge. I am specifically interested to this type of knowledge in the context of "ill-defined domains". My research case study is the Intelligent Tutoring System TELEOS, a simulation platform dedicated to percutaneous orthopedic surgery.The contributions of this thesis are threefold : (1) the formalization of perceptual-gestural interactions sequences; (2) the implementation of tools capable of reifying the proposed conceptual model; (3) the conception and implementation of algorithmic tools fostering the analysis of these sequences from a didactic point of view

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Bourrier, Yannick. "Diagnostic et prise de décision pédagogique pour la construction de compétences non-techniques en situation critique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS002.

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Les compétences non-techniques (CNT) sont un panel de capacités métacognitives complémentant les compétences techniques, et garantissant la réalisation d’une activité technique sûre. Elles jouent un rôle particulièrement important dans la gestion de situations critiques, et ce dans de nombreux domaines, comme la conduite automobile, ou la médecine d’urgence. Les travaux de cette thèse ont eu pour but de contribuer à la construction d’un environnement virtuel pour l’apprentissage humain (EVAH) de ces compétences non-techniques, via l’expérience de situations critiques. Les travaux se sont focalisés sur deux aspects fondamentaux pour la mise en place d’un EVAH. Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur la conception d’une architecture de diagnostic des compétences non-techniques de l’apprenant, un problème complexe, « mal-défini » au regard du faible degré de formalisation du domaine, de la nature en temps réel de cet apprentissage, et des relations, propres à chaque individu, entre criticité, compétences techniques et compétences non-techniques. Cette architecture associe connaissances du domaine, apprentissage machine et un réseau bayésien, afin de franchir l’important gap sémantique séparant l’activité perceptivo-gestuelle de l’apprenant produite au sein d’un environnement virtuel, de l’évaluation épistémique de ses compétences. Dans un second temps, nous avons consacré nos efforts à la conception d’un module pédagogique capable de raisonner sur la base du module de diagnostic pour proposer à chaque apprenant un voyage à travers la criticité qui lui soit adapté, personnalisé, et à même de renforcer ses CNT. Ce module associe connaissances issues du réseau bayésien, à un algorithme d’apprentissage par renforcement de type « bandit manchot », pour guider l’apprenant vers une maîtrise toujours plus grande de ses compétences non-techniques. Les expérimentations ont eu pour but de valider les choix de modélisation. Elles se sont basées sur des données réelles, obtenues au cours de sessions d’apprentissage réalisées sur un simulateur « grande échelle » de conduite automobile, pour mettre en évidence la robustesse et la capacité de couverture de l’architecture de diagnostic. Nous avons ensuite conçu un jeu de données synthétiques pour évaluer les capacités du module pédagogique à proposer des situations d’apprentissage adaptées aux singularités de chaque apprenant, et à mêmes de contribuer au renforcement de ses CNT Non-technical skills (NTS) are a set of metacognitive abilities that complement technical skills and allow for a safe and efficient technical activity. They play an important role during the handling of critical situations, in many domains, including driving or acute medicine. This thesis work focused on the building of a virtual environment for learning (VEL), dedicated to the training of these non-technical skills, through the experience of critical situations. The main contributions target two fundamental aspects with regards to the construction of such a VEL. First, we focused our efforts on the conception of an architecture able to diagnose a learner’s NTS. This is an ill-defined problem, given the low degree of domain knowledge, the real time aspects of this learning process, and the unique relations between criticality, technical, and non-technical skills. This architecture combines domain knowledge, machine learning, and a Bayesian network, to cross the semantic gap between the learner’s perceptual-gestural activity inside the VEL, and the diagnostic of high level, cognitive, NTS. Second, we built a pedagogical module, able to make decisions based on the diagnostic module, in order to build a « journey through criticality » adapted to each of our learners’ characteristics, in order to strengthen said their NTS. This module associates the knowledge about the learner obtained by the Bayesian network, with a reinforcement-learning « multi-armed bandit » algorithm, to reinforce the learner’s NTS through time. Experiments were conducted in order to validate our modelling choices. These experiments were first conducted on real user data, obtained during training sessions performed on a « large scale » driving simulator, in order to evaluate the robustness of the Bayesian network as well as its ability to provide varied diagnostics given its inputs. We then built a synthetic dataset in order to test the pedagogical module, more specifically its capabilities to provide adapted learning situations to learners of different profiles, and to contribute to these learner’s acquisition of NTS through time

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Krichen, Omar. "Conception d'un système tutoriel intelligent orienté stylet pour l'apprentissage de la géométrie basé sur une interprétation à la volée de la production manuscrite de figures." Thesis, Rennes, INSA, 2020. http://www.theses.fr/2020ISAR0006.

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Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet national « e-Fran » dénommé ACTIF et porte sur la conception du système tutoriel intelligent IntuiGeo pour l’apprentissage de la géométrie au collège sur tablette orientée stylet.Les contributions de cette thèse s'inscrivent dans deux axes.Le premier porte sur la conception d’un moteur de reconnaissance permettant l’interprétation à la volée de figures géométriques. Il est basé sur un formalisme grammatical générique, GMC-PC (Grammaire Multi-ensembles à Contraintes Pilotée par le Contexte). Le deuxième axe adresse l’aspect tutoriel du système. Nous définissons un mode auteur qui permet au tuteur de générer des exercices de construction à partir d'une solution dessinée par l'enseignant. La connaissance spécifique au problème est représentée par un graphe de connaissance. Cette modélisation permet au tuteur de s’affranchir de la procédure suivie par l’enseignant et d’évaluer la production de l'élève, en temps-réel, quel que soit la stratégie suivie. Nous définissons de plus un module expert, basé sur un environnement de planification, capable de synthétiser des stratégies de résolution des problèmes. Le système tutoriel est capable de générer des feedbacks de correction et de guidage adaptés à l'état de l'avancement de l'élève. Les résultats des expérimentations en classe démontrent l’impact pédagogique positif du système sur la performance des élèves, notamment en termes de transfert d’apprentissage entre support numérique et papier This PhD is in the context of the « e-Fran » national project called ACTIF and deals with the design of the pen-based intelligent tutoring system IntuiGeo, for geometry learning in middle school. The contribution of this work are grouped into two axes.The first axis focused on the design of a recognition engine capable of on the fly interpretation of Han-drawn geometrical figures. It is based on a generic grammatical formalism, CD-CMG (Context Driven Constraints Multiset Grammar). The challenge being to manage the complexity of the real-time analysis process, the first contribution of this work consisted in extending the formalism, without losing its generic aspect. The second axis of this work addresses the tutorial aspect of our system.We define au author mode where the tutor is able to generate construction exercises from a solution example drawn by the teacher.The problem specific knowledge is represented by a knowledge graph. This representation enables the tutor to consider all possible resolution strategies, and to evaluate the pupil’s production in real-time. Furthermore, we define an expert module, based on a dynamic planning environment, capable of synthesizing resolution strategies. The tutoring system is able to generate guidance and corrective feedbacks that are adapted to the pupil’s resolution state. The results of our experiment conducted in class demonstrate the positive pedagogical impact of the system on the pupils performance, especially in terms of learning transferability between the digital and traditional support

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Brown, Quincy Lee Frank Salvucci Dario. "Mobile intelligent tutoring system : moving intelligent tutoring systems off the desktop /." Philadelphia, Pa. : Drexel University, 2009. http://hdl.handle.net/1860/3114.

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Thompson, Allan. "Adaptive intelligent tutoring systems." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp04/mq22783.pdf.

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Clement, Benjamin. "Adaptive Personalization of Pedagogical Sequences using Machine Learning." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0373/document.

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Abstract:

Les ordinateurs peuvent-ils enseigner ? Pour répondre à cette question, la recherche dans les Systèmes Tuteurs Intelligents est en pleine expansion parmi la communauté travaillant sur les Technologies de l'Information et de la Communication pour l'Enseignement (TICE). C'est un domaine qui rassemble différentes problématiques et réunit des chercheurs venant de domaines variés, tels que la psychologie, la didactique, les neurosciences et, plus particulièrement, le machine learning. Les technologies numériques deviennent de plus en plus présentes dans la vie quotidienne avec le développement des tablettes et des smartphones. Il semble naturel d'utiliser ces technologies dans un but éducatif. Cela amène de nombreuses problématiques, telles que comment faire des interfaces accessibles à tous, comment rendre des contenus pédagogiques motivants ou encore comment personnaliser les activités afin d'adapter le contenu à chacun. Au cours de cette thèse, nous avons développé des méthodes, regroupées dans un framework nommé HMABITS, afin d'adapter des séquences d'activités pédagogiques en fonction des performances et des préférences des apprenants, dans le but de maximiser leur vitesse d'apprentissage et leur motivation. Ces méthodes utilisent des modèles computationnels de motivation intrinsèque pour identifier les activités offrant les plus grands progrès d'apprentissage, et utilisent des algorithmes de Bandits Multi-Bras pour gérer le compromis exploration/exploitation à l'intérieur de l'espace d'activité. Les activités présentant un intérêt optimal sont ainsi privilégiées afin de maintenir l'apprenant dans un état de Flow ou dans sa Zone de Développement Proximal. De plus, certaines de nos méthodes permettent à l'apprenant de faire des choix sur des caractéristiques contextuelles ou le contenu pédagogique de l'application, ce qui est un vecteur d'autodétermination et de motivation. Afin d'évaluer l'efficacité et la pertinence de nos algorithmes, nous avons mené plusieurs types d'expérimentation. Nos méthodes ont d'abord été testées en simulation afin d'évaluer leur fonctionnement avant de les utiliser dans d'actuelles applications d'apprentissage. Pour ce faire, nous avons développé différents modèles d'apprenants, afin de pouvoir éprouver nos méthodes selon différentes approches, un modèle d'apprenant virtuel ne reflétant jamais le comportement d'un apprenant réel. Les résultats des simulations montrent que le framework HMABITS permet d'obtenir des résultats d'apprentissage comparables et, dans certains cas, meilleurs qu'une solution optimale ou qu'une séquence experte. Nous avons ensuite développé notre propre scénario pédagogique et notre propre serious game afin de tester nos algorithmes en situation réelle avec de vrais élèves. Nous avons donc développé un jeu sur la thématique de la décomposition des nombres, au travers de la manipulation de la monnaie, pour les enfants de 6 à 8 ans. Nous avons ensuite travaillé avec le rectorat et différentes écoles de l'académie de bordeaux. Sur l'ensemble des expérimentations, environ 1000 élèves ont travaillé sur l'application sur tablette. Les résultats des études en situation réelle montrent que le framework HMABITS permet aux élèves d'accéder à des activités plus diverses et plus difficiles, d'avoir un meilleure apprentissage et d'être plus motivés qu'avec une séquence experte. Les résultats montrent même que ces effets sont encore plus marqués lorsque les élèves ont la possibilité de faire des choix Can computers teach people? To answer this question, Intelligent Tutoring Systems are a rapidly expanding field of research among the Information and Communication Technologies for the Education community. This subject brings together different issues and researchers from various fields, such as psychology, didactics, neurosciences and, particularly, machine learning. Digital technologies are becoming more and more a part of everyday life with the development of tablets and smartphones. It seems natural to consider using these technologies for educational purposes. This raises several questions, such as how to make user interfaces accessible to everyone, how to make educational content motivating and how to customize it to individual learners. In this PhD, we developed methods, grouped in the aptly-named HMABITS framework, to adapt pedagogical activity sequences based on learners' performances and preferences to maximize their learning speed and motivation. These methods use computational models of intrinsic motivation and curiosity-driven learning to identify the activities providing the highest learning progress and use Multi-Armed Bandit algorithms to manage the exploration/exploitation trade-off inside the activity space. Activities of optimal interest are thus privileged with the target to keep the learner in a state of Flow or in his or her Zone of Proximal Development. Moreover, some of our methods allow the student to make choices about contextual features or pedagogical content, which is a vector of self-determination and motivation. To evaluate the effectiveness and relevance of our algorithms, we carried out several types of experiments. We first evaluated these methods with numerical simulations before applying them to real teaching conditions. To do this, we developed multiple models of learners, since a single model never exactly replicates the behavior of a real learner. The simulation results show the HMABITS framework achieves comparable, and in some cases better, learning results than an optimal solution or an expert sequence. We then developed our own pedagogical scenario and serious game to test our algorithms in classrooms with real students. We developed a game on the theme of number decomposition, through the manipulation of money, for children aged 6 to 8. We then worked with the educational institutions and several schools in the Bordeaux school district. Overall, about 1000 students participated in trial lessons using the tablet application. The results of the real-world studies show that the HMABITS framework allows the students to do more diverse and difficult activities, to achieve better learning and to be more motivated than with an Expert Sequence. The results show that this effect is even greater when the students have the possibility to make choices

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MATOS, Diego Dermeval Medeiros da Cunha. "Authoring gamiﬁed intelligent tutoring systems". Universidade Federal de Campina Grande, 2017. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/867.

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Abstract:

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-04T13:17:59Z No. of bitstreams: 1 DIEGO DERMEVAL MEDEIROS DA CUNHA MATOS - TESE (PPGCC) 2017.pdf: 5848671 bytes, checksum: b890812e50eefda440fc048fd77b0f93 (MD5) Made available in DSpace on 2018-06-04T13:17:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIEGO DERMEVAL MEDEIROS DA CUNHA MATOS - TESE (PPGCC) 2017.pdf: 5848671 bytes, checksum: b890812e50eefda440fc048fd77b0f93 (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 Sistemas Tutores Inteligentes (STIs) têm recibo a atenção de acadêmicos e proﬁssionais desde da década de 70. Tem havido um grande número de estudos recentes em apoio da efetividade de STIs. Entretanto, é muito comum que estudantes ﬁquem desengajados ou entediados durante o processo de aprendizagem usando STIs. Para considerar explicitamente os aspectos motivacionais de estudantes, pesquisadores estão cada vez mais interessados em usar gamiﬁcação em conjunto com STIs. Contudo, apesar de prover tutoria individualizada para estudantes e algum tipo de suporte para professores, estes usuários não têm recebido alta prioridade no desenvolvimento destes tipos de sistemas. De forma a contribuir para o uso ativo e personalizado de STIs gamiﬁcados por professores, três problemas técnicos devem ser considerados. Primeiro, projetar STI é muito complexo (deve-se considerar diferentes teorias, componentes e partes interessadas) e incluir gamiﬁcação pode aumentar signiﬁcativamente tal complexidade e variabilidade. Segundo, as funcionalidades de STIs gamiﬁcados podem ser usadas de acordo com vários elementos (ex.: nível educacional, domínio de conhecimento, teorias de gamiﬁcaçãoe STI, etc). Desta forma, é imprescindível tirar proveito das teorias e práticas de ambos os tópicos para reduzir o espaço de design destes sistemas. Terceiro, para efetivamente auxiliar professores a usarem ativamente estes sistemas, faz-se necessário prover uma solução simples e usável para eles. Para lidar com estes problemas, o principal objetivo desta tese é projetar uma solução computacional de autoria para fornecer aos professores uma forma de personalizar as funcionalidades de STIs gamiﬁcados gerenciando a alta variabilidade destes sistemas e considerando as teorias/práticas de gamiﬁcação e STI. Visando alcançar este objetivo, nós identiﬁcamos o espaço de variabilidade e o representamos por meio do uso de uma abordagem de modelagem de features baseada em ontologias (OntoSPL). Desenvolvemos um modelo ontológico integrado (Ontologia de tutoria gamiﬁcada ou Gamiﬁed tutoring ontology) que conecta elementos de design de jogos apoiados por evidências no domínio de e-learning, além de teorias e frameworks de gamiﬁcação aos conceitos de STI. Finalmente, desenvolvemos uma solução de autoria (chamada AGITS) que leva em consideração tais ontologias para auxiliar professores na personalização de funcionalidades de STIs gamiﬁcados. As contribuições deste trabalho são avaliadas por meio da condução de quatro estudos empíricos: (1) conduzimos um experimento controlado para comparar a OntoSPL com uma abordagem de modelagem de features bem conhecida na literatura. Os resultados sugerem que esta abordagem é mais ﬂexível e requer menos tempo para mudar; (2) avaliamos o modelo ontológico integrado usando um método de avaliação de ontologias (FOCA) com especialistas tanto de contexto acadêmico quanto industrial. Os resultados sugerem que as ontologias estão atendendo adequadamente os papeis de representação do conhecimento; (3) avaliamos versões não-interativas da solução de autoria desenvolvida com 59 participantes. Os resultados indicam uma atitude favorável ao uso da solução de autoria projetada,nos quais os participantes concordaram que a solução é fácil de usar, usável, simples, esteticamente atraente,tem um suporte bem percebido e alta credibilidade; e (4) avaliamos, por ﬁm,versões interativas (do zero e usando um modelo) da solução de autoria com 41 professores. Os resultados sugerem que professores podem usar e reusar, com um alto nível de aceitação, uma solução de autoria que inclui toda a complexidade de projetar STI gamiﬁcado. Intelligent Tutoring Systems (ITSs) have been drawing the attention of academics and practitioners since early 70’s. There have been a number of recent studies in support of the effectiveness of ITSs. However, it is very common that students become disengaged or bored during the learning process by using ITSs. To explicitly consider students’ motivational aspects, researchers are increasingly interested in using gamiﬁcation along with ITS.However, despite providing individualized tutoring to students and some kind of support for teachers, teachers have been not considered as ﬁrst-class citizens in the development of these kinds of systems. In order to contribute to the active and customized use of gamiﬁed ITS by teachers, three technical problems should be considered. First, designing ITS is very complex (i.e., take into account different theories, components, and stahekolders) and including gamiﬁcation may signiﬁcantly increase such complexity and variability. Second, gamiﬁed ITS features can be used depending on several elements (e.g., educational level, knowledge domain, gamiﬁcation and ITS theories, etc). Thus, it is imperative to take advantage of theories and practices from both topics to reduce the design space of these systems. Third, in order to effectively aid teachers to actively use such systems, it is needed to provide a simple and usable solution for them. To deal with these problems, the main objective of this thesis is to design an authoring computational solution to provide for teachers a way to customize gamiﬁed ITS features managing the high variability of these systems and considering gamiﬁcation and ITS theories/practices. To achieve this objective, we identify the variability space and represent it using an ontology-based feature modeling approach (OntoSPL). We develop an integrated ontological model (Gamiﬁed tutoring ontology) that connects evidence-supported game design elements in the e-learning domain as well as gamiﬁcation theories and frameworks to existing ITS concepts. Finally, we develop an authoring solution (named AGITS) that takes into account these ontologies to aid teachers in the customization of gamiﬁed ITS features. We evaluate our contributions by conducting four empirical studies: (1) we perform a controlled experiment to compare OntoSPL against a well-known ontology-based feature modeling approach. The results suggest that our approach is more ﬂexible and requires less time to change; (2) we evaluate the ontological integrated model by using an ontology evaluation method (FOCA) with experts from academic and industrial settings. The results suggest that our ontologies are properly targeting the knowledge representation roles; (3) we evaluate non-interactive versions of the designed authoring solution with 59 participants. The results indicate a positive attitude towards the use of the designed authoring solutions, in which participants agreed that they are ease to use, usable, simple, aesthetically appealing, have a well-perceived system support and high credibility; and (4) we also evaluate interactive versions (scratch and template) of our authoring solution with 41 teachers. The results suggest that teachers can use and reuse, with a high acceptance level, an authoring solution that includes all the complexity to design gamiﬁed ITS.

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Baker, Michael J. "Negotiated tutoring : an approach to interaction in intelligent tutoring systems." Thesis, Open University, 1990. http://oro.open.ac.uk/54150/.

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Abstract:

This thesis describes a general approach to tutorial interaction in Intelligent Tutoring Systems, called "Negotiated Tutoring". Some aspects of the approach have been implemented as a computer program in the 'KANT' (Kritical Argument Negotiated Tutoring) system. Negotiated Tutoring synthesises some recent trends in Intelligent Tutoring Systems research, including interaction symmetry, use of explicit negotiation in dialogue, multiple interaction styles, and an emphasis on cognitive and metacognitive skill acquisition in domains characterised by justified belief. This combination of features has not been previously incorporated into models for intelligent tutoring dialogues. Our approach depends on modelling the high-level decision-making processes and memory representations used by a participant in dialogue. Dialogue generation is controlled by reasoning mechanisms which operate on a 'dialogue state', consisting of conversants' beliefs, a set of possible dialogue moves, and a restricted representation of the recent utterances generated by both conversants. The representation for conversants' beliefs is based on Anderson's (1983) model for semantic memory, and includes a model for dialogue focus based on spreading activation. Decisions in dialogue are based on preconditions with respect to the dialogue state, higher level educational preferences which choose between relevant alternative dialogue moves, and negotiation mechanisms designed to ensure cooperativity. The domain model for KANT was based on a cognitive model for perception of musical structures in tonal melodies, which extends the theory of Lerdahl and Jackendoff (1983). Our model ('GRAF' - GRouping Analysis with Frames) addresses a number of problems with Lerdahl and Jackendoff's theory, notably in describing how a number of unconscious processes in music cognition interact, including elements of top-down and bottom-up processing. GRAF includes a parser for musical chord functions, a mechanism for performing musical reductions, low-level feature detectors and a frame-system (Minsky 1977) for musical phrase structures.

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Wong, Tao. "Méthode de conception d'environnement et de laboratoire d'un système tutoriel intelligent." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2004. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/4614.

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Abstract:

La recherche du présent mémoire vise à concevoir une architecture d'un environnement de système tutoriel intelligent (STI) qui permettra de concevoir des laboratoires virtuels hautement interactifs et accessibles par le biais de l'Internet.La méthodologie de recherche pour concevoir ASTUS a été premièrement d'analyser celui d'une plateforme qui avait exactement les mêmes objectifs que les nôtres ainsi que ceux présentées de ce mémoire. Nous avons analysé les outils et les techniques informatiques utilisés par nos prédécesseurs en fonction des résultats obtenus. Éclairés par cette critique, nous avons cherché des outils et des techniques ainsi que des combinaisons de ces derniers qui nous aideraient non seulement à concevoir le chargeur de laboratoire mais aussi à construire plus facilement des laboratoires virtuels ultérieurement. En nous basant sur les recherches, les analyses et les objectifs que nous avons préalablement définis, nous avons choisi une combinaison d'outils et de technologies pour implanter ASTUS. Le résultat de cette implantation à été fort encourageant, car nous avons pu atteindre tous les objectifs que nous visés. Les laboratoires virtuels permettent des interactions complexes et riches en temps réel tel que souhaité. Tous les problèmes dans la version antérieure (Cyberscience) ont été réglés. Une évaluation complète reste à être fait pour s'assurer que le système agira de la même manière lorsqu'il y aura une utilisation massive et simultanée.

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Gong, Yue. "Student Modeling in Intelligent Tutoring Systems." Digital WPI, 2014. https://digitalcommons.wpi.edu/etd-dissertations/403.

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Abstract:

"After decades of development, Intelligent Tutoring Systems (ITSs) have become a common learning environment for learners of various domains and academic levels. ITSs are computer systems designed to provide instruction and immediate feedback, which is customized to individual students, but without requiring the intervention of human instructors. All ITSs share the same goal: to provide tutorial services that support learning. Since learning is a very complex process, it is not surprising that a range of technologies and methodologies from different fields is employed. Student modeling is a pivotal technique used in ITSs. The model observes student behaviors in the tutor and creates a quantitative representation of student properties of interest necessary to customize instruction, to respond effectively, to engage students¡¯ interest and to promote learning. In this dissertation work, I focus on the following aspects of student modeling. Part I: Student Knowledge: Parameter Interpretation. Student modeling is widely used to obtain scientific insights about how people learn. Student models typically produce semantically meaningful parameter estimates, such as how quickly students learn a skill on average. Therefore, parameter estimates being interpretable and plausible is fundamental. My work includes automatically generating data-suggested Dirichlet priors for the Bayesian Knowledge Tracing model, in order to obtain more plausible parameter estimates. I also proposed, implemented, and evaluated an approach to generate multiple Dirichlet priors to improve parameter plausibility, accommodating the assumption that there are subsets of skills which students learn similarly. Part II: Student Performance: Student Performance Prediction. Accurately predicting student performance is one of the most desired features common evaluations for student modeling. for an ITS. The task, however, is very challenging, particularly in predicting a student¡¯s response on an individual problem in the tutor. I analyzed the components of two common student models to determine which aspects provide predictive power in classifying student performance. I found that modeling the student¡¯s overall knowledge led to improved predictive accuracy. I also presented an approach, which, rather than assuming students are drawn from a single distribution, modeled multiple distributions of student performances to improve the model¡¯s accuracy. Part III: Wheel-spinning: Student Future Failure in Mastery Learning. One drawback of the mastery learning framework is its possibility to leave a student stuck attempting to learn a skill he is unable to master. We refer to this phenomenon of students being given practice with no improvement as wheel-spinning. I analyzed student wheel-spinning across different tutoring systems and estimated the scope of the problem. To investigate the negative consequences of see what wheel-spinning could have done to students, I investigated the relationships between wheel-spinning and two other constructs of interest about students: efficiency of learning and ¡°gaming the system¡±. In addition, I designed a generic model of wheel-spinning, which uses features easily obtained by most ITSs. The model can be well generalized to unknown students with high accuracy classifying mastery and wheel-spinning problems. When used as a detector, the model can detect wheel-spinning in its early stage with satisfying satisfactory precision and recall. "

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Buckenmeyer, Michelle. "User characteristics in intelligent tutoring systems /." Online version of thesis, 1992. http://hdl.handle.net/1850/10998.

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Green, Derek Tannell. "INTELLIGENT TUTORING SYSTEMS FOR SKILL ACQUISITION." Diss., The University of Arizona, 2011. http://hdl.handle.net/10150/203476.

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Abstract:

Throughout history education has been restricted to a relatively small percentage of the world's population. The cause can be attributed to a number of factors; how- ever, it has been chiefly due to excessive cost. As we enter the information age it becomes conceivable to make education freely available to anyone, anywhere, any- time. The Intelligent Tutoring System is an automated teaching system designed to improve through experience, eventually learning to tailor its teaching to perfectly match each individual student's needs and preferences. In this dissertation we describe a template which we use for building problem-oriented skill teaching intelligent tutoring systems based on a Dynamic Bayes network framework. We present two case studies in which the template is adapted to very different teaching domains, documenting in each case the process of building, training, and testing the resulting ITS. In both case studies, the performance of the ITS is validated through human subject experiments. The results of these studies show that our template is a viable technique for designing ITSs that teach in skill based domains. We also show that, while conducting artificial intelligence research on the design of an ITS and collecting data for use in that regard, we can concurrently run educational research experiments. We find that the two are quite inextricably tied and that showing good general results regarding the performance of the ITS is not sufficient; a strong understanding of the experience of the students is also required. We report some interesting results covering the effect of choice in learning and a gender bias that shows up in our tutoring system.

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Riccucci, Simone <1978&gt. "Knowledge management in intelligent tutoring systems." Doctoral thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2008. http://amsdottorato.unibo.it/916/1/Tesi_Riccucci_Simone.pdf.

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Abstract:

In the last years, Intelligent Tutoring Systems have been a very successful way for improving learning experience. Many issues must be addressed until this technology can be defined mature. One of the main problems within the Intelligent Tutoring Systems is the process of contents authoring: knowledge acquisition and manipulation processes are difficult tasks because they require a specialised skills on computer programming and knowledge engineering. In this thesis we discuss a general framework for knowledge management in an Intelligent Tutoring System and propose a mechanism based on first order data mining to partially automate the process of knowledge acquisition that have to be used in the ITS during the tutoring process. Such a mechanism can be applied in Constraint Based Tutor and in the Pseudo-Cognitive Tutor. We design and implement a part of the proposed architecture, mainly the module of knowledge acquisition from examples based on first order data mining. We then show that the algorithm can be applied at least two different domains: first order algebra equation and some topics of C programming language. Finally we discuss the limitation of current approach and the possible improvements of the whole framework.

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Riccucci, Simone <1978&gt. "Knowledge management in intelligent tutoring systems." Doctoral thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2008. http://amsdottorato.unibo.it/916/.

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Abstract:

In the last years, Intelligent Tutoring Systems have been a very successful way for improving learning experience. Many issues must be addressed until this technology can be defined mature. One of the main problems within the Intelligent Tutoring Systems is the process of contents authoring: knowledge acquisition and manipulation processes are difficult tasks because they require a specialised skills on computer programming and knowledge engineering. In this thesis we discuss a general framework for knowledge management in an Intelligent Tutoring System and propose a mechanism based on first order data mining to partially automate the process of knowledge acquisition that have to be used in the ITS during the tutoring process. Such a mechanism can be applied in Constraint Based Tutor and in the Pseudo-Cognitive Tutor. We design and implement a part of the proposed architecture, mainly the module of knowledge acquisition from examples based on first order data mining. We then show that the algorithm can be applied at least two different domains: first order algebra equation and some topics of C programming language. Finally we discuss the limitation of current approach and the possible improvements of the whole framework.

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Weragama, Dinesha Samanthi. "Intelligent tutoring system for learning PHP." Thesis, Queensland University of Technology, 2013. https://eprints.qut.edu.au/63202/1/Dinesha%20Samanthi_Weragama_Thesis.pdf.

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Abstract:

This thesis investigates the possibility of using an adaptive tutoring system for beginning programming students. The work involved, designing, developing and evaluating such a system and showing that it was effective in increasing the students’ test scores. In doing so, Artificial Intelligence techniques were used to analyse PHP programs written by students and to provide feedback based on any specific errors made by them. Methods were also included to provide students with the next best exercise to suit their particular level of knowledge.

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Tong, Amelia Ka Yan. "Developing a model for tutoring strategy selection in intelligent tutoring systems." Thesis, London School of Economics and Political Science (University of London), 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.267977.

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Abstract:

Variation in tutoring strategy plays an important part in Intelligent Tutoring Systems (ITSs). The potential for providing an adaptive ITS depends initially on having a range of tutoring strategies to select from. However, in order to react effectively to the student's needs, an ITS not only has to be able to simply offer different tutoring strategies but to choose intelligently among them and determine which one is best for an individual student at a particular moment. This thesis first examines, through literature review and interactions with existing systems, the current practices of ITSs regarding the provision of multiple tutoring strategies and tutoring strategy selection. What stems from this examination are the principles that underlie tutoring strategys election. These principles of tutoring strategy selection serve as a foundation for the construction of the model for tutoring strategy selection. To demonstrate the benefits of having such a model for formalising selection, the model is then implemented in ARISTOTLE, an existing ITS for tutoring zoology that includes several tutoring strategies but uses ad hoc mechanisms for choosing among them. This research is therefore contributing, through the principles of, and the model for tutoring strategy selection, a formal basis for selecting among tutoring strategies in ITSs that incorporate multiple tutoring strategies.

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Lé, Tang Ho. "Planification de l'enseignement individualisé dans un système tutoriel intelligent à grande échelle." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape10/PQDD_0021/NQ43495.pdf.

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Landau, Harry Edward. "Intelligent tutoring systems : a design support tool /." Thesis, Monterey, Calif. : Springfield, Va. : Naval Postgraduate School ; Available from National Technical Information Service, 1994. http://handle.dtic.mil/100.2/ADA288489.

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Abstract:

Thesis (M.S. in Information Technology Management) Naval Postgraduate School, September 1994. Thesis advisor(s): Kishore Sengupta, B. Ramesh. "September 1994." Bibliography: p. 41-42. Also available online.

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Jaques, Natasha. "Predicting affect in an Intelligent Tutoring System." Thesis, University of British Columbia, 2014. http://hdl.handle.net/2429/50291.

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Abstract:

In this thesis we investigate the usefulness of various data sources for predicting emotions relevant to learning, specifically boredom and curiosity. The data was collected during a study with MetaTutor, an intelligent tutoring system (ITS) designed to promote the use of self-regulated learning strategies. We used a variety of machine learning and feature selection techniques to predict students‘ self-reported emotions from eye tracking data, distance from the screen, electrodermal activity, and an ensemble of all three sources. We also examine the optimal amount of interaction time needed to make predictions using each source, as well as which gaze features are most predictive of each emotion. The findings provide insight into how to detect when students disengage from MetaTutor. Science, Faculty of Computer Science, Department of Graduate

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Neubauer, Paul Richard. "An intelligent tutoring system for phonetic transcription." Virtual Press, 1992. http://liblink.bsu.edu/uhtbin/catkey/845952.

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Abstract:

This thesis presents an intelligent system for tutoring phonetic transcription in introductory linguistics courses. It compares and contrasts this system with previous intelligent tutoring systems and presents an implementation of the present system. The problems and solutions encountered in implementing the system are described.Among the contributions and innovations are the fact that this system guides the student through several attempts at transcribing a word with increasingly specific feedback, and the fact that the system is organized in such a way that an instructor can add, modify or delete data at any time with no assistance required from a programmer.A significant contribution of this system lies in the fact that although there is only one correct answer for any given item to be transcribed, the possibilities for the student's responses and hence for incorrect answers must be open-ended. The student's answer will be a string that may not have the same length as the correct answer, may contain few or none of the same symbols as the correct answer, and those that it does contain may be in a different order. The student's answer is intended to correspond to the correct answer, but is known not to be an exact match. Arbitrary strings representing the student's answers must thus be matched up with the pattern of the correct answer in such a way that the system can give the student meaningful comments that will aid the student in identifying errors. The usual pattern recognition program is designed to identify instances where a match succeeds. This tutor must identify instances where the match fails as well as how it fails. Department of Computer Science

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Scurlock, Robert E. "Design of an Intelligent Tutoring System shell." Thesis, Monterey, California. Naval Postgraduate School, 1991. http://hdl.handle.net/10945/26459.

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Moore, David John. "Dialogue game theory for intelligent tutoring systems." Thesis, Leeds Beckett University, 1993. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.333697.

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Kung, Chun Pang. "Intelligent algorithms for an algebra tutoring system." Thesis, Liverpool John Moores University, 2002. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.402846.

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Grossman, Brian Matthew. "Intelligent algebraic tutoring based on student misconceptions." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1996. http://hdl.handle.net/1721.1/38796.

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Nielsen, Rodney D. "Learner answer assessment in Intelligent Tutoring Systems." Connect to online resource, 2008. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3303833.

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Macasek, Michael A. "Towards teachers quickly creating tutoring systems." Link to electronic thesis, 2005. http://www.wpi.edu/Pubs/ETD/Available/etd-122005-162550/.

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Abstract:

Thesis (M.S.)--Worcester Polytechnic Institute. Keywords: collaboration; Intelligent Tutoring System; portal; teacher tools; Assistment; Assistment Project Includes bibliographical references. (p.37-38)

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Livak, Thomas Michael. "Collaborative warrior tutoring." Link to electronic thesis, 2004. http://www.wpi.edu/Pubs/ETD/Available/etd-0824104-152548/.

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Abstract:

Thesis (M.S.)--Worcester Polytechnic Institute. Keywords: Collaborative tutoring; Intelligent tutoring; Computer generated forces; Cognitive modeling. Includes bibliographical references (p. 29-31).

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Moyse, Roderick. "Multiple viewpoint the tutoring systems." Thesis, Open University, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.290206.

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Nezami, Ahmad Reza. "DiscMath, an intelligent tutoring system for discrete mathematics." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0012/MQ35514.pdf.

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Lloyd, Nicholas M. "Measuring student engagement in an intelligent tutoring system." Link to electronic thesis, 2007. http://www.wpi.edu/Pubs/ETD/Available/etd-050307-134149/.

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Srisethanil, Chaisak. "Pedagogical framework for an engineering intelligent tutoring system." Diss., Georgia Institute of Technology, 1996. http://hdl.handle.net/1853/20240.

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Lindsey, Levi Scott. "Pen-Based Interfaces for Intelligent Statics Tutoring Systems." Thesis, University of California, Riverside, 2013. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=1547829.

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Abstract:

Here we present two intelligent tutoring systems for statics, the sub-discipline of engineering mechanics concerned with the analysis of mechanical systems in equilibrium under the action of forces. These systems are pen-based: one runs on Windows tablet PCs and the other on LivescribeTM smartpens with specially-designed paper worksheets. It is common for novice students to attempt to solve problems without understanding the fundamental concepts involved. For example, they may attempt to solve a new problem by adapting the solution to an example problem. This approach can lead to errors as novices often categorize problems on the basis of surface similarity rather than the structural—i.e., conceptual—similarity. Our new instructional model guides students in explicitly examining the structural elements that govern the solution. For example, before the student draws forces on a free-body diagram, the system requires the student to explicitly identify all interaction points, points at which other objects apply forces to the body. The student must then identify what kind of interaction occurs at each interaction point before representing them by force arrows. The system critiques the student's work for each of these steps and provides appropriate tutorial feedback. This instructional design has a number of benefits. It helps students to identify the structural elements that guide the solution process, which is important for problem-solving transfer. It also enables the system to accurately diagnose student errors. Because each step in the reasoning is explicitly recorded, the system can unambiguously determine the cause of an error and provide focused tutorial feedback. Also, the use of natural pen-based interfaces unburdens the student from extraneous cognitive load inherent in more traditional interfaces. We conducted two studies to evaluate these systems. The first included 43 students enrolled in Statics (ME 10) at UCR, while the second included 10 students enrolled in Introduction to Mechanical Engineering (ME 2). The results suggest that students find the systems to be useful for learning statics. However, the tablet-based system is more effective than the smartpen-based one, with the former leading to large and statistically significant learning gains in the second study.

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Kseibat, Dawod. "Adaptive intelligent tutoring for teaching modern standard Arabic." Thesis, University of Bedfordshire, 2010. http://hdl.handle.net/10547/134371.

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Abstract:

The aim of this PhD thesis is to develop a framework for adaptive intelligent tutoring systems (ITS) in the domain of Modern Standard Arabic language. This framework will comprise of a new approach to using a fuzzy inference mechanism and generic rules in guiding the learning process. In addition, the framework will demonstrate another contribution in which the system can be adapted to be used in the teaching of different languages. A prototype system will be developed to demonstrate these features. This system is targeted at adult English-speaking casual learners with no pre-knowledge of the Arabic language. It will consist of two parts: an ITS for learners to use and a teachers‘ tool for configuring and customising the teaching rules and artificial intelligence components among other configuration operations. The system also provides a diverse teaching-strategies‘ environment based on multiple instructional strategies. This approach is based on general rules that provide means to a reconfigurable prediction. The ITS determines the learner‘s learning characteristics using multiple fuzzy inferences. It has a reconfigurable design that can be altered by the teacher at runtime via a teacher-interface. A framework for an independent domain (i.e. pluggable-domain) for foreign language tutoring systems is introduced in this research. This approach allows the system to adapt to the teaching of a different language with little changes required. Such a feature has the advantages of reducing the time and cost required for building intelligent language tutoring systems. To evaluate the proposed system, two experiments are conducted with two versions of the software: the ITS and a cut down version with no artificial intelligence components. The learners used the ITS had shown an increase in scores between the post-test and the pre-test with learning gain of 35% compared to 25% of the learners from the cut down version.

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Zakharov, Konstantin. "Affect Recognition and Support in Intelligent Tutoring Systems." Thesis, University of Canterbury. Computer Science and Software Engineering, 2007. http://hdl.handle.net/10092/1216.

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Abstract:

Empirical research provides evidence of strong interaction between cognitive and affective processes in the human mind. Education research proposes a model of constructive learning that relates cognitive and affective processes in an evolving cycle of affective states. Intelligent Tutoring Systems (ITSs) are capable of providing comprehensive cognitive support. Affective support in ITSs, however, is lagging behind; the in-depth exploration of cognitive and affective processes in ITSs is yet to be seen. Our research focuses on the integration of affective support in an ITS enhanced with an affective pedagogical agent. In our work we adopt the dimensional (versus categorical) view of emotions for modelling affective states of the agent and the ITSs users. In two stages we develop and evaluate an affective pedagogical agent. The affective response of the first agent version is based on the appraisal of the interaction state; this agent's affective response is displayed as affective facial expressions. The pilot study at the end of the first stage of the project confirms the viability of our approach which combines the dimensional view of emotions with the appraisal of interaction state. In the second stage of the project we develop a facial feature tracking application for real-time emotion recognition in a video-stream. Affective awareness of the second version of the agent is based on the output from the facial feature tracking application and the appraisal of the interaction state. This agent's response takes the form of affectoriented messages designed to interrupt the state of negative flow. The evaluation of the affect-aware agent against an unemotional affect-unaware agent provides positive results, thus confirming the superiority of the affect-aware agent. Although the uptake of the agent was not unanimous, the agent established and maintained good rapport with the users in a role of a caring tutor. The results of the pilot study and the final evaluation validate our choices in the design of affective interaction. In both experiments, the participants appreciated the addition of audible feedback messages, describing it as an enhancement which helped them save time and maintain their focus. Finally, we offer directions for future research on affective support which can be conducted within the framework developed in the course of this project.

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Atolagbe, Tajudeen Abayomi. "A generic architecture for interactive intelligent tutoring systems." Thesis, Brunel University, 2001. http://bura.brunel.ac.uk/handle/2438/5013.

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Abstract:

This research is focused on developing a generic intelligent architecture for an interactive tutoring system. A review of the literature in the areas of instructional theories, cognitive and social views of learning, intelligent tutoring systems development methodologies, and knowledge representation methods was conducted. As a result, a generic ITS development architecture (GeNisa) has been proposed, which combines the features of knowledge base systems (KBS) with object-oriented methodology. The GeNisa architecture consists of the following components: a tutorial events communication module, which encapsulates the interactive processes and other independent computations between different components; a software design toolkit; and an autonomous knowledge acquisition from a probabilistic knowledge base. A graphical application development environment includes tools to support application development, and learning environments and which use a case scenario as a basis for instruction. The generic architecture is designed to support client-side execution in a Web browser environment, and further testing will show that it can disseminate applications over the World Wide Web. Such an architecture can be adapted to different teaching styles and domains, and reusing instructional materials automatically can reduce the effort of the courseware developer (hence cost and time) in authoring new materials. GeNisa was implemented using Java scripts, and subsequently evaluated at various commercial and academic organisations. Parameters chosen for the evaluation include quality of courseware, relevancy of case scenarios, portability to other platforms, ease of use, content, user-friendliness, screen display, clarity, topic interest, and overall satisfaction with GeNisa. In general, the evaluation focused on the novel characteristics and performances of the GeNisa architecture in comparison with other ITS and the results obtained are discussed and analysed. On the basis of the experience gained during the literature research and GeNisa development and evaluation. a generic methodology for ITS development is proposed as well as the requirements for the further development of ITS tools. Finally, conclusions are drawn and areas for further research are identified.

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Okpo, Juliet Airenvbiegbe. "Adaptive exercise selection for an intelligent tutoring system." Thesis, University of Aberdeen, 2018. http://digitool.abdn.ac.uk:80/webclient/DeliveryManager?pid=238127.

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Abstract:

Adapting to learner characteristics is essential when selecting exercises for learners in an intelligent tutoring system. This thesis investigates how humans adapt next exercise selection (in particular difficulty level) to learner personality (self-esteem), invested mental effort, and performance to inspire an adaptive exercise selection algorithm. First, we describe the investigations to produce validated materials for the main studies, namely the creation and validation of self-esteem personality stories, mental effort statements, and mathematical exercises with varying levels of difficulty. Next, through empirical studies, we investigate the impact on exercise selection of learner's selfesteem (low versus high self-esteem) and effort (minimal, little, moderate, much, and all possible effort). Three studies investigate this for learners who had different performances on a previous exercise: just passing, just failing, and performed well. Participants considered a fictional learner with a certain performance, self-esteem and effort, and selected the difficulty level of the next mathematical exercise. We found that self-esteem, mental effort, and performance all impacted the difficulty level of the exercises selected for learners. Using the results from the studies, we generated an algorithm that selects exercises with varying difficulty levels adapted to learner characteristics. Finally, through a survey with professional teachers, we evaluated our algorithm and found that the algorithm's adaptations were appropriate in general.

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Hawkins, William J. "Boredom and student modeling in intelligent tutoring systems." Digital WPI, 2014. https://digitalcommons.wpi.edu/etd-theses/307.

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Abstract:

Over the past couple decades, intelligent tutoring systems (ITSs) have become popular in education. ITSs are effective at helping students learn (VanLehn, 2011; Razzaq, Mendicino & Heffernan, 2008; Koedinger et al, 1997) and help researchers understand how students learn. Such research has included modeling how students learn (Corbett & Anderson, 1995), the effectiveness of help given within an ITS (Beck et al, 2008), the difficulty of different problems (Pardos & Heffernan, 2011), and predicting long-term outcomes like college attendance (San Pedro et al, 2013a), among many other studies. While most studies have focused on ITSs from a cognitive perspective, a growing number of researchers are paying attention to the motivational and affective aspects of tutoring, which have been recognized as important components of human tutoring (Lepper et al, 1993). Recent work has shown that student affect within an ITS can be detected, even without physical sensors or cameras (Dâ€™Mello et al, 2008; Conati & Maclaren, 2009; Sabourin et al, 2011; San Pedro et al, 2013b). Initial studies with these sensor-less affect detectors have shown that certain problematic affective states, such as boredom, confusion and frustration, are prevalent within ITSs (Baker et al, 2010b). Boredom in particular has been linked to negative learning outcomes (Pekrun et al, 2010; Farmer & Sundberg, 1986) and long-term disengagement (Farrell, 1988). Therefore, reducing or responding effectively to these affective states within ITSs may improve both short- and long-term learning outcomes. This work is an initial attempt to determine what causes boredom in ITSs. First, we determine which is more responsible for boredom in ITSs: the content in the system, or the students themselves. Based on the findings of that analysis, we conduct a randomized controlled trial to determine the effects of monotony on student boredom. In addition to the work on boredom, we also perform analyses that concern student modeling, specifically how to improve Knowledge Tracing (Corbett & Anderson, 1995), a popular student model used extensively in real systems like the Cognitive Tutors (Koedinger et al, 1997) and in educational research.

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Al-Aqbi, Ali Talib Qasim. "Intelligent Tutoring System Effects on the Learning Process." Wright State University / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1502139817641618.

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Staffan, Kenneth E. "An intelligent tutoring system for the German language /." Online version of thesis, 1993. http://hdl.handle.net/1850/11732.

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Dissertations / Theses on the topic 'Systèmes de tutoring intelligent'

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