Programmierpraktikum WS 2007/08

Frage-/ Antwortsystem (Java, XML)

(Computergestützte Lehr-/ Lernsysteme)

Dr. Peter Schmidt

(Stand 14.06.2007)

Zur Vorbereitung auf das Programmierpraktikum wird die Bearbeitung der folgenden Aufgaben dringend empfohlen.

Inhalt

Frage-/ Antwortsysteme kommen im Bereich von Lehr-/ Lernsystemen in verschiedenen Unterrichtsphasen vor, etwa bei der Vermittlung neuen Wissens unter Verwendung des fragend-entwickelnden Verfahrens (sokratische Methode), der Vertiefung und Festigung von erarbeitetem Lernmaterial in Drill- oder Diskussionssystemen, zu diagnostischen Zwecken in Testsystemen oder zur Anpassung von Systemen an das Vorwissen eines Benutzers. Entsprechend der Breite der Anwendungen treten Frage-/ Antwortsysteme in vielen Spielarten auf. Im Rahmen des Programmierpraktikums wird in Gruppenarbeit ein Werkzeug entwickelt, mit dessen Hilfe sich Frage-/ Antwortsysteme aufbauen lassen. Mit der Erstellung von (nicht zu umfangreichen) Daten- bzw. Wissensbasen wird die Gebrauchs- und die Funktionsfähigkeit des Werkzeugs nachgewiesen. Zur Darstellung der Datenbasis soll XML verwendet werden.

Aspekte zu einem Frage-/ Antwortsystem

Die ins Auge gefaßte Zielsetzung und Anwendungssituation eines Frage-/ Antwortsystems nehmen Einfluß auf die Modellierung der Komponenten des Systems. Einige Aspekte sind:

Die Formulierung der Fragen kann auf einem vorgefertigten Text beruhen oder über eine Schablone (template) etwa auf der Basis einer Wissensstruktur erzeugt werden.
Fragen können nach der Art der erwarteten Antwort in zwei Fragetypen unterschieden werden: Bei Alternativantwort-Fragen wählt der Benutzer die korrekte Antwort aus einer Liste (ja/nein-Frage; mutiple-choice-Frage, Markierungsfrage) und bei konstruierte-Antwort-Fragen erzeugt der Benutzer eine Antwort ohne Vorgaben (Vervollständigungsfrage, kurze-Antwort-Frage, Essay).
Die Beurteilung der Korrektheit einer Antwort kann verschiedene Ergebnisse zeitigen, z.B. korrekt, erwarteter Fehler, unerwarteter Fehler oder teilweise korrekt.
Die Beurteilung einer Antwort kann hinsichtlich verschiedener Kriterien (etwa Zulassung von Synonymen, Erkennung von Rechtschreibfehlern, Akzeptanz von überflüssigen Zeichen und Wörtern) streng oder nachsichtig sein.
Die Reaktionen des Systems auf Antworten und Eingaben können mehr oder weniger auf die gegebenen Antworten eines Benutzers eingehen. Mögliche Reaktionen sind etwa die Ausgabe der korrekten Antwort, Begründung für die Antwort, Hilfesequenz zur korrekten Beantwortung, Hinführung zur richtigen Antwort über leichtere Fragen, Widerlegung der Richtigkeit einer Benutzerantwort, Hinweis auf zusätzliches Textmaterial oder Übungsmaterial.
Die Anordnung der Fragen in einem Dialog kann auf Zufallsauswahl beruhen, einer linearen Reihenfolge genügen, abhängig sein von schon gegebenen Antworten (Realisierung etwa durch einen statischen Entscheidungsbaum, dynamisch gesteuert durch eine Regelmenge oder basierend auf einem Fragenauswahlalgorithmus, der den Kenntnisstand eines Benutzers mit einbezieht) oder abhängig von Benutzerauswahl (etwa Gruppierung nach Unterthemen und Priorisierung der Fragen etwa nach Schwierigkeit).
Der Ablauf einer konkreten Sitzung kann durch das System gesteuert werden oder durch den Benutzer oder in gemischter Initiative.
Die Sammlung von Daten aus der Interaktion kann zu einer mehr oder weniger komplexen Benutzermodellierung führen.

Organisation des Praktikums

Die Programmierpraktikumsaufgabe soll in Gruppen von 2 - 4 Leuten bearbeitet werden.

Die von den Gruppen erarbeiteten Konzepte und Programme werden bei den Praktikumstreffen vorgetragen bzw. demonstriert und diskutiert. Es ist ein Projektbericht anzufertigen. Zum Abschluss findet eine Präsentation des Projekts statt.

Es wird während des Semesters eine kontinuierliche Mitarbeit und Leistungsbereitschaft erwartet.

Das Programmierpraktikum hat durchaus einen experimentellen Charakter. Es können die Teilthemen mehr oder weniger in die Breite oder in die Tiefe verfolgt werden.

Literatur

Alessi/ Trollip: Computer-Based Instruction (2. Auflage, blau-grau) (Standort Handapparat)

http://java.sun.com/ : [Dokumentation und Tutorials für Java und XML]

Behme, H & Mintert,S.: XML in der Praxis, Addison-Wesley, München, 1998

Harold, E.R.: Processing XML with Java, Addison-Wesley, 2003

Chase, N.: XML Primer Plus, Sams Publishing, 2003

http://www.w3schools.com/default.asp [Hier befindet sich ein englischsprachiges Tutorial. Ist auch gut zum Nachschlagen.]

http://de.selfhtml.org/xml/intro.htm [de.selfhtml.org ist eigentlich eine Seite, um sich - wie der Name schon sagt - HTML selber beizubringen. Unter anderem gibt es dort eine XML Einführung mit guten Beispielen.]

http://www.w3.org/ [Hier findet sich die Spezifikation der Extensible Markup Language (XML), Version 1.0]

McLaughlin, B.: Java and XML, O'Reilly, 2000

http://java.sun.com/xml/jaxp/dist/1.1/docs/tutorial/ [Sun Tutorial zum 'Java API for XML Processing (JAXP)'; s. Part III für DOM]

http://javaalmanac.com/egs/org.w3c.dom/pkg.html [Java-XML Beispiele zu verschiedenen Aspekten]

http://java.sun.com/webservices/ : Umfassende Einführung in die WebTechnologie

McLaughlin, B.: Java and XML, O'Reilly, 2000

Savitch: Absolute Java. Pearson/Addison-Wesley, 2006 [Einführung in die Grundkonzepte von Java]

Krüger: Java . Addison-Wesley [Einführung in die Grundkonzepte von Java]

http://www.galileocomputing.de/openbook/javainsel4/javainsel_17_003.htm : [Einführung in die Grundkonzepte von Java]

Flanagan: Java in a Nutshell (deutsch oder englisch) [Übersicht über die Klassen von Java]

http://java.sun.com/xml/ : XML-Package für Java

http://www.eclipse.org/ : Entwicklungsumgebung eclipse für java

Voraussetzungen

- Java-Kenntnisse (inkl. Swing) und Erfahrung mit Java-Programmierung .
- Einarbeitung in XML und die 'Java API for XML-Parsing' (JAXP) in den Semesterferien

Termine

Vorbesprechung: Di 10.7.2007, 13:15 Uhr st, Raum A121 (Teilnahme ist Pflicht)

Termin im Wintersemester: Fr 9-11, Raum A121 und nach Vereinbarung