Open-Source Intelligent Tutoring System for Programming Exercises in Engineering Education
Implementing control and machine learning algorithms in MATLAB and Simulink is a critical competency in advanced control engineering. While immediate feedback is essential for fostering intuitive understanding, it is traditionally constrained to scheduled exercise sessions or consultation hours. To bridge this gap, this project introduces an open-source intelligent tutoring platform that provides continuous, on-demand feedback. To accommodate diverse solution strategies, the platform employs a hybrid evaluation strategy combining result-based and code-based metrics. This ensures that valid alternative solutions that differ from predefined sample solutions are not misclassified. In case of incorrect solutions, a Large Language Model, contextualized with sample solutions and task classification results, offers auxiliary support for students struggling to initiate or complete tasks. Instructional scaffolding is adaptively adjusted to guide students toward independent problem-solving. We position this platform as a supplementary tool designed to enhance, rather than replace, valuable interactions between students and human tutors. Built on open-source tools, the system is architected for reusability, enabling lecturers across engineering subjects to adapt the framework to their teaching needs easily.
Auf einen Blick
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Lehre vernetzt
Mit Lehre vernetzt Qualifizierung für Lehrende und Tutor:innen werden in Mecklenburg-Vorpommern hochschuldidaktische Weiterbildungsformate nachhaltig in bestehende Formate integriert und die landesweite Vernetzung und Kooperation der Hochschulen gestärkt. Der Verbund der sechs Hochschulen in Mecklenburg-Vorpommern, repräsentiert durch das Kompetenznetzwerk für Hochschul- und Mediendidaktik MV, will für hochschul- und mediendidaktische Kompetenzen qualifizieren und übergreifende Strukturen schaffen, z.B. ein landesweites Zertifikat für Hochschuldidaktik MV. Zudem hat die didaktische Grundausbildung von studentischen Tutor:innen für unseren Verbund einen hohen Stellenwert, weshalb die Entwicklung eines MV-Zertifikats für Tutor:innen in der Hochschullehre ein Kernanliegen dieses Projekts ist.Denn nicht selten sind Tutor:innen später als wissenschaftliche Mitarbeitende in der Lehre tätig. Unser Ziel ist es daher, Tutor:innen bestmöglich auf ihre Aufgaben in der analogen, hybriden und digitalen Lehre vorzubereiten und hochwertige Tutorien zu fördern. Darüber hinaus sollen Beispiele und Best Practices Guter Lehre landesweit sichtbar gemacht werden. Das Projekt verfolgt die vier Ziele 1.) landesweiter Zertifikatsprogramme, 2.) Stärkung der Community der didaktisch Interessierten 3.) Spezialisierungen und Zusatzzertifikate sowie 4.) evidenzbasierte Beforschung innovativer Lehr-Lernformate. Es richtet sich primär an die Zielgruppen der Lehrenden und studentischen Tutor:innen.
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Digitale Mathematik-, Statistik- u. Physikaufgaben
Die Aufgaben sind durch Moodle und STACK umgesetzt und bieten zufallsbedingte Varianten, Feedback und automatische Auswertung. Dadurch können Studierende im Selbststudium unterstützt werden, also selbstän-dig eine Vielzahl von Übungsaufgaben bearbeiten und ihre Fertigkeiten und Kenntnisse prüfen. Zudem kön-nen Dozierende Online-Tests gestalten, um den Lernstand der Studierenden effizient zu prüfen.
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TPACK learning paths of pre-service teachers
Pre-service teachers (PST) need subject-specific, didactic and pedagogical knowledge for their future teaching practice, commonly described within the TPACK framework. The ‘Digital Competence Framework for Educators’ (DigCompEdu) emphasizes the importance of technical and digital skills for teachers in general. One way to address relevant knowledge facets for PST is through game development-based learning, which includes designing digital escape games. Yet, questions remain about which knowledge facets PST activate when designing a digital mathematical escape game (DIMEG) and how this develops throughout the design process. In this study, one group of primary school PST designs a DIMEG within a seminar. Each seminar session was videotaped, transcribed and coded towards TPACK knowledge facets. Findings from this study show that all knowledge facets were activated, except TCK, suggesting that DIMEG is a promising approach for teacher education.
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