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An intelligent integrated computer-assisted language learning (iiCALL) environment

Harald Wahl

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Informatik

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Dr.-Studium der technischen Wissenschaften Informatik (Stzw)

Betreuer*in

Werner Winiwarter

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DOI

10.25365/thesis.46860

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30454.78800.809752-9

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Diese Arbeit präsentiert ein Softwareframework, ein generisches Datenmodell sowie ein Vorgehensmodell zur Entwicklung einer integrierten Sprachlernplattform. Computerunterstütztes Sprachenlernen hat eine langjährige Entwicklung hinter sich. Schon in den 1960er Jahren waren unter der Bezeichnung „Computer-Assisted Language Learning (CALL)” erste Implementierungen verfügbar. In den darauf folgenden Jahren wurden die Forschungsergebnisse aus den Bereichen der Künstlichen Intelligenz und der Computerlinguistik in die Sprachlernumgebungen integriert, wofür sich die Bezeichnung „Intelligent Computer-Assisted Language Learning (ICALL)“ etabliert hat. Derzeit verfügbare Sprachlernplattformen genügen nur bedingt den Erfordernissen moderner Softwaresysteme. Erweiterbarkeit, Flexibilität und Wiederverwendbarkeit sind Anforderungen, welche man durch einen standardisierten Entwicklungsprozess erreichen kann, der sowohl Anforderungsanalyse als auch technische Implementierungsvorgaben beinhaltet. Diese Arbeit konzentriert sich auf kontextbezogenes Sprachenlernen. Das bedeutet, dass Lernfortschritt situationsbezogen möglich sein soll. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines E-learning Systems, das in verschiedene Arbeitsumgebungen wie etwa in Webbrowser oder Emailprogramme integriert werden kann und dort den aktuell betrachteten Inhalt als Grundlage für das Sprachenlernen nutzt. Wir betrachten die „Integration“ von einer breiteren Perspektive aus und meinen damit zusätzlich auch den kompletten Entwicklungsprozess, der, ausgehend von einer Anforderungsanalyse, technische Spezifikationen für eine Realisierung ermöglicht. Wir bezeichnen ein solches System als „Intelligent Integrated Computer-Assisted Language Learning (iiCALL)” System. In dieser Arbeit wird eine Systemarchitektur und ein generisches und erweiterbares Datenmodell vorgestellt, sowie ein klar strukturiertes Vorgehensmodell zur Implementierung von Use Cases für Sprachenlernen entwickelt. Dafür werden bestehende Natural Language Processing (NLP) Tools nach ihrer Eignung zur Integration in ein iiCALL System evaluiert. Der Ansatz, Entwicklungen aus anderen Domänen (im Speziellen aus dem Gesundheitswesen) für die Verwendung im Sprachenlernen adaptieren zu können, führt zum Health Level Seven International (HL7) V3 Standard und dem dort verwendeten Reference Information Model (RIM) sowie dem dazugehörigen Healthcare Development Framework (HDF). Die Arbeit beschreibt die Architekturentwicklungen, das iiCALL Development Framework und einen aktuellen Prototypen für einen Use Case zur automatischen Erstellung von Sprachtests, der technisch auf dem entwickelten iiCALL Software Framework und dem iiCALL Generic Data Model beruht.

Abstract

(Englisch)

In this thesis we present a software framework, a generic data model, and a development method for implementing an integrated language learning platform. Computer-Assisted Language Learning (CALL) has a long tradition. It already started in the 1960s trying to support teachers and learners in language learning. Through innovations in the areas of Artificial Intelligence and Computer Linguistics, CALL systems have developed to Intelligent Computer-Assisted Language Learning (ICALL) systems. New progress in Natural Language Processing (NLP), which has become an increasingly active research discipline, enabled several applications in the field. For a language learning platform being a state-of-the-art software product, we identify the requirements of extensibility, flexibility, and re-usability. Within the variety of existing language learning platforms, we perceive a lack of those requirements. This leads to the necessity to have a proper development process that covers functional requirements engineering as well as technical software design. The work on this thesis emphasizes context-related learning. Context-relatedness is meant as improving skills within specific life situations. We concentrate on creating an integrated natural language e-learning system to be used within common working environments. Such environments, like, for instance, Web browsers or email clients, use a specific content as basis for language learning scenarios. In our research, we see “integration” from a broader perspective including also the whole development process. Our development process starts from requirements analysis and ends with technology-oriented specifications for implementations. We call ICALL systems being integrated in such a way Intelligent Integrated Computer-Assisted Language Learning (iiCALL) systems. In this thesis we introduce a system architecture, a generic and extendable data model, as well as a structured way to design learning scenarios. As a prerequisite, we evaluate NLP tools and toolkits as candidates for being integrated in the system. For the design of iiCALL systems, we compare technical ideas from the healthcare domain to the language learning domain. As a result, we adapt the Health Level Seven International (HL7) V3 standard with its Reference Information Model (RIM) and corresponding Healthcare Development Framework (HDF) to iiCALL. We highlight the evolution of prototypes, starting from an intuitive system architecture to the Version 1 of the iiCALL Development Framework. To show the feasibility of our iiCALL research, we present the prototype of an automatic exercise learning scenario which is based on our iiCALL Software Framework and the iiCALL Generic Data Model.

Autor*innen

Harald Wahl

Haupttitel (Englisch)

An intelligent integrated computer-assisted language learning (iiCALL) environment

Paralleltitel (Deutsch)

Eine "Intelligent Integrated Computer-Assisted Language Learning (iiCALL)" Umgebung

Publikationsjahr

2017

Umfangsangabe

VI, 186 Seiten : Illustrationen

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Johannes Sametinger ,

Livia Sangeorzan

Klassifikationen

54 Informatik > 54.65 Webentwicklung, Webanwendungen ,

54 Informatik > 54.75 Sprachverarbeitung

AC Nummer

AC14490988

Utheses ID

41469

Studienkennzahl

UA | 786 | 881 | |

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