Das System COMPASS zum freien Bilden von Satzstrukturen im Deutschen

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1 Das System COMPASS zum freien Bilden von Satzstrukturen im Deutschen Karin Harbusch Fachbereich Informatik, Universität Koblenz-Landau {harbusch cameran Beteidigt an der Entwicklung von (Vorversionen von) COMPASS: Christel-Joy Cameran Johannes Härtel Annette Hausdörfer Gerard Kempen Ulrich Koch Camiel van Breugel Theo Vosse

2 Gliederung Motivation mittels Vergleich mit Maschineller Übersetzung im stochastischen Paradigma Computerlinguistik-basierte Systeme im ICALL (Intelligent ComputerAssisted Language Learning) Bilden syntaktischer Strukturen mit COMPASS Zusammenfassung und Ausblick

3 1. Motivation Sprachenlernen mittels Übersetzung. Lemma: aufgehen open Aber NICHT: das Tor aufgeht schnell Weitere morphologische Probleme: aufgegangen nicht geaufgangen se ovi avoin äkkiä Bild entnommen aus:

4 1. Motivation II Idee der Alignierung (siehe Stochastische Maschinelle Übersetzung) Wie reden wir mit Lernenden über Zusammenhänge zwischen Muttersprache und Zweitsprache bzw. über systematische Fehler in einer Konstruktion? Bild entnommen aus

5 2. Computerlinguistischbasierte Systeme im ICALL In der Computerlingustik (CL) werden u.a. Komponenten zur Sprachanalyse (Parsing) und zur Spracherzeugung (Generierung/ Synthese) entwickelt. Mit geeigneten Oberflächen kann man sie für im Sprachunterricht (e-learning) einsetzen.

6 2.1 Vokabellernen Vollformen-Lexika (händisch oder von Morphologischer Komponente erzeugt) für das Deutsche: CELEX ( Stammformen) MORPHY ( Stammformen) MORPHIX ( Stammformen)

7 2. Phrasen und Sätze korrigieren Parsing-basierte Ansätze haben Probleme mit Mehrdeutigkeiten. Das System weiss nicht, welche Lesart die intendierte war und kann nicht immer korrektes Feedback zum Fehler geben Selber ausprobieren mit dem NLTK-Package in Python (allerdings nur mit Grammatiken für das Englische)

8 2.1 Parsing-Probleme mit Mehrdeutigkeiten They saw the girl with the binoculars Lesarten werden jeweils mit einem Bild verdeutlicht

9 2.1 Parsing-Probleme II They saw the girl with the binoculars

10 2.1 Parsing-Probleme III They saw the girl with the binoculars

11 2.1 Parsing-Probleme IV They saw the girl with the binoculars Bilder entnommen aus: Nijholt, A. Computers and Languages: Theory and Practice. North-Holland Publishing Company, Amsterdam, 1988.

12 2.2 Generierungs-basierte Systeme im ICALL Nicht mehrdeutig in der Generierung Generierungssysteme bauen zur Logischen Form die im Kontext geeignete Satzform auf: see1(agent: ref_obj1, patient: ref_obj2) ref_obj1 = die Männer/Spanner/ oder sie, wenn ref_obj1 schon erwähnt ref_obj2 = das Mädchen mit dem Fernglas

13 2.2 Generierungs-basierte Systeme im ICALL II Problem: Nur wenige Generierungssysteme erlauben Parametrisierung, insbesondere zur schrittweisen Interaktion, die den Umbau zum E-Learning-System erlauben. Das System von Laura Haide Perez erzeugt automatisch Übungsaufgaben im Französischen

14 2.2 Generierungs-basierte Systeme im ICALL III Stell den Satz so um, dass nur die Bedeutung aus dem Bild ersichtlich wird! Das Mädchen mit dem Fernglas sahen die Männer Aber nicht: Das Mädchen sahen die Männer mit dem Fernglas Mit dem Fernglas sahen das Mädchen die Männer Mit dem Fernglas sahen die Männer das Mädchen Die Männer sahen das Mädchen mit dem Fernglas Die Männer sahen das Mädchen mit dem Fernglas Die Männer sahen mit dem Fernglas das Mädchen

15 2.3 Wie kann man die Logische Form erzeugen? Weiteres Problem bei Generierugssystemen: Wie kommunziert man mit einem Generierungssystem ohne tiefe logischsemantische Vorkenntnisse? Man redet mit unserm Generierungssystem COMPASS nur über Syntax, d.h. Satzbauvorschriften, nicht über die Darstellung der Bedeutung!

16 3. COMPASS Das Generierungssystem COMPASS (das Akronym steht für COMbinatorial and Paraphrastic Assembly of Sentence Structure) stellt Deutschlernenden ein Dialogsystem zur Verfügung, in dem sie schrittweise eine Phrase oder einen Satz gemeinsam mit dem System zusammenbauen (scaffolded writing). Dabei reden sie über syntaktische Funktionen mit dem System.

17 3. COMPASS II Der Dialog mit COMPASS wird von den Lernenden bestimmt und nicht vom System: Die Lernenden bestimmen das Vokabular. Die Reihenfolge der Schritte im Zusammenbau ist von Seiten des Systems nicht vorgegeben. Zu allen linguistischen Konstruktionen kann sich der/die Lernende weitere Information anfordern (Feedback on demand).

18 3.1 Performance Grammar Performance Grammar (PG) ist ein psycho-linguistisch motivierter Grammatik Formalismus. Dominanzstruktur Unsortierte Geschwisterknoten in einem flachen lexikalisierten Treelet Separate Linearisierung Typologische Felder spezifizieren die Wortstellung auf jeder phrasalen Ebene Vorfeld/forefield (F1) Mittelfeld/midfield (M2-M5) eingefasst in Linke und Rechte Satzklammer (M1 und M6) Nachfeld/endfield (E1 und E2)

19 3.1 Warum PG? Die Trennung in Dominanz- und Linearisierungsebene erlaubt den flexiblen Baumaufbau wie die Nutzenden es persönich vorziehen. Jeder Schritt der Lernenden kann mit einer Grammatikregel eindeutig verbunden werden. So kann COMPASS exaktes Feedback erzeugen. Wenn man die linguistischen Regeln nach Schwierigkeitsgrad sortiert und eine Theorie der Lernschritte zugrunde legt, kann man Fehler der Lernenden übersehen oder thematisieren je nach persönlichem Lernniveau.

20 3.2 Persönliche Lernniveaus nach Diehl et. al, 2000 A Verbalbereich B Satzmodelle C Kasus (ohne Präpositionen) Präkonjugale Phase (Infinitive; Hauptsatz Personalformen nur als chunks) (Subjekt-Verb) Ein-Kasus-System (nur N-Formen) Konjugation der regelmäßigen Verben im Präsens Koordinierte Hauptsätze, Fragen Ein-Kasus System (beliebig verteilte N-A-D-Formen) Konjugation der unregelmäßigen Verben im Präsens, Modalverb + Infinitiv Distanzstellung (Verbklammer) Zwei-Kasus-System (Nominativ + Objektkasus (N-Formen + beliebig verteitle D/A-Formen) Auxiliar + Partizip Nebensatz Drei-Kasus-System (Nominativ + Akkusativ + Dativ) Präteritum Inversion (XVerb-Subjekt) Übrige Formen [Genitiverwerb erfolgt in der Regel nicht in der Schule]

21 3.2 Strang C: Kasus-Kontrolle I Ein-Kasus-System (nur N-Formen) II Ein-Kasus System (beliebig verteilte N-A-DFormen) III Zwei-Kasus-System (Nominativ + Objektkasus (N-Formen + beliebig verteilte D/A-Formen) IV Drei-Kasus-System (Nominativ + Akkusativ + Dativ) Ital. Lernende springen von Ebene I direkt auf IV (vgl. Ballestracci, 2005).

22 3.2 Beispiel aus Schweizer Corpus von SchülerInnen Die Tochter macht ein Kuchen, the daughter makes acase=nom cake und sein Bruder schneidet die Würste... and his brother cuts the sausages Der Satz ist akzeptabel für Lernende auf Lernniveau I und II bezüglich Kasuskontrolle, d.h. der Fehler wird übersehen. Auf fortgeschritteneren Ebenen gibt da System korrektives Feedback.

23 3.3 Fenster der Oberfläche Auswahlfenster zum persönlichen Lernniveau Feedback angepasst an das persönliche Lernniveau, d.h. nur vermeidbare Fehler werden besprochen Workspace, in dem die Lernenden im Dialog eine Phrase/ Satz aufbauen Flektierte Lexikoneinträge zu erreichen durch Scrollen/Tippen

24 3.4 COMPASS-Demo Siehe

25 3.4 COMPASS-DemoSchnappschüsse Hier kann man aus den von COMPASS angebotenen Wortformen zu getipptem Präfix unten in der Box wählen bzw. Wort selbst zu Ende tippen. Man beachte: COMPASS nimmt nächstbestes Wort bei Vertippen, so dass keine falsch geschriebenen Wörter benutzt werden können.

26 3.4 COMPASS--DemoSchnappschüsse Bäume gleicher Farbe auf einander ziehen!

27 3.4 COMPASS--DemoSchnappschüsse Hier hat es geklappt!

28 3.4 COMPASSSchnappschüsse Hier hat es NICHT geklappt!

29 3.4 COMPASSSchnappschüsse Kann ein Kind Dativobjekt (DA), Subjekt (SB), Akkusativobjekt (OA), Modifizierer (MOD) oder unterordnende Konjunktion (KOUS) sein?

30 3.4 COMPASSSchnappschüsse Ja, aber nur OK in CO und C1!

31 3.4 COMPASSSchnappschüsse Wortstellung des Subjekts nicht OK!

32 3.4 COMPASS--DemoSchnappschüsse Achtung: Klappt nur in C0!

33 3.4 COMPASS--DemoSchnappschüsse Achtung: So klappt es auch in C2!

34 3.5 COMPASS zum Vorfeld in Deutschen

35 4 Zusammenfassung und Ausblick Wir haben COMPASS in Aktion gesehen. Es ist ein personalisiertes Grammatik-Lehr-/LernSystem fürs Deutsche. Im Kern läuft ein Generierungssystem mit dem Grammatikformalism Performance Grammar. Die Oberfläche erlaubt selbstbestimmtes, exploratives Lernen mit eigenem Vokabular bzw. Schwierigkeitsgrad in den Phrasen/Sätzen. Feedback wird nur zu vermeidbaren Fehlern gegeben. Fehler auf höheren Lernniveaus als das Persönliche werden vom System übersehen.

36 4 Zusammenfassung und Ausblick II Nächste Schritte Robuste Version fürs Klassenzimmer Evaluation im Klassenzimmer Feedback-Präsentation Implementierung von Spielversionen (z.b. Einarmiger Bandit für Stränge A (Verbformen und C (Kasus) oder Wortstellungslabyrinth (Strang B).

37 4.2 Feedbackpräsentation

38 4.3 Sprachspiele Einarmiger Bandit/Slot machine

39 4.3 Sprachspiele II Wortstellungslabyrinth/ Street labyrinth

40 Benutzte Literatur zu Zweitspracherwerb Ballestracci, S. (2005). Zum DaF-Erwerb ausgewählter grammatischer Strukturen der deutschen Sprache bei italophonen Studierenden der Pisaner Facoltà di Lingue e Letterature Straniere. PhD thesis, Università di Pisa, Italy. Diehl, E., Christen, H., Leuenberger, S., Pelvat, I. & Studer, T. (2000). Grammatikunterricht: Alles für der Katz? Tübingen: Niemeyer. Ellis, R. (1994): The Study of Second Language Acquisition, Oxford University Press, Oxford. Kartchava, E. (2012). Noticeability of corrective feedback, L2 development and learner beliefs. PhD Thesis, Université de Montréal, Canada. Pienemann, M. (1989). Is language teachable? Psycholinguistic experiments and hypothesis. Applied Linguistics, 10 (1): Roehr, K. (2007). Metalinguistic knowledge and language ability in university-level L2 learners. Applied Linguistics, 29 (2): Varnosfadrani, A.D. & Ansari, D.N. (2011). The Effectiveness of Error Correction on the Learning of Morphological and Syntactic Features. World Journal of English Language, 1 (1): Vasilyeva, E. (2007). Towards personalized feedback in educational computer games for children. In: Procs. of the Sixth conference on IASTED International Conference Web-Based Education, Chamonix. Selinker, L. (1972): Interlanguage. In: B. Malmberg, G. Nickel: International Review of Applied Linguistics in Language Teaching X(3),

41 Downloads Folien: Filme zu COMPASS: Zum selbst Ausprobieren

42 Arvoisa puhemies, hyvät jäsenet, paljon kiitoksia tarkkaavaisuudestanne! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!