Seit Jahrhunderten beschäftigen sich Pädagogen und Techniker mit der Entwicklung technischer Systeme, welche der Vermittlung von Lerninhalten und der Unterstützung von Lernprozessen dienen. Zur stärkeren Individualisierung des Unterricht sind Übungssysteme, welche den Lernenden ermöglichen mit der Materie zu arbeiten und dabei ihren Wissensstand zu erfahren, von grosser Bedeutung.
Während es im klassischen universitären Übungsbetrieb mangels einer persönlichen Betreuung oft Tage bis Wochen dauert, bis die Studierenden die Korrekturen zu ihren Lösungen erhalten, bieten hier moderne Informations- und Kommunikationstechnologien unter gewissen Bedienungen Alternativen. In streng mathematisch strukturierten Themenbereichen lassen sich Aufgabenklassen und zugehörige Lösungsräume entwerfen, die eine automatische, schnelle und zuverlässige Korrektur der Lösungen ermöglichen. Die Lehrpersonen werden dabei von eintönigen und repetitiven Korrekturarbeiten entlastet.
Das entwickelte System Exorciser beinhaltet eine Sammlung von 25 interaktiven, selbstkorrigierenden Übungen zu Themenbereichen der Theoretischen Informatik. Studierende im zweiten Jahr testen mit Exorciser ihr Grundverständnis der aus Lehrbüchern erworbenen und in der Vorlesung vermittelten Inhalte. Exorciser wurde an der ETH Zürich über mehrere Jahre in einer Vorlesung mit durchschnittlich 200 Studierenden erfolgreich eingesetzt und evaluiert.
In Exorciser können die Studierenden Aufgaben in vielen Varianten durchspielen und sich so vertieft mit den behandelten Problemen auseinandersetzen.
Die Tatsache, dass die Studierenden beim Benutzen von Exorciser ständig die Kontrolle über das System behalten, sowie die Möglichkeit, unmittelbar individuelle Korrekturen und Kommentare zu jedem Lösungsschritt zu erhalten und jederzeit die Lösung der generierten Aufgaben einsehen zu können, tragen wesentlich zur Akzeptanz des Übungssystem bei.

For almost two centuries educators and technicians have been designing and evaluating teaching devices having the capability to coach, support learning processes and to asses the student’s mastery of new skills by means of tests and exercises. Without a personal tutor, "paper and pencil" exercises follow a presentation-activation-feedback pattern that takes days before the student receives feedback on her performance. The concept of an automated tutor that conveys exercises (presentation), demands a response (activation), and then informs the student of the correctness of her response (feedback), aims to replace the linear activation-feedback phase by an interactive process that allows the student to make intelligent adjustments based on available feedback.
In a suitable domain of knowledge the techniques developed in this thesis lead to an effective automated tutor, able to reliably and quickly check details, and to provide feedback just in time-freeing the human tutor to address more demanding and thought-stimulating activities. The key idea is to design both a class of exercises and a solution space within which the student’s solution is confined. This is possible in selected mathematically structured domains of knowledge where solutions and their processes can be verified algorithmically.
The validity of this approach is demonstrated in our system Exorciser, which contains 25 examples of such interactive exercises and which has been in use for several years. We have tested the usability and verified the effectiveness of Exorciser in actual instructional settings by means of a comparative study.
The opportunity to receive immediate individual feedback, together with the possibility of generating an unlimited number of exercise instances of various levels of difficulty, combined with the possibility to look at the solution of an exercise on request, makes Exorciser’s teaching capabilities truly interactive and attractive. Further reasons for the student’s acceptance of the Exorciser environment is its intuitive user interface and the fact that the student always maintains control of the system.