I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   15 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 2 6 ,   p p .   3 2 8 6 ~ 3 2 9 8   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 4 . p p 3 2 8 6 - 3 2 9 8           3286       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Dete rmi ning  stud ent  sca f folding  le v els in geo metry  pro blem - so lv ing :  a  f uzzy  i nferenc e sy stem  u sing  Ma mda ni method       Yuni a r  I k a   P utr i P ra ny a t a 1, 2 ,   Su s is wo 1 ,   T j a ng   Da niel Ch a nd ra 1   1 D e p a r t me n t   o f   M a t h e m a t i c s ,   F a c u l t y   o f   M a t h e mat i c s   a n d   N a t u r a l   S c i e n c e s ,   U n i v e r s i t a s Ne g e r i   M a l a n g ,   M a l a n g ,   I n d o n e si a   2 M a t h e ma t i c s E d u c a t i o n   S t u d y   P r o g r a m,  F a c u l t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t a s PG R I   K a n j u r u h a n   M a l a n g ,   M a l a n g ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   1 3 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u n   1 0 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 9 ,   2 0 2 6       Th is  st u d y   a ims   t o   a d o p t   a   fu z z y   lo g ic  in fe re n c e   sy ste m   u sin g   M a m d a n i   m e th o d   t o   d e term in e   th e   a p p ro p r iate   sc a ffo ld in g   lev e l  f o r  stu d e n ts   b a se d   o n   e rro rs  in   so lv i n g   g e o m e try   p r o b lem s.  Th e   fu z z y   in fe re n c e   sy ste m   (F IS )  a ss e ss e d   th e   st u d e n ts'   u n d e rsta n d in g   a n d   p r o v i d e d   sc a ffo ld i n g   t o   a d d re ss   sp e c ifi c   lea rn in g   n e e d s  b y   a n a ly z in g   c o m m o n   m istak e s  in   g e o m e try   p ro b lem - so lv i n g .   Th is  m e th o d   o p ti m ize d   th e   e d u c a ti o n a l  p r o c e ss   b y   o ffe ri n g   p e rso n a li z e d   s u p p o rt ,   e n h a n c in g   stu d e n ts'   p ro b lem - so lv i n g   s k il ls,   a n d   re d u c in g   e rro r  ra tes .   T h e   d a ta  p ro c e ss in g   c rit e ria  u si n g   t h e   F IS   in v o lv e d   a n a ly z in g   t h e   sc o re s  o f  m a th e m a ti c s  e d u c a ti o n   stu d e n ts  a t   a   p r iv a te   u n i v e rsity   i n   M a lan g   wh e n   s o lv in g   g e o m e try   p ro b lem s,  b a se d   o n   P ó l y a ' s  sta g e s.  M a m d a n i   wa s  u se d   to   p r o v i d e   re c o m m e n d a ti o n s  b a se d   o n   stu d e n ts'   c o g n i ti v e   d a ta  wh il e   s o lv in g   g e o m e try   p r o b lem s,  in   li n e   wi th   s c a ffo ld in g   c o m p o n e n ts.  Th e   re su lt s  sh o we d   th a t  th e   sy ste m   p e rso n a li z e d   sc a ffo ld i n g   lev e ls  fo r  st u d e n ts  w o rk i n g   o n   g e o m e try   p r o b lem s.  T h is  c o n tri b u ted   to   th e   field   o f  e d u c a ti o n a l  tec h n o l o g y   b y   p re se n ti n g   a  n e w  a p p r o a c h   t o   a d a p ti v e   lea rn in g   a n d   e m p h a siz e d   th e   imp o rtan c e   o f   p e rso n a li z e d   p e d a g o g ica l   su p p o rt.   Th e   a p p ro a c h   wa s  p a rt icu larly   b e n e ficia l  fo r   g e o m e try   tea c h e rs  wh o   p ro v id e d   in d iv i d u a li z e d   sc a ffo l d i n g   b a se d   o n   st u d e n ts'   e rro rs,  c o n t rib u ti n g   to   imp ro v e d   lea rn i n g   o u tc o m e s.   K ey w o r d s :   E r r o r   a n aly s is   Fu zz y   in f er e n ce   s y s tem   Geo m etr y   p r o b lem   s o lv i n g   Ma m d an i m eth o d   Stu d en t scaf f o ld in g   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su s is wo   Dep ar tm en t   o f   Ma th em atics,  Facu lty   o f   Ma th e m atics a n d   Na tu r al   Scien ce s ,   Un iv er s itas   Neg er i M alan g   St.  Sem ar an g   No .   5 ,   Ma lan g ,   I n d o n esia   E m ail:  s u s is wo . f m ip a@ u m . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   Geo m etr y   is   a  co r e  ar ea   o f   m ath em atics  th at  p lay s   a   cr u cial  r o le  in   d ev elo p in g   s tu d en ts '  m ath em atica l  th in k in g .   Desp it e  th e  u n d e n iab le  s ig n if ican c e,   th is   co n ce p t  r em ai n s   a  c h allen g in g   to p ic   an d   is   o f ten   p e r ce iv ed   as  d i f f icu lt  b y   m an y   s tu d e n ts   at  d if f er e n t  lev els  o f   ed u ca tio n   [ 1 ] .   T h e   d if f i cu lties   ar e  n o t  o n ly   lim ited   to   u n d e r s tan d in g   b asic  co n ce p ts ,   b u t  ex ten d   to   th e   ap p licatio n   o f   g e o m etr y   i n   p r o b lem   s o lv in g   an d   s p atial  r ea s o n in g .   R ec en t  s tu d i es  s u g g est  th at  ch allen g es  in   l ea r n in g   g eo m et r y   ca n   r esu lt f r o m   v a r io u s   f ac t o r s ,   in clu d in g   co n c ep tu al  c o m p le x ity ,   th e   n ee d   f o r   s tr o n g   v is u al izatio n ,   an d   th e   r elatio n s h ip   b etwe en   g eo m et r ic   an d   alg eb r aic  r ep r esen tatio n s   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   A  v ar iety   o f   in n o v ativ e   s tr ateg ies  an d   a p p r o ac h es  h av e   b ee n   d ev el o p ed   to   a d d r ess   th e  c h allen g es  o f   lear n in g   g eo m etr y .   An   im p o r tan t  s tr ateg y   p r o v e n   ef f ec tiv e  is   th e   u s e  o f   s ca f f o ld in g ,   wh ich   p r o v id es   s tr u ctu r ed   s u p p o r t  to   s tu d en ts   in   b u ild in g   g e o m etr ic  u n d e r s tan d in g   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   Scaf f o ld in g   in   g eo m etr y   lear n in g   ca n   tak e  v ar io u s   f o r m s ,   s p a n n in g   f r o m   v e r b al  in s tr u ctio n s   to   d ig ital  v is u aliza tio n   to o ls .   Ho wev er ,   th e   d eter m in atio n   o f   t h e  ap p r o p r i ate  lev el  an d   ty p e   o f   s ca f f o l d in g   r e m ain s   a  c h allen g e,   g i v en   th e   d iv er s ity   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dete r min in g   s tu d en t sca ffo ld in g   leve ls   in   g eo metry  p r o b lem - s o lvin g :   a   f u z z y  …   ( Yu n ia r   I k a   P u tr i P r a n ya ta )   3287   s tu d en ts '   ab ilit ie s ,   lear n in g   s ty les,  an d   in d iv id u al   n ee d s   [ 6 ] – [ 8 ] .   A   m o r e   s y s tem atic  an d   a d ap tiv e  ap p r o ac h   in   d eter m in in g   t h e  lev el  is   n ee d e d   to   o p tim ize  t h e  g eo m etr y   lea r n in g   p r o ce s s .   T h e  d ev elo p m en t  o f   d ig ital  te ch n o lo g y   h as  o p en ed   u p   n ew  o p p o r tu n ities   in   g eo m etr y   le ar n in g   a n d   th e  ap p licatio n   o f   m o r e   ad ap t iv e  s ca f f o ld in g .   T h e  f u zz y   in f er en ce   s y s tem   ( FIS)   u s in g   th e   Ma m d an i  m et h o d   p r o v id es  a   p r o m is in g   way   t o   h an d le  th e   co m p lex ity   o f   f in d in g   th e  o p tim al  lev el  i n   g e o m etr y   lear n in g .   FIS  h an d les  u n ce r tain ty   an d   am b ig u ity   in   th e   ass ess m en t  o f   s tu d en t  er r o r   r ates  a n d   p r o d u ce s   m o r e   f lex i b le  an d   ad ap tiv e  d ec is io n s   th a n   co n v e n tio n al  r u le - b ased   s y s tem s   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   T h e   ap p licatio n   in   m at h em atics  ed u ca tio n   h as  s h o wn   p o s itiv e  r esu lts   in   a  v ar iety   o f   co n te x ts ,   in clu d in g   ass es s m en t  o f   s tu d en t  p er f o r m an ce ,   ad ap tatio n   o f   lear n in g   m ater ials ,   an d   p er s o n aliza tio n   o f   th e  lear n i n g   ex p er ien ce   [ 1 1 ] .   T h is   s tu d y   aim s   to   d ev elo p   a  FIS  u s in g   th e  Ma m d an i   m eth o d   to   d ete r m in e  th e  a p p r o p r iate  s ca f f o ld in g   le v el  f o r   s tu d en ts ,   b ased   o n   t h eir   er r o r s   in   s o lv in g   g eo m et r y   p r o b lem s .   T h e  s y s tem   is   ex p ec ted   t o   ass is t  teac h er s   in   p r o v i d in g   m o r e  tar g ete d   an d   ef f ec tiv e  s u p p o r t  to   s tu d en ts   to   im p r o v e  u n d er s tan d in g   a n d   p er f o r m an ce   in   lear n in g   g eo m etr y   [ 1 ] ,   [ 1 2 ] .   T h e  g ap   b et wee n   th eo r y   an d   p r ac tice  is   b r id g ed   b y   in te g r atin g   k n o wled g e  ab o u t   ty p es o f   er r o r s   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ]   an d   p r in ci p les o f   ef f ec tiv e  s ca f f o ld in g   [ 6 ] ,   [ 1 5 ] .   I n   th e   co n tex t  o f   g eo m et r y   lear n in g ,   FIS  is   u s ed   to   an aly z e  th e  d if f er e n t  ty p es  o f   er r o r s   s tu d en ts   m ak e  an d   r ec o m m en d   ap p r o p r iate  lev els  o f   s ca f f o ld in g .   R ec en t  s tu d ies  h av e   id en ti f ied   s ev er al  m ajo r   ca teg o r ies  o f   er r o r s   in   g eo m etr y ,   in clu d i n g   c o n ce p tu al,   p r o ce d u r al,   a n d   v is u al - s p atial  er r o r s   [ 1 4 ] – [ 1 8 ] .   I n   co n s id er in g   th e  e r r o r   c h ar ac t er is tics ,   FIS  s y s tem s   ar e  d e s ig n ed   to   p r o v id e  m o r e  tar g eted   an d   ef f ec tiv e   s ca f f o ld in g   r ec o m m e n d atio n s ,   h elp in g   s tu d e n ts   o v er c o m e  s p ec if ic  b ar r ier s   in   g e o m etr y   u n d er s tan d in g .   T h e  d ev elo p m en t  o f   FIS - b ased   s ca f f o ld in g   s y s tem s   f o r   g eo m etr y   lear n in g   r eq u i r es  ca r ef u l   in teg r atio n   o f   lear n in g   t h eo r y ,   g eo m etr y   d o m ain   k n o wled g e,   an d   i n tellig en t  s y s tem   d esig n   p r in cip les.  T h is   in ter d is cip lin ar y   ap p r o ac h   in clu d es  an   in - d ep th   an al y s is   o f   s tu d en ts '   co g n itiv e  p r o ce s s es  in   g eo m etr y   lear n in g ,   an   u n d er s tan d in g   o f   th e  s tr u ctu r e  an d   r elatio n s h i p s   o f   g eo m et r ic  co n ce p ts ,   an d   co n s id er atio n   o f   p ed ag o g ical  asp ec ts   in   th e  ap p licatio n   o f   s ca f f o ld in g   [ 1 9 ] – [ 2 2 ] .   Fu r th er m o r e,   th e  d esig n   s h o u ld   also   co n s id er   th e  p r ac tical   asp ec ts   o f   im p le m en tatio n   i n   ac tu al   class r o o m   en v ir o n m e n ts ,   in clu d i n g   ea s e  o f   u s e  f o r   teac h er s   an d   s tu d en ts ,   as we ll a s   th e  ab ilit y   to   in teg r ate  with   ex is tin g   lear n in g   s y s tem s .   E v alu atin g   th e  ef f ec tiv e n ess   o f   FIS - b ased   s ca f f o ld in g   s y s t em s   in   lear n in g   g eo m etr y   is   a  cr u cial   asp ec t  th at  r eq u ir es  a  r ig o r o u s   m eth o d o lo g ical  ap p r o ac h .   R e ce n t  s tu d ies  h av e  s h o wn   th e  i m p o r tan ce   o f   u s in g   m ix ed   m eth o d s   th at  co m b i n e  q u an titativ e  an d   q u alitativ e  a n aly s is   to   u n d er s tan d   t h e  im p ac t  o f   m ath em atics  lear n in g   in te r v en tio n s   [ 5 ] ,   [ 2 1 ] .   I n   th e  co n tex t  o f   s ca f f o l d in g   s y s tem s   f o r   g eo m etr y ,   ev alu a tio n   s h o u ld   in clu d e   im p r o v em e n ts   in   s tu d en t  p er f o r m an ce ,   ch an g es  in   attitu d es  to war d   g e o m etr y ,   d ev el o p m e n t  o f   m etac o g n itiv e   s k ills ,   an d   tr an s f er   o f   u n d er s tan d in g   t o   o th er   m ath em atica l d o m ain s .   T h e  im p lem en tatio n   o f   FIS - b ased   s ca f f o ld in g   s y s tem s   m u s t  co n s id er   th e  s o cial  an d   cu ltu r al  co n tex t   o f   lear n in g .   R ec en t  s tu d ies  e m p h asize  th e   im p o r tan ce   o f   cu ltu r ally   r esp o n s iv e  a p p r o ac h es  in   m at h em atics  ed u ca tio n ,   in clu d in g   g eo m et r y   [ 2 3 ] – [ 2 5 ] .   T h e  s ca f f o l d in g   s y s tem   s h o u ld   b e   s u f f i cien tly   f lex ib le  t o   ac co m m o d ate  v ar io u s   p er s p e ctiv es  an d   ex p e r ien ce s   o f   s tu d en ts   as  well  as  s u p p o r t  th e   d ev elo p m en t  o f   a   p o s itiv e  m ath em atica l id en tity .   T h e  an aly s is   o f   er r o r s   in   g e o m etr y   p r o b lem   s o lv in g   ca n   b e  en h a n ce d   b y   ap p ly i n g   Pó ly a' s   p r o b lem   s o lv in g   f r am ewo r k ,   wh ich   in c lu d es  f o u r   s tag es:  u n d er s tan d i n g   th e  p r o b le m ,   p lan n in g   th e  s o lu tio n ,   ex ec u tin g   th e  p lan ,   an d   ch ec k in g   b ac k   [ 2 6 ] .   R ec en t  s tu d ies  s h o w  th at  in teg r atin g   Pó ly a' s   s tag es  wit h   er r o r   an aly s is   ca n   p r o v id e  d ee p er   in s ig h ts   in to   d if f icu lties   in   g eo m etr y   [ 2 7 ] – [ 2 9 ] .   At  th e  p r o b lem   u n d er s tan d in g   s tag e,   s tu d en ts   o f ten   h av e  d if f icu lty   in ter p r etin g   th e  g iv en   g e o m etr ic  in f o r m atio n   a n d   id en tif y in g   k e y   elem en ts   o f   th e   p r o b lem   [ 3 0 ] .   I n   th e   p lan n in g   th e  s o lu tio n   s tag e,   er r o r s   o f ten   o cc u r   wh en   th er e   is   f ailu r e  to   co n n ec t  r elev a n t   g eo m etr ic  c o n ce p ts   o r   c h o o s e   in ap p r o p r iate   s tr ateg ies  [ 3 1 ] .   Du r in g   t h e  ex ec u tio n   o f   th e  p lan ,   p r o ce d u r al  an d   ca lcu latio n   er r o r s   o f ten   a p p ea r ,   s p ec if ically   wh en   s tu d e n ts   ap p ly   g e o m etr y   f o r m u las  o r   th eo r em s   [ 3 2 ] .   At  th e   r e ch ec k   s ta g e ,   m a n y   s t u d en ts   f ail   t o   p e r f o r m   ad e q u ate   v e r i f ic ati o n   o r   a r e  u n a b le   t o   i d e n ti f y   er r o r s   i n   s o l u t io n s .   T h e  in teg r atio n   o f   Po ly a   s tag e - b ased   e r r o r   an al y s is   in to   FIS  s ca f f o ld in g   s y s tem s   in cr ea s es  th e  p r ec is io n   an d   ef f ec tiv e n ess   o f   s u p p o r t.   T h e  s y s tem   p r o v i d es  m o r e  tar g eted   an d   co n tex tu al ized   s ca f f o ld in g   b y   id en tify in g   at  w h ich   s tag e  s tu d en ts   ar e  h av i n g   d if f icu lty   [ 6 ] .   Fo r   ex am p le,   wh en   a  s tu d en t h as  d if f icu lty   at  th e   p r o b lem   u n d e r s tan d in g   s tag e,   th e  s y s tem   m ay   p r o v id e  s ca f f o ld in g   th at  f o c u s es  o n   v is u al  r ep r esen tatio n   o r   p r o b lem   d ec o m p o s itio n .   I n   co n tr ast,  wh en   d if f icu lties   ar is e  at  th e  s tag e   o f   ex ec u tin g   th e   p lan ,   s ca f f o l d in g   ca n   b e  in   th e  f o r m   o f   s tep - by - s tep   g u id an ce   o r   r e m in d er s   ab o u t k ey   co n ce p ts   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   T h is   ap p r o ac h   h elp s   ad d r es s   s p ec if ic  d if f icu lties   in   g eo m etr y   p r o b lem   s o lv in g   an d   p r o m o tes   s tu d en ts ’   awa r en ess   o f   co g n itiv e  p r o ce s s es  d u r in g   p r o b lem   s o lv in g .   Stu d en ts   b ec o m e  m o r e  co n s cio u s   o f   th e   s tr ateg ies  an d   er r o r s   b y   p r o m o tin g   r ef lectio n   at  ea ch   s tep   o f   Pó ly a’ s   p r o b lem - s o lv in g   f r am ewo r k   [ 5 ] ,   [ 2 1 ] .  T h er ef o r e,   th e  lear n in g   p r o ce s s   f o cu s es  o n   o b tain i n g   co r r e ct  an s wer s   an d   em p h asizes  th e  d e v elo p m e n t  o f   tr an s f er ab le  m etac o g n itiv e  s k i lls .   T h e  d e v elo p m e n t  o f   FIS - b a s ed   s ca f f o ld in g   s y s tem s   f o r   g eo m etr y   lear n in g   o f f e r s   a   p r o m is in g   o p p o r tu n ity   t o   ad d r ess   lo n g - s tan d in g   c h allen g es  in   t h is   f ield .   T h e  s y s tem s   ca n   en h an ce   th e   lear n in g   ex p er ien ce   an d   im p r o v e   s tu d e n t  o u tc o m es  b y   in c o r p o r atin g   a  th o r o u g h   u n d er s tan d i n g   o f   s tu d en t  c h allen g es,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t 2 0 2 6 :   3 2 8 6 - 3 2 9 8   3288   th e  p r in cip les  o f   ef f ec ti v e  s ca f f o ld in g ,   an d   th e  ad a p tiv e  ca p a b ilit ies  o f   FIS.   Ho wev er ,   th e   r ea lizatio n   r eq u ir es   s tr o n g   in ter d is cip lin ar y   co lla b o r atio n   b etwe en   m ath e m atics  teac h er s ,   g eo m etr y   d o m ain   ex p er ts ,   lear n in g   s y s tem   d esig n er s ,   an d   ed u ca tio n al  ex p er ts .   L ea r n in g   to o ls   a d d r ess in g   d if f icu lties   in   g e o m etr y   an d   en h an cin g   d ee p er   ap p r ec iatio n   o f   m at h e m atics a m o n g   s tu d en ts   ar e  d ev elo p ed   th r o u g h   th is   co llab o r ativ e  ef f o r t.       2.   M E T H O D   FIS  was   cr ea ted   b y   ad ap tin g   th e  r ap id   ap p licatio n   d ev elo p m en t  ( R AD)   m eth o d o lo g y ,   wh ich     in clu d es  f o u r   s tag es:  p r o to ty p e  d esig n ,   r eq u ir e m en ts   p lan n i n g ,   a n d   iter ativ e   co n s tr u ctio n   [ 3 3 ] .   Acc o r d i n g   to   Po u r jav ad   a n d   Ma y o r g a  [ 3 4 ] ,   th e  f u zz y   Ma m d an i  m et h o d   f o r   ca lcu latin g   co n tr o l  o u tp u t s   co n s is ts   o f   th r ee   p r im ar y   s tep s .   T h ese  s tep s   ar e  ev alu atio n ,   f u zz if icatio n ,   a n d   d ef u zz if icatio n .       2 . 1 .     P l a nn ing   p ha s e   T h e  p lan n in g   p h ase  s tar ts   wit h   th e  in itial  s tag e  o f   th e  Ma m d an i  m eth o d ,   ca lled   f u zz if icatio n ,   wh er e   in p u t  an d   o u t p u t  v a r iab les  ar e   id en tifie d   an d   th eir   r esp ec tiv e  f u zz y   s ets  ar e  d e f in ed .   I n   t h e  Ma m d an i  m eth o d ,   b o th   i n p u t   an d   o u tp u t   v ar ia b les  ar e  s eg m e n ted   i n to   o n e   o r   m o r e  f u zz y   s ets.  Seco n d ly ,   r u le  e v alu atio n   in co r p o r ates  th e  im p licatio n   f u n ctio n   th r o u g h   m in   a n d   r u le  co m p o s itio n .   Du r in g   th is   s tag e,   th e  im p licatio n   f u n ctio n   e m p lo y e d   is   m in ,   a n d   th e  r u le   co m p o s itio n   r esu lts   f r o m   t h e  in f er e n ce   p r o ce s s .   T h e  m ax   m eth o d   is   u s ed   am o n g   t h e  th r ee   in f e r en ce   m eth o d s   av ailab le.   T h e  d e f u zz if icatio n   s tag e  em p lo y s   th e  ce n tr o id   o f   ar ea   ( C OA )   m et h o d   f o r   d e f u zz if ica t io n   wit h i n   Ma m d a n i' s   f u zz y   r u le  co m p o s iti o n .   T h is   p r o ce s s   is   ill u s t r a te d   b y   ( 1 ) .     z = ∑ μ   D ∑ μ   ( 1 )     W h er e  μ   r ep r esen ts   th e  m e m b er s h ip   d eg r ee   o f   t h e  f u zz y   s et  an d   D  d en o tes a  p r ec is e  n u m b er .     FIS  ad o p ts   m u lti - in p u t  s in g le - o u tp u t  ( MI SO)   s tr u ctu r e,   in   wh ich   th e  in p u ts   co n s is t  o f   s ca f f o ld in g   co m p o n en ts   r eq u ir ed   to   ad d r ess   er r o r s   in   s o lv in g   g eo m etr y   p r o b lem s ,   wh ile  th e   o u tp u t  r e p r esen ts   th e   ap p r o p r iate  lev el.   T h is   s tu d y   r ef er s   to   Pó ly a' s   s tag es  o f   p r o b lem   s o lv i n g ,   wh ich   in clu d e   u n d er s tan d in g   th e   p r o b lem ,   as  well  as  p lan n in g ,   im p lem en tin g ,   an d   r e - e x am in i n g   th e   s o lu tio n .   T h is   s tu d y   cla s s if ies  s ca f f o ld in g   co m p o n en ts   in to   th r e e  ca teg o r ies  ad ju s ted   to   Pó ly a' s   s tag es ,   n am ely   e n v ir o n m en tal  p r o v i s io n s ,   ex p lan atio n ,   r ev iew,   r estru ctu r in g ,   an d   d e v elo p in g   co n ce p tu al  th in k i n g ,   b y   r ef er r i n g   to   th e  [ 3 5 ]   s ca f f o ld in g   m o d el.   E ac h   co m p o n en t  is   r ated   with   a  ce r tain   s ca le,   an d   th e  f u zz y   s y s tem   p r o d u ce s   o u tp u t  in   th e  f o r m   o f   s ca f f o ld in g   lev els  d iv id ed   in to   in itial,  ad v an ce d ,   in d ep en d en t,  an d   h ig h   in d ep en d en ce .   T h is   s tu d y   a im s   to   p er s o n alize   lear n in g   s u p p o r t  b ased   o n   s tu d en ts '   er r o r s   in   s o lv in g   g e o m etr y   p r o b lem s   to   im p r o v e   u n d er s tan d i n g   a n d   in d ep en d en ce .   A n g h iler i’ s   [ 3 5 ]   s ca f f o l d in g   f r am ewo r k   is   m ap p ed   o n to   ea ch   s tag e  o f   p r o b lem   s o lv in g   to   clar if y   th e  r elatio n s h ip   b etwe en   s ca f f o ld in g   co m p o n en ts   a n d   Pó ly a’ s   p r o b lem - s o lv in g   s tag es.  T h e  m ap p in g   r ep o r ts   h o w  d if f er en t  s ca f f o ld in g   s tr ateg ies  s u p p o r t  s tu d en t s   at  s p ec if ic  co g n itiv e  s tag es.  T ab le  1   p r o v id es  a  d etailed   d escr ip tio n   o f   th e  s ca f f o ld in g   c o m p o n en ts .       T ab le  1 .   Descr ip tio n   o f   s ca f f o ld in g   co m p o n en ts   ass o ciate d   with   Pó ly a' s   p r o b lem - s o lv in g   s t ag es   A n g h i l e r i ' s sc a f f o l d i n g   c o m p o n e n t   S t a g e s  o f   p r o b l e m s o l v i n g   P o l y a   En v i r o n m e n t a l   p r o v i s i o n s   ( e p )   U n d e r st a n d   t h e   p r o b l e m :   ‒   V i su a l i z e   t h e   p r o b l e m   ‒   R e o r g a n i z e   f a c t s  a n d   p r o b l e ms   u s i n g   o w n   l a n g u a g e   Ex p l a i n i n g ,   r e v i e w i n g ,   a n d   r e st r u c t u r i n g   ( e r )     M a k e   a   p l a n :   ‒   M a k e   c o n n e c t i o n s fr o m w h a t   i s   k n o w n   ( f a c t s)   t o   t h e   p r o b l e m   ‒   D e v e l o p   a   p r o b l e m - s o l v i n g   p l a n   o r   s t r a t e g y   b a se d   o n   c o n c e p t s re l a t e d   t o   t h e   p r o b l e m   C a r r y   o u t   t h e   p l a n :   ‒   A p p l y   t h e   c o n c e p t s   a n d   st r a t e g i e s  t h a t   h a v e   b e e n   c h o se n   t o   s o l v e   t h e   p r o b l e m.   ‒   P e r f o r m c a l c u l a t i o n s   c a r e f u l l y   a n d   t h o r o u g h l y .   D e v e l o p i n g   c o n c e p t u a l   t h i n k i n g   ( d c )   Lo o k   b a c k :   ‒   A n sw e r   p r o b l e ms  b a s e d   o n   p r o b l e m - s o l v i n g   a n d   r e f l e c t   o n   t h e   a n sw e r s  t h a t   h a v e   b e e n   mad e .     ‒   Lo o k   f o r   o t h e r   a l t e r n a t i v e s   t o   s o l v e   t h e   p r o b l e m  o r   t h e   p o ssi b i l i t y   o f   o t h e r   c o n c e p t s   r e l a t e d   t o   t h e   p r o b l e m  a t   h a n d .       2 . 2 .     P r o t o t y pe  d esig n   Du r in g   th e  p r o to ty p e  d esig n   p h ase,   ea ch   cr iter io n   was  ev alu ated   an d   class if ied   in to   th r ee   ca teg o r ies:   s tr o n g ,   m o d er ate,   a n d   wea k ,   ea ch   with   its   o wn   v alu e  r an g e.   T h e  d o m ain   in ter v al  o f   ea ch   in p u t  v ar iab le  is   ad ju s ted   to   th e  n u m b er   o f   d escr ip to r s   f r o m   th e   v ar iab le.   A  d escr ip to r   was  ass ess ed   at  a  m ax im u m   o f     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dete r min in g   s tu d en t sca ffo ld in g   leve ls   in   g eo metry  p r o b lem - s o lvin g :   a   f u z z y  …   ( Yu n ia r   I k a   P u tr i P r a n ya ta )   3289   1 0   p o in ts .   T h e  en v ir o n m e n tal  p r o v is io n s   v ar iab le  h as  2   d escr ip to r s   s in ce   th e  d o m ain   in ter v al  is   [ 0 , 2 0 ] .   T h e   ex p lain in g ,   r ev iewin g ,   a n d   r e s tr u ctu r in g   v a r iab le  h as  4   d es cr ip to r s ,   an d   t h e  d o m ai n   in te r v al  is   [ 0 , 4 0 ] .   T h e   d ev el o p in g   c o n ce p tu al   th in k in g   v ar ia b le  h as   2   d escr ip to r s ,   a n d   th e   d o m ain   in ter v al   is   [ 0 , 2 0 ] .   T a b le  2   d is p lay s   th e  r an g e  o f   v alu es f o r   t h e  th r e e  cr iter ia.   T h e  r a n g e  s er v es a s   d ata  to   ass ess   th e  d eg r ee   o f   s tu d en t scaf f o ld in g .     2 . 3 .     I t er a t iv e  c o ns t ruct io n   Du r in g   t h e  p r o to ty p e  d e v elo p m en t  s tag e,   th e  m ai n   co m p o n en t  d is p lay   o f   th e   Ma m d a n i  FIS  was  d esig n ed   b y   f o c u s in g   o n   f o u r   f u n ctio n al  m o d u les ,  as  s h o wn   in   Fig u r e  1 .  T h e  o v er all  s tr u ct u r e  o f   th e  p r o p o s ed   Ma m d an i  FIS  is   illu s tr ated   in   Fig u r e  2 .   T h e  ar c h itectu r e  p r o g r ess es  f r o m   lef t  to   r ig h t,   tr an s itio n in g   f r o m   th r ee   in p u ts   ( ep ,   e r ,   an d   d c)   to   th e  o u tp u t ( s ca f f o ld in g   le v el) .           Fig u r e  1 .   Diag r a m   o f   Ma m d an i FI S m o d el  u s ed   in   th is   s tu d y           Fig u r e  2 .   Diag r a m   th e  in p u ts   a n d   o u t p u ts   o f   th e   p r o p o s ed   Ma m d an i FI S m o d el  u s ed   to   id e n tify   s tu d en ts ’   s ca f f o ld in g   lev els       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  f u zz y   s y s tem   was  cr ea te d   u s in g   t h e  Ma m d a n i  m eth o d   b y   co m b in in g   th e  p r im ar y   f u n ctio n al  m o d u les,  n am el y   f u zz if icatio n ,   in f er e n ce ,   r u le  ev alu atio n ,   an d   d ef u zz if icatio n .   E ac h   m o d u le  p lay s   a  cr u cial  r o le  in   p r o ce s s in g   s tu d en t   p e r f o r m a n ce   d ata  an d   c o n v e r tin g   th e   co n te x t  in to   m ea n i n g f u l  s ca f f o ld in g - lev el   r ec o m m en d atio n s .   T h is   s tr u ctu r ed   ap p r o ac h   allo ws  th e  s y s tem   to   m an ag e  u n ce r tain ties   in   s tu d en t  er r o r s   an d   o f f er   a d ap tiv e  s u p p o r t a lig n ed   with   in s tr u ctio n al  r eq u i r em en t s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t 2 0 2 6 :   3 2 8 6 - 3 2 9 8   3290   3 . 1 .     F uzzif ica t io n   Fu zz y   l o g ic  is   u tili ze d   to   a n aly ze   r ea l - tim e  ex p er im en ta l  in p u ts   an d   ass ess   th eir   m em b er s h ip     lev els  [ 3 6 ] .   Fu zz if icatio n   is   a  co m p o n en t  o f   f u zz y   lo g ic  th at   tr an s f o r m s   cr is p   d ata  in to   f u zz y   v alu es  r an g in g   f r o m   0   to   1   [ 3 7 ] .   I n   th is   co n te x t,  a  v alu e  o f   1   in d icate s   f u ll ( 1 0 0 %)  m em b e r s h ip   in   th e  f u z zy   s et,   wh ile  a  v alu e   of   0   in d icate s   n o   ( 0 %)  m em b e r s h ip .   T ab le   2   p r esen ts   d etails   o n   lin g u is tic  v a r iab les  lin k ed   to   ea ch   p ar am eter ,   f ac ilit atin g   a  th o r o u g h   u n d er s tan d in g   o f   t h e  f u zz y   s ets.  Fu zz y   in p u ts   s h o u ld   b e  u tili ze d   with   Ma m d an i  FIS.   T o   tr an s f o r m   cr is p   in p u ts   in to   f u zz y   o n es,  m em b er s h ip   f u n ctio n s   ar e  em p lo y ed   to   d ef in e  in p u t  s ets.    T ab le  2   illu s tr ates  v ar io u s   f o r m s   o f   m em b e r s h ip   f u n ctio n s   t h at  r ep r esen t  d i f f er en t  le v els  o f   f u zz i n ess   ac r o s s   v ar io u s   s ce n ar io s .       T ab le  2 .   Fu zz y   lin g u is tic  v ar ia b les f o r   ea ch   p ar am eter   P a r a me t e r   C o d e   Li n g u i s t i c   v a r i a b l e   R a n g e   R e p r e se n t a t i o n   I n p u t   ( 3 )   ep   S t r o n g   ( T)   1 2   –   20   F i g u r e   3       M o d e r a t e   ( S )   0 4   –   16         W e a k   ( R )   0 0   –   08       er   S t r o n g   ( T)   2 4   –   40   F i g u r e   4       M o d e r a t e   ( S )   0 8   –   32         W e a k   ( R )   0 0   –   16       dc   S t r o n g   ( T)   1 2   –   20   F i g u r e   5       M o d e r a t e   ( S )   0 4   –   16         W e a k   ( R )   0 0   –   08     O u t p u t   Le v e l   B e g i n n e r   l e v e l   ( LA )   0 0   –   30   F i g u r e   6       A d v a n c e d   l e v e l   ( LL)   1 0   –   50         I n d e p e n d e n t   l e v e l   ( LI )   3 0   –   70         H i g h   i n d e p e n d e n c e   ( L K T)   5 0   –   80         3 . 1 . 1 .   I np ut  v a ria ble   env iro nm ent a l pro v is io ns :   dev elo pin g   co ncept ua l t hin k ing   T h e  r an g e  f o r   ea ch   ca teg o r y   is   ca lcu lated   b ased   o n   th e  an aly s is   o f   s tu d en t  test   r esu lt s   wh e n   wo r k in g   o n   g e o m etr y   p r o b lem s   an d   a d j u s ted   ac co r d in g   to   T ab le  1 .   Fig u r es  3   to   6   d is p lay   f u zz y   m e m b er s h ip   f u n ctio n s   cr ea ted   with   Mic r o s o f t   E x ce l.   T h e   f o u r   f ig u r es  illu s tr ate  a  m em b er s h ip   f u n ctio n   co m p o s ed   o f   a   co m b in atio n   o f   tr ap ez o i d al  s h ap es.  T h is   is   co m m o n l y   u s ed   b ec a u s e  o f   its   s im p licity   an d   ca n   b e  r ep r ese n ted   u s in g   a  s tr aig h t   lin e  [ 3 8 ] .   T o   en h an ce   r e p r o d u cib ilit y ,   th e  ex ac t  p ar am eter   s ettin g s   o f   th e  tr ap ez o id al  m e m b er s h ip   f u n ctio n s   ar e  ex p licitly   p r o v i d ed   in   T a b le  3 .   T h ese  p ar am eter s   d ef i n e  th e  lo wer ,   u p p er ,   an d   o v e r lap p in g   r eg io n s   f o r   ea ch   f u zz y   s et.       T ab le  3 .   Par am eter s   o f   th e  tr a p ez o id al  m em b er s h ip   f u n ctio n   V a r i a b l e   F u z z y   s et   a   b   c   d   ep   W e a k   0   0   4   8   ep   M o d e r a t e   4   8   12   16   ep   S t r o n g   12   16   20   20   er   W e a k   0   0   8   16   er   M o d e r a t e   8   16   24   32   er   S t r o n g   24   32   40   40   dc   W e a k   0   0   4   8   dc   M o d e r a t e   4   8   12   16   dc   S t r o n g   12   16   20   20           Fig u r e  3 .   Mo d el  p er f o r m a n ce   u s in g   a  tr ap ez o id al  m em b e r s h ip   f u n ctio n   f o r   ep   i n p u t  v ar iab l e   0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 0 4 8 12 16 20 M e mb e r sh i p   d e g r e e S c a f f o l d i n g   sco r e   o f   e n v i r o n me n t a l   p r o v i si o n s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dete r min in g   s tu d en t sca ffo ld in g   leve ls   in   g eo metry  p r o b lem - s o lvin g :   a   f u z z y  …   ( Yu n ia r   I k a   P u tr i P r a n ya ta )   3291       Fig u r e  4 .   Mo d el  p er f o r m a n ce   u s in g   a  tr ap ez o id al  m em b e r s h ip   f u n ctio n   f o r   er   i n p u t  v ar iab l e           Fig u r e  5 .   Mo d el  p er f o r m a n ce   u s in g   a  tr ap ez o id al  m em b e r s h ip   f u n ctio n   f o r   d c  i n p u t  v ar iab l e           Fig u r e  6 .   T h e  m em b er s h ip   f u n ctio n s   f o r   th e  o u tp u t  v ar iab le   t o   r ep r esen tin g   s ca f f o ld i n g   lev els p r o d u ce d       Fig u r es  3   to   5   illu s tr ate  th e  u s e  o f   th e  i n f er en ce   s y s tem   to   g en er ate  th e  in p u t  f o r   th e  f u zz y   d ec is io n   in d e x .   T h e   eq u atio n   u s ed   to   d eter m in e  th e  f u zz y   m em b er s h ip   v alu e  o f   t h e  en v ir o n m e n tal  p r o v is io n s   ( ep )   in p u t  s et  is   d iv id ed   in to   th r ee   f u zz y   s ets:   wea k   ( ep R ) ,   m o d er ate  ( e p S),   an d   s tr o n g   ( ep T ) ,   as  s h o wn   in     ( 2 )   to   ( 4 ) .   T h e  v alu e  o f   x   is   th e  test   r esu lts   o f   g eo m etr y   q u e s tio n s   ad ju s ted   to   T ab le  4 .   B ef o r e  p r esen tin g   th e   m ath em atica l  eq u atio n s   o f   t h e  m em b e r s h ip   f u n ctio n s ,   th e  r elatio n s h ip   b etwe en   in p u t   v ar iab les  an d   th e   0 0 . 2 0 . 4 0 .6 0 . 8 1 1 . 2 0 8 16 24 32 40 M e mb e r sh i p   d e g r e e S c a f f o l d i n g   sco r e   o f   e x p l a i n i n g ,   r e v i e w i n g ,   a n d   r e st r u c t u r e d 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 0 4 8 12 16 20 M e mb e r sh i p   d e g r e e S c a f f o l d i n g   sco r e   o f   d e v e l o p i n g   c o n c e p t u a l   t h i n k i n g 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 M e mb e r sh i p   d e g r e e R a t e   o f   st u d e n t   sca f f o l d i n g   l e v e l s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t 2 0 2 6 :   3 2 8 6 - 3 2 9 8   3292   co r r esp o n d in g   f u zz y   s ets  is   s u m m ar ized   to   im p r o v e  clar ity   an d   r ea d ab ilit y .   T h is   s u m m ar y   allo ws  s tu d en ts   to   u n d er s tan d   t h e  s tr u ctu r e  o f   th e   f u zz y   m o d el  b e f o r e  t h e  f o r m a l f o r m u latio n .     ( ) = { 1 ,           < 4 8 − 4 , 4 ≤ < 8 0 ,             ≥ 8     ( 2 )     ( ) = {         0 ,                       < 4 − 4 4 ,               4 ≤ < 8 1 , 8 ≤ < 12 16 − 4 ,         12 ≤ < 16 0 ,                   ≥ 16     ( 3 )     ( ) = { 0 ,                 < 12 − 12 4 , 12 ≤ < 16   1 ,                   ≥ 16     ( 4 )     T h e  eq u atio n   u s ed   to   ca lcu lat e  th e  f u zz y   m em b er s h ip   v alu e  o f   t h e  in p u t  s et  f o r   e x p lain i n g ,   r ev iewin g ,   an d   r estru c tu r ed   ( er )   is   d iv i d ed   in t o   th r ee   f u zz y   s ets:   wea k   ( er R ) ,   m o d er ate   ( er S),   an d   s tr o n g   ( er T ) ,   as  s h o wn   in   ( 5 )   to   ( 7 ) .   T h e  v al u e  o f   x   is   th e  test   r esu lts   o f   g eo m etr y   q u es tio n s   ad ju s ted   to   T ab le  4 .     ( ) = { 1 , < 8 16 − 8 , 8 ≤ < 16   0 , ≥ 16     ( 5 )     ( ) = {         0 , < 8 − 8 8 , 8 ≤ < 16 1 , 16 ≤ < 24 32 − 8 , 24 ≤ < 32 0 , ≥ 32   ( 6 )     ( ) = { 0 , < 24 − 24 8 , 24 ≤ < 32   1 , ≥ 32     ( 7 )     T h e  eq u atio n   to   d eter m i n e  th e   f u zz y   m em b e r s h ip   v alu e  f o r   d ev elo p in g   co n ce p tu al   th in k in g   ( d c )   is   s p lit  in t o   wea k   ( d cR),   m o d e r ate  ( d cS) ,   a n d   s tr o n g   ( d cT )   f u zz y   v alu es,  as  s h o wn   in   ( 8 )   to   ( 1 0 ) .   T h e  v alu e  o f   x   is   th e  test   r esu lts   o f   g eo m etr y   q u esti o n s   ad ju s ted   to   T ab le  4 .      ( ) = { 1 , < 4 8 − 4 , 4 ≤ < 8 0 , ≥ 8     ( 8 )      ( ) = {         0 , < 4 − 4 4 , 4 ≤ < 8 1 , 8 ≤ < 12 16 − 4 , 12 ≤ < 16 0 , ≥ 16     ( 9 )      ( ) = { 0 , < 12 − 12 4 , 12 ≤ < 16   1 , ≥ 16     ( 1 0 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dete r min in g   s tu d en t sca ffo ld in g   leve ls   in   g eo metry  p r o b lem - s o lvin g :   a   f u z z y  …   ( Yu n ia r   I k a   P u tr i P r a n ya ta )   3293   T ab le  4 .   De f in itio n   o f   t h e  m e m b er s h ip   d e g r ee   f o r   th e  i n p u t  v ar iab le  r elate d   to   s ca f f o ld in g   co m p o n en ts   I n p u t   v a r i a b l e   C o d e   F u z z y   s e t s   D o ma i n   En v i r o n m e n t a l   p r o v i s i o n s   ep   W e a k ,   m o d e r a t e ,   st r o n g   [0 – 20]   Ex p l a i n i n g ,   r e v i e w i n g ,   r e s t r u c t u r i n g   er   W e a k ,   m o d e r a t e ,   st r o n g   [0 – 40]   D e v e l o p i n g   c o n c e p t u a l   t h i n k i n g   dc   W e a k ,   m o d e r a t e ,   st r o n g   [0 – 20]   O u t p u t     l e v e l   B e g i n n e r ,   a d v a n c e d ,   i n d e p e n d e n t ,   h i g h   i n d e p e n d e n c e   [0 – 80]       3 . 2 .     Dev el o pin g   f uzzy   rule  ba s e   T h e  f u zz y   r u le  b ase  was  cr ea ted   th r o u g h   ex p er t  j u d g m e n t,   in v o l v in g   th r ee   m ath em atics  ed u ca tio n   s p ec ialis t s   with   d o cto r al   d eg r ee s   an d   o v er   f iv e   y ea r s   o f   e x p er ien ce   in   teac h in g   g eo m etr y   an d   in s tr u ctio n al  d esig n .   T h e   ex p e r ts   in d ep en d e n tly   p r o p o s ed   i n itial  r u le  s ets  b ased   o n   co m m o n   s tu d e n t  er r o r s   an d   s ca f f o ld in g   s tr ateg ies  in   lin e  with   Pó ly a’ s   p r o b lem - s o lv in g   s tag es.  A  c o n s en s u s   p r o ce s s   was  co n d u cte d   th r o u g h   f o cu s ed   d is cu s s io n s   to   r ef in e  a n d   v alid ate  r u les,  en s u r in g   c o n s is ten cy   an d   p ed a g o g ical   r elev an ce .   T h is   ex p e r t - b ase d   v alid atio n   p r o ce s s   en h an ce s   th e  cr ed ib ilit y   an d   r ig o r   o f   th e  p r o p o s ed   in f er en ce   r u les.   T h e   'r u l e  b a s e '  i s   t h e  m o s t   e s s e n t i a l   p a r t  o f   t h e  F I S   m o d e l .   T h e s e   r u l e s   ar e   m o r e   s t r a ig h tf o r w ar d   t o   f o r m u l a te   u s i n g   l a n g u ag e   r a th e r   t h a n   n u m b e r s   an d   u s u a l ly   a p p e a r   a s   'I F - T H E N '  s t a t e m e n t s   w i t h   f u z zy   c o n d i t i o n a l   lo g i c.   I F - T H E N  r u l e s   a r e   co m p o s e d   o f   t wo   p ar t s :   t h e  a n te c e d e n t ,   w h i ch   r ep r e s e n t s   t h e  i n p u t s ,   a n d   th e   co n s eq u en t ,   wh i c h   in d i c a t e s   t h e   r e s u l t   [ 3 9 ] .   A c t i v at i n g   a l l   r u l e s   th a t   h a v e   a   t r u e   p r e m i s e   h e lp s   f o r m   t h e   f u z zy   co n c lu s i o n   s e t .   T h e   e x t en t   to   wh i c h   e a ch   r u l e   ac t i v a t e s   d e p en d s   o n   h o w   c lo s e l y   th e   an t e c ed e n t  m a t c h e s   th e   i n p u t.   T h i s   ap p r o x i m a t e   m a t ch i n g   f o r m s   t h e  f o u n d a t i o n   f o r   i n te r p o l a t in g   b e t w e e n   p o te n t i a l  i n p u t   s t a t e s   a n d   r ed u ce s   t h e   n u m b e r   o f   r u le s   r e q u i r ed   to   s p e c i f y   t h e   in p u t - o u tp u t   r e l a ti o n s h ip .   I F - T H E N  r u l e s   a r e  e s s e n t ia l   b e c au s e   t h e y   e n ab l e  t h e  en c o d i n g   o f   h u m an   ex p e r t i s e  a n d   k n o w l ed g e   v i a  f u z zy   r u l e s .   D i f f e r e n t  m e th o d s ,   in c lu d in g   e x p e r t  k n o w le d g e ,   e x p er t i s e ,   an d   f u z z y   m o d e l s ,   ca n   b e  em p l o y ed   to   cr e a t e   f u z zy   r u l e s .   I n   th is   s tep ,   a  s et  o f   f u zz y   lin g u is tic  r u les  is   estab li s h ed   b a s ed   o n   ex p e r t  k n o wled g e  to   d ev elo p   th e  r an k in g   m o d el.   T h e  r u les  ar e  estab lis h ed   b ased   o n   th e  d ec is io n   m ak e r ' s   p r ef er en ce s   to   e n s u r e  s u itab le   r ec o m m en d atio n s   f o r   s ca f f o ld in g   lev els.  T h e  ad d itio n al  r eq u ir em en t  f o r   d eter m i n in g   th e   s ca f f o ld in g   lev el  is   th e  cr iter io n   o f   a  m in im u m   c o m p o n en t  at  a  m o d er ate  lev el .   B y   u n d er s tan d i n g   th e  r eq u ir em en t,  s tu d en ts   ca n   m o r e  ea s ily   r ec eiv e  a p p r o p r ia te  lear n in g   s u p p o r t  b ased   o n   t h e  d ef in e d   s ca f f o ld i n g   co m p o n en ts   an d   r elev an t   lev els.  T h e  FIS  s y s tem ,   ac co r d in g   to   th e  r eq u ir e m en ts ,   is   d etailed   in   T ab le  5 .       T ab le  5 .   T h e  in f er e n ce   r u le   b a s e  o f   th e  Ma m d a n i FI S m o d el  u s ed   to   d ef i n e  s ca f f o ld in g   lev e ls   R u l e   n o   IF   TH EN   Ep   er   dc   l e v e l   1   W e a k   W e a k   W e a k   B e g i n n e r   2   W e a k   W e a k   M o d e r a t e   B e g i n n e r   3   W e a k   W e a k   S t r o n g   B e g i n n e r   4   W e a k   M o d e r a t e   W e a k   B e g i n n e r   5   W e a k   M o d e r a t e   M o d e r a t e   A d v a n c e   6   W e a k   M o d e r a t e   S t r o n g   A d v a n c e   7   W e a k   S t r o n g   W e a k   B e g i n n e r   8   W e a k   S t r o n g   M o d e r a t e   A d v a n c e   9   W e a k   S t r o n g   S t r o n g   I n d e p e n d e n t   10   M o d e r a t e   W e a k   W e a k   B e g i n n e r   ⋮   ⋮   ⋮   ⋮   ⋮   ⋮   ⋮   ⋮   ⋮   ⋮   27   S t r o n g   S t r o n g   S t r o n g   H i g h   i n d e p e n d e n c e       3 . 3 .     Def uzzif ica t io n   On ce   th e  FIS  p r o ce s s   co n clu d es,  th e  d ef u zz if icatio n   s te p   tr an s f o r m s   th e  o u tp u t  in to   p r ec is e,   n u m er ical  v alu es.  Var io u s   tech n iq u es in   f u zz y   lo g ic,   lik e  th e  ce n tr o id ,   h eig h t,  an d   m ea n - m ax   m eth o d s ,   ca n   b e   u s ed   f o r   d e f u zz if icatio n   [ 4 0 ] .   T h is   p r o b lem   em p lo y s   th e  c en tr o id   m eth o d   to   d e r iv e  a  p r ec is e  o u tp u t  v alu e   f r o m   t h e  f u zz y   o u tp u t  s et  p r o d u ce d   d u r in g   th e  p r ev io u s   in f er en ce   p r o ce s s .   T h er ef o r e,   th e  v al u e  o f   z   is   d eter m in ed   u s in g   th e  ce n tr o id   m eth o d .   T h e  o u t p u t  f o r   ass ess in g   s ca f f o ld in g   lev els  in clu d es  f o u r   f u zz y   s ets:   b eg in n er ,   ad v an ce d ,  in d ep en d en t,  a n d   h ig h   in d ep en d en ce   lev el .   T h e   f u zz y   d e cisi o n   in d ex   is   ca lcu lated   b y   r ec alcu latin g   th e   d ec is io n   lev el  p er ce n tag e  b ased   o n   th e  o b tain ed   c r is p   d ec i s io n   v alu e.   T h e  c o n s tr u cted   i n f er en ce   s y s tem   is   u s ed   to   o b tain   th e  f u zz y   d ec is i o n   in d e x   o u t p u t  as  ( 1 1 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t 2 0 2 6 :   3 2 8 6 - 3 2 9 8   3294    ( ) = { 1 , < 10 30 − 20 , 10 ≤ < 30 0 , ≥ 30    ( ) = {         0 , < 10 − 10 20 , 10 ≤ < 30 50 − 20 , 30 ≤ < 50 0 , ≥ 50    ( ) = {         0 , < 30 − 30 20 , 30 ≤ < 50 70 − 20 , 50 ≤ < 70 0 , ≥ 70    ( ) = { 0 , < 50 − 50 20 , 50 ≤ < 70 1 , ≥ 70     ( 1 1 )     3 . 4 .     I m ple m ent a t io n o f   M a m da ni F I S in Sprea d s heet     T h e  in s tr u m en t  c o n s is ts   o f   th e  in ter ac tio n   b etwe en   t h e  p r i m ar y   an d   s ev er al  au x iliar y   s p r ea d s h ee ts .   T h e  p r im ar y   s p r ea d s h ee t  p r o v id es  a  s im u latio n   f o r   d eter m in in g   th e  lev el  o f   s ca f f o ld in g   b ased   o n   s tu d en ts '   p er f o r m an ce   in   s o lv in g   g eo m etr y   p r o b lem s .   Me a n wh ile,   th e  au x iliar y   s p r ea d s h ee ts   co n tain   ca lcu latio n s   r elate d   to   th e  d if f e r en t  co m p o n en ts   o f   s ca f f o ld in g   an d   c o r r esp o n d in g   le v els,  s er v in g   as  d ata  s o u r ce s   f o r   th e   p r im ar y   s p r ea d s h ee t.  T h is   im p lem en tatio n   was  ca r r ied   o u t  o n   3 0   ad d itio n al  ca s es,  as  s h o wn   in   T ab le  6 .   T h e  s u b ject  d ata  is   co llected   f r o m   p er s o n al  in f o r m atio n   r ela ted   to   s tu d en ts '  co g n itiv e  ab ilit ies,  s ca f f o ld in g   elem en ts ,   an d   p r o b lem - s o lv in g   s k ills .   T h is   in f o r m atio n   is   u s ed   as  in p u t  to   d eter m in e  th e  ap p r o p r iate  lev el  o f   s ca f f o ld in g   to   s u p p o r t le ar n in g   n ee d s   an d   en h a n ce   p r o b lem - s o lv in g   ab ilit ies.        T ab le  6 .   I m p lem en tatio n   o f   M am d an i FI S in f er e n ce   r u le  b ase  f o r   s ca f f o ld in g   le v el  d eter m i n atio n   S u b j e c t   I n p u t   O u t p u t   l e v e l     ep   er   dc     S1   13   16   00   A d v a n c e   S2   09   25   05   A d v a n c e   S3   09   30   06   A d v a n c e   S4   17   20   05   A d v a n c e   S5   04   35   14   A d v a n c e   S6   08   35   11   A d v a n c e   S7   15   35   14   I n d e p e n d e n t   S8   20   40   12   H i g h   i n d e p e n d e n c e   ⋮   ⋮   ⋮   ⋮   ⋮   S 2 7   06   19   03   B e g i n n e r   S 2 8   05   31   07   A d v a n c e   S 2 9   14   39   11   I n d e p e n d e n t   S 3 0   16   30   13   I n d e p e n d e n t       3 . 5 .     Dis cus s io n   A  d ec is io n   s u p p o r t  s y s tem   f o r   d eter m in in g   s ca f f o ld i n g   lev els  is   im p lem en ted   u s in g   v a r io u s   co m p u tatio n al   m eth o d s .   T h is   s y s tem ,   wh ich   u s es  th e  Ma m d an i  FIS  m eth o d ,   is   s u itab le  f o r   ed u ca ti o n al   s ettin g s   b ec au s e  it   ca n   m an ag e  u n ce r tain ty   an d   am b i g u ity   i n   s tu d en t  p er f o r m an ce   d ata.   Fu zz y   lo g ic  h as  b ee n   u tili ze d   in   ed u ca tio n   t o   ass is t  d ec is io n - m ak in g   p r o ce s s es  lik e  s ch o lar s h ip   s elec tio n ,   ac cr ed itatio n   ass ess m en t,   an d   p r o g r am   o r   m ajo r   s elec tio n ,   s h o win g   th e  f lex i b ilit y   an d   r elev a n ce   in   co m p le x   h u m an - ce n ter ed     d o m ain s   [ 4 1 ] – [ 4 3 ] .   T h e  p r i m ar y   b en ef it  o f   th e   Ma m d a n i  ap p r o ac h   is   its   ca p ac ity   t o   co n v er t  q u alitativ e  p ed ag o g ical  in s ig h ts   in to   u n d er s tan d ab le  f u zz y   r u les,  w h ich   p r o d u ce   r ec o m m en d atio n s   tailo r ed   to   th e   co n tex t.  Ho wev e r ,   th e   s y s tem   d o es  n o t  r ep lace   teac h er   j u d g m e n t  b u t  o p er atio n alize s   th e  co n ce p t   in to   a   tr an s p ar en t d ec is io n - m ak in g   f r am ewo r k .   Ma m d an i  FIS  was  u s ed   to   d eter m in e  ap p r o p r iate  s ca f f o l d in g   lev els  b ased   o n   s tu d en ts ’   er r o r   p atter n s   in   s o lv in g   g eo m etr y   p r o b lem s .   Ma m d an i  FIS  tr an s lated   p atter n s   o f   s tu d en t   er r o r s   ac r o s s   Pó ly a’ s   p r o b lem   s o lv in g   s tag es  in to   d if f e r en tia ted   s ca f f o ld in g   lev els.  T h e  s y s tem   o p er ates  th r o u g h   a  s tr u c tu r ed   s eq u en ce   o f   s tag es,  in clu d in g   f u zz i f icatio n   o f   in p u t  v ar iab les,  in f e r en ce   u s in g   ex p er t - d ef in ed   f u zz y   r u le s ,   r u le  ag g r e g atio n ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Dete r min in g   s tu d en t sca ffo ld in g   leve ls   in   g eo metry  p r o b lem - s o lvin g :   a   f u z z y  …   ( Yu n ia r   I k a   P u tr i P r a n ya ta )   3295   an d   d ef u zz if icatio n   to   p r o d u ce   cr is p   s ca f f o ld in g   lev el   o u tp u t s .   T h is   p r o ce s s   allo ws  d iv er s e   p atter n s   o f   s tu d en t  er r o r s   in   lin e   with   Pó l y a’ s   p r o b lem - s o lv in g   s tag es  to   b e   m a p p ed   in to   m ea n in g f u l  in s tr u cti o n al  s u p p o r t  lev els.  T h er ef o r e,   th e  s y s tem   p r o v id es  a  tr an s p ar en t  an d   in t er p r etab le  m ec h a n is m   f o r   co n n ec tin g   s tu d e n t   p er f o r m an ce   ch a r ac ter is tics   to   s ca f f o ld in g   r ec o m m e n d atio n s .   T h e  m ain   o b jectiv e  o f   in teg r atin g   Ma m d an i  d ec is io n   s u p p o r t  s y s tem   is   to   s u p p o r t  p e r s o n alize d   lear n in g   b y   b alan cin g   in s tr u ctio n al  s ca f f o ld in g   with   ac t u al  p r o b lem - s o lv in g   n ee d s .   T h e  s y s tem   ass i s ts   teac h er s   in   d eliv er i n g   s u p p o r t   b y   class if y in g   s tu d en ts   in to   d if f er en t  s ca f f o ld in g   lev els,  e n h an cin g   s tu d en ts ’   in d ep en d en ce   an d   s tr ateg ic  th in k in g .   T ea ch e r s   ca n   m o d if y   o r   e x p an d   th e   r u le  b ase   to   ac co m m o d ate   s p ec if ic   cu r r icu lu m   o b jectiv es,  in s titu tio n al  r eq u ir em en ts ,   o r   s tu d en t  c h ar ac ter is tics .   T h e   s ca f f o ld in g   r ec o m m en d atio n s   ca n   b e  r e f in ed   th r o u g h   ad d itio n al  r u les  o r   alter n ativ e  p ar am eter   s ettin g s   b y   lev er ag in g   th e   ad v an tag es o f   f u zz y   lo g ic,   en a b lin g   th e  s y s tem   to   f u n ctio n   as a   cu s to m izab le  d ec is io n - s u p p o r t to o l r ath er   th an   a  r ig id   ev alu ativ e   m ec h a n is m .   T h e   s p r ea d s h ee t - b ased   im p lem en tatio n   s h o ws  th at  th e   p r o p o s ed   s y s tem   is   p r ac tically   f ea s ib le  an d   ac ce s s ib le,   allo win g   teac h er s   an d   ass es s m en t  team s   to   ap p ly   th e  co n ce p t  with o u t   r eq u ir in g   ad v an ce d   tech n ical  in f r astru ctu r e.   I n   r ea l  in s tr u ctio n al  s ettin g s ,   teac h er s   m ak e  r ap id   in s tr u ctio n a l   ad ju s tm en ts   u n d e r   co g n itiv e  l o ad .   T h e  d ec is io n   s u p p o r t  s y s tem   h as  th e   p o ten tial  t o   allev iate  th e  b u r d en   b y   ex ter n alizin g   d ia g n o s tic  r ea s o n in g   p r o ce s s es,  en ab lin g   te ac h er s   to   co n ce n tr ate  o n   p ed ag o g ical  in ter ac tio n   r ath er   th an   o n   s u b jectiv e  ev a lu ativ e  ju d g m en ts   [ 4 1 ] .   Ho w ev er ,   class r o o m   in teg r atio n   o f   th e  s y s tem   is   n o t   in h er en tly   g u ar an teed .   T ea ch e r s   m u s t  r ec eiv e  p ed ag o g ical  tr ain in g   to   in ter p r et  s ca f f o ld in g   class if icatio n s   as   f o r m ativ e  g u i d an ce   r ath er   th an   as  p r escr ip tiv e  lab els.  I n   th e  ab s en ce   o f   th e  tr ain in g ,   t h e  s y s tem   m ay   b e  m is ap p r o p r iated   as  a  s u m m a tiv e  g r ad in g   in s tr u m en t,  wh i ch   co n tr ad icts   th e  d ev elo p m en tal  an d   ad ap tiv e   n atu r e  o f   s ca f f o ld in g   [ 2 1 ] .   T h er ef o r e,   s u cc ess f u l  ad o p ti o n   o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem   is   d ep en d en t  o n   p r o f ess io n al  d ev elo p m en t  in i tiativ es  th at  ex p licitly   co n n ec t  s y s tem   o u tp u ts   to   r esp o n s iv e  an d   ad ap tiv e   in s tr u ctio n al  p r ac tices  [ 4 2 ] .   T h e  s y s tem   o u tp u ts   wer e  d escr ip tiv ely   co m p ar ed   with   s tu d en ts '  o b s er v ed   p r o b lem - s o lv in g   b eh av io r s   an d   p er f o r m an ce   p atter n s   d u r in g   g eo m etr y   in s tr u ctio n   t o   ex am in e  th e   r elev a n ce   o f   t h e  g e n er ated   s ca f f o ld in g   r ec o m m en d atio n s .   T h e  an aly s is   s h o ws  a  co n s is ten cy   b etwe en   th e  r ec o m m en d ed   s ca f f o ld in g   lev els  an d   s tu d en ts ’   lear n in g   ch ar ac ter is t ics.  T h is   r esu lt  s u p p o r ts   th e  v iew  th at  ef f ec tiv e  in s tr u ctio n al  s u p p o r t  s h o u ld   b e   d iag n o s is - d r iv en   [ 4 3 ] .   Stu d en t s   ca teg o r ized   at  lo wer   s ca f f o l d in g   lev els  ten d ed   t o   ex h i b it  f r eq u en t  co n ce p tu al   m is u n d er s tan d in g s   a n d   p r o ce d u r al  er r o r s ,   wh ile  t h o s e  class if ied   at  h ig h er   i n d ep e n d en ce   le v els  r ep o r te d   m o r e  co h er en t  s o lu tio n   s tr ateg ies,  ef f ec tiv e  s elf - m o n ito r in g ,   an d   r ef lectiv e  p r o b lem - s o lv in g   b eh av io r s .   T h is   co r r esp o n d en ce   s u g g ests   th at  th e  p r o p o s ed   Ma m d a n i  FIS  p r o d u ce s   r ec o m m e n d ati o n s   p ed ag o g ically   m ea n in g f u l a n d   b alan ce d   with   s tu d en ts ’   ac tu al  lear n in g   n ee d s .   T h e  im p lem en tatio n   o f   th e  s y s tem   in   r ea l  class r o o m   en v ir o n m e n ts   p r esen ts   o p p o r tu n ities   an d   ch allen g es.  T ea ch e r s   r eq u i r e  t ar g eted   tr ain i n g   t o   in ter p r et  s y s tem   o u tp u ts   an d   i n teg r ate  t h e  r ec o m m e n d atio n s   ef f ec tiv ely   in to   in s tr u ctio n al   d ec is io n - m ak in g .   Mo r eo v e r ,   s tu d en t  d iv er s ity   in   ter m s   o f   lear n in g   s ty les,  cu ltu r al  b ac k g r o u n d s ,   an d   p r io r   k n o wled g e  n ec ess itates f lex ib ilit y   in   ap p ly in g   s ca f f o ld in g   r u les.  T h e  r u le  b a s e   s h o u l d   b e   t r e a t e d   a s   a d a p t a b l e   r a t h e r   t h a n   u n i v e r s al .   T h e   f l e x i b i l i t y   o f   f u z z y   l o g ic   e n a b l es   c o n t e x t u a l   ca lib r atio n ,   allo win g   s tu d en ts   t o   r ef in e   m em b er s h ip   f u n ctio n s   o r   r u les  ac co r d in g   to   class r o o m   ch ar a cter is tics   [ 3 4 ] .   T h is   ad ap tab ilit y   p o s itio n s   th e  s y s tem   as  a  co llab o r ativ e  p ed ag o g ical  in s tr u m en t   r ath er   th an   a  f ix e d   in tellig en t   tu to r .   Fu t u r e  e x ten s io n s   o f   t h e   s y s tem   in co r p o r ate   ad a p tiv e  m ec h an is m s   th at  r esp o n d   d y n am ically   to   ch an g es  in   s tu d en t  p er f o r m a n ce   an d   ex ten d   th e  s y s tem ’ s   ap p licati o n   to   ad d itio n al  m ath e m atica l  d o m ain s   b ey o n d   g eo m etr y ,   s u ch   as  alg eb r a  o r   ca lcu lu s .   T h e  cr o s s - d o m ai n   ex ten s io n s   en ab le  in v esti g atio n   in to   wh eth er   o b s er v ed   s ca f f o l d in g   p atter n s   ar e  d o m ain - s p ec if ic  o r   r ef le ct  s tab le  s tu d en t  ch ar ac ter is ti cs,  co n tr ib u tin g   to   b r o ad e r   th eo r etica l  u n d er s tan d in g s   o f   a d ap tiv e  in s tr u cti o n .   Ma m d a n i  FIS  d em o n s tr ates  p o ten tial  an d   ef f ec tiv en ess   in   in teg r atin g   d ec is io n   s u p p o r t  s y s tem s   [ 4 4 ] ,   [ 4 5 ] .   T h e  r esu lts   s h o w  th at  th e  s y s tem   h as   p o ten tial  as  a   d ec is io n   s u p p o r t  to o l   f o r   p e r s o n alize d   s ca f f o ld in g   in   m ath em atics  ed u ca t io n .   T h e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   co n tr ib u tes  to   m o r e  ad ap tiv e,   tr an s p ar en t,  an d   co n tex t - awa r e  in s tr u ctio n al  s u p p o r t  to   im p r o v e   s tu d en ts ’   p r o b lem - s o lv in g   s k ills   an d   lear n in g   r esu lts   b y   co n n ec tin g   p ed ag o g ical  th eo r y   with   in tellig en t   s y s tem   d esig n .   Desp ite  th e  p r o m is in g   r esu lts ,   s ev er al  lim itatio n s   s h o u ld   b e  ac k n o wled g ed .   T h e  f u zz y   r u le  b ase   d ep en d s   o n   ex p er t  ju d g m e n t,  wh ich   m ay   in tr o d u ce   s u b jectiv ity   an d   lim it  th e  g en er aliza b ilit y   o f   th e  s y s tem   ac r o s s   d if f er en t   in s tr u ctio n al  co n tex ts   o r   s tu d en t  p o p u latio n s .   T h e  c u r r en t   im p lem en tati o n   is   b ased   o n   s tatic   in p u t  d ata  an d   d o es  n o t  ac co u n t  f o r   d y n am ic  ch an g es  in   lear n in g   tr ajec to r ies.  Ad d r ess in g   th e  lim itatio n s   r eq u ir es  f u tu r e  s tu d ies  th at  in co r p o r ate  lo n g itu d in al  d ata,   a d ap tiv e  r u le - u p d atin g   m ec h a n is m s ,   an d   em p ir ical  v alid atio n   u s in g   q u an titativ e  l ea r n in g   o u tco m e  m ea s u r es.       4.   CO NCLU SI O N   T h e  d ec is io n   s u p p o r t  s y s tem   f o r   d eter m i n in g   s ca f f o ld in g   ca n   b e  ad o p ted   t o   m ak e  i n f o r m e d   d ec is io n s   ab o u t  t h e  ap p r o p r iate  lev el   o f   s u p p o r t  f o r   s tu d e n ts   wo r k i n g   o n   g eo m etr y   p r o b lem s .   T h is   s y s tem   en s u r es  th at   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.