דמיינו לעצמכם מעבדה וירטואלית ללימוד כימיה. תלמידים יושבים ליד מחשבים ויוצרים מודלים כימיים של העולם, מריצים את המודלים ומנתחים את התוצאות, ממש כמו במעבדה אמיתית. כעת תארו לעצמכם תוכנת מחשב שהיא מעין יועצת העוקבת אחר פעולותיו של כל תלמיד, ומנסה להבין כיצד הוא משתמש בתוכנה ומה אסטרטגיות הפתרון שלו לבעיות השונות. התוכנה מדווחת למורה ברציפות על ההתקדמות של כל תלמידה ותלמיד, ואף יודעת להתערב בעת הצורך ולהדריך את התלמידים מבלי להפריע להם. במסגרת פרויקט המחקר, פיתחו החוקרים כלים להבנת האינטראקציה של משתמשים (לאו דווקא תלמידים) עם מערכות ״חקר״ שבהן משתמשים יוצרים ומריצים מודלים של תהליכים מדעיים ויכולים לבצע ניסוי וטעייה. הפרויקט, בראשותו של פרופ׳ יעקב גל, שילב מחקר רב-תחומי בכמה חזיתות – מדעי המחשב, בינה מלאכותית וחינוך טכנולוגי. לפרויקט זה היו שלוש מטרות: (1) זיהוי פעולות של משתמשים בתוכנות חקר המאפשרות למשתמשים גמישות רבה. (2) שימוש במידע הנרכש על משתמשת או משתמש מסוימים כדי לספק להם עזרה באופן אוטומטי. (3) המחשה ויזואלית של המידע באופן המעשיר את הבנתם של צופים מן הצד – הן בנוגע לפעולת המשתמשים במערכת הפתוחה והן בנוגע לתגובת המשתמשים לעזרה האוטומטית. מטרות אלו שלובות זו בזו, לכן גם הדרכים להגשמתן משולבות. פעולות המחקר משלבות מודלים חישוביים, אלגוריתמים וניסויים. במהלך המחקר בדק פרופ׳ גל ארבעה סוגים של סביבות חקר, שכללו לומדות גמישות מתחומי המתמטיקה והמדעים וכן סביבת עבודה לתכנות גרפי. המחקר כלל פיתוח אלגוריתמים לזיהוי תוכניות פעולה של משתמשים, הן במהלך השימוש בתוכנות והן בדיעבד; אלגוריתמים לזיהוי תהליכי עבודה שונים של משתמשים; ואלגוריתמים שיסייעו בהתאמת תהליכי העבודה למשתמשים. התוצאות המרכזיות במחקר זה מחולקות לשתי קבוצות: פיתוחים מחקריים בבינה מלאכותית וכלים שמטרתם לסייע בתהליך הלמידה של תלמידים ובהבנה מלאה יותר של המורים בנוגע לתהליכים אלה. מהפן של מדעי המחשב, פותח במסגרת הפרויקט האלגוריתם הראשון שאיפשר להבחין באסטרטגיות פתרון של תלמידים בעת השימוש בלומדה מסוג מעבדה וירטואלית. כמו כן, הציע הפרויקט גישה כללית חדשה לשיפור אלגוריתמי זיהוי תוכניות, המאפשרת סינון של הסברים בלתי סבירים לפעולות המשתמשים. מהפן החינוכי, פרויקט זה הוביל לתכנון ולפיתוח של מתודולוגיות הצגה חדשות, שמטרתן להציג למורים אסטרטגיות פתרון באופן ויזואלי, המאפשר הבנה מלאה יותר של פעולות התלמידים ודרכי הפתרון שנקטו. בשנה האחרונה של פרויקט זה, הצליחו החוקרים להעריך את תרומתם של כלים אלה הן לתלמידים והן למורים. התוכנות החכמות שפותחו בפרויקט זה איפשרו לתלמידים לשפר את הישגיהם הלימודיים בהשוואה לקבוצת ביקורת, שבה התלמידים לא הצליחו לבצע הכללה של פתרון כדי לפתור בעיות חדשות. תוצרי מחקר זה מתאימים לשימושים רבים נוספים, שלא במסגרת תוכנות חינוכיות, כגון זיהוי פעילות בלתי חוקית באתרי אינטרנט.