Von traditionellem Vorlesungsmaterial zu einem kollaborativen...

Bayerische Julius-Maximilians-Universitat WurzburgInstitut fur Informatik

Lehrstuhl fur Kunstliche Intelligenz und Angewandte Informatik(Informatik VI)

Von traditionellem Vorlesungsmaterial

zu einem kollaborativen Tutorsystem

Diplomarbeitim Fach Informatik

Martin Schuhmann

23. Januar 2003

Betreuer:Prof. Dr. Frank Puppe

Erklarung

Hiermit erklare ich, dass ich diese Arbeit selbststandig verfasst und keineanderen als die angegebenen Hilfsmittel verwendet habe.

Wurzburg, 23. Januar 2003

Martin Schuhmann

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 1

2 Computergestutztes Lernen 32.1 Systemtypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.1.1 Prasentations- und Browsingsysteme . . . . . . . . . . 42.1.2 Drill- bzw. Testprogramme . . . . . . . . . . . . . . . 52.1.3 Tutorsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1.4 Intelligente Tutorsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1.5 Simulationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2 Formen kollaborativen Lernens . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.2.1 Dimensionen kooperativen Lernens . . . . . . . . . . . 82.2.2 Szenarien kooperativen Lernens . . . . . . . . . . . . . 102.2.3 Kommunikations- und Kooperationsmoglichkeiten . . 11

2.3 Entstehungsprozess von Lehrmaterial . . . . . . . . . . . . . . 11

3 Standardisierung im Kontext E-Learning 133.1 Inhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.2 Zusammenstellung des Inhalts . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.3 Beschreibung von Inhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.4 Interaktion zwischen Inhalt und LMS . . . . . . . . . . . . . . 203.5 Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4 Autorensysteme 254.1 Eigenschaften von Autorensystemen . . . . . . . . . . . . . . 254.2 Uberblick marktublicher Autorensysteme . . . . . . . . . . . 27

4.2.1 Multimediaeditoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284.2.2 Editoren fur Lehrmaterial . . . . . . . . . . . . . . . . 294.2.3 Spezialeditoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.3 MS Word und Powerpoint als Autorensystem . . . . . . . . . 314.3.1 Wordkonvertierung nach XML . . . . . . . . . . . . . 334.3.2 Powerpointkonvertierung nach XML . . . . . . . . . . 38

i

ii INHALTSVERZEICHNIS

5 Lern-/Lehrsystem 415.1 Anforderungen an ein LLS aus Nutzersicht . . . . . . . . . . . 415.2 Kriterienkatalog zur Evaluierung . . . . . . . . . . . . . . . . 435.3 Evaluation von Lernmanagementsystemen . . . . . . . . . . . 46

5.3.1 NELLI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465.3.2 Medizinische Lehrsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . 495.3.3 vhb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535.3.4 ILIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

5.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

6 Lernsystem eTeach 576.1 Einfuhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576.2 Funktionalitaten aus Anwendersicht . . . . . . . . . . . . . . 57

6.2.1 Lerner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576.2.2 Tutor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646.2.3 Kursersteller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

6.3 Korrektur von Ubungsaufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . 706.3.1 Normalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 716.3.2 Distanzmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756.3.3 Synonym-Behandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 786.3.4 Flektierte Worter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 786.3.5 Praxistest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

6.4 Ubungsaufgaben in eTeach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796.4.1 Typen von Ubungsaufgaben . . . . . . . . . . . . . . 806.4.2 Erstellen neuer Typen von Ubungsaufgaben . . . . . . 83

6.5 Technische Sicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 836.5.1 Integration in iZone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 836.5.2 Package-Struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866.5.3 Datenbankschema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

7 Fazit 897.1 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 897.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

7.2.1 Erstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 907.2.2 Lernsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

A Vergleich von Word-XML Konvertern 93

B Ubersicht Lehr-/Lernsysteme 97

C DTDs Ubungsaufgaben 101C.1 OC-/MC-Aufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101C.2 Zuordnungsaufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101C.3 Luckentextaufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

INHALTSVERZEICHNIS iii

C.4 Bilderaufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102C.5 Stichwortaufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102C.6 Freitextaufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

D Integration von eTeach 105D.1 DTD von server.xml . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105D.2 server.xml fur eTeach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105D.3 Eintragungen in web.xml . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

E Datenbankschema 109

Kapitel 1

Einleitung

”Es gibt keinen Grund, warum irgend jemand einen Computerzu Hause haben sollte.“

Ken Olson, Prasident der Digital Equipment Corp., 1977

E-Learning, Distance-Learning und computerbasiertes Training sind nureinige der vielen Schlagworte, die in letzter Zeit sehr haufig zu horen sind.Alle beschreiben den Versuch, einem Lerner computerunterstutzt neues Wis-sen naher zu bringen. Die Vorteile sind enorm, der Lerner kann sich Zeit,Umfang und Geschwindigkeit nach eigenen Wunschen einteilen, allerdings

”Software-ergonomisch sind diese Kurse oft katastrophal“[E-L02].Bei jedem solchen System muss die Frage im Mittelpunkt stehen, wel-

chen Nutzen hat der Lerner vom Einsatz des Systems. Dieser Nutzen mussdem Lerner offensichtlich sein, um Akzeptanz zu erreichen. Gerade wurdedie Brockhaus Enzyklopadie des Bibliographischen Instituts zum ersten Malauf CD veroffentlicht, zu einem Preis, der mit 1000 Euro dem der gedrucktenStudienausgabe entspricht. Da man in einem Buch besser Lesen kann, mussdem Nutzer ein wirklicher Mehrwert offensichtlich sein, bevor er dieses Geldfur zwei CDs anstatt fur 24 voluminose Bucher ausgibt. Ein unschlagbarerVorteil eines digitalen Nachschlagewerks ist wohl eine mogliche Volltextsu-che, um schnell auf die gewunschten Informationen zugreifen zu konnen.

Ziel dieser Arbeit ist es, den Transformationsprozess von traditionellemVorlesungsmaterial zu der Nutzung in einem kollaborativen Tutorsystemaufzuzeigen, das primar fur die Vor- und Nachbereitung von Vorlesungenfur Studenten jeglicher Fachrichtung gedacht ist. Ein generelles Problem voncomputergestutzen Lehr-/Lernsystemen ist der hohe Entwicklungsaufwand,welcher zum einen sehr zeit- und daruber hinaus sehr kostenintensiv ist.Daher ist es nun das Ziel, dass ein Autor relativ effizient das Lehrsystemerstellen kann. Grundlage dafur bildet eine Prasentation der Vorlesung inMicrosoft Powerpoint bzw. ein Skript in Word.

1

2 KAPITEL 1. EINLEITUNG

Ein neues Lernsystem eTeach wird vorgestellt, das mit einer Suchfunk-tion, automatisch korrigierten Ubungsaufgaben und Statistiken zu der ei-genen Leistung und der Leistung der Mitstudenten einen echten Mehrwertgegenuber einem traditionellen Skript bieten kann.

Zunachst wird in Kapitel 2 eine Einfuhrung in Begriffe des computerun-terstutzten Lernens gegeben, damit man den Titel dieser Arbeit richtig zuverstehen weiß. So wird unter anderem vermittelt, was unter einem Tutorsys-tem zu verstehen ist, was ”kollaborativ“ im Zusammenhang mit E-Learningbedeutet und welche Schritte und Objekttypen bei der Entwicklung vonKursen von Bedeutung sind.

In Kapitel 3 werden Standards vorgestellt, die sich mittlerweile im Um-feld des E-Learnings etablieren. Obwohl diese Standards, hier sei nur dasSchlagwort SCORM genannt, in aller Munde sind, findet eine vernunftigeUmsetzung in Softwareprodukte kaum statt.

Danach folgt in Kapitel 4 ein Uberblick uber Autorensysteme. Solche An-wendungen unterstutzten die Erstellung von Lehrmaterial und damit denersten Schritt hin zu einem virtuellen Kurs. Nach einem exemplarischenUberblick uber einige Produkte folgt ein Erorterung der Moglichkeiten, wieman die MS-Office Programme als Autorensystem fur Lehrmaterial verwen-den kann.

Ist ein Kurs erstellt, muss er publiziert, bzw. an den Lerner ausgeliefertwerden. Diese Funktion ubernehmen Lern-/Lehrsysteme bzw. Lernmanage-mentsysteme. Daher wird in Kapitel 5 zuerst ein Uberblick uber wunschens-werte Funktionen eines solchen Lernsystems gegeben, bevor aufgrund dieserPunkte ein Kriterienkatalog vorgestellt wird, anhand dessen man Lernsys-teme vergleichen kann. Ein Uberblick uber aktuelle Forschungsprojekte, dievirtuelle Kurse bzw. Lernsysteme entwickeln, zeigt den Stand auf, den ge-genwartig solche Systeme bieten.

Schließlich wird in Kapitel 6 das im Rahmen dieser Arbeit entwickelteE-Learning System eTeach vorgestellt. Dies geschieht aus Sicht des Lerners,des Tutors und des Kurserstellers. In einem Abschnitt uber Ubungsaufga-ben wird gezeigt, welche Probleme bei der Korrektur von Freitextaufgabenbestehen und Verfahren vorgestellt, wie diese Probleme behandelt werdenkonnen. Danach folgt ein Uberblick uber Typen von Ubungsaufgaben, dieeTeach unterstutzt und wie ein Entwickler neue Typen anlegen kann. EinAbschnitt uber die Integration in iZone beendet das Kapitel.

In Kapitel 7 wird ein kurzer Ruckblick gegeben. Ein Ausblick uber sinn-volle Erweiterungen des eTeach-Systems beendet die Arbeit.

Kapitel 2

Computergestutztes Lernen

Die Moglichkeiten des Internets eroffnen im Bereich des computergestutztenLernens neue Dimensionen. War in den vergangenen Jahren noch vielfachSpezialsoftware im Einsatz, so benotigt ein Benutzer mittlerweile nur nochseinen Internetbrowser, um an einem online angebotenen Kurs teilzunehmen.

Computerunterstutztes Lernen kann der Form des Lernens nach in dreiGruppen eingeordnet werden [Sch02a], namlich das Selbstlernen, bei demder Lerner allein mit dem Computer lernt, das Teleteaching, bei dem ei-ne Lehrveranstaltung mit Hilfe des Computers zum Lerner gebracht wird,und das Gruppenlernen, bei dem der Schwerpunkt auf dem gemeinsamenLernen in der Gruppe liegt. Die einzelnen Formen konnen sich dabei auchuberschneiden und erganzen.

Fur diese Arbeit liegt der Schwerpunkt bei Programmen, die fur daseigenverantwortliche Lernen gedacht sind mit Elementen des Gruppenler-nens. Daher wird in den folgenden Abschnitten zuerst ein Uberblick uberdie unterschiedlichen Systemtypen von Lernprogrammen gegeben bevor aufFormen kollaborativen Lernens eingegangen und abschließend der prototy-pische Entwicklungsprozess von Lehrmaterial aufgezeigt wird.

2.1 Systemtypen

Zahlreiche Programme gibt es, die das Lernen per Computer unterstutzenoder ganzlich tragen sollen. Am bekanntesten durften Programme zum Vo-kabellernen oder zum Erlernen einer fremden Sprache sein, die sich an einebreite Zielgruppe richten.

Will man die Programme in ein Ordnungssystem einordnen, so bietetes sich an, dies nach der Programmablaufkontrolle zu tun, das heißt welcheAktionen aufeinander folgen. Nach [Rei02] (auch [MS99]) lassen sich dieLernprogramme in vier verschiedene Systemtypen aufgliedern:

1. Prasentations- und Browsingsysteme

3

4 KAPITEL 2. COMPUTERGESTUTZTES LERNEN

2. Drill- bzw. Testprogramme

3. Tutorsysteme, bzw. Intelligente Tutorsysteme

4. Simulationen

Diese Systemtypen werden im Folgenden kurz vorgestellt und Vor- undNachteile benannt.

2.1.1 Prasentations- und Browsingsysteme

In einem Prasentationsprogramm liegen zu einer Lehreinheit verschiedenePrasentationen vor, die auf Benutzerwunsch oder automatisch abgespieltwerden, wie es in Abbildung 2.1 dargestellt ist. Es ist ein relativ starresProgramm, denn es findet keine richtige Interaktion mit dem Lerner statt.

Abbildung 2.1: Ablaufkontrolle eines Prasentationsprogramms.[Rei02, Seite 24]

Browsingsysteme spiegeln die heute allgemein bekannte Struktur ver-netzter Informationen wider, wie sie aus dem Internet bekannt sind. Dieeinzelnen Dokumente des Lernmaterials sind miteinander verknupft und derZugriff erfolgt entweder indem man den Links von einem Dokument zumnachsten folgt oder systematisch uber ein Inhalts- bzw. Stichwortverzeich-nis. Das Prinzip eines Browsingsystems ist in Abbildung 2.2 aufgezeigt.

Die Hauptvorteile von Browsing- und Prasentationssystemen sind dieeinfache Erstellung des Lehrmaterials ohne besondere technische Kenntnis-se und die Tatsache, dass sie das Prinzip des Internets direkt widerspiegeln,welches als Prasentationsmedium fur Lehrmaterial heute weite Verwendungfindet. Von Nachteil hingegen ist die geringe Interaktivitat und die festeVerzeigerung. Um dem Nachteil der geringen Adaptivitat entgegenzuwirkengibt es adaptive Hypertextsysteme. Axel Arne Guicking hat mit seinem Pro-gramm iTeach in [Gui01] ein solches System vorgestellt, das versucht, dieOberflache und den empfohlenen Lernweg an die Eigenschaften des Lernersanzupassen.

2.1. SYSTEMTYPEN 5

Abbildung 2.2: Prinzip eines Browsingprogramms.[Rei02, Seite 25]

2.1.2 Drill- bzw. Testprogramme

Drill-Programme zeichnen sich dadurch aus, dass sie keinen neuen Lehrstoffprasentieren, sondern sich auf die Abfrage bekannten Wissens beschranken.Ein klassisches Beispiel fur ein solches Programm ist das oben erwahnte Vo-kabellernprogramm. Das Lernen neuen Wissens muss also auf einem anderenWeg geschehen.

Ein solches Programm stellt dem Lerner eine Frage, analysiert die Ant-wort und gibt dann ein vorgegebenes Feedback auf die Antwort. Dieser Ab-lauf ist auch in Abbildung 2.3 dargestellt. Dieses Feedback kann im Detaillreichen von einem einfachen richtig/falsch bis zu einer detaillierten Fehler-analyse, falls z.B. das Programm prototypische Fehlermuster kennt und inder Benutzerantwort ein solches Muster wiederfindet.

Abbildung 2.3: Ablaufkontrolle eines Drill- bzw. Testprogramms.[Rei02, Seite 27]

Zu den Antworten werden Statistiken erstellt und meistens gibt es einenModus furs Lernen, bei dem der Lerner sofort das Feedback auf seine Ant-wort erhalt, und einen Prufungsmodus, bei dem der Lerner mehrere Fragenbearbeiten muss, bevor er danach die Auswertung erhalt.


Vorteilhaft ist, dass solche Systeme leicht von Laien zu erstellen sind,sofern das Lernprogramm selber und ein Editor zur Frageneingabe zurVerfugung steht. Außerdem ist es fur den Lerner praktisch, konkretePrufungssituationen nachbilden zu konnen, wie z.B. die Staatsexamen-prufung der Mediziner, die ja aus einer Reihe von Multiple-Choice-Fragenaus einem großteils bekannten Fragenkatalog besteht. Nachteil ist, dass neu-es Wissen nicht erworben werden kann, der Ablauf ziemlich stupide ist unddaher die Gefahr besteht, dass der Lerner schnell die Motivation verliert.

2.1.3 Tutorsysteme

Tutorsysteme sind eine Kombination der oben erwahnten Prasentations-bzw. Browsingprogramme und den Drill- bzw. Testprogrammen. Sie prasen-tieren einerseits neuen Stoff, stellen aber auch Fragen uber den Stoff anden Lerner und steuern dadurch den weiteren Kursverlauf. Der genaueProgrammablauf ist in Abbildung 2.4 zu sehen.

Abbildung 2.4: Ablaufkontrolle eines Tutorsystems.[Rei02, Seite 28]

Die Komplexitat der Fragen kann schwanken zwischen einfachen MC-Fragen und ganzen Fallstudien. Auch die Antwortanalyse zur Auswahl desneuen Lehrstoffs kann ganz unterschiedlich ausfallen. Eine einfache Formware, dass nach jedem Kapitel Ubungsaufgaben gestellt werden, die bear-beitet werden mussen, bevor man zum nachsten Kapitel gelangt. Eine we-sentlich aufwendigere Auswertung ware es, wenn Fallstudien vom Lernerbearbeitet werden mussen, wo Defizite des Lerners erkannt werden und ge-zielt der entsprechende Lehrstoff dem Lerner zur Vertiefung seines Wissensprasentiert wird.

Vorteile sind die Integration von Lernstoffvermittlung und -abfragen so-wie eine Adaptivitat an den Lerner. Nachteile sind die festen, vorgegebenHilfen und Erklarungen sowie die starr festgelegte Verzeigerung.

2.1.4 Intelligente Tutorsysteme

Das Problem der Starrheit von Tutorsystemen kann mit intelligenten Tutor-systemen gelost werden. Diese unterscheiden sich nach außen hin eigentlich

2.1. SYSTEMTYPEN 7

nicht von einfachen Tutorsystemen, jedoch werden sie aus internen Wissens-modellen automatisch generiert. Die Erstellung des Wissensmodells kann jenach Anwendung sehr aufwendig sein, sie erfolgt durch einen Fachexper-ten. Ein Beispiel fur ein solches Programm ist der D3Trainer, bzw dessenNachfolger d3Web.Train1.

In Abbildung 2.5 ist die grundlegende Architektur solch eines Training-systems dargestellt. Es besteht aus einem Wissensmodell (internes Modelldes zu lehrenden Fachgebietes), dem Tutandenmodell (gesammeltes Wissenuber den Lerner), der Didaktikkomponente (Wissen uber die Planung einerLernsitzung) und schließlich der Benutzerschnittstelle, uber die der Lernermit dem System interagiert.

Abbildung 2.5: Architektur eines intelligenten Tutorsystems.[Rei02, Seite 49]

2.1.5 Simulationen

In einer tutoriellen Simulation bekommt der Lerner ein Szenario mit demzugrundeliegenden Modell und seine Aufgabenstellung vorgestellt. Abhangigvom aktuellen Zustand, in dem sich das Modell befindet, muss der Lernerseine Aktionen planen und ausfuhren. Das Modell reagiert dynamisch aufdie Aktionen des Lerners (siehe Abbildung 2.6). Die Simulation endet ineinem bestimmten Endzustand oder auf Benutzerwunsch.

Es gibt mehrere verschiedene Systemtypen fur solche Simulationen, wiez.B. technische Simulationen, bei denen technische Gerate oder ganze Fa-briken simuliert werden konnen und der Umgang damit geubt werden kann.Dabei kann kein Schaden angerichtet werden, indem z.B. die Produktioneiner Firma gefahrdet wird. Weitere Systemtypen sind Prozess-Simulation,bei der z.B. der Verlauf einer medizinischen Untersuchung simuliert wird,und soziale Simulation, bei der das Verhalten im sozialen Umfeld trainiertwerden soll.

Vorteil ist eine sehr praxisnahe Problemstellung mit hoher Interaktion,

1http://d3.informatik.uni-wuerzburg.de/D3Trainer

http://d3.informatik.uni-wuerzburg.de/D3Trainer


von Nachteil ist es, dass es bei komplexeren Sachverhalten sehr schwierig ist,ein adaquates Modell zu finden.

Abbildung 2.6: Ablaufkontrolle einer tutoriellen Simulation.[Rei02, Seite 29]

2.2 Formen kollaborativen Lernens

Nachdem im vorigen Abschnitt die Systemtypen vorgestellt wurden, sollin diesem Abschnitt vermittelt werden, was man unter Kooperation bzw.Kollaboration beim Lernen versteht und wie dieses umgesetzt werden kann.

”Die Kollaboration stellt einen Oberbegriff fur gemeinsames Arbeitendar. Der im deutschen Sprachgebrauch eher negativ belegte Begriff, um-schließt in englischer Sprache jegliche Art der Zusammenarbeit im weitestenSinn (...). Kollaboration fasst alle koordinierenden, kommunikativen und ko-operierenden Vorgange zusammen.“ [Rud01].

Kollaboration besteht also aus Kommunikation und Kooperation.Wahrend Kommunikation dem Internetnutzer dank E-Mail, Chat und Fo-ren bekannt ist, ist Kooperation nicht so weit verbreitet. Comuptergestutz-tes kooperatives Arbeiten bezeichnet man als CSCW (Computer SupportedCooperative Work). Die Anwendung des kooperativen Arbeitens in einerLernumgebung um gemeinsam Wissen zu erwerben, wird als CSCL (Com-puter Supported Collaborative Learning) bezeichnet und stellt mittlerweileeinen eigenen Forschungszweig dar.

2.2.1 Dimensionen kooperativen Lernens

Beim CSCL unterscheidet man ublicherweise folgende sieben Dimensionen,mittels derer man CSCL-Szenarien klassifizieren kann [WP01]:

1. Ort : lokales gegenuber verteiltes CSCL

2. Zeit : synchrones gegenuber asynchrones CSCL

3. Symmetrie: symmetrisches gegenuber asymmetrisches CSCL

2.2. FORMEN KOLLABORATIVEN LERNENS 9

4. Direktivitat : angeleitetes gegenuber selbstgesteuertes CSCL

5. Dauer : persistent gegenuber transient

6. Wissen: individuelles gegenuber verteiltes Wissen

7. Gruppengroße: kleine gegenuber große Lerngruppen

Die einzelnen Dimensionen werden im Folgenden mit ihrer Bedeutungerklart. Von lokalen Gruppen spricht man, wenn sich die Lerner lokal amgleichen Ort bilden, also z.B. im selben Raum. Man spricht dabei auchvon Face-to-Face-Lernen. Die Regel beim CSCL ist aber sicherlich, dassdie Lerner verteilt sind und mittels eines Computers miteinander koope-rieren/kommunizieren. Die Computer sind dann verbunden, wie das heutemittels Internet auch in den entlegensten Orten moglich ist.

Von synchronem CSCL spricht man, wenn das Lernen bei allen Gruppen-mitgliedern zur gleichen Zeit stattfindet. Beispiele hierfur sind Teleteaching-Veranstaltungen, bei denen eine traditionelle Vorlesung in Bild und Tonaufgezeichnet wird und einschließlich Tafelanschrieb dem Lerner auf seinenComputer ubertragen wird. Asynchron ist dementsprechend, wenn die Ler-ner zu unterschiedlichen Zeitpunkten, unabhangig von den anderen Lernern,arbeiten. In der Praxis treten oft Mischformen auf, bei denen sich Phasensynchronen Lernens mit Phasen asynchronen Lernens abwechseln und einTeil der Lerner vielleicht gemeinsam in einem Computerraum der Univer-sitat sitzt und ein anderer Teil mittels Internet von zu Hause aus lernt.

Symmetrie des CSCL beschreibt die Richtung, in die das Wissen trans-feriert wird. Bei asymmetrischen CSCL besitzt ein wissender Lehrer dasWissen und teilt dieses den unwissenden Lernern mit. Bei symmetrischenGruppenlernen ist das Wissen unter den Lernern verteilt, das heißt derenNiveau ist vergleichbar, aber die Schuler haben andere Schwerpunkte undjeder kann vom anderen dessen Schwerpunkte lernen.

Direktivitat beschreibt, von wem die Initiative zum Wissenserwerb aus-geht. Entweder kann sie durch eine Person, im Allgemeinen den Lerner,aber auch durch ein Computerprogramm ausgehen (angeleitetes CSCL),oder aber die Gruppe steuert selber den Wissenserwerb (selbstgesteuertesCSCL).

Auch die Dauer, fur die sich Gruppen bilden, ist ein Klassifikations-merkmal von Gruppenlernen. Die Gruppe kann sich spontan und nur furkurze Zeit (transient) bilden oder aber eine lange Zeit fortbestehen (per-sistent). Beispiel fur eine lange Dauer ware eine virtuelle Vorlesung, beider zu Beginn eines Semesters Arbeitsgruppen eingeteilt werden, die ge-meinsam Ubungsaufgaben bearbeiten, Themen vorbereiten und gemeinsamlernen mussen. Gibt es in einer Lernumgebung keine explizit eingeteiltenGruppen, so konnen sich dennoch zufallig Gruppen bilden, z.B. die Nutzerdie gerade online sind. Diese konnen gemeinsam in einem Chat diskutieren


und Probleme der anderen gemeinsam losen, bzw. versuchen, Hinweise ausihrem eigenen Wissen zu geben.

Unterscheidungskriterium ist ebenfalls die Art des aufzubauenden Wis-sens. Zum einen kann es Ziel des Lernens sein, ein gemeinsames Wissen auf-zubauen, damit eine Gruppe als ganzes in die Lage versetzt wird, Problemezu losen, wobei jeder Lerner eigene Schwerpunkte hat (verteiltes Wissen).Das andere Ziel ware es, den individuellen Wissenserwerb zu unterstutzen.

Bezuglich der Gruppengroße kann man in große und kleine Gruppen un-terteilen. Diese bestimmt auch die Interaktionsformen in der Gruppe, analogzu traditioneller Gruppenarbeit. Kleine Lerngruppen konnen sich selbst or-ganisieren und die Absprache untereinander ist relativ leicht. Bei großenGruppen benotigt man schon eine Organisationsform, die die Arbeit verteiltund fur die einzelnen Gruppenmitglieder wird es schwieriger, den Uberblickuber die Arbeit der Anderen zu behalten.

Schließlich ist auch noch die technische Dimension nicht zu vernachlassi-gen. So ist zu beachten, welche technischen Moglichkeit zur Kommunikationbzw. zur Kooperation zur Verfugung stehen.

2.2.2 Szenarien kooperativen Lernens

Gegenuber traditionellen, auch computerbasierten Lernformen bietet dasCSCL eine Reihe von weiterfuhrenden Moglichkeiten. Hier sind drei Szena-rien aufgefuhrt [WP01]:

• Lokale Gruppen, die gemeinsam am Computer arbeiten. Diese losenz.B. gemeinsam Ubungsaufgaben und erarbeiten sich den Lehrstoff.Diskussion findet hier direkt von Gruppenmitglied zu Gruppenmitgliedstatt.

• Große Gruppen von verteilten Lernern, die asynchron und uber einenlangeren Zeitraum zusammen lernen. Diskussion findet hier per E-Mailund Forum statt. Beispiel hierfur sind Gruppen, die eine webbasierteVorlesung besuchen.

• Verteilte kleine Gruppen, die synchron und selbstorganisiert lernen, ihrWissen untereinander teilen und Material erstellen.

Hierbei geht es bei allen Gruppen nicht nur darum, neues Wissen zulernen, sondern Wissen aktiv zu konstruieren, indem man das neuerworbeneWissen im Diskurs mit anderen anwendet und verstehen lernt. Wer schoneinmal z.B. fur eine Prufung in einer Gruppe gelernt hat, kennt sicherlichden Unterschied zwischen Lernstoff einfach ”lernen“ und das Wissen auchanzuwenden, wenn es darum geht, Fragen der Mitlerner zu beantworten undgemeinsam Ubungen zu bearbeiten.

2.3. ENTSTEHUNGSPROZESS VON LEHRMATERIAL 11

2.2.3 Kommunikations- und Kooperationsmoglichkeiten

Die Werkzeuge zur Unterstutzung von Kommunikation und Kollaborationkann man aufteilen in synchrone und asynchrone Werkzeuge:

synchron asynchronKommunikation Chatsysteme,

VideokonferenzsystemeE-Mail, News-groups/Whiteboard

Kooperation gemeinsame Objekte gemeinsamerArbeitsbereich

Mit den Formen der Kommunikation sind wohl die meisten Nutzer vertraut,sind sie doch die ublichen, mit denen man im Internet konfrontiert wird. E-Mail, Forum und auch Chat sind weitverbreitet und konnen problemlos auchbei geringer Bandbreite der Internetanbindung des Lerners erfolgen. BeiVideokonferenzsystemen wird es da schon schwieriger. Zum einen fordern sieumfangreicheres technisches Equipment, wie z.B. eine Kamera, andererseitsfordern sie auch nach einer hoheren Bandbreite, damit Bilder in Echtzeitubermittelt werden konnen.

Die Werkzeuge der Kooperation sind dagegen nicht so weit verbreitet.Arbeitet man asynchron, so stellt sich ein gemeinsamer Arbeitsbereich alseffektives Hilfsmittel heraus [ABK01]. In diesem kann man gemeinsam Do-kumente erstellen und Informationen sammeln und ordnen. Er ist geeignetfur kleine bis mittelgroße Gruppen und dient als zentraler Zugriffspunktfur Informationen in der Gruppe. Die Arbeit der Gruppenmitglieder erfolgtzu verschiedenen Zeiten (asynchron), allerdings wird ein gleichzeitiges Ar-beiten nicht ausgeschlossen. In den Arbeitsbereich sind auch Kommunika-tionsmittel integriert, mit Hilfe derer die Gruppenmitglieder untereinanderkommunizieren konnen.

Synchrone Kooperation findet zumeist statt, indem mehrere Gruppen-mitglieder gemeinsam ein Objekt bearbeiten. Dies kann ein Dokument odereine Grafik sein. Dafur benotigen sie geeignete Software, die dies unterstutzt.Beispiele fur solche Software sind Netscape Conference und Microsoft Net-meeting. Microsoft Netmeeting wird mit Windows geliefert und ermoglichtAnwendungen und Dokumente freizugeben, mit anderen Anwendern in frei-gegebenen Anwendungen zuammenzuarbeiten und in einem Whiteboard vi-suell mit anderen zu arbeiten.

2.3 Entstehungsprozess von Lehrmaterial

Allgemein spricht man oft von Lehrmaterial, schaut man es sich aber naheran, kann man es grob in drei verschiedene Objekttypen einteilen:


• Prasentation

• Ubung

• Experiment

Eine Prasentation ist klassisches Vorlesungsmaterial wie Skripten undLehrbucher, die eventuell multimedial aufbereitet wurden. Ubungsaufgabensind sowohl zur Vertiefung des Lehrstoffs durch den Lehrer als auch zurUberprufung des Lehrstoffs fur den Lehrer wichtig. Auch Ubungsaufgabenexistieren im klassischen Vorlesungsbetrieb meistens, da dort oft wochent-lich Ubungsblatter zu bearbeiten sind, jedoch eignen sich die Aufgaben nurbedingt zur Prasentation, Bearbeitung und automatischer Korrektur amComputer. Dritter Objekttyp sind Experimente. Dabei handelt es sich imPrinzip auch um Ubungen, jedoch unterscheiden die sich aufgrund der Kom-plexitat erheblich von einfachen Ubungen.

Auch ist mit der Erstellung von Lehrmaterial noch kein computerbasier-tes Trainingssystem erstellt. Neben der Erstellung der Objekttypen mussendiese auch noch sinnvoll in einer Lernumgebung arrangiert werden, um ab-schließend publiziert zu werden, und als Kurs dem Lernenden zur Verfugungzu stehen. Der hier geschilderte Prozess ist in Abbildung 2.7 grafisch nocheinmal veranschaulicht.

Abbildung 2.7: Enstehungsprozess von Lehrmaterial.[Sch02a, Seite 11]

Fur diese ganze Entwicklungsarbeit ist es notig, zuerst sinnvolle Kon-zepte zu erarbeiten, deren Nutzlichkeit dann in kleineren Tests gelegentlichzu uberprufen ist.

Kapitel 3

Standardisierung im KontextE-Learning

Der Markt fur Computergestutze Lernsysteme wachst rapide, wie man al-lein schon an der Anzahl der in [Sch01] vorgestellten Systeme erkennen kann.Auch gibt es eine Vielzahl von Inhaltsanbietern, die Kurse an Unternehmenverkaufen, so bietet z.B. die Corporate University Xchange(CUX) 1600 ver-schiedene Online-Lernkurse an, etwa viermal soviel wie zehn Jahre zuvor[Sch02c, Seite 124].

Andererseits ist die Erstellung von hochwertigem Lehrmaterial sehrkostenaufwendig. 1992 rechnete man, dass eine Stunde Lerninhalt in derEntwicklung mit dem 30- bis 200-fachen Zeitbedarf veranschlagt werdenmuss[GS92]. Zwar sind in der Zwischenzeit schon wesentlich leistungsfahige-re und effizientere Tools zur Entwicklung von Lerninhalten erhaltlich, jedochist in gleichem Maße auch der Anspruch an das Lernmaterial gestiegen. War1992 noch die Bebilderung eines Prozesses in einigen sich abwechselnden Bil-dern eindrucksvoll, erwartet der Lernende heute eine komplette Animation.

Bei dem großen Angebot einerseits und der kostspieligen Entwicklungandererseits ist es naheliegend, verteilt neues Lehrmaterial zu entwickeln,bzw. bei der Entwicklung bereits bestehendes Lehrmaterial zu integrieren,soweit rechtlich zulassig. Dies erfordert jedoch einen gemeinsamen Standard,an den sich die beteiligten Inhaltsersteller halten.

Standardisieren kann man bei der Entwicklung von Lehrmaterial auf dreiverschiedenen Ebenen, namlich den Inhalt selber, die Zusammenstellung desInhalts zu einem Kurs und die Beschreibung des Inhalts. Fur die Verteilungdes erstellten Kurses sind Lernmanagementsysteme notwendig, diese solltenauch standardisierte Schnittstellen zum Kursinhalt anbieten.

Als Standard fur den Inhalt bietet sich ein XML-basiertes Datenformatan. Eine breite Unterstutzung durch Tools und die weithin sehr positive Ein-stellung zu XML als allgemeines Datenaustauschformat in Wirtschaft undWissenschaft sprechen dafur. Daher folgt ein Uberblick uber eine Beschrei-

13

14 KAPITEL 3. STANDARDISIERUNG IM KONTEXT E-LEARNING

bungssprache fur Lehrmaterial in XML, namlich ”Learning Material MarkupLanguage“1 (LMML), die an der Universitat Passau entwickelt wird.

Bei des Zusammenstellung der einzelnen Kursinhalte zu einem Gesamt-kurs spielt der SCORM-Standard eine standig großer werdende Rolle. Hierwird festgelegt, auf welche Weise einzelne Kurseinheiten zusammengepacktwerden, das sogenannte Content Packaging. Die Grundlagen dieses Konzep-tes werden im ubernachsten Kapitel vermittelt.

Zur Beschreibung von Lehrmaterial wie auch fur andere Dokumente ver-wendet man Metadaten. Damit moglichst effizient nach besimmten Doku-menten gesucht werden kann, ist es sinnvoll, die verwendeten Metadaten zustandardisieren. Hier wird insbesondere eingegangen auf den verbreitestenStandard fur Metadaten LOM (Learning Object Metadata), und wie dieserStandard von anderen Arbeiten referenziert wird.

Ist das Lehrmaterial einmal komplett erstellt, wird es mittels eines Lern-managementsystems ausgeliefert. Da hier im Allgemeinen Interaktivitat zwi-schen Lerner und Kurs gefordert ist, und der Lerner nicht nur passiv dieSeiten prasentiert bekommt, muss auch das interaktive Kursmaterial uberstandardisierte Schnittstellen mit dem Lernmanagementsystem kommuni-zieren konnen. Hier ist das SCORM Runtime Environment der Versuch,einen Standard durchzusetzen.

Abschließend findet eine Betrachtung statt, inwieweit diese Standards inder Praxis schon Verwendung finden.

3.1 Inhalt

Zunachst ist die Frage, was ist Lehrmaterial und was zeichnet es als solchesaus? Ist es ein Skript oder ist es eine Prasentation?

Lehrmaterial gliedert sich in kleine Lerneinheiten zu einem bestimm-ten Thema. Jede dieser Lerneinheiten besteht aus einer Kernaussage deszu vermittelnden Stoffes und einiger erganzender Aspekte, wie z.B. eineEinleitung, eine Hinfuhrung, Bilder und anderes Material zur Verstandlich-machung und abschließende Ubungsaufgaben. Solche Lerneinheiten bildenzusammengesetzt eine Vorlesung.

Mit der Verwendung von XML-Auszeichnungssprachen spaltet man dastraditionelle Lehrmaterial auf in den Inhalt, die Struktur und das Layout.Die Trennung vom Layout bringt viele Vorteile mit sich, so kann man platt-formunabhangig eine Druckversion erstellen und aus den selben Materialienauch eine Online-Version bzw. eine Version fur mobile Computer mit klei-nem Display generieren. In Abbildung 3.1 ist eine solche Veroffentlichung2 in

1http://www.lmml.de/2Bei dieser Lerneinheit handelt es sich um Kapitel 1.3.2

”Bezeichnungen und ihre Bin-

dung“ des Onlinekurses”Algorithmik“ von Prof. Dr. H. J. Schneider, das fur das NELLI-

Projekt entwickelt wurde.

http://www.lmml.de/

3.1. INHALT 15

verschiedene Medien zu sehen. Durch die Verwendung von Auszeichnungs-sprachen kann die Erstellung von Indexen, Glossaren und Verweisen starkvereinfacht werden.

Abbildung 3.1: Eine Lehreinheit als LMML-Dokument (unten), und die entspre-chende Darstellung im Browser (oben links) und als Druckversion(oben rechts)

LMML ist eine domanenunabhangige Beschreibungssprache fur Lehrma-terial, die fachspezifisch erweiterbar ist, so existiert z.B. fur die Auszeichnungvon Lerninhalten des Faches Informatik die Erweiterung LMML-CS (CS =Computer Science).

In Abbildung 3.2 ist ein grober Einblick in die DTD3 der ErweiterungLMML-CS fur Lehrmaterial aus dem Bereich Informatik zu sehen.

3Document Type Definition. Definitionen zu XML-Dateien werden wegen der großerenBekanntheit noch ald DTD und nicht als XML-Schema angegegeben.


Abbildung 3.2: DTD der LMML-CS.

Grundbausteine einer Lerneinheit sind die Elemente fur Inhaltsmodule,im Einzelnen Zusammenfassung (conclusion), Definition (definition), Bei-spiel (example), Ubung (exercise), Motivation (motivation), Bemerkung (re-mark), Verdeutlichung (illustration), Aufgabenstellung (task) und Aufga-benlosung (solution). Informatik-spezifische Erweiterungen sind Algorith-mus (algorithm), Formel (formula), Beweis (proof) und mathematischer Satz(proposition). Fur einen nicht naher spezifizierten Inhalt steht das ElementParagraph (paragraph) zur Verfugung.

Diese Inhaltsmodule setzen sich wiederum aus Medienobjekten zusam-men, die den eigentlichen Multimedialen Inhalt reprasentieren: Text (text),Bild (image), Ton (sound) und Animation (animation). Erweiterungen sind:LMMLText (LMMLtext) als Text mit Formatierungen, Programmfragment(code) und mathematische Formeln (math). Als Strukturobjekte dienen Lis-ten (list) und Tabellen (table), mit deren Hilfe die Medienobjekte innerhalbeines Inhaltsmoduls angeordnet werden konnen.

Außer den Inhaltsmodulen stehen noch einige Strukturmodule zurVerfugung, namlich Inhaltsabschnitt (section), eine geordnete Sammlungvon Inhalten, d.h. die Reihenfolge des Inhalts ist festgelegt, Inhaltssammlung(collection), eine ungeordnete Sammlung von Inhalten, ein Glossar (glossa-

3.2. ZUSAMMENSTELLUNG DES INHALTS 17

ry), eine Sammlung von Glossareintragen und ein Literaturverzeichnis (bi-bliography).

3.2 Zusammenstellung des Inhalts

Wenn das Material erstellt ist, mussen die einzelnen Bausteine zu einemKurs zusammengesetzt werden. Auch hierfur gibt es Standards.

Bedeutend ist der SCORM-Standard4[SCO01]. Dieser nimmt die Stan-dards von anderen Institutionen auf und versucht diese zu integrieren underganzt gegebenenfalls fehlende Komponenten. Der SCORM-Standard wirdentwickelt von der Advanced-Distibuted-Learning-Initiative (ADL) und ko-ordiniert dabei die Arbeiten anderer Institutionen. Der ADL Initiative falltsolche Bedeutung zu, da die Initiative vom US-Amerikanischen Verteidi-gungsministerium und der Behorde fur Wissenschaft und Technik des Wei-ßen Hauses getragen wird. Diese beiden Behorden haben als sehr großer Ab-nehmer fur webbasiertes Lernen starken Einfluss auf den Lernsystemmarktund die darauf aufbauenden Standards. Die aktuelle Version des SCORM-Standards ist Version 1.2. Dieser Standard spielt auch in den folgenden zweiAbschnitten eine große Rolle.

Der SCORM-Standard teilt alle Ressourcenobjekte in die zwei unter-schiedlichen Typen ”Asset“ und ”Sharable Content Object“ (SCO) auf. Un-ter Asset versteht man die grundlegenden Einheiten zur Erstellung von Do-kumenten, z.B. Bilder, Musik, Videos oder beliebige andere Objekte, dieman in sein Lernmaterial einbauen will. Ein SCO besteht aus einem odermehreren Assets, wobei ein ausfuhrbares Asset enthalten sein muss, dasuber die API5mit dem Lernmanagementsystem kommunizieren kann (sie-he Kapitel 3.4). Es werden keine Beschrankungen an die Große eines SCOgestellt, jedoch sollte es ungefahr eine kleinere Lerneinheit reprasentieren.Ein SCO ist die kleinste Einheit, die spater das Lernmanagementsystemanzeigen kann.

Will man aus Assets und SCO einen Kurs zusammenstellen, so erzeugtman eine ”Content Aggregation“ (siehe Abbildung 3.3), damit kann manganze Kurse, Module oder auch nur einzelne Kapitel zusammenstellen. DasFormat, an das sich diese ”Content Aggregation“ halten muss, ist im Prin-zip eine ZIP-Datei, die eine zusatzliche XML-Datei mit Metainformationenuber den Kurs enthalt. Darin sind unter anderem alle Informationen uberdie Navigation zwischen den einzelnen Ressourcen enthalten, die dann dasLernmanagementsystem auswerten kann, um die Navigationsstruktur desKurses zu bestimmen.

4http://www.adlnet.org5Application Programming Interface; definierte Schnittstellen, die von anderen Pro-

grammen aufgerufen werden konnen.

http://www.adlnet.org


Abbildung 3.3: Eine Zusammenstellung von Lerninhalten(”Content Aggregati-on“)[SCO01, Seite 2-7].

3.3 Beschreibung von Inhalten

Zur Beschreibung der Inhalte benutzt man Metadaten (”Daten uber Da-ten“), die eine Informationseinheit beschreiben und besser auffindbar ma-chen. ”Metadaten sind maschinenlesbare Informationen uber elektronischeRessourcen oder andere Dinge.“ (Tim Berners-Lee) [Met02]. Neben der Aus-zeichnung von Dokumenten sind Metadaten auch uberaus nutzlich fur dieAuszeichnung von nicht-textuellen Inhalten wie z.B. Bildern und Animatio-nen, die mit Hilfe der Metadaten im Retrievalprozess ahnlich wie Textdoku-mente gehandhabt werden konnen.

Die Vorreiterrolle bei der Standardisierung von Metadaten im Internethat die Dublin-Core Initiative6. Die erste Version ihrer Metadatenempfeh-lung fur Webseiten reicht ins Jahr 1998 zuruck und umfasste sehr primitiveFelder wie ”Titel“, ”Autor“, ”Datum“ sowie 13 weitere Felder [AF+02].

Metadaten beschreiben also den Inhalt von Dokumenten. Effektiven Nut-zen bringen Metadaten dann, wenn sie standardisiert auf eine große Mengevon Dokumenten angewandt werden. Auch bei computerbasierten Lernsys-temen ist der Einsatz von Metadaten zur Auszeichnung von Lehrmaterialsinnvoll. Man stelle sich eine Datenbank mit Lehrinhalten vor, in der der Be-nutzer nach einem Kurs zu einem bestimmten Thema suchen will. Solch eineDatenbank existiert z.B. in dem europaischen Verbundprojekt ARIADNE7

(Alliance of Remote Instructional Authoring and Distribution Networks for

6http://dublincore.org/7http://www.ariadne-eu.org

http://dublincore.org/

http://www.ariadne-eu.org

3.3. BESCHREIBUNG VON INHALTEN 19

Europe), einem in ganz Europa verteilten Pool mit Lehrmaterial. Hier kannein Lerner mittels Metadaten einen Kurs finden, der moglichst gut seinenAnforderungen entspricht, z.B. in Hinsicht auf Fachgebiet, Vorwissen undverwendete Sprache.

In Bezug auf Metadaten ubernimmt SCORM das ”IMS Learning Res-source Meta-data Information Model“8, das wiederum auf dem ”IEEE LTSCLearning Object Meta-data“ (LOM) Standard 9beruht. LOM beschreibt dieSyntax und Semantik von Metadaten fur Lehrmaterial, die benotigt werden,um Lehrmaterial angemessen beschreiben zu konnen. Dazu werden Attribu-te festgelegt mit Name, Definition, Datentyp und Datentyplangen. Da Lehr-material an sich sehr vielschichtig ist, ist auch die Anzahl der unterstutztenAttribute mit 60 sehr groß. Diese werden in neun verschiedene Kategori-en aufgeteilt, die in folgender Auflistung zu sehen sind. Dabei ist jeweilsder Kategoriebezeichner in Englisch und in deutscher Ubersetzung genannt,gefolgt von einer knappen Beschreibung der Kategorie.

1. Allgemein (General)Die kontextunabhangigen Attribute, die die Ressource als Ganzes be-schreiben.

2. Lebenszyklus (Lifecycle)Die Attribute, die sich auf den Entwicklungszyklus und aktuellenStand der Ressource beziehen, sowie auf die bei der Entwicklung be-teiligten Personen.

3. Meta-Metadaten (Meta-metadata)Information uber den Metadatensatz selber.

4. Technik (Technical)Die technischen Voraussetzungen der Ressource.

5. Ausbildung (Educational)Die zur Ausbildung gehorenden und padagogischen Eigenschaften derRessource.

6. Rechte (Rights)Merkmale uber geistiges Eigentum und Nutzungsrechte.

7. Beziehungen (Relation)Beschreibt die Beziehung dieser Ressource zu anderen Ressourcen.

8. Anmerkungen (Annotation)Anmerkungen zur Nutzung dieser Ressource.

8http://www.imsglobal.org9http://ltsc.ieee.org

http://www.imsglobal.org

http://ltsc.ieee.org


9. Klassifikation (Clasification)Beschreibt, wie diese Ressource in ein systematisches Verzeichnis ein-zuordnen ist.

Diese Beschreibung der Merkmale ist im LOM-Standard allgemein ge-halten und es ist keine bestimmte Vorschrift uber Verknupfung dieses Merk-malkatalogs mit der Ressource gemacht. Das ”IMS Global Learning Con-sortium“ basiert seinen Standard zwar auf dem LOM-Standard, erweitertdiesen aber in zweierlei Hinsicht. Zum einen erschien ihnen der volle Meta-datensatz mit 60 Merkmalen zu groß, um in der Praxis in vollem UmfangVerwendung zu finden. Daher teilten sie den Metadatensatz auf in einen

”IMS Core“- Satz, mit 19 Elementen aus dem LOM-Metadatensatz, und inden ”IMS-SEL“-Satz (IMS Standard Extension Library) mit den restlichenLOM-Metadaten. Die zweite Anderung bzw. Erganzung durch das IMS Con-sortium war der Entwurf eines XML-Schemas, um die Metadaten in XMLzu beschreiben. Der LOM-Standard war noch allgemein gehalten und hattefur die Auszeichnung der Elemente keine Beschreibungssprache festgelegt.

Die ADL-Initiative lieferte als Zusatz den Mechanismus, wie dieMetadaten-Elemente mit den Ressourcen verknupft werden.

3.4 Interaktion zwischen Inhalt und LMS

Bisher erstellte man Lernmaterial mit einem bestimmten Programm. DieAuslieferung des erstellten Kurses ubernimmt das dazugehorige Lernma-nagementsystem. Die Interaktionen zwischen Lerner und dem System sindbei der Erstellung des Lehrmaterials ebenfalls geplant worden. Z.B. wennUbungsaufgaben erstellt werden konnen, weiß das Lernmanagementsystem,wie es damit umgehen muss. So wird zuerst die Frage prasentiert, danach dieAntwort ausgewertet und im Profil des Lerners die Bearbeitung dieser Auf-gabe mit Punktzahl vermerkt. Bekommt ein beliebiges Lernmanagement-system jedoch eine Datei, die eine Ubungsaufgabe prasentiert, so weiß esnicht, wie es mit dieser umzugehen hat und wie diese zu bewerten ist. Daaber gewunscht ist, Kursmaterial mit beliebigen standardkonformen Syste-men auszuliefern, ist der Gedanke hinter dem SCORM-Standard Run-TimeEnvironment, dass man Lernmaterial mit ausfuhrbaren Programmcode an-reichert, z.B. JavaScript, und die Lerneinheit selber dann uber definierteSchnittstellen mit dem Lernmanagement kommuniziert. In Abbildung 3.4ist dargestellt, wie ADL sich dies vorstellt.

Dargestellt werden hier ein Lernmanagementsystem und dessen Schnitt-stellen nach außen. Der SCORM-Standard legt jetzt nicht fest, wie die inter-ne Struktur des Lernmanagementsystems aussehen muss, sondern definierteine API-Schnittstelle, die das prasentierte Lernmaterial im Browser benut-zen kann. Im wesentlichen kann das Lehrmaterial uber diese Schnittstel-le mitteilen, dass es mit dem Lernmanagementsystem kommunizieren will

3.5. PRAXIS 21

Abbildung 3.4: Ein generalisiertes Modell eines Lernmanagementsystems[SCO01,Seite 1-31].

(LMSInitialize) und dass es eine bestehende Kommunikation beenden will(LMSFinish). Wahrend einer Verbindung kann es Daten vom Lernmana-gementsystem anfordern (LMSGetValue) und Daten schreiben (LMSSetVa-lue). Daruber hinaus gibt es noch einige Funktionen zur Fehlerbehandlung.Damit Daten gelesen und geschrieben werden konnen, ist auch ein Daten-modell referenziert, namlich das ”AICC CMI Data Model“10. Dieses stan-dardisierte Datenmodell wird ebenfalls benotigt, damit festgelegt ist, welcheDaten das Material vom LMS erfragen kann und welche es schreiben kann.Das hier verwendete Datenmodell deckt zahlreiche Bereiche ab, so z.B. all-gemeine Informationen uber den Lerner sowie kontextabhangige Daten, wiez.B. ob der Lerner diese Kurseinheit schon besucht hat, und wenn ja, ob ersie bestanden hat.

3.5 Praxis

Wie aus den vorangehenden Abschnitten ersichtlich, gibt es in allen Berei-chen der Inhaltserstellung und -ubermittlung reichlich Standardisierungs-bemuhungen. Jedoch sieht es mit der Unterstutzung dieser Standards inder Realitat ganz anders aus. Lucke et al. schrieben im April 2002, ”Insge-samt musste also festgestellt werden, dass zum Zeitpunkt der Evaluation dasXML-Datenformat im Bereich der webbasierten Lernplattformen nur unzu-reichend unterstutzt wurde.“[LSW02, Seite 216]. Daher muss man abwagen,wo die Unterstutzung von Standards wichtig und sinnvoll ist.

10http://www.aicc.org

http://www.aicc.org


Bei der Erstellung von Lehrmaterialen ist die Integration XML-basierterInhalte sehr wichtig. Wenn heutzutage in XML erstelltes Lehrmaterial Ver-wendung findet, dann ist der meistbegangene Weg, dass die Inhalte uberein Zwischenformat, meist HTML, in die verwendeten Lehrplattformen in-tegriert werden. Hauptproblem bei der Akzeptanz des XML-Standards beider Erstellung von Lehrmaterial durfte die Verfugbarkeit intuitiv bedien-barer Editoren sein. Zur Zeit sind die XML-Editoren zur Erstellung vonXML-Dokumenten - am weitesten verbreitet sind die Editoren XMLSpy11

und XMetaL12 - fur Computerlaien zu umstandlich und ungewohnt zu bedie-nen durch die nicht vorhandene WYSIWYG-Editierung13. Auch der Versuchdes Softwarepaketes ”vhb XML“, das vom Lehrstuhl fur BWL und Wirt-schaftsinformatik der Universitat Wurzburg14 unter Herrn Professor Thomezusammengestellt wurde, die Erstellung von Text, insbesondere Lehrmate-rial, zu vereinfachen, schlagt fehl. Dabei bearbeitet der Benutzer anstellevon HTML-Dokumenten und deren Verknupfungen XML-Dateien, was amKernproblem nichts andert, dass man mit einem XML-Editor, hier XMetaL,arbeiten muss.

Bei der Kurskomposition ist festzustellen, dass hier noch am meistenproprietare Formate vorherrschen. Die meisten Autorensysteme verbindendie Erstellung des eigentlichen Materials mit der Komposition, bzw. un-terstutzen hauptsachlich die Komposition und die Auslieferung in dem da-zugehorigen Lernmanagementsystem. Ein Ubertrag auf andere Systeme istnicht moglich, bzw. vom Aufwand her mit einer Neuentwicklung gleichzuset-zen. Hier ist zu hoffen, dass moglichst bald die Unterstutzung des SCORMContent Packaging Standards, sowohl auf der Seite der Autorensysteme alsauch auf Seite der Lernmanagementsysteme, angeboten wird.

Allerdings reicht die Standardisierung des Auslieferungsformats nochnicht aus, um sich seine Lernplattform beliebig wahlen zu konnen. Es mussengemeinsame Schnittstellen existieren, die das interaktive Lernmaterial aufru-fen kann, um z.B. Daten uber bearbeitete Ubungsaufgaben dem Lernsystemmitzuteilen. Hier ist die Standardisierung mit dem SCORM Runtime Envi-ronment erst am Anfang, da jedes didaktische Konzept andere Schnittstellenbenotigt. In diesem Bereich mussen sinnvolle und universelle Standards erstnoch entwickelt werden, eine praxisrelevante Umsetzung durfte noch Jahredauern.

So bleibt es doch noch eine Wunschvorstellung, dass man Inhalte ent-wickeln kann, ohne sich vorher auf ein bestimmtes System zur Ausliefe-rung festlegen zu mussen. Gerade in universitaren Projekten, bei denen dieLebensdauer von virtuellen Vorlesungen, zumindest im Grundstudium, auf

11http://www.xmlspy.com12http://www.softquad.com/products/xmetal13WYSIWYG-

”What You See Is What You Get“ beschreibt, dass man alle Formatie-

rungen und Bearbeitungen des Textes am formatierten Text direkt ausfuhrt.14http://www.wiinf.uni-wuerzburg.de

http://www.xmlspy.com

http://www.softquad.com/products/xmetal

http://www.wiinf.uni-wuerzburg.de

3.5. PRAXIS 23

lange Zeit angelegt ist, sollten die Inhalte auch noch nach 5 bis 10 Jah-ren verwendbar sein ([Bru02, Seite 1]). Bei einer solch langen Laufzeit kannes durchaus vorkommen, dass eine anfangs ausgewahlte Lernplattform, diezu Projektbeginn als die geeignetste erschien, nach einigen Jahren deut-lich schlechter als Konkurrenzprodukte ist. Bis jetzt musste man sich damitabfinden, aber wenn die Systeme alle den gleichen Standard unterstutzenwurden, konnte man ohne Probleme die Auslieferungsplattform wechseln.

Nach [LSW02] bieten zur Zeit die meisten Systeme zwar die Moglichkeit,Metadaten zu Kursinhalten und kompletten Kursen abzulegen, allerdingswaren diese meist herstellerspezifisch und nur selten an internationale Stan-dards wie SCORM oder LOM anpassbar. Jedoch ist in diesem Bereich starkeAktivitat zu beobachten. Auf dem vhb15-Workshop ”Autorensysteme“ am7.Oktober 2002 in Bamberg war bei fast allen Ausstellern, die Autorensys-teme anboten, die SCORM-Unterstutzung angekundigt. Jedoch bringt dieKonformitat zu einem der etablierten Standards nur bedingt etwas. Alle imSCORM-Standard referenzierten 60 Metadatenelemente fur jedes erstellteDokument einzugeben, ist in der Praxis wohl kaum durchfuhrbar. Daherscheint es wichtig, dass wenn in einem Autorensystem Metadatenelemen-te eingegeben werden konnen, deren Werte auch auf dieselben Elementein untergeordneter Ebene vererbbar sein konnen. Wenn man z.B. fur furdas Metadatenattribut ”Sprache“ (Atribut ”language“,Nr. 5.11 im SCORM-Standard) eines Kurses ”Deutsch“ angibt, so ist es sinnvoll, diese an die ein-zelnen Dokumente, aus denen der Kurs besteht, zu vererben. Man sieht, fureine effektive Metadatenunterstutzung reicht nicht einfach die Integrationeines einfachen Editors fur die Attribute, wie ihn jetzt fast alle Hersteller inihre Produkte integrieren, sondern es muss intelligente Unterstuzung ange-boten werden, damit der Autor mit moglichst wenigen Eingaben moglichstviele Metadatenelemente spezifizieren kann.

”Der Markt bleibt uberschwemmt mit technisch unausgereiften oder ver-alteten Produkten, wenngleich eine erste Konsolidierungsphase im Gangeist.“[Bru02, Seite 2]. Diese Feststellung trifft Brugger im August 2002 alsResumee einer Evaluation 15 verschiedener Lernplattformen. Die Moglich-keiten, die die Unterstutzung eines gemeinsamen Standards eroffnen, sindgewaltig, allerdings ist es fraglich, wann die Standards soweit unterstutztwerden, dass diese sinnvoll angewandt werden konnen.

15Virtuelle Hochschule Bayern, http://www.vhb.org

http://www.vhb.org

Kapitel 4

Autorensysteme

Ein Autorensystem ist ein ”Anwendungsprogramm, mit dem sich Anwen-dungen im Bereich Multimedia, wie z.B. interaktive Lernprogramme, aberauch Prasentationen entwickeln lassen.“[GI95].

Wie schon anfangs erwahnt, teilt sich der Prozess der Lehrmaterialerstel-lung in die eigentliche Erstellung von Lehreinheiten und die anschließendeMontage dieser Einheiten zu einem Kurs auf. In diesem Kapitel wird dererste Prozess-Schritt behandelt, wie man die Lehreinheiten erstellt, wobeibei manchen Produkten die Prozesse eng miteinander verknupft sind. Zu-erst wird ein Kriterienkatalog vorgestellt, was bei der Erstellung bzw. derAuswahl eines Softwaretools zu beachten ist. Danach werden in der Praxisverwendete Autorensysteme betrachtet.

Da diese Programme aus den unterschiedlichsten Grunden fur viele nichtin Betracht kommen, z.B. weil sie zu komplex oder zu teuer sind, folgt amEnde des Kapitels ein Uberblick, wie die am Massenmarkt stark verbreitetenMS-Office Programme Word bzw. Powerpoint als Autorensystem verwendetwerden konnen und was dabei beachtet werden muss.

4.1 Eigenschaften von Autorensystemen

An Autorensysteme, die speziell fur die Entwicklung von Lehrmaterialgedacht sind, stellen Autoren besondere Anforderungen. Betrachtet manverfugbare Autorensysteme, ist jedoch zu beobachten, dass in der Vergan-genheit die Erstellung von Kursmaterial und die Montage zu einem Kursmeistens in einem einzelnen Autorentool vereinigt waren. Der festgelegteAblauf des Kurses wurde meist in einem proprietaren Format gespeichert.Von diesem Ansatz wird langsam abgegangen, was eine Folge des SCORM-Standards ist. In der folgenden Ubersicht sind deshalb nur Punkte zusam-mengestellt, die bei der Erstellung des Materials wichtig sind [Com02]:

1. Entwicklung von Kursmaterial

25

26 KAPITEL 4. AUTORENSYSTEME

(a) Ist technisches Wissen notig, um Kursmaterial zu entwi-ckeln?(***)1

Der Lehrmaterialentwickler sollte kein Vorwissen uber HTMLund XML oder vergleichbare Formate benotigen.(**)

(b) Formeleditor integriert?(*)Das Autorensystem soll einen Formeleditor fur z.B. chemischeund mathematische Formeln zur Verfugung stellen. Zumindestsollte das System die Einbindung externer Formeleditoren un-terstutzen.

(c) Import von bestehendem Kursmaterial(***)Das System soll in der Lage sein, bestehendes Material in denunterschiedlichsten Formaten, wie z.B. XML, HTML, ASCII, La-TeX oder MS Word zu integrieren. Wichtig ist dabei auch, dassz.B. Links zwischen Dokumenten dabei erhalten bleiben.

(d) Personliche Anmerkungen des Autors moglich?(*)Der Autor kann Anmerkungen zum Lernmaterial machen, die nurfur ihn sichtbar sind.

(e) Unterstutzung mehrerer Autoren?(*)Das System unterstutzt mehrere Autoren fur einen Kurs. Dabeisind Features wie das Sperren von Dokumenten zu beachten unddass jeder Autor seine eigenen Anmerkungen machen kann.

(f) Automatisches Erzeugen eines Index.(**)Das Programm unterstutzt das Erzeugen eines Index.

(g) Unterstutzung eines Glossars.(**)Das Programm unterstutzt das Erzeugen eines Glossars.

(h) Online Editierbarkeit des Materials.(*)Das Material kann effizient online in einem Browser editiert wer-den.

(i) Offline Editierbarkeit des Kurses(***)Das Material kann effizient offline mit einem lokal laufenden Pro-gramm editiert werden.

2. Stellen von TestsUbungsaufgaben

(a) Ubungs-Editor integriert(***)Ein Editor zur Erstellung und Verwaltung von Ubungsaufgabenist integriert.

(b) Multiple-Choice-Fragen (MC)(***)Unterstutzung von MC-Fragen.

1Die Bedeutung eines Punktes wird mit * markiert, je mehr *, desto wichtiger einPunkt.

4.2. UBERBLICK MARKTUBLICHER AUTORENSYSTEME 27

(c) Bildauswahl-Fragen(**)Unterstutzung von Bildauswahl-Fragen, wobei mehrere Bilder ge-geben sind und nur eines die richtige Antwort auf die Frage ist.

(d) Bildbereichs-Fragen(**)Unterstutzung von Bildbereichs-Fragen, wobei der Student aufden richtigen Teil eines Bildes klicken muss.

(e) Zuordnungs-Fragen(***)Unterstutzung von Zuordnungs-Fragen, wobei der Student paar-weise Eintrage aus zwei verschiedenen Listen einander zuordnenmuss.

(f) Zufallsbasierte nummerische Aufgaben(*)Unterstutzung von nummerischen Aufgaben, wobei Variablen mitzufalligen Werten belegt werden, und dadurch verschiedene Stu-denten unterschiedliche Aufgaben gestellt bekommen.

(g) Zeitlimit(**)Unterstutzung eines Zeitlimits, innerhalb dessen die Losung desTests abgegeben sein muss.

(h) Luckentext-Aufgaben(**)Unterstutzung von Luckentext-Aufgaben, wobei es zur Auswer-tung drei unterschiedlich Varianten gibt: a) die Antwort wirdnicht ausgewertet (Selbsteinschatzung), b) die Antwort wird au-tomatisch einem Korrektor zu Korrektur gesendet, oder c) dieAntwort wird automatisch vom System korrigiert.

(i) Freitext-Fragen(***)Unterstutzung von Freitext-Fragen, wobei die Auswertung analogzum letzten Punkt erfolgt.

(j) Aktionen in Abhangigkeit der Testergebnisse(**)Abhangig von den Testergebnissen konnen Aktionen wie ein Feed-back an den Studenten, Zulassung zum nachsten Kursabschnittoder Update der Noten des Studenten ausgelost werden.

4.2 Uberblick marktublicher Autorensysteme

Auf dem Markt sind reichlich Autorensysteme bzw. Editoren fur die Ent-wicklung multimedialer Dokumente vorhanden. Diese kann man in dreiGruppen einordnen, namlich allgemeine Programme zur Produktion vonmultimedialen Inhalten, speziell fur die Entwicklung von Lehrmaterial be-stimmte Programme und schließlich Spezialeditoren fur bestimmte Aufga-ben, z.B. Erstellung von Ubungsaufgaben. Zu jeder dieser Gruppen wirdexemplarisch ein Vertreter vorgestellt, namlich der Macromedia Direc-tor als multimediales Autorensystem, die Autorenkomponente des Lehr-


Autorensystems WebCT, und HotPotatoes als Beispiel fur einen Spezialedi-tor fur Ubungsaufgaben.

4.2.1 Multimediaeditoren

In die Gruppe der Multimediaeditoren gehort als weit verbreiteter Vertreterder Macromedia Director. Hauptanwendungsgebiet ist die Erstellung inter-aktiver Prasentationen, die per CD oder im Web verbreitet werden, undim weiteren Sinne kann ja auch ein Kurs als Prasentation aufgefasst wer-den. Fur die Verbreitung im Web wird die Prasentation in das ”Shockwa-ve“-Format gebracht und kann im Browser mittels eines ublichen Plug-Insangezeigt werden. Bei der Entwicklung einer Prasentation ist man quasi der

Abbildung 4.1: Der Director 8.

Regisseur. Es stehen einem dabei eine Buhne, eine Besetzungsliste und einDrehbuch zur Verfugung. Als erstes muss man die Besetzung fullen, dies sindTexte, Bilder, Videos, Animationen und andere Multimediaobjekte. Ist dieBesetzung fertig, so kann man diese mittels Drag & Drop in das Drehbuch

4.2. UBERBLICK MARKTUBLICHER AUTORENSYSTEME 29

ziehen. Im Drehbuch findet sich ein Zeitleiste, um die herum die ganzenObjekte angeordnet werden, daher ist das Drehbuch der Kern einer Prasen-tation. Die Darsteller werden im Drehbuch angeordnet, wie sie im zeitlichenAblauf erscheinen sollen. Die Buhne stellt die Anwendersicht auf die erstell-te Prasentation dar, in der die einzelnen Darsteller genau platziert werdenkonnen. Die Benutzerwunsche, d.h. der Ablauf der Prasentation in Inter-aktion mit dem Benutzer ist weitgehend visuell programmierbar. Danebengibt es noch die machtige Skriptsprache ”Lingo“. Mit dieser Sprache kannman auch Details der Darstellung am Bildschirm bestimmen, die uber diegrafischen Menus nicht vorgenommen werden konnen.

4.2.2 Editoren fur Lehrmaterial

Ein Editor, der speziell fur die Erstellung von Lehrmaterial gedacht ist, istWebCT(Web Course Tools). Nach Herstellerangaben ist WebCT mit uber2800 Installationen der fuhrende Anbieter fur computergestutztes Lernenauf dem Weltmarkt2. Dieses Autorensystem bietet eine Unterstutzung infast allen Bereichen des webbasierten Lernens.

Die Erstellung und Verwaltung von Kursinhalten bei WebCT findet on-line statt, eine sogenannte Organizer-Page, eine Art Inhaltsverzeichnis, kannonline editiert werden. Das Material (HTML-Seiten mit Grafiken) muss ex-tern erstellt werden und wird dann auf einen WebCT-Server ubers Internetals einzelne Seiten oder ZIP-Archiv hochgeladen. Der Inhalt kann mit einemOnline-Editor bearbeitet werden (Bearbeitung des HTML-Codes selber), so-fern es sich um HTML-Dokumente bzw. einfache Textdateien handelt. Im-und Export von Kurseinheiten ist gemaß dem IMS-Standard (der in denSCORM-Standard eingebunden ist). Die Erzeugung von Indexen mit Unter-eintragen wird ebenso unterstutzt wie ein Glossar. Das System bietet nebender Autorenfunktionalitat eine breite Funktionalitat als Lernmanagement-system, die online verwaltbar sind. Diese Funktionsvielfalt fuhrt dazu, dassdie Benutzerfuhrung des Autors sehr verwirrend ist. So schreibt [Sch02d] ineiner Prasentation uber WebCT in der Praxis, dass die Usability der Naviga-tionsfunktionen ungenugend ist, wegen des Screendesigns, falscher Angabenund der Geschwindigkeit.

Ebenfalls integriert sind umfangreiche Editoren zur Erzeugung vonUbungsaufgaben. Es stehen als Aufgabentypen Multiple-Choice-Fragen,Bildauswahl-Fragen, Zuordnungs-Fragen, zufallsbasierte nummerische Auf-gaben, Luckentext-Fragen und Freitext-Fragen (Selbstkontrollaufgabe bzw.Korrektur durch Tutor) zur Auswahl. Ein Beispiel, wie eine Multiple-Choice-Frage eingegeben wird, sieht man in Abbildung 4.2. Allerdings auch hier gilt,dass die Erstellung einer Ubungsaufgabe verwirrend ist, da man in mindes-tens funf Schritten erst eine Seite fur die Aufgabe erstellen muss, dann die

2http://webct.com/

http://webct.com/


Abbildung 4.2: Eingabe einer MC-Frage in WebCT.

Fragen selber erstellen muss, dann einen Test der erstellten Seite hinzufugenund diesem Test dann die erstellte Frage zuordnen.

4.2.3 Spezialeditoren

Manche Editoren versuchen, die Erstellung aller benotigten Dokumente un-ter einer Oberflache zu vereinen. Jedoch unterstutzen einige Editoren nichtalle Aufgaben, die im Entwurfsprozess von Lehrmaterial anfallen. So bietetder Macromedia Director wie alle allgemeinen Mulimediaeditoren keine Hilfebei der Erstellung von Ubungsaufgaben. Diese fallen jedoch haufig an, undso ist es sinnvoll, dafur einen eigenen Editor zu verwenden.

In der Praxis haufig verwendet wird der Editor HotPotatoes3. Dieser Edi-tor kann als Ausgabe zu einer Ubungsaufgabe eine HTML-Seite generieren,in der per JavaScript der notige Code zur Korrektur der Benutzerantwortintegriert ist. Damit kann man schnell und einfach Ubungsaufgaben im Webstellen.

HotPotatoes ist eine Programmsammlung aus sechs Einzelapplikatio-nen zur Erstellung der unterschiedlichen Ubungsaufgaben. An Typen vonUbungsaufgaben werden Multiple-Choice-, Kurztext-, Kreuzwortratsel-,Zuordnungs- und Luckentextaufgaben angeboten, sowie ein Aufgabentyp,bei dem ein Satz aus den ungeordneten Wortern dieses Satzes zusammenge-stellt werden muss. Das Programm ist einfach zu bedienen und die Ubungs-aufgaben konnen intuitiv erstellt werden.

3http://web.uvic.ca/hrd/halfbaked/

http://web.uvic.ca/hrd/halfbaked/

4.3. MS WORD UND POWERPOINT ALS AUTORENSYSTEM 31

Abbildung 4.3: Erstellung einer Multiple-Choice-Aufgabe in HotPotatoes.

Mit diesem Programm werden sehr viele Ubungsaufgaben im Web er-stellt, wie eine Suche mit Google4 ergibt. Als Datenformat zum Speichernverwendet HotPotatoes ein XML-Datenformat, so dass die Aufgaben auchohne das Programmpaket einfach in andere Formate konvertiert werdenkonnen. Daruber hinaus unterstutzt das Programm auch die Eingabe vonMetadaten gemaß dem Dublin Core Standard.

4.3 MS Word und Powerpoint als Autorensystem

Schaut man sich seine selber erstellten Dateien oder Dateien im Internetan, so erkennt man, dass kaum Dokumente in XML existieren. Die meistenDokumente am eigenen Arbeitsplatz durften wohl MS Office-Dokumenteund speziell im wissenschaftlichen Bereich Latex-Dokumente sein. Bei sehrvielen Dokumenten ist das Erstellungsprogramm nicht mehr zu erkennen,wenn diese z.B. im Adobe PDF-Format vorliegen.

Nach [Str02] kann man drei Gruppen von elektronischen Formaten un-terscheiden:

1. deskriptive,

2. prozedurale und

3. prasentationale Formate.

4http://www.google.de

http://www.google.de


Abbildung 4.4: Die Aufgabe im Browser.

Dokumente mit deskriptiven Format sind mit einer hierarchischen Struk-tur explizit ausgezeichnet. Ein Beispiel sind mit SGML- und XML-Sprachenausgezeichnete Dokumente. Das Markup beschreibt dabei als Metainforma-tion den textuellen Inhalt, daher kommt der Name ”deskriptiv“.

Prozedurale Dokumente bestehen aus dem eigentlichen Inhalt und denDruckanweisungen, wie z.B. Adobes PDF oder PostScript.

Bei prasentationalen Formaten sind textueller Inhalt und Layout inein-ander vermischt. Layoutinformationen werden textuell dargestellt, z.B. wer-den Listenelemente einer Aufzahlung mit einem Bindestrich am Zeilenanfangdargestellt.

Allerdings reicht es nicht aus, dass ein Dokument in einem XML-Formatvorliegt, damit es als ”deskriptives“ Format gilt. So sind z.B. XHTML-Dokumente5 im XML Format, XHTML ist aber als Nachfolger von HTMLwohl eher den prozeduralen Formaten zuzuordnen. Und auch die obenerwahnten Office- und Latex-Dokumente haben sowohl prozedurale als auchdeskriptive Elemente.

Untersucht man naher, in welchen Formaten elektronische Vorlesungs-unterlagen vorliegen, so stellt man fest, dass auch hier hauptsachlich Office-und Latex-Dokumente verwendet werden. Am Institut fur Informatik ander Universitat Wurzburg haben fast alle Professoren mittlerweile zu denmeisten ihrer Vorlesungen im Hauptstudium elektronische Vorlagen, die dieStudenten als Vorlesungsteilnehmer aus dem Internet herunterladen konnen,allerdings bekommen manchmal die Studenten nicht direkten Zugang zu denQuelldateien, sondern bekommen diese nur in Papierform als Ausdruck bzw.Kopiervorlage. Verwendete Formate sind auch hier die Office-Formate Wordund Powerpoint (Lehrstuhl 3, Lehrstuhl 5, Lehrstuhl 6) und auch Latex

5http://www.w3.org/TR/xhtml1/

http://www.w3.org/TR/xhtml1/


(Lehrstuhl 1 und Lehrstuhl 2). Meistens sind diese Dokumente fur den Stu-denten als PDF bzw. PostScript-Dateien zuganglich.

Jetzt liegt der Gedanke nahe, dass man fur ein Lern-/Lehrsystem diesebereits vorhandenen Dokumente verwenden will. Da das Lern-/Lehrsysteminternetbasiert ist, ist eine Aufbereitung der Dokumente fur das Web not-wendig. Diese besteht im wesentlichen aus Konvertierung der textuellenInhalte und Grafiken in im Web verbreitete Formate, sprich HTML bzw.XHTML fur den Text und JPG bzw. GIF fur Grafiken.

4.3.1 Konvertierung von MS Word Dokumenten nach XML

In Word kann man in beschranktem Umfang schon strukturierte Dokumenteerstellen. So gibt es vordefiniert schon einige Formatvorlagen (Standard,Uberschrift 1, ...), die man zur Auszeichnung des Textes nutzen sollte, jedochstellt man fest, dass die wenigsten Benutzer ihren Text mit diesen Hilfsmittelauszeichnen, sondern eher von Hand jeder Uberschrift eine fette Schriftartzuordnen und die Schriftgroße im Vergleich zum normalen Text vergroßern.In solch ”chaotisch“ ausgezeichneten Dokumenten relevante Information zufinden, ist kaum losbar, jedoch kann ein sauber strukturiertes Dokument alsGrundlage fur eine XML-Konvertierung dienen.

Beschaftigt man sich mit der Konvertierung von MS Word-Dokumenten,so ist ein weiteres Problem, dass das Word-Dokumentenformat ein pro-prietares Format von Microsoft ist, dessen Spezifikation der Offentlichkeitnicht bekannt ist. Zudem wird das Format gelegentlich geandert, wenn eineneue Version von Word auf den Markt kommt. Bei den hier durchgefuhrtenUntersuchungen wird mit Word immer Word 2002 gemeint.

Fur die Konvertierung wurden verschiedene Arten von Dokumenten ver-wendet. Zum einen wurde ein generisches Testdokument erstellt, das fur dieKonvertierung einige problematische, aber fur die Praxis durchaus relevanteObjekte enthalt. Dem Thema dieser Arbeit entsprechend wurde als Vor-lesungmaterial das Vorlesungsskript zur Vorlesung ”Wissensmanagement-Systeme“ in der Version vom Sommersemester 2001 verwendet. Daruber hin-aus wurden noch speziell fur das Infosystem iZone geschriebene Dokumen-te herangezogen, namlich die Dokumente des Projektes Legalcity. Schließ-lich sollten die Konverter auch noch an dem ebenfalls in Word vorliegen-den Handbuch ”DALOG-Software“, der DALOG Diagnosesysteme GmbH,Augsburg6 ihr Konnen unter Beweis stellen.

Integrierter HTML-Exportfilter In MS Word ist seit Version Word 97ein Export nach HTML moglich. Dabei wird der textuelle Inhalt als HTML-Datei und die eingebetteten Objekte als Bilder exportiert. Dieser Export hat

6http://www.dalog.net/

http://www.dalog.net/


allerdings seit Word 2000 das Problem, HTML-Code zu erzeugen, der nichtmit dem HTML-Standard konform ist. Microsoft bettet in den HTML Codeviele Informationen ein, die eine komplette Rekonstruierung des originalenWord-Dokumentes aus dem HTML-Dokument ermoglichen sollen. DiesesVerhalten verursacht recht große Dateien und macht die erzeugten HTML-Dateien ungeeignet fur ein LLS.

iZone Parser Am Lehrstuhl fur Kunstliche Intelligenz in Wurzburg wur-de von Peter Lowe ein Parser fur Word-Dokumente entwickelt. Ziel dabeiwar es, Dokumente, deren Inhalt in Tabellenform abgelegt war, fur iZoneaufzubereiten. Auch hier bestand das Problem mit dem proprietaren Datei-format, so dass damals der von Word gelieferte HTML-Export als Ausgangs-datei diente. Dieser wurde mittels des Programms HTML-TIDY 7, welchesversucht, aus dem gelieferten HTML-Code gultiges HTML zu erstellen, kon-vertiert. Dann wurde auf diesen HTML-Dokumenten mittels eines Parsersfur HTML-Dokumente die Inhalte aus den Tabellenzellen extrahiert.

Dieser Ansatz wies einige Schwachen auf, zum einen dass mehrere Kon-vertierungen notwendig sind, um zum gewunschten Ergebnis zu kommen.Zum zweiten war der Parser zwar in beschranktem Umfang an neue Doku-menttypen anpassbar, jedoch muss die Grundstrukturierung der Dokumentemit Tabellen immer vorhanden sein. Dies ist nicht fur Dokumente mit Lern-inhalten anwendbar, da diese ganz anders strukturiert sind, daruber hinausist die Verwendung von Bildern und anderen multimedialen Inhalten nichtvorgesehen. Weiterhin sind bei der Aufbereitung der Daten auch mancheAuszeichnungen verloren gegangen.

Diese Punkte sprechen gegen einen moglichen Einsatz als Parser fur dieUmwandlung von Lehr-/Lernmaterial.

Konverter von Drittanbietern Eine Reihe von Softwarefirmen bie-tet Tools an, die einen HTML- bzw. XML-Export von Word-Dokumentenermoglichen. Dabei wurden folgende Konverter evaluiert: MarkupKit8 , Up-Cast9, WordShadow10 und WordXML11. Diese Programme arbeiten teilwei-se als eigenstandige Applikation, die Word-Dokumente konvertieren, bzw.integrieren sich als Plug-In in Word. Auch diese Programme haben das Pro-blem, dass MS Word ein proprietares Dateiformat verwendet. Sie losen es,indem sie nicht auf den originalen Word-Dokumenten arbeiten, sondern aufRich Text Format-Dokumenten (RTF). Dies ist auch ein von Microsoft ent-wickeltes Dokumentenformat, jedoch gibt es dafur eine Spezifikation, zur

7http://www.w3.org/People/Raggett/tidy/8http://www.schema.de/sitehtml/site-d/htmlexpo.htm/9http://www.infinity-loop.de/en/proddlSingle.html

10http://www.ovidius.com/tools/msword.htm11http://www.struktur.de/

http://www.w3.org/People/Raggett/tidy/

http://www.schema.de/sitehtml/site-d/htmlexpo.htm/

http://www.infinity-loop.de/en/proddlSingle.html

http://www.ovidius.com/tools/msword.htm

http://www.struktur.de/


Zeit ist RTF in der Version 1.7 aktuell. Word und viele andere Textverar-beitungsprogramme konnen RTF-Dokumente lesen und schreiben und dahersind die nicht in Word integrierten Konverter in der Lage, anders als mitWord erzeugte RTF-Dokumente zu konvertieren.

Folgende Befehle konnen nach Spezifikation in RTF-Dokumenten vor-kommen:

1. Absatze und Text(Abschnittstil, Absatzformat, Text und Sonderzei-chen)

2. Strukturelemente(Uberschriften, Kopfzeilen, Fußzeilen, Fußnoten, In-haltsverzeichnis)

3. Listen

4. Tabellen

5. Referenzen und Links (Buchzeichen, Referenzen, Hyperlink, Indexein-trage)

6. Bilder und eingebettete Objekte (Bildverweise, eingebettete Bilder,mathematische Formeln, Formulare, Zeichnungsobjekte, OLE Objek-te, andere eingebettete Objekte, Textfeld, Felder, automatisch gene-rierter Text)

7. Dokumenteneigenschaften (Standardeigenschaften, benutzerspezifi-sche Dokumenteneigenschaften)

Darauf aufbauend wurde folgender Katalog erstellt, nach dem die Pro-gramme untersucht wurden:

1. Batch-Tool oder Word-Plugin

2. Ausgangsformat Word oder RTF bei Batchbetrieb

3. Unterstutze Windows-Version

4. Unterstutze Office-Version

5. Dokumentation

6. HTML-Konvertierung auf die Schnelle (ohne besondere Konfiguration)

7. XML-Zielformat

8. Verwendeter Zeichensatz

9. Behandlung von Sonderzeichen

10. Behandlung von OLE-Objekten


11. Behandlung von mathematischen Formeln

12. Behandlung von Tabellen

13. Behandlung von Listen

Eine Ubersicht zu den einzelnen Programmen findet sich im Anhang A.Hier werden noch einige allgemeine Probleme untersucht.

Behandlung von Sonderzeichen Deutsche Umlaute stellen kein Pro-blem dar. Alle Konverter kommen damit zurecht und konvertieren das ent-sprechend dem Zielformat in eine HTML-Entity (wie z.B. A zu Ä)oder in den entsprechenden Unicode-Character. Allerdings bereiten die sym-bolischen Schriftarten unter Windows einige Probleme. In einem Word-Dokument konnen z.B. beliebig Zeichen der Schriftarten Symbol und Win-dings verwendet werden. Diese Zeichensatze werden selbst in Word nichtkonsistent verwendet und mussen vor dem Export in andere Zeichensatzeumgewandelt werden. Dazu bieten sich Unicode-Zeichensatze an, wie z.B.Perpetua unter Windows. Auch Sonderzeichen werden damit korrekt behan-delt, da alle getesteten Konverter mit Unicode-Zeichensatzen keine Proble-me hatten. Diese Zeichenumwandlung kann je nach Verwendungszweck auchautomatisiert werden.

Behandlung von eingebetteten Objekten Die Konvertierung von ein-gebetteten Objekten klappt durchwegs gut. Anstelle von OLE-Objekten, wiez.B. ein in Word eingebundenes Excel-Diagramm wird ein Bild exportiert.Lediglich bei der Konvertierung des DALOG-Handbuchs mittels UpCast ent-stehen großere Probleme bei der Bildkonvertierung, dies liegt laut Hersteller-angabe an dem Problem, WMF-Bilder (frei skalierbare Vektorgrafiken unterWindows) mit einem Java-basierten Programm zu konvertieren.

Wunschenswert ware, dass Formeln, die mit dem MS-Formeleditor er-stellt worden sind, in MathML12, als Standard fur Formeln in XML zu ex-portieren. Jedoch unterstutzt keines der Programme diese Funktionalitat.

Tabellen und Listen Der Weg, den die meisten Benutzer bei der Er-stellung von Listen in Word gehen, ist entweder der Menupunkt Lis-te(Nummerierung oder Aufzahlungszeichen) oder wird mittels der FunktionAutoformat automatisch erzeugt, z.B. wenn der Autor eine ”1.“ vor die Zeilestellt. Solche Listen kann eigentlich nur UpCast gut exportieren, auch inein-ander verschachtelte Listen stellen dabei kein Problem dar. Mit den anderenProgrammen kann man nur dann gute Ergebnisse erzielen, wenn die Listen-punkte mit speziell dafur vorgesehenen Formatvorlagen formatiert werden.Diese Formatvorlagen werden dann vom Konvertierungsprogramm in Listen

12http://www.w3.org/Math/

http://www.w3.org/Math/


im HTML- oder XML-Zielformat umgewandelt. Tabellen transformieren diemeisten Programme im Rahmen der Evaluation hinreichend zufriedenstel-lend.

Informationsextraktion In diesem Kapitel wurde nun ein Uberblickuber die Konvertierung nach XML gegeben. Jedoch ist in einem Word-Dokument keine Struktur ausgezeichnet. Konverter wie UpCast konvertie-ren zu diesem Zweck in ein XML-Dokument entsprechend einem generi-schen XML-Schema. In diesem Schema sind fur alle Elemente, die nach demRTF-Standard in Dokumenten vorkommen konnen, entsprechende XML-Tags definiert und daher werden Word-Dokumente layoutorientiert in einXML-Dokument umgewandelt. Wie kann dann aber eine XML-Datei ent-stehen, die auch bezuglich des Inhalts ausgezeichnet ist? Bei den Toolskann man verschiedene Wege gehen, um dieses Ziel zu erreichen, das Prin-zip ist aber sehr ahnlich. Es basiert auf der Auszeichnung des originalenWord-Dokumentes mit Formatvorlagen. Schreibt der Benutzer in das Word-Dokument beispielsweise einen Beweis, so ordnet er ihm nicht die Format-vorlage Standard zu, sondern erzeugt eine neue, z.B. Beweis, und weist die-se dem Text zu. Bei manchen Konvertern, wie z.B. MarkupKit wird dieUmwandlung, dass aus einem als Beweis formatierten Textabschnitt dasXML-Element <Beweis> werden soll, in einer detaillierten Steuerungsda-tei fur den Konvertierungsprozess hinterlegt. Fur jede Dokumentenart diekonvertiert werden soll, muss eine solche Konvertierungseinstellung entwi-ckelt werden. Bei dem Produkt UpCast ist der Weg etwas anders, denn hierkann eine solche Konvertierungseinstellung nicht hinterlegt werden. Bei die-sem Produkt werden Informationen wie z.B. verwendete Formatvorlagen indie XML-Zieldatei weitergereicht. Ein wie oben als Beweis gekennzeichneterTextabschnitt ware hier auch als Element <Beweis> in der Zieldatei, weildie verwendeten Elementnamen den Formatvorlagen entsprechen. Will mannun die Struktur der XML-Zieldatei andern bzw. Elemente umbenennen, sokann man XSLT-Stylesheets13 definieren , mit dem ein XSLT-Transformerwie z.B. Xalan14 das Dokument in das gewunschte Schema uberfuhrt. ImPrinzip ist das ahnlich der Konfigurationsdatei des MarkupKits, aber nach-dem XSLT ein standardisiertes Verfahren zur Transformation von XML-Dokumenten ist, wurde als Konverter fur diese Diplomarbeit UpCast aus-gewahlt.

Zwar hat der Benutzer nun nichts mehr mit einem XML-Dokument zutun, jedoch kann die erzwungene Auszeichnung mit den verschiedensten For-matvorlagen den Benutzer auch uberfordern und provoziert Fehler durchnicht konsequente Auszeichnung der Originaldokumente. Bei der Konvertie-rung der Legalcity-Dokumente wurde daher ein etwas anderer Weg began-

13http://www.w3c.org/Style/XSL/14http://xml.apache.org/xalan-j/index.html

http://www.w3c.org/Style/XSL/

http://xml.apache.org/xalan-j/index.html


gen. Diese Dokumente bestehen aus einer zweispaltigen Tabelle, in der injeder Zeile in der linken Zelle die Uberschrift steht, und in die rechte Zelle derText durch den Benutzer eingefugt wird. Fur diese Dokumentart wurde einWord-Makro entwickelt, das automatisch die rechten Zellen entsprechend ih-rem Inhalt auszeichnet. Diese so ausgezeichneten Dokumente werden dannmit UpCast konvertiert und schließlich noch mit XSLT in das Zielformatkonvertiert. Dem Autor bleibt eine Auszeichnung der Formate von Handerspart und er kann sich ganz auf das Erstellen der Texte konzentrieren.

4.3.2 Konvertierung von MS Powerpoint Prasentationennach XML

MS Powerpoint (auch hier ist ohne weitere Produktbezeichnung immer Po-werpoint 2002 gemeint) hat ebenso wie Word einen HTML-Export. Diesererstellt mehrere HTML-Dateien mit der Prasentation. Allerdings war es Zielvon Microsoft, eine moglichst exakte Wiedergabe der Powerpoint Prasen-tation im Browser zu garantieren. Der dadurch erzeugte HTML-Code istextrem layoutorientiert und fur eine Verwendung im LLS noch weniger ge-eignet als der von Word erzeugte HTML-Code. Tools von Drittanbietern,die es ermoglichen den Inhalt (damit sind alle relevanten Inhaltsobjeketeder Prasentation, also Uberschriften, Textboxen, Grafiken, usw. gemeint) inein anderes Format zu exportieren, wurden trotz ausfuhrlicher Internetre-cherche nicht gefunden.

Nachdem im vorigen Absatz die Moglichkeiten der Konvertierung vonWord-Dokumenten aufgezeigt wurde, liegt es nahe, die Prasentation in einWord-Dokument zu exportieren und dieses dann zu konvertieren. Der Vor-teil liegt darin, dass man auf diese Weise Auszeichnungen des Originaltextes(Fett, Kursiv, Auflistungen, ...) einfach ubernehmen kann. Powerpoint kannselber nach Word exportieren, jedoch ist diese Funktionalitat fur ein LLS un-geeignet, denn entweder kann man nur den Text, oder die kompletten Seitender Prasentation als Grafik exportieren. Daher wurde ein Makro entwickelt,das eine Prasentation in eine Word Datei umwandelt.

Problematisch ist, dass Objekte auf einer Folie frei positioniert werdenkonnen, denn beim Export mussen diese Objekte serialisiert, also in einelineare Abfolge gebracht werden. Dies geschieht in der Erstellungsreihenfolgeder Objekte der jeweiligen Seite. Daher darf man z.B. nicht in Powerpointuber einen Teil einer eingebetteten Grafik durch eine andere Grafik ein Stuckuberdecken wollen, da dies dann als zwei verschiedene Grafiken nacheinanderexportiert werden wurde.

Um die Prasentation zu konvertieren werden alle Objekte der jeweiligenFolie nacheinander nach Word ubertragen. Das Makro Export2Word ist inder Powerpoint-Datei makro.ppt auf der CD zu dieser Arbeit zu finden. Dortist auch ein Beispiel fur eine Powerpoint-Prasentation und die konvertierteWord-Datei. In Abbildung 4.5 sind zwei Seiten einer Prasentation zu sehen,


und das daraus erzeugte Word-Dokument.

Abbildung 4.5: Powerpoint-Folien und der Export nach MS-Word.

Nach der Konvertierung in ein Word-Dokument kann es wie oben be-schrieben als Word-Dokument konvertiert werden.

Kapitel 5

Lern-/Lehrsystem

Ein Lern-/Lehrsystem wurde bisher nur aus der Sicht des Lerninhalteent-wicklers betrachtet, namlich wie mit einem Autorensystem Lehrmaterialenerstellt und zu einem Kurs zusammengestellt werden konnen. So wichtig einegute Aufbereitung des zu vermittelnden Stoffes ist, so darf dabei nicht ver-nachlassigt werden, welche Moglichkeiten das Lernmanagementsystem, dasdie Matarialen an den Studenten ausliefert, bietet. Dieses Kapitel beginntmit einer Ubersicht uber wichtige Komponenten eines Lernmanagementsys-tem aus Lernersicht, welche dann unmittelbar auf den Kriterienkatalog zurEvaluation bestehender Lern-/Lehrsysteme Einfluss hat. Danach werden inder Praxis eingesetzte E-Learningsysteme mit ihren wichtigen Funktionenvorgestellt.

5.1 Anforderungen an ein LLS aus Nutzersicht

Aus studentischer Sicht sind unterschiedliche Anforderungen an ein Lern-managementsystem zu nennen.

Ahnlich einer traditionellen Universitat muss der Student sich zunachstin einen oder mehrere Kurse einschreiben konnen. Will er online arbei-ten, muss er sich an dem System anmelden konnen, damit individuelleAuswertung seiner Interaktionen mit dem System moglich ist. Ein Lern-/Lehrsystem sollte sich an das Niveau des Lernenden anpassen. Entwe-der soll das durch Beobachtung des Lerners erfolgen oder durch Selbst-einschatzung des Lerners zu seinem Wissensstand. Jedoch ist die Anpassungan den Benutzer auch problematisch. Zum einen kann der Lerner sich leichtbevormundet fuhlen, wenn ihm der genaue Kursablauf vorgeschrieben wird,zum anderen kann es den Lerner leicht frustrieren, wenn man sich an einebestimmte Passage im Lernmaterial erinnert und diese sucht, um den Inhaltnoch einmal nachzulesen, aber den Textabschnitt oder das ganze Kapitelnicht mehr findet, weil es nicht mehr zum aktuellen Wissensstand passt.

Hauptvorteile der Prasentation in einem Lernsystem gegenuber einem

41

42 KAPITEL 5. LERN-/LEHRSYSTEM

traditionellen Skript sind die Verlinkung und die Suchfunktion, beide solltenvorhanden sein, auch ein Inhaltsverzeichnis und Glossar sollte verlinkt sein.Eine digitale Bibliothek mit weiterfuhrenden Ressourcen sollte dem Stu-denten zur Verfugung stehen, dies konnen Buchausschnitte, weiterfuhren-de Papers oder anderes Material sein. Denkbar ist auch eine Sammlungvon Bookmarks, um nutzliche Informationen aus dem Internet abrufen zukonnen.

Um seinen Wissensstand beurteilen zu konnen, sind Ubungsaufgabennotwendig, die den Wissensstand des Studenten standig prufen. Eine Kor-rektur sollte moglichst schnell erfolgen, um dem Lerner ein direktes Feedbackzu geben und zum Weiterlernen zu motivieren, dies erledigt am besten eineautomatische Korrektur durch das System. Hier ist eine fehlertolerante Aus-wertung Mindestmaß, die auch die Erkennung von Synonymen unterstutzenmuss. An traditionellen Universitaten stellt man fest, dass ein Student daraninteressiert ist zu erfahren, wie seine Mitstudenten in Ubungsaufgaben ab-geschnitten haben. Dies beruhigt ihn, falls er erkennt, mindestens im Durch-schnitt zu liegen, und spornt ihn an, falls er eher zu den schlechteren gehort.Daher sollte ein Lernmanagementsystem die Ergebnisse einer Ubungsauf-gabe im Vergleich zu den Ergebnissen der anderen Studenten prasentieren,naturlich in anonymer Form, um den Datenschutz zu gewahrleisten. Auchdie Losungen, die andere Studenten zu Freitext-Ubungsaufgaben abgegebenhaben, konnen, zusammen mit der Korrektur, fur den Lerner interessantsein.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Kommunikation. Ein Kritikpunktvieler Autoren an virtuellem Lernen ist, dass die Kommunikationsfahig-keit eines Studenten nicht gefordert wird. Dies ist umso schlimmer, als inder Wirtschaft Teamfahigkeit und soziale Kompetenz, die sogenannten SoftSkills bei einer Einstellung von großer Bedeutung sind. Daher sollte dasLernsystem wenigstens die Kommunikation und damit die Zusammenarbeitzwischen den Studenten fordern. So sind asynchrone Kommunikation perE-Mail und Diskussionsforen notwendig. Ein Forum, in dem offentlich zuverschiedenen Punkten diskutiert werden kann, und in dem jeder Studentneue Themen initiieren kann, ist deshalb sinnvoll, da viele Themen meh-rere Studenten interessieren. Hilfreich sein kann aber auch eine synchroneKommunikation mittels Chat, Audio- und Videokonferenz.

Auch wenn das System viele Aufgaben automatisch erfullt, so ist dochauch die Erreichbarkeit (online per E-Mail oder Chat) eines menschlichenTutors wichtig. Dieser muss fur Fragen als kompetenter Ansprechpartnerverfugbar sein und sollte moglichst kurze Feedbackzeiten haben. Daher istes auch wichtig, dass in einem Kurs entsprechend der aktiven Teilnehmer-zahl genugend Tutoren zur Verfugung stehen, damit kurze Antwortzeiteneingehalten werden konnen.

Wichtig ist auch, die Evaluation des Lehrmaterials zu ermoglichen. Soschleichen sich in Vorlesungsunterlagen doch ofters Fehler ein, die vom Tipp-

5.2. KRITERIENKATALOG ZUR EVALUIERUNG 43

fehler angefangen, uber mittlerweile veraltete Informationen bis hin zu feh-lerhafter bzw. fehlerhaft wirkender Darstellung von Sachverhalten reicht.In einem Lernmanagementsystem sollte ein Student zu einem Skript direktAnmerkungen machen konnen, die in die Uberarbeitung durch den Autoreinfließen, bzw. zu denen auch direkt Stellung genommen werden kann, umein evtl. falsches Verstehen eines aufgezeigten Sachverhaltes durch den Ler-ner zeitnah zu beheben.

5.2 Kriterienkatalog zur Evaluierung

Zur Bewertung von Lern-/Lehrsystemen wurde folgender Kriterienkatalogerarbeitet, basierend auf den Kriterienkatalog ”Qualitatskriterienkatalog furElektronische Publikationen in der Medizin“ [S+99] und auf dem Kriteri-enkatalog in [Gui01]. Ein Lern-/Lehrsystem besteht aus zwei bedeutendenElementen, zum einen das System selber und zum anderen die mit demSystem ausgelieferten Lerninhalte. Der Schwerpunkt dieser Evaluation liegtauf dem Lernsystem und der Prasentation der Inhalte. Die Inhalte selber,also Aktualitat, Korrektheit und Vollstandigkeit, kann man als Fachfremdernicht beurteilen.

1. Allgemeine Kriterien

(a) FachFur welches Fach ist der Kurs gedacht?

(b) Erhebung des Vorwissens des LernendenWird vom Lernenden Vorwissen erhoben, sei es durch direkteAbfrage oder durch Beobachtung des Lerners?

2. Anschaulichkeit der Darstellung

(a) Aussagekraftige BeispieleSind Beispiele vorhanden, sowohl in der Menge ausreichend alsauch in der Qualitat gut?

(b) Gestaltung mit BildernSind in angemessenem Umfang Bilder vorhanden und sind dieseauch attraktiv?

(c) AnimationenWerden Animationen (z.B. Applets) zur Interaktion mit dem Ler-ner verwendet, bzw. um dynamische Prozesse zu veranschauli-chen?

(d) Weiterfuhrende multimediale ElementeSind daruber hinaus noch weitere multimediale Elemente vorhan-den, wie z.B. Video oder Ton?


3. Kriterien zur Prasentation

(a) Aufteilung des InhaltsIst der Inhalt in uberschaubare Lektionen aufgeteilt?

(b) Hervorhebung wichtiger BegriffeWerden in angemessenem Umfang Hervorhebungen genutzt, umden Lerner auf wichtige Textstellen hinzuweisen?

(c) LinksIst das Skript verlinkt, sowohl innerhalb der einzelnen Kapitel alsauch zu externen Quellen im Internet?

(d) LayoutIst das Layout ansprechend und ubersichtlich und wird diesesauch konsistent umgesetzt durch den ganzen Kurs?

4. Kriterien zur Bedienung/Navigation

(a) Schnelle UbersichtErhalt der Student einen Uberblick uber das vorhandene Lernma-terial, z.B. durch ein Inhaltsverzeichnis, evtl. mit Angaben zumjeweiligen Umfang?

(b) Fuhrung des LernendenExistiert eine klare Fuhrung des Lernenden durch den gesamtenKurs?

(c) Orientierung im KursKann der Lerner sich leicht innerhalb des gesamten Kurses ori-entieren, an welcher Stelle er sich befindet und wie die Zusam-menhange zu anderen Kapiteln sind?

(d) AdaptivitatIst die Navigation adaptiv, passt sich also dem Wissen des Lernersan?

(e) LadezeitWie schnell ist die Ladezeit, werden kleine Dateien verwendet undgibt es Alternativversionen fur breit- und schmalbandige Anbin-dung ans Internet?

(f) GlossarIst ein Glossar vorhanden und in den Texten verlinkt?

(g) IndexIst ein verlinkter Index vorhanden?

(h) VolltextsucheKann der Student uber eine Volltextsuche im Lehrmaterial su-chen?

5. Kriterien zur Uberprufung des vermittelten Wissens

5.2. KRITERIENKATALOG ZUR EVALUIERUNG 45

(a) UbungsaufgabenWerden Ubungen zur Vertiefung und Uberprufung des vermittel-ten Wissens angeboten?

(b) Automatische Korrektur von UbungsaufgabenWerden die Ubungsaufgaben automatisch vom System korrigiert?

(c) FragetypenBestehen die Ubungsaufgaben nur aus geschlossenen Fragen(One-/Multiple-Choice-Fragen), oder umfassen sie auch offeneFragen (Freitext)?

(d) Qualitat der automatischen KorrekturIst die Systemauswertung von Freitextaufgaben robust gegenuberorthografischen Varianten und unterstutzt Synonyme und ist dieBewertung hinreichend korrekt?

6. Kriterien zur Kommunikation/Kollaboration

(a) KommunikationIst asynchrone (E-Mail und Forum) bzw. synchrone Kommunika-tion (Chat, Audio und Video) unter den Lernenden moglich?

(b) KollaborationWelche Art von Kollaboration findet uber die Kommunikationhinaus unter den Lernenden statt?

7. Spezialkriterien zu Kollaboration

(a) UbungsaufgabenSieht der Lernende, wie gut andere die Ubungsaufgaben gelosthaben?

(b) Kommentierung des MaterialsKonnen Kommentare zum Lernmaterial eingegeben werden?

(c) Sichtbarkeit von KommentarenSehen Lernende die Kommentare anderer oder sind die Kommen-tierungen nur fur private Zwecke?

(d) Manuelle Nachkorrektur von UbungsaufgabenKonnen automatisch korrigierte Aufgaben vom Tutor nachkorri-giert werden?

(e) Kommentare zu UbungsaufgabenKonnen Lernende Kommentare zu korrigierten Ubungsaufgabeneingeben, einschließlich Kommentare zu Korrekturen?

(f) Sichtbarkeit von LosungenKonnen Lernende Losungen zu Ubungsaufgaben anderer Lernen-der sehen?


(g) BenachrichtigungssystemGibt es ein Benachrichtigungssystem, z.B. wenn zu einem eigenenKommentar ein neuer Kommentar eingegangen ist?

8. Kriterien zur Rolle des menschlichen Tutors

(a) ExistenzIst ein Tutor vorhanden oder ist der Kurs rein computerbasiertfur das Selbststudium konzipiert?

(b) FeedbackErhalten die Teilnehmer regelmaßig Feedback durch den Tutor?

(c) ReaktionszeitFindet eine prompte Beantwortung von Fragen statt?

(d) Moderierung von ForenModeriert und schreibt der Tutor in einem fur alle Lernendenzuganglichen Forum?

5.3 Evaluation von Lernmanagementsystemen

Um einen Einblick in zur Zeit verwendete Lernmanagementsysteme und de-ren Fahigkeiten zu erhalten, wurde eine Evaluation durchgefuhrt. Hierzuwerden einige Systeme betrachtet, die zur Zeit in der Praxis eingesetzt wer-den , bzw. sich in der Entwicklung befinden. Allen gemein ist die Tatsache,dass es sich um geforderte wissenschaftliche Projekte handelt bzw. gehan-delt hat. Daher resultiert auch die Tatsache, dass es nicht nur umfangrei-che Lernsysteme sind die hier erwahnt werden, sondern teilweise auch nurLerninhalte, die im Browser betrachtet werden konnen (Browsingprogramm,siehe Kapitel 2.1.1). Ausdrucklich sei darauf hingewiesen, dass die Auswahlnicht systematisch, sondern eher willkurlich ist, da das Angebot an solchenSystemen mittlerweile unuberschaubar groß ist und eine systematische Auf-arbeitung kaum moglich ist. Im Anhang B ist eine Ubersicht, in der die hiervorgestellten Projekte anhand der vorgestellten Kriterien verglichen sind.

5.3.1 NELLI

NELLI1 steht fur ”Netzgestutzter Lehrverbund zur Lehrerausbildung inInformatik“. Dies ist ein universitatsubergreifendes Projekt, an dem vierbayerische Universitaten beteiligt sind. Ziel ist die Entwicklung von inter-netbasiertem Studienmaterial fur die Aus- und Weiterbildung von Gymna-siallehrern im Fach Informatik.

Es handelt sich hierbei nicht um einen reinen Selbstlernkurs, sonderndieser wird an den Universitaten betreut und an vier bis sechs Terminen

1http://www.nelli-bayern.de

http://www.nelli-bayern.de

5.3. EVALUATION VON LERNMANAGEMENTSYSTEMEN 47

finden Prasenzveranstaltungen statt, um den Stoff zu vertiefen. Die Ler-neinheiten werden dem Lerner als statische HTML- bzw. XML-Dokumenteangeboten, die im Browser betrachtet werden und sind in LMML erstellt(siehe Kapitel 3.1).

Abbildung 5.1: Das NELLI-Lernmodul ”Datenbanken und Datenmodellierung“.

Die Kommunikation erfolgt uber die Workgroup-Software BSCW2, eineKommunikations- und Kooperationsumgebung. Es konnen Arbeitsgruppenangelegt werden, die in einem gemeinsamen Arbeitsplatz Dokumente ver-walten, auf einen Kalender zugreifen bzw. miteinander Diskutieren konnen.

In Bezug auf Ubungsaufgaben ist festzustellen, dass wochentlich einUbungsblatt per E-Mail ausgegeben wird. Interaktive Ubungsaufgaben sindnicht vorhanden.

Datenbanken und Datenmodellierung

Das Modul ”Datenbanken und Datenmodellierung“ von Prof.Dr. B.Feitagund Prof.Dr. A.Kempfer lag in der Tutorversion 1.0 zum Vergleich vor. DerKurs zeichnet sich aus durch eine einfache Installationsroutine, die unteranderem lokal eine Datenbank installiert, an der der Lerner Ubungen direktausfuhren kann.

Im Kurs sind Beispiele und Bilder enthalten. Weiterfuhrende multime-diale Elemente sind nicht enthalten, werden aber auch thematisch nichtbenotigt.

Der Kurs ist in angenehm lesbare Einheiten aufgeteilt und innerhalb desSkripts verlinkt. Das Layout ist mit den großen Navigationsbuttons und dergelben Farbe gewohnungsbedurftig.

Mit dem Inhaltsverzeichnis erhalt der Lerner einen schnellen Uberblickund die Navigation kann direkt aus dieser Inhaltsubersicht im linken Fra-

2http://www.bscw.de

http://www.bscw.de


me (siehe Abbildung 5.1) erfolgen. Die Lerninhalte werden starr prasentiert,da sie statische HTML-Seiten sind. Eine vorgefertigte Druckversion kannim PDF-Format heruntergeladen werden. Ein Glossar ist ebenso vorhan-den. Durch die statische Auslieferungsform ist keine Volltextsuche integriert.Kommentierungen sind nicht moglich.

Es sind viele Ubungsaufgaben integriert, die der Benutzer am Ende dereinzelnen Kapitel bearbeiten soll. Hier ist keine Unterstutzung durch denComputer gegeben, sondern die Aufgaben sind vom Studenten im Kopf oderauf Papier zu bearbeiten. Auf Tastendruck erhalt der Student zu einer Auf-gabenstellung die Musterlosung, die er mit seiner Losung vergleichen kann.

Algorithmik

Der Kurs ”Algorithmik“ (siehe Abbildung 5.2) ist vergleichbar mit dem Kurs

”Datenbanken und Datenmodellierung“.

Abbildung 5.2: Das NELLI-Lernmodul ”Algorithmik“.

Eine Installationsroutine wird nicht mitgeliefert. Es ist eine Anleitungenthalten, wie man das System ”DrScheme“, eine Programmier- und Lauf-zeitumgebung fur die Programmiersprache Scheme, die in diesem Kurs ver-wendet wird, installieren kann. Mit diesem Programm kann der Benutzerdie enthaltenen Beispiele direkt ausprobieren.

Das Skript selber ist wesentlich knapper gehalten, als der Datenbank-kurs. Die Darstellung hier ist mehr wie in einer Prasentation mit Schlagwor-ten.

Ein Glossar gibt es nicht. Ebenso gibt es keine Ubungsaufgaben am Endeder Kapitel.


5.3.2 Medizinische Lehrsysteme

DEJAVU

Das DEJAVU3-System (Dermatological Education as Joint Accomplishmentof Virtual Universities) ist am Lehrstuhl fur Informatik II, Universitat Wurz-burg, von Holger Hohn entwickelt worden. In dessen Dissertation [H02] istes im Detail beschrieben. Dabei handelt es sich um eine datenbankgestutzte,multimediale Lern- und Lehrumgebung.

Begleitend zum ”Praktikum der Dermatologie und Venerologie“ im Win-tersemester 2002/2003, Universitat Wurzburg, kann man im Internet mitDEJAVU die Vorlesung nachbereiten. Ein Blick auf das System wird in Ab-bildung 5.3 geworfen.

Abbildung 5.3: Das DEJAVU-Lernsystem.

Das System gliedert sich in die Abschnitte Horsaal, Bibliothek, Examenund Klinik. Im Horsaal werden die Folien zur Vorlesung angeboten, unterBibliothek findet der Student Artikel zu den verschiedenen Krankheiten, diemit vielen Bildern veranschaulicht werden. Unter Klinik konnen viele Fallbe-richte nachgelesen werden. Im Examensbereich konnnen MC-Aufgaben bzw.Bilderquiz-Aufgaben bearbeitet werden, allerdings sind in diesem Kurs keinevorhanden.

Dieses System ist (zumindest ohne Aufgaben) ein typisches Browsing-system, da unterschiedliche, fur den Lerner hilfreiche Texte anbietet. DieNavigation erfolgt uber einen Navigationsbaum an der linken Seite, eineSuchfunktion gibt es nicht.

In [H02] ist daruber hinaus die Lernumgebung DEJAVULearn beschrie-ben, auf die hier auch kurz eingegangen werden soll. Es handelt sich dabeium eine in Java entwickelte Anwendung, die die Lerninhalte online von ei-

3http://www.projekt-dejavu.de/

http://www.projekt-dejavu.de/


nem entsprechenden Server bezieht. In Abbildung 5.4 ist das System zusehen.

Abbildung 5.4: Das DEJAVULearn-Lernsystem.

Die Grundstruktur der Inhalte entspricht der browserbasierten An-wendung. Jedoch hat hier der Student wesentlich mehr Funktionen zurVerfugung. Navigation erfolgt hierarchisch mit einem Baum oder uber ei-ne Schnellauswahl. Er kann Notizen schreiben und Markierungen im Textvornehmen. Typen von unterstutzten Ubungsaufgaben sind die bereits obenerwahnten MC-Aufgaben und Bilderquiz-Aufgaben.

med:u

Hierbei wurde der Kurse ”Parkinson’s disease“ des Projekts ”med:u–eLearning in der medizinischen Lehre“4 naher untersucht. ”Im Rahmendieses Vorhabens werden Multimedia-basierte, modular strukturierte undwiederverwendbare Lehrmittel entwickelt, implementiert und evaluiert.“lautet ein Auszug aus der Projektbeschreibung. Die eingesetzte Lern-/Lehrplattform ist die an der TU Dresden entwickelte Plattform ”JaTeK“5

(Java Based Teleteaching Kit). Diese wird, im Gegensatz zu den anderenhier aufgezeigten Systeme auch kommerziell vertrieben und findet auch inanderen Kursen Anwendung. Sie bietet sowohl Autoren- wie auch Lerner-funkionalitat.

JaTeK ist in Java geschrieben und der Anwender muss das Programmherunterladen. Die Installation erfolgt problemlos, sofern JavaWebStart in-stalliert ist, andernfalls muss man dieses vorher installieren. Obwohl das

4http://ms2.physiologie.uni-kiel.de/medu/5www.jatek.de

http://ms2.physiologie.uni-kiel.de/medu/


Programm offline auf dem eigenen Computer ausgefuhrt wird, benotigt esein Verbindung zum Server, der das Lehrmaterial bereithalt. Ein Blick aufdas Programm ist in Abbildung 5.5 moglich.

Abbildung 5.5: Das med:u-Lernsystem.

Die Navigation erfolgt intuitiv uber den Navigationsbaum im linken Teilder Anwendung. Ein wenig irritierend ist, dass die einzelnen Dokumentenicht auch im Baum, sondern im Fenster darunter angezeigt werden. Ubereinen Index kann ebenfalls auf das Lehrmaterial zugegriffen werden. Trotzder gebotenen Funktionsvielfalt gibt es keine Suchfunktion, um auf die Lern-inhalte zugreifen zu konnen. Ein besonderes Merkmal ist, dass in JaTeKverschiedene Lernpfade definiert werden konnen. Unter Lernpfad verstehtman eine Folge von Lerneinheiten und dieser kann auch als ”Guided Tour“verstanden werden. So kann es z.B. in einem Kurs mehrere Lernpfade geben,wobei einer eher fur Anfanger geeignet ist, eine anderer fur Fortgeschritte-ne, oder ein Lernpfad vermittelt eher nur theoretische Grundlagen und aufeinem anderen Lernpfad werden eher praktische Aspekte vermittelt. In denmeisten Lernsystemen gibt es nur einen Lernpfad, namlich den, der sichdurch das sequentielle Verfolgen der hierarchisch gegliederten Lehreinheitenergibt.

Der Kurs selber ist in ubersichtliche Einheiten aufgeteilt, zahlreiche Bil-der veranschaulichen das zu vermittelnde Wissen, teilweise werden auch Vi-deoanimationen verwendet.

In das System sind zur Kommunikation Chat und Foren integriert. Auchkann man einen sogenannten Klassenraum anlegen, in dem die Mitgliedereinen gemeinsamen Arbeitsplatz haben.

Man kann ahnlich einem Textmarker Textstellen markieren, allgemeine


Notizen erstellen und auch Annotationen verfassen. Annotationen sind pri-vat, aber man kann explizit Rechte vergeben, damit auch andere BenutzerLeserechte auf Annotationen haben. Damit kann man einerseits private undoffentliche Annotationen realisieren, andererseits ist die explizite Rechtever-gabe umstandlich und zu technisch orientiert.

Auch unterstutzt JaTeK Ubungsaufgaben, namlich MC-, Zuordnungs-,Luckentext- und Freitextaufgaben, wobei die ersten drei Typen vom Systemkorrigiert werden und die Freitextaufabe per E-Mail an einen Tutor geschicktwird.

Eine Druckversion kann erstellt werden, allerdings immer nur zu einergerade betrachteten einzelnen Lerneinheit.

LaMedica

Die Projektbeschreibung des Projekts ”Lamedica“6 lautet: ”Erstellung einesnetzwerkfahigen, multimedialen, erweiterbaren und granularen Lern- undTrainingssystems fur die Medizin“. Hierbei soll in Form eines computer-basierten Lernsystems eine virtuelle Lernakademie erstellt werden. Dabeilernen die Studenten auf drei unterschiedlichen Ebenen einerseits theore-tische Hintergrunde, andererseits Entscheidungsfindungen und drittens in-strumentale Fertigkeiten. Die Projekthomepage beschreibt das System fol-gendermaßen: ”Die virtuelle Lernakademie besteht aus funf Haupttrakten:Klinik (Simulations- und Trainingssysteme), Bibliothek (Lehrbucher undNachschlagewerke), Horsaal (Vorlesungen und virtuelle Prufungen), Lounge(Informationssysteme und Foren) und Besucher (Medizinische Themen furInteressierte).“ Zuganglich fur eine Betrachtung ist lediglich die seit Dezem-ber 2001 online im Internet verfugbare Mediothek.

Aber auch wenn zentrale Funktionalitaten eines Lernmanagementsys-tems fehlen, so ist doch eine Betrachtung des Systems wegen des ansprechendgestalteten Layouts interessant. Es wird ein modernes Layout angeboten, dasim Gegensatz zu den anderen betrachteten Lernsystemen wohl ein Designerentworfen hat und nicht ein Informatiker. Man steuert die Lerninhalte an,indem man einen Navigationsbaum mit einem Inhalts- bzw. Themenver-zeichnis verwendet oder mit Volltextsuche. Dieses zentrale Navigationsele-ment ist auf der rechten Seite untergebracht, die Lerninhalte werden in derMitte und weitere multimediale Inhalte auf der linken Seite angezeigt. Diesware intuitiver zu bedienen, wenn der Aufbau von links nach rechts ware, dader Benutzer von Windows-Explorer und anderen Tools gewohnt ist, auf derlinken Seite zu navigieren. Außerdem geht die Ubersicht, wo im Kurs sichder Lerner gerade befindet, verloren. Praktisch ist die Moglichkeit, privateNotizen zu erstellen bzw. interessante Seiten als Favoriten abzuspeichern.

6www.lamedica.de


Abbildung 5.6: Das LAMEDICA-Lernsystem.

5.3.3 vhb

Bei der virtuellen Hochschule Bayern gibt es kein reines Selbstlernen, son-dern die angebotenen Kurse starten zu einem bestimmten Termin und habenauch ein vorgegebenes Ende. Wahrend dieser Zeit stehen dann auch ein odermehrere Tutoren als Ansprechparter zur Verfugung. Daruber hinaus werdenzur Kommunikation standardmaßig Foren eingerichtet.

Die Vorlesung kann der Student am Ende des Semesters im allgemeinenmit einem Schein abschließen, fur den er aber traditionell an einer Univer-sitat oder Fachhochschule an einer Klausur teilnehmen muss.

Lernprogramm Datenkommunikation

Dabei handelt es sich um einen Kurs fur Informatiker im Grundstudium, dervon Prof.Dr. H.Beck und Prof.Dr. M.Lutz, FH Augsburg, angeboten wird.Dieser Kurs wurde in der Demoversion7 betrachtet.

Hierbei handelt es sich um ein online ausgeliefertes Skript im HTML-Format. Die Einheiten sind uberschaubar und durch viele lehrreiche Anima-tionen aufgelockert (siehe Abbildung 5.7). Zum Inhaltsverzeichnis kann manvon jeder Stelle aus gelangen. Neben dem Lernprogramm besteht der Kursaus einer Aufgabensammlung mit Selbstkontrollaufgaben. Daruber hinauswerden wahrend eines Semesters drei großere Aufgabenblocke gestellt, dievon Tutoren betreut werden.

7http://www.fh-augsburg.de/informatik/projekte/emiel/datacom/index.html

http://www.fh-augsburg.de/informatik/projekte/emiel/datacom/index.html


Abbildung 5.7: Das Lernprogramm ”Datenkommunikation“.

Graphentheoretische Konzepte und Algorithmen

Dieser Kurs wird von Prof.Dr.H. Noltemeier, Universitat Wurzburg, ange-boten. Er richtet sich an Informatiker im Hauptstudium. Außer den grund-legenden Kommunikationsfunktionen, die bei der vhb geboten werden, be-steht dieser Kurs aus einem einfachen PDF-Dokument, das der Student her-unterladen kann und durcharbeiten muss. Zu den einzelnen Kapiteln gibtes im Skript eine Reihe anspruchsvoller Ubungsaufgaben zusammen mitLosungsvorschlagen. Zu manchen Themen werden im Web Java-Applets zurVerfugung gestellt, anhand derer die Algorithmen veranschaulichen werden.

Begleitend sind wochentlich Ubungsblatter zu bearbeiten, die auch dieStudenten der Prasenzvorlesung in Wurzburg bearbeiten mussen. Losungenkonnen per E-Mail eingeschickt werden.

Insgesamt ist festzustellen, dass es ein fur das Selbststudium gut aufbe-reitetes Skript gibt, aber ansonsten kann man kaum von computergestutztemLernen sprechen.

5.3.4 ILIAS

Bei ILIAS open source8 handelt es sich nicht um einen Kurs, sondern umein Lehr-/Lernsystem. Dieses soll hier Erwahnung finden, da es aufgrundder Tatsache, dass es unter GPL-Lizenz kostenlos zu verwenden ist, haufigbenutzt wird. Auf der Homepage sind 19 Referenzinstallationen genannt.Allein in Koln, wo ILIAS entwickelt wurde, waren schon uber 11000 Studie-rende in Kurse eingeschrieben, die von ILIAS ausgeliefert wurden. Auch dasCaseport-Projekt9 plant, ILIAS als Portal zu verwenden. Caseport ist ein

8http://www.ilias.uni-koeln.de/ios9www.caseport.de

http://www.ilias.uni-koeln.de/ios

5.4. ZUSAMMENFASSUNG 55

Verbundprojekt von 14 deutschen Fakultaten, die ihre verschiedenen fall-basierten Computerlernsysteme unter einem gemeinsamen Internet-Portalzuganglich machen wollen. Ein Partner dabei ist auch der Lehrstuhl fur In-formatik VI, Universitat Wurzburg, mit seinem intelligenten Tutorsystemd3web.Train.

Abbildung 5.8: Das ILIAS-Lernsystem.

In Abbildung 5.8 ist die Lernersicht auf das Lernsystem zu sehen. DieFunktionen sind uber die Buttons oben links zu erreichen, dies sind vonlinks nach rechts der ”personliche Schreibtisch“, eine ”Lerneinheitenuber-sicht“, ”Bookmarkverwaltung“, ”Suche“, ”Literatur“, ”Nachrichtenverwal-tung“ ”Diskussionsforenubersicht“ und ”Gruppenverwaltung“. Lerneinhei-ten konnen mit privaten Notizen versehen werden.

Starken des Systems sind eine Volltextsuche, die Kommunikati-onsmoglichkeit mit systeminterner E-Mail-Funktion und Foren. Auch Grup-penarbeit kann durch Definition eines gemeinsamen Arbeitsbereiches un-terstutzt werden. In der neu erscheinenden Version 3 des Systems gibt esauch einen standig sichtbaren Navigationsbaum, um besser zu erkennen, anwelcher Stelle im Kurs man sich gerade befindet.

Daruber hinaus kann man zumindest MC-Fragen zu einem Test arran-gieren, der zu einem Kurs abgelegt werden kann.

Zu den Lerneinheiten kann man private Notizen anlegen. Diese konnenzusammen mit der Druckansicht ausgedruckt werden. Die Druckversion, dieman erzeugen kann, entspricht einer einzigen HTML-Seite, Seitenzahlen undInhaltsverzeichnis gibt es nicht.

5.4 Zusammenfassung

Es wurde eine Reihe unterschiedlicher Projekte hier vorgestellt. Zusammen-fassend kann man sagen, dass kein System voll uberzeugt. In das sehr belieb-te Open-Source System ILIAS sind erst in neuester Zeit ein standig sicht-


barer Navigationsbaum bzw. die Unterstutzung von MC-Fragen integriertworden. Dass es schon so verbreitet ist, laßt sich wohl hauptsachlich daraufzuruckfuhren, dass es das einzige System ist, das als Open Source vertriebenwird und aufgrund fehlender Geldmittel zunehmend solche Software Verwen-dung findet. Das System macht zwar keinen schlechten Eindruck, aber beirelativ vielen Installationen erwartet man ein System mit etwas großererFunktionalitat. Das JaTeK-System, das zur Auslieferung des Kurses med:uverwendet wird, hat umfangreiche Funktionen, es ist allerdings das einzigein dieser Ubersicht, das auch kommerziell vertrieben wird. Dass bei einemsolchen Programm keine Volltextsuche moglich ist, bleibt unverstandllich.

Betrachtet man die hier ebenfalls prasentierten Kursinhalte, kann manfeststellen, dass diese Inhalte durchaus Inhalte waren, wie sie in Form vonSkripten bzw. Prasentationen auch in traditionellen Vorlesungen Verwen-dung finden. Großter Unterschied ist der Einsatz von Animationen bzw.Videosequenzen. Diese Tatsache unterstutzt das Vorhaben dieser Arbeit,vorhandenes Vorlesungsmaterial in Word bzw. Powerpoint zu Lerninhaltenin einem webbasiertes Lernsystem zu machen.

Kapitel 6

Lernsystem eTeach

6.1 Einfuhrung

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Lernmanagementsystem eTeach entwi-ckelt. Der Schwerpunkt dieses Systems liegt auf dem Stellen von Ubungsauf-gaben und die einfache Integration schon bestehenden Lehrmaterials. eTe-ach ist nicht als eigenstandiges Programm entwickelt worden, sondern alsErweiterung zu dem am Lehrstuhl fur kunstliche Intelligenz, UniversitatWurzburg, entwickelten webbasierten Contentmanagementsystem iZone.

iZone wird seit dem Sommersemester 2000 entwickelt und die Eigen-schaften sind in [WSMP01], [Sch02b] und [Wec02] verzeichnet. Zur Zeit wirdes durch weitere Module erganzt, wie eine bessere Autorenfunktionalitat vonMarkus Minnameier und ein kommentiertes Vorlesungsverzeichnis von Alex-ander Dressler. Ein weiterer Uberblick findet sich in Kapitel 6.5.1.

iZone als Basissystem zu verwenden bietet sich deshalb an, da das Sys-tem zur webbasierten Darstellung von XML-Inhalten gedacht ist und dafurschon Funktionalitaten wie eine Benutzerverwaltung, ubersichtliche Naviga-tion, Suche und Personalisierung bereitstellt. Schon diese Funktionalitatenermoglichen ein Browsingsystem, das manchen im letzten Kapitel vorgestell-ten Systemen uberlegen ist.

6.2 Funktionalitaten aus Anwendersicht

6.2.1 Lerner

In Abbildung 6.1 ist die Weboberflache von eTeach aus Lernersicht zu sehen.Bei dieser Beispielanwendung werden sieben Kapitel des Skripts ”Wissens-managementsysteme“ ausgeliefert, dazu zwei Blocke von Ubungsaufgaben.Die sichtbaren Anderungen von eTeach gegenuber dem Basissystem iZo-ne sind lediglich zwei neue Menupunkte, ”eTeach“ und ”Ubungspunkte“,in der Navigationsleiste. Die einzelnen Funktionen von eTeach werden im

57

58 KAPITEL 6. LERNSYSTEM ETEACH

Abbildung 6.1: eTeach aus Lernersicht.

Folgenden beschrieben.

Anmeldung am System bzw. Einschreibung fur Kurse

Bevor man mit dem System zu arbeiten beginnt, steht wie bei normalenVorlesungen die Anmeldung bzw. die Einschreibung. In Abbildung 6.2 istdies abgebildet. Das linke Menu dient zur Anmeldung an iZone. Hier wer-den allgemeine Informationen uber einen Benutzer abgefragt wie Vor- undNachname, Benutzername, Passwort und E-Mailadresse. Danach wird furden Benutzer vom System ein Account erstellt. Nun sollen noch lernsys-temspezifische Angaben vom Benutzer gemacht werden. Dies geschieht mitHilfe des Menus rechts oben in Abbildung 6.2. Dort sind Matrikelnummer,Semester, Studienfach, Nebenfach und ICQ-Nummer anzugeben.

Sind alle Daten eingegeben, kann der Benutzer auswahlen, welche Kurseer besuchen will. Zu diesen besuchten Kursen bekommt er spater z.B. eineMitstudentenliste angezeigt.

Navigation und Suche

Die Navigation erfolgt hauptsachlich uber das hierarchische Navigations-menu (siehe Abbildung 6.1, links). In einer Weise, wie sie aus dem MS-Windows Explorer bekannt ist, wird hier die hierarchische Struktur desLernmaterials angezeigt und der Benutzer kann zu dem von ihm gewunsch-ten Dokument navigieren. Liest der Benutzer ein Dokument, kann er zueinem anderen Dokument gelangen, indem er entweder einem Link aus demDokument in ein anderes folgt (falls im Lehrmaterial solch ein Verweis exis-tiert), oder am Ende des Dokuments die automatisch generierten Links zumnachsten bzw. vorhergehenden Dokument verfolgt (siehe Abbildung 6.4).

Eine andere Zugriffsmoglichkeit auf die Inhalte ist die Suche. Das Such-

6.2. FUNKTIONALITATEN AUS ANWENDERSICHT 59

Menü: Login/Registrieren Menü: eTeach

Menü: eTeach

Abbildung 6.2: Anmeldung an iZone bzw. eTeach.

fenster ist immer sichtbar in der linken oberen Ecke des Systems (siehe z.B.Abbildung 6.1). Die Suche ist ein entscheidender Vorteil zur Akzeptanz einesOnline-Kurses. Der Mensch liest langere Texte immer noch lieber gedrucktauf Papier als am Computer, was sich z.B. an der geringen Akzeptanz deseBook bemerkbar macht. Dazu eine Aussage vom Buchvertriebs-Chef vonAOL Time Warner, Laurence Kirshbaum: ”Vielleicht hat Herr Gutenberg jadoch das letzte Wort.“ [eBo02]. Aber wenn es darum geht, zu einem Stich-wort nahere Informationen zu erhalten, ist eine computergestutzte Suchedem manuellen Suchen im Skript weit uberlegen. Z.B. kann der Lerner, wenner bei der Bearbeitung einer Ubungsaufgabe einen Begriff nicht kennt, dieseneinfach in das Suchfenster eingeben und die Suche starten. Bei geschickterSuche erhalt er vielleicht sogar das Dokument, das die Losung der Aufgabebeschreibt. Muss der Lerner von Hand im gedruckten oder geschriebenenSkript suchen, kann das deutlich langer dauern und leicht die entscheidendeStelle uberblattert werden.

Beispielsweise hat ein Student fur die Frage ”Wie heißt die psychologi-sche Wissenserhebungstechnik, bei der der Experte Unterschiede zwischenKonzepten (Diagnosen) nennen soll?“ (siehe Abbildung 6.4) die Suche ”Kon-zepte Unterschied“ gestartet und erhalt in diesem Beispiel als ersten Trefferdie Ubungsaufgabe selber und als zweiten Treffer das Dokument mit derLosung, wobei der Titel des Dokumentes hier sogar schon die Losung ist.Dieses Beispiel ist in Abbildung 6.3 zu sehen.

Ubungsaufgaben

Das Stellen und die automatische Korrektur von Ubungsaufgaben ist derKern von eTeach. Zu den moglichen Typen von Ubungsaufgaben findet sichin Kapitel 6.4 ein umfassender Uberblick. Aus Lernersicht sind Ubungsauf-


Abbildung 6.3: Suche in iZone.

gaben Dokumente, zu denen man genauso hinnavigieren kann wie zu anderenLerninhalten. Jedoch interagiert beim Bearbeiten der Aufgaben der Lernermit eTeach durch das Einsenden seiner Losung. Abhangig von der Ubungs-aufgabe erhalt der Lerner das Feedback auf die Aufgabe gleich oder erstspater, z.B. falls es eine Ubungsaufgabe ist, die vom Tutor korrigiert wird.

Abbildung 6.4: Bearbeitung einer Stichwortaufgabe.

Hier sei kurz ein Beispiel fur eine Stichwortaufgabe vorgestellt. Dies isteine Freitextaufgabe, die in Stichworten oder kurzen Gruppen von Worternbeantwortet werden soll und automatisch vom System korrigiert wird. EinBeispiel ist in Abbildung 6.4 zu sehen. Die Aufgabe wird vom Computerkorrigiert und als falsch bewertet, da die richtige Antwort ”Konstruktgit-terverfahren“ ist. Der Lerner bekommt daraufhin eine Ubersicht uber dierichtige Antwort, seine Antwort und die erhaltenen Punkte angezeigt, wieAbbildung 6.5 zeigt.

Leistungskontrolle

Wichtig ist es auch Leistungsvergleich mit den Mitstudenten. Bei fast keinemLehrsystem ist dem Studenten diese Moglichkeit gegeben. Aber es beruhigteinen zu wissen, dass man vielleicht besser als der Durchschnitt ist oder es


Abbildung 6.5: Lernersicht auf korrigierte Stichwortaufgabe.

spornt auch zu mehr Fleiß an, wenn man sieht, dass man eher im letztenDrittel ist. Um dies zu ermoglichen, kann in eTeach ein Student eine Statistikabrufen, in der seine bearbeiteten Aufgaben in Vergleich zu den erledigtenBearbeitungen der Mitstudenten gestellt werden.

Abbildung 6.6: Punktevergleich mit den Mitstudenten.

In Abbildung 6.6 ist dieser Leistungsvergleich zu sehen. Er ist immer uberden Menupunkt ”Ubungspunkte“ zu erreichen. Die Statistik ist abhangigvon der Anzeige im Hauptfenster. Wird dort ein Ordner angezeigt, zeigtdie Statistik alle Ubungsaufgaben, die auf beliebiger Ebene unterhalb diesesOrdners liegen. Wird eine Ubungsaufgabe angezeigt, gibt es nur zu dieserUbungsaufgabe eine Anzeige. Die Statistik beginnt mit einer Auflistung derUbungsaufgaben mit den erhaltenen Punkten, immer im Vergleich zu derAnzahl von Mitstudenten, die diese Aufgabe ebenfalls bearbeitet haben undderen Punktedurchschnitt. Danach folgt der Vergleich des eigenen Punkte-durchschnitts zum Punktedurchschnitt der Mitbewerber.

Damit das Ergebnis des Vergleichs dem Studenten sofort offensichtlich


wird, ist als grafische Komponente ”Edgar“ aus d3.webTrain eingebunden,der in die Hande klatscht, wenn der Student besser als der Durchschnitt ist.

Kommunikation/Kollaboration

Um Kommunikation zu ermoglichen, gibt es unter dem Menupunkt ”eTe-ach“ eine Liste der anderen eingeschriebenen Benutzer, wie in Abbildung 6.7dargestellt wird.

Abbildung 6.7: Aufstellung der Mitstudenten.

In eTeach wird sowohl asynchrone Kommunikation per E-Mail als auchsynchrone Kommunikation per ICQ1-Chat unterstutzt. ICQ ist ein weitver-breitetes Kommunikationsprogramm der gleichnamigen Firma. Man kanndort ein Programm fur seinen Computer herunterladen und einen Benut-zeraccount beantragen. In [DGB01] ist eine Fallstudie, die den Einsatz vonICQ in einem Projekt beschreibt. Als Fazit ist dort zu lesen ”[...]bietet dasProgramm Awareness uber die Ansprechbarkeit der Gruppenmitglieder, wo-durch das Gruppengefuhl und damit informelle Kommunikation gefordertwerden“. Zu jedem Benutzer erscheint der Online-Status und man kann di-rekt mit den anderen Teilnehmern Kontakt aufnehmen.

Asynchrone Kommunikation wird per E-Mail unterstutzt. In Abbil-dung 6.7 offnet sich mit Klick auf den Namen eines Mitstudenten ein Fenstermit Eingabemoglichkeit fur eine E-Mail, und der Student kann eine E-Mailan den anderen Benutzer schicken. Dies geschieht uber das eTeach-System.Die E-Mail erhalt der andere Benutzer an seine eingetragene E-Mailadresse.

In den Bereich der Kollaboration fallt auch die Moglichkeit, Dokumentezu kommentieren und mit Bewertungen zu versehen. Diese Kommentarebzw. Bewertungen konnen alle Studenten eintragen und einsehen, so dasshier ein Student von den Kommentaren der Anderen profitiert. So kann einStudent, z.B. einen Fehler im Skript mitteilen (wie in Abbildung 6.8) oderfalls er zu einem Abschnitt eine besonders gute Webseite gefunden hat, diesean das Dokument anhangen.

Dritte Form der Kollaboration in eTeach ist die Moglichkeit, Antwor-ten von Ubungsaufgaben zusammen mit der Korrektur allen Lernern zurVerfugung zu stellen. Dies ist insbesondere bei Freitextaufgaben sinnvoll, die

1www.icq.com


Abbildung 6.8: Kommentierung von Dokumenten in iZone.

von einem menschlichen Korrektor korrigiert und mit Anmerkungen verse-hen werden. Hier wird also der alte Spruch ”aus Fehlern lernen“ in ein Lern-system umgesetzt. Dabei wird dem Studenten ermoglicht, nicht nur aus deneigenen Fehlern zu lernen sondern auch aus den korrigierten Fehlern anderer.Die Losungen der Mitstudenten stehen dem Studenten als Kommentare zurVerfugung, die er wiederum kommentieren kann. Abbildung 6.9 zeigt solcheine Ubungsaufgabe mit den Losungen der Mitstudenten als Kommentar.

Abbildung 6.9: Losungen der Mitstudenten als Kommentare.

Lexikon

In iZone existiert auch ein Lexikon, in dem Beschreibungen zu Begriffenhinterlegt werden konnen. Jeder Benutzer kann dafur Vorschlage machen,die ein Autor spater bearbeiten und freigeben muss.


6.2.2 Tutor

Einem Tutor fallt die Betreuung eines netzbasierten Kurses zu. Er ist An-sprechpartner fur die Lerner, kummert sich darum, dass Aufgaben zum rich-tigen Zeitpunkt abgegeben werden, verwaltet die Ubungspunkte und korri-giert Ubungsaufgaben. Diese Funktionen sind in eTeach umgesetzt.

Kommunikation

Die Kommunikation mit den Lernern erfolgt per E-Mail oder per ICQ wiedie Kommunikation unter den Lernenden.

Zusatzlich hat der Tutor die Moglichkeit, eine E-Mail an alle eingeschrie-benen Kursteilnehmer zu senden. Dies geschieht im Menu ”eTeach“ unter

”Ausgelieferte Kurse“. Nach Klick auf einen Kurs offnet sich ein neues Fens-ter fur die E-Mail und der Tutor kann Betreff und Text eingeben.

Zeitbeschrankte Aufgaben

Ein wichtiger Punkt beim Vorlesungsbetrieb ist das Bearbeiten von Ubungs-aufgaben durch den Studenten. Ubungsaufgaben konnen nun zweierlei Zweckdienen. Zum einen soll der Student selber sein Wissen einuben, zum anderensind sie eine Leistungserhebung des Wissens der Studenten. Dieser unter-schiedliche Zweck von Ubungsaufgaben wird in eTeach durch ein einfachesVerfahren berucksichtigt. Zu einer Ubungsaufgabe kann ein Abgabedatumgesetzt werden. Dies geschieht bequem uber die Weboberflache, wie Abbil-dung 6.10 zeigt.

Abbildung 6.10: Abgabedatum in eTeach setzen.

”Ubung“ 6,7, und 8 haben ein Datum gesetzt, wahrend fur die ”Stich-wortubung“ und die ”Zuordnungsubung“ noch kein Datum gesetzt ist. EinDatum wird mittels der entsprechenden Schalter neu gesetzt, geandert odergeloscht.

Ein gesetztes Datum bewirkt, dass diese Aufgabe nur bis zu diesem Ter-min bearbeitet werden kann. Hat ein Student diese Aufgabe bearbeitet, wirddie Losung nicht sofort angezeigt, sondern erst nach Uberschreiten dieser


Frist. Dies ist dafur gedacht, dass ein Student, nachdem er die Aufgabe be-arbeitet hat, die Musterlosung nicht anderen weitergeben kann. Zu einerAufgabe ohne explizit gesetztes Datum wird die Losung sofort angezeigt,sofern es sich um einen vom System korrigierbaren Aufgabentyp handelt(siehe hierzu Kapitel 6.4).

Aktueller Leistungsstand

Eine der vielen Aufgaben eines Tutors ist es, den Ubungspunktestand derStudenten zu verwalten. Dazu bietet eTeach an, den Punktestand zu denUbungsaufgaben als MS-Excel-Datei herunterzuladen. Es handelt sich beider Datei um eine einfache Auflistung der Ubungspunkte, die ein Studenterreicht hat. Diese kann dann mit den umfangreichen Tabellenverarbeitungs-funktionen von Excel nach Wunschen des Tutors weiterverarbeitet werden.

Korrektur von Aufgaben

Es ist vorgesehen, dass fast alle Aufgaben vom System automatisch korrigiertwerden. In der jetzigen Implementierung gibt es den Aufgabentyp ”Freitext“(siehe hierzu Kapitel 6.4), der dafur gedacht ist, durch einen Korrektor vonHand korrigiert zu werden.

Die Aufgaben, die korrigiert werden mussen, findet der Tutor als Lis-te unter dem Menupunkt ”Korrektur“ (Abbildung 6.11, Schritt 2). NachAuswahl einer Aufgabe, bekommt er im Browser die Losung des Benutzersin einem Textfenster angezeigt. In diesem Textfenster kann der Tutor seineKorrekturen hineinschreiben. Dann muss der Korrektor noch die erreichtePunktzahl in das entsprechende Feld eintragen, bevor er die Korrektur ab-schickt (Abbildung 6.11, Schritt 3). Das System erkennt danach automatischdie Einfugungen den Tutors und stellt sie dem Studenten gegenuber rot dar(Abbildung 6.11, Schritt 4). Damit diese automatische Erkennung funktio-niert, darf der Tutor keinesfalls Texte loschen, die der Student geschriebenhat, da sonst die Korrektur nicht mehr erkannt wird. Passiert dies trotzdemeinmal, legt das System die Aufgabe dem Tutor zur erneuten Korrektur vor.

Freitextaufgaben konnen auch als Kommentar freigegeben werden, d.h.das System erzeugt aus allen korrigierten Aufgaben einen Kommentar undfugt ihn der Ubung an (Abbildung 6.11, Schritt 2). Den Studenten stehendanach auch die Losungen der anderen Studenten zum Nachschlagen zurVerfugung. Zu diesen Losungen konnen sie auch eigene Kommentare verfas-sen. Die Bewertung wird nicht eingetragen.

6.2.3 Kursersteller

Aus Sicht des Kurserstellers sind folgende Schritte notig:

1. Bereithalten von Lehrmaterial im XML-Format.


Abbildung 6.11: Freitextaufgaben und deren Korrektur.

2. Zusammenstellung dieses Lehrmaterials zu einem Kurs.

3. Upload des Kurses nach iZone bzw. eTeach.

4. Upload bzw. Erstellung von Backgroundmaterialien in iZone.

Bereithalten von Lehrmaterial im XML-Format

Der Dokumenttyp, der in iZone als Hauptpublikationsmedium betrachtetwird, sind XML-Dokumente. Daher muss auch das Lehrmaterial in XMLbereitgestellt werden.

In dieser Arbeit wird davon ausgegangen, dass das Lehrmaterial in MS-Word oder Powerpoint-Dateien vorliegt. Dieses muss dann auf geeignetemWege nach XML konvertiert werden. Auf unterschiedliche Moglichkeiten


wurde in Kapitel 4.3.1 eingegangen. Sicherlich der einfachste Weg ist, mittelsUpCast das Ausgangsmaterial in layoutorientierte XHTML-Darstellung um-zuwandeln (siehe Abbildung 6.12). In dieser Darstellung wird das originareErscheinungsbild ziemlich gut nachgebildet. Als Optionen mussen verwen-det werden, dass die exportierten Bilder den gleichen Dateinamenanfangwie das Dokument erhalten (Option ”Use document base name“), und dieBilder mussen in den gleichen Ordner wie das Dokument exportiert werden(Ordner ”Destination“ und ”Images“ mussen ubereinstimmen).

Abbildung 6.12: Konvertierung mit UpCast.

Ubungsaufgaben mussen ebenfalls erstellt werden. Hier ist oft kein geeig-netes Ausgangsmaterial vorhanden, es muss erst erstellt werden. Wie manUbungsaufgaben erstellt, ist in Kapitel 6.4.1 beschrieben, im Zusammenhangmit den Ubungsaufgaben in eTeach. So erhalt man fur jede Ubungsaufgabeeine XML-Datei.

Zusammenstellung des Lehrmaterials zu einem Kurs

In Anlehnung an den SCORM-Standard ”Content Packaging“ (siehe Kapi-tel 3.2) wird der Kurs, den ein Autor einstellen will, lokal auf der Festplattenachgebildet. Darunter ist zu verstehen, dass ein Kurs im allgemeinen einehierarchische Struktur hat, auf oberster Ebene Kapitel, die dann noch weiterunterteilt sein konnen. Diese Kapitelstruktur soll auf der Festplatte nach-gebildet werden. Um Hierarchien zu bilden, erstellt man neue Ordner, indenen dann entweder wiederum Ordner erstellt werden oder in die dann dieXML-Dateien mit dem Lehrmaterial kopiert werden. Ein einfaches Beispielfindet sich in Abbildung 6.13.


Abbildung 6.13: Kurszusammenstellung im Dateisystem.

Hier wird ein Kurs angelegt, der auf oberster Ebene aus denvier Lehreinheiten WMS-KADS.xml, WMS-VisProg.xml, WMS-WAQ.xml undWMS-WAQ-selbst.xml nebst dazugehorigen Bildern besteht. Eine Hierarchetiefer (Ordner uebung) sind noch Ubungsaufgaben abgelegt. Fur jeden Ord-ner muss zusatzlich eine Beschreibungsdatei imsmanifest.xml existieren.Der Aufbau der Datei ist in Abbildung 6.14 zu sehen. Die Datei fur dasknappe Beispiel ist:

<order><entry><filename>WMS-WAQ</filename><title>WMS-WAQ</title></entry><entry><filename>WMS-KADS</filename><title>WMS-KADS</title></entry><entry><filename>WMS-WAQ-selbst</filename><title>Selbstak...</title></entry><entry><filename>WMS-VisProg</filename><title>Visuelles P...</title></entry><entry><filename>uebung</filename><title>Ubungen WAQ</title></entry></order>

Abbildung 6.14: DTD der imsmanifest.xml-Datei.

Es wird also jede Lehreinheit und jeder Ordner mit seinem Dateisystem-namen (ohne Endung, ”.xml“ wird automatisch erganzt) aufgefuhrt. Dazukommt der Name, den diese Datei dann in eTeach im Navigationsfenstererhalt. Optionale Angabe ist das <type>-Element, dieses muss angegebenwerden, wenn es sich um eine Ubungsaufgabe handelt und muss in der Stan-dardkonfiguration den Wert ”10“ haben (dieser Wert wird als Inhaltstyp iniZone benotigt).

Wenn der Kurs zusammengestellt ist, muss man die Verzeichnisstrukturmit einem Komprimierungsprogramm in ein ZIP-Archiv packen.


Upload des Kurses nach iZone bzw. eTeach

Das ZIP-Archiv mit dem Kursinhalt muss danach mittels des online-Uploadsan iZone ubertragen werden (analog des Uploads von PDF-Dateien, derschon fruher in iZone unterstutzt wurde).

Wenn das System einen Lehrkurs aufgrund der Existenz derimsmanifest.xml-Datei erkennt, beginnt es eine umfangreiche Nachbehand-lung der importierten Lehrinhalte.

Zum einen werden die Bilder konvertiert. Die Bilder werden auf ihreGroße gepruft, und wenn sie großer als die Bildschirmbreite sind, wird eineVerkleinerung des Bildes generiert, die auf eine Bildschirmseite passt. Diesewird dann spater in der Anzeige verwendet. Das Originalbild bleibt erhaltenund wird z.B. fur die Druckversion verwendet. Von dem verkleinerten Bildwird ein Link auf die Originalversion erzeugt. Auf Maustastendruck kommtder Lerner so von der verkleinerten Version zur Originalversion, um z.B.Details betrachten zu konnen, die in der Verkleinerung nicht mehr sichtbarsind.

Zum anderen ist das System daraufhin ausgerichtet, XML-Dateien zu er-halten, die aus MS-Office-Dokumenten konvertiert worden sind. Solche Do-kumente sind im allgemeinen recht lang. Die Word-Dateien des Skriptes zurWissensmanagementvorlesung von Professor Puppe sind im Schnitt uber 15Seiten lang. Wenn dies auf einer Webseite dargestellt wurde, musste der Be-nutzer lange bis zum Ende der Seite scrollen, was sehr benutzerunfreundlichware. Daher teilt das System die erhaltenen Dateien auf. Als Schnittstellenwerden die Uberschriften erster Ordnung hergenommen (”Uberschrift1“ inMS-Word). Manche Kapitel werden danach aber wieder verschmolzen, wennsich ein Kapiel uber mehrere Seiten erstreckt. Dies kommt z.B. haufig beiPowerPoint-Prasentationen vor. Weil auf eine Folie nicht so viel Inhalt passt,wird der Inhalt auf mehrere Folien verteilt, und jede Folie erhalt die glei-che Uberschrift mit einer fortlaufenden Nummer in Klammer dahinter, wiez.B. ”Einfuhrung (1)“, ”Einfuhrung (2)“. Bei solchen Uberschriften erkennteTeach die Zusammengehorigkeit und der Inhalt wird auf einer Webseiteprasentiert.

In Abbildung 6.15 ist der Kurs bei seiner Auslieferung in eTeach zusehen.

Upload bzw. Erstellung von Backgroundmaterialien in iZone

Hier wurde speziell der Umgang mit Lehrmaterial besprochen. Ein Vor-teil bei der Verwendung von iZone ist, dass mit den Mitteln des iZone-Basissystems umfangreiches Hintergrundmaterial im System hinterlegt wer-den kann, wie z.B. Papers oder Lehrbucher, die dem Kursersteller auchelektronisch zur Verfugung stehen.


Abbildung 6.15: Der hochgeladene Kurs in eTeach.

6.3 Korrektur von Ubungsaufgaben

Ubungsaufgaben kann man grob in geschlossene Fragen mit vorgegebenenAntwortalternativen und offene Fragen ohne nahere Beschrankung aufteilen.Typische Beispiele fur offene Fragen sind Auswahlfragen (OC-Fragen, MC-Fragen), Zuordnungsaufgaben und Reihenfolgeaufgaben. Offene Fragen sindtypischerweise Texteingaben.

Werden die Aufgaben in einem Lehrsystem schon am Computer gestelltund bearbeitet, so soll der Computer auch die Korrektur der Ubungsauf-gaben ubernehmen, zumindest soweit dies moglich ist, bzw. die Korrekturdurch einen menschlichen Korrektor unterstutzen.

So sind geschlossene Fragen leicht am Computer auszuwerten, und dasFeedback auf eine Antwort ist ausschließlich davon abhangig, in welchem De-taillierungsgrad das System dem Autor erlaubt, beim Erstellen der Ubungs-aufgabe abhangig von bestimmten Antwortalternativen Feedbacksatze ein-zugeben. Eine einfache und zumeist wohl ausreichende Form ware z.B., wennder Autor bei einer MC-Frage zu jeder Antwortalternative einen Feedback-satz eingeben kann, der vom System ausgegeben wird, wenn der Lernerdiese Antwortmoglichkeit auswahlt (siehe hierfur auch Abbildung 6.16). Je-doch ware auch denkbar, dass der Autor zu bestimmten Kombinationen vonAntwortalternativen einen Feedbacksatz eingeben kann, der z.B. nur dannangezeigt wird, wenn die erste und die dritte Antwortalternative vom Lernergewahlt wurden.

Offene Fragen sind schon wesentlich schwerer zu korrigieren, da nebender vom Autor vorgegebenen Musterlosung auch andere Losungen richtigsein konnen. Dies ist entweder der Fall, weil die Antworten synonym zuein-ander verwendet werden konnen, oder der Lerner einfach einen Tippfehler

6.3. KORREKTUR VON UBUNGSAUFGABEN 71

gemacht hat, bzw. die korrekte Schreibweise nicht kennt. Daher soll zumeistdie Korrektur fehlertolerant und synonymerkennend sein, außer die exakteSchreibweise ist von Bedeutung, wie z.B. bei Programmen zum Rechtschreib-training.

Im Deutschen existieren im Vergeich zum Englischen noch großere Pro-bleme, wenn man sich z.B. flektierte Worter, Komposita und die Umlaute be-trachtet. Es stellt sich also allgemein die Aufgabe, Strings zu vergleichen undderen Ubereinstimmung festzustellen. Hierfur ist ein approximierter String-vergleich angeraten.

Ziel eines approximierten Stringvergleichs ist, nach Normalisierung undDistanzmessung das Entsprechen zweier Strings, also die Antwort des Ler-ners und die vorgegebene Musterlosung, zu bestatigen oder abzulehnen. Da-bei werden die Strings in eine Art Normalform gebracht und mit einer Metrikdie Distanz zwischen beiden Strings gemessen, die moglichst klein sein soll[Sch98]. Hierbei soll also ein Verfahren vorgestellt werden das erkennt, dassder Benutzer mit ”kuenstliche“ ”kunstliche“, mit ”Intelligents“ ”Intelligenz“und mit ”Tippfelher“ ”Tippfehler“ meint.

6.3.1 Normalisierung

Bei der Normalisierung sind einige wichtige Schritte in eTeach umgesetzt.

• Groß-/Kleinschreibung

• Filterung

• Phonetische Reduktion

Die Groß-/Kleinschreibung zu normalisieren, ist wohl der einfachste Nor-malisierungsschritt. Dies geschieht einfach dadurch, dass die zu vergleichen-den Strings in Kleinschreibung umgewandelt werden.

Bei der Filterung werden bestimmte Trennzeichen entfernt, wie z.B. In-terpunktionszeichen, aber auch Steuercodes und uberflussige Leerzeichen.

Die phonetische Reduktion ist schon wesentlich aufwandiger. DieserSchritt soll dazu dienen, Strings auf ihre phonetische Gestalt zu reduzie-ren, abstrahierend von ihrer Schreibweise. Mit diesem Verfahren soll also er-kannt werden, dass ”Intelligents“ ”Intelligenz“, die ja gleich ausgesprochenwerden, wohl auch das gleiche bedeuten und ”Intelligents“ nur in Unkenntnisder richtigen Schreibweise durch den Benutzer eingegeben wurde.

Sucht man nach einem solchen Verfahren im Internet, stoßt man aufdas Soundex-Verfahren, das genau diesen Zweck erfullt. Es wurde 1918 vonR.C.Russell zum Patent angemeldet, und erzeugt aus einem String eine vier-stellige Zeichenkette, wobei der erste Buchstabe direkt ubernommen wird.Die Buchstaben A, E, I, O, U, H, W, und Y werden aus der Eingabe gestri-chen, die ubriggebliebenen Buchstaben werden durch einen Code reprasen-tiert, der in Tabelle 6.1 ermittelt werden kann.


Buchstaben CodeB, F, P, V 1C, G, J, K, Q, S, X, Z 2D, T 3L 4M, N 5R 6

Tabelle 6.1: Soundex-Codierung

Hat das Wort weniger als drei Ziffern in der Soundex-Darstellung, wer-den die restlichen Ziffern mit Nullen aufgefullt, hat es dagegen mehr Ziffern,werden ab der dritten Ziffer, bzw. der vierten Stelle alle Ziffern abgeschnit-ten. Werden benachbarte Zeichen des Ausgangsstrings auf den selben Codeabgebildet, so wird nur das erste Vorkommen in die Soundex-Entsprechungubernommen.

Dass dieses Verfahren durchaus verbreitet ist, erkennt man unter ande-rem daran, dass die beliebte Datenbank MySQL soundex() als eingebauteFunktion kennt, und auch die im Internet sehr oft zur Generierung dyna-mischer Seiten verwendetet Skriptsprache PHP hat das Soundex-Verfahrenals Funktion im Standardumfang.

So wird aus dem Wort ”Intelligenz“ der Soundex Code I534, der gleicheCode wie auch das Wort ”Intelligents“ hat, allerdings hat das Wort ”In-ntal“ auch den Code I534, und das Wort ”Inntalbrucke“ hat wieder dengleichen Code. Daran erkennt man nun das grundlegende Problem an die-sem Verfahren. Es wurde fur englische Worter entwickelt und diese sind imallgemeinen eher kurzer als deutsche Worter. Auch werden im DeutschenWort-Komposita haufig verwendet, was die Wortlange noch einmal erhoht.Um dieses Problem zu umgehen, konnte man die Wortlange erhohen (z.B.auf sechs Stellen), allerdings liegt im Deutschen mehr Bedeutung auf denVokalen, und diese werden beim Soundex-Verfahren einfach nicht beruck-sichtigt. Man kann also davon sprechen, dass das Soundex-Verfahren fur dasDeutsche nicht geeignet ist.

Daher wird im System eTeach ein anderes Verfahren verwendet, namlichPhonRedukt nach [Sch98], welches speziell fur Deutsch entwickelt wurde. InTabelle 6.2 ist die Ersetzungsliste abgebildet. Diese wurde nur geringfugigbei der Behandlung der Umlauts ”u“ abgeandert und komplett in Klein-buchstaben anstatt in Großbuchstaben wiedergegeben. Im Original ist es inGroßbuchstaben angegeben, was jedoch inkonsequent ist, da in Regel2 10ein ”ß“ verwendet wird, ein Kleinbuchstabe, der als Großbuchstabe nicht

2Mit Regel 10 ist eine Ersetzungsregel gemeint, die sich aus der entsprechenden Zeileaus dem Block mit der Nummer 10 ergibt, wobei der Substring der Regelvorbedingungund der Code der Regelnachbedingung entspricht.


existiert.

Ahnlich wie beim Soundex-Verfahren beruht das PhonRedukt-Verfahrenauf der Ersetzung von Substrings im Ausgangswort durch einen Code, derhierbei aber aus Zeichen und nicht aus Ziffern besteht. Auf ein Wort wird dieerste anzuwendende Regel angewandt und durch Ersetzen des entsprechen-den Teilwortes ein neues Wort erzeugt, das dann mit den restlichen Regelngepruft werden.

Aus dem Ausgangsalphabet mit 30 Zeichen (26 Zeichen (a-z) plus dievier Umlaute ”a, o, u, ß“) wird ein reduziertes Alphabet mit 21 Buchstaben,denn die vier Umlaute und die Buchstaben ”f, g, p, t, w“ kommen nicht mehrvor. Durch dieses Verfahren werden auch die verschiedenen Schreibweisender Umlaute korrekt normalisiert. Am Computer wird z.B. durchaus ”ue“anstatt ”u“ geschrieben, was erkannt werden muss. Mit PhonRedukt wirdz.B. sowohl ”kuenstliche“ wie auch ”kunstliche“ auf den String ”kuensdlich“abgebildet.

Bevor man jedoch das Verfahren startet, ist eine gewisse Vorbehandlungnotig, namlich dass alle Buchstaben in Kleinbuchstaben gesetzt werden undalle Buchstaben außer ”a-z“ und die deutschen Umlaute entfernt werdenmussen. Am Wortanfang und -ende ist ein Leerzeichen einzufugen, diesesist in der Ersetzungstabelle durch den Unterstrich (” “) gekennzeichnet.Daruber hinaus werden benachbarte gleiche Buchstaben durch einen ersetzt.So wird das Wort ”Intelligenz“ zu ”inteligenz“, auf das nun als erstes die Re-gel 9 anwendbar ist und man erhalt als Resultat das Wort ”indeligenz“. DasVerfahren auf ”Intelligents“ angewandt ergibt ebenfalls ”indeligenz“ (Regel9 und danach Regel 10 anwendbar). Das Wort ”Inntal“ ergibt das reduzierteWort ”indal“, welches wie gewunscht, im Gegensatz zum Soundex-Verfahren,keine Ahnlichkeit mehr mit ”indeligenz“ besitzt.

Tippfehler werden jedoch im Allgemeinen nicht mit diesem Verfahren er-kannt, bzw. beim Vergleich ausgeglichen. Das oben erwahnte Beispiel ”Tipp-fehler“ wird nach Reduktion zum Wort ”diveler“, das Wort ”Tippfelher“wird aber zu ”divelher“. Die reduzierten Worter stimmen nicht uberein beieinem exakten Stringvergleich. An diesem Beispiel ist auch zugleich wiederdas Problem mit Komposita zu sehen. Der Teilstring ”pf“ wird nach Regel9 mit dem Buchstaben ”v“ substituiert, was bei Wortern wie ”Pfanne“ oder

”hupfen“ auch richtig ist, da es einem Phonem entspricht. Jedoch ist derTeilstring ”pf“ bei ”Tippfehler“ aufgrund der Zusammensetzung der Worter

”Tipp“ und ”Fehler“ entstanden, und das ”pf“ wird auch beim Kompositumals zwei Phoneme artikuliert. Daher ware hier eine richtige Ersetzung, wenn

”pf“ mit ”bv“ ersetzt wurde, und zwar mittels zweimaliger Anwendung einerRegel aus Block 10. Allerdings kann man ohne weiteres Wissen, z.B. in Formeines Worterbuchs, dieses Problem nicht losen und muss eine Vereinfachungfestlegen.


Nr. Substring Code Nr. Substring Code1 dsch, tsch sch 10 f, w v

sh sch rh rsh sch ß ssp schp dz, ds zst schd p b

2 qu kv g k3 q k 11 y i4 ngen qn 12 j y

ngs qs 13 ai, ei, au, eu, oe, oi jngt qd eau, ao, au, oa onge , ng q 14 ohe %

5 chsen ksn 15 oh ochs , chse ks 16 % ohecs, x ks 17 ahe %chr kr 18 ah a

6 ck k 19 % aheca, ce, co, coe ze 20 ae, oe, a, o eci, cie, cy zi 21 ie ica ka 22 ihe %co ko 23 ih icr kr 24 % ihecu ku 25 ehe %

7 sch c 26 eh e8 ch x 27 % ehe

dt d 28 ou ution zion 29 uhe %

9 t d 30 uh upf, ph v 31 % uhe

32 e* u ue

Tabelle 6.2: Ersetzungen nach PhonRedukt-Verfahren


6.3.2 Distanzmessung

Wie schon im letzten Abschnitt deutlich wurde, reicht die phonetische Re-duktion allein zumeist nicht aus, Tippfehler zu tolerieren und eine Benut-zerantwort trotz unterschiedlicher Schreibweise als korrekt zu erkennen. Ei-ne Losung bietet sich darin, anstatt Musterlosung und Benutzerantwortauf exakte Ubereinstimmung zu prufen, den Abstand zwischen beiden zuberechnen, zwei hierzu verwendbare Metriken sind die Hamming- und dieLevenshtein-Distanz.

Hamming-Distanz

Die Hamming-Distanz auf Strings gibt an, wieviele Zeichen in zwei verschie-denen Strings nicht ubereinstimmen. Sind zwei Strings identisch, so ist ihreHamming-Distanz null. Die Hamming-Distanz zwischen den Strings ”Tipp-fehler“ und ”Tippfelher“ ist also zwei. Jetzt sind zwei Erweiterungen diesesDistanzmaßes sinnvoll. Zum ersten soll das Ergebnis normiert werden, d.h.zwei Strings mit maximalen Abstand sollen eins als Abstand zugewiesenbekommen. Dies erreicht man, indem man den Abstand durch die Langedes Strings teilt. Die Distanz unseres Beispiels ware jetzt also 0,2. Einezweite sinnvolle Erweiterung der Hamming-Distanz ist, dass man Stringsunterschiedlicher Lange zum Vergleich zulasst. Dann gibt es einen kurzerenString mit m0 Zeichen und einen langeren String mit m1 Zeichen (wobeiauch m0 = m1 erlaubt ist). Dann ist die normierte Hamming-Distanz fol-gendermaßen definiert:

dHAM (s, a) :=(m1 − m0) + d

m1,

wobei m0, m1 wie oben definiert sind und d definiert ist als die Anzahl derAbweichungen auf den ersten m0 Stellen beider Strings.

Nun kann man eine Schwellwert festlegen (in eTeach wird dieser stan-dardmaßig auf 0,2 gesetzt), der dazu dient, die Strings als ubereinstimmendanzusehen, wenn die Distanzbestimmung kleiner/gleich diesem Wert ist, undandernfalls als nicht ubereinstimmend. Unter diesen Bedingungen wurde al-so die Antwort ”Tippfelher“ noch als korrekte Antwort fur ”Tippfehler“eingestuft werden. Hier noch ein anderes Beispiel zum Vergleich:

dHAM (”Tippfehler“, ”Tippfelher“) := 0, 2,

unddHAM (”Tippfehler“, ”Tipfehler“) :=

1 + 610

= 0, 7.

Hier erkennt man das Problem, dass die Hamming-Distanz mit sichbringt. Obwohl man vielleicht intuitiv die beiden Beispiele als ahnlich ”feh-lerhaft“ bezeichnen kann, kommen vollig unterschiedliche Distanzen her-aus. Dies liegt daran, dass die Hamming-Distanz hauptsachlich fur Vertau-schungsfehler eines einzelnen Zeichens reagiert, als auf Einfugungen und


Weglassungen. Das liegt daran, dass die Hamming-Distanz aus dem Bereichder Codierung bzw. Datenubertragung kommt, wo Bitfehler auftauchen undberucksichtigt werden mussen. Der deutliche Unterschied dieser Beispielekommt nun daher, dass beim ersten Beispiel (”Tippfelher“) der Fehler erstgegen Wortende passiert, beim zweiten Beispiel (”Tipfehler“) der Fehler aberschon am Wortanfang, also wesentlich mehr ”vertauschte“ Buchstaben demFehler folgen. Daher ist die Hamming-Distanz fur unseren Fall nicht so gutzu gebrauchen, eine andere Distanz, die auch typische Fehler wie Einfugun-gen und Weglassungen berucksichtigt ist hier angebrachter.

Levenshtein-Distanz

Eine solche Distanz ist die Levenshtein-Distanz. Diese von Vladimir Le-venshtein 1965 ausgedachte Distanz beruht darauf, die Anzahl der Losch-,Einfuge- und Vertauschungsoperationen zu berechnen, die notig sind, umeinen String in einen anderen String zu uberfuhren. Da diese Operatio-nen auch als Edit-Operationen bezeichnet werden, ist ein anderer Nameder Levenshtein-Distanz Edit-Distanz.

Hier einige Beispiele fur die Levenshtein-Distanz:

dLEV (”Tippfehler“, ”Tippfelher“) := 2,

denn es sind zwei Vertauschoperationen notig, um die Strings ineinander zuuberfuhren, und

dHAM (”Tippfehler“, ”Tipfehler“) := 1,

denn es ist eine Einfugeoperation notig.Jetzt ist es aber auch notwendig, dieses Verfahren effizient zu imple-

mentieren. Dabei kann man einen Algorithmus nutzen, der die Methode desdynamischen Programmierens von R.E.Bellman nutzt. Der Algorithmus istin Tabelle 6.3 angegeben.

Das ganze Verfahren kann, wie man leicht sieht, in linearer Zeit in einerMatrix berechnet werden. Die Laufzeit ist in O(|n||m|), mit n und m Langeder Ausgangsstrings.

In Tabelle 6.4 ist das Verfahren auf das zweite Beispiel von oben ange-wandt. Das Ergebnis steht in der rechten unteren Zelle, ist also eins, wieschon oben angegeben.

Nun kann man noch analog zur Hamming-Distanz die Distanz norma-lisieren, also durch die Lange des langeren Ausgangsstrings teilen. Als nor-mierte Levenshtein-Distanz erhalt man somit:

dHAM (”Tippfehler“, ”Tipfehler“) :=110

= 0, 1.

Auch hier kann wieder mittels eines Schwellwertes entschieden werden,ob zwei Strings als identisch oder nicht betrachtet werden.


Schritt Beschreibung1. set n := length of string 1.

set m := length of string 2.if n == 0, return m and exit.if m == 0, return n and exit.Construct a matrix containing 0..m rows and 0..n columns.

2. Initialize the first row to 0..n.Initialize the first column to 0..m.

3. Examine each character of s (i from 1 to n).4. Examine each character of t (j from 1 to m).5. If s[i] equals t[j], the cost is 0.

If s[i] doesn’t equal t[j], the cost is 1.6. Set cell d[i,j] of the matrix equal to the minimum of:

a. The cell immediately above plus 1: d[i-1,j] + 1.b. The cell immediately to the left plus 1:d[i,j-1] + 1.c. The cell diagonally above and to the left plus the cost: d[i-1,j-1] +cost.

7. After the iteration steps (3, 4, 5, 6) are complete, the distance is foundin cell d[n,m].

Tabelle 6.3: Levenshtein-Algorithmus nach [Gil02]

T I P P F E H L E R0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

T 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9I 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8P 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7F 4 3 2 1 1 1 2 3 4 5 6E 5 4 3 2 2 2 1 2 3 4 5H 6 5 4 3 3 3 2 1 2 3 4L 7 6 5 4 4 4 3 2 1 2 3E 8 7 6 5 5 5 4 3 2 1 2R 9 8 7 6 6 6 5 4 3 2 1

Tabelle 6.4: Matrix zur Berechnung der Levenshtein-Distanz zwischen

”Tippfehler“ und ”Tipfehler“


6.3.3 Synonym-Behandlung

Allerdings ist oftmals nicht nur eine Antwort richtig, sondern verschiedene,bzw. es existieren zur Musterlosung Synonyme, die die gleiche Bedeutunghaben. Gibt ein Benutzer dieses als Losung an, soll es auch als korrektklassifiziert werden.

Das Problem dabei ist, woher der Computer die richtigen Synonymekennt. Nachdem ein Synonymworterbuch nicht zur Verfugung steht, wurdein eTeach der Weg genommen, dass der Autor synonyme Antworten beimVerfassen der Ubungsaufgaben eingeben kann. Jede dieser Synonyme wirddann nach obigen Verfahren mit der Benutzerantwort verglichen, bis einubereinstimmendes Synonym gefunden wurde, bzw. bis mit allen Synony-men keine Ubereinstimmung und damit die falsche Beantwortung der Fragefestgestellt wurde. Neben der expliziten Angabe von Synonymen kann auchdas in iZone integrierte Synonymlexikon verwendet werden. Jedoch wurdedieser Weg nicht weiter verfolgt, da es sinnvoller erscheint, wenn der Autorbei der Eingabe der Ubungsaufgabe direkt die Synonyme bzw. erlaubtenAntworten eingeben kann. Denn ob ein Wort ein Synonym ist oder nichtist kontextabhangig, wie z.B. ”Kreditinstitut“ ein Sysnonym fur Bank seinkann, aber nicht sein muss, wenn mit ”Bank“ z.B. eine Sitzgelegenheit ge-meint ist.

6.3.4 Flektierte Worter

Im Deutschen besteht im Gegensatz zum Englischen bei der Flektierung vonWortern das Problem, dass je nach Fall (bei Substantiven), bzw. Person oderoder Zeit (bei Verben) andere Endungen angehangt werden, bzw. innenlie-gende Buchstaben sich andern. Dies ist ein nicht triviales Problem und exaktnur mit umfangreichen Worterbuchern mit flektierten Wortformen zu losen.Als Vereinfachung wurde in eTeach folgendes Verfahren gewahlt. Fur dieMusterlosung bzw. Synonyme ist es erlaubt, am Ende vom Wort einen ”*“als Platzhalter fur beliebige Zeichen anzuhangen. Eine eventuell vorkommen-de Flektionsendung in der Benutzerantwort wird dann nicht berucksichtigt.Innerhalb des Wortes sich andernde Buchstaben, wie z.B. bei ”liegen“ und

”lag“ werden uber den fehlertoleranten Vergleich (Levenshtein-Distanz) alsubereinstimmend erkannt. Zwar ist es nicht garantiert, dass eine Losung im-mer richtig klassifiziert wird (insbesondere bei kurzen Wortern), aber eineallgemein gultige Losung wurde den Rahmen dieser Arbeit weit ubersteigen.

Mit den hier gezeigten Verfahren durfte die Korrektur in eTeach fur diePraxis hinreichend tolerant erfolgen.

6.3.5 Praxistest

Die Teilnehmer der Vorlesung Wissensmanagementsysteme im WS2002/2003 waren aufgefordert, neben ihren normalen Ubungsblattern eini-

6.4. UBUNGSAUFGABEN IN ETEACH 79

ge Aufgaben online abzugeben. Dies waren in der ersten Woche funf MC-Aufgaben, die zu bearbeiten waren, und in der zweiten Woche drei Stich-wortaufgaben. In der ersten Woche bearbeiteten noch 16 Studenten die Auf-gaben, mit einem Punktedurchschnitt von 2,75 von 5 erreichbaren Punkten.Auf diese Losungen wird nicht naher eingegangen, da die Korrektur vonMC-Aufgaben ja kein Problem darstellt.

In der zweiten Woche wurde trotz gegebener Nachfrist und Aufforderungzur Bearbeitung die Stichwortaufgaben nur von einer Person bearbeitet (die-se Losung wurde von zwei Personen abgegeben). Daraus konnen leider keineaussagekraftigen Schlusse zur Praxistauglichkeit des entwickelten Korrek-turablaufs gezogen werden. In Tabelle 6.5 sind die Benutzerantworten unddie Musterlosung im Vergleich abgebildet, zusammen mit der Korrektur desSystems, die immer korrekt war.

Nr. Musterlosung Lernerantwort Losung1a Laut-Denken-Protokoll laut denken protokoll richtig1b Introspektion introspection richtig2 Konstruktgitterverfahren clustering falsch3a Problemcharakterisierung Problemcharkterisierung richtig3b Shell-Entwicklung shell Entwicklung richtig3c Aufbau der Wissensbasis Aufbau der Wissensbasis richtig3d Wartung der Wissensbasis Wartung der Wissensbasis richtig

Tabelle 6.5: Vergleich Musterlosung und Lernerantwort im Praxistest

Bei diesem kleinen Beispiel ist sowohl die Notwendigkeit eines appro-ximativen Stringvergleichs sichtbar, als auch die in diesem Fall hinreichen-de Ausfuhrung durch das hier dargestellte Verfahren. So wird Aufgabe 1a,1b, 3a und 3b trotz falscher bzw. anderer Schreibweise korrekt als richtigeLosung erkannt. Losung 3c und 3d waren sogar identisch mit der richtigenLosung und waren auch von einem exakten Vergleich als korrekt eingestuftworden, hingegegen ist Aufgabe 2 vom Studenten falsch beantwortet worden,was das System ebenfalls als falsch erkannt hat.

6.4 Ubungsaufgaben in eTeach

Nachdem im vorigen Kapitel erklart wurde, welche Verfahren zur Korrekturvon Freitextaufgaben in eTeach verwendet werden, folgt nun ein Uberblickdaruber, welche Aufgabentypen implementiert wurden und auf welche Wei-se zum einen der Autor neue Ubungsaufgaben zu den existierenden Typenerstellen kann und zum anderen wie ein Entwickler neue Typen von Ubungs-aufgaben integrieren kann.

Die Aufgaben werden in einem XML-Format erstellt und an iZone alsContent ubergeben. Das eTeach-Modul ubernimmt die korrekte Erzeugung


der Anzeige aus diesen XML-Dateien und die Korrekturarbeit.

6.4.1 Typen von Ubungsaufgaben

Geschlossene Aufgaben

Vier Typen von geschlossenen Fragen wurden implementiert, wobei dar-auf Wert gelegt wurde, dass ein Autor spater moglichst komfortabel neueAufgaben erstellen kann. Daher wurde fur die Typen OC-/MC-Aufgabe, Zu-ordnungsaufgabe und Luckentextaufgabe der Editor HotPotatoes (siehe Ab-schnitt 4.2.3) genutzt. Dieser speichert die Aufgaben in einem XML-Formatab. In den folgenden Abschnitten wird ein Uberblick uber die zugehorigenDTDs gegeben. Die DTDs selber sind im Anhang C zu finden.

OC-/MC-Aufgabe

Abbildung 6.16: OC-/MC-Frage in HotPotatoes.

In Abbildung 6.16 ist der HotPotatoes-Editor mit einer MC-Aufgabe zusehen. Dieser speichert eine XML-Datei, die als Grundlage fur eTeach dient.Neben einigen Daten, die nur fur HotPotatoes benotigt werden, wird fur dasBeispiel aus Abbildung 6.16 die XML-Datei in Abbildung 6.18 geschrieben.In Abbildung 6.17 ist die entsprechende DTD zu sehen. Zuerst kommt dieFrage (question), danach ein wiederholbarer Block (answer), der jeweils ausAntworttext (text), Korrektheit der Antwort (correct-0: falsch, 1:korrekt)und einem Feedbacksatz (feedback) zur Antwort besteht.

Zuordnungsaufgabe

Eine Zuordnungsaufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass eine bestimm-te Anzahl von Begriffen paarweise zugeordnet werden mussen. In Abbil-

6.4. UBUNGSAUFGABEN IN ETEACH 81

Abbildung 6.17: DTD einer OC-/MC-Frage.

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?><hotpot-jbc-file><question>Welcher Partei gehort Gerhard Schroder an?</question><answer><text>CDU</text><correct>0</correct><feedback>leider falsch</feedback></answer><answer><text>SPD</text><correct>1</correct><feedback>richtig!</feedback></answer><answer><text>Grunen</text><correct>0</correct><feedback>leider falsch</feedback></answer></hotpot-jbc-file>

Abbildung 6.18: Die XML-Datei zur Aufgabe in Abbildung 6.16

dung 6.19 ist die DTD einer Zuordungsaufgabe dargestellt. Auch dieserAufgabentyp kann in HotPotatoes erstellt werden. Er besteht aus einer Fra-ge und dann geordneten Paaren von ”linken“ (left-item) und ”rechten“right-item Begriffen.

Luckentextaufgabe, Bilderaufgabe

Auch Luckentext- und Bilderaufgaben werden angeboten. Die entsprechen-den DTDs sind in Anhang C zu finden. Die Luckentextaufgabe ist hinrei-chend bekannt und soll hier nicht naher beschrieben werden.

Unter Bilderaufgabe ist zu verstehen, dass dem Benutzer ein Bild zusam-men mit einer Frage prasentiert wird. Der Benutzer muss dann eine Stellein Bild gemaß der Frage indentifizieren und indem er auf die Stelle klickt,


Abbildung 6.19: DTD einer Zuordnungsaufgabe.

schickt er die Losung an das eTeach-System ab. Dieser Aufgabentyp ist furmedizinische Aufgaben gut einsetzbar, indem man dem Lerner z.B. Ront-genbilder vorlegt und nach Eigenschaften fragt, die er erkennen muss. Furdie Auswertung kann man einen Kreis im Bild als korrekte Losung angeben,indem man in der XML-Datei außer dem Bild auch noch das Zentrum desKreises und seinen Radius angibt.

Offene Aufgaben

Stichwortaufgabe

Bei einer Stichwortaufgabe werden eine oder mehrere Stichworte als Losungeiner Aufgabe erwartet. Ein Beispiel mit nur einem Stichwort als Losung istin Abbildung 6.4 zu sehen. Anstelle eines Stichwort kann auch eine kurzeWortgruppe eingegeben werden. In Abbildung 6.20 ist die DTD zu diesemAufgabentyp zu sehen. Neben einer Frage (title) gibt es entsprechend derAnzahl der erwarteten Antworten Eintrage von keyword-Gruppen. Diesebestehen aus einer Musterlosung und mehreren, als richtig klassifizieren-de Muster fur Antworten. So konnen in (synonym) mehrere durch Leerzei-chen oder ”+“-Zeichen getrennte Worter eingegeben werden, diese werdendann alle in der Nutzerantwort erwartet, damit diese als korrekt klassifiziertwird. Am Wortende ist auch ein ”*“ als Wildcard erlaubt. So wurde z.B.

Abbildung 6.20: DTD einer Stichwortaufgabe.

”<synonym>Laut* + Denken</synonym>“ als Muster die Benutzerant-wort ”Laut-Denken-Protokoll“ als richtig klassifizieren, da Bindestriche beider Benutzerantwort mit Leerzeichen ersetzt werden, und in ”Laut DenkenProtokoll“ sowohl das Muster ”Laut*“ als auch das Muster ”Denken“ vor-kommt.

6.5. TECHNISCHE SICHT 83

Abbildung 6.21: DTD einer Freitextaufgabe.

Freitextaufgabe

Freitexteingaben sind nicht beschrankt. Hier kann der Benutzer beliebigenText eingeben. Daher ist dieser Aufgabentyp dafur gedacht, nicht automa-tisch, sondern durch den Tutor korrigiert zu werden. Neben einer Frage(title) muss lediglich die Musterlosung (answer) angegeben werden, diedem Lerner spater neben der korrigierten Aufgabe angezeigt wird.

6.4.2 Erstellen neuer Typen von Ubungsaufgaben

Die im Rahmen dieser Arbeit erstellten Typen decken viele denkbare An-wendungen ab. Jedoch konnen auch neue Aufgabentypen relativ einfacherganzt werden. Jede Aufgabe, die integriert werden soll, besteht aus ei-ner Frage (AbstractQuestion), die im Prinzip die interne Darstellung derXML-Datei ist, und einer Aufgabe (AbstractExercise), die fur die Darstel-lung der zu bearbeitenden Aufgabe, deren Korrektur und die Darstellungder korrigierten Aufgabe zustandig ist. In Abbildung 6.22 ist ein Diagrammmit einigen Fragetypen zu sehen, die Unterklassen von AbstractExercisesind. Sie uberschreiben die protected-Methoden renderExerciseHtml,correctExercise und renderResultHtml. Diese Methoden konnen, jenach Aufgabentyp, relativ umfangreich sein. Ein neuer Aufgabentyp mussnoch in der ExerciseFactory eingetragen werden, die dann entsprechendder zu bearbeitenden Aufgabe die passende Java-Klasse auswahlt.

6.5 Technische Sicht

6.5.1 Integration in iZone

iZone ist eine auf Java-Servlets basierende Webapplikation. Alle Teilesind komplett in Java geschrieben. Als Servlet-Engine dient der Tomcat-Server, ein Servlet 2.3 konformer Servlet-Container. Datenbankserver ist einMySQL-Server. In der Datenbank werden hauptsachlich Verwaltungsinfor-mationen gehalten, der eigentlich publizierte Content liegt großtenteils imDateisystem.

iZone kann im Laufe der zweijahrigen Entwicklung eine beachtliche An-zahl von Funktionen aufweisen (Darstellung von Content, Navigation, Suche,Personalisierung). Jedoch sind diese ganzen Erweiterungen direkt in das Ba-sissystem eingebettet worden. Folge davon war ein so gut wie nicht erweiter-


Abbildung 6.22: Diagramm einiger von AbstractQuestion vererbten Fragetypen.

barer Code. Als ein Beispiel sollen hier die Navigationsleisten genannt sein.Diese waren in ihrer Erscheinung und Funktionalitat fest programmiert undfur jede benotigte andere Erscheinung der Navigationsleiste war eine eigeneMethode vorhanden, die die HTML-Darstellung erzeugte. So gab es fur dieStandardnavigationsleiste sieben Methoden, die großtenteils identisch wa-ren. Eine Erganzung um einen neuen Menupunkt musste in allen Methodenerganzt werden.

Da Erweiterungen daher nur sehr schwierig moglich waren, aber mit derStudienarbeit von Alexander Dressler (kommentiertes Vorlesungsverzeichnisin iZone), der Diplomarbeit von Markus Minnameier (erweiterte Autoren-funktionalitat) und diesem System eTeach drei großere Erweiterungen an-standen, wurde gemeinsam das Basissystem in großerem Umfang umgestellt.Basis bildete ein grundlegendes Datenmodell, dass alle wichtige Informatio-nen von zentraler Stelle aus verfugbar macht (iZone.kernel.Model) undauch von Erweiterungen aus genutzt werden kann. In Abbildung 6.23 ist einUberblick uber das Basissystem gegeben und die Einbettung der Kompo-nente eTeach. Kern ist der iZone-Kernel mit den grundlegenden Klassen, dieauch fur Erweiterungen von Bedeutung sind, iZone-Server stellt die Schnitt-stelle zum Benutzer dar und bezieht die Daten aus der iZone-Database. DieKomponente eTeach basiert auf den Funktionen des Basissystems, jedochist das Basissystem unabhangig von eTeach und auch ohne es betreibbar.

Um eine neue Komponente in iZone zu integrieren wurde eine zentra-le Konfigurationsdatei server.xml eingefuhrt. In Abbildung 6.24 bzw. inAnhang D ist die DTD fur diese XML-Datei angegeben. In dieser wird dasAussehen der Navigationsleisten (menuBars) festgelegt, indem fur jede exis-tierende Leiste (”Standardnavigationsleiste“ (navigationBar), ”Adminis-


Abbildung 6.23: Basissystem von iZone und die Komponente eTeach.

trationsleiste“ (adminBar), ”Autorenleiste“ (authorBar)und ”Lexikonleiste“(dictionaryBar)) pro moglichen Menupunkt den entsprechenden Verweisauf die Klasse enthalt, die diesen Menupunkt reprasentiert. Dies ist das neue,flexible Verfahren Menuleisten anzuzeigen, im Gegensatz zu dem oben be-schriebenen alten Ansatz. Fur eTeach werden auch die Aktionen aufgefuhrt,die dem Basissystem bekanntgemacht werden (actions). Diese Datei kannspater auch noch weitere Eintrage erhalten, wenn weitere Funktionalitatendes Basissystems konfigurierbar gemacht werden.

Fur den Betrieb von eTeach ist es notig, iZone zu installieren, unddie Klassen der Komponente eTeach in den Klassenpfad des Servers zu le-gen. Daruber hinaus sind die Servlets, die eTeach zur Verfugung stellt, derServlet-Engine bekanntzumachen. Dies geschieht bei Tomcat durch Eintragin die Datei web.xml. Die notigen Erganzungen sind im Anhang D zu finden.Auf der CD befindet sich ein installierbares Komplettsystem, dort ist aucheine Installationsanleitung zu finden.


Abbildung 6.24: DTD der Konfigurationsdatei server.xml.

6.5.2 Package-Struktur

Das eTeach-System besteht zur Zeit aus ca. 75 Klassen, die die weiter obenbeschriebene Funktionalitat ermoglichen. Diese lassen sich in drei Gruppeneinordnen, namlich den Import von Lehrmaterial, das Stellen und Korrekturvon Ubungsaufgaben und Verwaltungsfunktionen, bzw. die Anbindung aniZone.

• de.iZone.eTeach.actions:Actions, die von AbstractAction (iZone.kernel.actions.*) abge-leitet sind. Dies sind Aktionen, die im allgemeinen Daten im Modelandern, bevor dann eine neue Webseite angezeigt wird, die auf diesenveranderten Daten basiert. Diese mussen in der ActionFactory voniZone eingetragen werden.

• de.iZone.eTeach.navigation:Menupunkte zur Anzeige in den Navigationsleisten. Abgeleitet vonAbstractNavigationAction (de.iZone.server.navigation.*). Siewerden in der Datei server.xml dem iZone-Basissystem bekannt ge-macht.

• de.iZone.eTeach.content, de.iZone.eTeach.content.renderer.http,de.iZone.eTeach.content.view:Klassen zur Darstellung von Ubungsaufgaben und Vorlesungsinhaltenin iZone .

• de.iZone.eTeach.correctionKlassen zur Korrektur der Aufgaben. Hier sind die Methoden, die inKapitel 6.3 vorgstellt wurden, als Programmcode. So z.B. Berechnungder Levenshtein-Distanz und phonetische Reduktion von Zeichenket-ten. Hier sind auch ein paar kleine JUnit-Tests zur Uberprufung derrichtigen Funktionsweise der Korrekturklassen.

• de.iZone.eTeach.exercisesDie Ubungsaufgaben. Funktionen der Darstellung von Ubungsaufga-ben, Korrektur und Darstellung der Ergebnisse.


• de.iZone.eTeach.exercises.questions,de.iZone.eTeach.exercises.questions.utilDie Fragen, aus der dann Ubungen generiert werden. Z.B. gibt eseine MC-Frage MCQuestion. Zu jedem Aufgabentyp gibt es auch einekorrespondierende Fragenklasse.

• de.iZone.eTeach.exercises.saxHandlersParserdefinitionen fur SAX-Parser, die aus den XML-Dateien mitUbungsaufgaben ein Java-Objekt der Frage generieren.

• de.iZone.eTeach.packagingHier finden sich Klassen, die den Import von Lehrinhalten in das Sys-tem ubernehmen. So werden die ZIP-Dateien mit dem Kursinhalt aus-gelesen, Bilder konvertiert und die Texte aufgesplittet.

• de.iZone.eTeach.utilitiesVerschiedene Hilfsklassen, die unter anderem die Erzeugung vonHTML-Code erleichtern bzw. einen Loggingmechanismus fur Fehler-meldungen zur Verfugung stellen.

• de.iZone.eTeach.servletsDie Servlets, die die Benutzerschnittstelle zum Lerner bilden.

• de.iZone.eTeach.databaseKlassen, die den Zugriff auf die von eTeach benotigten Datenbankta-bellen (siehe nachsten Abschnitt) kapseln.

6.5.3 Datenbankschema

eTeach benotigt einige neue Tabellen, in denen Verwaltungsinformationenzu Studenten, Informationen zu den Ubungsaufgaben und die bearbeitetenUbungsaufgaben gespeichert werden. Einen Uberblick uber die verwende-ten Tabellen ist in Abbildung 6.25 zu finden. Das Datenbankschema zumAnlegen einer MySQL-Datenbank ist in Anhang E.

eteachuserinfo

In dieser Tabelle sind lernsystemspezifische Informationen uber den Lerner.Hier sind bisher Semester, Matrikelnummer, Fach, Nebenfach, ICQ-Nummerund E-Mailadresse verzeichnet.

eteachcourseinfo

Hier werden kursspezifische Informationen gehalten. Dies sind insbesonde-re der Titel eines Kurses und die Id des Knoten mit dem Topelement desKurses.


Abbildung 6.25: Datenbanktabellen fur eTeach .

eteachusercourseinfo

Hier wird die Zugehorigkeit von Benutzern zu Kursen abgespeichert, also inwelche Kurse ein Benutzer eingeschrieben ist.

eteachexercises

Hier werden Informationen uber Ubungsaufgaben gehalten. Dies sind derTitel, das Abgabedatum einer Ubungsaufgabe und die Punkte (optional,bisher wird immer mit einem Punkt gerechnet). Die Ubungsaufgaben selberliegen als XML-Dateien im Dateisystem, wie in iZone ublich.

eteachuserexercises

Informationen uber Aufgaben, die ein Benutzer bearbeitet hat. Dazu zahlenBearbeitungszeit, erreichte Punkte und die Antwort des Benutzers. Die Be-nutzerantwort ist eine XML-Datei, die in der Datenbank liegt.

Kapitel 7

Fazit

”[...] selbst mit der besten Software wird Lernen nie ein reinesKinderspiel sein. Lernen erfordert immer Anstrengung.“

Friedrich Schonweiss

7.1 Zusammenfassung

In der Arbeit wurde ein Uberblick uber den gesamten Prozess der Erstel-lung einer virtuellen Vorlesung geboten. Betrachtet man den Uberblick inKapitel 2.3, so stellt man fest, dass sowohl theoretisch wie auch praktischalle Erstellungsschritte ”Erstellung“, ”Montage“ und ”Publikation“ behan-delt wurden. Theoretisch wurden einerseits aufkommende bzw. bestehendeStandards beschrieben und andererseits verschiedene in der Praxis verwen-dete Systeme zur Erstellung und Publikation vergleichend gegenubergestellt.Praktisch erfolgte die Umsetzung dieser Punkte durch eine weitgehende Un-tersuchung, wie man Officedokumente zur Verwendung in einem Lehrsystemaufbereiten bzw. konvertieren kann. Fur die Publikation wurde mit eTeachein System vorgestellt, das in Anbetracht der Entwicklungsdauer schon rechtleistungsfahig ist.

Mit dem Ansatz, meist schon bestehende Office-Dokumente als Grundla-ge zu verwenden, wird ein wenig beachteter Weg begangen. Fast alle Projek-te ruhmen sich damit, zukunftssicheres und padagogisches Material in XMLzu entwickeln. Naturlich ist dies ein sinnvoller Ansatz, allerdings kann diesin der Masse nicht finanziert werden, und die meisten in der Lehre tatigenPersonen sind zwar an eine Textverarbeitung wie Word bzw. ein Prasentati-onsprogramm wie Powerpoint gewohnt, jedoch nicht gewillt, sich an andere,umstandlichere Programme zu wagen.

Bei der schier unuberschaubaren Anzahl von verfugbaren Lernmana-gementsystemen stellt sich allerdings auch die Frage, ob es sinnvoll seinkann, ein weiteres zu entwickeln. Ein entscheidender Mehrwert eines digita-len Nachschlagewerks ist wohl eine Volltextsuche, die ein Buch nicht bieten

89

90 KAPITEL 7. FAZIT

kann. Nicht einmal diese Funktionalitat boten alle untersuchten Lernsyste-me. Der einzige Mehrwert, der durchgangig bei allen Systemen zu beobach-ten war, ist die Verwendung von Videos bzw. Animationen. Automatischkorrigierte Ubungen waren nur in Form von geschlossenen Fragen in man-chen Anwendungen zu finden.

Die Tatsache, dass sehr viele im Internet vorhandene Systeme nur einengeringen Umfang anbieten, andererseits aber mit iZone ein schon recht leis-tungsfahiges Internetportal als Basissystem zur Verfugung stand, begrundetden Ansatz, ein eigenes System zu entwickeln. Dieses bietet eine als Lern-system notwendige Grundfunktionalitat, im nachsten Abschnitt werden eineReihe von sinnvollen Erganzungen angesprochen.

7.2 Ausblick

7.2.1 Erstellung

Der Konvertierungsvorgang von Word-Dokumenten ist noch relativumstandlich, da man die Office-Dokumente in einem externen Tool (UpCast)konvertieren muss. Will man Powerpoint-Dateien verwenden, kommt nochder Konvertierungsschritt nach Word dazu. Danach werden sie im Dateisys-tem zu einem Kurs arrangiert und als Datei zusammengepackt.

Hier ware eine Umgebung sinnvoll, die folgendermaßen aufgebaut seinkonnte. Alle erstellten Dokumente und Materialien befinden sich an einemzentralen Ort, dieser ist z.B. an eine Versionsverwaltung wie CVS angebun-den. Der Kursersteller kann in einer Oberflache die verschiedenen Office-Dokumente und Ubungsaufgaben zu einem Kurs arrangieren. Ist ein solcherKurs erstellt, wird er vom System konvertiert und gepackt.

Ein solches System ware sicherlich einzigartig und konnte breite Verwen-dung finden, denn als Packformat konnte der SCORM-Standard verwendetwerden und den SCORM-Standard zum Content Packaging werden in abseh-barer Zeit alle Systeme unterstutzen mussen, um sich am Markt zu halten.

Allerdings darf der Aufwand auch nicht unterschatzt werden. Kon-vertierung von Office-Dokumenten ist eine heikle Angelegenheit. Und dieErstellung von Makros zur Vorbehandlung von Dokumenten bzw. zumPowerpoint-Export benotigt meist deutlich mehr Arbeit und Zeit, als mananfangs schatzt. Das Verhalten von manchen Funktionen in Visual Basicfor Applications, in denen diese Makros geschrieben werden, ist teilweisenicht nachvollziehbar. Auch die Verwendung neuerer Office-Versionen unddamit geandertem Funktionsumfang bedarf Anpassungen. Gespannt seindarf man auf die nachste Version von Office (Version 11). Hier soll einXML-Datenformat Verwendung finden. Dies kann neue Moglichkeiten derKonvertierung eroffnen, aber genaueres kann man dazu noch nicht sagen.

7.2. AUSBLICK 91

7.2.2 Lernsystem

Das entwickelte Programm eTeach wird voraussichtlich fur einen Kurs

”Praktikum der Radiologie“, Prof. Reimers, Universitat Wurzburg, Verwen-dung finden. In diesem Zusammenhang, aber auch generell ist weitere Funk-tionalitat zu integrieren, die fur den Lerner Nutzen bringen.

Ubungsaufgaben

Einige Typen von Ubungsaufgaben erscheinen noch durchaus sinnvoll. Wennman sich eine Vorlesung wie ”Praktische Informatik“ vorstellt, sind Java-Aufgaben ein sinnvoller Aufgabentyp. Diese konnten in das System vom Stu-denten hochgeladen und danach die richtige Funktionsweise der Methodenmit einem vom Autor geschriebenen JUnit-Test uberpruft werden. Anhandder Ergebnisse dieses Tests werden dann automatisch die Punkte vergeben.

Ein interessanter Ansatz der Integration eines Expertensystems zur Su-che in iZone wurde in [Wec02] gezeigt und implementiert. Ein weiterer, viel-versprechender Schritt ware die Integration von eTeach und d3Web.Train.Damit ware dann auch der in Kapitel 2.3 vorgestellte Objekttyp ”Experi-ment“ moglich, als eine realitatsnahe, komplexe Form der Ubungsaufgabe.

Kollaboration

Hier muss festgestellt werden, dass ein Forum noch fehlt. Als ersten An-satz kann man einfach auf fertige und frei verfugbare Software fur Forenzuruckgreifen, die man zunachst lose per Link einbeziehen kann. Als nachs-ter Schritt ist aber sicherlich die Entwicklung eines eigenen Forums inter-essant, damit die Benutzerverwaltung direkt integriert werden kann und dieSuche auch Ergebnisse aus den Foren liefert.

Sinnvoll ist auch, Arbeitsgruppen definieren zu konnen, die gemeinsamMaterial bearbeiten konnen. In iZone wird gerade ein sehr detailliertes Rech-tevergabesystem integriert. Mit diesem wird die Verwaltung von Gruppenmoglich sein, denen individuelle Rechte zugeordnet werden konnen. Damitkann ein Arbeitsbereich, wie z.B. ein Ordner, einzig den Mitgliedern einerGruppe zuganglich gemacht werden. Die Gruppenmitglieder konnen dortDokumente gemeinsam erstellen bzw. eigene Dokumente hochladen und an-deren zur Verfugung stellen.

Personalisierung

Auch hier sind einige sinnvolle Erweiterungen vorstellbar. Zum einen wurdeeine Druckversion großen Nutzen fur den Lerner bringen. Diese sollte an-hand bestimmter Kriterien fur den Studenten erstellt werden. So sollte erauswahlen konnen, welche Kapitel er wunscht, und ob Ubungen mit ausge-druckt werden sollen. Wichtig ist hierbei, dass davon eine richtige Druckver-

92 KAPITEL 7. FAZIT

sion mit Seitenzahlen und Inhaltsverzeichnis erstellt wird, eventuell sogarmit Index.

Eine mogliche Erweiterung ware ein Adaption des Kurses an den Benut-zer. In iZone wurde mit der Einfuhrung der Rechteverwaltung ein wichtigerSchritt in diese Richtung gemacht, denn Adaption konnte man mit dynami-scher Anderung der Leserechte erreichen. Wenn z.B. der Student die Aufga-ben zu Kapitel 1 erfolgreich bearbeitet hat, bekommt er die Leserechte furKapitel 2 usw.

Die moglichen Erweiterungen sind noch vielzahlig, aber es kommt nichtallein auf die Technik an, sondern darauf, dass der Student das Systemversteht und nutzt, um mit Hilfe des Computers bessere Lernergebnisse zuerzielen.

Anhang A

Vergleich von Word-XMLKonvertern

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94 ANHANG A. VERGLEICH VON WORD-XML KONVERTERNFe

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96 ANHANG A. VERGLEICH VON WORD-XML KONVERTERN

Anhang B

Ubersicht Lehr-/Lernsysteme

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98 ANHANG B. UBERSICHT LEHR-/LERNSYSTEMEN

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DTDs Ubungsaufgaben

C.1 OC-/MC-Aufgabe

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?><!DOCTYPE hotpot-jbc-file [<!ELEMENT hotpot-jbc-file (question,answer+) ><!ELEMENT question (#PCDATA) ><!ELEMENT answer (text,correct,feedback) ><!ELEMENT text (#PCDATA) ><!ELEMENT correct (#PCDATA) ><!ELEMENT feedback (#PCDATA) >]>

C.2 Zuordnungsaufgabe

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?><!DOCTYPE hotpot-jmatch-file [<!ELEMENT hotpot-jmatch-file (title,pair+) ><!ELEMENT title (#PCDATA) ><!ELEMENT pair (left-item,right-item) ><!ATTLIST pair inputboxname ID #REQUIRED ><!ELEMENT left-item (text) ><!ELEMENT right-item (text) ><!ELEMENT text (#PCDATA) >]>

C.3 Luckentextaufgabe

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?><!DOCTYPE hotpot-jcloze-file [<!ELEMENT hotpot-jcloze-file (title,gap-fill) >

101

102 ANHANG C. DTDS UBUNGSAUFGABEN

<!ELEMENT title (#PCDATA) ><!ELEMENT gap-fill (#PCDATA | question-record)* ><!ELEMENT question-record (text) ><!ELEMENT text (#PCDATA) ><!ATTLIST text inputboxname ID #REQUIRED >]>

C.4 Bilderaufgabe

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE eteach-picture-exercise [<!ELEMENT eteach-picture-exercise (title,picture-exercise) ><!ELEMENT title (#PCDATA) ><!ELEMENT picture-exercise (picture,answerPicture) ><!ELEMENT picture EMPTY ><!ATTLIST picture

src CDATA #REQUIREDx CDATA #REQUIREDy CDATA #REQUIREDradius CDATA #REQUIRED >

<!ELEMENT answerPicture EMPTY ><!ATTLIST answerPicture

src CDATA #IMPLIED >]>

C.5 Stichwortaufgabe

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE eteach-keyword-exercise [<!ELEMENT eteach-keyword-exercise (title,keyword-exercise) ><!ELEMENT title (#PCDATA) ><!ELEMENT keyword-exercise (answer,synonyms) ><!ELEMENT answer (#PCDATA) ><!ATTLIST answer inputboxname ID #REQUIRED ><!ELEMENT synonyms (synonym+) ><!ELEMENT synonym (#PCDATA) >]>

C.6 Freitextaufgabe

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE eteach-essay-exercise [<!ELEMENT eteach-essay-exercise (title,essay-exercise) >

C.6. FREITEXTAUFGABE 103

<!ELEMENT title (#PCDATA) ><!ELEMENT essay-exercise (answer) ><!ELEMENT answer (#PCDATA) ><!ATTLIST answer inputboxname ID #REQUIRED >]>

104 ANHANG C. DTDS UBUNGSAUFGABEN

Anhang D

Integration von eTeach

D.1 DTD von server.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><!DOCTYPE iZone [<!ELEMENT iZone (actions,menuBars) ><!ELEMENT actions (entry) ><!ELEMENT menuBars (navigationBar,adminBar,authorBar,dictionaryBar) ><!ELEMENT entry (#PCDATA) ><!ELEMENT navigationBar (entry) ><!ELEMENT adminBar (entry) ><!ELEMENT authorBar (entry) ><!ELEMENT dictionaryBar (entry) >]>

D.2 server.xml fur eTeach

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><iZone><actions><entry>de.iZone.eTeach.actions.RegisterAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.actions.ExerciseSubmitAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.actions.AddCourseAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.actions.SendEmailAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.actions.RegisterCourseAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.actions.SetCloseDate</entry><entry>de.iZone.eTeach.actions.CorrectExerciseAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.actions.ShowExerciseToCorrectAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.actions.AnnotateExerciseAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.actions.PrintScriptAction</entry></actions>

105

106 ANHANG D. INTEGRATION VON ETEACH

<menuBars><abstrNavAct>de.iZone.server.navigation.AbstractNavigationAction</abstrNavAct><navigationBar><entry>de.iZone.server.navigation.HomeNavAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.HelpNavAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.LoginNavAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.LogoutNavAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.MyZoneNavAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.DictNavAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.PrintNavAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.ChangeResAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.navigation.TestNavAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.navigation.ExerciseStatNavAction</entry><entry>de.iZone.eTeach.navigation.CorrectAction</entry></navigationBar><adminBar><entry>de.iZone.server.navigation.EditTemplatesAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.EditUsersAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.EditCategories</entry><entry>de.iZone.server.navigation.StatisticsAction</entry></adminBar><authorBar><entry>de.iZone.server.navigation.NewContentAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.EditContentAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.InsertContentAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.CutContentAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.DeleteContentAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.DeleteAnnotationAction</entry></authorBar><dictionaryBar><entry>de.iZone.server.navigation.DictNewEntryAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.DictDeleteEntryAction</entry><entry>de.iZone.server.navigation.DictEditEntryAction</entry></dictionaryBar></menuBars></iZone>

D.3 Eintragungen in web.xml

<servlet><servlet-name>TestReceiver</servlet-name><servlet-class>de.iZone.eTeach.servlets.ExerciseReceiver</servlet-class></servlet>

D.3. EINTRAGUNGEN IN WEB.XML 107

<servlet><servlet-name>ExerciseReceiver</servlet-name><servlet-class>de.iZone.eTeach.servlets.ExerciseReceiver</servlet-class></servlet><servlet><servlet-name>Register</servlet-name><servlet-class>de.iZone.eTeach.servlets.Register</servlet-class></servlet><servlet><servlet-name>FileSubmitter</servlet-name><servlet-class>de.iZone.eTeach.servlets.FileSubmitter</servlet-class></servlet><servlet><servlet-name>Generic</servlet-name><servlet-class>de.iZone.eTeach.servlets.Generic</servlet-class></servlet><servlet><servlet-name>ExerciseStatistics</servlet-name><servlet-class>de.iZone.eTeach.servlets.ExerciseStatistics</servlet-class></servlet><servlet><servlet-name>CorrectExercise</servlet-name><servlet-class>de.iZone.eTeach.servlets.CorrectExercise</servlet-class></servlet><servlet><servlet-name>PDFSubmitter</servlet-name><servlet-class>de.iZone.eTeach.servlets.PDFSubmitter</servlet-class></servlet><servlet><servlet-name>PrintScript</servlet-name><servlet-class>de.iZone.eTeach.servlets.PrintScript</servlet-class></servlet>

108 ANHANG D. INTEGRATION VON ETEACH

Anhang E

Datenbankschema

# Table structure for table ’eteachcourseinfo’

CREATE TABLE ‘eteachcourseinfo‘ (‘courseId‘ int(11) NOT NULL auto_increment,‘title‘ text NOT NULL,‘rootId‘ int(11) default NULL,PRIMARY KEY (‘courseId‘)

) TYPE=MyISAM;

# Table structure for table ’eteachexercises’

CREATE TABLE ‘eteachexercises‘ (‘contentId‘ int(11) NOT NULL auto_increment,‘title‘ text NOT NULL,‘closingDate‘ datetime default NULL,‘points‘ int(11) default NULL,PRIMARY KEY (‘contentId‘)

) TYPE=MyISAM;

# Table structure for table ’eteachusercourseinfo’

CREATE TABLE ‘eteachusercourseinfo‘ (‘userLogin‘ text NOT NULL,‘courseId‘ int(11) NOT NULL default ’0’,‘active‘ int(11) NOT NULL default ’0’,PRIMARY KEY (‘courseId‘,‘userLogin‘(10))

) TYPE=MyISAM;

# Table structure for table ’eteachuserexercises’

109

110 ANHANG E. DATENBANKSCHEMA

CREATE TABLE ‘eteachuserexercises‘ (‘userLogin‘ text NOT NULL,‘contentId‘ int(11) NOT NULL default ’0’,‘time‘ int(11) unsigned zerofill default NULL,‘points‘ double NOT NULL default ’0’,‘answer‘ text,PRIMARY KEY (‘contentId‘,‘userLogin‘(10))

) TYPE=MyISAM;

# Table structure for table ’eteachuserinfo’

CREATE TABLE ‘eteachuserinfo‘ (‘userLogin‘ text NOT NULL,‘semester‘ text NOT NULL,‘registerNr‘ text NOT NULL,‘subject‘ text NOT NULL,‘subsubject‘ text NOT NULL,‘icqNumber‘ text,‘email‘ text,PRIMARY KEY (‘userLogin‘(10))

) TYPE=MyISAM;

Literaturverzeichnis

[ABK01] Appelt, Wolfgang ; Busbach, Uwe ; Koch, Thomas: Kol-laborationsorientierte asynchrone Werkzeuge. In: CSCW-Kompendium. Lehr- und Handbuch zum computerunterstutztenkooperativen Arbeiten. Springer, 2001

[AF+02] Anido, Luis E. ; Fernandez, Manuel J. [u. a.]: Educationalmetadata and brokerage for learning resources. In: Computers& Education 38 (2002), S. 351–374

[Bru02] Brugger, Rolf: Bewertung von Lernplattformen - Swiss VirtualCampus. In: Hohenstein, A. (Hrsg.) ; Wilbers, K. (Hrsg.):Handbuch E-Learning. Koln : DWD-Verlag, August 2002

[Com02] Comparison of Web Based Course Environments. http://www.edutech.ch/edutech/tools/comparison_e.asp. August 2002

[DGB01] Draheim, Susanne ; Gaiser, Birgit ; Beuschel, Werner: Chatwith a friend - zur unterstutzenden Wirkung von informellerKommunikation in studentischer Grupenarbeit. In: VirtuellerCampus: Szenarien - Strategien - Studium, Waxmann, 2001, S.56–65

[E-L02] Experten kritisieren E-Learning. http://www.heise.de/newsticker/data/dwi-30.12.02-000. Dezember 2002. – 12

[eBo02] Frankfurt eBook Award ersatzlos gestrichen. http://www.heise.de/newsticker/data/pmz-19.04.02-000/. September2002

[GI95] Grieser, Franz ; Irlbeck, Thomas: Computer-Lexikon. dtv,1995

[Gil02] Gilleland, Michael. Levenshtein Distance, in Three Flavors.http://www.merriampark.com/ld.htm. Dezember 2002

[GS92] Glowalla, U. ; Schoop, E.: Entwicklung und Evaluation com-puterunterstutzter Lehrsysteme. In: Glowalla, U. (Hrsg.) ;

111

http://www.edutech.ch/edutech/tools/comparison_e.asp

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http://www.heise.de/newsticker/data/dwi-30.12.02-000

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http://www.merriampark.com/ld.htm

112 LITERATURVERZEICHNIS

Schoop, E. (Hrsg.): Neue Wege in der computerunterstutztenAus\- und Weiterbildung. Berlin : Springer, 1992, S. 21–36

[Gui01] Guicking, Axel A.: iTeach - Ein adaptives hypermediales Lern-system, Universitat Wurzburg, Diplomarbeit, 2001

[H02] Hohn, Holger: Multimediale, datenbankgestutzte Lehr-und Lernplattformen, Universitat Wurzburg, Diss., 2002.– http://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/opus/volltexte/2002/404/

[LSW02] Lucke, Ulrike ; Schmeck, Hartmut ; Wiesner, Andre:XML:Nur ein neues Schlagwort? - Zum Nutzen von XML inLehr-und Lernsystemen. In: it + ti - Informationstechnik undTechnische Informatik 44 (2002), April, S. 211–216

[Met02] Einfuhrung in Metadaten. http://www2.sub.uni-goettingen.de/intrometa.html. August 2002

[MS99] Mader, Gunter ; Stockl, Walter: Virtuelles Lernen. Begriffs-bestimmung und aktuelle empirische Befunde. Studienverlag,1999

[Rud01] Rudiger, Berit: Neues CSCL-Unterrichtskonzept in einer neuenSchulart der Informatik. In: Mensch & Computer 2001, Teubner,2001, S. 193–203

[Rei02] Reinhardt, Bettina: Didaktische Strategien in generiertenTrainingssystemen zum diagnostischen Problemlosen, Univer-sitat Wurzburg, Diss., 2002

[RKFH02] Riser, U. ; Keineke, J. ; Freibichler, H. ; Hoffmann,B.: Konzeption und Entwicklung interaktiver Lernprogramme.Springer, 2002

[S+99] Schulz, S. [u. a.]. Qualitatskriterienkatalog fur Elektro-nische Publikationen in der Medizin. http://www.imbi.uni-freiburg.de/medinf/gmdsqc/d.htm. Februar 1999

[Sch98] Schreiber, Alfred: CBT-Anwendungen professionell entwi-ckeln. Springer, 1998

[Sch01] Schulmeister, Rolf: Virtuelle Universitat - Virtuelles Lernen.Oldenbourg, 2001

[Sch02a] Schmitz, Klaus: Virtuelle Selbstlernumgebungen gestalten.Oktober 2002. – Vortrag am vhb-Workshop Autorenwerkzeu-ge, http://info2002.vhb.org/dokumente/ws07102002/ws_index.asp?A=Vortrags-undWorkshopunterlagen

http://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/opus/volltexte/2002/404/

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http://www2.sub.uni-goettingen.de/intrometa.html

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http://www.imbi.uni-freiburg.de/medinf/gmdsqc/d.htm

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http://info2002.vhb.org/dokumente/ws07102002/ws_index.asp?A=Vortrags- und Workshopunterlagen

http://info2002.vhb.org/dokumente/ws07102002/ws_index.asp?A=Vortrags- und Workshopunterlagen

LITERATURVERZEICHNIS 113

[Sch02b] Schmucker, Frank: Verbesserung der Nutzlichkeit in beratungs-orientierten Web Content Management Systemen, UniversitatWurzburg, Diplomarbeit, 2002

[Sch02c] Schulmeister, Rolf: Grundlagen hypermedialer Lernsysteme.Theorie - Didaktik - Design. Oldenbourg, 2002

[Sch02d] Schurter, Roman. WebCT in der Praxis. http://www.fnb.ethz.ch/files/Referat_R_Schurter.pdf. 12 2002

[SCO01] Sharable Content Object Reference Model (SCORM), Version1.2. http://www.adlnet.org. Oktober 2001

[Str02] Strohmaier, Christian: XML-Strukturakquisition. In: Infor-matik Spektrum 4 (2002), Nr. 25, S. 262–265

[Wec02] Wecklein, David: Retrievalmethoden mit Zusatzwissen furContent Management Systeme, Universitat Wurzburg, Diplom-arbeit, 2002

[WP01] Wessner, Martin ; Pfister, Hans-Rudiger: Kooperatives Leh-ren und Lernen. In: CSCW-Kompendium. Lehr- und Hand-buch zum computerunterstutzten kooperativen Arbeiten. Sprin-ger, 2001

[WSMP01] Wecklein, David ; Schmucker, Frank ; Minnameier, Mar-kus ; Pape, Christian: iZone - Datenbank-gestutztes Content-Management-System. / Universitat Wurzburg. 2001. – Studi-enarbeit

http://www.fnb.ethz.ch/files/Referat_R_Schurter.pdf

http://www.fnb.ethz.ch/files/Referat_R_Schurter.pdf

http://www.adlnet.org

Von traditionellem Vorlesungsmaterial zu einem kollaborativen...

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