e-learning systeme im einsatz - Labor für Computervisualistik der

E-LEARNING SYSTEME IM EINSATZ
30.05.2014
Seminararbeit SS 2014
Prof. Dr. Carsten Lecon
Prof. Dr. Thomas Thierauf
M.Biskupek, M.Bittermann, M.Keller, D.Sauter
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
3
1 Einleitung
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Begriffserklärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2 Stand des E-Learnings
2.1 E-Learning Systeme und die damit verbundene Technik
2.1.1 Computer Based Training . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2 Web Based Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3 Learning Management Systeme . . . . . . . . . . .
2.1.4 Learning Content Management Systeme . . . . . .
2.1.5 Teleteaching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.6 Simuationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.7 Mobile Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Formen des E-Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 Virtual Classroom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2 Blended Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3 Serious Gaming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.4 Microlearning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1 E-Learning an der Hochschule Aalen . . . . . . . .
2.3.1.1 Moodle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1.2 TriCAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2 Video2Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3 Neues E-Learning
3.1 Semantic Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
22
4 Fazit
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Literatur
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Abbildungsverzeichnis
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
3.1
3.2
Komponenten einer Lernplattform . . . . . . . . . . . . . . . . .
Struktur eines LCMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Szenarien des Teleteaching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Beispiel Gesundheitsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Simulationsspiel Pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Moodle Logo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Media-Walls und Holodeck in TriCAT Spaces . . . . . . . . . .
Eine semantische Sicht auf London . . . . . . . . . . . . . . . . .
Das Ergebnis einer Anfrage nach allen Schweizer Kantonen .
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1 Einleitung
1.1 Motivation
In unserer Seminararbeit beschäftigen wir uns mit dem Einsatz von E-Learning Systemen. Es soll ein prägnanter Einblick in dieses Gebiet gegeben und das Verständnis
der Anwendung in einfachen Schritten erläutert werden.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, die einzelnen Techniken des elektronischen Lernens
zu verstehen.
Diese Arbeit richtet sich an die Studenten und Professoren des Studiengangs Informatik.
Unsere Arbeit beginnt mit der Definition von E-Learning, um eine Grundlage zum
Verständnis der Einsatzgebiete von E-Learning Systemen zu schaffen. Desweiteren
stellen wir einige Formen des E-Learnings vor und gehen auf die in der Hochschule
Aalen eingesetzten Systeme ein.
Zum Abschluss zeigen wir neue E-Learning Systeme und geben einen Ausblick
auf die in Zukunft verwendeten E-Learning Systeme.
1.2 Begriffserklärung
Der Begriff E-Learning/eLearning/e-learning stammt aus dem Englischen „electronic learning“ und bedeutet elektronisch unterstütztes Lernen. Da es sich beim ELearning um eine relativ neue Materie handelt und eine Vielzahl von Konzepten,
Formen und Techniken vorliegen ist es schwer diesen Begriff abzugrenzen. Bis
heute liegt hierfür keine allgemeingültige Definition vor. [1] Trotzdem möchten wir
nachfolgend einige Definitionen von namhaften Institutionen und Entwicklern des
E-Learnings darlegen.
„E-Learning: Verwendung neuer Multimediatechnologien und des Internet zur
Verbesserung der Lernqualität durch den Zugriff auf Ressourcen und Dienstleistungen sowie für die Zusammenarbeit und den Austausch über weite Entfernungen hinweg.“ [2]
„Unter E-Learning verstehen wir Lernangebote, bei denen digitale Medien (a)
für die Präsentation und Distribution von Lerninhalten und / oder (b) zur Unterstützung zwischenmenschlicher Kommunikation zum Einsatz kommen.“ [3]
4
2 Stand des E-Learnings
2.1 E-Learning Systeme und die damit verbundene Technik
2.1.1 Computer Based Training
Computer Based Training, im deutschen computerunterstütztes Training, ist eine
Technik des E-Learnings, bei dem Wissen mit der Unterstützung eines Computers
erlernt wird. Der Lernende verwendet dabei Lernprogramme, welche zeit- und ortsunabhängig verwendet werden können. Das Lernen mit Lernprogrammen ist mehr
an das Offline-Lernen orientiert, da diese Programme meist per CD-ROM oder DVD
vertrieben werden.
Lernprogramme sollen Wissen nicht nur passiv vermitteln, sondern es soll Interaktiv neues Wissen angeeignet werden. Deshalb soll der Anwender auch aktiv mitarbeiten um Übungen, die nach einer Lerneinheit bereitstehen, erfolgreich abschließen zu können. Die Interaktivität durch diese Übungen, zwingen den Lernenden
sich mit den Themen auseinanderzusetzen.
Ein weiterer Punkt ist die Nichtlinearität, d.h. der Anwender kann seine Themen in
denen er sich Wissen aneignen möchte frei wählen. Er kann auch in den einzelnen
Lerneinheiten wählen, um diese bei Bedarf eventuell noch einmal zu wiederholen
oder um Lerninhalte zu vertiefen. [4, 5]
Vorteile:
• Kein Zugriff auf Internet oder Intranet nötig, alle Lerninhalte sind integriert.
• Es kann unabhängig von Ort und Zeit gelernt werden.
• Lerntempo kann selbst bestimmt werden.
• Lernfortschritt kann in Form von Selbsttests überprüft werden.
[6]
Nachteile:
• Aktualisierung von Lerninhalten nur in Verbindung mit hohen Kosten möglich.
• Keine Kommunikation zwischen Lernenden und Lehrenden.
• Hohe Selbstlernkompetenz nötig.
• Jeder Lernende benötigt sein eigenes Lernprogramm
[6]
E-Learning Formen die verwendet werden können
Dieses System wird meistens für das klassische Selbststudium verwendet, denn der
Lehrende wird durch Texte, Übungen, Videosequenzen ersetzt. [7]
CBT kann jedoch auch beim Blended Learning verwendet werden, welches in 2.2.2
genauer erläutert wird.
5
2.1.2 Web Based Training
Das Web Based Training oder auch unter „webbasiertes Lernen“ bekannt, kann
man als Weiterentwicklung des CBT sehen, denn beide Techniken bauen auf die
Interaktivität und die Nichtlinearität. Beim WBT werden jedoch nicht mehr lokale
Datenträger zum Speichern der Lernprogramme verwendet, sondern sie befinden
sich auf Servern. Diese sind dann entweder im Intranet eines Unternehmens oder
sie sind ans Internet angebunden. Da sich der Lerninhalt nun auf einem Server
befindet, kann auch hier orts- und zeitunabhängig darauf zugegriffen werden. [5, 8]
Die Bezeichnung mWBT (moderiertes WBT) steht dafür, dass es zusätzlich zu den
Lerninhalten eine Kommunikationstechnologie (E-Mail, Chats, Foren) gibt, mit der
Lernende untereinander und Lehrende miteinander kommunizieren können. Es
besteht auch die Möglichkeit Audio- und Videostreams zu den Lerninhalten hinzu
zuschalten. Eine weitere Eventualität wäre die Implementierung von Web 2.0 Anwendungen, hierdurch wird die Möglichkeit geboten eigene Inhalte (beispielsweise
Blogbeiträge, Wikis) zu erstellen und zu teilen. Durch Schlagwörter lassen sich die
generierten Inhalte für andere Lernende dann leichter in Suchmaschinen finden. [9]
Vorteile:
• Neue Inhalte können schnell und einfach aktualisiert werden.
• Plattformunabhängig
• Kommunikation zwischen Lernenden und Lehrenden.
• Kann von mehreren Nutzern gleichzeitig verwendet werden.
• Zeit- und Ortsunabhängiges weiterbilden möglich.
• Gleichzeitig Nutzung von mehreren Personen möglich.
[10]
Nachteile:
• Bandbreitenbeschränkungen können Lernen beeinträchtigen.
• Internet bzw. Netzwerk nötig um Verbindung zum Server aufbauen zu können.
[10]
E-Learning Formen die verwendet werden können
Das Web Based Training ist sehr vielseitig einsetzbar. Beispielsweise kann dieses
System bei den E-Learning Formen Virtual Classroom (Erklärung in 2.2.1), Blended Learning (Erklärt in 2.2.2) oder beim Microlearning (Erklärt in 2.2.4) eingesetzt
werden.
6
2.1.3 Learning Management Systeme
Learning Management Systeme, auch Lernplattformen genannt, helfen bei der Vermittlung von beliebigen Lerninhalten über das Internet. [9] Sie bestehen meist aus
drei wesentlichen Punkten:
• Administrieren der Nutzer und Kurse
• Hilfe bei der Kommunikation zwischen Admin und Nutzer
• Bereitstellen von Inhalt
Die Lernmanagement Systeme beinhalten meist die folgenden Funktionsbereiche:
• Werkzeuge für Lehrende zur Erstellung von Aufgaben und Übungen.
• Evaluations- und Bewertungshilfen (Umfragen und Test)
• Präsentation von Inhalten (Lernmaterialien)
• Administrative Unterstützung von Lehrenden (zum Beispiel bei Abgaben, Terminen)
• Kommunikationswerkzeuge für Lehrende und Lernende
Abbildung 2.1: Komponenten einer Lernplattform
[11]
Da es Unterschiedliche LMS gibt, wurden weitere Bezeichnungen eingeführt. Learning Management Systeme die Werkzeuge zur Erstellung von Lerninhalten besitzen
werden auch Learning Content Management Systeme genannt, welche in Kapitel
2.1.4 genauer erklärt werden.
7
Vorteile:
• Kommunikation zwischen Lernenden untereinander und dem Lehrenden.
• Verteilen von Rechten an Gruppen, Benutzer.
• Organisieren von Terminen, Noten, Gruppenarbeit.
• Speichern, Verwalten von Unterrichtsmaterialien.
[12]
Nachteile:
• Navigation durch Verzeichnisse oftmals unübersichtlich
• Verbindung zum Internet, bzw. Intranet nötig
[12]
2.1.4 Learning Content Management Systeme
„Ein Learning Content Management System ist eine Software, die die Erstellung,
Speicherung und Verwaltung von wieder verwendbaren Lernobjekten sowie die
Organisation und Betreuung webunterstützten Lernens ermöglicht.“ [11]
Durch integrierte Autorentools können Lernobjekte(zum Beispiel kurze Instruktionstexte, Grafiken, Videos) erstellt werden, es besteht aber auch die Möglichkeit
Lerninhalte von Content-Providern zu kaufen und in das System zu integrieren.
Die erstellten Lernobjekte können mit Metadaten versehen werden, damit die spätere Suche nach ausgewählten Lernobjekten einfacher zu handhaben ist. Mit den
in der Datenbank gespeicherten Lernobjekten können nun beliebig miteinander
kombiniert werden. So kann für jeden Kursteilnehmer ein individueller Lerninhalt
zusammengestellt werden. Learning Content Management Systeme kombinieren
sozusagen die Funktionen von Learning Management Systemen und von Content
Management Systemen. [11]
Vorteile:
• Einfaches Erstellen von Trainings durch wiederverwenden von Lernobjekten.
• Lernobjekte, Kurse werden in Datenbank zur Wiederverwendung gespeichert.
• Kursteilnehmer erhalten individuellen Lerninhalt.
• Es können zusätzliche Lernobjekte ergänzend gekauft werden.
[11]
8
Nachteil:
• Verbindung zum Internet, bzw. Intranet nötig.
[11]
E-Learning Formen die verwendet werden können Learning Content Management Systeme können wie auch die Lernplattformen beim Blended Learning
eingesetzt oder Beispielsweise bei der E-Learning Form Virtual Classroom welche
in 2.2.1 genauer erläutert wird.
Abbildung 2.2: Struktur eines LCMS
[11]
2.1.5 Teleteaching
Der Begriff Teleteaching bezeichnet „eine Lernsituation, in der sich der, bzw. die
Lehrende(n) und der, bzw. die Lernende(n) an voneinander getrennten Orten befinden.“ [13]
Wie in Abb. 2.3 verdeutlicht differenziert Effelsberg (2003) zwischen vier möglichen verschiedene Szenarien für den Einsatz von Videokonferenzen im Teleteaching [14, S. 55ff]:
1. Das Szenario Remote Lecture Room (RLR) umfasst die Übertragung von Bild,
Ton und Folien aus einem Vorlesungsraum über ein Hochgeschwindigkeitsnetz
an einen anderen Ort. Gleichzeitig werden von diesem Ort aus Bilder an den
Vortragenden geschickt. Bei Rückfragen seitens des Publikums wird der Ton
an alle Teilnehmer übertragen.
2. Das Szenario Remote Interactive Seminars (RIS) ähnelt dem Remote Lecture
Room. Jedoch werden hier kleine Seminarräume, einfache Multimediacomputer und ein Internetanschluss verwendet.
3. Im Szenario Interactive Home Learning (IHL) nehmen die einzelnen Teilnehmer mit einem eigenen Computer an der Videokonferenz teil. Auch sie können
mit entsprechender Hardware Bild, Ton und ein Whiteboard an die anderen
Teilnehmer übertragen.
9
4. Im Szenario Computer Based Training (CBT) wird der Lehrinhalt bei Bedarf
von einem entfernten Server abgerufen. Dabei kann das Lehrtempo individuell
selbst bestimmt werden. Eine detailliertere Beschreibung des Computer Based
Training erfolgte im Kapitel 2.1.1.
Für einen reibungslosen Betrieb wird die Einhaltung bestimmter technischer
Rahmenbedingungen empfohlen. [15, S. 5] Dazu gehören unter anderem die Verwendung von plattformunabhängiger Software und eine ausreichend schnelle Netzwerkanbindung über LAN-Kabel. Weiter wird geraten, eine ausreichend helle Belichtung des Dozenten sicher zu stellen sowie Testzugänge einzurichten, damit die
Teilnehmer die Software im Vorfeld ausprobieren können.
Nach Meier (2006) besteht der Vorteil des Teleteaching vor allem darin, dass die
Teilnehmer einer Lehrveranstaltung ortsunabhängig sind. [16, S. 26]meierr Gleichzeitig führt er an, dass zu den Nachteilen klassischer Seminare ein „sehr hohe[r]
technische[r] Aufwand, die damit verbundenen Kosten und die recht künstliche Atmosphäre“ hinzukommen.
Abbildung 2.3: Szenarien des Teleteaching
[14, S. 57]
2.1.6 Simuationen
Allgemein beschreibt der Begriff Simulation „[e]in möglichst realitätsnahes Nachbilden von Geschehen der Wirklichkeit.“ [17] Im Bereich des E-Learning sind damit i.d.R. Softwaresysteme gemeint, die dem Lernenden z.B. in einer virtuellen 3DUmgebung ermöglichen, bestimmte Sachverhalte einzuüben oder zu erforschen.
Simulationen werden vor allem dann für die Lehre eingesetzt, wenn das Trainieren
10
in realen Situationen riskant wäre und eine Simulation alternativ ein sicheres Üben
ermöglicht. [18, S. 6f]
Zur Simulation realer Situationen gehören mehrere Elemente: [18, S. 4f] die Spielewelt an sich (Level), die dazugehörige Mechanik, d.h. die Reaktion der Spielewelt
auf Eingaben durch den Benutzer, die Möglichkeit zur Interaktion mit simulierten
Gegenständen und die Darstellung und Simulation von virtuellen Akteuren.
Der softwaretechnischen Architektur der Spiele liegt oft eine sogenannte Game Engine zugrunde. Diese übernimmt i.d.R. die genannten Funktionen. Weiter
beschreiben die Autoren die Rolle von Game Engines bei der Entwicklung von Simulation:
• Sie stellen Funktionen für die grafische Darstellung der virtuellen Welt sowie
für die Simulation von Sound und Physik bereit. Zusätzlich nehmen sie Benutzereingaben entgegen bzw. bieten Möglichkeiten für die Kommunikation über
das Netzwerk oder das Internet.
• Die vom Hersteller mitgelieferten integrierten Entwicklungsumgebungen vereinfachen die Entwicklung der Simulationen.
2.1.7 Mobile Learning
Bei mobilem, ubiquitärem Lernen handelt es sich um die „Nutzung mobiler und allgegenwärtiger Computertechnologie als Lernunterstützung“ [19] Gerade das ubiquitäre Lernen ist durch den starken technischen Fortschritt bei mobilen Endgeräten
in den vergangenen Jahren gepusht worden. Der Informationsaustausch und die
Kommunikation ist mittlerweile an fast jedem Standort und in hoher Verfügbarkeit
gegenwärtig, sodass die Bezeichnung „Mobiles Lernen“ nicht mehr ausreichend ist.
Das Mobile Learning stellt einen wichtigen Bestandteil der Lernform des Microlearnings dar. Genaueres hierzu jedoch später in Abschnitt 2.2.5 Microlearning (ELearning Formen).
Während vor 10 bis 20 Jahren der Fokus noch auf der technischen Realisierung
mobiler Endgeräte lag steht heute vor allem die Integration und Orchestrierung im
Vordergrund. Es müssen also Modelle entwickelt werden, wodurch Informationen
und Services mit den physischen Komponenten sinnvoll verbunden werden können.
Wichtige technische Komponenten sind hier zum Beispiel:
• Telefonie und Audio:
Dies beinhaltet nicht nur die Sprachfunktion an sich, sondern auch das Abhalten von Audiokonferenzen mit mehreren Personen. Des Weiteren dem Verwalten von Kontakten, Adressen und Terminen.
• Textnachrichten:
Textnachrichten dienen zur spontanen Kommunikation, „sowie dem Aufbau
11
von persönlichen und kontextualisierten Informationskanälen“ [19]. Neben SMS
und MMS gibt es mittlerweile auch viele Applikationen die solche Funktionen
unterstützen oder gar erweitern.
• Foto- und Videofunktionalität: Dies ermöglicht Video- und Fotomaterial aufzunehmen und zu verbreiten.
Daneben gibt es unzählige weitere Möglichkeiten zur Kommunikation und zum
Datenaustausch, da mobile Endgeräte heutzutage schon die Leistung und Vielfältigkeit von Desktoprechnern aufweisen. Den Applikationen sind kaum Grenzen gesetzt,
da sie sich einer Vielzahl von sensortechnischen Komponenten wie RFID, Bluetooth,
Barcodes etc. bedienen können.
Praktische Anwendungsfälle
• Mobile Informationen und Podcasts:
Lehrveranstaltungen und Lernmanagementsysteme (siehe 2.1.3) können auch
unterwegs gehört und genutzt werden
• Soziale Netzwerke:
Netzwerke wie Facebook, Whatsapp und Twitter werden immer stärker zur
Kommunikation und zum Datenaustausch innerhalb von Gruppenkonversationen genutzt
• Mobile Applikationen:
Dies sind Anwendungen, die für bestimmte Lernprobleme konzipiert werden
[19]
Optimal wäre eine portable Software, die sich auf allen Smartphone-Betriebssystemen
nutzen lässt, alle technischen Funktionen, sowie synchrone und asynchrone Kommunikation und Informationsverbreitung vereint.
Mobile Endgeräte, die für mobiles Lernen eingesetzt werden können:
• Smartphones
• Tablets
• Notebooks
• E-Books
[19]
Vorteile:
• Mobile Endgeräte sind bereits technisch sehr ausgereift und haben somit ein
hohes Potential, welches von E-Learning-Softwareentwicklern genutzt werden
kann
12
• Man ist immer und überall erreichbar und kann auch in Pufferzeiten, wie zB.
Längeren Zugfahrten arbeiten
Nachteile:
• Bisher noch wenige bekannte Anbieter die eine umfangreiche, erschwingliche
Software zum gemeinsamen Lernen anbieten
• Akkulaufzeit auch heute noch sehr eingeschränkt
• Sehr schwer einen Kompromiss bei der Displaygröße zu finden
Großes Display: Gerät ist unhandlich, somit sinkt Mobilität
Kleines Display: Textdokumente lassen sich schwer entziffern
• Nicht alle Displays lassen sich auch bei starkem Sonnenlicht angenehm lesen.
2.2 Formen des E-Learning
2.2.1 Virtual Classroom
Bei einem virtuellen Klassenzimmer handelt es sich um ein System, welches hauptsächlich für synchrones E-Learning eingesetzt wird. Dieses Instrument beinhaltet
seinerseits mehrere Werkzeuge, welche Audiokonferenzen, Textchat und das Austauschen von Daten ermöglichen. Dies setzt natürlich nicht nur eine passende Software voraus, sondern auch entsprechende Hardwarekomponenten, die jede Person
benötigt, die an einem solchen virtuellen Klassezimmer beteiligt ist. Dieses Mittel
kann sowohl zum Gruppenlernen, als auch zum Besuch von Onlinevorlesungen verwendet werden.
Voraussetzung für diese Form des E-Learnings ist ein synchroner Unterricht. Dies
ist nur möglich, wenn sowohl Moderator als auch Lernende zur gleichen Zeit online
sind und das virtuelle Klassenzimmer besuchen.
Des Weiteren wird zwischen verschiedenen Unterrichtsmodellen, dem Peer-to-PeerModell, welches Lehrendem und Lernendem nahezu identische Rechte zuweist und
dem Studiomodell, bei dem der Unterricht eher vom Lehrenden ausgeht unterschieden.
Außerdem kann zwischen verschiedenen Moderationsmodi unterschieden werden:
• Dozentengeführter Modus: Hierbei hat der Dozent die Möglichkeit, dem Student nach Anfrage das Wort zu erteilen bzw. ihn zu unterbrechen.
• Offene Diskussion: Dies eignet sich eher für kleinere Gruppen, da sich jeder
Student nach belieben ins Gespräch einschalten kann
13
• Co-Moderation: Hier werden auch Fachspezialisten außerhalb der Lehrveranstaltung hinzugezogen und mit entsprechenden Berechtigungen versehen
Die wichtigsten synchronen Kommunikationsmedien die für ein virtuelles Klassenzimmer benötigt werden sind eine Textchatfunktion, ein Video-Audio-KonferenzSystem. Asynchrone, also zeitlich versetzte Kommunikationsmittel sind E-Mails und
Internetforen die bei Bedarf zusätzlich angeboten werden können.
Kommunikation alleine ist jedoch nicht ausreichend. Zusätzlich werden noch weitere Mittel zur Interaktion benötigt. Dies reicht vom gemeinsamen bearbeiten von
Dokumenten, sowie das Teilen von Inhalten, bis hin zur Fernsteuerung von DesktopPCs. [20]
Gegenüber dem Learning Management System weißt das virtuelle Klassenzimmer
besonders in der Vielfalt an Kommunkationsmethoden Vorteile auf. Jedoch muss im
virtuellen Klassenzimmer auf nonverbale Kommunikationsmittel, wie Mimik und
Gestik im Gegensatz zu seinem realen Pendant weitestgehend verzichtet werden.
Nicht für jede Fachrichtung ist das virtuelle Klassenzimmer optimal geeignet. Insbesondere in technisch-instrumentellen und physikalisch-chemischen Bereichen lassen sich Laboraktivitäten weniger gut durchführen. [21] Im Folgenden legt Rolf
Schulmeister einige Beispiele dar, wofür sich Virtuelle Klassenzimmer eignen und
wofür eher weniger.
Wofür sich ein VC weniger gut eignet
• Lesen, Lektüre
• Wissensaneignung
• Fremdsprachen lernen
• Üben, Anwenden
• Instruktion
• Laborarbeit und -unterstützung
• Technische Konstruktionen
• Mathematik, Logik, Chemie, Physik
• Programmiersprachen lernen
Wofür sich ein VC eher eignet
• Brainstorming, Recherche
14
• Hypothesen und Theorien diskutieren
• Konversation in Fremdsprachen
• Fallbeispiele bearbeiten
• Gruppenarbeit
• Theoretische Diskurse
• Designs evaluieren
• Modelle und Simulationen entwerfen
• Systeme konzipieren, Kriterien aufstellen
[21]
2.2.2 Blended Learning
Blended Learning oder auch im Deutschen als integriertes Lernen bekannt, ist eine Lernform des E-Learning, bei dem klassische Face-to-face Präsenzphasen mit
computergestützten Lernveranstaltungen kombiniert werden. „Hierbei verbinden
sich Flexibilität und Effektivität elektronischer Lernformen mit sozialen Aspekten.“ [22]
Vergleichen könnte man dies mit dem „Blend Whisky“, denn hier bleiben beim
Verschneiden alle einzelnen Geschmackskomponenten erhalten und bilden zusammen eine höherwertigere Geschmackskomposition. So ist Blended Learning ein
Verschnitt aus verschiedenen Lerneinheiten, welche sich in rhythmischer Folge ergänzen und aufeinander abgestimmt sind, um ein Lernendziel zu erreichen. Um
Wissenslücken zu schließen oder Inhalte zu wiederholen, bietet es sich an zeit- und
ortsunabhängig die gewünschten Lerninhalte mittels Videoaufzeichnungen, Folien
o.ä. digital aufzufrischen. [22, 23]
Beim Blended Learning gibt es drei Aktivitätsformen die unterschieden bzw. miteinander kombiniert werden können. [23]
• Selbstgesteuerte E-Learning:
Der Lernende kann den Zeitpunkt, den Ort und das Tempo seiner Lernaktivitäten selbst festlegen.
• Live E-Learning:
Synchrone Formen des E-Learning. Beispielsweise können Vorlesungen als
Webcast oder die Arbeit in einem virtuellen Klassenraum zu einem festen Termin abgehalten werden. Dabei kann der Lernende sich mit seinen Dozenten
oder anderen Kursteilnehmern austauschen.
15
• Traditionelle Präsenzlehre:
Interaktionen mit Lehrenden und Kommilitonen finden im Hörsaal, Labor oder
Seminarraum statt.
Viele Vorteile sprechen für das Blended Learning. So kann durch ein selbst bestimmbares Lerntempo und keiner Zeit- und Ortsabhängigkeit, der Lernende seine Lerneinheiten beliebig wiederholen und diese anhand von Videos, Animationen
u.w. aneignen. Vorhandenes Vorwissen kann durch solche Lernphasen ausgeglichen
und die nachfolgenden Präsenzveranstaltungen für praktische Übungen besser genutzt werden. Außerachtlassen darf man jedoch nicht, dass für einen effektiven
Lernerfolg eine Selbstdisziplin vorhanden sein muss. Oft scheitert diese Form des
E-Learning an den wenigen sozialen Kontakten und den “einsamen“ Selbstlernphasen. [24]
2.2.3 Serious Gaming
Bei Serious Games handelt es sich um Computer- und Videospiele, die mit Technologie und Design dem Spieler Informationen und Bildung vermitteln sollen.
Der Benutzer soll in einem Spiel-Szenario etwas lernen, das er im wirklichen Leben anwenden kann. Die Anwendungsbereiche sind weit gefächert, so kann Serious
Game im Gesundheitsbereich eingesetzt werden - um Ärzteschulungen zu unterstützen oder Fachwissen zu vermitteln-, in der Bewegungstherapie -um den Spieler
zu Sport und Bewegung zu animieren- oder bei militärischen Spielen - um Soldaten
eine Trainingssimulation zu ermöglichen-. [25]
Abbildung 2.4: Beispiel Gesundheitsbereich
[26]
Einige Beispiele von Serious Games: [27]
• Phantomation, MIT Games (Animation)
16
• Play Forward: Elm City Stories, Schell Games an Digital Mill (Healthcare/Medical)
• Practice Operations, Muzzy Lane Operations (Education)
• Mission US: Flight to Freedom (Life Skills)
• Cornak, Succubus Interactive (Business)
Beispiel eines Simulationsspiels im Gesundheitsbereich:
Das Simulationsspiel “Pulse“ bietet eine gute Trainingsmöglichkeit die Behandlungsabläufe zu trainieren, ohne dem Patienten zu schaden. Der Spieler befindet sich in
einem virtuellem Krankenhaus. Hier lernt er, in Notsituationen zu reagieren, den
Patienten zu diagnostizieren und anschließend zu behandeln. [26]
Abbildung 2.5: Simulationsspiel Pulse
[26]
2.2.4 Microlearning
Microlearning oder zu Deutsch Mikrolernen bezeichnet eine Lernform, die das Lernen mit kleinem oder kleinstem Lerncontent beschreibt.
Eine Studie an der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Leibniz Universität
Hannover zeigte, dass 82 Prozent höchstens einen Umfang von 10 Aufgaben bei
Lernprojekten akzeptierten. Der Vorteil ist hierbei, dass die Lernenden so kurz wie
möglich an ihrer aktuellen Tätigkeit unterbrochen werden. Des Weiteren tritt bei
immer mehr Menschen das Bedürfnis nach Lernmethoden auf, die sich schnell
und einfach in den Alltag integrieren lassen und zudem trotzdem effektives Lernen
gewährleisten. Dies resultiert vor allem aus der immer mobiler und dynamischer
werdenden Gesellschaft. [28] Dadurch steht dieses Konzept auch in enger Verbindung mit dem Mobilen Lernen, welches die nötige Technik bereitstellt um die Alltagstauglichkeit zu gewährleisten (siehe Abschnitt 2.1.7 Mobile Learning).
Nachfolgend einige Merkmale des Mikrolernens:
• Zeit: Die Lernschritte sind kurz (Sekunden, höchstens Minuten).
17
• Inhalt: Die Lerneinheiten sind klein und die Themen sind beschränkt und
ziemlich einfach
• Schnelle Rückkopplung: Die Kontrolle des Lernerfolgs geschieht sofort und
direkt.
• Form: Fragmente, Fakten, Episoden, Kurzelemente
• Prozess: unterschiedlich, begleitend oder tatsächlich, wiederholend, integriert
• Lerntyp: wiederholend, pragmatisch, aktiv, reflexiv, kooperativ
• Medien: Printmedien, elektronische Medien [29]
2.3 Beispiele
2.3.1 E-Learning an der Hochschule Aalen
2.3.1.1 Moodle
Moodle (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment)
Abbildung 2.6: Moodle Logo
[30]
ist eine Open-Source Lernplattform, welche “Kursräume“ online zur Verfügung stellt,
um Arbeitsmaterialien (z.B. Texte, Dateien) und Lernaktivitäten (z.B. Aufgaben, Foren) bereitzustellen und darüber hinaus über einen Prüfungsmodus (z.B. Eingangsklausur Betr. Anwendungssysteme SS11) verfügt.
Die Kursräume werden von dem Trainer im Kurs gestaltet. Über die Moodle Autorenwerkzeuge können Inhalte direkt angelegt oder aus externer Autorensoftware
eingebunden werden. Desweiteren besteht die Möglichkeit, Kursabschnitte oder Inhalte zwischen den Kursräumen auszutauschen. [30]
Moodle Kursräume bieten folgende Funktionen: [30]
• Unterstützung von Gruppenarbeit
• Diskussionsforum
• Benutzer- und Kursverwaltung
• Verschiedene Übungs- und Prüfungsszenarien
18
• Überblick über Aktivitäten d. Studenten
• Abstimm- und Umfragefunktion
Die Systemverwaltung besteht aus: [30]
• Nutzer- und Rechteverwaltung:
– manuelle Bearbeitungen der Nutzeraccounts
– steuern der Verwaltungssysteme und Datenbanken
– anpassen der Rollenbeschreibungen und Rollenberechtigungen
• Kursverwaltung:
– anlegen und löschen von Kursen
– stellt Kurskategorien bereit
– vergibt Nutzerrechte
– anbinden von externen Kursverwaltungssystemen, um neue Kurse automatisch anzulegen und an Teilnehmer freizugeben
• Systemverwaltung
– definiert die Grundeinstellungen für eine optimale Nutzung durch die Nutzer in verschiedenen Rollen
– durch die Rollen- und Berechtigungsvergabe kann der Zugriff auf verschiedene Funktionen gesteuert werden
Vorteile:
• kostenlos
• Open Source, jeder kann mitentwickeln
• viele Systemsprachen integriert
• Kurse als ZIP-Datei gepackt und auf Moodle-Server importiert werden
• wenig Einarbeitungszeit
• Datensicherung erfolgt automatisch
Nachteile:
• Funktionen für Audio-und Videokonferenzen nicht integriert
• Leistungsfähigkeit geringer als bei kommerziellen Systemen
19
2.3.1.2 TriCAT Ein Beispiel für die Verwendung von Simulationen in der Lehre an
der Hochschule Aalen ist die Software „TriCAT Spaces“ der TriCAT GmbH in Ulm.
Die Vorlesung „Animation und Virtuelle Realität“ von Prof. Dr. Carsten Lecon wird
zum Teil in virtuellen Vorlesungsräumen abgehalten.
Das Unternehmen bezeichnet die Software als „[v]irtuelle 3D Lern- und Arbeitswelten als cloudbasierte on-demand-Mietlösung“ [31]. Dazu bietet die Software mehrere
Features an, die ein Dozent während seines Vortrages nutzen kann. [32] Ein „Welcome Board“ begrüßt die Teilnehmer mit einer frei wählbaren Begrüßung. Gleichzeitig zeigt es alle Teilnehmer der Sitzung an. Auf „Media-Walls“ erhält der Dozent
die Möglichkeit, wie auf einer Leinwand Präsentation, Bilder, Videos und Webseiten
anzuzeigen. Das „Holodeck“ bietet die Möglichkeit, 3D-Modelle anzuzeigen und zu
animieren. Die Teilnehmer können sich frei in der virtuellen Umgebung bewegen
und über ein an den Computer angeschlossenes Headset miteinander kommunizieren.
Abbildung 2.7: Media-Walls und Holodeck in TriCAT Spaces
2.3.2 Video2Brain
Bei Video2Brain handelt es sich um ein Unternehmen, welches Lehrvideos auf
Deutsch, Englisch, Spanisch und Französisch produziert. Der Schwerpunkt dieser
Videos liegt dabei auf IT- und Kreative Themen, welche einen Umfang von rund
4.800 Stunden Videomaterial haben. [33] In den Lehrvideos werden Programme erklärt wie beispielsweise:
• Photoshop
• CINEMA 4D
• Eclipse
• Visual Studios
20
• Indesign
Es werden aber nicht nur Software erklärt, sondern man wird auch beim Einstieg in Programmiersprachen (wie C, C++, Java) unterstützt. Diese Videos können
auch als elektronische Gebrauchsanweisung gesehen werden, welche dem Benutzer
erlauben komplexere Vorgänge einfacher zu verstehen. Viele Videos sind für den
Einstieg in neue Software und Technologien produziert worden, es gibt jedoch auch
eine Vielzahl an Lehrvideos die an erfahrenere Benutzer für die Weiterbildung gerichtet sind. Video2Brain erweitert das Angebot Ihrer Lehrvideos ständig und passt
es an neue Software und Technologien an, dadurch ist ein einfacherer Einstieg in
diese möglich. [34]
Das Unternehmen Video2Brain setzt dabei auf die E-Learning Techniken Web
Based Training und Computer Based Training in Kombination mit Teleteaching,
da einerseits Lehrvideos auf DVD’s und andererseits auf der Internetpräsenz zum
Download oder Streamen bereitgestellt werden. Seit einiger Zeit wird auch eine App
für die gängigsten Smartphone-Betriebssysteme zur Verfügung gestellt, womit es
sich noch bequemer ist, von Unterwegs aus ein Lehrvideo anzuschauen. Video2Brain
ist es gelungen die alte Methode des Lehrvideos an den heutigen Stand der Technik
anzupassen und bietet gerade bei immer komplexer werdenderer Software und
Technologie einen einfacheren und benutzerfreundlichen Einstieg.
21
3 Neues E-Learning
3.1 Semantic Web
Für die Zukunft des E-Learning sind vor allem zwei Entwicklungen interessant: das
Semantik-Web und Empfehlungsalgorithmen. [9, S. 8f] Den Nutzen des SemantikWebs für das E-Learning sehen sie vor allem darin, dass durch die Auswertbarkeit
der Informationen automatisch Lerninhalte angeboten werden können. Sie nennen
dazu zwei Verfahren: das „content baded filtering“ und das „collaborative filtering“.
Ersteres findet ähnliche Lernressourcen, letzteres dient dazu Ressourcen zu finden,
die andere Nutzer der Ressource benutzen. Mit Hilfe von Empfehlungsalgorithmen
können einem Benutzer automatisch Lerninhalte zur Verfügung empfohlen werden.
Ein mögliches Verwendungsszenario für semantische Informationen sehen Lindstaedt und Ulbrich (2006) in der „Integration von Arbeiten und Lernen“ [35, S. 154f].
Ein als AD-HOC Umgebung bezeichnete System dient dazu, "diejenigen Inhalte und
Kontaktpunkte zu ermitteln und zur Verfügung zu stellen, die in der gegebenen Situation den Anwender in die Lage versetzen, eine Aktivität bestmöglich durchzuführen.“ Potential sehen die Autoren vor allem in drei Aspekten: [35, S. 155f] einerseits
übernimmt das System die Auswahl und Präsentation von geeigneten Informationsquellen. Da diese ohne das Zutun des Nutzers sofort zur Verfügung stehen, gestaltet
sich der Lernprozess effizienter und der Benutzer muss seine Arbeit weniger häufig
unterbrechen. Im direkten Bezug hierzu steht der zweite Aspekt: die Autoren sehen
den größten Teil der Wissensaneignung im Lernen während der Arbeit. Das System
unterstützt den Nutzer hierbei aktiv. Als dritten Aspekt nennen sie die Anpassung
der angebotenen Materialien an die Kompetenzen des Nutzers. So wählt eine ADHOC-Umgebung immer die Informationen aus, die dem Kenntnisstand des Nutzers
entsprechen.
Eine weiteres Verwendungsszenario ist die Erweiterung von Wikis durch semantische Informationen. [36, S. 393f] Als Beispiel nennen sie Semantic MediaWiki, eine
Erweiterung für das MediaWiki-System, wie es bei Wikipedia zum Einsatz kommt.
Hierbei werden die Inhalte der Wiki um semantische Informationen ergänzt, die
auch für Maschinen verständlich sind. Exemplarisch für einen um semantische Informationen erweiterten Artikel zeigen die Autoren einen Artikel über die Stadt
London in zwei Versionen. [36, S. 399] Die erste Version entspricht dem Quelltext
für MediaWiki in seiner ursprünglichen Form, die zweite Version wurde für SMW
um semantische Informationen ergänzt:
”’London”’ is the capital city of [[England]] and the [[United Kingdom]].
As of [[2005]], the population of London was estimated 7,421,328. Greater
London covers an area of 609 square miles. [[Category:City]]
”’London”’ is the capital city of [[capital of::England]] and the [[capital
of::United Kingdom]]. As of [[2005]], the population of London was estimated [[population::7,421,328]]. Greater London covers an area of [[area::609
square miles]]. [[Category:City]] [36, S. 399]
22
Eine Darstellung des Artikels im Browser würde wie in Abb. 3.1 um automatisch
erstellte Informationen ergänzt werden. [36, S. 404]
Abbildung 3.1: Eine semantische Sicht auf London
[36, S. 400]
Als mögliches Verwendungsszenario für die Zusatzinformationen in den Artikeln
nennen die Autoren das Erstellen von automatisch generierten Listen. In Abb. 3.2
sind Schweizer Kantonen abgebildet. Die Informationen zu Hauptstadt, Einwohner
und Sprachen stammen aus Artikeln über die Städte. Die Liste wird aktualisiert,
sobald die zugrundeliegenden Artikel aktualisiert werden.
Abbildung 3.2: Das Ergebnis einer Anfrage nach allen Schweizer Kantonen
[36, S. 406]
23
4 Fazit
E-Learning wird keine Ablösung für die konventionellen Lern-und Lehrmethoden
sein. Stattdessen soll E-Learning den Schulunterricht, die Vorlesungen in Hochschulen oder die berufliche Aus- bzw. Weiterbildung unterstützen und ergänzen und
nicht komplett ersetzen. Durch die Kombination von medialen Vermittlungsformen
wird das Lernen optimiert. Je mehr Menschen sich mit dem E-Learning vertraut
machen, Fortbildungen zu diesem Thema besuchen, umso mehr kann sich das ELearning verbreiten. Die Lernenden und Lehrenden erhalten somit eine enorme
Hilfestellung.
24
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