Rektoratsbericht 2015

Rektoratsbericht für das Jahr 201

Interaction Design Patterns und CSCL-Scripts für Videolernumgebungen

In den letzten Jahren haben Lernvideos im Bereich des informellen und formellen Lernens an Bedeutung gewonnen. Inwieweit Lernende bei der Nutzung von Videos unterstützt werden und Lehrende didaktische Szenarien umsetzen können, hängt jedoch von der eingesetzten Videolernumgebung ab. Es ist Anliegen der vorliegende Arbeit, Prinzipien des User Interface Designs sowie Komponenten und Mechanismen videobasierter Lehr-Lern-Szenarien in Bezug auf Videolernumgebungen zu identifizieren, zu beschreiben und technisch zu realisieren. Das Ziel besteht darin, Gestaltungsprinzipien in Form von Interaction Design Patterns zu erarbeiten und computergestützte videobasierte Lehr-Lern-Szenarien mit Hilfe von CSCL-Scripts durch eine geeignete Spezifikation und Formalisierung zu realisieren. Für die Erarbeitung der Interaction Design Patterns wurden 121 Videolernumgebungen hinsichtlich 50 Kategorien in einer Inhaltsanalyse empirisch untersucht und dokumentiert. Unter Berücksichtigung ähnlicher Patterns aus thematisch verwandten Pattern Languages und den Erfahrungen aus der Implementierung und dem Einsatz von Videolernumgebungen entstanden 45 Interaction Design Patterns für verbreitete Lösungen für wiederkehrende Probleme bei der Gestaltung und Entwicklung von Videolernumgebungen. Diese Patterns wurden auf Pattern Konferenzen diskutiert und im Anschluss evaluiert sowie bei der Konzeption, Entwicklung und Bewertung mehrerer Videolernumgebungen angewendet. Zudem wurde das Software Framework VI-TWO vorgestellt, mit dem sich fast alle Patterns auf einfache Weise in Web-Anwendungen realisieren lassen. Zur Spezifikation videobasierter CSCL-Scripts wurden existierende videobasierte und nicht videobasierte Scripts analysiert. Im Ergebnis unterschieden sich videobasierte CSCL-Scripts von allgemeinen CSCL-Scripts vor allem hinsichtlich der mit dem Video verknüpften oder darin verankerten Aufgaben und Aktivitäten. Videos werden dabei nicht als monolithische Einheiten, sondern als zeitkontinuierliche Medien betrachtet, in denen weitere Informationen zeitgenau verankert und Lernaktivitäten stattfinden können. Außerdem ließen sich drei Typen videobasierter CSCL-Scripts identifizieren: (1) Scripts zur Analyse und Diskussion von Videoinhalten, (2) Peer Annotation Scripts einschließlich dem Peer Assessment und (3) Jigsaw-Scripts, die das problembasierte Lernen mit Hilfe von Videos ermöglichen. Unabhängig davon variiert die Komplexität der Scripts auf drei Stufen: (1) sofern voneinander abgegrenzte zeitliche Phasen von Lernaktivitäten bestehen, (2) wenn darüber hinaus die Teilnehmer innerhalb von Gruppen Aufgaben bearbeiten (intra-group) und (3) falls außerdem Aufgaben auch gruppenübergreifend bearbeitet werden (inter-group). Auf Grundlage der Spezifikation konnte ein Datenmodell und ein Modell für die nutzerseitige Modellierung von Scripts verschiedener Komplexitätsstufen sowie Typen entwickelt und in dem CSCL-System VI-LAB realisiert werden. Diese Arbeit leistet in zweifacher Hinsicht einen Beitrag zur Forschung im Bereich E-Learning. Zum einen beschreiben die Interaction Design Patterns wiederkehrende User Interface Lösungen und stellen somit ein Hilfsmittel für Designer, Software Entwickler und Lehrende bei der Gestaltung und Implementierung von Videolernumgebungen dar. Zum anderen wurden durch die Spezifikation und softwareseitige Umsetzung videobasierter CSCL-Scripts Voraussetzungen geschaffen, die den praktischen Einsatz und die weitere Untersuchung des kollaborativen Lernens mit Videos ermöglichen.:1 Einführung 19 1.1 Motivation 19 1.2 Herausforderungen und Forschungsfragen 20 1.2.1 Interaction Design Patterns 20 1.2.2 Videobasierte CSCL-Scripts 22 1.3 Kapitelübersicht und Forschungsmethoden 25 1.3.1 Kapitelübersicht 25 1.3.2 Forschungsmethoden je Kapitel 27 2 Lernen mit Videos 29 2.1 Terminologie, Einsatzfelder und Potentiale von Lernvideos 30 2.1.1 Begriffsbestimmung 30 2.1.2 Einsatzfelder und Szenarien für das Lernen mit Videos 32 2.1.3 Potentiale des Medium Video 34 2.2 Videos im Kontext kognitiver Lerntheorien 36 2.2.1 Theorie der kognitiven Last 36 2.2.2 Kognitive Theorie des Lernens mit Multimedia 38 2.3 Interaktivität audiovisueller Lernmedien 44 2.4 Lernformen 48 2.4.1 Rezeptives Lernen 49 2.4.2 Selbstgesteuertes Lernen 50 2.4.3 Kollaboratives Lernen 52 2.5 Zusammenfassung 56 3 Videolernumgebungen und Hypervideos 59 3.1 Terminologie und Modelle 60 3.1.1 Videolernumgebung 60 3.1.2 Terminologie: Video, Hypervideo und interaktives Video 62 3.1.3 Spezifikationen für Hypervideo-Dokumente 65 3.1.4 Modelle des zeitlichen Layouts 66 3.2 Human Video Interface 69 3.2.1 Gestaltungsraum von Hypervideos 70 3.2.2 Usability-Herausforderungen von Human Video Interfaces 74 3.3 Technische Herausforderungen 76 3.3.1 Download und Cache-Management / Echte Nicht-Linearität 77 3.3.2 Synchronisierung von Video und Annotationen 78 3.3.3 Adressierung und Abruf von Medienfragmenten 78 3.3.4 Deklarative Ansätze der Repräsentation von Multimedia 80 3.4 Produktion und Integration in Lernumgebungen 81 3.4.1 Produktion: Vorgehensweisen und Paradigmen 82 3.4.2 Integration in Lernumgebungen und Zusammenspiel mit Diensten im WWW 85 3.5 Zusammenfassung 87 4 Interaction Design Patterns für Videolernumgebungen 91 4.1 Einführung in Design Patterns 92 4.1.1 Design Patterns 95 4.1.2 Mustersprache 101 4.1.3 Verwandte Ansätze im Interaction Design 104 4.1.4 Verwandte Pattern Languages 106 4.2 Systematische Elaboration von Design Patterns 109 4.2.1 Stand der Forschung bzgldem Pattern Mining 110 4.2.2 Inhaltsanalyse von Videolernumgebungen 112 4.2.3 Analyse und Integration ähnlicher Muster bzwMustersprachen 128 4.2.4 Verfassen sowie Revision und Evaluation der Muster 130 4.2.5 Konstruktion der Pattern Language 135 4.3 Pattern Language für Videolernumgebungen 140 4.3.1 Struktur der Pattern Language 140 4.3.2 Angrenzende Mustersprachen 144 4.3.3 Repräsentation in einer Wissensbasis 145 4.3.4 Anwendungs- und Einsatzszenarien 148 4.3.5 Exemplarische Interaction Design Patterns 151 4.4 Zusammenfassung 168 5 Videobasierte CSCL-Scripts 171 5.1 Einführung 172 5.1.1 Hintergrund zu Scripts und CSCL-Scripts 172 5.1.2 Definition videobasierter CSCL-Scripts 175 5.1.3 Mehrwert und Potentiale 177 5.1.4 Typisierung videobasierter CSCL-Scripts 178 5.2 Spezifikation videobasierter CSCL-Scripts 184 5.2.1 Script-Komponenten 185 5.2.2 Script-Mechanismen 194 5.3 Modellierung von CSCL-Scripts 197 5.3.1 Komplexitätslevel 200 5.3.2 Verwandte Systeme und Ansätze zur Modellierung von Scripts 201 5.3.3 Konzept für eine formale Repräsentation 206 5.3.4 Konzept zur Modellierung im User Interface 209 5.4 Zusammenfassung 212 6 Realisierung von Patterns und Scripts 215 6.1 VI-TWO: JavaScript Framework für interaktive Videos 216 6.1.1 Anforderungen 217 6.1.2 Verwandte Arbeiten 219 6.1.3 Architektur von VI-TWO 222 6.1.4 Videoplayer 224 6.1.5 Videoannotationen 225 6.1.6 Makrointeraktivität in Kollektionen von Videos 229 6.1.7 Autorenwerkzeuge 232 6.2 VI-LAB: CSCL-System für videobasierte CSCL-Scripts 235 6.2.1 Anforderungen 236 6.2.2 Architektur von VI-LAB 238 6.2.3 Modellierung videobasierter CSCL-Scripts 241 6.2.4 Monitoring 244 6.3 Anwendungsbeispiele für VI-TWO und VI-LAB 246 6.3.1 Vi-Wiki 246 6.3.2 IWRM education 247 6.3.3 VI-LAB (Version 1) auf Basis von Wordpress 247 6.3.4 VI-LAB (Version 2) auf Basis von node.js 248 6.3.5 Theresienstadt explained 249 6.4 Zusammenfassung 252 7 Schlussbetrachtung 255 7.1 Beitrag der Arbeit zur Forschung 255 7.2 Kritische Würdigung 256 7.3 Ausblick 25

Communities in New Media: Virtual Enterprises, Research Communities & Social Media Networks: 15. Workshop GeNeMe ’12 Gemeinschaften in Neuen Medien: TU Dresden, 04./05. 10. 2012

Internet-basierte Technologien wie z. B. Social Media Werkzeuge, aber auch ERP-Systeme und Wissensplattformen verändern weiterhin Form und Intensität der Zusammenarbeit in Wirtschaft, Wissenschaft und Bildung bis hin zum privaten (Zusammen-)Leben. Dabei führt die zunehmende Mobilität zu neuen Nutzungsoptionen auch für multimediale Systeme, sei es im Bereich des Gaming oder beim gemeinsamen Gestalten digitaler Produkte. Gerade für die Web 2.0 Technologien gilt: Ziel der Nutzung sind Kommunikation, Kooperation und Kollaboration. Die Nutzer suchen Unterstützung bei täglichen Routineprozessen ebenso wie in nicht alltäglichen Situationen - etwa bei der Erstellung von Inhalten - und schließen sich in Online-Fachgemeinschaften, sogenannten Communities, unterschiedlichster Ausrichtung zusammen. Im Jahr 2012 feiert die GeNeMe das 15. Jubiläum! Der Sammelband zur Tagung „Gemeinschaften in Neuen Medien“ widmet sich 2012 dem Rahmenthema „Communities in New Media: Virtual Enterprises, Research Communities & Social Media Networks“ und enthält Beiträge zu folgenden Themenfeldern: • Konzepte, Technologien und Methoden für Virtuelle Gemeinschaften (VG) & Virtuelle Organisationen (VO), • Mobile and Augmented Life, • Soziale Gemeinschaften (SG) in Neuen Medien, • Wirtschaftliche Aspekte von Gemeinschaften in Neuen Medien, • Lernen, Lehren und Forschen mit dem Web2.0. Alle in den Proceedings publizierten Beiträge wurden mit Hilfe eines anonymisierten Begutachtungsverfahrens auf Basis von mindestens 2 Gutachten aus einem breiten Angebot interessanter und qualitativ hochwertiger Beiträge zu dieser Tagung ausgewählt. Die GeNeMe‘12 richtet sich in gleichem Maße an Wissenschaftler wie auch Praktiker, die sich über den aktuellen Stand der Arbeiten auf dem Gebiet der GeNeMe informieren möchten. *** In der Online-Version ist das Adressverzeichnis (S. 337-355) nicht enthalten, vgl. Sie hierzu die Printausgabe.:Vorwort der Herausgeber S. III A Eingeladene Vorträge A.1 The Role of Creativity in Cooperative Foresight Activities in Living Labs S. 1 B KONZEPTE, TECHNOLOGIEN UND METHODEN FÜR VIRTUELLE GEMEINSCHAFTEN (VG) & VIRTUELLE ORGANISATIONEN (VO) B.1 Anonyme Kommunikation in verteilt organisierten Gitterstrukturen S. 11 B.2 Von kompetenzzellenbasierten Produktionsnetzen lernen - Eine Untersuchung am Beispiel von „Anbietergemeinschaften aus Stromerzeugern und -verbrauchern“ S. 23 B.3 Open Innovation by Opening Embedded Systems S. 33 B.4 Erarbeitung eines Workshopdesigns zur weiteren Ausarbeitung der Ergebnisse einer virtuellen Ideencommunity S. 47 B.5 Berührungssensitive Schnittstellen für Social Software in Entwicklungsprozessen S. 63 B.6 Mobile Reisebegleitung mit NFC-Unterstützung S. 67 B.7 Optimierung des IT-Managements mittels Social Media S. 79 B.8 Ausgestaltung eines Social Media Monitorings S. 91 C SOZIALE GEMEINSCHAFTEN (SG) IN NEUEN MEDIEN C.1 Formen der Kollaboration in Wissensnetzwerken S. 105 C.2 Informations- und Wissensmanagement im Nachhaltigen Landmanagement (IWM im NLM) S. 121 C.3 Barrierefreiheit durch Personalisierung und Kollaboration S. 135 C.4 Als Chef hat man nichts zu lachen – Eine Studie zur Wirkung von durch Führungspersonen genutzten Emoticons in berufsbezogenen Emails S. 145 D WIRTSCHAFTLICHE ASPEKTE D.1 The Knowledge- Based Opole Tourism Cluster (OKTW) as a Network Tool for Organizing the Space and Flow in the Opole Region S. 155 D.2 Das Projekt Q2P - Zentrale Unterstützungsangebote für den Medieneinsatz in der akademischen Weiterbildung S. 169 D.3 Erfolg im Enterprise 2.0: Selbstorganisation und Freiheit gegen vorstrukturierte Planung und Steuerung S. 173 D.4 Fluch oder Segen? – Zum Umgang mit Konflikten in Software-Implementierungsprozessen S. 181 D.5 Warum Facebook Spaß macht: Freudvolles Erleben in sozialen Netzwerkdiensten S. 193 D.6 Nutzung interaktiver Elemente in deutschen Online-Shops S. 207 E LERNEN, LEHREN UND FORSCHEN MIT DEM WEB 2.0 E.1 DialogueMaps: Ein interaktives Dialogwerkzeug für softwaregestützte Wissenslandkarten s. 217 E.2 Untersuchung der Wirksamkeit einer Lernhandlung in einem Blended-Learning-Arrangement in der universitären Ausbildung S. 229 E.3 Gestaltungsmaßnahmen zur Förderung kollaborativer Wiki-Arbeit in der Hochschullehre S. 241 E.4 Digitale Kompetenzen für Wissenschaftler: Anforderungen aus der Perspektive von ELearning und E-Science S. 253 E.5 Identifiers in e-Science platforms for the ecological sciences S. 259 E.6 The Impact of Learning Management System Usage on Cognitive and Affective Performance S. 273 E.7 Adoption, Anpassung oder Abkehr? - Eine Studie zur Nutzung von kollaborativen Web 2.0-Anwendungen durch Studierende S. 285 E.8 Die Etablierung von E-Learning-Szenarien an Gymnasien – ein Pilotprojekt in Sachsen und seine Erkenntnisse S. 299 E.9 Online-Gemeinschaften zur Studienvorbereitung: Eine empirische Studie zu computerbezogenen Einstellungen sächsischer Gymnasialschüler S. 313 E.10 Lernwegsteuerung im E-Learning - ein alter Hut? S. 32