Conception und development of web-based multimedia e-learning elements in geography

Die vorliegende Arbeit stellt einen Ansatz zur Systematisierung der Konzeption und Entwicklung webbasierter multimedialer Lehr-/Lernobjekte (mmL-Objekte) in der Physischen Geographie, im Wesentlichen in der Teildisziplin Geomorphologie, vor. Auf allgemeine Ausführungen zu mediendidaktischen Grundlagen und Begrifflichkeiten im Zusammenhang internetgestützter Lehr-/Lernszenarien folgt die Darstellung von Strategien der Wissensstrukturierung, Wissensaneignung und fachwissenschaftlicher Methodik im Lehr-/Lernkontext geomorphologischer Prozesse und ihrer Modellierung im Internet. Die Aufbereitung des Prozesskomplexes Bodenerosion seht im Mittelpunkt. Ein Überblick über Potentiale computergestützter Modellierung und Visualisierung zur Entwicklung webbasierter multimedialer Lehr-/Lernmaterialien in der Geographie leitet über zur Erarbeitung eines präskriptiven Ansatzes zur Konzeption interaktiver Lernaufgaben. Sie setzen sich zusammen aus einer Visualisierungskomponente, den Möglichkeiten zur Interaktion mit der Visualisierung und mindestens einer Aufgabenstellung. Vor allem in computerunterstützten Lehr-/Lernprozessen, die selbständiges Lernen erfordern, erweisen sie sich als wesentliches didaktisches Element, um sicherzustellen, dass sich Lernende aktiv und nicht nur rezeptiv mit Inhalten und Medien in der für erfolgreiche Lernprozesse erforderlichen Intensität auseinander setzen. Ausgehend von der Funktion des zu entwickelnden Lehr-/Lernangebotes und dem jeweiligen angestrebten Zielhorizont eines Lehr-/Lernelements werden Empfehlungen zur Konstruktion aufgabenorientierter mmL-Objekte vorgeschlagen. Exemplarisch wird die praktische Anwendung theoretisch begründeter Empfehlungen anhand von aufgabenorientierten mmL-Objekten (interaktiven Lernaufgaben) aufgezeigt und diskutiert, die im Rahmen des BMBF-Projektes „WEBGEO – Webbing von Geoprozessen für die Grundausbildung Physische Geographie“ und im Rahmen der Lehrveranstaltung „Erstellung von E-Learning-Modulen durch Studierende“ entwickelt wurden.This thesis introduces an approach to systemize the conception und development of web-based multimedia e-learning elements in physical geography, in particular in geomorphology. Following a general overview of basic principles in media didactics and definitions in web-based and computer-based learning, strategies of knowledge structuring and acquisition as well as geographical methods are described. This is linked to geomorphologic processes and soil erosion modeling in web-based education. An overview of the potential of computer-based modeling and visualization to develop web-based learning course material in Geography is followed by the description of rules concerning the didactical design of interactive learning exercises. They consist of a visualization element, the embedded possibilities for users to interact with this element and at least one task to work on. This task oriented e-learning course material is a substantial didactical element in computer aided learning environments which demand self-dependent learning. Such self-dependent and motivated learning assures that the learner deals with course topics and media in an active and not a merely receptive way. The required learning intensity is a prerequisite for successful learning. According to different functions of the e-learning course material in the context of teaching or learning, recommendations for the construction of task oriented e-learning course material are given. On the basis of several examples, the practical use of theoretical concepts is shown and discussed. The examples have been developed in the BMBF-project “WEBGEO – Webbing of geo-processes for undergraduate students of physical geography” and in the context of the seminar “Developing e-learning-modules by students”

Konzeption, Entwicklung und Organisation einer webbasierten Lernumgebung für die ingenieur-technische Ausbildung am Beispiel Grundlagen der Elektrotechnik

In der vorliegenden Arbeit wird ein systematisches und durchgängiges Prozess- und Vorgehensmodell zur Entwicklung von webbasierten Lernumgebungen mit Fokus auf die Ingenieurwissenschaften beschrieben. In diesem Rahmen werden die Konzeption, Erstellung, Verarbeitung und Verwaltung von Lernobjekten mit einem Datenbankmanagementsystems nach dem LOM-Standard eingebettet. Die Arbeit lässt sich dabei in die Reihe der Forschungen am Fachgebiet Grundlagen der Elektrotechnik zu multimedialen und webbasierten Lernumgebungen einordnen. Am Beispiel GETsoft werden konkrete Problemstellungen bei der Umsetzung von Komponenten einer Lernumgebung aufgezeigt und fachspezifische Lösungsmodelle angeboten. Die Motivation und Zielsetzung, die Einordnung der Arbeit und die Vorgehensweise sowie eine Analyse von geleisteten Vorarbeiten sind im ersten Kapitel dargestellt. Neben einer umfassenden Analyse von Lernumgebungen in ingenieur-wissenschaftlichen Disziplinen ist die Konzeption eines adaptierbaren Prozess- und Vorgehensmodells zur Erstellung einer Lernumgebung bestehend aus Lernobjekten und Komponenten die Aufgabenstellung dieser Arbeit.Mit den Grundlagen von webbasierten Lernumgebungen im ingenieur-wissenschaftlichen Bereich, E-Learning-Standards, Softwareentwicklungsprozessen und Datenbanktechnologien beschäftigt sich das zweite Kapitel. Bereits im Grundlagen¬kapitel wird die Idee eines Ebenenmodells für Lernumgebungen in Kombination mit einem speziellen Modell von Lernobjekten entwickelt.Das dritte Kapitel analysiert anhand eines Kriterienkataloges den Stand der Technik auf dem Gebiet webbasierter Lernumgebungen in einigen ingenieur-wissenschaftlichen Grund¬lagenfächern. Detailliert wird die aktuelle Situation in den Fächern Physik, Mathematik, Maschinenbau und Elektrotechnik analysiert. Daneben wird kurz auf Chemie und Medizin sowie den internationalen Sprachraum eingegangen. Die medientechnische Analyse und Konzeption eines adaptierbaren Prozess- und Vorgehensmodells für die Entwicklung webbasierter Lernumgebungen wird im vierten Kapitel beschrieben. Evolutionäres Prototyping und objektorientierter Entwurf stehen hier im Mittelpunkt eines Vorgehensmodells zur ebenenbasierten System- und Lern¬objektentwicklung.Das fünfte Kapitel schildert konkrete Umsetzungen der allgemeinen Konzeption an Beispielen aus GETsoft. Anschauliche Umsetzungen der Mediengestaltungskonzepte über¬führen die Theorie in die Praxis. Die Funktionalitäten und Schnittstellen der GETsoft-Datenbank für standardisierte wiederverwendbare Lernobjekte und ihre Meta¬daten stellen hier einen Schwerpunkt dar.Im Kapitel sechs werden Beispiele und Ansätze zum Transfer, der Vernetzung sowie zur Verbreiterung von GETsoft vorgestellt. Das letzte Kapitel stellt Überlegungen zu Erfolgsfaktoren von Lernumgebungen an, diskutiert kurz offene Wissensressourcen als Zukunftsmodell und bettet darüber Ideen zur Weiterentwicklung von GETsoft ein

Organisation, Repräsentation und Analyse menschlicher Ganzkörperbewegung für die datengetriebene Bewegungsgenerierung bei humanoiden Robotern

Diese Arbeit präsentiert einen Ansatz zur datengetriebenen Bewegungsgenerierung für humanoide Roboter, der auf der Beobachtung und Analyse menschlicher Ganzkörperbewegungen beruht. Hierzu wird untersucht, wie erfasste Bewegungen repräsentiert, klassifiziert und in einer großskaligen Bewegungsdatenbank organisiert werden können. Die statistische Modellierung der Transitionen zwischen charakteristischen Ganzkörperposen ermöglicht im Anschluss die Generierung von Multi-Kontakt-Bewegungen

Entwicklung und Evolution dienstorientierter Anwendungen im Web Engineering

Die vorliegende Abhandlung untersucht die methodische und systematische Herangehensweise an die Entwicklung dienstorientierter Anwendungen im Web Engineering. Dabei wird deren architekturelle Betrachtung in den Vordergrund gerückt, die auf der Grundlage autonomer, wiederverwendbarer Komponenten in Form von Web Services basiert. Dazu werden dedizierte Modelle, Methoden und Werkzeuge entlang dieser - an Web-Standards orientierten - Architektur entwickelt

Systematik geomedialer Kompetenzvermittlung - Implementierungsansatz am Beispiel digitaler Karten zur Untersuchung konfliktreicher Verkehrsknotenpunkte der Stadt Köln

Geomedien sind Teil unserer Alltagswelt. Sie sind im gesellschaftlichen Gebrauch wie selbstverständlich da, kaum hinterfragt und gestatten referenzielle Bezüge, die in einer schnelllebigen und komplexen Welt Orientierung, Zuverlässigkeit und Vertrauen bieten. Schülerinnen und Schüler wachsen mit dieser Selbstverständlichkeit und digitalen Verfügbarkeit von geographischen Medien auf, nutzen sie, wie viele andere Menschen auch, mal mehr oder weniger. Dabei geht es aber längst nicht mehr darum, den richtigen Weg zu verfolgen oder sich in einem geographischen Raum bestmöglich zurechtzufinden. Geomedien schaffen unter anderem das Potenzial, am gesellschaftlichen Leben eines Ortes teilhaben zu können und diesen aktiv mitzugestalten. Einen bewussten und kompetenten Umgang mit diesem komplexen geomedialen Thema zu schulen, ist Aufgabe des Geographieunterrichts. Wie aber kann das planvoll, systematisch und didaktisch erfolgreich gelingen? Diese Arbeit geht dem Interesse nach, eine Systematik geomedialer Kompetenzvermittlung zu explorieren und als Implementierungsansatz, am Beispiel digitaler Karten, zur Umsetzung in der Schule unter Beweis zu stellen. Methodisch wurden dabei flexibel, quasi-experimentell auf ein Mixed-Methods- Design zurückgegriffen und im schulischen sowie universitären Lehr-Lernumfeld Daten zur schrittweisen Exploration des Forschungsgegenstands erhoben. Grundlegend trugen dabei Konzeptionen der Verkehrsphysik und Verkehrssicherheit von Andre Bresges zur Profilgewinnung des Forschungsvorhabens bei. Innovationen des Instituts für Physikdidaktik, welche die didaktische und fachliche Relevanz von Verkehrssicherheitsthemen aufzeigen, führten zur exemplarischen Konkretisierung einer geomedialen Raumbetrachtung. Im Ergebnis wird ein Modellansatz vorgestellt, der bereits in seinem Entwurf mehrfach in Klassen- bzw. Kursverbänden eines Kölner Gymnasiums erfolgreich zur Erprobung gelangte. Es hat sich gezeigt, dass ein zirkulär funktionales Vermittlungskonstrukt anhand einer Online-Plattform die flexible Anlage von Lernmodulen zur Förderung geomedialer Kompetenzen, am Beispiel digitaler Karten, leisten kann. Fachlich-methodische Kompetenzerfassungen, wie auch interaktive und externe Bezüge sowie kartographische Konnektivitätsoptionen lassen sich innerhalb des Modells zur Weiterentwicklung des Lehr-Lernarrangements beschreiben. Ebenso ist eine prozesshafte Form der Raumzuwendung angelegt, die strategisches Raumwahrnehmen und -handeln befördern soll. Damit wird eine Systematik zur geomedialen Kompetenzvermittlung vorgelegt, die in ihrer Operabilität, Kompetenzförderung und Implementierbarkeit einen innovativen Beitrag zur fachlich-medialen Wissensförderung innerhalb des Geographieunterrichts aufzeigt

Wissenschaftliche Monitoringkonzepte für die Deutsche Bucht (WIMO) - Abschlussbericht

The state and development of coastal marine systems and an understanding of the interaction of organisms, sea floor, water column, and biochemical and physical processes can only be obtained by a combination of long-term monitoring and modelling approaches of different complexity. A need for the development and evaluation of monitoring strategies is driven by a framework of different European and German regulations. The research project WIMO (Scientific Monitoring Concepts for the German Bight) has developed concepts and methods that aim at a fundamental scientific understanding of marine systems and also meet monitoring requirements of European legislation and regulations like the EU Marine Strategy Framework Directive. In this final report examples of common descriptors of ecosystem state like seabed integrity, eutrophication, and biodiversity are discussed. It has been assessed to what extent established measuring procedures used to survey the characteristics of the sea floor, and newly developed technologies are eligible for governmental monitoring. The significance of integrative modelling for linking and visualising results of measurements and models is illustrated. It is shown how new concepts have been implemented into governmental monitoring in the form of web based data sheets. These insights enable continuous analyses and developments in the future

Dienstorientierte Integration von Managementwerkzeugen

Um betriebliche Abläufe bei einem IT-Dienstleister flexibel zu automatisieren ist die Unterstützung durch spezielle Informationssysteme erforderlich. Ziel der Arbeit ist es, den Entwurf dieser Informationssysteme vom Blickpunkt der strukturierten Softwareentwicklung zu betrachten, wobei verschiedene Kriterien (Prozessorientierung, Standardisierung und Wiederverwendbarkeit) hinsichtlich der einzelnen Systemkomponenten im Kern der Betrachtungen stehen

Lebenszyklusengineering und -management von Service Systemen: Ein Beitrag zur ganzheitlichen Betrachtung und logischen Beschreibung von Sach- und Dienstleistungssystemen

Während der (empirische) Bedeutungszuwachs von Dienstleistungen weitgehend unstrittig ist (Fließ 2009; Klodt et al. 1997), gibt es bei der theoretischen Fundierung, was genau eine Dienstleistung ist, Probleme. Eine dieser Schwierigkeiten besteht darin, Dienstleistung(en) überhaupt zu definieren (vgl. u.a. Richter 2012; Paal 2005; Klodt et al. 1997; Corsten 1985) , insbesondere bei der Definition durch eine sektorenbezogene Negativbestimmung von Dienstleistung . Allgemein gesprochen herrscht eine diffuse Definitionslage von Dienstleistungen. Es gibt sowohl prozess- als auch ergebnisorientierte Definitionen (Richter 2012) – welche sich z.T. gegenüberstehen. Weiterhin gibt es einen Dimensionierungsansatz, welcher die Dienstleistung in drei Dimensionen (Potential-, Prozess-, Ergebnisdimension) unterteilt (Böttcher 2009; Bullinger et al. 2006) und auf diese Weise ergebnisorientierte wie auch prozessorientierte Definitionen zusammenbringt. Jedoch geht auch diese Form der Definition von Dienstleistungseigenschaften aus, welche nicht unumstritten sind (Lovelock und Gummesson 2004)(Vargo und Lusch 2004). Verschiedene Schulen aus dem Service Engineering, dem Service Design, dem Service Management (Grönroos 2007, 1990)(Fitzsimmons und Fitzsimmons 2006) und des Marketings (SD-Logic) (Vargo und Lusch 2004) stoßen bei der Definition immer wieder aufeinander. Ziel der Arbeit ist die Schaffung einer digitalen Grundlage um die Digitalisierung von Service Systemen, sowie deren Engineering und Management, zu fördern. So liegt der Fokus auf der Verbesserung der Informationsverteilung innerhalb des Lebenszyklus von Service Systemen und in komplexen Wertschöpfungsnetzwerken. Gleichzeitig ist es Ziel der Arbeit, diese Erweiterung offen zu gestalten, sodass Informationsflüsse in andere Systeme ermöglicht werden. Es werden auf diese Weise die technischen Grundlagen geschaffen, um von den klassischen produktorientierten digitalen Unterstützungswerkzeugen zu hybriden Unterstützungswerkzeugen zu gelangen. Ergebnis der Arbeit ist ein Vorgehensmodell sowie eine Ontologie für das Lebenszyklusengineering und -management von Service Systemen basierend auf einem Vergleich und Konsolidierung von 26 Vorgehensmodellen bzw. -ansätzen und vier thematisch nahen Ontologien sowie auf vier realen Anwendungsfällen (u.a. Ersatzteilmanagement für Industrieanlagen) welche detailliert analysiert wurden. Für das Vorgehensmodell wurden 44 einzelne Phasenmodule (Methoden) erarbeitet und auf ihre Eignung in besonderen Kontexten (z.B. industrielle Dienstleistungen), der Einsatzphasen sowie der identifizierten Werkzeuge ausgearbeitet. Um die Beschreibung einer Ontologie zu fundieren, wurde der Wissensraum für das Lebenszyklusengineering und -management für Service Systeme mittels der Description Logic modelliert. Anschließend hieß es, diese Beschreibung in ein OWL und damit in die technische Anwendbarkeit zu überführen. Diese Ontologie wurde hierbei mittels Protegé modelliert und implementiert. Insgesamt wurden mehr als 50 Klassen extrahiert und formal beschreiben