Cooperation between direct manipulation and proactive software agents in agent based information systems

Die wissenschaftliche Informationsbeshaffung wird zunehmend durch digitale Bibliotheken und verteilte Internetquellen gestützt. Dadurch bietet sich dem Nutzer schon von seinem Arbeitsplatz aus eine Fülle von Informationsangeboten, deren Inhalte aber bisher weitgehend isoliert nebeneinander existieren. Tiefe Verknüpfungen auf verschiedenen Handlungsebenen sind notwendig für die tatsächliche Nutzung des Potentials an Mehrwert, die in Reichweite scheint. Die Unterstützung des Anwenders in Hinblick auf Informationskompetenz und Recherchestrategie ist eine Notwendigkeit für ein zufriedenstellendes Ergebnis; das zeigen sowohl die theoretische Analyse, als auch die empirischen Studien, die die Konzeption und Implementation des Informationssystems DAFFODIL begleitet haben. Die Integration der Informationsquellen und strategische Unterstützung durch höhere Suchfunktionen erleichtert das Erreichen der Ziele des Nutzers. Die Unsicherheit bei der Recherche kann durch kontextnahe Vorschläge und Hilfestellungen reduziert werden. Im Kern wird der Frage nachgegangen, wie der Zielkonflikt zwischen proaktivem Verhalten der Software-Agenten zur Unterstützung der Anwender und deren grundlegendem Bedürfnis nach Handlungsautonomie aufgelöst werden kann. Ausgehend von diversen bekannten Verwendungsmustern von Software-Agenten wird gefolgert, dass die weitgehende Bewahrung der Benutzerautonomie und die unaufdringliche Präsentation von Vorlagen den Bedürfnissen der Anwender am besten entspricht. Auch bei der föderierten Integration verteilter Datenquellen können Software-Agenten die Aufgaben der Integration, der Homogenisierung von Metadatenschemata und der damit verbundenen semantischen Heterogenitätsbehandlung und das Filtern und Relevanzbewerten zusammengeführter Resultate übernehmen. Die prototypische Implementation im Rahmen von DAFFODIL belegt, dass dies möglich und produktivitätssteigernd ist. Die in DAFFODIL vorgenommene vertikale Implementierung der erfolgversprechenden Konzepte in Bezug auf die Arbeitsteilung zwischen Informationssystem und Anwender – auf allen Ebenen – und die durchgängige Begleitung durch empirische Evaluation ruft zur ganzheitlichen Herangehensweise an fachbezogene Literaturrecherchesysteme vor dem Hintergrund der aktuellen Informationsfülle auf. Die Ergebnisse zeigen: Das System kann nicht nur von Experten genutzt werden, sondern auch unerfahrene Anwender bei der erfolgreichen Recherche unterstützen

3D-Modellierung mit interaktiven Oberflächen

3D models are at the core of many important applications from industry, science, and also entertainment. The creation of 3D models is a complex and time consuming process. Current modeling tools are hard to learn and require a deep understanding of the underlying mathematical models. Furthermore, established input devices like the mouse and keyboard do not utilize the full interaction potential -- especially regarding bimanual control -- of the human hand. The growing interest and the commercial breakthrough of multi-touch displays and interactive surfaces raises questions about their potential in the context of 3d modeling, which are thoroughly discussed and evaluated in this work. The presented approach is closely aligned to the whole processing chain for multi-touch applications, starting with the hardware and tracking issues, continuing with fundamental design discussions and operations like selection and 3D manipulation of objects and finishing with complex modeling techniques and metaphors. In regard to hardware and tracking, a robust illumination setup for the diffuse illumination technique is presented along with two extensions of this approach, i.e., hover detection and hand distinction. The design space is organized into specific design dimensions characterized by extremal positions to allow a better overview of design choices and a classification of existing and future systems. Fundamental techniques for selection and integrated 3D manipulation with six degrees of freedom are presented and empirically evaluated. Finally, two established modeling techniques -- implicit surfaces and virtual sculpting -- are extended and evaluated for multi-touch input

3D-Modellierung mit interaktiven Oberflächen

3D models are at the core of many important applications from industry, science, and also entertainment. The creation of 3D models is a complex and time consuming process. Current modeling tools are hard to learn and require a deep understanding of the underlying mathematical models. Furthermore, established input devices like the mouse and keyboard do not utilize the full interaction potential -- especially regarding bimanual control -- of the human hand. The growing interest and the commercial breakthrough of multi-touch displays and interactive surfaces raises questions about their potential in the context of 3d modeling, which are thoroughly discussed and evaluated in this work. The presented approach is closely aligned to the whole processing chain for multi-touch applications, starting with the hardware and tracking issues, continuing with fundamental design discussions and operations like selection and 3D manipulation of objects and finishing with complex modeling techniques and metaphors. In regard to hardware and tracking, a robust illumination setup for the diffuse illumination technique is presented along with two extensions of this approach, i.e., hover detection and hand distinction. The design space is organized into specific design dimensions characterized by extremal positions to allow a better overview of design choices and a classification of existing and future systems. Fundamental techniques for selection and integrated 3D manipulation with six degrees of freedom are presented and empirically evaluated. Finally, two established modeling techniques -- implicit surfaces and virtual sculpting -- are extended and evaluated for multi-touch input

Rekonstruktion der Einschätzung digitaler & handlungsorientierter Lernangebote durch Lernende - Evaluationsstudie in der beruflichen Weiterbildung im Handwerk

Für die Akteure im Bereich der beruflichen Bildung und Weiterbildung ist es eine zukunftsweisende Aufgabe, die Potentiale der Digitalisierung durch passende Konzepte nutzbar zu machen und handlungsorientierte Lehr-Lernarrangements unter Nutzung digitaler Medien als bedarfsgerechte Unterstützung für die Lernenden zu gestalten. Durch eine geeignete Kombination von digitaler Technik und handlungsorientierter Didaktik soll ein positiver Einfluss auf Lehren und Lernen als Mehrwert gegenüber traditionellen Umsetzungsvarianten erzeugt werden. Dabei bilden die Rahmenbedingungen der beruflichen Weiterbildung im Handwerk einen speziellen Kontext, in dem zumeist erwachsene Lernende in heterogenen Lerngruppen und mit starkem Berufsbezug lernen. Ziel der Untersuchung ist es, die Elemente zu identifizieren und zu beschreiben, die aus Sicht dieser Lernenden digitale und handlungsorientierte Lernangebote besonders auszeichnen. Als zusätzliches Ergebnis sollen aus dieser Einschätzung Gestaltungshinweise für solche Lernangebote generiert werden, die von den Akteuren, die Erstellung und Einsatz verantworten, genutzt und auf ihren Anwendungsfall übertragen werden können. Darüber können die Entwicklung und der passgenaue Einsatz von Lernangeboten unterstützt werden, die positiv durch die Lernenden wahrgenommen werden und im Praxiskontext einsatzfähig sind. Dazu wird mit der zentralen Forschungsfrage „Wie schätzen Lernende in der beruflichen Weiterbildung ein digitales Lernangebot ein?“ die Einschätzung durch die Nutzenden in den Mittelpunkt der Betrachtung gerückt und in Form einer subjektiven Wahrnehmung erhoben. Die Untersuchung erfolgt als Evaluationsstudie in Bezug auf das Projekt „Digitalisiertes Lernen in betriebswirtschaftlichen Arbeitsprozessen im Handwerk (DiLiAH)“ als konkretes Anwendungsbeispiel für ein digitales und handlungsorientiertes Lernangebot. Die Rekonstruktion der Einschätzung aus den Erhebungsdaten ermöglicht die Identifikation von wirksamen Elementen innerhalb der vorliegenden Ausprägung des Lernangebotes, die sich positiv oder negativ, also förderlich oder hinderlich, in der Einschätzung der Lernenden zeigen. Außerdem werden Faktoren des Nutzungskontextes im tatsächlichen Einsatz berücksichtigt. Insgesamt ist die ganzheitliche Evaluationsstudie mit Fokus auf die Perspektive der Lernenden sin drei Abschnitten aufgebaut. Zunächst werden im ersten Abschnitt Angebot, Nutzung und Anwendungskontext beschrieben und im zweiten Abschnitt die Einschätzung der Lernenden dazu rekonstruiert. Die Identifikation von wirksamen Elementen aus dieser Einschätzung wird im dritten Abschnitt abschließend vorgenommen. Die Ergebnisse der Evaluationsstudie beschreiben einerseits wirksame Elemente eines handlungsorientierten digitalen Lernangebotes in der beruflichen, betriebswirtschaftlichen Weiterbildung aus Sicht der Lernenden in einem Angebots-Nutzung-Modell. Andererseits entsteht als Ergebnis ein Modell zur Evaluation von digitalen Lernangeboten, das die Lernenden in den Mittelpunkt setzt und für die weitere Nutzung angepasst werden kann. Das Lernangebot selbst wird insgesamt eher positiv eingeschätzt. Die rekonstruierte Einschätzung zeigt eine differenzierte Bewertung der heterogenen Lerngruppe zu einzelnen Elementen von Angebot und Nutzung, die über verschiedene Durchläufe erkennbar ist. Sowohl in den stabilen Elementen des Angebotes als auch in den einsatzabhängigen, fluiden Elementen der Nutzung inklusive des Anwendungskontextes konnten positiv und negativ wirksame Elemente identifiziert werden. Diese konnten als Multiplikatoren bzw. Barrieren detailliert beschrieben und im Angebots-Nutzungs-Modell für digitales Lernen als modelliertes Wirkungsgefüge verortet werden. In der Einschätzung der Lernenden stellt E-Learning bereits heute ein zukunftsfähiges Modell dar, das in seiner Bedeutung weiter zunehmen wird. Für die Akteure der beruflichen Weiterbildung bedeutet dies als Entwicklungsaufgabe, sich gleichzeitig die Potentiale der Digitalisierung zu Nutze zu machen und ihre Lernenden beim Aufbau der notwendigen Kompetenzen für digital gestütztes Lernen bedarfsgerecht zu begleiten