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 und Realisierung einer webbasierten Lernumgebung für die Signal- und Mustererkennung

Abstract The present paper concentrates on a learning software for signal and pattern recognition which is flexible in use and practically oriented. The main goal of such software is to organize and realize virtual, web-based practical trainings. In order to achieve this goal, a concept for a web and browser-based learning environment called "Virtual Laboratory for Signal and Pattern Recognition" (vPSM) is developed and prototyped within the framework of this paper. The main focus of the present paper is developing a concept for and implementing a prototype of interactive and virtual devices which can be used to hold practical trainings, for self-study based on self-controlled and explorative learning, and to enhance lectures. A learning environment for signal and pattern recognition is conceptualized based on the fundamental learning theory, on the essentials of computer supported learning environments, on the state-of-the-art analysis, on the field specific demands, and on the current situation of the institute. Special attention is given to the didactics, to various structural aspects regarding topic distribution, and to the order in which the topics are to be worked on. The primary focus here is placed upon conceptualizing the virtual devices, the different user actions, and the tasks. The absolute mark of quality for learning and for a learning environment is that the learning objects are interactive. This factor is decisive for developing and implementing especially the interactive devices. The learning environment is augmented by the availability of learning content to supplement lectures and exercises, by interactive experimental surroundings, by a collection of exercises and information, and by help systems. At the same time, various interfaces are available to implement results from continuing scientific work. By integrating the computer algebra system "Mathematica" via a Java-API, a powerful tool for mathematical operations and for creating manifold types of presentations (auditory, visual) is also available. When the technical realization is described, an insight is given into the technologies used, into the database based functions (role and task concept), and into the integration of the mathematical tools. The present paper concludes with a discussion regarding the obtained results and the considerations regarding the further development of the learning environment vPSM.Die vorliegende Arbeit stellt sich der Herausforderung nach einer flexibel einsetzbaren, praxisverbundenen Lehrsoftware für die Signal- und Mustererkennung mit dem Kernanliegen, die Organisation und Durchführung eines virtuellen, webbasierten Praktikums zu ermöglichen. Dazu wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Konzept für eine web- und browserbasierte Lernumgebung „Virtuelles Praktikum für die Signal- und Mustererkennung" (vPSM) entwickelt und prototypisch realisiert. Im Zentrum der Arbeit stand die Konzeption und prototypische Implementierung von interaktiven Bedienelementen – den virtuellen Geräten, die sich kontextunabhängig sowohl für die Durchführung von Praktika, für das Selbststudium - auf der Basis selbstgesteuerten, explorierenden Lernens - und zur Ergänzung der Lehrveranstaltungen einsetzen lassen. Ausgehend von den lerntheoretischen Grundlagen, den Grundlagen computerunterstützter Lernumgebungen, der „State-of-the-Art"-Analyse, den fachspezifischen Anforderungen und der aktuellen Ausgangssituation am Fachgebiet wurde ein Konzept für eine Lernumgebung für die Signal- und Musterkennung entwickelt. Dabei wurde speziell auf die didaktische Konzeption, verschiedene Strukturierungskonzepte bezüglich der thematischen Stoffaufteilung und bezüglich der Bearbeitungsabfolge eingegangen. Ein besonderes Augenmerk wurde auf die Konzeption der virtuellen Geräte, die verschiedenen Nutzeraktionsformen und die Aufgabenkonzeption gelegt. Bei der Entwicklung und Implementierung, speziell der interaktiven Geräte, war ausschlaggebend, dass die Interaktivität der Lernobjekte ein entscheidendes Qualitätskriterium des Lernens bzw. einer Lernumgebung ist. Ergänzt wird die Lernumgebung durch die Bereitstellung vorlesungs- und übungsergänzender Lehrinhalte, interaktiver Experimentierumgebungen, Aufgaben- und Informationssammlungen und Hilfesysteme. Sie stellt gleichzeitig vielfältige Schnittstellen zur Verfügung, um Ergebnisse aus weiterführenden wissenschaftlichen Arbeiten zu implementieren. Durch die Integration des Computer-Algebra-Systems Mathematica über eine Java-API steht ein mächtiges Werkzeug für die mathematischen Operationen und die Erzeugung verschiedenster Präsentationsmöglichkeiten (auditiv, visuell) zur Verfügung. In Zusammenhang mit der Beschreibung der technischen Realisierung wird ein Einblick in die verwendeten Technologien, die datenbankbasierten Funktionen (Rollen- und Aufgabenkonzept) und die Integration der mathematischen Werkzeuge gegeben. Mit einer Diskussion der erreichten Ergebnisse und Überlegungen zu Weiterentwicklungen der Lernumgebung vPSM schließt die Arbeit ab

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

E-Learning und Hochschulbibliotheken

E-Learning wird in der universitären Lehre eine zunehmend bedeutendere Rolle spielen. Im Rahmen von Bemühungen um generelle Umstrukturierungen des IKM- Bereichs, wie sie mit Blick auf angloamerikanische Vorbilder auch in Deutschland aufgegriffen worden sind, nehmen auch Bibliotheken im E-Learning-Bereich Aufgaben wahr. Knapp die Hälfte der deutschen Universitätsbibliotheken ist in irgendeiner Form in die universitäre E-Learning-Struktur eingebunden. Die verschiedenen Modelle dafür reichen von der Übernahme des vollen Services über eine strategische Partnerschaft bis hin zu lockeren Kooperationsformen. Insgesamt kann die Bibliothek ihr breites Dienstleistungsportfolio nutzen, um ihre Services in eine E- Learning-Umgebung einzubringen. Diese umfassen die Bereitstellung digitaler Dokumente in elektronischen Semesterapparaten oder Lernmanagementsystemen, die Etablierung der Bibliothek als reellem und virtuellem Lernort, Hilfestellung bei Fragen des Urheberrechts, die Erschließung multimedialer Lernobjekte mit Metadaten und ihre längerfristige Zugänglichmachung sowie die Vermittlung von Informationskompetenz mittels E-Learning-Szenarien wie Blended Learning oder Online-Tutorials. E-Learning bietet der Bibliothek die Möglichkeit, sich als moderner Dienstleister in einer veränderten Hochschul- sowie Medienlandschaft zu positionieren

Der Einsatz von entdeckendem Lernen im Bereich E-Learning

Persönliche Aus- und Weiterbildung gewinnt in Zeiten globalen Wettbewerbs an Bedeutung. Die vorliegende Arbeit stellt entdeckendes Lernen als didaktisches Konzept vor, um aktive und selbstgesteuerte Lernprozesse im Anwendungsbereich E Learning umzusetzen. Eine Herleitung des Begriffs bis zum heutigen Verständnis und die Erörterung relevanter Paradigmen und charakteristischer Merkmale sollen zunächst mit den theoretischen Grundlagen vertraut machen. Ausführungen zu entdeckendem Unterricht komplettieren das vermittelte Bild dieses pädagogisch-didaktischen Modells, bevor es zur Gestaltung eines E-Learning-Angebots herange¬zogen wird. Die Entwicklung entdeckender Lernobjekte im Zuge des Projekts eduBITE bietet den nötigen Rahmen zur Erläuterung der Determinanten einer entsprechend gestalteten Umgebung. Anhand des realisierten Simulationsspiels, das in die Übung „Bullwhip Effect und Beer Distribution Game“ eingebettet ist, werden Kenntnisse zum Peitschen-schlageffekt im Verlauf der Stufen eines entdeckenden Lernvorgangs vermittelt. Wie sich die Wahl der eingesetzten Medien auf den Lernerfolg und die Zufriedenheit mit E-Learning-Angeboten auswirkt, wird schließlich anhand der Medienreichhaltig-keitstheorie analysiert und auf den Bereich „Mobile Learning“ übertragen. Darüber hinaus wird in diesem abschließenden Teil auch ein Vergleich zwischen Werkzeugen zum selbstgesteuerten und kooperativen E-Learning, mit Implikationen in Bezug auf entdeckendes Lernen, gezogen.Education and training continue to gain in importance in times of global competition. This thesis presents “learning by discovery” as a didactic approach to implement active and self-directed learning processes within the scope of e-learning. In order to become familiar with the theoretical foundation, initially, the term “discovery learning” shall be defined and relevant paradigms as well as characteristics are presented. An illustra-tion of discovery-based instruction completes the provided picture of this educational-didactic model, before it is used as a basis for creating a corresponding e learning implementation. The development of discovery-based learning objects in the course of the project eduBITE provides the necessary framework to explain the determinants of an appropriately designed environment. Based on the realized simulation game that is embedded in the exercise "Bullwhip Effect and Beer Distribution Game", knowledge of the whiplash effect is taught during the course of an explorative learning process. How the choice of media affects learning success and satisfaction with e-learning courses, is finally analyzed using media richness theory and afterwards transferred to the scope of mobile learning. Moreover, in this final part, a comparison between tools for self-directed and collaborative e-learning, with implications regarding discovery learning shall be drawn

5. und 6. Tagung GML² 2007 und GML² 2008 ; 19. - 21. März 2007 / 13. - 14. März 2008 an der Technischen Universität Berlin und an der Freien Universität Berlin

Dem Lernen und Lehren mit Neuen Medien werden in Zeiten der Informationsgesellschaft oft sagenhafte Eigenschaften zugeschrieben: es sei anschaulicher, attraktiver, motivierender, effizienter, kostengünstiger, gehe besser auf den Lernenden ein, steigere den Lernerfolg, orientiere sich mehr an den kognitiven Strukturen von Lernenden etc.. Damit wenigstens einige der genannten Vorteile wirksam werden, sind geeignete didaktische und methodische Modelle und Konzepte unverzichtbar. Hinzu kommen detaillierte Kenntnisse in der Gestaltung von Lernoberflächen, der technischen Realisierung von Lerninhalten, dem Aufbau lernförderlicher Strukturen und Betreuungskonzepte und dem Betrieb von teilweise virtuellen Universitäten. Inwieweit gesteckte Ziele erreicht wurden, ist anhand von Evaluationsmaßnahmen zu ermitteln. Sämtliche Aspekte müssen bereits in die Planung entsprechender Angebote einbezogen werden. Die Tagungsreihe widmet sich ausgewählten Fragestellungen dieses Themenkomplexes, die durch Vorträge ausgewiesener Experten, durch eingereichte Beiträge und durch Diskussionen in Arbeitsgruppen/Tutorials intensiv behandelt werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den didaktischen und methodischen Konzepten, die im Rahmen multimedialer Lehre zum Einsatz kommen. Zur Präsentation von Beispielszenarien, Projektergebnissen, Best- Practice sowie zum Erfahrungsaustausch sind ebenfalls stets ausreichend Freiräume eingeplant. Als Zielgruppe sehen wir u.a. Interessentinnen und Interessenten, die – vor allem im Raum Berlin/Brandenburg – an Entwicklung und Einsatz von multimedialen Lehrangeboten arbeiten. Besonders angesprochen sind Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen in den laufenden BMBF-Förderprojekten im Programm „Neue Medien in der Bildung“ und in Bildungsinitiativen und -projekten zur Gestaltung der Informationsgesellschaft. Eingeladene Hauptvorträge und eingereichte Beiträge haben die GML² 2007 und die GML² 2008 neben einem Tutorial zu Serious Learning und der Verabschiedung von Thesen zu den Grundfragen multimedialer Lehre und Lernens besonders geprägt. Es wurden Vorträge zur Präsentation angenommen aus Themenbereichen wie Lernszenarien, Online-Learning, Methodik und Didaktik von Lernmodulen, Verteilte Kollaboration, Folie und Blended Learning, hybride Lernumgebungen, Mobile Geräte für Blended Learning, Instruktionsdesign, didaktische Modellierungswerkzeuge, Lernplattformen, Knowledge Sharing, Medien in der Softwareausbildung, E-Learning global, Medienverbünde, E-Learning Produktionsprozess, Online-Betreuung, Kommunikation und Neue Medien im Mathematikunterricht. Ein Posterprogramm begleitete die Tagungen. Die Reihenfolge dieses Doppelbandes ist inhaltlich geordnet, in Reihenfolge Konzepten des eLearning über Studien/Projekte zu Werkzeugen