A General Framework and Communication Protocol for the Real-Time Transmission of Interactive Media

In this paper we present a general framework for the real-time transmission ofinteractive media, i.e. media involving user interaction. Examples of interactive media are shared whiteboards, Java animations and VRML worlds. By identifying and supporting the common aspects of this media class the framework allows the development of generic services for network sessions involving the transmission of interactive media. Examples are mechanisms for late join and session recording. The proposed framework is based on the Real-Time Transport Protocol (RTP) which is widely used in the Internet for the real-time transmission of audio and video. Using the experience gained through the framework for audio and video, our work consists of three important parts: the definition of a protocol profile, the instantiation of this profile for specific media, and the development of generic services. The profile captures those aspects that are common to the class of interactive media. A single medium must instantiate this profile by providing media-specific information in the form of a payload type definition. Based on the profile, generic services can be developed for all interactive media. In this paper we focus on the description of the profile for the real-time transmission of interactive media. We then present the main ideas behind a generic recording service. Finally we show how multi-user VRML and distributed interactive Java animations can instantiate the profile

A new approach to CALL content authoring

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Consistency Algorithms and Protocols for Distributed Interactive Applications

The Internet has a major impact not only on how people retrieve information but also on how they communicate. Distributed interactive applications support the communication and collaboration of people through the sharing and manipulation of rich multimedia content via the Internet. Aside from shared text editors, meeting support systems, and distributed virtual environments, shared whiteboards are a prominent example of distributed interactive applications. They allow the presentation and joint editing of documents in video conferencing scenarios. The design of such a shared whiteboard application, the multimedia lecture board (mlb), is a main contribution of this thesis. Like many other distributed interactive applications, the mlb has a replicated architecture where each user runs an instance of the application. This has the distinct advantage that the application can be deployed in a lightweight fashion, without relying on a supporting server infrastructure. But at the same time, this peer-to-peer architecture raises a number of challenging problems: First, application data needs to be distributed among all instances. For this purpose, we present the network protocol RTP/I for the standardized communication of distributed interactive applications, and a novel application-level multicast protocol that realizes efficient group communication while taking application-level knowledge into account. Second, consistency control mechanisms are required to keep the replicated application data synchronized. We present the consistency control algorithms “local lag”, “Timewarp”, and “state request”, show how they can be combined, and discuss how to provide visual feedback so that the session members are able to handle conflicting actions. Finally, late-joining participants need to be initialized with the current application state before they are able to participate in a collaborative session. We propose a novel late-join algorithm, which is both flexible and scalable. All algorithms and protocols presented in this dissertation solve the aforementioned problems in a generic way. We demonstrate how they can be employed for the mlb as well as for other distributed interactive applications

A reference architecture for adaptive hypermedia applications

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Wiederverwendung von Lerninhalten im Spannungsfeld von Informationstechnik und Pädagogik: Ein Beitrag zur Rationalisierung der Entwicklungsprozesse von Lerninhalten für das E-Learning aus Sicht der Wirtschaftsinformatik

Flexible internetbasierte Ausbildungskonzepte werden sowohl für Hochschulen als auch für die berufliche Aus- und Weiterbildung in Unternehmen zunehmend nachgefragt. Im Gegensatz zum traditionellen Unterricht ist jedoch mit einem bis zu zehnfachen Zeitaufwand für die Entwicklung von elektronischen Lernmaterialien für Electronic Learning (E-Learning) zu rechnen. Aufgrund der kostenintensiven aufwendigen Entwicklung von multimedialen Lerninhalten zählt die Wiederverwendung zu den wichtigsten Forderungen aus Sicht der Wirtschaftsinformatik (vgl. Pawlowski & Adelsberger, 2001). Ziel ist die Entwicklung von Lerninhalten, die unabhängig von der Systemumgebung, dem Autorensystem und dem Kontext einsetzbar und flexibel austauschbar sind. Eine aufwandsarme Aufbereitung für verschiedene Zwecke soll ermöglicht werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der mehrfachen Verwendung von elektronischen Lerninhalten für das selbstgesteuerte individuelle Lernen aus Sicht der Wirtschaftsinformatik. Zielgruppe sind informationstechnisch und pädagogisch interessierte Leser, denen das Thema der Gestaltung von Lerninhalten als interdisziplinäre Fragestellung vorgestellt wird. Unter Einbezug von pädagogischen Erkenntnissen wird analysiert, wodurch Lerninhalte gekennzeichnet sind und wie diese informationstechnisch gestaltet werden können, um eine pädagogisch angemessene Wiederverwendung zu ermöglichen. Anhand dieser Vorgehensweise wird deutlich, dass sich der Aspekt der Wiederverwendung von Lerninhalten nur im Spannungsfeld von Informationstechnik (IT) und Pädagogik diskutieren lässt. Die detaillierte Auseinandersetzung mit pädagogischen Konzepten führt im Rahmen der Arbeit zu einem wesentlichen Erkenntnisfortschritt und einer Sensibilisierung für das Thema der Wiederverwendung. Als Ergebnis liegt ein Konzept für die Entwicklung wiederverwendbarer Lerninhalte in Form eines E-Learning-Redaktionsleitstandes vor. Dieser dient der systemunterstützten Planung, Steuerung und Qualitätskontrolle bei der Entwicklung von wiederverwendbaren Lerninhalten. Darüber hinaus erfolgt die Einordnung der Lösung sowie bestehender Ansätze in einem Reifegradmodell für die Bewertung wiederverwendbarer Lerninhalte

Proceedings of the tenth international conference Models in developing mathematics education: September 11 - 17, 2009, Dresden, Saxony, Germany

This volume contains the papers presented at the International Conference on “Models in Developing Mathematics Education” held from September 11-17, 2009 at The University of Applied Sciences, Dresden, Germany. The Conference was organized jointly by The University of Applied Sciences and The Mathematics Education into the 21st Century Project - a non-commercial international educational project founded in 1986. The Mathematics Education into the 21st Century Project is dedicated to the improvement of mathematics education world-wide through the publication and dissemination of innovative ideas. Many prominent mathematics educators have supported and contributed to the project, including the late Hans Freudental, Andrejs Dunkels and Hilary Shuard, as well as Bruce Meserve and Marilyn Suydam, Alan Osborne and Margaret Kasten, Mogens Niss, Tibor Nemetz, Ubi D’Ambrosio, Brian Wilson, Tatsuro Miwa, Henry Pollack, Werner Blum, Roberto Baldino, Waclaw Zawadowski, and many others throughout the world. Information on our project and its future work can be found on Our Project Home Page http://math.unipa.it/~grim/21project.htm It has been our pleasure to edit all of the papers for these Proceedings. Not all papers are about research in mathematics education, a number of them report on innovative experiences in the classroom and on new technology. We believe that “mathematics education” is fundamentally a “practicum” and in order to be “successful” all new materials, new ideas and new research must be tested and implemented in the classroom, the real “chalk face” of our discipline, and of our profession as mathematics educators. These Proceedings begin with a Plenary Paper and then the contributions of the Principal Authors in alphabetical name order. We sincerely thank all of the contributors for their time and creative effort. It is clear from the variety and quality of the papers that the conference has attracted many innovative mathematics educators from around the world. These Proceedings will therefore be useful in reviewing past work and looking ahead to the future

Learning and Teaching Online: Structuring Computer-Mediated Communication Systems to Support Interaction at a Distance

The aim of this thesis is to investigate the effects and benefits of different ways of structuring conferences in Computer Mediated Communication (CMC) environments for learning. To this end, the thesis uses two studies of a conventional distance learning course in undergraduate computer science which was supplemented with a structured CMC environment. The research was undertaken over a period of twenty months. Tile first theme of the thesis is an investigation of the possibilities of using conference structures to improve navigation and organisation. The second theme of the thesis investigates the likely benefits of such structuring. Categorical analysis was used to find out the extent to which this structure was beneficial to students. The effects and benefits of various CMC structures were assessed through analysis of data collected using a variety of techniques- observation, user opinions, and interpretation of naturally occurring online interactions. Categorical analysis was undertaken with rich data on actual behaviour obtained from online conferences and compared with students' perceptions gathered through open responses in interviews and questionnaires. The categorical analysis used an approach influenced by grounded theory. The pilot study revealed the need for a new staff role to support the structured CMC. This role, called the Interactive Media Facilitator (IMF), was created during the course of the study to design the CMC structure and monitor activity within the structure. A conceptual framework consisting of a three-dimensional taxonomy was created and used to guide the IMF in the development of the broad conference structure in the main study. The framework was also used to organise the fine detail of the different discussion areas within the CMC structure. This taxonomy, developed from elements of online interaction types found in the CMC literature, is a generalisable framework, applicable in a distance learning context to any electronically supplemented course

Framework-basiertes interaktives Prototyping als Methode der transdisziplinären Entwicklung interaktiver, direkt reaktiver Software-Systeme

Für Anwendungsbereiche, deren inhaltliche Ausrichtung im Bezug auf die vorherrschenden Praktiken, Denk- und Sichtweisen weit von denen der Ingenieurwissenschaften und insbesondere der Informationstechnologie entfernt sind, ist die Konzeption, die Realisierung und der Einsatz von Informationstechnologie und insbesondere der entsprechenden interaktiven, direkt reaktiven Software problematisch. Viele derartiger Bemühungen scheitern an der fehlenden Verständigung zwischen den Vertretern der beteiligten Disziplinen. Das betrifft einerseits die Disziplinen, die unmittelbar und originär an der Entwicklung beteiligt sind aber auch diejenigen Disziplinen, die aus dem designierten Anwendungskontext heraus auf die Gestaltung der Systeme einwirken. Der Beitrag der Arbeit besteht darin, durch eine gezielte methodische und instrumentelle Unterstützung der Entwicklungsabläufe, Konsens und damit Lösungen in der direkten diskursiven Auseinandersetzung zwischen den Entwicklungsbeteiligten emergent entstehen zu lassen. Dazu werden in der Ausarbeitung zunächst das Problemfeld konkretisiert und im Zuge dessen bestehende Ansätze und insbesondere Entwicklungswerkzeuge untersucht. Die erkannten methodischen Defizite münden in die Vorstellung eines Instrumentenrahmens – eines Software-Frameworks – der es auch Projektbeteiligten ohne Kenntnisse der Software-Entwicklung ermöglicht, aktiv am Prozess der technischen Systemausgestaltung (Implementierung) mitzuwirken. Das tragende Konzept dabei ist die Anpassbarkeit der Nutzerschnittstellen der Entwicklungswerkzeuge als Mittel der Bearbeitung eines zentralen, Software-Artefakts. Im Anschluss an die Vorstellung der technischen Lösung wird die Methodik zu deren Anwendung beschrieben. Der Kern dieser Vorgehensweise besteht in der gezielten aktiven Einbeziehung von Domänensachverständigen und Endanwendern in die Phase der Systemausgestaltung im Sinne von End-User-Development und ein kontinuierliches, direktes Wechselspiel aus dem Einsatz der Entwicklungs-Ergebnisse und deren evolutionäre Weiterentwicklung. Abschließend wird anhand einer Fallstudie belegt, wie sich die vorgestellte Lösung im Einsatz, in der konkreten Praxis einer Produktentwicklung bewährt hat