Lean Media Production : Konzept und Unterstützung durch das Autorensystem LernBar

In der modernen Hochschullehre haben sich eLearning-Elemente als ein Teil des Lehrrepertoires etabliert. Der Einsatz interaktiver webbasierter Selbstlernmodule (Web Based Trainings (WBT)) ist dabei eine Option. Hochschulen und Unternehmen versprechen sich dadurch neue Möglichkeiten des Lehrens und Lernens, um z. B. einen Ausgleich heterogener Vorerfahrungen sowie eine stärkere aktive Beteiligung der Lernenden zu bewirken. Damit die Erstellung und Strukturierung dieser Inhalte mit möglichst geringem Aufwand erfolgen kann, bieten Autorensysteme Unterstützung. Zu den Grundfunktionen von Autorensystemen gehören unter anderem, das Einbinden gebräuchlicher Medienformate, die einfache Erstellung von Fragen sowie verschiedene Auswertungs- und Feedbackmöglichkeiten. Obwohl Autorensysteme schon vor vielen Jahren ihre erste praktische Anwendung fanden, gibt es nach wie vor Schwachstellen, die sich auf den gesamten Erstellungsprozess wie auch auf einzelne Funktionen beziehen. Im Detail wird bemängelt, dass die Werkzeuge zu komplex und unflexibel sind. Darüber hinaus fehlt häufig eine zufriedenstellende Verknüpfung der vielen Werkzeuge entlang der Prozesskette zu einer Gesamtlösung. Des Weiteren wird die Konzentration auf die Produktionsphase kritisiert, wodurch andere wichtige Prozesse in den Hintergrund treten bzw. außer Acht gelassen werden. Im Rahmen der Zusammenarbeit mit einem Automobilhersteller, für den die erste Version des Autorensystems LernBar weiterentwickelt wurde, spielte der Begriff „Lean Production“ inhaltlich in der Umsetzung der WBTs eine wesentliche Rolle. Die Lean Production, die über viele Jahre für die Automobilindustrie entwickelt, verbessert und angepasst wurde, liefert Optimierungsansätze für den Produktionsbereich. Ein wirtschaftlicher Nutzen des Lean-Ansatzes wird auch in anderen Bereichen gesehen wie z. B. in der Softwareentwicklung („Lean Software Development“) oder im Management („Lean Management“). Dabei bietet die Wertschöpfungsorientierung Lösungen für die widersprüchlichen Ziele mehr Leistungen zu geringeren Kosten, schneller und in höherer Qualität zugleich zu liefern. Aus der Grundidee der Lean Production entwickelte sich vorliegendes Dissertationsthema in Bezug darauf, inwiefern sich diese Prinzipien auf den WBT-Produktionsprozess übertragen lassen und die LernBar (das hierfür weiterentwickelnde Autorensystem) dabei Unterstützung bieten kann. Zunächst wurde analysiert, welche Werkzeuge und Hilfestellungen benötigt werden, um unter dem Aspekt der Lean Production WBTs im universitären Umfeld erstellen zu können. In diesem Zusammenhang wurden Merkmale einer „Lean Media Production“ definiert sowie konzeptionell und technisch umgesetzt. Zur Verbesserung der Prozesse flossen Ergebnisse aus empirischer und praktischer Forschung ein. Im Vergleich zu anderen Entwicklungen bei denen häufig das Hauptziel eine umfangreiche Funktionalität ist, werden u.a. folgende übertragbare Ziele bei der Umsetzung verfolgt: Verschwendung vermeiden, eine starke Einbeziehung der Kunden, Werkzeuge die nahtlos ineinandergreifen, eine hohe Flexibilität und eine stetige Qualitätsverbesserung. Zur Erreichung dieser Zielsetzungen wurden alle Prozesse kontinuierlich verbessert, sich auf das Wesentliche und die Wertschöpfung konzentriert sowie überflüssige Schritte eliminiert. Demnach ist unter dem Begriff „Lean Media Production“ ein skalierbarer, effizienter und effektiver Produktionsprozess zu verstehen, in dem alle Werkzeuge ineinandergreifen. Die Realisierung der „Lean Media Production“ erfolgte anhand des Autorensystems LernBar, wobei die typischen Softwareentwicklungsphasen Entwurf, Implementierung und Evaluierung mehrfach durchlaufen wurden. Ausschlaggebend dabei war, dass der „Lean“-Aspekt berücksichtigt wurde und dies somit eine neue Vorgehensweise bei der Umsetzung eines Autorensystems darstellt. Im Verlauf der Entwicklungen ergaben sich, durch eine formative Evaluation, den Einsatz in Projekten und eine empirische Begleitforschung, neue Anforderungen an das System. Ein Vergleich der zwei Produktionssysteme, Automobil vs. WBT-Produktion, zeigt und bestätigt die Erwartung, dass nicht alle Prinzipien der Lean Production übertragbar sind. Dennoch war diese Untersuchung notwendig, da sie Denkanstöße zur Entwicklung und Optimierung des Erstellungsprozesses eines WBTs gab. Auch die Ergebnisse der abschließenden Online-Befragung ergaben, dass die Ziele der Arbeit erreicht wurden, dass aber weiterer Optimierungsbedarf besteht. Die LernBar Release 3 bietet für alle Produktionsphasen Werkzeuge an, durch die eine effektive und effiziente Erstellung von WBTs von der Idee bis zur Distribution möglich ist. Stand noch vor fünf Jahren zu Beginn dieser Arbeit das Endprodukt bei der LernBar Entwicklung im Vordergrund, verlagerte sich durch den Einfluss dieser Dissertation der Schwerpunkt auf den gesamten Produktionsprozess. Unter Berücksichtigung der in diesem Zusammenhang entwickelten Prinzipien einer „Lean Media Production“, nehmen bspw. die Wirtschaftlichkeit und die starke Kundenorientierung während des Produktionsprozesses einen wichtigen Stellenwert ein. Dieser Ansatz ist eine neue Vorgehensweise im Bereich der Entwicklung von Autorensystemen, der seine Anerkennung und Professionalität durch die Ergebnisse des selbstentwickelten Evaluationsbogens sowie dem stetig wachsenden Einsatz in Schulen, Hochschulen und Unternehmen belegen kann. In weiteren Forschungsarbeiten ist zu untersuchen, welche Lean Production Prinzipien zu verwenden oder anzupassen sind, wenn z. B. in größeren Teams oder mobil produziert wird. Des Weiteren sollte überprüft werden, inwieweit die Lernenden mit dem Endprodukt zufrieden sind und in ihrem Lernprozess unterstützt werden. Durch diese Forschungsarbeit wurde ein Beitrag dazu geleistet, die Lehre und Ausbildung zu optimieren, indem die Autoren/Lehrende in der Erstellung ihrer digitalen Lerninhalte im gesamten Prozess von aufeinander abgestimmten Werkzeugen unterstützt werden

Personalized Recommender Systems for Resource-based Learning - Hybrid Graph-based Recommender Systems for Folksonomies

As the Web increasingly pervades our everyday lives, we are faced with an overload of information. We often learn on-the-job without a teacher and without didactically prepared learning resources. We not only learn on our own but also collaboratively on social platforms where we discuss issues, exchange information and share knowledge with others. We actively learn with resources we find on the Web such as videos, blogs, forums or wikis. This form of self-regulated learning is called resource-based learning. An ongoing challenge in technology enhanced learning (TEL) and in particular in resource-based learning, is supporting learners in finding learning resources relevant to their current needs and learning goals. In social tagging systems, users collaboratively attach keywords called tags to resources thereby forming a network-like structure called a folksonomy. Additional semantic information gained for example from activity hierarchies or semantic tags, form an extended folksonomy and provide valuable information about the context of the resources the learner has tagged, the related activities the resources could be relevant for, and the learning task the learner is currently working on. This additional semantic information could be exploited by recommender systems to generate personalized recommendations of learning resources. Thus, the first research goal of this thesis is to develop and evaluate personalized recommender algorithms for a resource-based learning scenario. To this end, the resource-based learning application scenario is analysed, taking an existing learning platform as a concrete example, in order to determine which additional semantic information could be exploited for the recommendation of learning resources. Several new hybrid graph-based recommender approaches are implemented and evaluated. Additional semantic information gained from activities, activity hierarchies, semantic tag types, the semantic relatedness between tags and the context-specific information found in a folksonomy are thereby exploited. The proposed recommender algorithms are evaluated in offline experiments on different datasets representing diverse evaluation scenarios. The evaluation results show that incorporating additional semantic information is advantageous for providing relevant recommendations. The second goal of this thesis is to investigate alternative evaluation approaches for recommender algorithms for resource-based learning. Offline experiments are fast to conduct and easy to repeat, however they face the so called incompleteness problem as datasets are limited to the historical interactions of the users. Thus newly recommended resources, in which the user had not shown an interest in the past, cannot be evaluated. The recommendation of novel and diverse learning resources is however a requirement for TEL and needs to be evaluated. User studies complement offline experiments as the users themselves judge the relevance or novelty of the recommendations. But user studies are expensive to conduct and it is often difficult to recruit a large number of participants. Therefore a gap exists between the fast, easy to repeat offline experiments and the more expensive user studies. Crowdsourcing is an alternative as it offers the advantages of offline experiments, whilst still retaining the advantages of a user-centric evaluation. In this thesis, a crowdsourcing evaluation approach for recommender algorithms for TEL is proposed and a repeated evaluation of one of the proposed recommender algorithms is conducted as a proof-of-concept. The results of both runs of the experiment show that crowdsourcing can be used as an alternative approach to evaluate graph-based recommender algorithms for TEL