Vorwort

„Eine Investition in Wissen bringt noch immer die besten Zinsen.“ Benjamin Franklin, US-Staatsmann, Ökonom und Naturforscher

Diese Bachelorarbeit entstand während meines Studiums an der Mediadesign Hochschule für Design und Informatik in München. Ich möchte mich recht herzlich bei meinen Betreuern Herrn Falk Nisius und Herrn Professor Axel Hoppe für ihre Unterstützung bedanken und vor allem dafür, dass sie mir die Bearbeitung dieses spannenden Themas ermöglicht haben. Ein weiterer großer Dank gilt sowohl meinen Kolleginnen und Kollegen, als auch meinen Schülerinnen und Schülern in der Gute Noten Werkstatt, die mir geholfen haben, herauszufinden, welche Anforderungen bezüglich Adaption ein E-Learningsystem erfüllen sollte, damit es zum selbstständigen Studium genutzt werden kann.

Ich bedanke mich bei meinen Eltern dafür, dass sie mir diese Ausbildung ermöglicht haben, mir während des gesamten Studiumsz stets zur Seite standen, sowohl in meinen guten wie auch in meinen schlechten und launischen Tagen.

Der größte Dank gilt meinem Vater, der den Großteil der Arbeit Korrektur gelesen hat, und der mich auf allen Ebenen so gut wie möglich unterstützte.

Ebenso möchte ich an dieser Stelle meiner Mutter ein ganzes dickes Lob aussprechen, dass sie dafür gesorgt hat, dass unsere Hundedame Jessy während meiner Studienzeit immer so brav ruhig war und nur dann einen „Bellanfall“ hatte, wenn ich gerade „Lernpausen“ eingelegt hatte.

iii Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Adaption in E-Learningsystemen, das heißt, dem Anpassen des Systems an die individuellen Bedürfnisse und Charakteristiken der verschiedenen Lernenden im Allgemeinen und der Erweiterung des E-Learningsystems Moodle um adaptierende Funktionalitäten im Besonderen.

Dabei werden die im Zusammenhang mit Adaption auftretenden Begriffe geklärt, verschiedene Adaptionsmöglichkeiten aufgezeigt und Beispiele für adaptive Lernsysteme vorgestellt. In einem weiteren Kapitel wird evaluiert, inwieweit Moodle und seine auf dem Markt befindlichen Konkurrenten Adaptivität unterstützen. Dabei werden die Open-Source-Systeme ATutor, Ilias und StudIP miteinander verglichen, die neben Moodle ebenfalls in der engeren Auswahl der Mediadesign Hochschule für Design und Informatik waren.

Ein eigenes Kapitel widmet sich dann der Erweiterung von Moodle um adaptierende Funktionalitäten. Hier wird zuerst eine bereits umgesetzte adaptive Funktionalität als Beispiel für eine dynamische Lerneradaption gezeigt.

Daran anschließend folgt eine Idee für eine Schnittstellen-Adaptivität, welche in Moodle umgesetzt wird. Dabei wird zuerst diese Idee im Detail vorgestellt, darauf folgt die Beschreibung der theoretischen Vorgehensweise. Den Abschluss des Kapitels bildet die praktische Umsetzung der adaptiven Funktionalität in Moodle und die Dokumentation der umgesetzten Idee in Bildern.

iv Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis   

1  Einleitung  1

2  Grundlagen.  2

2.1  E-Learning  2

2.1.1  Der Begriff E-Learning.  2

2.1.2  Synchrones und asynchrones E-Learning und Beispiele  2

2.1.3  Der Begriff Blended Learning  3

2.2  E-Learning-Systeme bzw. webbasierte Lernplattformen  3

2.2.1  Was ist ein E-Learning-System.  3

2.2.2  Funktionen von E-Learning-Systemen  3

2.2.3  Arten von E-Learning-Systemen.  4

2.3  E-Learning-Standards.  6

2.3.1  Aviation Industry Computer Based Training Committee (AI)CC  6

2.3.2  Alliance of Remote Instructional Authoring and Distribution Networks for Europe  

  (ARIADNE) Foundation for the European Knowledge Pool  6

2.3.3  IEEE Learning Technology Standards Committee (IEEE LTS)C  6

2.3.4  Instructional Management Systems Project (IMS) Global Learning Consortium  7

2.3.5  Shareable Content Object Reference Model (SCORM) der Advanced Distributed  

Learning  (ADL) Initiative  8

3  Adaption in E-Learning-Systemen  10

3.1  Die Begriffe Adaption, Adaptivität und Adaptierbarkeit  10

3.2  Adaptivitätsvarianten  10

3.3  Adaptive Learning Systems (ADLs)  11

3.3.1  Funktionsprinzip eines ADLs nach Brusilovsky.  11

3.3.2  Aufbau eines ADLs.  12

3.3.3  Adaptionsvarianten in ADLs nach Brusilovsky.  13

3.3.4  Intelligente Tutorielle Systeme - ITS  14

Die  Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten  v

Inhaltsverzeichnis

3.4  Adaptionsmöglichkeiten.  15

3.4.1  Adaption der Lernsysteme auf Basis der unterschiedlichen Lernmodelle  15

3.4.2  Adaption der Lernsysteme auf Basis von Intelligenz  18

3.4.3  Adaption der Lernsysteme auf Basis der verschiedenen Lerntheorien  18

3.4.4  Adaption der Lernsysteme auf Basis von Lernprozessen.  19

3.4.5  Adaption der Lernsysteme auf Basis der beim Lernen auftretenden Emotionen.  20

3.4.6  Adaption der Lernsysteme auf Basis von Just-in-time E-Learning bzw. Learning on  

Demand   21

3.5  Beispiele für adaptive Lernsysteme  21

3.5.1  ActiveMath  21

3.5.2  AdeLE - Adaptive eLearning with Eye-Tracking  21

3.5.3  Chameleon.  22

3.5.4  GRAPPLE - Generic Responsive Adaptive Personalized Learning Environment  22

3.5.5  INSPIRE - Intelligent System for Personalized Instruction in a Remote  

Environment.   22

3.5.6  Learning Companion - Der Lernfreund.  22

3.5.7  L4 - Life Long Learning Laboratory.  23

3.5.8  Open-EIS LMS.  23

3.5.9  Projekt iWeaver.  23

3.5.10  Projekt LIP - Learning in Progress.  24

3.5.11  trainer24.  24

4  Adaption in Moodle und Konkurrenten.  25

4.1  ATutor  25

4.1.1  Schnittstellen-Adaptivität  25

4.1.2  Lerner-Adaptivität  25

4.2  StudIP in Kombination mit Ilias.  26

4.2.1  Schnittstellen-Adaptivität  26

vi  Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten  

Inhaltsverzeichnis

4.2.2  Lerner-Adaptivität  26

4.3  Moodle.  26

4.3.1  Schnittstellen-Adaptivität  26

4.3.2  Lerner-Adaptivität  26

4.4  Fazit.  27

5  Erweiterung von Moodle um adaptierende Funktionalitäten.  28

5.1  Die in Moodle verwendeten Technologien.  28

5.1.1  Verwendete Skriptsprachen  28

5.1.2  Datenspeicherung.  28

5.2  Das Erweitern um bereits umgesetzte adaptive Funktionalitäten.  29

5.2.1  Das intelligente Lern-Management-System - iLMS.  29

5.2.2  Die Elemente des iLMS.  30

5.2.3  Die Installation und Konfiguration des Plugins iLMS.  32

5.2.4  Fazit  34

5.3  Das Erweitern um eine selbst erstellte adaptierende Funktionalität.  35

5.3.1  Die Vorstellung der Idee  35

5.3.2  Die theoretische Vorgehensweise zum Umsetzen der Idee.  36

5.3.3  Die praktische Umsetzung der Idee.  37

5.3.4  Die umgesetzte Idee in Bildern  43

5.3.5  Fazit  45

6  Resümee und Ausblick  46

7  Literaturverzeichnis.  48

8  Abbildungsverzeichnis.  52

9  Tabellenverzeichnis.  54

10  Anhang.  55

10.1  Anhang A - Fragebogen für Lernstildiagnose.  55

Die  Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten  vii

Inhaltsverzeichnis

10.2  Anhang B - Moodle-Tabellen und ER-Modell  62

10.2.1  Entity-Relationship-Modell  62

10.2.2  Aufbau der User-Tabelle „mdl user“  63

10.2.3  Aufbau der Tabelle „mdl user info data“  64

10.2.4  Aufbau der Tabelle „mdl user info field“  64

10.2.5  Aufbau der Kurs-Tabelle „mdl course“  65

10.2.6  Aufbau der Lernaktivitäten-Tabelle „mdl course modules“ mit den vier neu  

hinzugef  ügten Spalten  67

10.2.7  Aufbau der Kursformat-Tabelle „mdl events“  67

10.2.8  Aufbau der Lernmodule-Tabelle „mdl modules“  68

10.3  Anhang C - Diagramme  69

10.3.1  Use Case Diagramm  69

10.3.2  Sequenzdiagramm  69

10.4  Anhang D - Quellcode  70

10.4.1  Die Funktion „make editing buttons“  70

10.4.2  Die Funktion „set course module visible name  76

10.4.3  Die Funktion „get lernstil“  79

10.4.4  Die Funktion „get all mods“  80

10.4.5  Die Funktion „set section visible  82

viii  Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten  

1 Einleitung

Immer mehr Universitäten und Fachhochschulen bieten zusätzlich zum traditionellen Studium berufsbegleitende Fernstudiengänge mittels E-Learning an. Dabei findet die Anpassung der Lernsysteme an die individuellen Bedürfnisse der Lernenden leider eine immer noch zu geringe Bedeutung.

Im Kapitel 2 werden die Begriffe E-Learning, asynchrones und synchrones E-Learning und Blended Learning kurz erklärt. Des Weiteren werden E-Learning-Systeme und Standards beschrieben. Ein eigenes Kapitel 3 beschäftigt sich mit der Bedeutung von Adaption im Bereich von E-Learning. Dabei werden verschiedene Begriffe im Zusammenhang mit Adaption erklärt, Adaptionsmöglichkeiten aufgezählt und Beispiele für bereits existierende, adaptive Lernsysteme gezeigt. Anschließend wird im Kapitel 4 evaluiert, inwieweit Adaptivität in Moodle und seinen Konkur-renzplattformen vorhanden ist.

Kapitel 5 beschäftigt sich mit der Erweiterung von Moodle um adaptierende Funktionalitäten. Hier werden bereits vorhandene Personalisierungs- und Adaptionsmöglichkeiten beschrieben und Moodle um ein adaptierendes Modul erweitert.

Die Arbeit wird im Kapitel 6 mit einer zusammenfassenden Wertung und einem Ausblick abgeschlossen.

1 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten

Grundlagen

2 Grundlagen

Das Kapitel Grundlagen ist untergliedert in die drei Teilbereiche E-Learning, E-Learning-Systeme und E-Learning-Standards. Im ersten Teilbereich werden verschiedene, häufig im Zusammenhang mit E-Learning anzutreffende Begriffe erklärt. Daran anschließend werden im zweiten Teilbereich die verschiedenen Arten von E-Learning-Systemen und deren Funktionen beschrieben. Im dritten und letzten Teilbereich wird auf die verschiedenen Standards im Zusammenhang mit E-Learning eingegangen.

2.1 E-Learning

2.1.1 Der Begriff E-Learning

Unter dem Begriff E-Learning (electronic learning) versteht man laut [Baumgartner, Häfele und Maier-Häfele 2002b] alle Formen des elektronisch unterstützten Lernens. In der Anfangsphase war damit das Lernen mit Hilfe von Lernprogrammen auf CD-ROMs, Audiokassetten oder das Bildungsfernsehen gemeint.

Aufgrund der Entwicklung und raschen Verbreitung des Internets bezeichnet E-Learning heute vor allem das Lernen über eigene, webbasierte Lernplattformen, die zusätzlich zu den Online-Lerneinheiten auch Foren, Chats oder Newsgroups anbieten und damit eine Kommunikation mit den Lehrenden und anderen Lernenden ermöglichen.

Im Internet finden sich nicht nur verschiedene Schreibweisen für E-Learning, so z. B. mit und ohne Bindestrich, sondern auch unterschiedliche Definitionen.

Für die Verwendung des Begriffes in dieser Arbeit ist die von [Wache 2003] angegebene Beschreibung am besten geeignet. Dieser bezeichnet E-Learning als eine neue Kultur des Lernens und des Lehrens, die durch das Zusammenspiel der Teilsysteme

• Lerner,

• Learning Provider (Bildungsplaner, Autoren, Lehrer, Dozenten, Tutoren),

• Technologien (Autorenwerkzeuge und Lernplattformen),

• Inhalten und Lernumgebungen zustande kommt.

2.1.2 Synchrones und asynchrones E-Learning und Beispiele

Synchrones E-Learning: Der virtuelle Unterricht findet zu einem genau festgelegten Zeitpunkt in Echtzeit statt, das heißt, die Lehrenden und Lernenden sind alle gleichzeitig im virtuellen Klassenzimmer eingeloggt und kommunizieren z. B. über Video- oder Audiokonferenzen oder Chat. Synchrones E-Learning ist also vergleichbar mit dem traditionellen Unterricht in der Schule mit dem Unterschied, dass die Lernenden räumlich getrennt sind.

Asynchrones E-Learning: Bei dieser Form können sich die Lernenden selbst einteilen, wann sie welche Materialien durcharbeiten wollen. Hierbei handelt es sich also um ein selbst gesteuertes Lernen, alleine. Die Lernenden stellen bei Problemen Anfragen an die Lehrenden (Tutoren), worauf diese zeitversetzt z. B. per Email antworten.

Im Nachfolgenden werden die laut [Knall 2005] in der Fachwissenschaft vermehrt anzutreffenden, synchronen und asynchronen E-Learningformen kurz beschrieben.

2 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten

• Teleteaching und Teletutoring: Hierbei handelt es sich laut [e-teaching 2006] um die Liveübertragung von Lehrveranstaltungen, vor allem von Vorlesungen, mittels Videokonferenzsystemen. Teletutoring dagegen ist eine Betreuungsform beim E-Learning. Dabei muss der Teletutor die Lernenden organisatorisch, technisch und inhaltlich über das Internet betreuen.

• Computer Based Training CBT: Wie aus dem Namen bereits hervorgeht, handelt es sich hierbei um computerunterstütztes Lernen. Die Lernenden arbeiten selbstständig mittels einer von CD-ROM oder DVD-ROM lokal installierten Lernsoftware.

• Web Based Training WBT: Beim WBT erfolgt der Zugriff auf die Lernsoftware über das Internet. Dadurch kann die Kommunikation synchron und asynchron erfolgen. Die wesentlichen Vorteile laut [Knall 2005] sind z. B. ein direkter Kontakt zu Lehrenden und Mitlernenden, eine ständige Aktualisierung der Inhalte und eine weltweite, ortsunabhängige Verfügbarkeit.

• CSCL (Computer Supported Cooperative Learning): CSCL ist ein Forschungsbereich, der sich mit der computerunterstützten Teamarbeit über das Internet beschäftigt.

• CSCW (Computer Supported Cooperative Work): Dieser Forschungsbereich beschäftigt sich mit der computerunterstützten Gruppenarbeit und mit der Bedeutung der Informations-und Kommunikationstechnologien bei der Gruppenarbeit. Hierbei geht es also um die Technologien, die zur Unterstützung der Gruppenarbeit eingesetzt werden können.

2.1.3 Der Begriff Blended Learning

Beim sogenannten Blended Learning oder hybriden Learning werden die Vorteile von Präsenzunterricht und E-Learning miteinander kombiniert. Dabei bedeutet Blended Learning übersetzt so viel wie „gemischtes Lernen“, also eine Mischung von Präsenzunterricht mit E-Learning. Die Form des Blended Learnings nutzen zum Beispiel Universitäten und Fachhochschulen, indem sie, wie Hartmut Häfele und Kornelia Maier-Häfele in [Häfele und Maier-Häfele 2004] dies beschreiben, zusätzliche E-Learning-Kurse zu den Präsenzveranstaltungen anbieten oder umgekehrt E-Learning-Kurse mit Präsenzunterricht ergänzen.

2.2 E-Learning-Systeme bzw. webbasierte Lernplattformen

2.2.1 Was ist ein E-Learning-System

Häfele und Maier-Häfele beschreiben ein E-Learning-System bzw. eine webbasierte Lernplatt-form in [Häfele und Maier-Häfele 2002] als eine Software für die Organisation und Betreuung webbasierten Lernens.

2.2.2 Funktionen von E-Learning-Systemen

Laut [Baumgartner, Häfele und Maier-Häfele 2004a] können fünf grundlegende Funktionsbereiche von E-Learning-Systemen unterschieden werden, die in der Lernplattform aber unterschiedlich stark ausgeprägt sein können:

3 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten.

Grundlagen

• Präsentation von Inhalten (Learning Content),

• Werkzeuge zur Erstellung von Aufgaben und Übungen,

• Evaluations- und Bewertungshilfen,

• Administration (von Lernenden, TrainerInnen, Inhalten, Kursen, Lernfortschritten, Terminen etc.) und

• Kommunikationswerkzeuge.

2.2.3 Arten von E-Learning-Systemen

Baumgartner, Häfele und Maier-Häfele unterscheiden in [Baumgartner, Häfele und Maier-Häfele 2004a] grundsätzlich drei Arten von E-Learning Systemen:

• Learning Management Systems (LMS): Die Kernfunktion eines LMS ist die Steuerung und Administration des Lernprozesses. Die Lerninhalte werden in Datenbanken gespeichert und den Lernenden zur Verfügung gestellt. Während des Lernprozesses können die Lernenden untereinander und mit den Lehrenden über asynchrone Werkzeuge wie Emails oder Foren kommunizieren.

Abb. 2.2.3.1 „Schema eines Learning Management Systems“, [Häfele und Maier-Häfele 2002]

• Webbasierte Content Management Systems (WCMS): WCMS vereinfachen das Erstellen und Administrieren von Online-Inhalten wie Bildern, Texten, News etc. und werden vor allem bei Online-Zeitungen, Informationsportalen, Firmenportalen oder Intranets eingesetzt. WCMS können aufgrund ihrer zahlreichen für den Weiterbildungsbereich nützlichen Funktionen auch im E-Learning-Bereich eingesetzt werden. Zu diesen Funktionen gehören unter anderem:

4 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten

− Beschaffung und Erstellung,

− Präsentation und Publikation,

− Aufbereitung und Aktualisierung,

− Management und Organisation,

− Verteilung und Integration,

− Verarbeitung und Wiederverwendbarkeit von Inhalten.

Abb. 2.2.3.2 „Schema eines Web Content Management Systems“, [Häfele und Maier-Häfele 2002]

• Learning Content Management Systems (LCMS): Ein Learning Content Management System vereint die Funktionen eines Learning Management Systems (LMS) und eines webbasierten Content Management Systems (WCMS). Das bedeutet, dass es zusätzlich zu den Funktionen eines LMS auch alle Möglichkeiten eines WCMS besitzt und Autoren bei der Erstellung von wieder verwendbaren Lerninhalten, sogenannten Reusable Learning Objects (RLO), unterstützt. Dies können integrierte Autorentools sein oder an das System angepasste externe Werkzeuge.

5 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten.

Grundlagen

Abb. 2.2.3.3 „Schema eines Learning Content Management Systems“, [Häfele und Maier-Häfele 2002]

2.3 E-Learning-Standards

Standards spielen im E-Learning-Bereich vor allem im Zusammenhang mit Interoperabilität eine wichtige Rolle. Darunter versteht man die Möglichkeit, einmal erstellte Lerninhalte auf unterschiedlichen Lernplattformen uneingeschränkt wieder verwenden zu können. In den nachfolgenden Unterkapiteln werden einige Standardisierungsgremien und deren veröffentlichte Standards in alphabetischer Reihenfolge kurz beschrieben.

2.3.1 Aviation Industry Computer Based Training Committee (AICC)

Das Aviation Industry Computer Based Training Committee ist laut [AICC 2008] ein internationaler Zusammenschluss von Computer Based Training Spezialisten, welche Richtlinien für die Entwicklung, Bereitstellung und Evaluierung von Computer Based Training-Systemen und ähnlichen Technologien entwickeln.

2.3.2 Alliance of Remote Instructional Authoring and Distribution Networks for

Europe (ARIADNE) Foundation for the European Knowledge Pool

Die ARIADNE Foundation for the European Knowledge Pool wurde laut [ARIADNE 2008] entwickelt, um die Ergebnisse der Projekte ARIADNE I & II auszuwerten und weiterzuentwickeln. Die Errungenschaften dieser beiden Projektphasen waren die Entwicklung von Tools und Methoden zur Herstellung, Verwaltung und Wiederverwendung von computerbasierten, pädagogischen Materialien und Werkzeugen.

2.3.3 IEEE Learning Technology Standards Committee (IEEE LTSC)

Das IEEE Learning Technology Standards Committee wurde laut [IEEE LTSC 2008] gegründet, um international anerkannte, technische Standards und Richtlinien für E-Learning-Technologien zu entwickeln.

6 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten

Im Nachfolgenden werden einige der bereits veröffentlichten Standards kurz näher beschrieben:

• Learning Technology System Architecture (LTSA): beschreibt eine abstrakte Systemarchitektur von Lerntechnologien. Die Ziele bestehen aus der Definition einer einheitlichen Bezeichnungssystematik (Notation) für Lehr- und Lernumgebungen, der Unabhängigkeit von pädagogischen Zielstellungen, Inhalten und technischen Plattformen und einer Verbesserung der Analyse und des Vergleichs von Lehr- und Lernumgebungen.

• Learning Objects Metadata (LOM): Mithilfe der LOM-Spezifikation werden laut [Häfele 2002] die relevanten Eigenschaften von digitalen und nichtdigitalen Lernobjekten in Form von LOM-Metadaten abgespeichert. Dadurch können die Lernobjekte wie z. B. Lerneinheiten, multimediale Objekte, Kurse oder auch TrainerInnen, eindeutig identifiziert werden.

• Public and Privat Information (PAPI): Im PAPI-Standard werden öffentliche und private Informationen über Lernende abgespeichert, um diese zwischen verschiedenen Lernumgebungen austauschen zu können. Damit könnte man z. B. die Personalisierung von E-Learning-Systemen umsetzen. Laut [Häfele 2002] werden vier Kategorien von Informationen unterschieden:

− Persönliche Informationen,

− Informationen über das Lernverhalten und die Lernleistungen,

− Portfolio-Informationen über Arbeiten und Abschlüsse der Lernenden,

− sowie Präferenz-Informationen.

• Computer Managed Instruction (CMI): CMI beschäftigt sich wie in [Knall 2005] beschrieben mit Spezifikationen für den Austausch, die Kombination und Administration von Kursen. Mithilfe des CMI Standards ist es laut [IEEE LTSC 2008] möglich, Web Based Trainings (WBT) in Learning Management Systemen zu integrieren, und dies unabhängig von System, Plattform und Applikation.

2.3.4 Instructional Management Systems Project (IMS) Global Learning Consortium

Das IMS Global Learning Consortium bezeichnet sich in [IMS 2008] als eine weltweite, nicht kommerzielle Gemeinschaft von Organisationen aus dem E-Learning-Bereich. Laut [Häfele 2002] sind die wichtigsten vier Spezifikationen:

• Metadaten-Spezifikation: Diese Spezifikation beschreibt Informationen über digitale und nichtdigitale Lernobjekte.

• Enterprise-Spezifikation: Diese Spezifikation definiert den Datenaustausch zwischen Web Based Trainings und E-Learning-Systemen.

• Content-Packaging-Spezifikation (CP): Diese Spezifikation definiert die Beschreibung und Implementierung von Lernobjekten. Dadurch soll die Wiederverwendbarkeit und Neuzusammensetzung derselben gewährleistet werden.

7 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten.

Grundlagen

• Question and Test Interoperability Spezifikation (QTI): Diese Spezifikation definiert ein einheitliches Format für die Bewertung von Lernenden. Dadurch können Tests und Ergebnisse zwischen verschiedenen E-Learning-Systemen ausgetauscht werden.

2.3.5 Shareable Content Object Reference Model (SCORM) der Advanced Distributed

Learning (ADL) Initiative

Die Advanced Distributed Learning Initiative beschäftigt sich laut [ADL 2008] mit der Entwicklung von Standards, Tools und Lerninhalten der Lernumgebung der Zukunft. Die Vision der ADL Initiative ist es „anytime and anywhere“, also zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort, den Zugriff auf hochqualitative Lernmaterialien zu ermöglichen.

Das Shareable Content Object Reference Model ist, wie in [ADL 2008] beschrieben, ein von der Advanced Distributed Learning Initiative entwickeltes, allgemeingültiges Referenzmodell, in welchem viele der in den vorherigen Unterkapiteln beschriebenen Standards integriert sind. Darunter fallen laut [ADL 2008] z. B. die Arbeiten von AICC, ARIADNE, IEEE LTSC und IMS. Abbildung 2.3.51 soll dies noch einmal verdeutlichen.

Abb. 2.3.5.1 „Zusammenhang zwischen ADL, SCORM und den in SCORM integrierten Standards“, [ADL 2008]

SCORM besteht also aus einer Sammlung von Spezifikationen und Standards, die in vier Dokumenten, den sogenannten SCORM Büchern, zusammengefasst sind. In [ADL 2008] wird SCORM auch als eine Kollektion von Büchern auf einem Bücherregal bezeichnet. Abbildung 2.3.5.2 zeigt eine Übersicht über die vier SCORM Buchkollektionen:

8 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten

• Das Overview Buch

− gibt einen Überblick über die anderen Bücher.

• Das Content Aggregation Model (CAM) Buch

− beschreibt die beim E-Learning verwendeten Komponenten,

− gibt an, wie diese für den Austausch zwischen den verschiedenen Systemen verpackt werden müssen und

− wie diese beschrieben werden müssen, damit eine automatisierte Suche möglich ist.

• Das Run-Time Environment (RTE) Buch

− beschreibt die Anforderungen an ein Learning Management System, z. B. um eine standardisierte Kommunikation zwischen dem Inhalt und dem LMS zu gewährleisten.

− Weiters werden die Anforderungen an die gemeinsam nutzbaren Inhalte (Shareable Content Objects SCOs) und an das SCORM Laufzeitumgebungsmodell (SCORM Runtime Environment Data Model) abgedeckt.

• Das Sequencing and Navigation (SN) Buch

− beschreibt vor allem die Ablaufsteuerung und die Navigation, wie z. B.

SCORM-konforme Inhalte anhand von Benutzer- oder Systemereignissen transportiert werden können, oder

ein SCORM-konformes LMS die Regeln der Ablaufsteuerung interpretiert.

9 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten.

Adaption in E-Learning-Systemen

3 Adaption in E-Learning-Systemen

Dieses Kapitel beschäftigt sich mit dem Thema der Adaption im Zusammenhang mit E-Learning. Dabei werden nach einer kurzen Erklärung der Begriffe Adaption, Adaptivität und Adaptierbarkeit die Varianten der Adaptivität und die adaptiven Lernsysteme beschrieben. Zum Abschluss werden verschiedene Adaptionsmöglichkeiten, die sich aus den Adaptivitätsvarianten ergeben, vorgestellt, und jeweils Beispiele dafür gegeben, in welchen adaptiven Lernsystemen diese bereits umgesetzt wurden.

3.1 Die Begriffe Adaption, Adaptivität und Adaptierbarkeit Der Begriff Adaption:

Das Wort Adaption leitet sich vom lateinischen Wort „adaptere“ ab, und bedeutet „anpassen“. Der Begriff Adaptierbarkeit:

Von Adaptierbarkeit wird laut [Petko und Reusser 2005] gesprochen, wenn durch externe Eingriffe Einstellungen des Programms angepasst werden können, oder Lernende selbst Grundeinstellungen vornehmen können. Der Begriff Adaptivität:

Oliver Bendel und Stefanie Hauske beschreiben die Adaptivität in [Bendel und Hauske 2006] als die Eigenschaft eines Systems, sich an eine veränderte Umwelt bzw. neue Bedingungen und An-forderungen selbst anzupassen.

Dominik Petko und Kurt Reusser beschreiben die Adaptivität in [Petko und Reusser 2005] ähnlich, nämlich als die selbstständige (automatische) Anpassung des Systems an die Eingaben der Lernenden wie z. B. Testergebnisse, Bearbeitungsgeschwindigkeit, Klickpfade usw. Der Begriff Personalisierung:

Bendel und Hauske bezeichnen Personalisierung in [Bendel und Hauske 2006] als den Vorgang, ein E-Learning-System an individuelle oder gruppenbezogene Anforderungen und Bedürfnisse anzupassen.

Die Personalisierung ist also eine Form der Anpassung des Systems an die Bedürfnisse der Lernenden. Erfolgt die Anpassung durch die Lernenden, also durch externe Eingriffe, ist die Personalisierung, wie aus den vorherigen Begriffsdefinitionen hervorgeht, nichts anderes als Adaptierbarkeit. Erfolgt die Anpassung dagegen automatisch durch das System selbst, entspricht die Personalisierung dem Begriff der Adaptivität.

3.2 Adaptivitätsvarianten

Schulmeister unterscheidet in [Schulmeister 2006] drei verschiedene Varianten von Adaptivität, wobei die Schnittstellen-Adaptivität dem Begriff der Adaptierbarkeit und die statische und dynamische Lerner-Adaptivität dem Begriff Adaptivität entspricht, wie aus den Begriffsdefinitionen in Kapitel 3.1 deutlich wird.

1. Schnittstellen-Adaptivität: Damit ist die äußere Konfiguration des Lernsystems gemeint, also die Konfiguration der Benutzeroberfläche durch die Lernenden an ihre individuellen Bedürfnisse. Schulmeister nennt in [Schulmeister 2006] als Beispiele dafür die Anpassung der Menüs, die individuell regelbaren Bildschirmgrößen, das Zuschalten von Werkzeugen oder das Anpassen an kulturelle und ethnische Unterschiede. Mit dieser Form der Adaptivität ist es den Lernenden möglich, das Lernsystem selbstständig an ihre Bedürfnisse anzupassen.

10 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten

2. Statische Lerner-Adaptivität: Damit ist die Anpassung von Lernsystemen an die individuellen Bedürfnisse der Lernenden gemeint, indem die Eigenschaften der Lernenden zu Beginn durch Abfragen ermittelt und damit die Inhalte selektiert und strukturiert werden. Somit steht den Lernenden ein speziell auf sie zugeschnittenes Lernangebot zur Verfügung. Laut [Schulmeister 2006] könnte dies eine andere Navigationsform, eine alternative Sequenz der Lernabschnitte oder eine Bereitstellung von speziellen Übungen oder Vertiefungskapiteln sein. Diese Form der Anpassung findet einmalig zu Beginn statt und wird während des Lernprozesses nicht mehr verändert.

3. Dynamische oder intelligente Lerner-Adaptivität: Damit ist im Gegensatz zur statischen Lerner-Adaptivität die dynamische Anpassung der Lernsysteme an die Lernenden gemeint, indem deren Bedürfnisse während des gesamten Lernprozesses ständig überprüft und Anpassungen unmittelbar durchgeführt werden.

3.3 Adaptive Learning Systems (ADLs)

Unter Adaptive Learning System (ADL) versteht man ein adaptives Lernsystem, welches sich an die unterschiedlichen Bedürfnisse der Benutzer selbstständig anpassen kann. Die für die Anpassung notwendigen Informationen können diese z. B. aus Datenbanken beziehen.

3.3.1 Funktionsprinzip eines ADLs nach Brusilovsky

Das ADL sammelt Informationen über die Lernenden und erstellt daraus ein Benutzermodell, welches idealerweise ständig dynamisch angepasst wird. Durch die gesammelten Informationen im Benutzermodell ist es dem ADL möglich, die Ausgabe aufgrund von festgelegten Kriterien an die Lernenden anzupassen.

Dabei sollten nach [Brusilovsky 1998] und [Mödritscher 2007] folgende Informationen für die Adaption berücksichtigt werden:

• Das Hintergrundwissen der Lernenden - Background Knowledge and Experiences: Dazu gehören Sprachkenntnisse, Allgemeinwissen und Kenntnisse im Umgang mit Computern.

11 Die Erweiterung des E-Learning-Systems Moodle um adaptierende Funktionalitäten.