Vorwort.......................................................................................................................................   4

1  Themenstellung  6

1.1  Gegenstand der Untersuchung  6

1.2  Zielsetzung.  8

1.3  Gliederung  9

2  Forschungsfeld  10

3  Forschungsstand  12

4  Forschungsmethodischer Ansatz  14

5  Technische Umsetzung der Logfile-Auswertung  15

5.1  Die Logdatei  15

5.1.1  Was ist eine Logdatei?  15

5.1.2  Übliche Server und Formate von Logdateien  15

5.1.3  Fehler in Logdateien  16

5.1.4  Aufbau einer Logdatei  17

5.2  Wichtige Begriffe der Auswertung.  18

5.2.1  Besucher  18

5.2.2  Visits  19

5.2.3  PageViews.  19

5.3  Das Analysetool „WebSuxess“  19

5.4  Schwierigkeiten bei der serverseitigen Auswertung.  20

5.4.1  Frames.  20

5.4.2  Zugriffszeiten.  20

5.4.3  Proxy-Server und Cache-Speicher  21

5.4.4  Reichweite der Erfassung  21

5.4.5  Unpräzise Aussagen.  22

5.4.6  Erhebungsmethode  22

6  Die Auswertung.  23

6.1  Ziele der Auswertung  23

6.1.1  Optimierung des Lernprogramms  23

6.1.2  Aufschlüsse über die Funktionalität anhand des Nutzungsverhalten der User  24

6.1.3  Feststellung der beliebtesten Seiten.  24

6.2  Untersuchungsvariablen  24

6.2.1  Abgegrenzter Zeitraum.  25

6.2.2  Geladene Objekte (Hits)  25

6.2.3  Seitenaufrufe.  26

6.2.4  Kenngrößen der Besuche.  26

6.2.5  Besucher  27

6.2.6  Tageswerte  29

6.3  Zeitenanalyse  30

6.3.1  Stundenanalyse  30

6.3.2  Wochentagsanalyse  33

6.3.3  Untersuchung der Einzeltage  34

6.3.4  Wochenanalyse.  41

6.3.5  Monatsanalyse.  45

6.4  Seiten- und Navigationsanalyse  45

6.4.1  Einführungsbereich  53

6.4.2  Theoriebereich.  54

2

6.4.3  Anwendungsbereich  56

6.4.4  Übungsbereich.  57

6.4.5  Geschichtsbereich  59

6.5  Besucheranalyse.  59

6.6  Navigationsanalyse  66

6.7  Browseranalyse  67

6.8  Kampagnenanalyse.  71

6.9  Vor- und Nachteile der Logfileanalyse  77

6.9.1  Vorteile  77

6.9.2  Nachteile  77

7  Zusammenfassung und Interpretation.  79

8  Anhang.  85

8.1  Datenbeispiele.  85

8.2  Datenträger / CD-Rom.  86

9  Literaturverzeichnis  88

3

Vorwort

1 Themenstellung

1.1 Gegenstand der Untersuchung

In folgender Arbeit geht es grundsätzlich um das Online-Lernprogramm „Integration in der Ingenieur-Analysis“, das vom Mathematiklehrstuhl der Technischen Universität München im Internet angeboten wird.

Im Verlauf dieser Arbeit soll die Frequentierung der einzelnen Programmteile näher untersucht werden.

Im Zeitalter der technischen Innovationen nehmen die Informations- und Kommunikationssysteme in unserer Gesellschaft einen zentralen Stellenwert ein. Sie zielen auf eine zunehmende Flexibilität und Anpassungsfähigkeit verschiedener Organisationssysteme. In Zuge dieser Entwicklung und der immer größer werdenden Informationsflut bzw. des Informationsreservoirs stellt sich die Frage, wie diese Informationsmengen verarbeitet und aufgenommen werden können. Dies betrifft auch das universitäre Umfeld mit seinen Lerninhalten. Es wird versucht, ständig neue und bessere Wege zu finden, Wissen zu vermitteln.

Mit dem Projekt des Online-Lernprogramms wird versucht, verschiedene, bereits bekannte Komponenten der Wissensvermittlung sowie Lernstrategien, wie beispielsweise das Ansprechen verschiedener Lernbereiche (visuell, auditiv, motorisch), mit neuen Kommunikationstechniken (Internet, virtuell-interaktiv) zu verknüpfen. In diesem Fall wird besonderer Wert auf die virtuell-visuelle Aufarbeitung der Daten und zugleich ortsvariablen Informationsdarbietung gelegt.

Diese Kombination zeichnet u.a. das vorliegende, entwickelte Programm aus. Dieses Programm wird an der Technischen Universität München (TUM) seit 1998 zur Unterstützung der viersemestrigen Vorlesungsreihe „Höhere Mathematik“ als ein studienbegleitendes Lernprogramm für Ingenieure, Naturwissenschaftler und Informatiker verwendet. Die Strukturierung des Lernprogramms stützt sich dabei stark auf das zweibändige Lehrbuch „Höhere Mathematik“, welches von den Vorlesungs-Dozenten, Kurt Meyberg und Peter Vachenauer, verfasst wurde. 1

Von der erstmals 1998 eingesetzten Pilotversion bis hin zum endgültigen Programm, wie es unter http://www-hm.ma.tum.de ² einzusehen ist, wurde es in Zusammenarbeit von Medienzentrum der Technischen Universität München und dem Mathematischen Institut entwickelt.

Es liegen jedoch noch keine wissenschaftliche Ergebnisse darüber vor, die sich speziell mit dieser Art der Wissensdarbietung auseinandersetzen und dadurch belegen könnten, dass ein Fortschritt der Lernstoffbewältigung erzielt werden könnte. Lernstoffbewältigung steht jedoch nicht allein im Vordergrund, sondern wird hier vielmehr als Überbegriff verschiedener Faktoren dieser Herausforderung gesehen. Die Frage müsste also lauten: „Wie können effektiv Lerninhalte vermittelt werden?“

Durch das hier entstandene Programm wurde für die Benutzergruppe eine Möglichkeit des Lernens geschaffen, die verschiedene Wege zur Erreichung der Lernziele integriert. Motivation wird beispielsweise u.a. dadurch erreicht, dass eine Verbindung Lernstoff-Kommunikationsform (Internet) stattfindet. Des weiteren wird durch Animationen mathematischer Zusammenhänge der visuelle Lernkanal besonders angesprochen, wozu Bücher nicht in der Lage sind. Lediglich Filme könnten diesen Effekt erreichen, wobei diese wesentlich unflexibler und zudem nicht interaktiv sind.

Gerade durch die Interaktivität wird erreicht, dass der Lernende aktiv am Lernprozess beteiligt ist und aufgefordert wird, sich mit der Materie auseinander zusetzen. Allein dadurch, dass sich die heranwachsenden Generationen, vor allem diejenigen, die sich den naturwissenschaftlichen Bereichen widmen, verstärkt mit Informations- und Kommunikationssystemen beschäftigen, und sogar in ihren Alltag fest integriert haben, kann davon ausgegangen werden, dass eine Lernstoffvermittlung mittels dieser neuen Systeme auf hohe Resonanz / Motivation stößt. Der Lernstoff wird somit direkt in ein bereits verinnerlichtes Kommunikationssystem integriert und somit die Schwelle der Neuartigkeit herabgesetzt. Natürlich gilt es, diese Thesen zu belegen. Dies soll u.a. durch verschiedene Analysen, die im Zusammenhang mit speziell diesem Programm, angestellt werden.

Somit wird geprüft, ob es überhaupt Sinn macht, solche Entwicklungen weiter zu verfolgen bzw. voranzutreiben indem die Resonanz und die Beurteilung der Studente n zu dem benutzten Programm ausgewertet werden. Zudem kann mittels einer Logfileanalyse das „Bewegungsverhalten“ des Nutzers im Programm beobachtet werden und auf wichtige Details der Programmnutzung geschlossen werden.

Nur wenn festgestellt ist, dass ein generelles Interesse in der Zielgruppe vorhanden ist, sollte man sich mit dieser Art der Lernstoffvermittlung und den Einzelheiten der technischen Umsetzung intensiver auseinandersetzen.

Bei der Struktur der Arbeit lehnte ich mich sehr stark an den Aufbau des Analysewerkzeugs von Exody „WebSuxess“. Dieses Programm wurde aufgrund des Ratschlags von Michael Adler ausgewählt. Es wird häufig von größeren Firmen eingesetzt um Ihre Webseiten hinsichtlich von Werbestrategien zu untersuchen.

Als Hauptvorteil und Entwicklungsanlass der vorlesungsbegleitenden, multimedialen Umsetzung wird in erster Linie die wirkungsvolle Integration vieler anschaulicher Bilder und Animationen angesehen, wie sie in einem herkömmlichen Lehrbuch nicht möglich sind. Der Benutzer kann

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sich außerdem im Gegensatz zur Vorlesung zeit- und ortsunabhängig selbständig Lerninhalte aneignen und vertiefen.

Das vollständige Programm wurde in den ersten vier Wochen des WS 2000/2001 in die Vorlesungen und Übungen der höheren Mathematik für Maschinenwesen bzw. Chemie-Ingenieurwesen zielgerichtet eingebunden, so dass die Studenten aktiv auf dieses Angebot hingewiesen wurden. Die Zielgruppe des Online-Lernprogramms beschränkt sich allerdings nicht allein auf die in diesen Vorlesungen unterrichteten Studenten, sondern kommt allen Studierenden naturwissenschaftlicher Fächer vor allem im ersten Semester zugute.

1.2 Zielsetzung

Das globale Ziel der Arbeit ist die Verbesserung der internetbasierten Lernsoftware. Sie gliedert sich in zwei Teile: Teil A: Sylvia Binner: Auswertung und Analyse der Einschätzungen von Studierenden mittels Fragebogen Teil B: Jörg Brummer: Auswertung und Interpretation des netzgestützten Lernprogramms mittels Logfiles

Absicht dieser zweiteiligen Arbeit ist eine Nutzungsanalyse dieses Online-Lernprogramms, um aus den Ergebnissen Schlussfolgerungen für mögliche Verbesserungen, Weiter- oder Neuentwicklungen der Lernmöglichkeiten mit Hilfe von Informations- und Kommunikationssysteme zu erlangen.

Hierfür werden, neben einer schriftlichen Befragung der Benutzergruppe, welche von meiner Studienkollegin Sylvia Binner zu diesem Thema zeitgleich durchgeführt wurde, die zugrundeliegenden Logdateien der Monate September, Oktober, November, Dezember 2000 und Januar 2001 herangezogen.

Es soll festgestellt werden, wie das Programm innerhalb eines Zeitabschnitts benutzt wird. Die protokollierten Daten zeigen nicht nur die Zugriffszeiten, sie liefern vielmehr Bewegungsbzw. Abrufmuster der Website. Diese wiederum können Aufschlüsse über die Funktionalität und die Häufigkeit der Seitenabrufe geben. Die aus den aufgezeichneten Daten gewonnenen Erkenntnisse sollen helfen, das Programm zu optimieren (Gestaltung, Benutzerführung, Erreichbarkeit, etc.).

Aus dem Hintergrund heraus, dass nur eine gewissenhafte und detaillierte Auseinandersetzung mit neuen Techniken zu brauchbaren Ergebnissen führen kann, muss dies im Rahmen verschiedener Arbeiten geschehen. Diese Arbeit stellt einen Teilbereich dieser Auseinandersetzung dar.

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1.3 Gliederung

Nach der Klärung, in welchem Umfeld die Arbeit stattfinden soll, werden in den darauffolgenden Punkten Fragen aufgeführt, die die Bearbeitung des Themas begründen bzw. erklären sollen. Danach wird kurz aufgezeigt, inwieweit sich andere Arbeiten mit dieser Thematik bereits auseinandergesetzt haben und gegebenenfalls deren Ergebnisse dargestellt. Anschließend wird der forschungsmethodische Ansatz erläutert, d.h. mit welcher Methode, wie und warum aus der empirischen Sozialforschung gearbeitet wird. Den Kern der Arbeit bildet die Klärung der technischen Bereiche zum grundsätzlichen Verständnis der Logdatei und die Auswertung und Interpretation der einzelnen Analysen selbst. Abschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse in Kurzform zusammengetragen und hinsichtlich der Ausgangsfragestellungen interpretiert.

Auswertungsziele sind dann detailliert in Kapitel 6.1 Ziele der Auswertung zusammengefasst.

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5 Technische Umsetzung der Logfile-Auswertung

5.1 Die Logdatei

5.1.1 Was ist eine Logdatei?

Jeder Zugriff (Hit) auf den Web-Server wird in einer Datei (Logdatei) chronologisch protokolliert. Man kann daraus Zeit, Datum und zugegriffene Datei ersehen, ebenso wie den Host-Namen bzw. die IP-Adresse des Computers, von dem aus auf die Web-Site zugegriffen wurde, sowie einige weitere Informationen.

Diese Logdateien sind die Grundlage für Analyse-Tools (hier: WebSuxess) bzw. für Datenbanken, um das Besucherverhalten auf der Web-Site zu analysieren, da hier viele Detailinformationen abgespeichert werden. Um nur einige zu nennen:

• Wann erfolgte der Zugriff (Datum und Uhrzeit)?

• Welche exakte Seite innerhalb der Webpräsenz (URL) wurde abgerufen? • Von welchem Link, bzw. welcher Suchmaschine (URL) erfolgte das Ansteuern der Web-Site? • Welcher Browser wurde benutzt?

Unabhängig davon, ob ein eigener Web-Server betrieben wird oder Festplattenspeicher auf einem Server des Providers (virtueller Server, Web-Hosting) angemietet wird, sollte der Provider auf jeden Fall die Logdateien zur Verfügung stellen, um Untersuchungen vornehmen zu können. Diese Logdateien müssen auf dem PC gespeichert werden, auf dem WebSuxess eingesetzt wird.

Weitere Informationen über unterschiedliche Formate der Logdateien finden Sie im folgenden Abschnitt.

5.1.2 Übliche Server und Formate von Logdateien

WebSuxess unterstützt u.a. Logdatei-Formate Webservern.

„Leider protokollieren Web-Server nicht alle im gleichen Format. Im Laufe der Zeit sind so eine ganze Reihe von Formaten für Logdateien entstanden. Die folgende Übersicht zeigt die von WebSuxess unterstützten Logdatei-Formate:“ 13

WebSuxess: Anwendungshilfe )

Alle Besucherzugriffe auf der zu untersuchenden Webseite werden von dem Web-Server in sogenannten Logdateien protokolliert.

Bei der mir vorliegenden Aufzeichnung handelt es sich um das Combined Logfile Format, dies kann z.B. so aussehen:

cip3-12.cip.bauwesen.tu-muenchen.de - - [11/Jan/2001:08:37:50 +0000] "GET /pics/blue_arrow.gif HTTP/1.1" 200 54 "http://www-hm.ma.tum.de/" "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows 98)" 14

Speichert der Web-Server die Logdateien nach dem Common Log File Format, werden in der Datei Access.log (o.ä.) nur die Zugangsinformationen mitgeschrieben. Die entsprechende Zeile sähe dann so aus:

cip3-12.cip.bauwesen.tu-muenchen.de - - [11/Jan/2001:08:37:50 +0000] "GET /pics/blue_arrow.gif HTTP/1.1" 200 54

Die im Unterschied zum Combined Logfile Format hier nicht mitgeschriebenen Daten finden Sie in der Datei Referrer.log ¹⁵ ("http://www-hm.ma.tum.de/" ) bzw. in der Datei Agent.log ¹⁶ ("Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows 98)").

5.1.3 Fehler in Logdateien

Das Analysetool kann aus verschiedenen Gründen Fehler in den Logdateien melden. Ein häufig verbreiteter Fehler betrifft das Zeitfeld. Damit WebSuxess die Visits richtig erkennen kann, wird erwartet, dass die Zugriffe auf den Server in exakter zeitlicher Reihenfolge in der Logdatei protokolliert werden. Manchmal wird allerdings die Uhr des Servers umgestellt, etwa wenn sie vor- oder nachgeht. Die Uhr kann auch bei der Umstellung zwischen Sommer- und Winterzeit automatisch umgestellt werden. Diese Fehler

(Fehlermeldung: 'absteigende Einträge im Zeitfeld') wurden in dem zu untersuchenden Fall nicht festgestellt. (vgl. Exody, WebSuxess: Anwendungshilfe , Version 4 Service Release 2)

Ein weiterer Zeitfehler kann auftreten, wenn die Uhr des Benutzers nicht richtig eingestellt ist (siehe hierzu Kapitel 5.4.2 Zugriffszeiten).

Verschiedentlich kann auch beobachtet werden, dass Web-Server nach 23 Uhr mit 24, 25, ... weiterprotokollieren. Auch in diesem Fall würde WebSuxess eine oder mehrere Zeilen als fehlerhaft melden. In der Gesamtanalyse kann somit ein ungültiges Datum für den letzten Zugriff angezeigt werden. Auch dieser Fehler ist bei den Aufzeichnungen nicht vorgekommen.

5.1.4 Aufbau einer Logdatei

Die Logdatei ist die chronologische Aufreihung der vom Server verzeichneten Zugriffe (Hits). Anhand eines Eintrages soll das Prinzip und die einzelnen Bedeutungen erläutert werden. Man muss sich dabei allerdings vorstellen, dass an einem Tag mehrere tausend solcher Zeilen von der Logdatei verzeichnet werden. Das hier verwendete Combined Logfile Format wurde von einem Apache Server aufgezeichnet.

Anhand eines exemplarischen Eintrags in der Logdatei, sollen die einzelnen Komponenten/Bestandteile in unten stehendem Beispiel erläutert werden.

Beispiel:

cip3-12.cip.bauwesen.tu-muenchen.de - - [11/Jan/2001:08:37:50 +0000] "GET /pics/blue_arrow.gif HTTP/1.1" 200 54 "http://www-hm.ma.tum.de/" "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows 98)"

5.2 Wichtige Begriffe der Auswertung

5.2.1 Besucher

Ein ‚Besucher’ der Web-Site ist jemand, der sich die Web-Seiten ansieht. WebSuxess verwendet die IP-Adressen oder den Host-Namen des Rechners, von dem aus der Besucher auf die Web-Seiten zugegriffen hat, um die Besucher zu identifizieren. Das hat verschiedene Konsequenzen.

Zum einen werden dadurch nicht wirklich Menschen, sondern nur Rechner identifiziert. Wenn also ein Rechner mit einer statischen IP-Zuweisung von mehreren Besuchern verwendet wird (wie das z.B. in Zipp-Pools an Universitäten der Fall ist), so tauchen sie in der Auswertung nur als ein ‚Besucher’ auf. Wenn andererseits eine Person verschiedene Rechner verwendet, wird sie von WebSuxess entsprechend der Zuordnung ‚Besucher zu IP-Adresse’ oder ‚Host-Namen’ nicht als ein ‚Besucher’, sondern als ‚mehrere Besucher’ in den Auswertungen aufgeführt.

Zum anderen weisen Online-Dienste ihren Benutzern meistens keine feste IP-Adresse zu, sondern vergeben die IP-Adressen dynamisch bei der Einwahl in den Online-Dienst. Das hat zur Folge, dass die ‚Besucher’, die über einen Online-Dienst ins Internet gelangen, nicht eindeutig identifiziert werden können. In der Regel wird der Provider, der den Internetdienst zur Verfügung stellt, erkannt.

Eine dynamische Verteilung von IP-Adressen wird auch von einigen Firewalls vorgenommen. ‚Besucher’, die hinter einem Netz mit Firewall arbeiten, können daher ebenfalls nicht eindeutig identifiziert werden.

Trotz dieser Einschränkungen erhält man dennoch einen guten Überblick über die ‚Besucher’ der Web-Site bzw. deren Bewegungsmuster, das sie beim Surfen auf den Seiten hinterlassen. (vgl. Exody, WebSuxess: Anwendungshilfe , Version 4 Service Release 2)

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