Entwicklung eines Lern- und Präsentationsmoduls für moderne Softwareprodukte

Inhaltsverzeichnis

Danksagung

Abstract

Abstract

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Aufgabenstellung
1.2 Lösungsschritte

2 Grundlagen
2.1 Was ist E-Learning?
2.2 Didaktische Modelle
2.2.1 Selbstlernkonzept
2.2.2 Tutorielle Konzepte
2.2.3 Explorative Konzepte
2.3 Analyse bisheriger Lösungen
2.3.1 Screenrecording
2.3.2 Software-Assistenten
2.3.3 Hilfesysteme

3 Entwicklung eines Präsentationsund Lernmoduls
3.1 Ziele
3.1.1 Sprachen
3.1.2 Auflösung
3.1.3 Grafische Benutzeroberfläche
3.1.4 Anwendungssoftware
3.1.5 Erlernen einer Software
3.1.6 Speicherplatz
3.2 Lösungen
3.2.1 Sprache
3.2.2 Auflösung und grafische Benutzeroberfläche
3.2.3 Anwendungssoftware
3.2.4 Erlernen einer Software
3.2.5 Speicherplatz
3.3 Der Prototyp
3.3.1 Basisstruktur
3.3.2 Implementierung Recorder
3.3.3 Implementierung Player
3.3.4 Implementierung Trainer

4 Test und Evaluierung
4.1 Test des Prototypen
4.1.1 Sprachen
4.1.2 Auflösung
4.1.3 grafische Benutzeroberfläche
4.1.4 Anwendungssoftware
4.1.5 Erlernen einer Software
4.1.6 Speicherplatz
4.2 Evaluierung

5 Zusammenfassung und Ausblick
5.1 Zusammenfassung
5.2 Ausblick
5.2.1 Erweiterte Steuerung
5.2.2 Kontextsensitivität
5.2.3 Kommentare
5.2.4 Entfernte Schaltfläche
5.2.5 Auswertung des Lernerfolges

6 Literaturverweise

7 Anlagen
7.1 Komplette Struktur der XML-Schema-Datei (XSD)

Danksagung

An dieser Stelle möchte ich mich bei all jenen bedanken, die durch ihre fachliche und persönliche Unterstützung zum Gelingen dieser Diplomarbeit beigetragen haben.

Besonderer Dank gebührt vor allem meinen Eltern und meinen Großeltern, durch deren Unterstützung dieses Studium erst ermöglicht wurde.

Weiterer Dank gilt meinem Betreuer an der Hochschule Harz Prof. Dr. Bernhard Zimmermann, sowie meinen Betreuern in der Firma Braasch & Jäschke Computertechnik Dipl. Ing. Uwe Braasch und Dipl. Ing. Norman Bauersfeld, die mir stets mit wissenschaftlichen Ratschlägen zur Seite standen. Auch bei allen anderen Mitarbeitern der Firma möchte ich mich für die gute Zusammenarbeit bedanken.

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Implementierung eines Softwaremoduls, welches zur Präsentation und zum Erlernen von Softwareprodukten geeignet sein soll. Dazu werden die Verfahren untersucht, die das Lernen mit elektronischen Medien ermöglichen. Diese Verfahren zählen zur Kategorie des E-Learning.

Des Weiteren werden die Vorund Nachteile der bisherigen Lösungen analysiert und anhand der Ergebnisse, werden die Ziele für das Modul erarbeitet. Zu diesen Zielen gehören unter anderem: die Unabhängigkeit von der Sprache, die Unabhängigkeit von der Auflösung und die Unabhängigkeit von der grafischen Benutzeroberfläche.

Die Hauptproblematik dieser Arbeit ist das Finden von Lösungen, die zur Umsetzung der Ziele geeignet sind. Die gefundenen Lösungen führen zur Entwicklung eines Prototyps, dessen Implementierung beschrieben wird. Als letztes erfolgen Test und Evaluierung des Prototyps.

Abstract

This paper deals with the development and implementation of a software module, which should suitable for the presentation and to learning from software products. The procedures, that make the learning with electronic media possible, are examined to it. These procedures are among the category of the E-Learning.

The pre and disadvantages of the previous solutions are analyzed of the further and on the basis of the results, the goals for the module are developed. To these goals belongs among other things: the independence of the language, the independence of the dissolution and the independence of the graphic user-interface.

The main problem of this work is the finding of solutions that are suitable for the realization of the goals. The found solutions lead to the development of a prototype, whose implementation is described. In the end, test and evaluation of the prototype take place.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Screenrecording

Abbildung 2: Office-Assistent

Abbildung 3: Borland Delphi 6 Hilfetext

Abbildung 4: Tooltip

Abbildung 5: Auflösung beeinflusst Bildschirmkoordinaten

Abbildung 6: veränderte Auflösung des Programmfensters

Abbildung 7: verändertes Design einer grafischen Benutzeroberfläche

Abbildung 8: Anpassung der grafischen Benutzeroberfläche

Abbildung 9: Unabhängigkeit von der Anwendungssoftware

Abbildung 10: Verbreitung der Aufzeichnungen über das Internet

Abbildung 11: die registrierten Benutzereingaben werden an das Modul weitergeleitet

Abbildung 12: Aufteilung des Programmfensters in Arbeitsfläche und Steuerelemente

Abbildung 13: Bei der Aufzeichnung wird der Name eines Steuerelementes übermittelt

Abbildung 14: Bei der Wiedergabe wird anhand des Namens die Position ermittelt

Abbildung 15: Unterschied zwischen relativen und absoluten Koordinaten

Abbildung 16: Bei der Aufzeichnung werden die relativen Koordinaten und die ID übermittelt

Abbildung 17: Anwendungsprogramm transformiert die relativen in absolute Koordinaten

Abbildung 18: das Modul analysiert und kontrolliert die registrierten Benutzereingaben

Abbildung 19: PAP, Kontrolle durch Trainer

Abbildung 20: Beispiel-Lernanwendung

Abbildung 21: Beispiel aus einer XML-Instanz

Abbildung 22: Ein Beispiel aus der XML-Schema-Datei

Abbildung 23: Aufbau einer XML-Datei nach dem entworfenen Schema

Abbildung 24: Beispielanwendung in curamess

Abbildung 25: die Basisstruktur des Moduls

Abbildung 26: die Klassenstruktur des Recorders

Abbildung 27: die Klassenstruktur des Players

Abbildung 28: die Klassenstruktur des Trainers

Abbildung 29: Vergleich: Speicherplatzbedarf Screenrecording und neue Lösung

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Merkmale für Auswahl und Einsatz didaktischer Modelle [8] (S. 70)

Tabelle 2: Vorund Nachteile von Screenrecording

Tabelle 3: Vorund Nachteile von Software-Assistenten

Tabelle 4: Vorund Nachteile von Hilfesystemen

1 Einleitung

Seit dem Beginn der 80er Jahre erfuhr die Computerindustrie einen großen Aufschwung. Bedingt durch steigende Rechenleistung und sinkende Produktionskosten, stieg die Verbreitung von Personalcomputern bis auf ca. 300 Millionen verkaufte Einheiten im Jahr 2007. Neben den Standardanwendungen wie Textverarbeitung oder Tabellenkalkulation wird der PC in immer mehr Anwendungsgebieten eingesetzt. Für die unterschiedlichen Einsatzbereiche werden ständig neue Softwareprodukte entwickelt, um Anwender bei ihrer Arbeit in fachspezifischen Gebieten optimal zu unterstützen.

Softwareprodukte bilden das Wissen der Hersteller für die Lösung von Aufgaben ab. Um dieses Wissen nutzbar zu machen, muss der Anwender zusätzlich zum Kauf der Software das Know-how über die grundlegenden Funktionen und Abläufe sowie die Bedienung der Produkte erlernen. Die meisten Anwender nutzen für die tägliche Arbeit mehrere Softwareprodukte. Jedes Programm muss erlernt werden und somit steigt mit zunehmender Anzahl der Programme auch der Lernaufwand. Der Lernaufwand übersteigt häufig den Anschaffungspreis und daher müssen Wege gefunden werden, um den Anwender beim Erlernen einer Software besser zu unterstützen.

Ein möglicher Weg sind Schulungen, auf denen Anwender die Arbeit mit einer Software trainieren. Diese personalisierten Schulungen sind zeitaufwändig und teuer. Daher wird weltweit an alternativen zeitund Kosten sparenden Methoden zum effektiven Erstellen, Verteilen und Vermitteln von Know-how gearbeitet.

Die Veränderungen im Vertrieb von Softwareprodukten verstärken diesen Trend. Bisher wurden Produkte häufig vom Hersteller über Großhändler (Distributor) und Händler an den Anwender vertrieben. Durch das Internet können Hersteller Informationen effektiv erstellen, veröffentlichen und potentiellen Kunden diese Informationen bereitstellen. Die direkte Kommunikation zwischen Hersteller und Anwender führt zunehmend zu einem Direktvertrieb der Produkte. Da der Direktvertrieb eine höhere Gewinnspanne für den Hersteller und einen günstigeren Preis für den Benutzer ermöglicht, setzt sich diese Vertriebsform zunehmend durch.

Der Direktvertrieb erfordert allerdings auch den direkten Know-how-Transfer vom Hersteller zum Benutzer, denn es gibt keine Zwischenstationen mehr. Benötigt der Anwender Unterstützung, so wendet er sich an denjenigen, von dem er die Software erworben hat. Die Hersteller sind deshalb gezwungen, Ressourcen für den Know-how Transfer bereitzustellen.

Die bisherigen Lösungen für den Wissens-Transfer sind Zeitund Kostenaufwändig.

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung effektiver Methoden für die Erstellung, Verteilung und Nutzung von Know-how vom Hersteller zum Anwender. Als Vorarbeit für die Entwicklung der effektiven Methode wurde eine Marktanalyse durchgeführt.

1.1 Aufgabenstellung

Die Aufgabenstellung kommt von der Firma braasch & jäschke computertechnik in Wernigerode:

Ziel der Diplomarbeit ist es, durch den Einsatz von Microsoft Visual Studio 2005 und der Programmiersprache C# ein Modul für die Präsentation und das Erlernen von Softwareprodukten zu entwickeln. Die vorhandene Methode des Screenrecording soll vollständig abgelöst werden. Das Modul soll bei unterschiedlichen Bildschirmauflösungen, Spracheinstellungen und Bedienoberflächen zuverlässig arbeiten. Dazu ist eine aktive Schnittstelle zwischen dem Modul und der Anwendungssoftware erforderlich. Um das Modul zum Erlernen von Softwareprodukten zu nutzen, müssen Anwendereingaben ausgewertet und kontrolliert werden.

Die Diplomarbeit beinhaltet folgende Teilaufgaben:

- Marktrecherche
- Übersicht über die vorhandenen Systeme
- Analyse des bestehenden Screenrecording - Prozesses
- Aufstellung der Funktionsmatrix für das Präsentationsmodul
- Aufstellung der Funktionsmatrix für das Lernmodul
- Ausarbeitung der Schnittstelle Modul – Anwendungsprogramm
- Prototypische Implementierung des Moduls
- Erstellung eines Präsentationsmoduls

Script erstellen durch Aufzeichnen von Benutzereingaben Script speichern

Script editieren

Script abspielen zur Präsentation des Anwendungsprogramms

- Erstellung eines Lernmoduls Benutzereingaben kontrollieren Benutzereingaben verarbeiten
- Bewertung der Lösungen hinsichtlich des operativen Einsatzes

In der Aufgabenstellung sind die Rahmenbedingungen für die Arbeit genannt:

- Modulentwicklung mit Microsoft Visual Studio 2005, Programmiersprache C#
- Module auf Windows XP und Windows Vista lauffähig

1.2 Lösungsschritte

Für die Bearbeitung der Diplomarbeit wurde ein PC-Arbeitsplatz in der Firma zur Verfügung gestellt. Als Prototyp zur Implementierung wurde das vorhandene Programm curamess genutzt. curamess ist eine Photogrammetriesoftware, die in mehreren Sprachen vorliegt und über wechselbare Oberflächen verfügt. Von curamess gibt es mehrere Versionen mit unterschiedlichen Funktionsausstattungen, Bezeichnungen und Oberflächen. Der Know-how- Transfer dieser Produkte erfolgt durch Videos, daher gibt es umfangreiche Erfahrungen im Screenrecording.

Aufgrund dieser Erfahrungen soll die Methode des Screenrecording abgelöst werden. Das neue Modul muss überall bei unterschiedlichen Bildschirmauflösungen, Spracheinstellungen und Bedienoberflächen zuverlässig arbeiten.

Diese Forderungen können mit einfachen Mitteln nicht erfüllt werden. Deshalb ist die Entwicklung einer aktiven Schnittstelle zwischen dem Modul und der Anwendungssoftware erforderlich. Um das Modul zusätzlich zum aktiven Erlernen von Produkten nutzen zu können, müssen Anwendereingaben ausgewertet und kontrolliert werden.

Bei der Bewältigung der Aufgabe wurde die folgende Vorgehensweise angewandt: Zunächst musste recherchiert werden, welche Lösungen bereits existieren. Auf Grundlage dessen, wurde eine Übersicht über die vorhandenen Systeme erstellt.

Im nächsten Schritt wurde das bisherige Verfahren analysiert und bewertet.

Danach wurden die Funktionsmatrizen für das Präsentationsmodul und für das Lernmodul aufgestellt.

Anhand dieser Funktionsmatrizen wurde die Schnittstelle zwischen dem Modul und dem Anwendungsprogramm ausgearbeitet. Anschließend wurde das Modul prototypisch implementiert:

1. Für die Erstellung einer Präsentation werden die Benutzereingaben aufgezeichnet.
2. Anhand dieser Daten wird ein Script erstellt, welches speicherund editierbar ist.
3. Die Wiedergabe der erstellten Scripte dient zur Präsentation eines Anwendungsprogramms.
4. Um eine Software aktiv zu erlernen, müssen die Benutzereingaben nicht nur erfasst, sondern auch kontrolliert werden können.

Abschließend wurde die Lösung hinsichtlich des operativen Einsatzes bewertet.

2 Grundlagen

In diesem Kapitel werden die Grundlagen geschaffen, die zum Verständnis der nachfolgenden Kapitel nötig sind.

Ziel ist es ein Präsentationsund Lernmodul zu entwickeln. Um Lernen am und mit dem Computer zu ermöglichen, existieren bereits viele verschiedene Konzepte. Diese Konzepte werden unter dem Begriff E-Learning zusammengefasst. Daher wird nun zunächst erläutert, was sich hinter dem Begriff E-Learning versteckt. Anschließend wird auf eine spezielle Form des E-Learning, das Computer Based Training (CBT), eingegangen. Danach folgt eine Analyse der Lösungen zum Präsentieren und Erlernen von Softwareprogrammen.

2.1 Was ist E-Learning?

„Unter E-Learning (englisch electronic learning – elektronisch unterstütztes Lernen), auch E- Lernen genannt, werden – nach einer Definition von Michael Kerres – alle Formen von Lernen verstanden, bei denen digitale Medien für die Präsentation und Distribution von

Lernmaterialien und/oder zur Unterstützung zwischenmenschlicher Kommunikation zum Einsatz kommen [10]. Im Bereich des E-Learning haben sich im Laufe der Zeit verschiedene Techniken und Technologien entwickelt, welche allesamt in unterschiedlichen didaktischen Szenarien realisiert wurden. Dazu gehören unter anderem:

- Computer Based Training (CBT)
- Web Based Training (WBT)
- Blended Learning
- Virtuelles Klassenzimmer
- Computer-Supported Cooperative Learning
- Business TV
- Rapid E-Learning

Die einzelnen Techniken werden nun nachfolgend kurz erläutert.

Computer Based Training (CBT): Bei computerbasierten Trainingsanwendungen handelt es sich um Lernprogramme, welche räumlich und zeitlich flexibel einsetzbar sind. Dabei ist charakteristisch, dass Lernende nicht in direktem Kontakt mit dem Lehrenden stehen. Die Lerninhalte werden meist auf CD-ROM oder DVD vertrieben und beinhalten multimediale Programme. Die multimedialen Inhalte bestehen aus Animationen, Videos, Bildern und

Audios. Diese Form des E-Learning existiert bereits seit den 80er-Jahren des 20. Jahrhunderts und es steht das Selbststudium im Vordergrund. (vgl. [1])

Web Based Training (WBT): Diese netzbasierten Anwendungen stellen eine Weiterentwicklung des Computer Based Training dar. Die Verbreitung des Lernstoffes erfolgt nicht über einen Datenträger, sondern über das Netz. Dabei können die Lernangebote via Interoder auch Intranet online aufgerufen werden. Dieses Konzept bietet vielseitige Möglichkeiten. Es wird beispielsweise die Kommunikation und auch Interaktion des Lernenden mit einem Tutor, aber auch Mitlernenden, ermöglicht. Diese Kommunikation und Interaktion kann mit allen gängigen Mitteln der Internetkommunikation, wie E-Mail, Chat, oder Foren realisiert werden. Auch der Einsatz von Audio- und Videokonferenzen wäre möglich. (vgl. [2])

Blended Learning: Dieser Begriff bedeutet direkt übersetzt „vermischtes Lernen“ und beschreibt ein Konzept, bei dem mehrere verschiedene Lernmethoden, Medien, sowie lerntheoretische Ausrichtungen miteinander kombiniert werden sollen. Durch diese Kombination sollen die Vorteile der verschiedenen Medien und Methoden verstärkt und die Nachteile minimiert werden. Blended Learning, auch als hybrides Lernen bezeichnet, soll eine didaktisch sinnvolle Verknüpfung von Präsenzveranstaltungen und virtuellem Lernen auf der Basis neuer Informationsund Kommunikationsmedien sein. (vgl. [3])

Virtuelles Klassenzimmer: Hier wird eine für das Lernen wichtige Lerngruppe gebildet und es wechseln sich Selbstlernphasen mit Gruppenarbeiten ab.

Eine mögliche Ausprägung dieses Konzeptes ist die, dass ein Dozent moderiert und Anwendungen auf dem Rechner des Moderators mittels Application Sharing allen Lernenden zur Verfügung gestellt werden. Application Sharing ist die gleichzeitige Nutzung von

Programmen und Daten durch wechselseitigen Zugriff auf einen Computer. Nach Beendigung kann der aufgezeichnete Unterricht ausgewertet und für die Individualbetreuung, sowie für zukünftige Lernschritte herangezogen werden. (vgl. [4])

Computerunterstütztes kooperatives Lernen: Beschreibt einen Ansatz, bei dem kooperatives Lernen, also Lernen in Gruppen, durch den Einsatz moderner Kommunikations- Technologie unterstützt werden soll. Durch das kollaborative Lernen in Gruppen kann jeder der Lernenden seine individuellen Erfahrungen einbringen und neues Wissen erwerben. Diese Form des Lernens kann sowohl an einem Ort, in speziell dafür eingerichteten Computer-

Laboren aber auch räumlich getrennt, verbunden durch Computernetze, erfolgen. (vgl. [5])

Business TV: Darunter wird ein Fernsehprogramm verstanden, dass speziell zur Unternehmenskommunikation für eine geschlossene Gruppe eines Unternehmens produziert und ausgestrahlt wird. Zu dieser geschlossenen Gruppe gehören unter anderem die Mitarbeiter, Lieferanten oder auch Kunden einer Firma. Ein in Deutschland häufig genutztes Synonym ist der Begriff Corporate TV.

Business TV wird eingesetzt, um die Zielgruppe schnell und umfassend zu informieren, zu motivieren und zu schulen. Im Bereich des E-Learning kann es effizient eingesetzt werden, da ein hoher Anteil der Belegschaft zur gleichen Zeit, die gleichen Inhalte sehen und hören kann. Das Lernen mit bewegten Bildern, ist wegen der starken Wirkung von audio-visuellen Eindrücken auf unsere Sinne sehr effizient und effektiv. (vgl. [6])

Rapid E-Learning: Diese deutschsprachige Wortschöpfung ist eine Mischung aus Rapid Prototyping und E-Learning. Kennzeichnend für Rapid Prototyping ist die schnelle und geradlinige Erreichung vorher klar definierter Ziele. Damit wurden Prinzipien der Informatik und Betriebswirtschaft in den pädagogischen Bereich übertragen.

Allgemein bezeichnet es die schnelle Erstellung von Lerninhalten für ein festgelegtes Ziel, in einer festgelegten Qualität. Zielsetzung ist dabei die benutzerorientierte Gestaltung interaktiver Systeme. Dies soll durch die Bereitstellung von gebrauchstauglichen Hardund Softwarekomponenten, sowie qualitativ hochwertiger Inhalte erreicht werden.

Der Unterschied zur Produktion von Web (WBT) und Computer basierten Trainingsanwendungen (CBT) liegt darin, dass die Inhalte nicht erst erstellt und dann auf eine Webpräsenz hochgeladen werden müssen. Die Grundlage wird stattdessen von bereits vorhandenen Dateien gebildet. Diese werden dann entsprechend erweitert und in eine, für das Vermitteln von Wissen, geeignete Form gebracht. (vgl. [7])

Im Bereich des E-Learning haben sich demnach bereits einige Technologien etabliert. Alle ermöglichen das Lernen mit elektronischen Medien, jedoch sind nicht alle für die Präsentation und das Erlernen von Softwareprodukten geeignet.

Beispielsweise kann Business TV zwar dafür verwendet werden, um eine große Zielgruppe umfassend und detailliert zu informieren und zu trainieren, es ist jedoch zu unflexibel. Ein Lernender kann nur die Inhalte betrachten, die zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgestrahlt werden. Kennt er eine bestimmte Lektion bereits, so ist es ihm nicht möglich diese zu überspringen. Des Weiteren soll die weltweite Präsentation und Lerntätigkeit ermöglicht werden. Mit Business TV ist dies sicherlich möglich, allerdings wäre es mit immensen Kosten verbunden.

Das Internet gewinnt, in Bezug auf die Verbreitung von Softwareprodukten, immer mehr an Bedeutung. Daher liegt es nahe, diese Technologie auch zur Verbreitung der Präsentationsund Lehreinheiten zu nutzen. Eine E-Learning-Technik, welche auf dieser Idee aufbaut, ist die des webbasierten Trainings (WBT). Das zu entwickelnde Lernmodul sollte hauptsächlich für das Selbststudium konzipiert werden. Daher ist es nicht notwendig, alle Aspekte, die das WBT bietet umzusetzen. So ist es beispielsweise unnötig die Kommunikation der Lernenden untereinander zu unterstützen.

WBT ist eine Weiterentwicklung des computerbasierten Trainings (CBT). Dabei wurde zwar die Art und Weise der Distribution von Lehreinheiten verändert, die grundlegenden didaktischen Modelle sind jedoch gleich. Im nachfolgenden Abschnitt soll daher ein Überblick über die didaktischen Modelle gegeben werden.

2.2 Didaktische Modelle

Zu den didaktischen Modellen beim computerbasierten und webbasierten Training zählen das Selbstlernkonzept, das tutorielle Konzept und das explorative Konzept. In der Praxis werden alle drei Modelle sowohl separat eingesetzt als auch miteinander kombiniert. Welches Modell schließlich einsetzt wird, hängt davon ab, welche Zielgruppe erreicht werden soll, welches Lernthema vorliegt und um welchen Einsatzzweck es sich handelt. Nachfolgend soll nun eine

Übersicht über die wichtigsten Merkmale gegeben werden. (vgl. [8] S. 42 – 43)

2.2.1 Selbstlernkonzept

Ziel bei diesem Konzept ist es, sich selbst Wissen anzueignen. Damit ist gemeint, dass das Programm keinerlei Unterstützung, zum Beispiel in Form von Rückmeldungen, anbietet. Es gibt auch sonst keine Aufgaben, Tests, Übungen oder sonstige Instrumente der gesteuerten Wissensvermittlung. Stattdessen werden dem Anwender multimedial aufbereitete Informationen und Wissensbausteine in einer offenen Struktur angeboten. Somit kann er frei durch die Inhalte navigieren und für sich selbst entscheiden, was für ihn wichtig ist. Dabei nimmt das Programm zu keinem Zeitpunkt Einfluss, stellt aber nützliche Zusatzfunktionen, wie Suchfunktion oder Lexika, zur Verfügung. Die Grundidee hinter diesem Konzept ist, dass schneller und zielgerichteter auf Informationen zugegriffen werden kann. Dieses Konzept bietet somit für diejenigen Vorteile, welche bereits über Vorwissen verfügen oder sich ganz gezielt in bestimmte Themenbereiche einarbeiten möchten. Deshalb werden solche Systeme auch als „Informationssysteme“, „Wissensdatenbanken“ oder „Expertensysteme“ bezeichnet. Am besten sind solche Anwendungen geeignet, für das schnelle Aufsuchen und Nachschlagen von Informationen. Die Anwender sollten allerdings über eine gewisse Erfahrung darüber verfügen, wie mit solchen Informationssystemen gelernt wird. Es besteht sonst die Gefahr, dass in der Masse der Informationen die Orientierung verloren geht. (vgl. [8] S.43 – 47)

2.2.2 Tutorielle Konzepte

Tutorielle Lernprogramme führen den Anwender schrittweise an die neuen Lerninhalte heran. Das Programm übernimmt dabei die Rolle eines stillen Lernbegleiters und schaltet sich nur bei Bedarf oder wenn es der Lerndialog mit dem Anwender verlangt, ein. Dabei wird der Lernende durch den gesamten Lernstoff begleitet und es werden ihm kontinuierlich Rückmeldungen über die erbrachte Lernleistung gegeben. Ein solches System besteht in der Regel aus logisch aufeinander aufbauenden Lernsequenzen. Diese setzen sich aus Lehreinheiten zusammen, welche aus neuen Informationen und Wissensbausteinen bestehen. Direkt darauf bezogene Aufgaben und Tests schließen die Sache ab. Tutorielle Lernprogramme sind meistens für Nutzer ohne Vorkenntnisse konzipiert.

Es haben sich insgesamt drei verschiedene Programmtypen herausgebildet, welche Lerninhalte nach dem tutoriellen Konzept vermitteln. Dies sind Trainingsund Testprogramme, tutorielle und intelligente tutorielle Systeme. Nachfolgend werden diese Typen kurz erläutert. (vgl. [8] S. 46 – 47)

Trainingsprogramme dienen dazu, bereits bearbeiteten Lernstoff zu üben beziehungsweise zu wiederholen. Dabei werden keine neuen Lehrinhalte vermittelt, sondern es wird lediglich vorhandenes Wissen abgefragt. Das Konzept relativ einfach, aber effizient. Mittels Fragen und Aufgaben zum Thema, welche der Anwender beantworten beziehungsweise lösen muss, wird der Lernstoff gefestigt. Wird eine Frage falsch beantwortet, so wird sie vom Programm zu einem späteren Zeitpunkt erneut vorgelegt. Ist die Antwort nun richtig, wird die Aufgabe dennoch in unregelmäßigen Abständen wiederholt, um den Lernerfolg zu zementieren. Die Rückmeldung des Programms fällt dabei zumeist sehr knapp aus, um ein schnelles Bearbeiten der Fragen zu gewährleisten. Häufig wird lediglich mit einem „richtig“ oder „falsch“ signalisiert, ob die Aufgabe korrekt gelöst wurde oder nicht.

Hilfestellungen werden vom Programm eher in rudimentärer Art und Weise gegeben. Das heißt, es steht meist nur eine Musterlösung zur Verfügung, welche entweder automatisch eingeblendet wird - zum Beispiel nach einer vorgegebenen Anzahl an Fehlversuchen - oder generell als Option zur Verfügung steht.

Trainingsprogramme eignen sich sehr gut zum Lernen von Einzelbegriffen, wie Vokabeln oder Fachbegriffen, oder als Testinstrument. (vgl. [8] S. 48 – 49)

Mit Hilfe von tutoriellen Systemen sollen neue Lerninhalte vermittelt werden. Zielgruppen sind daher Personen mit keinem oder einheitlichem Kenntnisstand. Diese Zielgruppen beziehungsweise Anwender sollen sich nun schrittweise neues Wissen aneignen. Deshalb sind solche Systeme aus Lernsequenzen aufgebaut. Die Vermittlung der Lerninhalte erfolgt in mehreren Phasen. Als erstes erfolgt eine Einführung, in der die Lernziele vorgestellt werden. Anschließend werden die Inhalte präsentiert und erklärt, woraufhin eine Abfrage des Wissens mit Hilfe von Tests und Aufgaben erfolgt. Nun werden die Ergebnisse ausgewertet und ein Gesamtresultat präsentiert. Als letztes wird eine Zusammenfassung gegeben, welche die Lernsequenz schließlich beendet.

Als eines der wichtigsten Merkmale ist zu nennen, dass die Möglichkeiten der freien Navigation eingeschränkt sind. Das heißt, dass nur einzelne Lernsequenzen, nicht aber einzelne Inhalte, angesteuert werden können. Mit unter steht dem Anwender jedoch frei, ob er den vorgesehenen Lernweg beschreitet, oder sich seine eigenen Sequenzen zusammenstellt und durcharbeitet. Ein weiteres wichtiges Merkmal solcher Systeme ist, dass der Nutzer eine differenzierte Rückmeldung darüber bekommt, wie er bei den einzelnen Lerninhalten abgeschnitten hat. Dem Nutzer wird demnach nicht nur mitgeteilt, ob er einen Test richtig oder falsch gelöst hat, sondern er erhält umfangreichere Ergebnisse. In der Regel gibt es einzelne Meldungen dafür, ob der Anwender die Aufgabe vollständig richtig, teilweise richtig/falsch, richtig, aber unvollständig oder vollständig falsch beendet hat. Wenn mehrere Lösungsversuche vorgesehen sind, kann durch diese Rückmeldung auch ein Hinweis auf die richtige Lösung gegeben werden.

Besonders gut eignen sich solche Systeme als Einführung in neue Themengebiete, was als Grundlage für den Einsatz weiterführender Lernsysteme, wie beispielsweise Simulationen, dienen kann. (vgl. [8] S. 49 – 53)

Eine Weiterentwicklung der tutoriellen Systeme sind die intelligenten tutoriellen Systeme. Als „Intelligent“ werden solche Systeme deshalb bezeichnet, weil sie die Auswahl, Präsentation und Abfrage von Lerninhalten automatisch an Vorkenntnisse, Lernfortschritt und intellektuelle Fähigkeiten des Anwenders anpassen. Dies wird dadurch realisiert, dass das Programm die Aktivitäten des Anwenders permanent überwacht und ermittelt, mit welchem Erfolg der Nutzer bei den einzelnen Tests abschneidet. Anhand dessen wird ein Bedarfsprofil erstellt. Auf Basis dieses Profils werden dann geeignete Informationen und Aufgaben ausgewählt, welche dem Lernenden anschließend präsentiert werden. Auf Grund dieser Eigenschaften, ist es besonders gut für Zielgruppen geeignet, welche nicht über ein einheitliches Vorwissen verfügen.

Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Systemen, können hier nicht eigenständig einzelne Lernthemen ansteuert werden. Die Navigation ist also sehr eingeschränkt. Dies liegt ganz einfach daran, dass das Programm, wie bereits beschrieben, unmittelbar auf die Eingaben des Anwenders reagiert und ihm den Lernweg vorgibt. Auch andere Strukturen fehlen, da sie in einem solchen System überflüssig sind, so zum Beispiel die Auswertungsund Rückmeldestrukturen.

Diese Intelligenz eines solchen Programms ist aber auch ein großer Nachteil. Um eine effiziente Kontrolle und Auswertung des Anwenders zu realisieren, muss ein hoch komplexes mathematisches Modell verwendet werden, was einen enormen zeitlichen und somit auch finanziellen Aufwand bedeutet. Aus diesem Grund sind Intelligente tutorielle Systeme auch kaum verbreitet. (vgl. [8] S. 53 – 54)

2.2.3 Explorative Konzepte

In Programmen, die diesem Konzept folgen, steht das „entdeckende Lernen“ im Vordergrund. Der Anwender wird nicht geführt und bekommt auch keine Rückmeldungen. Vielmehr soll er selbst Zusammenhänge frei erforschen und erkunden können, weshalb ihm eigens konstruierte Lernwelten zur Verfügung stehen. Das Lernziel besteht darin, Funktionsweisen und Wirkungsprinzipien von dynamischen Abläufen und Prozessen kennen zu lernen, zu erfassen und letztlich auch zu beeinflussen. Dem Nutzer sollen demnach die Konsequenzen seiner Handlungen, in komplexen Systemen, vor Augen geführt werden, damit er sie besser abschätzen kann. In einem solchen Programm müssen daher Instrumente zur Verfügung stehen, mit deren Hilfe Größen beeinflusst und die Wirkungsweise verdeutlicht werden kann. Wie beim tutoriellem Konzept, gibt es auch hier verschiedene Programmtypen, welche sich im Laufe der Zeit entwickelt haben. Dabei wird zwischen Mikrowelten, Simulationen, Planund Lernspielen sowie Lernabenteuer unterschieden. (vgl. [8] S. 54 – 55)

Mit dem Begriff Mikrowelten werden Anwendungen bezeichnet, in denen versucht wird, ein komplexes System aus der realen Welt in einem virtuellen Raum vollständig abzubilden. Es kann somit durch Manipulationen frei erforscht werden. Aufgabe des Anwenders ist es, ein Modell selbstständig zu (re-)konstruieren und Rückschlüsse auf Wirkungsprinzipien, Funktion und Gesetzmäßigkeiten des Gegenstandes zu ziehen. Um seine Aufgabe erfüllen zu können, werden dem Nutzer verschiedene Instrumente zur Verfügung gestellt, mit dessen Hilfe er die digitale Welt in irgendeiner Form verändern und beeinflussen kann. In Mikrowelten gibt es keine Beschreibung von Lernzielen oder Aufgaben. Auch Hinweise oder Informationen zur richtigen Lösung sind nicht vorhanden. Rückmeldungen liefert das System ausschließlich in audiovisueller Form.

Um mit dieser Art der explorativen Systeme gut und effektiv lernen zu können, muss der Lernende über ein gutes Selbstlernkonzept, eine entsprechende Disziplin und über Vorkenntnisse verfügen. Ein großer Nachteil derartiger Programme ist, dass es sehr schwer möglich ist, den Lernerfolg zu messen und auszuwerten. Meist wird dies erst durch den Einsatz eines Zusatzmoduls ermöglicht. Beim Einsatz von Mikrowelten ist es jedoch nicht von Bedeutung, welches Ergebnis beim Lernen erzielt wurde. Vielmehr gilt das Interesse der

Art und Weise, wie der Lernerfolg erzielt wurde. (vgl. [8] S. 55 – 59)

Als die komplexeste Form von Lernprogrammen gelten die Simulationen. Hier werden aufwendig gestaltete, authentische Nachbildungen vielschichtiger und untereinander in Beziehung stehende Wirkungssysteme, deren Einzelelemente auf verschiedenen Ebenen in einem wechselseitigen Abhängigkeitsverhältnis stehen, dargestellt. Sie dienen dazu, das Funktionsprinzip komplexer Gesamtsysteme so genau wie möglich zu simulieren. Typisch für solche Lernsysteme ist, dass die Aufgabenstellung, die Reflexion der Situation, die Handlung und die Entscheidung, die Rückmeldung und die Lernerfolgskontrolle, also alle Aspekte des Lernens, ausschließlich anwendungsbezogen sind und sich in einem realistischen Kontext befinden. Dabei stehen Benutzer und System in einem ständigen (Lern-)Dialog.

Simulationen erfordern vom Anwender gute Vorkenntnisse und sie sind nur zur praktischen Erprobung von Wissen geeignet, weshalb eine Einbindung in ein pädagogisches Gesamtkonzept sinnvoll ist. (vgl. [8] S. 59 – 61)

Planund Lernspiele stellen eine Weiterentwicklung der Simulationen dar. Grundidee und Konzept gleichen denen der Simulation. Auch hier wird der Anwender in eine komplexe, authentische und realistische Lernumgebung versetzt, mit deren Hilfe er Einblick in dynamische Abläufe und Prozesse erhalten kann. Aufbauend auf diesen Erfahrungen soll der Nutzer Problemlösungsstrategien und anwendungsbezogene Fertigkeiten entwickeln. Lernziel ist somit, dass Aneignen und Trainieren strategischen Denkens und Handelns in komplexen Zusammenhängen.

Der wichtigste Unterschied im Vergleich mit Simulationen ist, dass hier die Szenariotechnik bewusst mit Elementen des Rollenspiels verknüpft wird. Der Anwender übernimmt also die Rolle eines virtuellen Charakters und wird somit Teil der multimedialen Lernsituation, was dazu führen soll, dass der Benutzer emotional eingebunden wird. Diese emotionale Beteiligung ist gerade aus lernpsychologischer Sicht sehr wichtig, da hierdurch die Aufmerksamkeitsspanne deutlich erhöht und kontinuierlich auf hohem Niveau gehalten wird. Das hat den Vorteil, dass der Lernerfolg beträchtlich gesteigert wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass Anwender durchschnittlich 75 Prozent der gezeigten Lerninhalte „behalten“, und das in komplexen Problemsituationen und ohne Wiederholung.

Ähnlich wie bei Simulationen ist auch hier die Einbindung in ein pädagogisches Gesamtkonzept durchaus sinnvoll, und auch über Vorkenntnisse sollte der Benutzer verfügen. (vgl. [8] S. 61 – 65)

In Lernabenteuern soll die Intensität der emotionalen Beteiligung noch weiter erhöht werden, was die Lernleistungen noch weiter steigern soll. Es handelt sich dabei, in erster Linie, um ein Computerspiel, welches von mehreren Lernebenen durchzogen ist. Somit werden alle Lerninhalte ausschließlich in spielerischer Art und Weise vermittelt.

Ähnlich wie bei Planund Lernspielen, übernimmt auch hier der Anwender die Rolle eines virtuellen Charakters, in einer virtuellen Welt. Die Handlung des Spiels, welche einen gewissen Spannungsbogen aufweisen sollte, soll dazu dienen die Neugier und den Spieltrieb der Benutzer zu wecken, da dies die Aufmerksamkeit und Behaltensleistung deutlich steigern kann. Außerdem führt dies dazu, dass der Anwender druckfrei lernen kann und auch bei der Auseinandersetzung mit den Inhalten unbefangen bleibt.

Tutorielle Komponenten, oder Lernbausteine sind in Lernabenteuern nicht vorhanden. Das Lernen erfolgt ausschließlich durch das Spiel und ebenso die Lernerfolgskontrolle. Handelt der Lernende falsch, so hat dies negative Auswirkungen auf seinen virtuellen Charakter. Agiert er richtig, hat es dementsprechend positive Konsequenzen. Wie bei Simulationen und Planund Lernspielen, wird hier das Erfassen von komplexen Zusammenhängen ermöglicht und die Lernleistungen sind ähnlich gut. Gleichzeitig sind derartige Systeme dazu geeignet Grundlagenwissen zu vermitteln und daher von Menschen ohne besondere Vorkenntnisse einsetzbar, was ja bei anderen explorativen Konzepten nicht der Fall ist. (vgl. [8] S. 65 – 69) Zur Klärung der Frage, welches dieser Konzepte am Besten geeignet wäre, um die gesteckten Ziele zu erreichen, werden die einzelnen Konzepte, hinsichtlich der Merkmale für Auswahl und Einsatz, miteinander verglichen (siehe Tabelle 1).

[...]