Die vorliegende Diplomarbeit „Interaktive Visualisierung von Netzwerken am Beispiel von Lernobjekten“ beschäftigt sich mit der Aufgabe, aus Lernobjekten bestehende Netzwerke zu visualisieren und in ihnen zu navigieren. Hierbei werden aktuelle Ansätze aus der Informati-onsvisualisierung auf Verwendbarkeit untersucht.
Ziel dieser Arbeit ist es, eine angemessene Visualisierungstechnik für Lernnetzwerke zu erstellen. Durch die Verwendung von Interaktions- und Navigationstechniken soll dem Be-nutzer eine geeignete Navigationsmöglichkeit innerhalb der Lernnetzwerke gegeben werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Einordnung der Arbeitsziele
2.1 Hypertext und Hypermedia
2.1.1 Einführung
2.1.2 Gründe für Hypermedia im Lehr-Lern-Kontext
2.1.3 Lernprobleme bei der Nutzung von Hypermedia
2.2 Interaktion
2.2.1 Einführung
2.2.2 Interaktionsaufgaben
2.2.3 Direkte Manipulation
2.3 Metadaten
2.3.1 Einführung
2.3.2 Konzepte für Metadaten im Internet
2.3.3 Dublin Core
2.3.4 Learning Object Metadata
2.4 Aufbau des hypermedialen Netzwerkes
2.4.1 Einführung
2.4.2 Hierarchiestufen
2.4.3 Relationen
2.4.4 Beispielnetzwerk
2.5 Konkretisierung der Problemstellung
3 Visualisierung
3.1 Einführung
3.2 Taxonomien in der Informationsvisualisierung
3.3 Fokus + Kontext Techniken
3.4 Visualisierungstechniken
3.4.1 Zweidimensionale Visualisierungstechniken
3.4.1.1 Treemap
3.4.1.2 Hyperbolic Browser
3.4.1.3 Cheops-Hierarchie
3.4.2 Dreidimensionale Visualisierungstechniken
3.4.2.1 Cone & Cam Tree
3.4.2.2 Dreidimensionale Hyperbolische Graphen (H3)
3.4.2.3 Selbstorganisierende Graphen
3.5 Zusammenfassung
4 Konzeption der Anwendung
4.1 Informationsstruktur in Lernnetzwerken
4.2 Bewertung der Visualisierungstechniken in Bezug auf Lernnetzwerke
4.2.1 Bewertungskriterien
4.2.1.1 Strukturiertheit
4.2.1.2 Prägnanz
4.2.1.3 Lokalität
4.2.1.4 Auswahlpräsentation
4.2.2 Beispielnetzwerke
4.2.3 Anwendung der vorgestellten Visualisierungstechniken
4.2.3.1 Treemap
4.2.3.2 Hyperbolic Browser
4.2.3.3 Cheops-Hierarchie
4.2.3.4 Cone Tree
4.2.3.5 H3
4.2.3.6 Selbstorganisierende Graphen
4.2.4 Zusammenfassung und Bewertung
4.3 Gegebene Systemumgebung
4.3.1 Systemüberblick OR-World
4.3.2 DBLom Editor
4.3.3 OR-World Portal
4.4 Entwurfsprinzipien interaktiver Benutzungsschnittstellen
4.4.1 Aufgabenangemessenheit
4.4.2 Selbstbeschreibungsfähigkeit
4.4.3 Steuerbarkeit
4.4.4 Erwartungskonformität
4.4.5 Fehlerrobustheit
4.4.6 Adaptivität
4.4.7 Erlernbarkeit
4.5 Anforderungen an die Software
5 Implementierung der Anwendung
5.1 Konzepte der Entwicklungsumgebung
5.1.1 Java Entwicklungsumgebung
5.1.2 Konfigurierbarkeit
5.1.3 Internationalisierung
5.2 Paketstruktur
5.3 Hypertree Komponente
5.3.1 Hypertree Java Bibliothek
5.3.2 Aufbau und Implementierung der Hypertree Java Bibliothek
5.3.3 Erweiterung der Hypertree Java Bibliothek
5.4 Datenbank
5.4.1 Implementierung einer Datenbankschnittstelle
5.4.2 Änderung des Datenbankmodells
5.4.3 Klassenstruktur des hypermedialen Netzwerkes
5.5 Grafische Benutzeroberfläche
5.5.1 Menü und Color Panel
5.5.2 Hypertree Panel
5.5.3 Kontextmenü
5.5.4 Weitere Klassen
6 Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die Diplomarbeit hat zum Ziel, eine geeignete Visualisierungstechnik für komplexe Lernnetzwerke zu identifizieren und zu implementieren, um dem Benutzer eine effiziente Navigation innerhalb dieser oft unübersichtlichen Strukturen zu ermöglichen. Die zentrale Forschungsfrage fokussiert sich darauf, wie hypermediale Lernumgebungen, die aus hierarchisch verknüpften Lernobjekten bestehen, so dargestellt werden können, dass die kognitive Belastung des Nutzers reduziert wird und Navigationsprobleme vermieden werden.
- Analyse aktueller Visualisierungstechniken in der Informatik (u.a. Treemaps, Hyperbolic Browser, Cone Trees).
- Evaluation dieser Techniken hinsichtlich ihrer Eignung für hypermediale Lernnetzwerke unter Anwendung spezifischer Bewertungskriterien.
- Konzeption und Erweiterung einer Hypertree-Bibliothek in Java als Navigationswerkzeug.
- Integration der Visualisierung in bestehende Systemumgebungen wie das OR-World Portal.
- Berücksichtigung von Interaktionsprinzipien für die Gestaltung interaktiver Benutzungsschnittstellen.
Auszug aus dem Buch
3.4.1.2 Hyperbolic Browser
Der Hyperbolic Browser ist ein Konzept, um eine hierarchische Baumstruktur auf eine Kreisscheibe abzubilden. Er basiert auf einer nicht-euklidischen nämlich der hyperbolischen Geometrie. Parallele Geraden im hyperbolischen Raum haben nicht wie in der Euklidischen Geometrie konstanten Abstand. Das hat den Effekt, dass der Umfang eines Kreises im hyperbolischen Raum mit wachsendem Radius exponentiell wächst. Somit ist für Knoten, deren Anzahl mit wachsender Tiefe des Baumes ebenfalls exponentiell wachsen, ausreichend Platz.
Auf weitere mathematische Details der hyperbolischen Geometrie soll hier verzichtet werden (vgl. hierzu Anhang E).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit führt in die Thematik der Visualisierung von hypermedialen Lernobjekten ein und definiert die Problemstellung sowie das Ziel, ein Navigationswerkzeug zu entwickeln.
2 Einordnung der Arbeitsziele: Es werden die theoretischen Grundlagen zu Hypermedia, Interaktion und Metadaten sowie der Aufbau eines hypermedialen Netzwerkes erarbeitet.
3 Visualisierung: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über verschiedene Visualisierungstechniken, unterteilt in zwei- und dreidimensionale Ansätze, inklusive deren theoretischer Konzepte.
4 Konzeption der Anwendung: Es erfolgt eine Bewertung der zuvor vorgestellten Visualisierungstechniken hinsichtlich ihrer Eignung für Lernnetzwerke sowie die Festlegung von Anforderungen an die zu erstellende Software.
5 Implementierung der Anwendung: Die praktische Umsetzung wird detailliert erläutert, angefangen bei der Java-Entwicklungsumgebung über die Hypertree-Bibliothek bis hin zur Datenbankanbindung und Benutzeroberfläche.
6 Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick: Die Ergebnisse der Arbeit werden reflektiert, die gewählte Lösung bewertet und mögliche weiterführende Entwicklungen aufgezeigt.
Schlüsselwörter
Hypermedia, Visualisierung, Informationsvisualisierung, Interaktion, Hyperbolic Browser, Hypertree, Fokus + Kontext, Learning Object Metadata, LOM, OR-World, Java, Netzwerke, Navigation, Lernobjekte, Benutzeroberfläche.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer interaktiven Visualisierungslösung für komplexe, aus Lernobjekten bestehende Netzwerke, um die Navigation für den Benutzer zu verbessern.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themenbereiche sind Informationsvisualisierung, Mensch-Computer-Interaktion, Metadaten-Standards für Lernobjekte (LOM) und die praktische Softwareentwicklung in Java.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Hauptziel ist die Erstellung einer angemessenen Visualisierungstechnik, die das Problem der Desorientierung ("lost in hyperspace") und der kognitiven Überlast in großen Lernnetzwerken verhindert.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse zu Visualisierungstechniken, der Definition von Bewertungskriterien für Software-Ergonomie und der praktischen Implementierung eines Prototyps unter Anwendung der Model-View-Controller-Struktur.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Einführung in Hypermedia und Visualisierung, die Evaluierung spezifischer Techniken wie Treemaps und Hyperbolic Browser sowie die detaillierte Beschreibung der Implementierung einer Hypertree-Lösung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind insbesondere Hypermedia, Informationsvisualisierung, Interaktion, Hyperbolic Browser, Learning Object Metadata (LOM) und Java.
Warum wurde der Hyperbolic Browser als Visualisierungstechnik gewählt?
Der Hyperbolic Browser erfüllt die aufgestellten Bewertungskriterien am besten, da er durch seine nicht-lineare Darstellung eine hohe Informationsdichte bietet und durch Fokus-Kontext-Interaktion eine effiziente Navigation ermöglicht.
Welche Rolle spielt der LOM-Standard für die Visualisierung?
Der LOM-Standard liefert die semantische Struktur, anhand derer die Knoten im Lernnetzwerk organisiert und verknüpft werden, was als notwendige Voraussetzung für die grafische Darstellung dient.
Wie geht die Anwendung mit großen Netzwerken um?
Die Anwendung visualisiert Netzwerke durch den Hyperbolic Browser, wobei ein Zoom-Mechanismus sowie Interaktionsmethoden wie das Auf- und Zuklappen von Knoten genutzt werden, um die Darstellung übersichtlich zu halten.
- Arbeit zitieren
- Boris Kantwerk (Autor:in), 2002, Interaktive Visualisierung von Netzwerken am Beispiel von Lernobjekten, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185806
