IMS Learning Design als Grundlage für die Gestaltung von e-Learning-Systemen

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Zielsetzung
1.2 Gang der Untersuchung

2 Grundlegende Begriffe

3 Standardisierungs-Organisationen

4 Standards & Spezifikationen
4.1 Standards für Metadaten
4.1.1 Metadaten (Daten über Daten)
4.1.1.1 XML
4.1.1.2 Resource Description Framework (RDF)
4.1.2 Dublin Core
4.1.3 ARIADNE Educational Meta-data Specification (AMS)
4.1.4 IMS (Instructional Management Systems)
4.1.4.1 IMS Meta-data
4.1.4.2 IMS Digital Repositories Interoperability
4.1.4.3 IMS Content Packaging Specification
4.1.4.4 IMS Question and Test Interoperability
4.1.4.5 IMS Simple Sequencing Specification
4.1.4.6 IMS Reusable Definition of Competency or Educational Objective
4.1.4.7 IMS Learner Information Package
4.1.4.8 IMS Enterprise
4.1.4.9 IMS Guidelines for Developing Accessible Learning Applications
4.1.4.10 IMS Learning Design Specification

5 IMS Learning Design
5.1 UML
5.2 Educational Modelling Language (EML)
5.3 Neuerungen im IMS LD
5.4 Solution for Everything?

6 Empirische Untersuchung zur Adaption der IMS Spezifikationen
6.1 Fragestellungen
6.2 Adaption IMS Meta-data, IMS CP, IMS SS
6.3 Adaption der IMS QTI
6.4 Adaption des IMS LIP
6.5 Adaption des IMS Learning Designs
6.6 Adaptionsszenario
6.7 Fazit der Untersuchung

7 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

Anhang A

Anhang B
Fragebogen
Auswertung

Anhang C

Anhang D

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 3.1: Kooperationsnetzwerk von Standardisierungsorganisationen

Abbildung 4.1: Metadatenbeispiel

Abbildung 4.2: Datenzusammenhänge in einem RDF-Graphen

Abbildung 4.3: Die Architektur des DRI Modells

Abbildung 4.4: Das Package Interchange File

Abbildung 4.5: Struktur des imsmanifest.xml

Abbildung 4.6: Mögliche ASI Datenstrukturen in der QTI

Abbildung 4.7: Datenstrukturen der Resultatsberichte in der QTI

Abbildung 4.8: Visuelle Darstellung einer Frage

Abbildung 4.9: Integration der Sequencing Information in ein Content Package

Abbildung 4.10: Die Datenstruktur des LIP

Abbildung 4.11: Beispiel für ein Datenobjekt des IMS Enterprise

Abbildung 4.12: Architektur eines einfachen Enterprise Systems

Abbildung 5.1: Assoziation und Generalisierung

Abbildung 5.2: Navigierbarkeit und Abhängigkeit

Abbildung 5.3: Komposition und Aggregation

Abbildung 5.4: UML Verbindungstypen

Abbildung 5.5: Das Basismodell der OUNL-EML

Abbildung 5.6: IMS LD als Layer für andere Spezifikationen

Abbildung 5.7: 1. und 2. Ebene der XML Struktur bei EML

Abbildung 5.8: 1. und 2. Ebene der XML Struktur beim IMS LD

Abbildung 5.9: UML Modell für das IMS Learning Design Level A

Abbildung 5.10: UML Modell für das IMS Learning Design Level B

Abbildung 5.11: UML Modell für das IMS Learning Design Level C

Abbildung 5.12: Vergleich reguläres IMS CP mit Lehr-/ Lerneinheit Package

Abbildung 6.1: Das Buchregalmodell von SCORM 2004

Abbildung 6.2: Konvertierung SCORM 1.2/SCORM 2004 (Stand 16.03.04)

Tabellenverzeichnis

Tabelle 4.1 AMS Version 2.0

Tabelle 4.2 Mapping der Metastandards

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Problemstellung und Zielsetzung

In dieser Arbeit geht es um Standardisierungen. Sie sind immer dann ein Thema, wenn durch vielfältige, schnelle, verteilte und unabgestimmte Entwicklungen die Inkompatibilität wächst.

Eine solche Situation ist in der Entwicklung von e-Learning-Systemen entstanden. Die Evolution des Internets und anderer Technologien (Softwaretools: Chat, E-mail, Conferencing, oder Hardwaretechnologien: Speichermedien, Serversysteme, etc.) hat zu einem Wachstum der Lehr- und Lernmöglichkeiten abseits der traditionellen Form, dem Präsenzkurs, geführt. Das Internet macht es möglich, online zu lernen und zu lehren. Aus- und Weiterbildung wird zu jeder Tageszeit möglich und kann überall auf der Welt genutzt werden. Verteiltes und webbasiertes Lernen vereinfacht die Möglichkeiten des Wissensaustauschs über Organisations- und Unternehmensgrenzen hinweg.

Motiviert durch diese neuen Möglichkeiten des Lehrens und Lernens wurden vielerorts Materialsammlungen erstellt und Vorgehensweisen entwickelt. Dabei wurden zunächst die Integrationsmöglichkeiten von Materialen und Methoden in übergreifende Lernplattformen (Learning Management Systeme, LMS) vernachlässigt. Und auch die Kompatibilität der Lernplattformen untereinander fand zunächst wenig Berücksichtigung.

Das Wachstum des e-Learning-Marktes und der damit einhergehende Wunsch nach Austauschbarkeit von Materialien (Contents) hat das Entstehen von Initiativen zur Schaffung von Standards gefördert.

Um verteiltes Lernen zu ermöglichen, werden inzwischen unterschiedliche Spezifikationen entwickelt, die den Austausch von Lernmaterialien und Kursteilen unterstützen sollen. Die Spezifikationen und Standards werden dazu benötigt, die Interoperabilität bzw. den Austausch von Informationen zwischen unterschiedlichen Lernplattformen und Betriebssystemen zu erreichen. Nur so kann verteiltes Lernen im eigentlichen Sinne realisiert werden. Und nur dadurch kann zusätzliches, nicht vom jeweiligen Systemanbieter vorbereitetes Lehrmaterial in bereits vorhandene Learning Management Systeme importiert werden.

Das Konzept der Wiederverwendbarkeit von Lernmaterialien spielt für die Schaffung und Durchsetzung von Spezifikationen und Standards eine nicht unwesentliche Rolle. Der Entwicklungsprozess von Lehr-/ Lerneinheiten und die Erstellung von Lehrmaterialen kann durch die Wiederverwendbarkeit von Bausteinen (learning objects) effizienter gestaltet werden. Durch die Verwendung von Spezifikationen und Standards kann der Programmierungsaufwand bei der Entwicklung von Systemen erheblich reduziert werden, da von Standardisierungsorganisationen bestimmte Elemente für den Programmierer vordefiniert bzw. in Einzelfällen ganze Module zur Integration bereitgestellt werden.

Bei der Betrachtung des Aspekts der Wiederverwendbarkeit geht es insbesondere auch um die vielfältige Nutzung des Contents, also der Lerninhalte für unterschiedliche Lernziele und in unterschiedlichen Lernumgebungen. Dieser Aspekt hat wesentlich dazu beigetragen, die Diskussion um die Entwicklung eines standardisierten Learning Designs zu fördern, in dem Lerninhalte in Verbindung mit weiteren standardisierbaren Aspekten des e-Learnings spezifisch kombiniert und wiederverwendet werden können.

Obwohl die Sinnhaftigkeit von Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit mit Hilfe entwickelter Standards offensichtlich ist, haben sich entsprechende Ansätze in der Praxis nur teilweise durchsetzen können. Einige der Standardisierungsansätze des IMS Konsortiums werden in dieser Arbeit vorgestellt und anschließend im Hinblick auf die Adaption als Standards und Spezifikationen auf dem e-Learning-Markt untersucht. Es geht darum herauszufinden, in wie weit eine Adaption der IMS Spezifikationen bereits stattgefunden hat und welche Interessen zu einer Integration dieser Modelle führen. Dabei soll auch betrachtet werden, ob und wodurch sich die Interessen der auf dem e-Learning-Markt beteiligten Institutionen bezüglich der Verwendung von IMS Standards unterscheiden.

Die bislang entwickelten Spezifikationen bzw. Standards sind oft sehr unterschiedlich. Diese Unterschiedlichkeit entsteht überwiegend durch spezielle Schwerpunkte und Sichtweisen bei der Entwicklung von Lernsystemen und Lerninhalten. Statt universelle Standards für Lernsysteme zu entwickeln und abzustimmen, setzen sich deren Entwickler zumeist in Working Groups intensiv mit einzelnen spezifischen Problemstellungen auseinander. Die Konzentration auf konkrete Problemstellungen, wie z.B. Qualitätssicherungsaspekte, Lernerinformationen, kollaborative Technologien, hat zu zahlreichen detailliert ausgearbeiteten Spezifikationen und Standards geführt.^[1] Das in der Arbeit diskutierte IMS Learning Design zielt unter anderem darauf ab, die unterschiedlichen Spezifikationen und Standards zu integrieren.

Ein weiteres Problem bei der Standardisierung von e-Learning entsteht bei der Einbeziehung pädagogischer Elemente in e-Learning-Systeme. Pädagogische und didaktische Aspekte sind nur durch eine Integration in eine dafür geeignete Beschreibungssprache möglich. Schließlich sollen die pädagogischen und didaktischen Konzepte von Computersystemen interpretiert und angewandt werden können. Die Berücksichtigung pädagogischer Aspekte ist notwendig, da hierdurch Lernerfolge der Kursteilnehmer erheblich beeinflusst bzw. in bestimmten Fällen überhaupt erst ermöglicht werden. Das in dieser Arbeit vorgestellte IMS Learning Design versucht diese Lücke zu schließen. Die pädagogischen Hintergründe und Ansätze der Spezifikation sollen deshalb näher betrachtet werden und später in die Adaptionsdiskussion mit einfließen.

Insgesamt verfolgt die vorgelegte Arbeit das Ziel, einen Überblick über den Umfang und die Erfolge bisheriger Standardisierungsbemühungen zu geben und diese Untersuchungsergebnisse im Zusammenhang mit dem Konzept des IMS Learning Design auf zukünftige Durchsetzungschancen zu diskutieren.

1.2 Gang der Untersuchung

Zunächst sollen in Kapitel 2 einige grundlegende Begriffe definiert werden, um eine bessere Orientierung in der Materie zu ermöglichen und das Verständnis der folgenden Kapitel erleichtern. Zum Einblick in die aktuellen Entwicklungen im Bereich der e-Learning-Standards und Spezifikationen und zur Vorbereitung der späteren Diskussion der Lösungsansätze für die Problematiken des verteilten Lernens/ Lehrens werden in Kapitel 3 der Arbeit einige der Organisationen vorgestellt, die sich mit der Entwicklung von Spezifikationen im e-Learning-Bereich befassen. Kapitel 4 enthält den ersten Hauptteil dieser Arbeit. Hier werden die einzelnen IMS Spezifikationen beschrieben, die sich später im IMS Learning Design wiederfinden. Für das Verständnis der Spezifikationen wird am Anfang des Kapitels 4 eine kurze Einführung in die Vorzüge und die Notation von XML gegeben, da XML die Grundlage der hier vorgestellten Spezifikationen und Standards darstellt. Die in Kapitel 4 vorgestellten Modelle sind historisch nach ihrer Verabschiedung strukturiert, da sie teilweise aufeinander aufbauen.

Das IMS Learning Design, das in Kapitel 5 behandelt wird, ist die neueste Spezifikation des IMS Konsortiums. Bei diesem Modell handelt es sich um eine Educational Modelling Language, die UML als Modellierungssprache verwendet. Die Unified Modelling Language wird zu Beginn des Abschnitts in Kapitel 5.1 erläutert, bevor die näheren Hintergründe und Ursprünge der Educational Modelling Language betrachtet werden. Hier werden zudem die pädagogischen Ansätze bei der Modellierung von Lehr-/ Lerneinheiten diskutiert. Im folgenden wird das Learning Design des IMS Konsortiums vorgestellt und Unterschiede des Modells zu der nativen EML der Open Univesity of the Netherlands herausgearbeitet. In Kapitel 6 wird abschließend die aktuelle Verbreitung der IMS Spezifikationen untersucht und die Interessen unterschiedlicher Institutionen bezüglich einer Adaption der Spezifikationen analysiert.

2 Grundlegende Begriffe

e-Learning

Der Begriff e-Learning ist ein Sammelbegriff für alle Arten des technologiegestützten Lehrens und Lernens. Dazu gehören Begriffe wie z.B. CBT (Computer-based Training), WBT (Web-based Training), WBI (Web-based Instruction), CBI (Computer-based Instruction), CAI (Computer-aided Instruction), etc. um nur ein paar davon zu nennen, ohne auf diese im Speziellen einzugehen. Es gibt jedoch keine klare Trennung dieser Begriffe. Oft gehen die Bedeutungen in einander über, oder gleichen sich. Die begriffliche Vielfalt oft identischer Bedeutungen erfordert einen Konsens, um eine Klärung von Sachverhalten zu erleichtern. CBTs bezeichneten ursprünglich CD-Rom Produkte, während WBTs eine Lernanwendung im Internet bezeichnen.^[2] Schwierig wird es jedoch bei einem Lehr-/ Lernsystem, dass beide Arten nutzt. Der Begriff e-Learning umfasst alles, was derzeit, aber auch früher, unter informations- und kommunikationsunterstütztem Lernen zu verstehen ist.^[3]

Zum Beispiel gehören Übertragungen von Lehr-/ Lerninhalten über das Internet, das Intranet/Extranet, Audio- und Videokassetten, Satellitenwege, interaktives Fernsehen und CD-ROM ebenfalls dazu.

Der Begriff e-Learning ist somit nicht sehr präzise, da das eigentliche „Learning“ nur ein Teilbereich der Aus- und Weiterbildung ist. Es werden jedoch alle Formen der Aus- und Weiterbildung durch neue Medien unter e-Learning zusammengefasst. Aus diesem Grund sind vorangestellte begriffliche Definitionen häufig notwendig, um die Vielfalt der Bedeutungen für den Leser oder Nutzer einzugrenzen.^[4] In dieser Arbeit beschränkt sich e-Learning auf verteilte (durch Netzwerke) und/oder internetbasierte Formen der Aus- und Weiterbildung. CBTs, die in ihrer ursprünglichen Bedeutung in Form von CD-ROM Kursen angeboten werden, sollen an dieser Stelle außen vor gelassen werden.

Plattform

Es gibt verschiedene Arten von Plattformen. Wenn in dieser Arbeit der Begriff „plattformunabhängig“ verwendet wird, ist von unterschiedlichen Betriebssystemen oder Programmiersprachen die Rede. Plattformunabhängigkeit bezeichnet die Fähigkeit eines Programms oder eines Formats, auf unterschiedlichen Systemen ausgeführt bzw. interpretiert werden zu können.^[5] Plattformunabhängigkeit ist ein Teilbereich der Interoperabilität. Zusammen mit der Fähigkeit der systemübergreifenden Übertragungsmöglichkeit, z.B. durch das http-Protokoll, gilt ein Format als interoperabel.

„E-Learning-Plattformen“ bezeichnen im Gegensatz hierzu lediglich unterschiedliche Lern- und Verwaltungsinstrumente, welche die Lerner und Lehrenden zusammenführen. Sie übernehmen alle Funktionen von der Kursentwicklung und Information bis zum Testen und zur Zertifizierung. Mit Hilfe von e-Learning-Plattformen ist eine schnelle, kostengünstige und sehr effiziente Verbreitung von Wissen möglich.^[6] E-Learning-Plattformen können gegebenenfalls in unterschiedlichen Programmiersprachen erstellt worden sein, oder auf unterschiedlichen Systemen laufen. Dies muss nicht notwendigerweise der Fall sein. Ebenso können sie gleich programmiert sein und auf den gleichen Systemen laufen, gelten jedoch auf Grund der verschiedenen Anbieter, des Look-and-Feels oder der spezifischen Nutzungsweise als unterschiedliche Plattformen. E-Learning-Plattformen müssen nicht plattformunabhängig sein.

Diese Begriffliche Unterteilung des Wortes „Plattform“ sollte bei dessen Verwendung beachtet werden. Die e-Learning-Plattform wird in der Regel als Learning Management System bezeichnet (LMS).

Learning Management System (LMS)

LMS stellen den Zugang zu Online Learning Services her. In der Regel gehören Services wie Zugangskontrolle, die Bereitstellung der Inhalte, Kommunikationstools und die Organisation von Benutzergruppen zu den Aufgaben eines LMS. Zusätzlich wird die Darstellung des Content durch die Layoutvorgaben des LMS bestimmt.^[7]

Eine Definition von Hall (2001) erklärt die Aufgaben eines LMS folgendermaßen:

„A Learning Management System (LMS) is software that automates the administration of training events. All Learning Management Systems manage the log-in of registered users, manage course catalogs, record data from learners, and provide reports to management.

There used to be a distinction between Learning Management Systems and more powerful Integrated Learning Management Systems. That distinction has now disappeared. The term Learning Management System is now used to describe a wide range of applications that track student training and may or may not include functions such as:

- Authoring
- Classroom management
- Competency Management
- Knowledge management
- Certification or compliance training
- Personalization
- Mentoring
- Chat
- Discussion boards”^[8]

In Kapitel 5.2 wird im Rahmen der Educational Modelling Language von einer Runtime (Laufzeit) Umgebung gesprochen. Diese wird ebenfalls von einem LMS oder einer e-Learning-Plattform bereitgestellt, um z.B. Kursinhalte interpretieren und anwenden zu können. Zusammenfassend und bezogen auf diese Arbeit stellt ein LMS das „ausführende System“. In dieser Arbeit wird keine Trennung zwischen e-Learning-Plattform, LMS und e-Learning-System gemacht. Kursinhalte bzw. Contents gelten in diesem Rahmen nicht als Teil eines Learning Management Systems.

Funktionen, die für eine Ausführung des Lehrens und Lernens notwendig sind, können sowohl in den Inhalten, als auch in den Systemen spezifiziert sein. Die Inhalte werden in einem, vom LMS vorgegebenen Layout präsentiert. Durch die Bereitstellung von Tools (Chat, Diskussionsräume, Videopräsentationstools etc.) wird eine flexible und anpassbare Kursgestaltung ermöglicht.

Es gibt unterschiedliche Formen von LMS. Sie können rein web-basiert, durch eine Internetplattform anwendbar sein, oder auf einem Intranetserver eines Unternehmens installiert werden.^[9]

Lernobjekte (learning objects)

Die Möglichkeiten und Eigenheiten des Lehrens und Lernens, die sich durch die Evolution des e-Learning ergeben, verändern ebenso die Art und Weise, in der Unterrichtsmaterialen für das elektronische Lernen konzipiert, entwickelt und transferiert werden. Das Konzept der Verwendung von Lernobjekten ist Teil der Überlegung, Materialien anpassbar, wiederverwendbar und erweiterbar zu gestalten.^[10] Dieser Ansatz greift auf die Ideen objektorientierter Modellierung in der Softwareentwicklung zurück, in der die Wiederverwendung und Anpassung von Softwareteilen bzw. Entwicklercode hohe Effizienzsteigerungen ermöglichte. Dieser Ansatz lässt sich auf das e-Learning übertragen. Ursprünglich hatten Dozenten viel Mühe, Lehrmaterialien auf ihre Kurse anzupassen, indem sie externe Lehrmaterialien in ihre Einzelteile zerlegten, um sie nach ihren eigenen Wünschen und Zielen wieder zusammenzufügen. Sind die Materialien jedoch schon als Einzelteile (Objekte) vorhanden, entfällt der Dekompositionsaufwand (Zerlegung) für externe Materialien, da die benötigten Einzelteile direkt bezogen werden können.^[11] Diese Komponenten werden dann den individuellen Ansprüchen folgend zu einem Gesamtkonzept zusammengefügt. Lernobjekte sind folglich kleine Komponenten, die dem Ansatz der Wiederverwendung, der Anpassbarkeit und der Erweiterbarkeit gerecht werden. Lernobjekte können in diesem Zusammenhang beispielsweise multimedialer Inhalt, Lehrmaterial, Lernziele, Lehrsoftware, Softwaretools, Personen, Organisationen oder Events sein, auf die während des elektronischen Lernens referenziert wird.^[12] Die Definition der LTSC WG 12 ist in dieser Form nicht sehr präzise, da alle Personen und Dinge einbezogen werden, die jemals existiert haben, und auf die referenziert werden kann. David A. Wileys Definition zu Lernobjekten ist dagegen präziser formuliert und soll in dieser Arbeit verwendet werden: „Ein Lernobjekt ist jede mögliche digitale Ressource, die zur Unterstützung des Lehrens/ Lernens wiederverwendet werden kann.“^[13]

3 Standardisierungs-Organisationen

In den letzten Jahren haben sich weltweit mehrere Gremien gebildet, die sich mit der Entwicklung von Spezifikationen und Standards für e-Learning-Systeme befassen. Um die Vielfalt der unterschiedlichen Gremien zu verdeutlichen, sind im folgenden einige dieser Gremien aufgelistet:^[14]

- Advanced Distributed Learning Initiative (ADL)
- Advanced Learning Infrastructure Consortium (ALIC)
- Alliance of Remote Instructional and Distribution Networks for Europe (ARIADNE)
- American Society for Training and Development (ASTD)
- American National Standards Institute (ANSI)
- Aviation Industry CBT Committee (AICC)
- CEN/ISSS Learning Technology Workshop (LTWS)
- Centre for Educational Technology Interoperability Standards (CETIS)
- Dublin Core Meta-data Initiative
- Education Network Australia (EdNA)
- IMS Global Learning Consortium (IMS)
- ISO/IEC JTC1 SC36 (SC36)
- Learning Technology Standards Committee des IEEE (IEEE LTSC)
- Schools Interoperability Framework (SIF)

An dieser Stelle ist es wichtig zu verstehen, dass die entwickelten Richtlinien für e-Learning-Systeme der verschiedenen Gremien nicht automatisch zu Standards werden, sondern vorerst Spezifikation genannt werden. Die verschiedenen Spezifikationen werden dann von einer dafür vorgesehenen Organisationen wie zum Beispiel dem IEEE untersucht und dann an ein Standardisierungsgremium weitergeleitet. Als Standardisierungsgremium gelten z.B. das ANSI (American National Standards Institute) für Nationale Standards oder das ISO (International Organisation for Standardization) für internationale Standards. Um den Prozess einer Standardisierung einer Spezifikation zu beschleunigen, haben sich einige der oben aufgelisteten Konsortien nach anfänglich getrennten Standardisierungsbestrebungen darauf geeinigt, ihre Arbeitsergebnisse auszutauschen. Dieses Kooperationsnetzwerk ist in der folgenden Abbildung illustriert:^[15]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3.1: Kooperationsnetzwerk von Standardisierungsorganisationen^[16]

Durch die Kooperation der Organisationen kann der Prozess einer Standardisierung beschleunigt bzw. effizienter gestaltet werden, indem nicht einzelne Spezifikationen, sondern ein Konsens aller entwickelnden Organisationen an das IEEE gesendet wird. Im Folgenden sind die Organisationen aus Abbildung 3.1 in Kürze vorgestellt:

Advanced Distributed Learning initiative (ADL):

Die ADL ist eine von der U.S. Regierung unterstützte Organisation, die Spezifikationen untersucht und entwickelt, um den Fortschritt von e-Learning zu beschleunigen. Die Aufgabe der ADL besteht darin, den Zugang zu qualitativ hochwertigen Unterrichts- und Trainingsmaterialien zu gewährleisten, die auf eigene Anforderungen angepasst und für andere zugänglich gemacht werden können. Die am weitesten verbreitete Publikation der ADL ist das ADL Shareable Content Object Reference Model (SCORM).^[17]

Aviation Industry CBT Committee (AICC):

Die Aufgabe des AICC ist die Entwicklung CBT-bezogener Richtlinien für die Luftfahrtindustrie. Das Ziel dieser Organisation ist es, Training kostengünstig, effizient und nachhaltig zu gestalten. Aus diesem Grund publiziert das Kommitee eine Vielzahl an Vorschlägen – inklusive Hardware und Software Konfigurationen, den sogenannten Computer-Managed Instruction (CMI) Guidelines.^[18]

IMS Global Learning Consortium (IMS):

Das IMS ist ein Konsortium aus Anbietern und Entwicklern der e-Learning-Branche, die sich auf die Entwicklung XML-basierter Spezifikationen konzentrieren. In diesen Spezifikationen werden die Eigenschaften der Kurse, der Unterrichtseinheiten, die Lernziele, die Teilnehmer und die Gruppen beschrieben.^[19]

Alliance of Remote Instructional and Distribution Networks for Europe (ARIADNE):

ARIADNE ist ein Projekt der Europäischen Union und dem Schweizer Ministerium für Forschung und Bildung.^[20] Das Projekt fokussiert die Untersuchung und Entwicklung von Tools und Methoden für die Herstellung, das Management und die Wiederverwendung computerbasierter pädagogischer Elemente und Abläufe im Bereich e-Learning.^[21]

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE):

Das IEEE ist eine internationale Organisation, die technische Standards und Empfehlungen für elektrische, elektronische, Computer- und Kommunikationssysteme entwickelt.^[22] IEEE Spezifikationen sind bereits weit verbreitet und auf dem Weg internationale Standards zu werden. Innerhalb des IEEE veröffentlicht das Learning Technology Standards Committee (LTSC) Spezifikationen in Form von „Best Practices“, die auf Beständigkeit getestet werden können. Die bekannteste Spezifikation des IEEE LTSC ist die Learning Object Meta-data (LOM) Spezifikation.

4 Standards & Spezifikationen

Um das IMS Learning Design untersuchen zu können, werden in diesem Kapitel zunächst verschiedene Spezifikationen des IMS Global Consortiums betrachtet. Im Kapitel 5 wird darauf folgend beschrieben, wie das IMS Learning Design einen integrativen Layer für die beschriebenen Spezifikationen bildet.

Jede der in den folgenden Kapiteln behandelten Spezifikationen, ob die des IMS oder Standardisierungsvorhaben anderer Organisationen, verwenden die eXtensible Markup Language (XML). Die Grundsätze der XML werden in Kapitel 4.1.1.1 näher erläutert, um danach die unterschiedlichen Spezifikationen genauer betrachten zu können. Die Namensräume werden hierbei in Form von Metadaten definiert. Aus diesem Grund folgt eine kleine Einführung über den Ursprung und die Verwendung von Metadaten, sowie eine Betrachtung der unterschiedlichen Standardisierungsversuche für Metadaten im Bereich e-Learning.

4.1 Standards für Metadaten

4.1.1 Metadaten (Daten über Daten)

Metadaten werden als Daten über Daten bezeichnet. Ziel der Beschreibung von Daten ist die Kenntlichmachung von Inhalten einer Informationsressource, um diese in Katalogen oder Bibliotheken auffindbar zu machen. Typische Metadaten zu einem Dokument sind zum Beispiel der Name des Autors und das Erscheinungsdatum.^[23]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4.1: Metadatenbeispiel

Von Tim Berners-Lee, dem Direktor des World Wide Web Consortiums stammt die Definition: „Metadaten sind maschinenlesbare Informationen über elektronische Ressourcen oder andere Dinge.“^[24] Um den effektiven Einsatz bzw. die maschinelle Lesbarkeit von Metadaten zu gewährleisten, müssen Regeln vorausgesetzt werden, die bei der Verwendung von Metadaten zu beachten sind. Metadaten müssen also standardisiert werden. Für die Standardisierung von Metadaten hat es in den letzten Jahren viele Ansätze gegeben, von denen das Dublin Core einer der am weitesten verbreiteten Ansätze ist.^[25] Auf diesen Ansatz wird in Abschnitt 4.1.2 dieser Arbeit eingegangen.

4.1.1.1 XML

Der XML-Standard ist Grundlage für alle in den folgenden Abschnitten beschriebenen Spezifikationen. Auch die im vorigen Kapitel dargestellten Metadaten verwenden das Vokabular der eXtensible Markup Language (XML).

XML wurde 1996 erstmals vom World Wide Web Consortium (W3C) spezifiziert und ist seit Februar 1998 ein einheitlicher Standard.^[26] Obwohl er eine Weiterentwicklung des HTML ist, so ist er selbst keine Markup Sprache. Viel eher dient XML als Werkzeug für die Speicherung von Daten. Sinn und Zweck ist es, die Daten unabhängig vom Layout in einen computerlesbaren Code zu bringen.

Ähnlich wie bei HTML werden dafür Tags verwendet, die im Format „<Tags>“ dargestellt werden. Der Unterschied besteht darin, dass in XML <Tags> und <Attribute> individuell definiert und benannt werden können. So können Namensdatensätze durch einen <Name>-Tag kenntlich gemacht werden.^[27] Dadurch werden Informationen über die Semantik des Inhaltes deutlich, was bei HTML nicht möglich war.

Gleichzeitig können Datenstrukturen in beliebiger Komplexität abgebildet werden. Ein Beispiel hierfür wäre:

<Name>

<Vorname>Axel</Vorname>

<Nachname>Schulz</Nachname>

</Name>

Vorname und Nachname sind somit Teil der Überkategorie Name. Die Daten, die dieses Dokument enthält, sind „Axel“ und „Schulz“. Durch die beschreibenden Tags <Vorname> und <Nachname> ist für ein weiterverarbeitendes System erkennbar, um welche Art von Datensatz, in diesem Fall einen Namensdatensatz, es sich handelt.

Ein weiterer Vorteil von XML ist seine Validierbarkeit. Mit der Hilfe einer DTD (Document Type Definition) können XML-Dokumente auf ihre Gültigkeit überprüft werden. In einer DTD sind die verschiedenen Tags (Elemente) und deren Attribute (Datenformate), die bei der Erstellung eines XML-Dokumentes verwendet werden dürfen, vordefiniert. Dieses DTD-Dokument wird aus jedem angelegten XML-Dokument referenziert und überprüft es so auf Validität. Weicht nun ein Tag des XML-Dokuments von der DTD ab, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Würde ein XML-Dokument mit dem Inhalt <Vorname>123</Vorname> erstellet, und die DTD würde besagen, dass bei <Vorname> nur Buchstaben zulässig sind, wäre das Dokument nicht valide.^[28] Diese Definition wird jeweils vor dem eigentlichen, in XML-Notation verfassten Dokument eingelesen. Auf Grund des gleichen Aufbaus und der XML-Notation können die Tags von Programmen verstanden werden. Ziel von XML ist es, eine Basis für jede Art von Daten bereitzustellen.^[29]

XML ist von fast jedem gängigen Browser lesbar. Über Stylesheets lassen sich die enthaltenen Daten visuell in einer ansprechenden Form darstellen. Daraus wird ersichtlich, dass XML Daten unabhängig vom Layout speichern kann. Das Format beschränkt sich zudem nicht auf eine bestimmte Plattform, sondern ist systemunabhängig und lässt sich über Schnittstellen von jeder Software interpretieren.^[30] Zusammenfassend lässt sich sagen:

XML ist eine textbasierte Meta-Auszeichnungssprache, die es ermöglicht, Daten bzw. Dokumente derart zu beschreiben und zu strukturieren, dass sie – vor allem auch über das Internet – zwischen einer Vielzahl von Anwendungen in verschiedensten Hard- und Softwareumgebungen ausgetauscht und weiterverarbeitet werden können.

Damit nicht jeder Autor eines XML-Dokuments die Elemente bzw. seine DTD selbst definiert, beschäftigen sich unterschiedliche Gremien, wie zum Beispiel das IMS Konsortium, mit der Standardisierung von XML-Vokabularen für spezielle Bereiche.

4.1.1.2 Resource Description Framework (RDF)

Ein fortgeschrittener Ansatz für die Beschreibung von Daten sind RDFs, und sollen deshalb an dieser Stelle kurz erklärt werden.

Nachdem XML alleine von einer Maschine in seiner semantischen Bedeutung nur erfasst werden kann, wenn die entsprechenden Informationen dafür vorliegen, verwenden viele der Spezifikationen und Standards das RDF Format. RDF wurde ebenfalls vom W3C entwickelt und verweist aus XML Dokumenten extern auf die semantischen Bedeutungen der Metadaten.^[31] Ein maschineller generischer Interpreter, also ein System ohne das nötige Semantikwissen, kann folgende XML-Fragmente in ihrer Bedeutung nicht voneinander unterscheiden:

Beispiel:^[32]

<Buch href=“http://www.galaxis.gal/reisefuehrer“>

<Titel>Per Anhalter durch die Galaxis</Titel>

<Autor>Douglas Adams</Autor>

</Buch>

<xyz abc=“http://www.galaxis.gal/reisefuehrer“>

<ghi>Per Anhalter durch die Galaxis</ghi>

<jkl>Douglas Adams</jkl>

</xyz>

Das System kann die enthaltenen Daten auslesen und verstehen, wenn die Tags für das System interpretiert wurden. <Autor> bzw. <jkl> enthält den Namen eines Autors und <Titel> bzw. <ghi> beschreibt den Titel einer Ressource. Doch geben obige XML-Fragmente bzw. die Tags keine Auskunft über den Zusammenhang der Daten. In diesem Fall, dass „Douglas Adams“ der Autor der Ressource „Per Anhalter durch die Galaxis“ ist. Ziel von RDF ist es, die semantische Bedeutung von Daten für einen interoperablen Austausch von XML Dokumenten zu spezifizieren und festzulegen. In diesem Beispiel soll die Semantik: Douglas Adams ist Autor der Ressource „Per Anhalter durch die Galaxis“, deutlich gemacht werden.

Ein RDF-Graph setzt die gegebenen Daten in einen Zusammenhang:

xmlns:lit=“http://www.schema.org/lit#“

nicht voneinander unterscheiden

Abbildung 4.2: Datenzusammenhänge in einem RDF-Graphen^[33]

In die XML-Syntax eingebettet sieht die ursprüngliche Information dann folgendermaßen aus:

<?xml version=1.0?>

<rdf:RDF xmlns:rdf=“http://www.w3c.org/TR/REC-rdf-syntax#“ xmlns:lit=“http://www.schema.org/ex#“

<rdf:Description rdf:about=“http://www.galaxis.gal/reisefuehrer“>

<lit:creator>Douglas Adams</lit:creator>

</rdf:Description>

</rdf:RDF>

In dem RDF Schema xmlns:lit wird das Vokabular definiert, das für die Tags verwendet werden darf. Das Element rdf:Description legt mit dem Attribut rdf:about fest, über welche Ressource im Folgenden eine Aussage gemacht.

lit:creator besagt nun, daß es sich bei Douglas Adams um den Autor der Ressource handelt. Durch Referenzierung auf ein externes RDF-Schema sind nun die Zusammenhänge/ Semantik der Daten festgelegt und maschinell interpretierbar.^[34] RDFs werden jedoch in den aktuellen Versionen der Spezifikationen im Bereich e-Learning nur ansatzweise verwendet. In zukünftigen Entwicklungen werden RDF Spezifikationen jedoch eine häufigere Beachtung finden, da sie die Semantik der Daten basierend auf XML auf eine interoperable Art spezifizieren.

4.1.2 Dublin Core

Die Dublin Core Meta-data Initiative (DCMI) entstand auf der zweiten Internationalen World Wide Web Conference im Oktober 1994. Thema der Konferenz war die Schwierigkeit, Materialien im Web ausfindig und nutzbar zu machen. In einem Workshop in Dublin/Ohio wurde 1995 aus diesem Grund das Dublin Core Metadaten Modell in seinen Anfängen diskutiert. Das Modell wird stetig erweitert und spezifiziert. Die Spezifikation der DCMI enthält ein breites Spektrum an Metadaten, die dafür notwendig sind, um Dokumente und deren Inhalt zu beschreiben. Jedes Element des Dublin Core Meta-data Element Set (DCMES) ist offen zugänglich und folgendermaßen spezifiziert:^[35]

[...]

---

^[1] Vgl. Duval, E. (2002), S. 7-8

^[2] Röder, S. (2003), S. 44

^[3] Vgl. Lehmann, B. (2002), S. 17-18

^[4] Vgl. Paulsen, M. (2002), 1-2

^[5] Vgl. Lemay, L. (1996), S. 4

^[6] Vgl. Wilbers, K. (2002), S. 20-21

^[7] Vgl. Paulsen, M. (2002), 5-6

^[8] Hall, B. (2001), http://www.brandonhall.com/public/glossary/index.htm

^[9] Vgl. Baumgartner, P. (2002), S. 24

^[10] Vgl. Wiley, D. (2001), S. 1-4

^[11] Vgl. Reigeluth, C. (1997) S. 24-35

^[12] Vgl. IEEE LTSC (2004a), http://ltsc.ieee.org/wg12/index.html

^[13] Wiley, D. (2001), S. 4-7

^[14] Vgl. IEEE LTSC (2004b), http://ltsc.ieee.org/archive/harvested-2003-10/organizations.htm

^[15] Vgl. Baumgartner, P. (2002), S. 31

^[16] Vgl. Baumgartner, P. (2002), S. 32

^[17] Vgl. ADL (2004a), http://www.adlnet.org/index.cfm?fuseaction=abtadl

^[18] Vgl. AICC (2004), http://www.aicc.org/pages/aicc_faq.htm

^[19] Vgl. IMS (2004a), http://www.imsglobal.org/aboutims.cfm

^[20] Vgl. ARIADNE (2004), http://www.ariadne-eu.org/en/about/general/benefits/index.html

^[21] Vgl. ARIADNE (2004b), http://www.ariadne-eu.org/en/about/general/history/index.html

^[22] Vgl. IEEE (2004), http://www.ieee.org/about

^[23] Vgl. O.V. (2004), http://www.net-lexikon.de/Metadaten.html

^[24] Berners-Lee, T. (1997), http://www.w3c.org/DesignIssues/Metadata.html

^[25] Vgl. Braun, J. (2001), http://www2.sub.uni-goettingen.de/intrometa.html

^[26] Vgl. Fischer, H. (2001), http://www.w3c.org/Consortium/Offices/Germany/Misc/XML-in-10-points.html.de

^[27] Vgl. Ray, E (2001), S. 1-6

^[28] Vgl. Goldfarb, C. (1999), S. 66-67

^[29] Vgl. Pott, O. (2000), S. 47

^[30] Vgl. Fischer, H. (2001), http://www.w3c.org/Consortium/Offices/Germany/Misc/XML-in-10-points.html.de

^[31] Vgl. Miller, E. (2004), http://www.w3c.org/TR/2004/REC-rdf-primer-20040210

^[32] Vgl. Klapsing, R. (2003), S. 36

^[33] Vgl. Klapsing, R. (2003), S. 37

^[34] Vgl. Klapsing, R. (2003), S. 35-39

^[35] Vgl. DCMI (2004), http://dublincore.org/about/history