Computergestütztes Lernen und Teledienste

Im Verbund mit europäischen Hochschulinstituten und industriellen Partnern startete die Technische Universität Berlin bereits in den 80er Jahren am Forschungsschwerpunkt FSP-PV Initiativen, um Computer und Kommunikationsnetze für Lehre und Lernen einzuführen. Schwerpunkt dieser Aktivitäten ist die Simulation, interaktive Berechnung und Visualisierung von naturwissenschaftlichen Gesetzen und technischen Vorgängen. In Abgrenzung zu den Aktivitäten der 70er Jahre, in denen programmierte Unterweisungen dominierten, berücksichtigen neue Entwicklungen kognitive Prinzipien. Für computergestütztes Lernen ergeben sich aus der Weiterentwicklung multimedialer Fähigkeiten der Computer und ihrer breitbandigen Vernetzung neue Freiräume der Gestaltung. Insbesondere wird die Veranschaulichung von dynamischen Vorgängen und die Visualisierung von abstrakten Sachverhalten begünstigt. Die vorliegende Dissertation greift diese technologischen Potentiale auf und definiert die "Offene Lernumgebung", in der ein Lernender im Unterricht, als Unterrichtsergänzung oder autodidaktisch Wissen erwirbt und darüber hinaus den Computer als Werkzeug für den gezielten Umgang mit generierten Inhalten oder archiviertem Wissen nutzt. In der offenen Lernumgebung findet er Lernwerkzeuge (Cognitive Tools) und Informationsobjekte, die individuelles und interaktives Handeln zur Erreichung von Lernzielen fördern. Innovativ an dieser Arbeit ist insbesondere die ModelIierung der hierzu erforderlichen Teledienste unter Berücksichtigung des ISO-Standards "Open Distributed Processing" (OSI-ODP, ITU-X.900). Aktuelle Aktivitäten bezüglich virtueller universitärer Lemräume profitieren bereits deutlich von den in dieser Dissertation erarbeiteten Konzepten und daraus erarbeiteten Telediensten. Die entstehende sog. "Virtuelle Universität" wird das herkömmliche Lemangebot um Lernforrnen ergänzen, die der Informationsgesellschaft angemessen sind. Wir sehen computergestütztes, vernetztes Lernen in dieser Form als einen besonders aktuellen Beitrag zur Entwicklung der Informationsgesellschaft.

1. Einleitung und Überblick.- 2. Computergestütztes Lernen.- 2.1 Geschichtliche Entwicklung des computergestützten Lernens.- 2.2 Typisierung computergestützter Lernsysteme.- 2.3 Anwendungsdomänen.- 2.4 Andere Lernfaktoren.- 2.5 Der “Lernwürfel” nach Hammond.- 2.6 Grundlagen der Hypertext-/Hypermediatechnologie.- 2.6.1 Charakterisierung und Definition von Hypertext/Hypermedia.- 2.6.2 Entwicklung von Hypermediasystemen.- 2.6.3 Nutzung von Hypermediasystemen.- 2.7 Zusammenfassung und Zielsetzung des computergestützten Lernens.- 3. Prinzipien offener Lernumgebungen.- 3.1 Information in offenen Lernumgebungen.- 3.2 Ofrenheit.- 3.3 Dezentralisierung der Informationsbestände.- 3.4 Lerntätigkeiten und Benutzerklassen.- 3.5 Metaphern als Konzept zur Gestaltung von Computersystemen.- 3.6 Hypertext-/Hypermediatechnologie in offenen Lernumgebungen.- 3.7 Zusammenfassung der Prinzipien offener Lernumgebungen und Schlußfolgerung.- 4. Die offene Lernumgebung HyperAct.- 4.1 Die ODP Entwurfsmethodik.- 4.1.1 ODP Viewpoints.- 4.1.2 Zusammenfassung und Anwendung von ODP.- 4.2 Ziele und Konzeption von HyperAct (Enterprise Viewpoint).- 4.2.1 Informationsquellen in HyperAct.- 4.2.2 Lernen in HyperAct.- 4.2.3 Die multimodale Archiv-Dienstleistung von HyperAct.- 4.2.4 Kosten und Kostenerfassung.- 4.3 Modellierung der Information (Information Viewpoint).- 4.3.1 Das Auffinden der Information in HyperAct: Die Campus-Metapher.- 4.3.2 Individuelle Dokumente: Strukturelemente und Filter.- 4.3.3 Kompositionen, Linkgruppen und Views.- 4.3.4 Informationskioske und Kompositionen.- 4.3.5 Cognitive Tools und HyperAct.- 4.3.6 Zusammenfassung der Modellierung der Information.- 4.4 Modellierung der Objekte (Computational Viewpoint).- 4.5 Zusammenfassung der Konzeption von HyperAct und Schlußfolgerung.- 5. Technische Konzeption von HyperAct.- 5.1 Anforderungen an die technische Konzeption.- 5.2 Architektur und Schichten von HyperAct.- 5.3 Transparenzfunktionen und vereinfachende Aspekte.- 5.4 Existierende Systeme und Standards für verteilte Datenhaltung.- 5.4.1 Objektorientierte Datenbanken.- 5.4.2 CORBA/OMG.- 5.4.3 DCE/OSF.- 5.4.4 OLE, SOM und OpenDoc.- 5.4.5 OSI-Application Services und Internetdienste.- 5.4.6 Auswertung der Systeme und Standards für verteilte Datenhaltung.- 5.5 Benennung und Adressierung von Objekten.- 5.5.1 Xanadu-Adressen.- 5.5.2 HyperCard, Card-IDs.- 5.5.3 Hyper-G-Adressen.- 5.5.4 SGML, ISO 8879, ISO 9070.- 5.5.5 HyTime, ISO 10744.- 5.5.6 Distinguished Object Reference (DOR), ISO 10031.- 5.5.7 International Standard Book Numbering (ISBN), ISO 2108.- 5.5.8 Universal Resource Locator (URL).- 5.5.9 Universal Resource Name (URN).- 5.5.10 MHEG, ISO 13522.- 5.5.11 Auswertung der Benennungskonzepte.- 5.6 Konzeptioneller Entwurf von HyperAct.- 5.6.1 Zugriff auf Informationsobjekte.- 5.6.2 Sicherheit und Zugriffsberechtigung.- 5.6.3 Ortstransparenz.- 5.6.4 Marktwirtschaftlich bewertete Nutzung von Ressourcen.- 5.6.5 Konsistenz, Replikate, Transaktionen und Sitzungen.- 5.6.6 Entstandene Kosten.- 5.6.7 Offenheit.- 5.6.8 Zeitverhalten des Systems.- 5.6.9 Zusammenfassung des konzeptionellen Entwurfs von HyperAct.- 5.7 Qualität von Informationsobjekten und Paralleltransparenz.- 5.7.1 Bisherige Arbeiten über QoS.- 5.7.2 Service-Qualitäten (Quality of Service).- 5.7.3 Die Formulierung von Service-Qualitäten.- 5.7.4 Qualitätsmerkmale in HyperAct.- 5.7.5 Erfassen des QoS-Profils.- 5.7.6 Interaktive Abfrage der Benutzeranforderungen (Quality Query by Example).- 5.7.7 Abbildungsheuristiken.- 5.7.8 Zusammenfassung von Service-Qualitäten.- 5.8 Zusammenfassung und Schlußfolgerung der technischen Konzeption von HyperAct.- 6. Praktische Erfahrungen mit Prototypen.- 6.1 Anforderungen an HyperTubkom.- 6.2 Architektur von HyperTubkom.- 6.2.1 Mediaserver.- 6.2.2 Low-Level-Speicherschicht und Datenbanksystem (DBMS).- 6.2.3 Hypermedia-Speichersystem.- 6.2.4 Semantikschicht und Hypertextinterpreter.- 6.2.5 Präsentationssysteme für Text, Festbild, Bewegtbild und Audio.- 6.2.6 Die HyperTubkom-Applikation.- 6.3 Erstellte Informationsobjekte und Cognitive Tools.- 6.3.1 Reparaturkatalog für BMW-Motorräder.- 6.3.2 Lerndokument und Cognitive Tool: “Die ATM-Technologie”.- 6.4 Das System “GLASS”.- 6.5 Auswertung der praktischen Erfahrungen mit Prototypen.- 7. Zusammenfassung der Ergebnisse und Ausblick.- 7.1 Wesentliche Ergebnisse.- 7.2 Verwandte Arbeiten und Einordnung.- 7.3 Ausblick.- 8. Anhang.- 8.1 Der Informationssystemeverbund im Internet.- 8.1.1 World Wide Web.- 8.1.2 Gopher.- 8.1.3 WAIS.- 8.1.4 Archie.- 8.2 Netzwerktechnologien.- 8.2.1 FDDI.- 8.2.2 Fast Ethernet.- 8.2.3 ATM.- 8.3 Zusammenfassung.- 9. Glossar.- 10. Abbildungsverzeichnis.- 11. Literatur.