GENTLE (GEneral Networked Training and Learning Environment) Die sanfte Einführung in virtuelle Ausbildung

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1 GENTLE (GEneral Networked Training and Learning Environment) Die sanfte Einführung in virtuelle Ausbildung Thomas Dietinger 1, Christian Gütl 2, Hermann Maurer 3, Maja Pivec 4 Technische Universität Graz, Forschungszentrum Seibersdorf Schlüsselwörter: Tele-learning, Web based training, Hyperwave Zusammenfassung: Dieser Aufsatz beschreibt die Konzepte und Überlegungen die dem WBT-System GENTLE zu Grunde liegen: Um eine höhere Benutzerakzeptanz zu erreichen wird ein stufenweiser Einstieg in das Gebiet der virtuellen Ausbildung vorgeschlagen. Es darf nicht das Ablegen alter Lehr- und Lernmethoden erzwungen werden, sondern es müssen unter Beibehaltung bekannter Metaphern neue Möglichkeiten angeboten werden, die mit minimalen Einstiegsaufwand genutzt werden können und deren Vorteile sofort ersichtlich sind. Weiters muß auf individuelles Benutzerverhalten durch das Bereitstellen von mehreren Bedienungs- und Darstellungsvarianten eingegangen werden. 1 Einleitung Seit mehreren Jahrzehnten versuchen Wissenschaft und Industrie mit nur mäßigem Erfolg herkömmliche Ausbildungsmethoden durch den Einsatz von Computern (z.b: CBT - computer based training) effizienter zu gestalten oder gar zu ersetzen. Die Ursache für das Scheitern ist darin zu suchen, daß es sowohl auf Seiten der Unterrichtenden bzw. der Kursautoren als auch der Unterrichteten Akzeptanzprobleme bei der Anwendung dieser Systeme gibt. In frühen Jahren war sicher das Fehlen ausreichender technischer Rahmenbedingungen verantwortlich dafür, doch auch in Zeiten kostengünstiger Hochleistungs-PCs und weltweiter Vernetzung bleibt den computergestützten Ausbildungssystemen bisher der große Durchbruch verwehrt. Ein Hauptgrund ist, daß ein brauchbarer Einsatz eine zeitaufwendige und meist sehr komplexe Vorbereitung (Erstellung von Kursmaterial etc.) und Einarbeitung in die Benutzung des Systems, sowohl für Lehrer als auch für Schüler voraussetzt und trotzdem nicht den gewünschten Erfolg auf Seite der Auszubildenden bringt, da auf deren unterschiedliche Bedürfnisse, wie Lerntypen, Lernverhalten, Wissensstand, Begabung etc. zu wenig eingegangen werden kann. Wir haben uns deshalb 1997 entschlossen, mit der Entwicklung eines netzwerkbasierenden (Internet/Intranet) Ausbildungssystems zu beginnen, das diese Probleme durch verschiedene Maßnahmen zu entschärfen versucht, welche im nächsten Kapitel genauer dargestellt werden.

2 2 Das Konzept GENTLE Das Ziel unserer Entwicklung ist ein System zu schaffen, das sich in bestehende Umgebungen und Abläufe, sowohl in schulischen Einrichtungen (Universitäten, Erwachsenenbildung etc.), als auch in anderen Bereichen (z.b. Intranet einer Firma) sehr gut integrieren läßt und so einen sanften und stufenweisen Einstieg in neue Computer - unterstützte Lehr- und Lernmethoden erlaubt. Darüber hinaus muß das System auch deutliche Vorteile und Erleichterungen gegenüber der traditionellen Arbeitsweise anbieten, um von einer breiten Benutzerschicht akzeptiert zu werden. Es ergeben sich aus diesen Überlegungen, daß zumindest den folgenden Punkten Beachtung geschenkt werden muß, weshalb sie auch zentraler Bestandteil von GENTLE [3][4] sind. 2.1 Einfache Integration in bestehende Umgebungen (kein radikaler Umstieg auf neue Software und Hardware Technologien notwendig) Um maximale Flexibilität zur gewährleisten basiert das System auf dem bewährtem Client- Server Konzept des WWW. Auf Seiten der Benutzer ist nur ein Java/JavaScript fähiger Web- Client wie z.b. Netscape 4.x oder Internet Explorer 4.x notwendig. Da in der Regel bereits ein Web Browser auf dem PC eines Benutzers vorhanden ist, reduzieren sich durch die vertraute Anwendung die Berührungsängste, außerdem hält sich der administrative Aufwand in Grenzen, da Konfigurationänderungen in der Regel nur Server-seitig durchgeführt werden müssen. Das GENTLE-System basiert auf einen Hyperwave Information Server [10][11], der auch für die gängigsten Server Betriebsysteme (verschiedene UNIX Varianten, Windows NT) erhältlich ist und somit breite Einsetzbarkeit sichert. Ein weiteres wichtiges Designkonzept ist die strikte Trennung zwischen Daten, Funktionalität und Benutzerinterface. Diese drei Komponenten werden bei jedem Abruf von Seiten dynamisch und den jeweiligen Randbedingungen entsprechend (z.b. Benutzereinstellungen, Netzwerkbandbreite etc.) am Server zusammengefügt. Diese Tatsache erleichtert auch besonders die Integration und Anpassung des Systems in bestehende Infrastrukturen, weil z.b. das Benutzerinterface unabhängig von den Daten und der Funktionalität abgeändert werden kann. Um auch schlechte Netzwerkanbindungen zu unterstützen können Kurse mit eingeschränkter Funktionalität automatisch (ohne Änderung des Kursinhaltes etc.) auch offline (CDROM) angeboten werden. 2.2 Anbieten von Kommunikationswerkzeuge, Unterstützung von Teamfunktionalität für das Lernen und Arbeiten in Gruppen Ein wesentliches Problem herkömmlicher (z.b. CDROM basierender) CBT Systeme stellt die Isolation der Benutzer dar. Treten während des Lernens Probleme oder Fragen auf, können sie von einem isolierten System, sofern nicht vorhergesehen und dadurch vorbereitet, keine Hilfestellung erwarten. Das Resultat ist üblicherweise Frustration und reduzierte Lerneffizienz. Es ist deshalb unumgänglich, daß ein gutes Lehr/Lernsystem die Kommunikation und Zusammenarbeit von Benutzer (Schüler, Lehrer etc.) untereinander unterstützt. Man unterscheidet hierfür prinzipiell zwei Arten:

3 2.2.1 Asynchrone Kommunikation Asynchron bedeutet, daß die Benutzer nicht nur orts- sondern auch zeitunabhängig miteinander kommunizieren können und somit maximale Flexibilität gegeben ist. GENTLE unterstützt hierfür traditionelle (falls bereits vorhanden), ein besser in das System integriertes -ähnliches Messaging-System (vor allem zum Senden von Mitteilungen vom System, oder den Lehrern, an die Schüler), hierarchische Diskussions-Foren mit umfangreicher Funktionalität und einem leistungsfähigen Annotationsmechanismus. Annotation sind Bemerkungen, die ein Benutzer an beliebiger Stelle auf oder innerhalb eines Dokumentes anbringen kann. Bemerkungen können entweder privat (nur der Benutzer, der die Annotation geschrieben hat, kann sie sehen) oder öffentlich sein (als Hinweis, auch für andere, z.b. eine Lerngruppe, oder eine ganzen Klasse), außerdem werden verschiedene Typen unterstützt. So kann z.b. dieser Mechanismus auch dazu verwendet werden, um Fragen zu unklaren Passagen im Kursmaterial anzubringen: dies wird durch entsprechende Icons und farblicher Abbildung 1 Annotationen in GENTLE Hinterlegung gekennzeichnet. Wird eine Frage gestellt, erhält der zuständige Betreuer eine Nachricht (über oder das Messaging-System) und wird zur Beantwortung aufgefordert. Nach der Beantwortung erhält wiederum der Benutzer, der die Frage gestellt hat, die Benachrichtigung, daß sie nun beantwortet ist. Daraufhin ändert sich auch die Art des Icons auf der Seite, damit andere Benutzer wissen, daß sich zu dieser Passage eine beantwortete Frage befindet. Diese und noch weitere Annotationstypen, wie z.b. wichtige Erläuterung/Beispiel vom Betreuer, bewirken eine ständige Erweiterung und Verbesserung des Kursmaterials und dienen auch als Qualitätsindikator (zu viele Fragen weisen auf unklare Formulierungen oder besonders großes Interesses an noch mehr Information hin) Synchrone Kommunikation Synchrone Kommunikationsvarianten, wie Chat oder Shared Whiteboard setzen voraus, daß sich die Gesprächspartner zur selben Zeit im Netzwerk treffen. Dies kann zum Beispiel dafür benutzt werden, um eine Betreuungs- oder Sprechstunde virtuell abzuhalten, oder eine Live- Diskussion zu führen. Damit Benutzer, die verspätet oder nachträglich in die Diskussion einsteigen, das bisherige nachvollziehen können, muß der Gesprächsstoff aufgezeichnet werden. In besonders ausgereiften Systemen kann diese Technik sogar als eigenes Autoren- Werkzeug verwendet werden ( Authoring/Lecturing on the fly [1][6]) GENTLE wird diese Ausprägung evtl. in einer späteren Version unterstützen. Von besonderer Bedeutung ist, daß die verschiedenen Kommunikationstechniken sehr gut untereinander und mit dem Kursmaterial, Übungsaufgaben etc. verknüpft werden müssen, da

4 nur so die Benutzer intensiv davon Gebrauch machen und somit das Gefühl der Isolation effizient bekämpft werden kann. 2.3 Erweiterung des Kursmaterials durch Bibliotheken und weiterführende Informationen Die Bereitstellung umfangreicher Hintergrundbibliotheken dient zur Erweiterung des Wissenshorizonts und zur Verringerung des sogenannten Tunnel-Syndroms, das entsteht, wenn man beim Lernen zu sehr durch eindimensionale Lehrinhalte eingeschränkt wird [8][5]. Es gibt in GENTLE zwei Arten von Bibliotheken: Statische elektronische Bücher wie Lexika, Wörterbücher, ergänzende Fachbücher, Datenblätter, Referenzbücher, Fachzeitschriften etc.. Diese können natürlich genauso wie echte Bücher durch persönliche Bemerkungen (Annotationen) und Beiträge erweitert werden. Dynamisches Hintergrundmaterial durch intelligente Agenten und Suchmaschinen, die ihre Information von anderen vertrauten Web-Sites und Nachrichtenquellen im Internet bzw. Intranet beziehen und den Inhalt automatisch ordnen. Weiters kann durch das Aufzeichnen von bestimmten Diskussionsbeiträgen und Frage-Antwort Dialogen eine dynamische Wissensdatenbank aufgebaut werden, die in einer weiteren Ausbaustufe zur automatisierten Beantwortung von Fragen verwendet werden kann.[5] Die Bibliotheken werden außerdem durch intelligente Suchassistenten unterstützt, die benutzer- und kontextabhängig reagieren und dadurch unterschiedlich gefilterte Ergebnisse vorschlagen. 2.4 Individuelle Darstellung der Informationen und Einstellung des Systems Ein Grund warum viele Massenlehrveranstaltungen und auch CBT Programme unpersönlich wirken ist, daß zu wenig auf das einzelne Individuum eingegangen werden kann: es wird der Lehrinhalt und die Art des Vermittelns (Lehrmethoden, -geschwindigkeit etc.) an einen Durchschnittsschüler angepaßt, in der Hoffnung, damit für eine möglichst breite Schicht eine gute Lösung anzubieten. Um die Akzeptanz zu steigern ist es deshalb unbedingt erforderlich, daß ein Lernsystem sich auf die Bedürfnisse der Benutzer einstellen läßt. Diese kann zum Beispiel durch einfache Maßnahmen wie individuelle Gestaltungsmöglichkeit der Benutzeroberfläche, oder Anpassung der Darstellung des Lehrinhaltes an die Hardware und Softwarevoraussetzungen des PCs (Geschwindigkeit, Bandbreite der Netzwerkverbindung, multimediale Darstellungsmöglichkeiten etc.) erfolgen. Wesentlich interessanter, aber auch komplexer ist die Adaptierung des Kursmaterials an den Wissensstand, die Auffassungsgabe oder den Lerntypus des Benutzers. Ein wesentlicher Punkt dabei ist, daß das System automatisch eine Vorauswahl der Möglichkeiten trifft, damit der Lernende nicht durch eine unnötige Komplexität verwirrt und überfordert ist. Eine Bereitstellung von z.b. zu vielen Querverweisen innerhalb des Kursmaterials, ohne Sicherstellung, ob die Ziele der Verweise innerhalb des geforderten Lehr- und Interessenpfades [1][6] liegen und das notwendige Wissen zum Verständnis bereits vorhanden ist, würde zu dem Lost-in-Hyperspace-Syndrom führen, wie es auch schon vom Surfen im Internet bekannt ist.

5 2.5 Autorenwerkzeuge und Hilfsmittel zur Bewältigung von Routinetätigkeiten als leichter Einstieg in die Administrierung Ein an sich gutes Lernsystem kann aber trotzdem an fehlender Akzeptanz scheitern, weil es aufgrund seiner großen Komplexität zu schwierig zu administrieren und zu unhandlich für die Lehre zu nutzen ist. Es bedarf deshalb immer auch leistungsstarker Hilfswerkzeuge zur Erstellung und Verwaltung von Lehrinhalten, Bibliotheken, Kommunikationsfunktionen und Benutzerdaten. Ein möglichst automatisierter Zugang und hochgradige Flexibilität sind weitere Eigenschaften, welche die Akzeptanz auf Seiten der Ausbildner und Kursautoren erhöhen. GENTLE stellt deshalb eine umfangreich Palette von sogenannten Wizards (Assistenten) und Editoren zur Verfügung, die z.b. das Einrichten eines neuen Kurses mit Basisfunktionalität auf einen kurzen Frage/Antwort Dialog zwischen System und Kursautor reduzieren. Vielfältige Vorlagen erleichtern die Erstellung neuer Kursseiten und leistungsstarke Funktionen dienen zur Abwicklung von Verwaltungsabläufen von der Anmeldung eines neuen Studenten inklusive Unterstützung von Vergebührung, über die Verfolgung seines Lernerfolges bis hin zur Abschlußprüfung und Notenverwaltung. Eine mögliche Erweiterung ist die automatisierte Karriereplanung, indem das System z.b. einem Studenten bestimmte Kurse und Ausbildungsziele aufgrund seiner Begabung, seines angestrebten Einsatzgebietes oder seines Studienzweiges vorschlägt. Das System bietet außerdem den wichtigen Vorteil, daß es sich auf die Bereitschaft des Lehrers Zeit darin zu investieren und auf die Akzeptanz neuer Lehrformen auf Seiten der Studenten einstellt. Es kann entweder nur unterstützend zu einer in traditioneller Weise gehaltenen Ausbildung verwendet werden (z.b. als definierter Platz für Datensammlungen und Diskussionsforen, als ein elektronisches Skriptum), zur Nachbetreuung (Frage/Anwort Dialoge als Helpdesk, Hintergrundbibliotheken zum Nachschlagen oder Vertiefen) oder als vollständig virtuelles Ausbildungssystem (unter Verwendung aller zu Verfügung stehender Funktionen und z.b. unterstützt durch Audio- und Video-Chat bzw. Diskussionsbeträge) 3 Von der Theorie zur Praxis Abbildung 2 GENTLE CourseWizard - zum Erzeugen eines neuen Kurses Basierend auf diesen Überlegungen wurde im Herbst 1997 ein Prototyp entwickelt, der bereits in mehreren Vorlesungen, begleitet von Fragebögen für Studenten zur kritischen Stellungnahme, zum Einsatz kam. Ein Bedarf für ein derartiges Ausbildungssystem besteht natürlich nicht nur bei öffentlichen Bildungseinrichtungen, sondern im hohen Maße auch bei firmeninternen Schulungen großer Betriebe, weshalb wir Kooperationen mit mehreren namhaften Firmen eingegangen sind um einerseits einen weiteren Markt zu öffnen und andererseits um von deren Ideen und Erfahrungen zu profitieren. Ziel ist es ausgehend von den Anregungen der Firmen und den

6 Stellungnahmen der Studenten ein vollwertiges und vollständiges System zu entwickeln, womit wir im Mitte 1998 begonnen haben. Eine erste Version ist für Ende des Jahres geplant. Wir hoffen mit diesem Projekt einen Beitrag zur Verbesserung der Ausbildungsproblematik leisten zu können und sind bestrebt noch einige weitere gute Ideen und Konzepte darin einfließen zu lassen. Literaturliste: [1] Albert D., Hockemeyer C.: "Dynamic and adaptive hypertext tutoring systems based on knowledge space theory. In Benedict du Boulay and Riichiro Mizoguchi, editors, Artificial Intelligence in Education: Knowledge and Media in Learning Systems, volume 39 of Frontiers in Artificial Intelligence and Applications, pp , Amsterdam, IOS Press., [2] Bacher, Ch., Ottmann, Th. (1996). "Tools and Services for Authoring on the Fly", Proc. of ED- MEDIA (1996), Boston, USA, [3] Dietinger T., Maurer H.: "GENTLE General Network Training an Learning Environment, Proc. of ED-MEDIA98/ED-TELECOM98, ISBN: , S , Freiburg, Germany, Juni 1998, [4] Dietinger T., Maurer H., Pivec M.: Multimedia Learning Environment: Combining easier courseware production and new learning methods Proceedings of XV. IFIP World Computer Congress 98, Aug/Sept. 1998, Vienna/Austria & Budapest/Hungary, [5] Dietinger T., Gütl Ch., Maurer H., Pivec M., Schmaranz K.: Intelligent Knowledge Gathering and Management as New Ways of an Improved Learning Process, Proc. of WebNet98, Orlando/Florida, USA, November 1998, [6] Hockemeyer C., Held T., Albert D.: RATH - a relational adaptive tutoring hypertext WWW-- environment based on knowledge space theory. In Christer Alvegård, editor, Computer Aided Learning and Instruction in Science and Engineering, Proceedings of the CALISCE'98, pp , Göteborg, Sweden, Chalmers University of Technology., [7] Lennon, J., Maurer, H. (1995). Lecturing On the Fly,. Proc. of ICCE (1995), Singapore, [8] Marchionini, G., Maurer, H.(1995). The Role of Digital Libraries in Teaching and Learning, Communications of the ACM 38,4, [9] Maurer H., Dietinger T.: "How Modern WWW Systems Support Teaching and Learning. Proceedings of International Conference on Computers in Education (ICCE) 1997 (Ed. Z. Halim, T. Ottmann, Z. Razak), Kuching, Sarawak Malaysia, Dezember 2-6, 1997, S , [10] Maurer, H. (1996). HyperWave: The Next Generation Web Solution, Addison Wesley Pub.Co., UK. [11] Maurer, H., Mayrhofer, V. (1997). Handling Large Web Sites on Internet and Intranets - The Official Guide to Hyperwave, dpunkt, Heidelberg. [12] Maurer, H. (1997). Necessary Ingredients of Integrated Network Based Learning Environments, ED-MEDIA 97, Calgary, Canada (June 1997), [13] Maurer, H. (1996). "LATE: A Unified Concept for a Learning And Teaching Environment", J.UCS 2,8,

7 Autoren: Thomas, Dietinger, Dipl.-Ing. Forschungszentrum Seibersdorf, Austrian Web Application Center (AWAC) Technische Universität Graz, Institut für Informationsverarbeitung und computergestützte neue Medien (IICM) Christian, Gütl, Dipl.-Ing. Technische Universität Graz, IICM Hermann, Maurer, o.univ.prof. Dr. Dr.h.c. Forschungszentrum Seibersdorf, AWAC Technische Universität Graz, IICM Maja, Pivec, BSc., MSc. Universität Maribor, Fakultät für Maschinenbau, Smetanova 17, 2000 Maribor, Slowenien Technische Universität Graz, IICM

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