Standards - Eine Übersicht

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1 E-Learning Standards - Eine Übersicht LO1 LO2 L(C)MS LO3 Dr. Bernd Simon bernd.simon@km.co.at Institut für Wirtschaftsinformatik & Neue Medien Wirtschaftsuniversität Wien Knowledge Markets Consulting Ges.m.b.H. 1

2 Inhaltsverzeichnis Motivation & Problemlösungspotential Internationale Standards Austrian Learning Network 2

3 Motivation & Problemlösungspotential 3

4 Mit Beiträgen von Erik Duval, Katholieke Universiteit Leuven Steve Griffin, IMS Global Learning Consortium Dan Rehak, Carnegie Mellon University Robby Robson, Eduwork Bettina Stumpp, Institut für Wissensmedien Tobias Hein, Universität Dortmund Solvig Norman, Open School British Columbia & EduSpecs Technical Liaison Office Ann Bowering, Multimedia Learning Group Industry Canada 4

5 Motivation für E-Learning Standards (1/2) 1. Learning Object Paradigma Effektivität, Effizienz bei der Inhaltserstellung 2. Lerntechnologie effizienter einsetzen, Probleme der Interoperabilität lösen, Investitionssicherheit gewährleisten 3. Didaktische Muster beschreiben und austauschbar machen. 5

6 Motivation für E-Learning Standards (2/2) **Annahmen: - Reisekosteneinsparungen greifen - Technologieinfrastruktur vorhanden -E-Learning ist effektiv Quelle: SRI Consulting 6

7 Wichtiger Begriff: Metadaten Unter Metadaten versteht man Daten über Daten Sie helfen Daten zu beschreiben um sie zu archivieren und auffindbar zu machen Metadatensschema definieren Attribute und zulässige Attributwerte zur Beschreibung von Objekten Technologien zur Repräsentation sind XML und RDF 7

8 The Abilities of E-Learning E Standards Interoperability does your system work with other systems within and between institutions or organizations? Re-usability can learning objects or resources be easily used in different subject areas, learning settings, and for different learner profiles Manageability can a system track information about the learner and the content? Durability will the technology evolve with the standards to avoid obsolescence? Future Proof! Solvig/Bowering 8

9 Das Learning Object Paradigma 1/3 Die zentrale Vision => Learning Objects Definiert als kleine, modulare, kontextfreie, mit Metadaten beschriebene Einheiten (chunks, pieces, objects) als Basis für: Recherchierbarkeit (i.e. Lokalisierung im Netz) Austauschbarkeit (i.e. zwischen Lern- Management-Systemen, Autorensystemen) Wiederverwendbarkeit (in Lernumgebungen) 9

10 Das Learning Object Paradigma 2/3 Die Erwartung: adaptives, lernergesteuertes Lernen auf Bedarf (Revival ITS) Kostenersparnis durch Mehrfachverwendung Interoperabilität von E-Learning Technologien (Autorenwerkzeuge, Lernmanagement-systeme, ) Technologieunabhängigkeit durch gemeinsame Abstraktionsschicht 10

11 Das Learning Object Paradigma 3/3 Die Anforderungen: Kontextfreiheit und Transportabilität der Lernobjekte Nicht sequentielle Abfolge von Inhalten Einheitliche, akzeptierte Beschreibungssprache 11

12 Aspekte der Interoperabilität van Assche, F., Duval, E., Massart, D., Olmedilla, D., Simon, B., Sobernig, S., et al. (2006). Spinning Interoperable Applications for Teaching & Learning using the Simple Query Interface. Educational Technology & Society (ISSN ), 9(2),

13 Bringing it All Together So, what do each of these specifications & standards actually do? 13

14 Metadata Tagging We want content to be marked with info so it can be browsed or searched in a consistent way. Specs: IMS Metadata, Dublin Core Implementation: SCORM Standard: IEEE LOM Solvig/Bowering 14

15 Content Packaging We want content to be packaged in such a way it can be moved from one system to another in a consistent way. Specifications: IMS Content Packaging Implementation: SCORM Standard: None Solvig/Bowering 15

16 Content LMS Communication We want content (CBT/WBT) to be able communicate with the learning management systems on subjects like curriculum design, contents of individual lessons, structure/behaviour of a lesson, student performance data. Specifications: AICC/CMI (Computer Managed Instruction) Implementation: SCORM Standard: IEEE standard P

17 Enterprise We want a Learning Management System to be able to talk to a student record system (e.g., student info, grades etc.) Specifications: IMS Enterprise Solvig/Bowering 17

18 Questions/Assessment We want to be able to exchange question and test banks from one system to another and be able to track usage and results from these questions in a Learning Management System. Specifications: IMS Question & Testing Solvig/Bowering 18

19 Learning Design (Instructional Design) We want to design learning that captures pedagogical diverse experiences, while promoting interoperability of learning content. Specifications: IMS Learning Design (Public draft recently released) Solvig/Bowering 19

20 Internationale Standards 20

21 Standardisierungsgremien im E-Learning-Bereich (Sicht 1) Weltweite Standardisierungsbehörde Basierend auf Erik Duval Überregionale Standardisierungsbehörden Vereinigungen Projekte EML Basis- Standards Dublin Core W3C (XML, XSLT RDF,... 21

22 Standardisierungsgremien im E-Learning-Bereich (Sicht 2) Tracking & Monitoring CETIS CETIS (UK) (UK) PROMETEUS (EU) (EU) Specifications AICC IMS IMS OKI OKI SIF SIF W3C W3C Test & Implementation CanCore SCORM USOeC Standards CEN/ISSS IEEE/LTSC ISO ISO Basierend auf Solvig/Bowering 22

23 HLA (1994) AICC (1988) Standardisierungsgremien im E-Learning-Bereich (Sicht 3) CREATE NEW WORLD ORDER Basierend auf Robby Robson GET CONTENT TO RUN ON AN LMS EdNA (1994) IEEE LTSC SIF OKI EICA GET SYSTEMS TO INTEROPERATE ARIADNE IMS ADL CEN/ISSS WS-LT JTC1 SC36 CanCore Dublin Core (1995) MERLOT ALIC ebxml W3C (1994) OASIS NSDL HR-XML CONSOR- TIUM 23

24 (Aviation Industry AICC Industry Computer Based Training Committee) Gremium der amerikanischen Luftfahrtindustrie, das Richtlinien für die Entwicklung, die Verbreitung und die Evaluation von elearning-angeboten entwickelt. Dieses Gremium hat vor allem durch die so genannten CMI-Richtlinien (Computer Managed Instruktion) auch außerhalb der Luftfahrtindustrie Beachtung gefunden. (Wissensplanet, 2002) 24

25 (Aviation Industry AICC Industry Computer Based Training Committee) 1988 gegründetes Gremium Schwerpunkt ist die Entwicklung und Einführung eines weltweiten Interoperabilitätsstandards für CBT und WBT Entwicklung von Richtlinien, den AICC Guidelines and Recommendations Die 10 AGRs beschäftigen sich mit allen wichtigen Aspekten von elearning Ressourcen und regeln den Datentransfer zwischen Learning Management System und Content Zertifiziert Software die sich an die AGRs hält 25

26 AICC Guidelines & Recommendations AGR AICC Publications AGR Courseware Delivery Stations AGR Digital Audio AGR Operating/Windowing System AGR CBT Periphal Devices AGR Computer-Managed Instruction AGR Courseware Interchange AGR Digital Video AGR Icon Standards: User Interface AGR Web-Based Computer-Managed Instruction 26

27 IMS Internationale, Non-Profit, E-Learning Konsortium Gründungsjahr 1997 Über 50 Mitglieder, die Beiträge bezahlen Mission: Advance technology standards-based elearning to reduce costs and improve quality. 1. Support Cross-Sector/Region Collaboration &Coordination 2. Support Developers and Adopters 3. Support Conformance Testing and Profiling 4. Develop and Maintain Open, No-Cost Technical Specifications 27

28 IMS Spezifikationen (Stand März M 2003) 1. Meta-data v 1.2 IEEE LOM SCORM 2. Content Packaging v SCORM 3. Question and Test v Learner Information v Enterprise v Simple Sequencing v 1.0 SCORM 7. Learning Design v Digital Repositories v Competencies v Accessibility Learner Information v

29 IMS Spezifikationen (Stand Jänner J 2006) Accessibility (Access for all) v 1.0 Competency Definitions v 1.0 Content Packaging v SCORM (v1.2 public draft) Digital Repositories v 1.0 Enterprise v 1.1 Enterprise Services v 1.0 eportfolio v 1.0 (public draft) General Web Services v 1.0 Learner Information v Learning Design v1.0 Meta-data v 1.2 IEEE LOM SCORM Question & Test v 2.0 Resource List Interoperability v1.0 Shareable State Persistence v1.0 Simple Sequencing v1.0 SCORM Vocabularies Definition Exchange v1.0 29

30 IMS Content Package Einzelne Elemente einer Lerneinheit werde zu einem Paket zusammengefasst, dem IMS Content Package Der Aufbau eines IMS Content Package: Package Interchange File Package Manifest File Physical Files 30 Quelle: IMS

31 IMS Manifest File Das IMS Manifest, eine XML Datei, beschreibt die physikalischen Daten Das Manifest enthält folgende Elemente: Meta-data: Beschreibung des Manifest Organization: beschreibt die Organisation der Inhalte Resources: Verweist auf die eigentlichen Datenelemente Quelle: IMS 31

32 IMS Manifest File Quelle: IMS 32

33 LOM (Learning Object Metadata) Vom LTSC-Gremium der IEEE entwickelter Standard zur Beschreibung von Lernobjekten anhand von Metadaten. Beispielsweise können die Metadaten eines Online-Kurses festhalten, wer der Autor des Kurses ist, für welche Zielgruppe er gedacht ist usw. Ein einheitlicher Standard von Metadaten für Lerninhalte soll den Austausch dieser Lerninhalte zwischen unterschiedlichen Lernsystemen ermöglichen. In den LOM- Standard des IEEE sind u.a. Vorarbeiten des IMS-Projektes und des ARIADNE-Projektes eingeflossen. Er befindet sich derzeit noch im Entwurfsstadium. (Wissensplanet, 2002) 33

34 LOM (Learning Object Metadata) Standard zur Beschreibung von Lernobjekten Erleichtert die Suche und Benutzung der Objekte Soll das Austauschen von Lernobjekten durch Kataloge erleichtern Beschreibung von Objekten ähnelt Dublin Core (ein Metadatenstandard aus der Bibliothekswelt) 34

35 Das LOMv1.0 Basisschema - Gruppen General: Grundlegende Informationen, die das Lernobjekt beschreiben Lifecycle: Merkmale über die Geschichte und den aktuellen Zustand des Lernobjekts Meta-metadata: Informationen über die Metadaten- Instanz an sich Technical: technische Voraussetzungen des Lernobjekts Educational: pädagogische Merkmale des Lernobjekts Rights: Urheberrechtliche Informationen des Lernobjekts Relation: Beziehungen zwischen dem Lernobjekt und anderen verwandten Lernobjekten Annotation: Anmerkungen zum Lernobjekt Classification: Einordnung des Lernobjekts in ein Klassifizierungssystem 35

36 Beispiel: Das <general< general> > Element Quelle: IMS 36

37 Beispiel: Das <general< general> > Element in XML Repräsentation <general> <title> <langstring xml:lang="de">elearning und XML</langstring > <langstring xml:lang="en">elearning and XML</langstring > </title> <description> <langstring xml:lang="de">ein Vortrag zum Thema elearning und XML</langstring> <langstring xml:lang="en">...</langstring> <langstring xml:lang="fr">...</langstring> <langstring xml:lang="nl">...</langstring> </description> <keyword> <langstring xml:lang="de">elearning</langstring> <langstring xml:lang="en">elearning</langstring> </keyword> 37

38 SCORM (Sharable Content Object Reference Model) Das für das US-Militär entwickelte und von der US Federal Government ADL-Initiative vor kurzem freigegebene SCORM (Shareable Courseware Object Reference Model) soll die Wiederverwendbarkeit, Rekombinierbarkeit und Interoperabilität von Lerninhalten gewährleisten. (Medien-Bildung, 2002) 38

39 SCORM (Sharable Content Object Reference Model) SCORM wiederverwendet die Standards von LTSC, IMS, ARIADNE, IEEE und AICC Lernobjekte, die mit SCORM definiert wurden, erfüllen drei Bedingungen: Wiederverwendbarkeit Kompatibilität (Interoperabilität) Systemunabhängigkeit 39

40 SCORM Content Aggregation Model Mittels Content Aggregation werden, wie schon bei IMS, mehrere Lernobjekte zusammengefasst Komponenten: Content Model (Lernstatus AICC AGR 006, Lernstatusreporting AICC AGR 007, Sequenzierung IMS Simple Sequencing) Metadatenbeschreibung (IEEE LOM) Content Package (IMS Content Packaging) 40

41 SCORM Content Model 41

42 SCORM Content Model 42

43 Sequencing Template TEMPLATE 4: Multiple SCOs with Assets Root Aggregation SCO-1 SCO-2 Asset- 1.html Asset-2.html Asset-3 assessment Asset-4.html Asset-5.html Asset-6.html Asset-7 assessment Asset.jpg Asset.gif Q-1.mpg Asset.jpg Asset.gif Asset.gif Q-4.mpg Asset.mpg Q-2.mpg Asset.mpg Asset.mpg Asset.mpg Q-5.mpg Q-6.mpg Copyright 2003, Carnegie Mellon University, Some Rights Reserved Instance of Template 2 43

44 Sequencing Rules for Template Behaviors Template 4 Rules To complete the root aggregation, the learner must complete SCO-1 and SCO-2. To complete each SCO, the learner must complete the assessments within the SCOs. The learner cannot start SCO-2 until SCO-1 is complete. The learner can return to SCO-1 from SCO-2 at any time. SCORM Function Rollup: All: satisfied, completed. No SCORM function needed. SCO-1: If Not complete, Deny Forward Progress Root Aggregation: Forward Only=false Copyright 2003, Carnegie Mellon University, Some Rights Reserved 44

45 IMS Learning Design (Entstand als Educational Modelling Language [EML]) Warum EML? In bisherigen Standards fehlende Repräsentation von Lernaktivitäten und der Wunsch nach Wahl einer Lehr-/Lerntheorie Was ist EML? Koper, 2002: semantic rich information model and binding, describing the content and process with units of learning from a pedagogigal perspective Fokus liegt auf der Lerneraktivität nicht auf Content 45

46 Kernbestandteile des EML-Modells Modells Kernbestandteile des Meta-Modells: Lehr- und Lerntheorien (empiricist, rationalist, pragmatic-sociohistoric, eclectic) Lernermodell (Interaktionen in bestimmten Lernsituationen) Domänenmodell (Charakteristika der Bereiche, z.b. Mathematik, Wirtschaft, etc.) Units of Study (Gestaltung der Lerneinheiten bei gegebenen Lerntheorien, Lernermodellen und Domänen im Fokus Lerneraktivitäten und Prozesse, nicht Content 46

47 Integriertes EML Modell works towards 1..* Learning objective 1..* 1..* 1..* learner * prerequisite 1..* Unit of study Theories of learning & instruction 1..* performs staff role rationalist empiricist Intended to perform sociohistoric eclectic (inter-)action * implements activity 1..* 1..* 1..* situation implements 1..* environment Quelle: Koper, 47

48 EML Unit of Study als XML/DTD 48

49 Schlagwort: : Application Profile Beispiel: Ziel: Anwendungsspezifische Profile zu erstellen 49

50 Weiterführende Links: IMS: IMS Spezifikationen: ADL: ADL SCORM: IEEE Learning Technology Standards Committee: CEN/ISSS Learning Technology Workshop: Österreichische Metadatenspezifikation für elektronische Lehr-/Lernressourcen: metadatenmodellversion1_3_1.pdf 50

51 Entwicklung von Interoperablen Systemen 1. Definition einer Interoperbilitätsstrategie Geschäftsmodell? Kosten-Nutzen? In welchen Anwendungsfällen spielt Interoperabilität eine Rolle? Zu welchen Systemen werde ich wann interoperable sein müssen? Welches sind die relevanten Standards? Sind diese akzeptiert? 2. Entwurf von Schnittstellen (Applikationsprofile?) 3. Umsetzung von Schnittstellen (Datenmodelle und Programmschnittstellen) 4. Interoperabilitätstests 51

52 Austrian Learning Network 52

53 Vision The whole power of science is the power of shared ideas. -- Paul Jones Universities generate content every day through their courses and seminars. Then they throw it away. -- Dennis Tsichritzis Every knowledge-based organization law firm, hospital, or professional services firm wastes time, money and human energy recreating intellectual assets. -- Thomas H. Davenport 53

54 Unter Mitwirkung von Claus-Rainer Michalek Georg Blaha Günter Wageneder Günter Krausgruber Gunter Vasold Ines Puntschart Josef Reif Kurt Rosivatz Lilli Taferner Markus Kemmerling Michael Raunig Rainer Baier Reinhard Kain Richard Posch Othmar Weiskirchner Thomas Fischer Thomas Pfeffer 54

55 Getrennte Welten: Content Repository - Lernmanagementsystem Content Repository (unterstützen Austausch) Lernmanagementsystem (unterstützen Lehre) Zentralistische Systeme Geringes Vertrauen Abgeschlossene Systeme Austausch wird verhindert (Widerspricht Grundsätzen der universitären Lehre) 55

56 Studie: Akzeptanz von Wissensmärkten 71% der HochschullehrerInnen haben Interesse an einer freien Austauschbörse teilzunehmen Geschäftsmodell Organisation Rahmenbedingungen: Muss Vertrauen erwecken Zugriffskontrolle Rechtssicherheit Lernende sollen auf Inhalte zugreifen können Sollte auch Forschungsinhalte inkludieren Plattform darf keine direkten Gebühren einheben Artefakte Agenten 56

57 Problemlösungspotential von Content-Börsen Effektive Verbreitung von Inhalten und Expertise (Vorbereitungszeit verkürzen, Reputation schaffen, Wissensmonopole kreieren, Buchverkauf fördern, etc.) Verschaffen Überblick über eine stark fragmentierte Wissenslandschaft (Inhaltsentwickler identifizieren, Anreize für Beiträge schaffen, etc.) Senkt die Transaktionskosten für den Vertrieb und den Ankauf von Lehrinhalten Verstärkt die Kollaboration zwischen den Institutionen 57

58 Getrennte Welten: Content Repository - Lernmanagementsystem Content Repository (unterstützen Austausch) Lernmanagementsystem (unterstützen Lehre) Lösung: Interoperabilität Zentralistische Systeme Geringes Vertrauen Abgeschlossene Systeme Austausch wird verhindert 58

59 EducaNext.org - Demo 59 Source:

60 An der Umsetzung interessierte Universitäten, ten, offizielle Zustimmung teilweise offen Boku FH Campus Wien MedUni Wien Universität Graz Universität Innsbruck Universität Klagenfurt Universität Salzburg WU Wien ICamp) 60

61 Implementierung auf Heimsystem: Bereitstellungsprozesse 1. Veröffentlichen -Knopf auf Kurs- oder Materialebene 2. Hinweis auf Rechtsproblematik, Zustimmung durch Bereitsteller, dass Rechte OK 3. Anzeigen der Metadaten, Möglichkeit der Editierung/Ergänzung 4. Lizenzauswahl (z.b. Creative Commons, GNU-Lizenz für freie Dokumentation) 5. Content wird in einem semi-öffentlichen Bereich bereitgestellt, der auch als Institutionenübergreifendes Repository genutzt werden kann. 6. Content wird über föderierte Suche gefunden und kann abgerufen unter den Lizenzbedingen wieder verwendet werden. 61

62 Prototype Benutzerschnittstelle by Thomas Höchtl 62

63 Generische System Architektur LRR UI P/C A P/C Learning Resource Repository User Interface Provider / Consumer Agent Provider / Consumer (= Mediator) 63

64 Wie funktionierts? Query Language (Schema) Transport Query? Results Results Format Source (z.b. FNMA Portal) Target (z.b. Innsbruck) 64

65 Interface Specification: Simple Query Interface Methods Query Configuration setquerylanguage setmaxqueryresults setmaxduration setresultsformat Transport Asynchronous Query Interface asynchronousquery setsourcelocation queryresultslistener Synchronous Query Interface setresultssetsize synchronousquery getadditionalqueryresults gettotalresultscount Session Management createsession createanonymoussession destroysession Specification: CEN/ISSS. (2005). A Simple Query Interface Specification for Learning Repositories (CEN Workshop Agreement #15454). Brussels, Belgium: ftp://ftp.cenorm.be/public/cwas/e-europe/ws-lt/cwa nov.pdf. 65

66 Metadaten Model für Results Format Neu Nicht verwendete Element entfernt Weniger Pflichtfelder, neue Kategorie: Recommended Unterstützung von Open Content Lizenzen An European Schoolnet (EUN) angepasst 66

67 Einheitliches Metadaten-Modell Modell für f r Hochschulen Results Format Pflicht-Felder: Identifier Title Language Contributor Location Rights Kann-Felder: Description Keyword Creation Date Issue Date Format Instructional Method Learning Resource Type Context 67

68 Einheitliches Metadaten-Modell Modell für f r Schulen (1/3) Results Format Group Element General Metadata Identifier ISBN Schoolbook Number Title Short Title Language Description Keyword Contributors and Life Cycle Contributor Version Creation Date Issue Date Valid Status (Mandatory, Recommended, Optional) M O O (M for SBX) O M M R R M (Author, Publisher) O R R O 68

69 Einheitliches Metadaten-Modell Modell für f r Schulen (2/3) Results Format Group Element Technical Metadata Format Location Technical Prerequisits Duration Educational Use Intended End User Role Instructional Method Learning Resource Type Typical Learning Time Interactivity Level Status (Mandatory, Recommended, Optional) R M O O O R M O O 69

70 Einheitliches Metadaten-Modell Modell für f r Schulen (3/3) Results Format Group Element Educational Context Level of Education Type of School Stage of Education Discipline Subject Related Schoolbook Costs & Rights Rights Cost Flag Price Certificates & WAI Certificate WAI Compatibility Status (Mandatory, Recommended, Optional) M M M M O O (M for SBX) M R O O O 70

71 Query Language Textbasierte Abfrage Und-Verknüpfungen möglich Phrasesuche möglich, z.b. Interest Rate vs. Poland USA Query Target entscheidet selbst in welchen Feldern des Heimsystems die Suchtermini angewandt werden. 71

72 Diese Folien können Sie unter folgenden Bedingungen weiter verwenden: 72