Die Bedeutung standardisierter Metadaten bei der Erstellung von digitalen Lernobjekten

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1 Die Bedeutung standardisierter Metadaten bei der Erstellung von digitalen Lernobjekten H.-D. Quednau und O. Strehl Fachgebiet Biometrie und Angewandte Informatik der Technischen Universität München Zusammenfassung Der heute notwendige Austausch von Lernmaterialien über Fakultäts- und Universitätsgrenzen hinweg ist nur möglich, wenn die Autoren sich an internationale Standards und Spezifikationen halten, und wenn die Materialien sauber definierte Metadaten enthalten. Als Standard für Metadaten bei Lernobjekten hat sich LOM durchgesetzt. Es werden die Grundzüge von LOM beschrieben, dessen noch vorhandene Nachteile diskutiert und Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt. Resumo La hodiaŭ necesa interŝanĝo de lernmaterialoj trans la limoj de fakultatoj kaj universitatoj eblas nur, se la aǔtoroj respektas internaciajn normojn kaj specifikaĵojn, kaj se la materialoj entenas klare difinitajn metadatenojn. Por deskripti metadatenojn akiris ĝeneralan akcepton la normo LOM. La principoj de LOM estas priskribataj, ties ankoraŭ ekzistantaj malavantaĝoj estas diskutataj kaj ebloj por plibonigado estas montrataj. Rezime Danas neophodna razmjena nastavnog materijala izvan granica fakulteta i univerziteta moguća je samo ako se autori pridržavaju medjunarodnih standarda i specifikacija i ako materijali sadrže čisto definisane metapodatke. Kod objekata učenja LOM se nametnuo kao standard za metapodatke. Osnovne karakteristike LOM-a se opisuju, o njegovim još prisutnim lošim stranama se diskutuje i ukazuje se na mogućnosti poboljšanja. Ausgangslage des E-Learning am WZW Am Fachgebiet für Biometrie und Angewandte Informatik am Wissenschaftszentrum Weihenstephan (WZW) der Technischen Universität München, vormals Forstwissenschaftliche Fakultät, sind schon seit einigen Jahren vorlesungsbegleitende Online-Scripte zur Verfügung gestellt und von den Studenten sehr gut angenommen worden. Zur Verbesserung dieses Angebots wurde für die gesamte Fakultät eine Multimedia-Lehr- und Lernsoftware entwickelt (STRECKFUß 1998, QUEDNAU & STRECKFUß 1999 und 2000), die vorlesungsbegleitendes und -ergänzendes Material unter einer einheitlichen Bedienoberfläche

2 zusammenfasst und die Einbindung von multimedialen Elementen - unter Einschluss von streaming audio und streaming video - erlaubt. In Zusammenarbeit mit der Schweizerischen Hochschule für Landwirtschaft (SHL) wurde mit Hilfe der GIS-Anwendung ArcViewIMS ein Lehrprogramm erstellt, das einem Benutzer ohne eigene GIS-Software die Grundzüge eines GIS erklärt (QUEDNAU et al 2001). Inzwischen ist das Programm in ein multimediales Online- Tutorium integriert worden (SCHWANKE 2003). Bisher war die Produktion von Online-Material an unserer Fakultät auf die Gegebenheiten in Weihenstephan zugeschnitten und hat sich an Kriterien wie einfacher Umsetzung und der verfügbaren technischen Voraussetzungen orientiert. In der letzten Zeit zeigte sich zunehmend, dass dieser proprietäre Ansatz zu Problemen führt. Vorhandene Kurse oder Teile dieser Kurse lassen sich nicht ohne zusätzlichen Entwicklungs-Aufwand in andere Lernumgebungen importieren. Ein Wechsel auf ein anderes Lernmanagementsystem mit bspw. erweiterter Funktionalität ist daher jedes Mal problematisch. Die Notwendigkeit, Lerninhalte in verschiedene Lernmanagementsystemen zu importieren, gewinnt jedoch zunehmend an Bedeutung, da der Austausch von Lernmaterialien zwischen den Fakultäten und Universitäten immer wichtiger wird. Mit dem Aufbau vieler neu konzipierter Masterstudiengänge im Rahmen des Bologna-Prozesses ergibt sich die Notwendigkeit, eine große Anzahl von Lernmaterialien in kurzer Zeit zur Verfügung zu stellen, was ein einzelne Fakultät nicht mehr leisten kann. Anforderungen an Metadaten Um dieser Problematik zu begegnen, bietet sich eine Nutzung von Standards bzw. Spezifikationen für die Erstellung von E-Learning-Kursen an, z.b. für die Beschreibung des Inhalts, für die Darstellung der Struktur bzw. des didaktisch konzipierten Ablaufs, für den Import und Export von Lernobjekten, für die Abbildung von Prüfungen und Selbsttests und für Interaktionen mit dem Lernmanagementsystem (siehe PAAR 2005), wobei die Beschreibung des Inhalts ein besonders wichtiger Aspekt für den Austausch von Lernobjekten ist. Lernobjekte können sehr vielseitig sein. Selbst wenn dieser Begriff auf digitale Lernobjekte beschränkt wird, umfasst er sowohl einzelne Elemente, wie Bilder oder Texte, die in der Lehre verwendet werden, als auch komplette Lehrveranstaltungen mit einem hohen Maß an Interaktionen. Daher ist es fraglich, in wie weit sich beschreibende Informationen aus dem Inhalt eines Lernobjektes ableiten lassen. Eine Möglichkeit, Informationen aus dem Inhalt zu erhalten, ist eine Volltextrecherche. Mit dieser Methode erhält der Suchende jedoch nur unzulängliche Informationen

3 über ein Lernobjekt, da sie nur den eigentlichen Text durchsucht und auch hierbei nur nach einzelnen Worten, Wortgruppen und deren Häufigkeit analysieren kann. Sind in dem Lernobjekt Informationen in Form von Audiodaten, Videodaten, Grafiken oder Fotos kodiert, liefert eine Textrecherche hierzu gar kein Ergebnis. Auch lassen sich aus dem Inhalt kaum Informationen über die inhaltliche Dichte, über die Zielgruppe (z.b. Grundschüler oder Studenten), über didaktische Konzeption, technische oder fachliche Voraussetzungen ableiten. Außerdem können bei einer Internet-Recherche nur frei zugängliche Lernobjekte durchsucht werden, nicht aber solche, die in Lernmanagementsystemen integriert oder in Datenbanken abgelegt sind. Informationen, die notwendig sind, Lernobjekte einschätzen und einordnen zu können, lassen sich somit aus den Lernobjekten selbst nicht in ausreichendem Maße ableiten. Es ist also erforderlich, dass diese beschreibenden Informationen zusätzlich zum eigentlichen Lernobjekt erstellt werden. Die hierbei entstehenden Daten werden Metadaten genannt (siehe WASON 2002). Damit ein Lernobjekt über seine Metadaten hinreichend beschrieben wird, müssen sie über folgende Informationen Auskunft geben können: - Tiefe der Information (Überblick, Einstieg, vertiefend, umfassend) - Zielgruppe (Alter, Vorbildung) - Abgrenzung des Inhaltes, Voraussetzungen, - Beziehungen des Lernobjektes zu anderen Lernobjekten - Bedeutung innerhalb eines Zusammenhangs (z.b.: Studium, obligatorisch) - Gesamtgröße, Art der Medien, technische Voraussetzungen - organisatorische Voraussetzungen (Zugang) - Informationen über den Autor und den Inhaltsverantwortlichen - didaktisches Konzept Die Metadaten können sowohl als Bestandteil in einem Lernobjekt, als auch getrennt vom eigentlichen Lernobjekt gespeichert werden. Metadaten, die getrennt gespeichert aber in fester Beziehung zu einem Lernobjekt stehen, bieten jedoch Vorteile. So können sie auch bei nicht frei zugänglichen Inhalten für Recherchen zur Verfügung gestellt werden. Ihre geringe Datenmenge macht sie schnell recherchierbar, und sie können an verschiedenen Orten bereitgestellt werden. Denkbar sind auch Datenbanken, die ausschließlich Metadaten über Lernobjekte bereitstellen.

4 Der LOM-Standard Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Austauschbarkeit und Vergleichbarkeit von Metadaten. Damit es möglich wird, ausschließlich über die beschreibenden Informationen Lernobjekte zu vergleichen, müssen sie die gleichen Informationen enthalten, und die einzelnen Einträge müssen inhaltlich vergleichbar sein. Eine Konvention, die dies ermöglicht, ist der vom IEEE Learning Technology Standards Committee (LTSC) entwickelte Standard Learning Object Metadata (LOM) (LTSC 2002). LOM gliedert die Informationen über ein Lernobjekt in 9 Hauptkategorien: 1 - General (allgemeine und inhaltliche Informationen) 2 - Lifecycle (Angaben über Autoren, Version, Erstellungsdatum) 3 - Meta-Metadaten (Informationen über die Kodierung der Metadaten, notwendig, da im LOM-Standard nicht festgelegt ist, wie die Metadaten technisch abgebildet werden). 4 - Technical (Angaben über Datentypen, Datenmenge, technische Voraussetzungen) 5 - Educational (Zielgruppe, Lernzeit, Interaktivität, Kontext) 6 - Rights (Rechte an dem Lernobjekt) 7 - Relation (Informationen über die Beziehungen zu anderen Lernobjekten) 8 - Annotation (Anmerkungen zu dem Lernobjekt) 9 - Classification (Einordnung des Lernobjekts in einen thematische Katalog) Auf Basis dieses Standards ist es möglich, Metadaten für Lernobjekte strukturiert zu erstellen. LOM legt nicht nur die Gliederung und die Elemente der Metadaten fest, es werden auch für bestimmte Elemente feste Vokabularien (zwingende Werteliste) vergeben, um die Vergleichbarkeit der Einträge zu verbessern. Um dem internationalen Anspruch gerecht zu werden, verwendet LOM bspw. für die thematische Einordnung, für die Identifikation des Lernobjekts keinen definierten Katalog, sondern erwartet vor dem Eintrag eines Wertes die Angabe des verwendeten Katalogs. Im LOM-Standard wird nicht festgelegt, wie die Metadaten technisch abgebildet werden. Die Struktur und der Aufbau sind aber gut geeignet, um mit einem XML-Binding (Übertragung des Datenmodells in eine XML-basierte maschinenlesbare Form) abgebildet zu werden. Vom IEEE gibt es momentan kein festgelegtes XML-Mapping. Da LOM aber bereits einen breiten Einsatz gefunden hat, existieren verschiedene Lernobjekt-Metadaten-Bindings, die zu LOM kompatibel sind, bzw. LOM abbilden können. Als Beispiel ist hier IMS- Metadata (IMS 2005), die Spezifikation für Metadaten aus SCORM (Sharable Content Objekt Reference Model) (ADL 2003) zu nennen. Über die XML-basierte Abbildung der LOM-

5 konformen Metadaten ist ein Austausch zwischen verschiedenen Systemen möglich - Metadaten können verlustfrei importiert und exportiert werden. Trotz des standardisierten Ansatzes, Metadaten zu strukturieren und abzubilden, den LOM mit einem entsprechenden XML-Binding bietet, existiert eine Reihe von Problemen: - Das Erstellen der hochwertiger Metadaten ist sehr zeitaufwändig und damit teuer - Zur Zeit fehlen Editoren, die es ermöglichen, auf einfache Weise Metadaten zu erstellen - Es fehlen Werkzeuge, die bestimmte Elemente (z.b. Datentypen, Größe) generieren - Es fehlen Recherchemöglichkeiten, die den gesamten LOM-Ansatz verarbeiten können - Die festgelegten Vokabularien (Granularität, Interaktivität, Dichte der Information) sind nicht so scharf definiert, dass gewährleistet ist, dass die Autoren sie in gleicher Weise verwenden - Verschlagwortung des Inhaltes basiert nicht auf einem Begriffs-Katalog, daher kann die Vergabe von Schlagworten nur individuell und damit schwer recherchierbar erfolgen - Der offene Ansatz, Kataloge für bestimmte Einordnungen (Identifikation, Klassifikation) des Lernobjekts nicht festzulegen, erfordert eine "Übersetzung" der Kataloge für einen Vergleich - Es existiert kein einheitlicher Ansatz zur Vergabe von eindeutigen Identifikatoren, was die Darstellung der Beziehungen zwischen verschiedenen Lernmodulen erschwert - Es ist nicht festgelegt, welche der Metadaten-Elemente zwingend einzugeben sind Weiterentwicklung von LOM Ein Ansatz, einen Teil dieser Probleme zu beheben, ist die Österreichische "Metadatenspezifikation für elektronische Lehr-/Lernressourcen" des österreichischen Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kultur (BMBWK 2004), welche vom österreichischen Bildungsportal herausgegeben wurde. Dieses Modell versucht, eine einheitliche Nutzung von Metadaten für Projekte im Rahmen des "Österreichischen Content-Pool" und "Schulbuch Extra" festzulegen. Verschiedene Elemente von LOM (bzw. Dublin Core und ihrer jeweiligen Entsprechung) werden aufgeführt und näher erläutert, und es wird festgelegt, welche dieser Elemente zwingend und welche optional zu verwenden sind. In dieser Spezifikation ist auch ein Katalog für die Klassifikation der Lernobjekte definiert. Diese Spezifikation schafft für den Austausch und die Verwendung von Metadaten eine gewisse Verlässlichkeit und Vergleichbarkeit, insbesondere durch die Verwendung des Kataloges zur Klassifikation. Bei der Verwendung der in LOM definierten, festen Vokabularien wird jedoch keine weitere Beschreibung geliefert. Da auch in den

6 Erläuterungen zu LOM keine eindeutigen Kriterien festgelegt wurden, besteht hier die Notwendigkeit sie zu definieren, um Vergleichbarkeit auch bei diesen Elementen zu schaffen. An unserer Fakultät haben wir im Sommersemester 2005 zwei neue E-Learning-Kurse im Rahmen von bisher nicht veröffentlichten Diplomarbeiten erstellt einen über Großraubtiere in Europa, den anderen über den Aufbau und die Verwendung von Holz. Diese Kurse sind in der XML-Sprache LMML (Learning Material Markup Language, siehe SÜSS und FREITAG 2002) erstellt, mit dem kostenfreien Werkzeug RELOAD (RELOAD 2005) nach der internationalen Norm SCORM in einer.zip-datei verpackt. So lassen sie sich problemlos in jedes SCORM-kompatible Lernmanagementsystem (LMS) importieren. Zur Erstellung der Metadaten für diese Kurse wurden die oben beschriebenen zusätzlichen Definitionen entwickelt. Um deren Nutzen überprüfen zu können, wurden Metadaten nicht nur für die Lerneinheiten, sondern auch für wieder verwertbare Teile dieser Lerneinheiten erstellt. Mit Hilfe dieser Metadaten sollen die Definitionen weiterentwickelt werden, und es wird geprüft, in wie weit die verwendeten Konventionen die Ziele der oben beschriebenen Anforderungen an beschreibende Informationen erfüllen können. Literatur ADL, 2003: Sharable Content Object Reference Model Version 1.2, BMBWK, 2004: Österreichische Metadatenspezifikation für elektronische Lehr-/Lernressourcen IMS Global Learning Consortium, 2005: Learning Resource Meta-data Specification LTSC, 2002: Draft Standard for Learning Object Metadata PAAR, S., Standardisierungsbemühungen im Bereich E-Learning am Beispiel von IMS LD und IEEE LOM. In: Tagungsband der 15. Tagung der Sektion Forstliche Biometrie und Informatik der DVFFA in Freiburg 2003, im Druck QUEDNAU, H.D. und STRECKFUß, M,, 1999: Evoluigo de internet-bazitaj instru- kaj lernprogramoj In: Modernaj Rimedoj de Komunikado, eld. Kava Pech, Praha 1999, ISBN , QUEDNAU, H.D. und STRECKFUß, M,, 2000: Multimedia-Lehr- und Lernsoftware für eine Forstwissenschaftliche Fakultät. grkg/humankybernetik 41(2), QUEDNAU, H.D, STUCKI, E. und DÖLLERER, M., 2001: GIS-Helios - ein Mapserver-basiertes GIS- Tutorial. Allg.Forst- und Jagdzeitung 173(8-9),

7 RELOAD (2005): Reusable elearning Object Authoring & Delivery, RELOAD Editor and SCORM Player, SCHWANKE, T., 2003: Konzeption und Realisierung eines forstlich orientierten Online-Tutorials auf der Basis einer Map-Server-gestützten GIS-Anwendung unter Berücksichtigung wissenschaftlicher Erkenntnisse im Bereich Didaktik und Lerntheorie Diplomarbeit an der Stud.fak. für Forstwissenschaft und Ressourcenmanagement der TUM STRECKFUß, M., 1998: Konzeption und Realisierung eines Multimedia-Softwarepaketes zur Präsentation einer Forstwissenschaftlichen Fakultät mit einem Beispiel für Lehr-/Lernsoftware Diplomarbeit an der Forstwissenschaftlichen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München SÜSS, C. und FREITAG, B., 2002: Datenbanken und Informationssysteme: Passauer Knowledge Management System (PaKMaS), WASON, T. D. (2002): Dr. Tom's Meta-Data Guide,