Integration der Experience API in Autorensysteme für Web Based Trainings

Transkript

1 Patrick Sacher Integration der Experience API in Autorensysteme für Web Based Trainings Abschlussvortrag Diplomarbeit Betreuer: Prof. Detlef Krömker, David Weiß

2 Integration der Experience API in Autorensysteme für Web Based Trainings Übersicht Grundlagen Anforderungen aktueller elearning-inhalte und -Konzepte Analyse der technischen Spezifikation der Experience API Prototypische Implementierung der Experience API Fazit Ausblick 1

3 Grundlagen

4 Grundlagen Web Based Training - WBT Webbasiertes Lernen - (Lernpaket, Lerneinheit, Kurs) Form des Computer Based Training (CBT) Lerneinheit, die mittels eines Web Servers zur Verfügung gestellt wird und mit einem Browser ausgeführt werden kann Technologien: HTML, JavaScript, Java, Flash, Alles, was in einem Browser ausgeführt werden kann Autorensysteme für WBTs Entwicklungswerkzeuge für die Erstellung von WBTs Beispiele: Adobe Captivate, exe-learning, LernBar Autorensystem, 3

5 Grundlagen Learning Management System - LMS Sind spezielle Plattformen für das Kurs-Management für Autoren/Trainer Lerninhalte strukturieren Inhalte bereitstellen Teilnehmer verwalten Lernerfolge aufzeichnen und auswerten Unterstützen meistens die gängigen E-Learning-Standards Beispiele: Moodle, Olat, Ilias, elearning-standards Standards für die Struktur und das Verhalten von WBTs Ziel: Austausch und Wiederverwendbarkeit von WBTs 4

6 Grundlagen SCORM Sharable Content Object Reference Model Von der Advanced Distributed Learning Initiative (ADL) SCORM 1.2 (2000) SCORM 2004 (2004) Ist selbst kein Standard, sondern ein Referenz-Modell Kombiniert Standards von IMS, AICC und IEEE Hohe Austauschbarkeit und Wiederverwendbarkeit der WBTs in LMS SCORM hat sich als Quasi-Standard etabliert und wird von fast jedem WBT und LMS unterstützt Quelle: 6

7 Grundlagen SCORM - Komponenten SCORM Content Packaging WBT als ZIP-Datei (beinhaltet alle Daten des Kurses) imsmanifest.xml beinhaltet alle Informationen des WBTs, die ein LMS braucht (Metadaten, Ressourcen, Regeln zum Ablauf ) LMS WBT API API SCORM RunTime Environment Übermittlung von Daten durch eine JavaScript-API von einem iframe (WBT) zu einem Parent-Frame (LMS) Feste Datenfelder SCORM basiert auf Anforderungen für WBTs / elearning aus dem Jahr ~2000 Anforderungen an ein Modernes WBT sind anders als damals 8

8 Grundlagen Training and Learning Architecture (TLA) Die Training and Learning Architecture (TLA) Wird aktuell von der ADL entwickelt Soll die Anforderungen an aktuelle elearning-inhalte erfüllen Make it simple Make it powerful TLA besteht aus 4 Komponenten Experience Tracking bislang die einzige fertiggestellte Komponente April 2013 Version 1.0 der Spezifikation der Experience API Experience API bildet die technische Basis der TLA Untersuchung der xapi ob diese die Anforderungen aktueller elearning-inhalte erfüllen kann Quelle: 9

9 Anforderungen aktueller elearning Inhalte und Konzepte

10 Anforderungen aktueller elearning Inhalte und Konzepte - Quellen Anforderungen aktueller elearning Inhalte und Konzepte Quellen: Kritikpunkte an SCORM (gesammelt in der Entwicklungsphase der Experience API) Horizon Report Top Trends der letzten Jahre: mlearning (mobile Learning, mobile Apps, Tablet Computing) MOOCs (Massive Open Online Courses) Learning Analytics Horizon Reports auf 12

11 Anforderungen aktueller elearning Inhalte und Konzepte Anforderungen aktueller elearning Inhalte und Konzepte 1. Geräte- und Systemunabhängigkeit Aktivitäten der Lernenden sollen auch außerhalb von LMS und Browser protokollierbar sein 2. Flexibles Daten-Modell Aktivitäten aller Art sollen protokollierbar sein 3. Verfügbarkeit der Daten Die erfassten Daten müssen nach der Erhebung auch von außen zugänglich und wiederverwendbar gemacht werden SCORM erfüllt diese Anforderungen nicht! Analyse der Experience API, ob diese die Anforderungen erfüllen kann 15

12 Analyse der technischen Spezifikation der Experience API

13 Analyse der Spezifikation der xapi Überblick Die technische Spezifikation der Experience API definiert: Learning Record Store LRS RESTful Web Service WBT Statements LRS Empfängt/Sendet Statements Autorisierung durch oauth2.0 und HTTP-Basic-Authentification Webseite Spiel LRS LMS LRS LMS Simulator Auswertungs Tools Server kann von überall aus erreicht werden Kein iframe + JavaScript-API mehr nicht mehr an LMS gebunden 18

14 Analyse der Spezifikation der xapi Spezifikation des LRS Spezifikation des LRS Beschreibt 4 Data Transfer APIs des LRS API Ressource Beschreibung Statement API statements/ statements/statementid Statements in der Form I did this 3 Document APIs State API activities/state Daten, die während des Kurses anfallen Activity Profile API activities/profile Daten für einzelne Aktivitäten (Userübergreifend) Agent Profile API agent/profile Daten für einzelne Agents/User (Kursübergreifend) 19

15 Analyse der Spezifikation der xapi Spezifikation der Statements Spezifikation der Statements In der Form von Activity-Streams - I did this im JSON-Format Mindestens Actor Verb Object I did this Paul completed Course1 Durch Erweiterungen sind auch komplexere Aktivitäten abbildbar Actor Verb Object Context Result I did this In the context of With the result of Bob answered Question 2 from Course 1 scored 5 points Attachments Binary Data Einreichung Authority Who tracks this? LernBar WBT+User 23

16 Analyse der Spezifikation der xapi Einfaches Statement { "id": " ", "actor":{ "objecttype": "Agent", "account": { "homepage": " "name": "Max" }}, "verb" : { "id": " "display":{ "de-de : "beantwortete" }}, "object":{ "objecttype": "Activity" "id": " "definition": { "name": { "de-de": "Mathematik-Aufgabe 1", "en-us": "Math-Quesition 1" }, "description": { "de-de": "Ist 1+2=3?", }, } } } Actor: "type": " "interactiontype": "true-false", "correctresponsespattern": [ "true" ] - Eindeutig durch mbox, OpenID oder Account[homePage, name] identifiziert Verb: - ID eindeutig durch eine IRI angegeben - Mehrsprachige Metadaten möglich Object: - objecttype kann eine Activity oder ein anderer Agent sein - ID eindeutig durch eine IRI angegeben - Mehrsprachige Metadaten möglich - Interaction Properties nach CMI-Standard 24

17 Analyse der Spezifikation der xapi Fazit - Pro Fazit der Analyse der Spezifikation - PRO Flexibles Daten-Modell Haupteigenschaften der Statements (Actor, Verb, Object) Jeder Satz der Form I did this abbildbar Zusätzliche Eigenschaften (Context, Attachments, Result, ) Erweiterung der Aussagekraft der Statements Geräte- und Systemunabhängigkeit LRS als RESTful WebService Zugriff auf die Daten von fast jedem internetfähigen System möglich JSON-Implementierungen existieren für fast alle Entwicklungsumgebungen Verfügbarkeit der Daten LRS als RESTful WebService Zugriff auf die Daten von fast jedem internetfähigen System möglich Authority-Eigenschaft sichert den Zugriff auf die Daten ab 27

18 Analyse der Spezifikation der xapi Fazit - Contra Fazit der Analyse der Spezifikation CONTRA Technische Spezifikation ist teilweise zu knapp Fragmentierung von Verben möglich Offene Datenbank für Verben Offline-Phasen des Activity Providers werden in der Spezifikation nicht behandelt Statement-Queueing im LocalStorage Content Packaging Spezifikationen fehlen noch SCORM Content Packaging zusätzlich verwenden Probleme könnten durch weitere Komponenten der TLA gelöst werden 28

19 Analyse der Spezifikation der xapi Fazit Fazit der Analyse der Spezifikation Alle Hauptziele der technischen Spezifikation der Experience API wurden erreicht Der Autor bekommt ein höchst flexibles Daten-Modell zur Beschreibung von Aktivitäten Die Implementierung der Experience API ist geräte- und systemunabhängig möglich Die Daten des LRS sind von überall erreichbar Die Experience API ist eine Spezifikation für eine Technologie, die den Anforderungen des aktuellen elearnings gerecht wird Auch für die Training and Learning Architecture stellt sie eine geeignete Basis dar 29

20 Prototypische Implementierung der Experience API

21 Prototypische Implementierung der xapi Clientseitige Implementierung (WBT) Clientseitige Implementierung der Experience API (WBT) Basis der prototypischen Umsetzung: mobiles WBT erstellt mit dem LernBar Autorensystem Release 4 WebApp basierend auf HTML5 + JavaScript + jquery Mobile Zur Implementierung verwendet: TinCanJS Bibliothek Entwickelt von Rustici Software + Community (Apache Licence) LernBar WBT Mobile Version Bietet Methoden zur Generierung von Statements + Kommunikation mit dem LRS mittels XMLHttpRequest-Objekt 31

22 Prototypische Implementierung der xapi Clientseitige Implementierung (WBT) Implementierte Funktionen des xapi-wbt-prototyps 1. Actor wird aus vorhandenen Account-Daten erzeugt (LMS / SCORM, LernBar-Portal) 2. Statements werden bei 3 Aktivitäten im WBT generiert und an die Statement API des LRS gesendet: Aktion Kursstart Seitenwechsel Frage beantwortet Statement in der Form Actor started CourseID Actor experienced LastPageID in Context of CourseID Actor answered QuestionID with Result [Score] in Context of CourseID WBT Offline Statements in einer Queue im LocalStorage zwischenspeichern 3. Kurs-Status wird als JSON-Object in LocalStorage sowie in State API des LRS gespeichert und geladen 32

23 Prototypische Implementierung der xapi Serverseitige Implementierung (LRS) Neuentwicklung eines LRS-Prototyps Entwicklung eines RESTful Web Services PHP + slim-micro-framework Speicherung der Daten MongoDB Nicht-relationale, dokumentbasierte Datenbank Wurde speziell zur Verwendung mit RESTful WebServices und JSON-Daten entwickelt Bietet einfachen Zugriff auf die gespeicherten Daten (Statements, States) 33

24 Prototypische Implementierung der xapi Serverseitige Implementierung (LRS) Implementierte Ressourcen des LRS-Prototyps Ressource Typ Aktion Statement API /statements GET POST Sucht Statements in der Datenbank die den Suchkriterien entsprechen und gibt die Statements zurück Speichert ein oder mehrere Statements in der Datenbank State API /activities/state GET POST DELETE Sucht einen State aus der Datenbank, der zu den Suchkriterien passt, und gibt ihn an den Client zurück Upsert eines States in der Datenbank Löscht einen State aus der Datenbank 34

25 Prototypische Implementierung der xapi Fazit Fazit Die Grundfunktionen eines xapi-wbts sowie eines LRS konnten implementiert werden Die gewählten Technologien sind geeignet zur Umsetzung von xapi-inhalten Implementierung steht beispielhaft für: WebApps, hybride Apps, Webseiten Alle Anforderungen konnten erfüllt werden 1. Flexibles Daten-Modell 2. Geräte- und Systemunabhängigkeit 3. Verfügbarkeit der Daten 35

26 Fazit

27 Fazit Durch die Analyse der technischen Spezifikation und der prototypischen Implementierung der Experience API konnte gezeigt werden, dass die Experience API eine geeignete Technologie zur Umsetzung aktueller Anforderungen des elearnings darstellt. Make it simple, Make it powerful nicht ganz zutreffend. Passender: Make it powerful and as simple as possible Die Umsetzung der Experience API ist nicht simpel, aber für die vielen Möglichkeiten, die sie bietet, nicht unnötig kompliziert Kleinere Mängel konnten in der Spezifikation gefunden werden Sehr wahrscheinlich, dass diese in anderen Komponenten der TLA behoben werden Aktuellen Entwicklungen im elearning kann empfohlen werden, die Experience API zu nutzen, um von den möglichen Features zu profitieren 37

28 Ausblick

29 Ausblick Übergabe der Experience API Spezifikation an ein Standardisierungsgremium noch 2013 geplant Experience API ist erst die erste Komponente der Training and Learning Architecture Durch die Community-Driven Entwicklung soll die TLA die Interessen der Lehrenden und WBT-Autoren widerspiegeln Projekte in nächster Zeit werden zeigen, wie die Entwicklung der weiteren Komponenten verlaufen wird 39

30 Ausblick Zu Beobachten bleibt: Neue Arten von Lernapplikationen mit Hilfe der Experience API keine Beschränkung auf WBTs mehr -> native Apps, Serious Games möglich Auswirkungen der Experience API auf LMS Verbreitung der Experience API hängt von den kooperierenden Diensten ab (Facebook, Wikipedia, Twitter, ) Datenschutz bleibt kritisches Thema und muss diskutiert werden Die Wahrscheinlichkeit, dass die TLA und die Experience API zu neuen Standards im elearning werden, ist sehr hoch. 40

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Bei Interesse, kurze Vorführung der Prototypen Ansonsten: Fragen?