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1 E-Learning Standards - Eine Übersicht Dr. Bernd Simon Institut für Wirtschaftsinformatik & Neue Medien Wirtschaftsuniversität Wien.

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

2 2 Inhaltsverzeichnis Motivation & Problemlösungspotential Internationale Standards Austrian Learning Network

3 3 Motivation & Problemlösungspotential

4 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

5 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.

6 6 Motivation für E-Learning Standards (2/2) Quelle: SRI Consulting **Annahmen: - Reisekosten- einsparungen greifen - Technologie- infrastruktur vorhanden - E-Learning ist effektiv

7 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

8 8 The Abilities of E-Learning 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

9 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)

10 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

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

12 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 13 Bringing it All Together So, what do each of these specifications & standards actually do?

14 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

15 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

16 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 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

18 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

19 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

20 20 Internationale Standards

21 21 Standardisierungsgremien im E-Learning-Bereich (Sicht 1) EML Projekte Vereini- gungen Weltweite Standard- isierungsbehörde Überregionale Standard- isierungsbehörden Dublin Core W3C (XML, XSLT RDF,... Basis- Standards Basierend auf Erik Duval

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

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

24 24 AICC (Aviation 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)

25 25 AICC (Aviation 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

26 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

27 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

28 28 IMS Spezifikationen (Stand März 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 1.0

29 29 IMS Spezifikationen (Stand Jänner 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

30 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 Quelle: IMS

31 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

32 32 IMS Manifest File Quelle: IMS

33 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)

34 34 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) LOM (Learning Object Metadata)

35 35 – 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 Das LOMv1.0 Basisschema - Gruppen

36 36 Beispiel: Das Element Quelle: IMS

37 37 Beispiel: Das Element in XML Repräsentation eLearning und XML eLearning and XML Ein Vortrag zum Thema eLearning und XML eLearning eLearning XML XML.

38 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)

39 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

40 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)

41 41 SCORM Content Model

42 42 SCORM Content Model

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

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

45 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

46 46 Kernbestandteile des EML-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

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

48 48 EML Unit of Study als XML/DTD

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

50 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 metadatenmodellversion1_3_1.pdf

51 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

52 52 Austrian Learning Network

53 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

54 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 …

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

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

57 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

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

59 59 EducaNext.org - Demo Source:

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

61 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.

62 62 Prototype Benutzerschnittstelle by Thomas Höchtl

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

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

65 65 Interface Specification: Simple Query Interface Methods Query Configuration – setQueryLanguage – setMaxQueryResults – setMaxDuration – setResultsFormat Synchronous Query Interface – setResultsSetSize – synchronousQuery – getAdditionalQueryResults – getTotalResultsCount 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. Asynchronous Query Interface – asynchronousQuery – setSourceLocation – queryResultsListener Session Management – createSession – createAnonymousSession – destroySession Transport

66 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

67 67 Einheitliches Metadaten-Modell für 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

68 68 Einheitliches Metadaten-Modell für Schulen (1/3) Results Format GroupElementStatus (Mandatory, Recommended, Optional) General Metadata IdentifierM ISBNO Schoolbook NumberO (M for SBX) TitleO Short TitleM LanguageM DescriptionR KeywordR Contributors and Life Cycle ContributorM (Author, Publisher) VersionO Creation DateR Issue DateR ValidO

69 69 Einheitliches Metadaten-Modell für Schulen (2/3) Results Format GroupElementStatus (Mandatory, Recommended, Optional) Technical Metadata FormatR LocationM Technical PrerequisitsO DurationO Educational Use Intended End User RoleO Instructional MethodR Learning Resource TypeM Typical Learning TimeO Interactivity LevelO

70 70 Einheitliches Metadaten-Modell für Schulen (3/3) Results Format GroupElementStatus (Mandatory, Recommended, Optional) Educational Context Level of EducationM Type of SchoolM Stage of EducationM DisciplineM SubjectO Related SchoolbookO (M for SBX) Costs & Rights RightsM Cost FlagR PriceO Certificates & WAI CertificateO WAI CompatibilityO

71 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.

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