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1 Das Lehr- und Lernsystem LON-CAPA LearningOnline Network with Computer-Assisted Personalized Approach Gerd Kortemeyer Michigan State University Juni.

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Präsentation zum Thema: "1 Das Lehr- und Lernsystem LON-CAPA LearningOnline Network with Computer-Assisted Personalized Approach Gerd Kortemeyer Michigan State University Juni."—  Präsentation transkript:

1 1 Das Lehr- und Lernsystem LON-CAPA LearningOnline Network with Computer-Assisted Personalized Approach Gerd Kortemeyer Michigan State University Juni 2006 Fachhochschule Braunschweig-Wolfenbüttel

2 Gliederung Teil 1: Geschichte Teil 2: Aufbau des Systems Verteilte Inhaltsbibliothek Inhaltszusammenstellung Kursverwaltung Teil 3: Übungs- und Prüfungsaufgaben Teil 4: Effektivität Teil 5: Ausblick

3 Teil 1 Teil 1: Geschichte

4 Geschichte 1992: CAPA (Computer-Assisted Personalized Approach) wird erstmalig in einer Physikvorlesung mit 90 Studierenden eingesetzt. Reines Hausübungssystem Wurde bald an einer Reihe anderer Unis eingesetzt Jährliche Konferenzen Tauschbörsen: Austausch von Übungen CAPA Problems

5 Geschichte 1997: LectureOnline Hausübungen und Lehrmaterialien Gemeinsames Pool von Materialien innerhalb einer Uni Werkzeuge zur Inhaltszusammenstellung innerhalb von Kursen Andere Unis verwenden das System Inhalts- bibliothek Inhalts- bibliothek Kurs- Verwaltung Kurs- Verwaltung Inhalts- zusammenstellung Inhalts- bibliothek Inhalts- bibliothek Kurs- Verwaltung Kurs- Verwaltung Inhalts- zusammenstellung FTP

6 Geschichte 1999: Zusammenarbeit von CAPA und LectureOnline Start des LearningOnline Network with Computer-Assisted Personalized Approach (LON-CAPA) 2000: National Science Foundation Information Technology Research Grant Investigation of a Model for Online Resource Creation and Sharing in Educational Settings 5-Jahres Projekt 2,1 Millionen Dollar

7 Geschichte Ziele des Projektes: Aufbau einer über Institutionsgrenzen hinweg nutzbaren Bibliothek wiederverwendbarer Lernobjekte Entwicklung von Geschäftsprozessen innerhalb des Verbundes Entwicklung von didaktischen Leitlinien zur Erzeugung effektiver Lernobjekte Entwicklung von Mechanismen zur Qualitätskontrolle der Lernobjekte

8 Geschichte 2006: Ende des NSF Projektes 40 Schulen 40 Hochschulen 6 Verlagsgesellschaften online Resources Über Studierende jedes Semester Nachhaltigkeit erreicht durch Kommerzielle Ausgründung Gemeinnütziges LON-CAPA Academic Consortium

9 Ausgründung eduCog, LLC Gegründet 2005 Stellt heute LON- CAPA bereit für 2 Hochschulen 32 Schulen 6 Verläge

10 LON-CAPA Academic Consortium Gründungsmitglieder: Michigan State University und University of Illinois at Urbana-Champaign Haben jeweils $200k/Jahr auf fünf Jahre hinaus zur Unterstützung des Projektes garantiert.

11 Teil 2 Teil 2: Aufbau des Systemes

12 Campus A Campus B Logischer Aufbau Verteilte Inhaltsbibliothek über Campusgrenzen hinaus Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem

13 Campus A Campus B Logischer Aufbau Verteilte Inhaltsbibliothek über Campusgrenzen hinaus Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem

14 Verteilte Inhaltsbibliothek Netzwerk von ständig verbundenen Servern Aufgeteilt in Domains, z.B. MSU oder FSU

15 Entsprechend: Verteilte Rollen Verteilte Rollen Jeder Server im Netzwerk kann jede Resource für jede Nutzerin in jedem Kurs darstellen Systemweite Lastverteilung

16 Verteilte Inhaltsbibliothek Supermarkt Virtuelles Filesystem Geordnet nach Domain Autor Verzeichnisstruktur des Autors

17 17 Verteilte Inhaltsbibliothek

18 18 Hausübungs- und Testprobleme Verschiedene Optionen, Bilder, Nummern, Graphen, etc Gleiches Problem, zwei Studierende Mehr dazu später Verteilte Inhaltsbibliothek

19 HTML/XML Inhaltsseiten Hausübungs- und Prüfungsprobleme Bilder Inhaltszusammenstellungen 1,100 Simulationen und Animationen 500 Filme Verlagsbibliotheken mit Aufgabensammlungen zu Textbüchern Verteilte Inhaltsbibliothek

20 Die URL ist die ID einer Resource Jeder Rechner im Verbund kann jede Resource unter ihrer URL auffinden und darstellen Replikation Resource näher am Benutzer Unabhängigkeit vom Server des Autors Automatisches Update durch Subscription Persistant systemweite URL

21 Verteilte Inhaltsbibliothek Veröffentlichung: Metadaten werden weitestgehend automatisch erzeugt und abgefragt Server im Verbund werden benachrichtigt Eine neue Version wird erstellt /res/msu/kortemey/physicslib/oscillation/pendulum.5.problem

22 Verteilte Inhaltsbibliothek

23

24 Copyright ist immer beim Autor Möglichkeiten für Nutzungsrechte: Kann nur vom Autor verwendet werden Kann nur innerhalb der eigenen Uni verwendet werden; Studierende sehen das Material nur, wenn es ein Dozent ausgewählt hat Kann systemweit verwendet werden; Studierende sehen das Material nur, wenn es ein Dozent ausgewählt hat Ist frei (ohne Einloggen) verfügbar Konfigurierbare Rechteverwaltungsdatei (häufig Verlage) Unabhängig: XML Quellcode verfügbar oder nicht

25 Aufgabensammlungen zu Vorlesungstexten Verlage beauftragen Firmen, die Aufgaben in LON-CAPA Format bereitzustellen Bibliotheken werden freigeschaltet für Kurse, die diese Texte benutzen Keine zusätzlichen Kosten, stattdessen Anreiz für Lehrende, dieses Buch auszuwählen Verteilte Inhaltsbibliothek

26 Alle Daten (Seiten, Aufgaben, Rechtedateien, Metadaten, Inhaltszusammenstellungen, etc) sind intern in XML oder XHTML dargestellt Gesamtsystem: eingebaute Runtime-Umgebung Keine Kompatibilitätsprobleme, kein Import/Export notwendig Ein Quellcode, viele Darstellungsziele Umsetzung von XML nach Darstellung on-the-fly Verteilte Inhaltsbibliothek Quellcode Online Druck

27 Konfigurierbare Onlinedarstellung Als HTML (tth)Als Bild Mit Mathtype-Fonts Weitgehend Browserkonfiguration browserkompatibel Sehr kompatibelnotwendig Geringe BandbreiteHohe BandbreiteGeringe Bandbreite Eingebaute Runtimeumgebung: Kombination XML/LaTeX Verteilte Inhaltsbibliothek

28 Druck: HTML->LaTeX PDF Ausgabe Eingebaute Runtimeumgebung: Kombination XML/LaTeX Verteilte Inhaltsbibliothek

29 Campus A Campus B Logischer Aufbau Verteilte Inhaltsbibliothek über Campusgrenzen hinaus Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem

30 30 Inhaltszusammenstellung Schreibt Modul über statistisches Mittel Schreibt Modul über statistische Fehler Schreibt Modul über Meinungsforschung Benutzt dies in seinem Kurs

31 Verteilte Inhaltsbibliothek Supermarkt Einkaufswagen: Resource Assembly Tools

32 Inhaltszusammenstellung Verschachtelte Struktur Keine festgelegten Granularitäten Leute können sich darauf nicht einigen Lernobjekte existieren auf jeder Stufe und können auf jeder Stufe wiederverwendet werden

33 Inhaltszusammenstellung Inhalts- zusammen- stellung Lehrpfads- festlegung

34 Inhaltszusammenstellung Das Auffinden von Resources kann schwer sein Statische Metadaten häufig nicht vollständig ausgefüllt Keine Information über die Qualität der Resources Lösung: dynamische Metadaten

35 Campus A Campus B Logischer Aufbau Verteilte Inhaltsbibliothek über Campusgrenzen hinaus Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem

36 36 Statische Metadaten: Dublin Core, IMS Katalogisierungsunterstützung Dynamische Metadaten: Verwendungsdaten Inhaltszusammenstellung

37 Suchrelevanz Inhaltszusammenstellung

38 38 Inhaltszusammenstellung Browsing

39 Campus A Campus B Logischer Aufbau Verteilte Inhaltsbibliothek über Campusgrenzen hinaus Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem Inhalts -zusammenstellungs -werkzeuge Kursverwaltungssystem

40 Kursverwaltung Übliche Werkzeuge Navigation Diskussionsforen Benotung Kalender usw. Nicht alles besprechen Siehe

41 Kursverwaltung

42 Mittlere Ebene: Inhaltszusammen- stellung Navigation wird daraus dynamisch erzeugt

43 Kursverwaltung Anbindung an Verwaltungssysteme

44 Teil 3 Teil 3: Übungs- und Prüfungsaufgaben

45 Übungs- und Prüfungsaufgaben Natürlich das Übliche: Mehrfachauswahlen Klicke-auf-Bild Zuordnungsaufgaben Rankordnungsaufgaben Alles kann mit Medien angereichert werden

46 Mathematische Aufgaben Auswertung symbolischer Ausdrücke

47 Aufgaben für die Chemie Chemische Formeln und Strukturen

48 Aufgaben für die Physik Unterstützung physikalischer Einheiten

49 Graphen Dynamische Erzeugung von Graphen

50 Nichtautomatische Benotung

51 Einreichen von Dateien aus dem Portfolio Mehrere HiWis benoten: Queue

52 Übungsaufgaben Feedback an den Studierenden mache ich ausreichend Fortschritte? was wird erwartet? Feedback an den Lehrenden wie kommen meine Studiernden voran? worauf muss ich in der Vorlesung näher eingehen und worauf nicht? Just-In-Time Teaching (Probleme fällig vor der Vorlesung)

53 Feedback an den Lehrenden

54 Feedback to Instructor

55 Problem Analysis

56 Feedback an den Lehrenden

57

58

59 Individuelle Nachrichten Feedback an den Lehrenden

60 Prüfungsaufgaben

61

62 Prüfungsaufgaben zur Nachbereitung

63

64 Teil 4 Teil 4: Effektivität

65 Effektivität Übung macht den Meister Zeit mit dem Material verbringen

66 66 x5 Zeit mit dem Material

67 Akademisches Jahr 2004/2005 Circa (Herbst) and (Frühling) Studierende an der MSU Logins in den ersten 16 Tagen des Semesters Logins im März, sieben Monate später

68 Zeit mit dem Material

69 Prüfungs- und Kursnoten Vorher/Nachher

70 Gender Differential phy231: ohne CAPA phy232: mit CAPA Geschlechter- unterschied

71 Teil 5 Teil 5: Ausblick

72 MSU: Usability Testing Zusammenarbeit mit dem MSU Usability Lab Testet LON-CAPA Usability für Studierende Lehrende Autoren

73 Symbolische Mathematik Integration eines symbolischen Algebrasystems Maxima Zusammenarbeit mit Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel

74 Übungen im Hörsaal Hörsaalnutzung von LON-CAPA Next generation clickers

75 Zusammen- arbeit mit Mazur Gruppe an Harvard und Bill Junkin an Erskine College Importiert, wird gerade korrigiert Übungen im Hörsaal

76 Öffentliche Portfolios Öffentlicher Zugang zu Portfoliodateien Bekanntgabe

77 Ausblick: RSS, Podcasts, Calendars Herunterladen des Kalenders mit Fälligkeitsdaten, etc, nach iCalendar on PDAs, etc. Ankündigungen mit RSS Podcasting von Portfolio Dateien, Vorlesungsmitschnitten, etc. Blogs Mobile Learning

78 Direktes Einscannen nach LON-CAPA Prüfungen im Hörsaal

79 Ausblick 2007 LON-CAPA Conference and Workshop: University of Illinois at Urbana- Champaign

80 80 Anerkennung: Förderung Anfänglich an der Michigan State University entwickelt Weitere Unterstützung von den Sloan und Mellon Foundations Derzeit finanziell unterstützt von Michigan State University und der National Science Foundation, sowie akademischen Partnerinstitutionen


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