Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Dr. Sabina Jeschke Dr. Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Dr. Sabina Jeschke Dr. Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften."—  Präsentation transkript:

1 Dr. Sabina Jeschke Dr. Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften

2 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Hintergrund: TU-Berlin: etwa Studierende Schwerpunkt: Ingenieurswissenschaften, ebenso Physik, Mathematik, Geisteswissenschaften HM für Ingenieure: ca …2.000 Hörer, parallel in fünf Zügen Multimedia Zentrum für eLearning, eTeaching and eResearch MuLF Eingebettet in die Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften

3 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Veränderte Anforderungen an die Mathematische Ausbildung für Mathematiker für Anwender der Mathematik! UND Anforderungen: Verständnisorientierung Selbständigkeit im Lernprozess, Lebenslanges Lernen Interdisziplinarität & Soft Skills, Teamfähigkeit Impulse: Verfügbarkeit von Mathematischer Software Rasanter Wissenszuwachs Steigende Komplexität der Aufgabenbereiche

4 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Generationen der eLTR-Technologie: Erste Generation: Informationsdistribution Dokumentmanagement Passive, statische Objekte Simple Trainingsszenaríen Isolierte Kommunikationsanwendungen Elektronische Präsentationsumgebungen Dynamische Inhaltsverwaltung Modulare, flexible Wissensbausteine Hohe Interaktivität und Adaptivität Komplexe Trainingsszenarien Integrierte Kooperationsumgebungen Unterstützung aktiver, explorativer Lernprozesse Moderne Mensch-Maschine-Interfaces Next Generation: Aktueller Forschungs- & Entwicklungsgegenstand Einsatz an vielen nationalen und internationalen Universitäten, i.a. nicht durchgängig WebCT & Co. Virtuelle Labore Mumie Cinde- rella Applet Factory

5 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Klassifikation von eLearning in vier Bereiche Content-Bereich: Semantic Retrieval Bereich: Übungsbereich: Virtual Lab Bereich: Content Retrieval Training VirtLabs Kommunikation& Kooperation

6 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Unterstützung der Präsenzlehre Zusammenstellung von Kurses aus elementaren Wissensatomen Nichtlineare Navigation innerhalb der Kurse Kurserstellung mittels Course-Creator Trennung Rolle Autor - Dozent LaTeX als Autorenwerkzeug, MathML zur Darstellung Visualisierungen von mathematischen Konzepten und Objekten Beinhaltet Multimedia-Elemente, Applet-Factory als Autorenwerkzeug Java-Application-Server, XML-Technologie Content Konzipiert von: Dr. Sabina Jeschke/ Prof. Ruedi Seiler TU Berlin Content-Bereich

7 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Mumie – Navigationsnetzwerk:

8 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Mumie Content – der CourseCreator: Rohe Kursstruktur ohne Inhaltszuweisung Zuweisung von Inhaltsbausteinen an die Knoten

9 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Gliederung von Übungseinheiten entlang von Übungspfaden Interaktive, konstruktive Aufgaben Realisiert durch Java Applets eingebettet in Aufgabennetzwerke Engine: MathML, Java-Applets über Application-Server Training Konzipiert von: Dr. Sabina Jeschke/ Prof. Ruedi Seiler TU Berlin Übungs-Bereich

10 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Übungsbereich Beispiel: Hausaufgabe zu linearen Abbildungen Aufgaben zu einem Themengebiet Navigation im Kurs

11 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Mumie (Übungsbereich) – Übungsnetzwerk: Hausaufgabe: Löse die Differentialgleichung… Ingenieure: Sei y(t) = exp(wt)… Mathematiker: Sei z(t)=(y(t),y´(t))… Diagonalisiere A über… Status: im Aufbau

12 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Ausgangspunkt: Erstellen eines Lexikons aus bestehendem Material Aufbau von Wissensnetzen Darstellung fachspezifischer Zusammenhänge Halb-automatisches Parsen natursprachlicher Texte Quelltexte in LaTeX Retrieval Entwickelt von: Dr. Nicole Natho & Sebastian Rittau TU Berlin Semantic Retrieval-Bereich

13 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Mumie Semantic Retrieval Bereich LaTeX Entitäten Theoreme, Lemmata Definitionen Sätze Semantik Tripel aus Objekten und Relationen Knowledge Base Retrieval Konvertierung nach TIE, Ausnutzung von LaTeX Annotationen Aufbrechen in die Binnenstruktur Linguistische Analyse (Chomskys Transformationsgrammatik) Ziel: Aufbau von Wissensnetzen zur Darstellung von Sachzusammenhängen auf Benutzeranfrage Status: im Aufbau

14 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Freiraum für selbstständige Experimente: Lernen durch Entdecken Zusammenstellung von Laborelementen zu Experimenten Integration von numerischen Tools und CAS Diverse Oberflächen verschiedener Komplexität für div. Einsatzzwecke Unterstützung kooperativer (u. Remote) Lernszenarien Integration intelligenter Assistenten (prototypisch) VirtLabs Entwickelt von: Dr. Thomas Richter TU Berlin Virtuelle Labore

15 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Begriffsklärung Virtuelle Labore Definitionsversuch: Virtuelle Labore sind Umgebungen, die realen Laboren nachempfunden sind, und in denen – computergestützt – Experimente entworfen, aufgebaut (erstellt) und durchgeführt werden können. Dabei werden Experimente i.a. nicht an realen Aufbauten, sondern an rechnerimplementierten abstrakten Algorithmen realisiert. Diese Algorithmen bilden dabei entweder reale Geräte und Gegenstände oder aber theoretische Konzepte und Objekte ab. Virtualität (Math./Fachl.) Komplexität Flexibilität Kompositionsfähigkeit Charakteristika/ Kriterien:

16 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Einsatz Virtueller Labore In theoretischen Gebieten:In experimentellen Gebieten: Experimenteller Zugang zu abstrakten Objekten Erfahrbarkeit abstrakter Konzepte Trial-and-Error-Zugang zu neuen Erkenntnissen Verfügbarkeit zusätzlicher Experimente ständige Zugangsmöglichkeit Steigerung Versuchskapazität Sicherheitsaspekte Effekt in Reinform beobachtbar Mathematik Theoretische Physik Theoretische Chemie Theoretische Gebiete der Ingenieurwissenschaften Experimentalphysik Experimentelle Chemie Experimentelle Gebiete der Ingenieurwissenschaften

17 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Didaktische Anforderungen an Virtuelle Labore: Vermittlung von Problemlösekompetenz Unterstützung explorativen Lernens Adaption an individuelle Bedürfnisse der Benutzer(gruppen) Unterstützung kooperativer Lernszenarien Interdisziplinäre, fachübergreifende Verschränkungen Unterstützung MULTIPLER Einsatzszenarien: Motivation Demonstration, Vorführmode (Präsenslehre) Umgebung für (vor- und nachbereitende) Übungs- & Trainingsszenarien Teamarbeit & Projektarbeit Demo-Umgebung für (insb. mündliche) Prüfungen Selbstständiges, experimentierendes Entdecken

18 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Konsequenzen für das Softwaredesign: Modularer Aufbau Trennung von Oberfläche und Rechenkern Bereitstellung mehrerer GUIs für versch. Einsatzzwecke Interface-Layer zur Verknüpfung von Experimenten Einsatz offener Standards Offene, dokumentierte Schnittstellen ermöglichen und unterstützen die Zusammenstellung von Laborelementen aus verschiedenen Quellen Netzwerk-basierte Komponenten (Groupware) um kooperative/remote Lern-Szenarien umzusetzen Plattform-Unabhängigkeit

19 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Erstellung von Experimenten aus Laborkomponenten mittels Oorange Java-Oberfläche für Praktika und Demonstrationsexperimente VideoEasel: Ein virtuelles Labor für Statistische Mechanik (DFG Zentrum MATHEON ) Rechenkern hier: Ein programmierbarer zellulärer Automat implementiert die mikroskopische Dynamik und Messgeräte => Reichhaltiger Fundus von Experimenten: Ferromagnetismus und das Ising-Modell Gittergase Entropie und der zweite Hauptsatz der Termodynamik Bildentrauschung (nach Geman & Geman) Partielle Differentialgleichungen Bildverarbeitung durch Konvolutionsfilter

20 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Kooperative Lernszenarien: Oorange & Maple Dozent/Kommilitonen Studierende Java Oberfläche

21 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Konnek- tor Konnek- tor Oberfläche Architektur Virtuelle Labore VideoEasel (Simulation & Berechung) Benutzerverwaltung Interfaces Weiteres Labor CAS: Maple, Matlab etc… Integration externer Werkzeuge Browser/ Interface Browser/ Interface Browser/ Interface Kooperation Assistenten Oberfläche Status: im Aufbau

22 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Praxiserfahrung: Ein Kurs über das Ising-Modell Freie Energie f(h,T)Magnetisierung m(h,T) => m ~ f/h

23 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften Das MuLF-Zentrum: TU-Medienzentrum für Lehre & Forschung Beratung Multimedia-Schulung Multimedia-Testlabor Koordination Information Interdisziplinäre Multimedia-Forschung Interdisziplinäre Multimedia-Lehre Softwareentwicklung Softwareintegration Inhaltsentwicklung Öffentlichkeitsarbeit Industriekooperation Drittmitteleinwerbung Service & Dienstleistungen Forschung, Entwicklung & Lehre Organisation & Management

24 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften eLearning Aktivitäten an der TU-Berlin Von Konzeption... WAS Fachdisziplin (Mathematik, Naturwiss., Ing.)... bis Implementation WIE WOZU Einsatz, Nutzer (Didaktik & Fachdidaktik, Usability-Studies) Informatik (Softwarearchitektur, Datenbankmodelle, Serverkonzepte, Portaltechnologien, Formale Sprachen, Algorithmen,...)

25 TU BerlinSabina Jeschke & Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften The End!


Herunterladen ppt "Dr. Sabina Jeschke Dr. Thomas Richter Berliner XML Tage 2005 eLearning in Mathematik und Naturwissenschaften."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen