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

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

Teil 1 Teil 1: Geschichte

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

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

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

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

Geschichte 2006: Ende des NSF Projektes Nachhaltigkeit erreicht durch 40 Schulen 40 Hochschulen 6 Verlagsgesellschaften 150.000 online Resources Über 30.000 Studierende jedes Semester Nachhaltigkeit erreicht durch Kommerzielle Ausgründung Gemeinnütziges LON-CAPA Academic Consortium

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

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.

Teil 2 Teil 2: Aufbau des Systemes

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

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

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

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

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

Verteilte Inhaltsbibliothek

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

Verteilte Inhaltsbibliothek 38.300 HTML/XML Inhaltsseiten 52.600 Hausübungs- und Prüfungsprobleme 49.300 Bilder 6.600 Inhaltszusammenstellungen 1,100 Simulationen und Animationen 500 Filme Verlagsbibliotheken mit Aufgabensammlungen zu Textbüchern

Verteilte Inhaltsbibliothek 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

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

Verteilte Inhaltsbibliothek

Verteilte Inhaltsbibliothek

Verteilte Inhaltsbibliothek 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

Verteilte Inhaltsbibliothek 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 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 Quellcode Online Druck

Verteilte Inhaltsbibliothek Eingebaute Runtimeumgebung: Kombination XML/LaTeX Konfigurierbare Onlinedarstellung Als HTML (tth) Als Bild Mit Mathtype-Fonts Weitgehend Browserkonfiguration browserkompatibel Sehr kompatibel notwendig Geringe Bandbreite Hohe Bandbreite Geringe Bandbreite

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

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

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

Verteilte Inhaltsbibliothek Einkaufswagen: Resource Assembly Tools “Supermarkt”

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

Inhaltszusammenstellung Lehrpfads-festlegung

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

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

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

Inhaltszusammenstellung Suchrelevanz

Inhaltszusammenstellung Browsing

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

Kursverwaltung Übliche Werkzeuge Nicht alles besprechen Navigation Diskussionsforen Benotung Kalender usw. Nicht alles besprechen Siehe http://www.edutools.info/

Kursverwaltung

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

Anbindung an Verwaltungssysteme Kursverwaltung Anbindung an Verwaltungssysteme

Teil 3 Teil 3: Übungs- und Prüfungsaufgaben

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

Mathematische Aufgaben Auswertung symbolischer Ausdrücke

Aufgaben für die Chemie Chemische Formeln und Strukturen

Aufgaben für die Physik Unterstützung physikalischer Einheiten

Graphen Dynamische Erzeugung von Graphen

Nichtautomatische Benotung

Nichtautomatische Benotung Einreichen von Dateien aus dem Portfolio Mehrere HiWis benoten: Queue

Übungsaufgaben Feedback an den Studierenden Feedback an den Lehrenden “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)

Feedback an den Lehrenden

Feedback to Instructor

Problem Analysis

Feedback an den Lehrenden

Feedback an den Lehrenden

Feedback an den Lehrenden

Feedback an den Lehrenden Individuelle Nachrichten

Prüfungsaufgaben

Prüfungsaufgaben

Prüfungsaufgaben zur Nachbereitung

Prüfungsaufgaben zur Nachbereitung

Teil 4 Teil 4: Effektivität

Effektivität Übung macht den Meister Zeit mit dem Material verbringen

Zeit mit dem Material x5

Zeit mit dem Material Akademisches Jahr 2004/2005 Circa 12.600 (Herbst) and 10.800 (Frühling) Studierende an der MSU 100.000 Logins in den ersten 16 Tagen des Semesters 1.000.000 Logins im März, sieben Monate später

Zeit mit dem Material

Prüfungs- und Kursnoten Vorher/Nachher

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

Teil 5 Teil 5: Ausblick

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

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

Übungen im Hörsaal Hörsaalnutzung von LON-CAPA “Next generation clickers”

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

Öffentliche Portfolios Öffentlicher Zugang zu Portfoliodateien Bekanntgabe

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”

Prüfungen im Hörsaal Direktes Einscannen nach LON-CAPA

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

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 http://www.lon-capa.org/