Constructing a user experience user experience-based mobile learning environment

Mobile learning, in the past defined as learning with mobile devices, now refers to any type of learning-on-the-go or learning that takes advantage of mobile technologies. This new definition shifted its focus from the mobility of technology to the mobility of the learner (O'Malley and Stanton 2002; Sharples, Arnedillo-Sanchez et al. 2009). Placing emphasis on the mobile learner’s perspective requires studying “how the mobility of learners augmented by personal and public technology can contribute to the process of gaining new knowledge, skills, and experience” (Sharples, Arnedillo-Sanchez et al. 2009). The demands of an increasingly knowledge based society and the advances in mobile phone technology are combining to spur the growth of mobile learning. Around the world, mobile learning is predicted to be the future of online learning, and is slowly entering the mainstream education. However, for mobile learning to attain its full potential, it is essential to develop more advanced technologies that are tailored to the needs of this new learning environment. A research field that allows putting the development of such technologies onto a solid basis is user experience design, which addresses how to improve usability and therefore user acceptance of a system. Although there is no consensus definition of user experience, simply stated it focuses on how a person feels about using a product, system or service. It is generally agreed that user experience adds subjective attributes and social aspects to a space that has previously concerned itself mainly with ease-of-use. In addition, it can include users’ perceptions of usability and system efficiency. Recent advances in mobile and ubiquitous computing technologies further underline the importance of human-computer interaction and user experience (feelings, motivations, and values) with a system. Today, there are plenty of reports on the limitations of mobile technologies for learning (e.g., small screen size, slow connection), but there is a lack of research on user experience with mobile technologies. This dissertation will fill in this gap by a new approach in building a user experience-based mobile learning environment. The optimized user experience we suggest integrates three priorities, namely a) content, by improving the quality of delivered learning materials, b) the teaching and learning process, by enabling live and synchronous learning, and c) the learners themselves, by enabling a timely detection of their emotional state during mobile learning. In detail, the contributions of this thesis are as follows: • A video codec optimized for screencast videos which achieves an unprecedented compression rate while maintaining a very high video quality, and a novel UI layout for video lectures, which together enable truly mobile access to live lectures. • A new approach in HTTP-based multimedia delivery that exploits the characteristics of live lectures in a mobile context and enables a significantly improved user experience for mobile live lectures. • A non-invasive affective learning model based on multi-modal emotion detection with very high recognition rates, which enables real-time emotion detection and subsequent adaption of the learning environment on mobile devices. The technology resulting from the research presented in this thesis is in daily use at the School of Continuing Education of Shanghai Jiaotong University (SOCE), a blended-learning institution with 35.000 students.

Rahmenwerk für zielgruppenorientiertes Blended E-Learning im MINT-Bereich im Kontext des Lebenslangen Lernens

Das heutige Leben der Menschen ist vom Internet durchdrungen, kaum etwas ist nicht „vernetzt“ oder „elektronisch verfügbar“. Die Welt befindet sich im Wandel, die „Informationsgesellschaft“ konsumiert in Echtzeit Informationen auf mobilen Endgeräten, unabhängig von Zeit und Ort. Dies gilt teilweise auch für den Aus- und Weiterbildungssektor: Unter „E-Learning“ versteht man die elektronische Unterstützung des Lernens. Gelernt wird „online“; Inhalte sind digital verfügbar. Zudem hat sich die Lebenssituation der sogenannten „Digital Natives“, der jungen Individuen in der Informationsgesellschaft, verändert. Sie fordern zeitlich und räumlich flexible Ausbildungssysteme, erwarten von Bildungsinstitutionen umfassende digitale Verfügbarkeit von Informationen und möchten ihr Leben nicht mehr Lehr- und Zeitplänen unterordnen – das Lernen soll zum eigenen Leben passen, lebensbegleitend stattfinden. Neue „Lernszenarien“, z.B. für alleinerziehende Teilzeitstudierende oder Berufstätige, sollen problemlos möglich werden. Dies soll ein von der europäischen Union erarbeitetes Paradigma leisten, das unter dem Terminus „Lebenslanges Lernen“ zusammengefasst ist. Sowohl E-Learning, als auch Lebenslanges Lernen gewinnen an Bedeutung, denn die (deutsche) Wirtschaft thematisiert den „Fachkräftemangel“. Die Nachfrage nach speziell ausgebildeten Ingenieuren im MINT-Bereich soll schnellstmöglich befriedigt, die „Mitarbeiterlücke“ geschlossen werden, um so weiterhin das Wachstum und den Wohlstand zu sichern. Spezielle E-Learning-Lösungen für den MINT-Bereich haben das Potential, eine schnelle sowie flexible Aus- und Weiterbildung für Ingenieure zu bieten, in der Fachwissen bezogen auf konkrete Anforderungen der Industrie vermittelt wird. Momentan gibt es solche Systeme allerdings noch nicht. Wie sehen die Anforderungen im MINT-Bereich an eine solche E-Learning-Anwendung aus? Sie muss neben neuen Technologien vor allem den funktionalen Anforderungen des MINTBereichs, den verschiedenen Zielgruppen (wie z.B. Bildungsinstitutionen, Lerner oder „Digital Natives“, Industrie) und dem Paradigma des Lebenslangen Lernens gerecht werden, d.h. technische und konzeptuelle Anforderungen zusammenführen. Vor diesem Hintergrund legt die vorliegende Arbeit ein Rahmenwerk für die Erstellung einer solchen Lösung vor. Die praktischen Ergebnisse beruhen auf dem Blended E-Learning-System des Projekts „Technische Informatik Online“ (VHN-TIO).

Semi-Automated Creation of Converged iTV Services: From Macromedia Director Simulations to Services Ready for Broadcast

While sound and video may capture viewers' attention, interaction can captivate them. This has not been available prior to the advent of Digital Television. In fact, what lies at the heart of the Digital Television revolution is this new type of interactive content, offered in the form of interactive Television (iTV) services. On top of that, the new world of converged networks has created a demand for a new type of converged services on a range of mobile terminals (Tablet PCs, PDAs and mobile phones). This paper aims at presenting a new approach to service creation that allows for the semi-automatic translation of simulations and rapid prototypes created in the accessible desktop multimedia authoring package Macromedia Director into services ready for broadcast. This is achieved by a series of tools that de-skill and speed-up the process of creating digital TV user interfaces (UI) and applications for mobile terminals. The benefits of rapid prototyping are essential for the production of these new types of services, and are therefore discussed in the first section of this paper. In the following sections, an overview of the operation of content, service, creation and management sub-systems is presented, which illustrates why these tools compose an important and integral part of a system responsible of creating, delivering and managing converged broadcast and telecommunications services. The next section examines a number of metadata languages candidates for describing the iTV services user interface and the schema language adopted in this project. A detailed description of the operation of the two tools is provided to offer an insight of how they can be used to de-skill and speed-up the process of creating digital TV user interfaces and applications for mobile terminals. Finally, representative broadcast oriented and telecommunication oriented converged service components are also introduced, demonstrating how these tools have been used to generate different types of services.

Marker-Based Embodied Interaction for Handheld Augmented Reality Games

This article deals with embodied user interfaces for handheld augmented reality games, which consist of both physical and virtual components. We have developed a number of spatial interaction techniques that optically capture the device's movement and orientation relative to a visual marker. Such physical interactions in 3-D space enable manipulative control of mobile games. In addition to acting as a physical controller that recognizes multiple game-dependent gestures, the mobile device augments the camera view with graphical overlays. We describe three game prototypes that use ubiquitous product packaging and other passive media as backgrounds for handheld augmentation. The prototypes can be realized on widely available off-the-shelf hardware and require only minimal setup and infrastructure support.

Street Children and Mobile Youth Work in Africa - the 8th ISMO Symposium October 2003

The International Society for Mobile Youth Work (ISMO) and the National Council of Churches in Kenya (NCCK) organised from the 27th to 30th October 2003 at the Jumuia Conference and Country Home in Limuru/Kenya with 198 participants from 35 countries around the world the 8th International Symposium on Mobile Youth Work with special focus on children at risk (street children and youth) in Africa. For this purpose there were invited field workers, scientists and stakeholders engaged as advocates for the rights and well being of endangered children and youths. The participants came mainly from African countries and of course especially from Kenya, but also from Asia, Latin America and from Europe.

Exploring Urban Environments Using Virtual and Augmented Reality

In this paper, we propose the use of specific system architecture, based on mobile device, for navigation in urban environments. The aim of this work is to assess how virtual and augmented reality interface paradigms can provide enhanced location based services using real-time techniques in the context of these two different technologies. The virtual reality interface is based on faithful graphical representation of the localities of interest, coupled with sensory information on the location and orientation of the user, while the augmented reality interface uses computer vision techniques to capture patterns from the real environment and overlay additional way-finding information, aligned with real imagery, in real-time. The knowledge obtained from the evaluation of the virtual reality navigational experience has been used to inform the design of the augmented reality interface. Initial results of the user testing of the experimental augmented reality system for navigation are presented.

Assessing Electromyographic Interfaces

Electronic apppliances are increasingly a part of our everyday lives. In particular, mobile devices, with their reduced dimensions with power rivaling desktop computers, have substantially augmented our communication abilities offering instant availability, anywhere, to everyone. These devices have become essential for human communication but also include a more comprehensive tool set to support productivity and leisure applications. However, the many applications commonly available are not adapted to people with special needs. Rather, most popular devices are targeted at teenagers or young adults with excellent eyesight and coordination. What is worse, most of the commonly used assistive control interfaces are not available in a mobile environment where user's position, accommodation and capacities can vary even widely. To try and address people with special needs new approaches and techniques are sorely needed. This paper presents a control interface to allow tetraplegic users to interact with electronic devices. Our method uses myographic information (Electromyography or EMG) collected from residually controlled body areas. User evaluations validate electromyography as a daily wearable interface. In particular our results show that EMG can be used even in mobility contexts.

Autorenwerkzeuge für digitale, multimediale und interaktive Lernbausteine im Web 2.0

Die vorliegende Forschungsarbeit siedelt sich im Dreieck der Erziehungswissenschaften, der Informatik und der Schulpraxis an und besitzt somit einen starken interdisziplinären Charakter. Aus Sicht der Erziehungswissenschaften handelt es sich um ein Forschungsprojekt aus den Bereichen E-Learning und Multimedia Learning und der Fragestellung nach geeigneten Informatiksystemen für die Herstellung und den Austausch von digitalen, multimedialen und interaktiven Lernbausteinen. Dazu wurden zunächst methodisch-didaktische Vorteile digitaler Lerninhalte gegenüber klassischen Medien wie Buch und Papier zusammengetragen und mögliche Potentiale im Zusammenhang mit neuen Web 2.0-Technologien aufgezeigt. Darauf aufbauend wurde für existierende Autorenwerkzeuge zur Herstellung digitaler Lernbausteine und bestehende Austauschplattformen analysiert, inwieweit diese bereits Web 2.0-Technologien unterstützen und nutzen. Aus Sicht der Informatik ergab sich aus der Analyse bestehender Systeme ein Anforderungsprofil für ein neues Autorenwerkzeug und eine neue Austauschplattform für digitale Lernbausteine. Das neue System wurde nach dem Ansatz des Design Science Research in einem iterativen Entwicklungsprozess in Form der Webapplikation LearningApps.org realisiert und stetig mit Lehrpersonen aus der Schulpraxis evaluiert. Bei der Entwicklung kamen aktuelle Web-Technologien zur Anwendung. Das Ergebnis der Forschungsarbeit ist ein produktives Informatiksystem, welches bereits von tausenden Nutzern in verschiedenen Ländern sowohl in Schulen als auch in der Wirtschaft eingesetzt wird. In einer empirischen Studie konnte das mit der Systementwicklung angestrebte Ziel, die Herstellung und den Austausch von digitalen Lernbausteinen zu vereinfachen, bestätigt werden. Aus Sicht der Schulpraxis liefert LearningApps.org einen Beitrag zur Methodenvielfalt und zur Nutzung von ICT im Unterricht. Die Ausrichtung des Werkzeugs auf mobile Endgeräte und 1:1-Computing entspricht dem allgemeinen Trend im Bildungswesen. Durch die Verknüpfung des Werkzeugs mit aktuellen Software-Entwicklungen zur Herstellung von digitalen Schulbüchern werden auch Lehrmittelverlage als Zielgruppe angesprochen.

(Lifelong) learning in your pocket?

Der Beitrag fokussiert die Entwicklung, den Einsatz und die Nutzung von innovativen Technologien zur Unterstützung von Bildungsszenarien in Schule, Hochschule und Weiterbildung. Ausgehend von den verschiedenen Phasen des Corporate Learning, Social Learning, Mobile Learning und Intelligent Learning wird in einem ersten Abschnitt das Nutzungsverhalten von Technologien durch Kinder, Jugendliche und (junge) Erwachsene in Schule, Studium und Lehre betrachtet. Es folgt die Darstellung technologischer Entwicklungen auf Basis des Technology Life Cycle und die Konsequenzen von unterschiedlichen Entwicklungszuständen und Reifegraden von Technologien wie Content Learning Management, sozialen Netzwerken, mobilen Endgeräten, multidimensionalen und -modalen Räumen bis hin zu Anwendungen augmentierter Realität und des Internets der Dinge, Dienste und Daten für den Einsatz und die Nutzung in Bildungsszenarien. Nach der Darstellung von Anforderungen an digitale Technologien hinsichtlich Inhalte, Didaktik und Methodik wie etwa hinsichtlich der Erstellung von Inhalten, deren Wiederverwendung, Digitalisierung und Auffindbarkeit sowie Standards werden methodische Hinweise zur Nutzung digitaler Technologien zur Interaktion von Lernenden, von Lehrenden, sozialer Interaktion, kollaborativem Autorieren, Kommentierung, Evaluation und Begutachtung gegeben. Abschließend werden - differenziert für Schule und Hochschule - Erkenntnisse zu Rahmenbedingungen, Einflussgrößen, hemmenden und fördernden Faktoren sowie Herausförderungen bei der Einführung und nachhaltigen Implementation digitaler Technologien im schulischen Unterricht, in Lehre, Studium und Weiterbildung im Überblick zusammengefasst.