A Fast Platform for Interactive E-Learning Systems

Modern e-learning systems represent a special type of web information systems. By definition, information systems are special computerized systems used to perform data operations by multiple users simultaneously. Each active user consumes an amount of hardware resources. A shortage of hardware resources can be caused by growing number of simultaneous users. Such situation can result in overall malfunctioning or slowed-down system. In order to avoid this problem, the underlying hardware system gets usually continuously upgraded. These upgrades, typically accompanied with various software updates, usually result in a temporarily increased amount of available resources. This work deals with the problem in a different way by proposing an implementation of a web e-learning system with a modified software architecture reducing resource usage of the server part to the bare minimum. In order to implement a full-scale e-learning system that could be used as a substitute to a conventional web e-learning system, a Rich Internet Application framework was used as basis. The technology allowed implementation of advanced interactivity features and provided an easy transfer of a substantial part of the application logic from server to clients. In combination with a special server application, the server part of the new system is able to run with a reasonable performance on a hardware with very limited computing resources.

Mathe-Üben in Studium und Abitur

Fehlende Grundkenntnisse in der Mathematik zählen zu den größten Hindernissen für einen erfolgreichen Start in ein Hochschulstudium. Studienanfänger in einem MINT-Studium bringen inzwischen deutlich unterschiedliche Vorrausetzungen mit: „Mathe-Angst“ gilt als typisches Phänomen und der Übergang in ein selbstbestimmtes Lernverhalten stellt eine große Herausforderung dar. Diese Fall-Studie beschreibt, wie mit Hilfe einer Mathe-App bereits zu Beginn des Studiums aktives Lernen unterstützt und selbstbestimmtes Lernen eingeübt werden kann. Das neue Kurskonzept mit App-Unterstützung stößt an der Hochschule Offenburg auf breite Akzeptanz. Der mobile BYOD-Ansatz ermöglicht Lern-Szenarien, die über PC- bzw.- Laptop-gebundene eLearning-Lösungen nicht realisierbar sind. Der Inhalt des MassMatics-Vorbereitungskurs orientiert sich am Mindestanforderungskatalog des cosh-Arbeitskreises für den Übergang Schule-Hochschule. In der Zwischenzeit wurde der App-gestützte Kurs mit seinen über 500 Aufgaben von mehr als 1000 Studierenden besucht.

ProFormA: An XML-based exchange format for programming tasks

Unterstützungssysteme für die Programmierausbildung sind weit verbreitet, doch gängige Standards für den Austausch von allgemeinen (Lern-) Inhalten und Tests erfüllen nicht die speziellen Anforderungen von Programmieraufgaben wie z. B. den Umgang mit komplexen Einreichungen aus mehreren Dateien oder die Kombination verschiedener (automatischer) Bewertungsverfahren. Dadurch können Aufgaben nicht zwischen Systemen ausgetauscht werden, was aufgrund des hohen Aufwands für die Entwicklung guter Aufgaben jedoch wünschenswert wäre. In diesem Beitrag wird ein erweiterbares XML-basiertes Format zum Austausch von Programmieraufgaben vorgestellt, das bereits von mehreren Systemen prototypisch genutzt wird. Die Spezifikation des Austauschformats ist online verfügbar [PFMA].

Mobile Games for Learning

Today, pupils at the age of 15 have spent their entire life surrounded by and interacting with diverse forms of computers. It is a routine part of their day-to-day life and by now computer-literacy is common at very early age. Over the past five years, technology for teens has become predominantly mobile and ubiquitous within every aspect of their lives. To them, being online is an implicitness. In Germany, 88% of youth aged between 12-19 years own a smartphone and about 20% use the Internet via tablets. Meanwhile, more and more young learners bring their devices into the classroom and pupils increasingly demand for innovative and motivating learning scenarios that strongly respond to their habits of using media. With this development, a shift of paradigm is slowly under way with regard to the use of mobile technology in education. By now, a large body of literature exists, that reports concepts, use-cases and practical studies for effectively using technology in education. Within this field, a steadily growing body of research has developed that especially examines the use of digital games as instructional strategy. The core concern of this thesis is the design of mobile games for learning. The conditions and requirements that are vital in order to make mobile games suitable and effective for learning environments are investigated. The base for exploration is the pattern approach as an established form of templates that provide solutions for recurrent problems. Building on this acknowledged form of exchanging and re-using knowledge, patterns for game design are used to classify the many gameplay rules and mechanisms in existence. This research draws upon pattern descriptions to analyze learning game concepts and to abstract possible relationships between gameplay patterns and learning outcomes. The linkages that surface are the starting bases for a series of game design concepts and their implementations are subsequently evaluated with regard to learning outcomes. The findings and resulting knowledge from this research is made accessible by way of implications and recommendations for future design decisions.

Digital Systems for Open Access to Formal and Informal Learning

Today, Digital Systems and Services for Technology Supported Learning and Education are recognized as the key drivers to transform the way that individuals, groups and organizations “learn” and the way to “assess learning” in 21st Century. These transformations influence: Objectives - moving from acquiring new “knowledge” to developing new and relevant “competences”; Methods – moving from “classroom” based teaching to “context-aware” personalized learning; and Assessment – moving from “life-long” degrees and certifications to “on-demand” and “in-context” accreditation of qualifications. Within this context, promoting Open Access to Formal and Informal Learning, is currently a key issue in the public discourse and the global dialogue on Education, including Massive Open Online Courses (MOOCs) and Flipped School Classrooms. This volume on Digital Systems for Open Access to Formal and Informal Learning contributes to the international dialogue between researchers, technologists, practitioners and policy makers in Technology Supported Education and Learning. It addresses emerging issues related with both theory and practice, as well as, methods and technologies that can support Open Access to Formal and Informal Learning. In the twenty chapters contributed by international experts who are actively shaping the future of Educational Technology around the world, topics such as: - The evolution of University Open Courses in Transforming Learning - Supporting Open Access to Teaching and Learning of People with Disabilities - Assessing Student Learning in Online Courses - Digital Game-based Learning for School Education - Open Access to Virtual and Remote Labs for STEM Education - Teachers’ and Schools’ ICT Competence Profiling - Web-Based Education and Innovative Leadership in a K-12 International School Setting are presented. An in-depth blueprint of the promise, potential, and imminent future of the field, Digital Systems for Open Access to Formal and Informal Learning is necessary reading for researchers and practitioners, as well as, undergraduate and postgraduate students, in educational technology.

New Trends in Networking, Computing, E-learning, Systems Sciences, and Engineering

This book provides the latest in a series of books growing out of the International Joint Conferences on Computer, Information and Systems Sciences and Engineering. It includes chapters in the most advanced areas of Computing, Informatics, Systems Sciences and Engineering. It has accessible to a wide range of readership, including professors, researchers, practitioners and students. This book includes a set of rigorously reviewed world-class manuscripts addressing and detailing state-of-the-art research projects in the areas of Computer Science, Informatics, and Systems Sciences, and Engineering. It includes selected papers form the conference proceedings of the Ninth International Joint Conferences on Computer, Information, and Systems Sciences, and Engineering (CISSE 2013). Coverage includes topics in: Industrial Electronics, Technology & Automation, Telecommunications and Networking, Systems, Computing Sciences and Software Engineering, Engineering Education, Instructional Technology, Assessment, and E-learning.

Erfahrbares Programmieren durch den zielgerichten Einsatz von Flugdrohnen im Informatikunterricht

Informatik- und insbesondere Programmierunterricht sind heute ein wichtiger Bestandteil der schulischen Ausbildung. Vereinfachte Entwicklungsumgebungen, die auf die Abstraktion typischer Programmierkonzepte in Form von grafischen Bausteinen setzen, unterstützen diesen Trend. Zusätzliche Attraktivität wird durch die Verwendung exotischer Laufzeitumgebungen (z. B. Roboter) geschaffen. Die in diesem Paper vorgestellte Plattform “ScratchDrone” führt ergänzend zu diesen Angeboten eine moderne Flugdrohne als innovative Laufzeitumgebung für Scratch-Programme ein. Die Programmierung kann dabei dank modularer Systemarchitektur auf verschiedenen Abstraktionsebenen erfolgen, abhängig vom Lernfortschritt der Schüler. Kombiniert mit einem mehrstufigen didaktischen Modell, der Herausforderung der Bewegung im 3D-Raum sowie der natürlichen menschlichen Faszination für das Fliegen wird so eine hohe Lernmotivation bei jungen Programmieranfängern erreicht.

E-Learning Systems, Environments and Approaches

The volume consists of twenty-five chapters selected from among peer-reviewed papers presented at the CELDA (Cognition and Exploratory Learning in the Digital Age) 2013 Conference held in Fort Worth, Texas, USA, in October 2013 and also from world class scholars in e-learning systems, environments and approaches. The following sub-topics are included: Exploratory Learning Technologies (Part I), e-Learning social web design (Part II), Learner communities through e-Learning implementations (Part III), Collaborative and student-centered e-Learning design (Part IV). E-Learning has been, since its initial stages, a synonym for flexibility. While this dynamic nature has mainly been associated with time and space it is safe to argue that currently it embraces other aspects such as the learners’ profile, the scope of subjects that can be taught electronically and the technology it employs. New technologies also widen the range of activities and skills developed in e-Learning. Electronic learning environments have evolved past the exclusive delivery of knowledge. Technology has endowed e-Learning with the possibility of remotely fomenting problem solving skills, critical thinking and team work, by investing in information exchange, collaboration, personalisation and community building.

Social-Software-Portfolios im Einsatz

Die Dissertationsschrift widmet sich der Erforschung des Online-Lernens mittels Weblogs unter Anwendung der E-Portfolio Methode als einer seit mehreren Jahren verstärkt aufkommenden Lern- und Präsentationsform im Bildungskontext. Über mehrere Lehrveranstaltungen des Studiengangs "Angewandte Medien- und Kommunikationswissenschaft" an der Technischen Universität Ilmenau hinweg wurden drei Fallstudien gebildet. Innerhalb dieser wurde das Führen von eigenen E-Portfolio Blogs durch Studierende über einen Zeitraum von etwa drei Jahren evaluiert. Als Evaluationsziel wurde anhand spezifischer Fragestellungen ermittelt, wie das damit einhergehende selbstgesteuert-konnektive Lernen zu entsprechendem Erfolg führen kann. Hierbei wurde insbesondere die Teildimension Medienkompetenz im Spannungsfeld von Lernaktivität, Wissenserwerb und Informations-/Wissensmanagement betrachtet sowie weitere intervenierende Variablen, wie zum Beispiel Aufwand oder Akzeptanz, berücksichtigt. Inhaltlich wurden zunächst begriffliche Grundlagen dargestellt, die Nutzung von E-Portfolios in Theorie und Praxis beschrieben, Medienkompetenz-Ansätze detailliert aufgezeigt sowie in den Kontext von E-Portfolios gebracht und schließlich eine umfangreiche Analyse des Forschungsstandes aufbereitet. Diese gingen mit Erkenntnissen aus einer qualitativen Vorstudie in Form von fünf leitfadengestützten Experteninterviews einher. Die darauf aufbauende Hauptstudie widmete sich anschließend der Erhebung und Auswertung quantitativer Daten anhand von Online-Befragungen mit den Studierenden zu fünf Zeitpunkten aus intra- und interindividueller Perspektive. Als markanteste empirische Erkenntnis der Arbeit kann festgehalten werden, dass es durch das selbstgesteuert-konnektive Lernen mit E-Portfolio Blogs zu einer nachhaltigen Förderung der Medienkompetenz kommt, die sich auch in signifikanten Zusammenhängen mit den anderen Teildimensionen und intervenierenden Variablen widerspiegelt. Darüber hinaus bieten sich aber auch Potenziale für eine steigende Lernaktivität, einen ansteigenden Wissenserwerb und ein verbessertes Informations-/Wissensmanagement, die es aber noch weiterführend zu erforschen gilt. Demgegenüber können allerdings der entstehende und kontinuierlich hohe Aufwand sowie die erforderliche (Eigen-) Motivation als entscheidende Herausforderungen dieser Lernmethode identifiziert werden.

Abstrahierendes Lernen durch aktive Modellbildung: Evaluation eines Prozesses und einer Lernumgebung

Die Fähigkeit zum Lernen durch Abstraktion aus Erfahrungen unterscheidet Experten von Novizen. Wir stellen einen Prozess für individuelles abstrahierendes Lernen und eine diesen Prozess unterstützende Lernumgebung vor. Die Ergebnisse einer Pilotstudie zeigen, dass Lernende unter Nutzung der Lernumgebung aus Fallbeispielen ein abstraktes Modell erstellen und über ihren Prozess reflektieren konnten. Dies fiel ihnen leichter, wenn die Fallbeispiele wenige gemeinsame Oberflächenmerkmale aufwiesen. Im Gegensatz zum intendierten Lernprozess wandten manche Lernende einen anderen Prozess an.

Against the Tide

In his most recent publication, Against the Tide: Critics of Digitalisation, Otto Peters brings together some of the most formidable and critical voices and compelling perspectives on the potential hazards of digitalization. The viewpoints presented range from personal, anthropological, and pedagogical to more scientific and technical, and arise from multiple disciplines. Peters has long been a respected scholar in the field of distance education, and while Peters’ earlier work has advocated the affordances of digitalization, this latest book is an abrupt shift to the darker side of digitalization. The assembly of critics Peters has gathered come from around the world and different walks of life: journalists, educators, scientists, philosophers, lawyers, mathematicians, and computer scientists, to name a few. Their one shared bond is a deep-seated belief that digitalization will have a profound and lasting impact on humankind – and not only in positive ways. ...

J-Quizmaker

Lehrvideos erfreuen sich dank aktueller Entwicklungen im Bereich der Online-Lehre (Videoplattformen, MOOCs) auf der einen Seite und einer riesigen Auswahl sowie einer einfachen Produktion und Distribution auf der anderen Seite großer Beliebtheit bei der Wissensvermittlung. Trotzdem bringen Videos einen entscheidenden Nachteil mit sich, welcher in der Natur des Datenformats liegt. So sind die Suche nach konkreten Sachverhalten in einem Video sowie die semantische Aufbereitung zur automatisierten Verknüpfung mit weiteren spezifischen Inhalten mit hohem Aufwand verbunden. Daher werden die lernerfolg-orientierte Selektion von Lehrsegmenten und ihr Arrangement zur auf Lernprozesse abgestimmten Steuerung gehemmt. Beim Betrachten des Videos werden unter Umständen bereits bekannte Sachverhalte wiederholt bzw. können nur durch aufwendiges manuelles Spulen übersprungen werden. Selbiges Problem besteht auch bei der gezielten Wiederholung von Videoabschnitten. Als Lösung dieses Problems wird eine Webapplikation vorgestellt, welche die semantische Aufbereitung von Videos hin zu adaptiven Lehrinhalten ermöglicht: mittels Integration von Selbsttestaufgaben mit definierten Folgeaktionen können auf Basis des aktuellen Nutzerwissens Videoabschnitte automatisiert übersprungen oder wiederholt und externe Inhalte verlinkt werden. Der präsentierte Ansatz basiert somit auf einer Erweiterung der behavioristischen Lerntheorie der Verzweigten Lehrprogramme nach Crowder, die auf den Lernverlauf angepasste Sequenzen von Lerneinheiten beinhaltet. Gleichzeitig werden mittels regelmäßig eingeschobener Selbsttestaufgaben Motivation sowie Aufmerksamkeit des Lernenden nach Regeln der Programmierten Unterweisung nach Skinner und Verstärkungstheorie gefördert. Durch explizite Auszeichnung zusammengehöriger Abschnitte in Videos können zusätzlich die enthaltenden Informationen maschinenlesbar gestaltet werden, sodass weitere Möglichkeiten zum Auffinden und Verknüpfen von Lerninhalten geschaffen werden.

The Future of Ubiquitous Learning

This book explores emerging pedagogical perspectives based on the design of new learning spaces supported by digital technologies and brings together some of the best research in this field. The book is divided into three themes: foundations of emerging pedagogies, learning designs for emerging pedagogies and, adaptive and personalized learning. The chapters provide up-to-date information about new pedagogical proposals, and examples for acquiring the requisite skills to both design and support learning opportunities that improve the potential of available technologies.

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).

Learning in Virtual Worlds: Research and Applications

Three-dimensional (3D) immersive virtual worlds have been touted as being capable of facilitating highly interactive, engaging, multimodal learning experiences. Much of the evidence gathered to support these claims has been anecdotal but the potential that these environments hold to solve traditional problems in online and technology-mediated education—primarily learner isolation and student disengagement—has resulted in considerable investments in virtual world platforms like Second Life, OpenSimulator, and Open Wonderland by both professors and institutions. To justify this ongoing and sustained investment, institutions and proponents of simulated learning environments must assemble a robust body of evidence that illustrates the most effective use of this powerful learning tool. In this authoritative collection, a team of international experts outline the emerging trends and developments in the use of 3D virtual worlds for teaching and learning. They explore aspects of learner interaction with virtual worlds, such as user wayfinding in Second Life, communication modes and perceived presence, and accessibility issues for elderly or disabled learners. They also examine advanced technologies that hold potential for the enhancement of learner immersion and discuss best practices in the design and implementation of virtual world-based learning interventions and tasks. By evaluating and documenting different methods, approaches, and strategies, the contributors to Learning in Virtual Worlds offer important information and insight to both scholars and practitioners in the field. AU Press is an open access publisher and the book is available for free in PDF format as well as for purchase on our website: http://bit.ly/1W4yTRA