Motivation
Über Jahrhunderte wurde die Gesellschaft in den nördlichen Ländern der Erde durch die Landwirtschaft geprägt, die sich Ende des 19. Jahrhunderts zur Industriegesellschaft wandelte. Ab diesem Zeitpunkt entwickelte sich die verarbeitende Industrie zum dominierenden Beschäftigungssektor in diesen Ländern1.

Die Industriegesellschaft ist nach Gutenberg durch Produktionsbetriebe gekennzeichnet. Kern jeder Produktion ist die Kombination der drei Elementarfaktoren menschliche Arbeitsleistung, Betriebsmittel und Werkstoffe2. Durch die fortschreitende Entwicklung der Informations- und Kommunikationssysteme gewinnen Informationen und Wissen einen immer höheren Stellenwert in unserer Gesellschaft3. Dies hat dazu geführt, dass heute von einer Informations- und Wissensgesellschaft gesprochen wird, mit Informationen und Wissen als den zentralen Produktionsfaktoren4.

Mit dem Entstehen der Wissensgesellschaft ergeben sich neue Anforderungen an das Aus- und Weiterbildungssystem. In der heutigen Gesellschaft wird es für die Gesellschaftsmitglieder immer wichtiger, Entscheidungen auf der Grundlage fundierten Wissens zu treffen und die Bereitschaft zu lebenslangem Lernen mitzubringen. Hinzu kommen der Umgang mit moderner Informationstechnologie, großen Informationsmengen, Kommunikationsfähigkeit und die Befähigung zum selbstgesteuerten Lernen. Das Aus- und Weiterbildungssystem seinerseits ist verantwortlich für die Schaffung der notwendigen Voraussetzungen, um diese Fähigkeiten zu erlangen.

Von Schulen und Hochschulen wird verlangt, die Fähigkeit der Gesellschaftsmitglieder zum Wissensmanagement zu fördern, damit diese Informationen nach Inhalt, Bedeutung und Nutzen selektieren, bewerten und daraus Wissen konstruieren zu können. Diese Fähigkeit wird umso wichtiger, da das verfügbare Wissen immer schneller wächst. Zurzeit wird von einer Verdopplung des verfügbaren Wissens alle fünf Jahre ausgegangen.

Auf der Kehrseite dieses Prozesses steht der rasante Aktualitätsverlust des vorhandenen Wissens. Daher kommt dem Prozess des Wissenserwerbs durch Lehren und Lernen eine immer höhere Bedeutung zu5.
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1 Vgl. GOTTWALD/SPRINKART

2 Vgl. GUTENBERG 1979, S. 3ff.

3 Vgl. SPINNER 2001, S. 319.

4 Um die Bedeutung von Informationen und Wissen als Produktionsfaktoren zu erklären, ist es notwendig, diese Begriffe abzugrenzen. ...

5 Vgl. ARNOLD 2004, S. 38-40.

Extrait

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Verzeichnis der Programmlistings

1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise
1.3 Softwareentwicklung mit CASE

2 E-Learning
2.1 Begriffliche Grundlagen
2.2 Geschichte
2.3 Formen
2.4 Einsatzpotentiale und Beispiele
2.4.1 E-Learning in der Hochschule
2.4.2 E-Learning in der Schule
2.4.3 E-Learning im Unternehmen
2.5 Mobiles E-Learning als Herausforderung
2.5.1 Vom E-Learning zum M-Learning
2.5.2 Nutzenpotentiale des M-Learning
2.5.3 Praxisbeispiele
2.5.4 Drahtlose Internetverbindung als Problemfeld
2.6 Zusammenfassung

3 Systementwicklung
3.1 Analysephase
3.1.1 Istanalyse des UbiLearn Systems
3.1.1.1 Datenmodell
3.1.1.2 Fragetypen und das System der Punktevergabe
3.1.1.3 Datenbankserver
3.1.2 Istanalyse des Marktes mobiler Kleinrechner
3.1.2.1 Geräteklassen
3.1.2.1.1 PDA
3.1.2.1.2 Smartphone
3.1.2.2 Hardwareplattformen und Hersteller
3.1.2.2.1 Nokia
3.1.2.2.2 PalmOne
3.1.2.2.3 Hewlett-Packard
3.1.2.2.4 Sony Ericsson
3.1.2.2.5 Siemens
3.1.2.2.6 Andere
3.1.2.3 Betriebssysteme
3.1.2.3.1 Symbian OS
3.1.2.3.2 Linux
3.1.2.3.3 Palm OS
3.1.2.3.4 Windows CE
3.1.2.3.5 Alternative Betriebssysteme
3.1.2.4 Erkenntnisse der Marktanalyse
3.1.2.5 Erhebung zur Nutzung mobiler Kleinrechner
3.1.2.5.1 Vorgehensweise
3.1.2.5.2 Konzeption des Fragebogens und Durchführung
3.1.2.5.3 Ergebnisse
3.1.3 Grobkonzept einer mobilen E-Learning Anwendung
3.1.3.1 UbiLearn SQL-Inquirer
3.1.3.2 XML-Transportcontainer
3.1.3.3 UbiLearn mobile Anwendung
3.1.4 Auswahl einer geeigneten Zielplattform
3.1.5 Auswahl einer geeigneten Entwicklungsumgebung
3.1.5.1 Abgeleitete Anforderungen an die Entwicklungsumgebung
3.1.5.2 Java
3.1.5.2.1 Java 2 Standard Edition und Java 2 Enterprise Edition
3.1.5.2.2 Java 2 Micro Edition
3.1.5.3 Microsoft eMbedded Visual Tools 3.0
3.1.5.3.1 eMbedded Visual Basic 3.0
3.1.5.3.2 eMbedded Visual C++ 3.0
3.1.5.4 Microsoft eMbedded Visual C++ 4.0
3.1.5.5 Microsoft .NET
3.1.5.5.1 .NET Framework
3.1.5.5.2 .NET Compact Framework
3.1.5.6 Entscheidung für eine Entwicklungsumgebung
3.1.5.7 Auswahl einer geeigneten Programmiersprache
3.2 Entwurfsphase
3.2.1 Grundlagen der objektorientierten Systementwicklung
3.2.2 Grundlagen der Unified Modeling Language
3.2.3 Systementwurf
3.2.4 Pflichtenheft
3.2.4.1 Zielbestimmung
3.2.4.2 Einsatz
3.2.4.3 Umgebung
3.2.4.4 Funktionen
3.2.4.4.1 Laden eines neuen Lernprojekts
3.2.4.4.2 Starten eines neuen Lösungsversuchs
3.2.4.4.3 Beantwortung einer Frage
3.2.4.4.4 Lösen einer Aufgabe
3.2.4.4.5 Zurückstellen einer Aufgabe
3.2.4.5 Benutzeroberfläche
3.2.4.6 Entwicklungsumgebung
3.2.5 Programmentwurf
3.2.5.1 Schichtenarchitektur
3.2.5.2 Persistenzschicht
3.2.5.3 Anwendungsschicht
3.2.5.4 Präsentationsschicht
3.3 Realisierungsphase
3.3.1 Programmierung der UbiLearn mobile Anwendung
3.3.1.1 Elemente der Präsentationsschicht
3.3.1.1.1 Klasse ubilearnGui
3.3.1.1.2 Klasse frmMain
3.3.1.1.3 Klasse frmAnswer
3.3.1.1.4 Klasse frmAttachment
3.3.1.1.5 Klasse frmBrowser
3.3.1.1.6 Klasse frmEvaluation
3.3.1.1.7 Klasse frmHelpAbout
3.3.1.1.8 Klasse frmOpenProject
3.3.1.1.9 Klasse frmPictureView
3.3.1.1.10 Klasse frmProjectNew
3.3.1.1.11 Klasse frmProjectMain
3.3.1.1.12 Klasse frmQuestionMultipleChoice
3.3.1.1.13 Klasse frmQuestionSingleChoice
3.3.1.1.14 Klasse frmQuestionText
3.3.1.1.15 Klasse frmSettings
3.3.1.1.16 Klasse frmSystemParameter
3.3.1.1.17 Klasse frmTrial
3.3.1.2 Elemente der Anwendungsschicht
3.3.1.2.1 Klasse ubilearnApplication
3.3.1.2.2 Klasse ubilearnProject
3.3.1.2.3 Klasse ubilearnTrial
3.3.1.2.4 Klasse ubilearnExercise
3.3.1.2.5 Klasse ubilearnExercisePart
3.3.1.2.6 Klasse ubilearnQuestion
3.3.1.2.7 Klasse ubilearnQuestionSingleChoice
3.3.1.2.8 Klasse ubilearnQuestionMultipleChoice
3.3.1.2.9 Klasse ubilearnQuestionText
3.3.1.2.10 Klasse ubilearnAnswer
3.3.1.2.11 Klasse ubilearnAnswerMultipleChoice
3.3.1.2.12 Klasse ubilearnAnswerSingleChoice
3.3.1.2.13 Klasse ubilearnAnswerText
3.3.1.2.14 Klasse ubilearnAnswerTextItem
3.3.1.2.15 Klasse ubilearnGivenAnswer
3.3.1.2.16 Klasse ubilearnGivenAnswerText
3.3.1.2.17 Klasse ubilearnGivenAnswerChoice
3.3.1.2.18 Klasse ubilearnSolvedExercise
3.3.1.2.19 Klasse ubilearnSolvedExercisePart
3.3.1.2.20 Klasse ubilearnAttachment
3.3.1.3 Elemente der Persistenzschicht
3.3.1.3.1 Klasse ubilearnFile
3.3.1.3.2 Klasse ubilearnProjectFile
3.3.1.3.3 Klasse ubilearnQuestionCatalogFile
3.3.1.3.4 Klasse ubilearnProjectIO
3.3.1.3.5 Klasse ubilearnNetwork
3.3.1.4 Querschnittselemente
3.3.1.4.1 Klasse settings
3.3.1.4.2 Klasse settingshardcoded
3.3.1.4.3 Klasse stringformatter
3.3.1.4.4 Klasse encryption
3.3.1.4.5 Klasse Xtea
3.3.1.4.6 Klasse ubilearnException
3.3.1.4.7 OpenNETCF Smart Device Framework
3.3.1.5 Die Konfigurationsdatei appSettings.xml
3.3.2 Aufbau des UbiLearn SQL-Inquirers
3.3.2.1 Datenbankzugriff
3.3.2.2 Auswahl eines Lernprojekts
3.3.2.3 Speichern eines Lernprojekts
3.3.3 Aufbau des XML-Transportcontainers
3.3.3.1 Datenstrukturbeschreibung mit XML-Schemas
3.3.3.2 Aspekte der Verschlüsselung
3.3.3.3 Struktur der XML-Nutzdaten
3.3.4 Programmtest
3.3.4.1 Festlegung des Testszenarios
3.3.4.2 UbiLearn SQL-Inquirer
3.3.4.2.1 Installation
3.3.4.2.2 Programmstart und Extraktion eines Lernprojekts
3.3.4.3 UbiLearn mobile Anwendung
3.3.4.3.1 Installation
3.3.4.3.2 Programmstart und Konfiguration
3.3.4.3.3 Laden und Bearbeiten eines Lernprojekts
3.3.4.4 Fazit des Programmtests und Feststellung der Problemfelder

4 Fazit und Ausblick
4.1 Beurteilung
4.2 Entwicklungsperspektiven
4.3 M-Learning Trends

Literaturverzeichnis

Anhang
A. Datenmodell der mobilen E-Learning Anwendung
B. Vollständiges XSD-Schema des Datenmodells
C. Struktogramme
D. Empfehlung von Quellen
E. Pocket PC PDA Kompatibilitätstabelle
F. Palm OS PDA Kompatibilitätstabelle
G. Symbian OS Kompatibilitätstabelle
H. Lizenzbedingungen NSICOM CrEme
I. Stellungnahme der Firma Esmertec zur Lizenzierung der Jeode JVM
J. Inhalt der CD zur Arbeit
K. Ehrenwörtliche Erklärung

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Vorgehensmodell der Systementwicklung

Abbildung 2: Klassifikation mobiler Internetverbindungen

Abbildung 3: Funktionsbereiche des UbiLearn-Systems

Abbildung 4: Datenmodell des Autorenbereichs des UbiLearn Systems

Abbildung 5: Punktevergabe bei Fragen vom Typ Single-Choice bzw. Multiple-Choice

Abbildung 6: Punktevergabe bei Textaufgaben

Abbildung 7: Beispiel für fehlerhafte Inhalte in der UbiLearn Datenbank

Abbildung 8: Der WYSIWYG Editor htmlArea

Abbildung 9: Moderne Klassifikation vom Rechnerkategorien

Abbildung 10: Beispiele mobiler Kleinrechner

Abbildung 11: Beispiele aktueller Geräteserien von Nokia

Abbildung 12: Beispiele aktueller Geräteserien von PalmOne

Abbildung 13: Beispiel aktueller Geräte von Hewlett-Packard

Abbildung 14: Beispiele aktueller Smartphones von SonyEricsson

Abbildung 15: Das Smartphone SX1 von Siemens

Abbildung 16: Aktueller Medion PDA inklusive Navigationssoftware

Abbildung 17: Marktverteilung zwischen Windows CE und Palm OS bei PDAs, 1. Quartal

Abbildung 18: Marktverteilung zwischen Symbian OS und Windows Mobile bei Smartphones, 1. Quartal

Abbildung 19: Fragebogen - Nutzung mobiler Rechner unter WiWi-Studenten an der Universität Hannover

Abbildung 20: Anteil Nutzer mobiler Rechner unter WiWi-Studenten

Abbildung 21: Verteilung der benutzten bzw. in der Anschaffung geplanten mobilen Betriebssysteme bei WiWi-Studenten

Abbildung 22: Interesse am mobilen E-Learning bei WiWi-Studenten

Abbildung 23: Grobkonzept der mobilen E-Learning Anwendung als Bestandteil des UbiLearn Systems

Abbildung 24: Beispiele für das Graffiti Alphabet auf dem Palm

Abbildung 25: Beispiel für die natürliche Handschrifterkennung des Microsoft Transcribers

Abbildung 26: Beispiel für die virtuelle Tastatur auf dem Pocket PC

Abbildung 27: Fehlerbehandlung am Beispiel eines try-catch Blocks

Abbildung 28: Java Editionen und ihre Einsatzgebiete

Abbildung 29: Bestandteile der Java Plattform in der Version 5.0

Abbildung 30: Profile und Konfigurationen in der Java 2 Micro Edition

Abbildung 31: Beispiel der Projektauswahl mit eMbedded Visual Basic 3.0

Abbildung 32: Architektur des .NET Frameworks

Abbildung 33: Übersicht über das .NET Compact Framework auf dem Pocket PC

Abbildung 34: Beispiel für ein Use-Case Diagramm der UML

Abbildung 35: Beispiel für ein Klassendiagramm der UML

Abbildung 36: Beispiel für ein Sequenzdiagramm in der UML

Abbildung 37: Use-Case Diagramm der mobilen E-Learning Anwendung

Abbildung 38: Der Visual Form Designer von Microsoft Visual Studio.NET

Abbildung 39: Kommunikation in der Drei-Schichten-Architektur

Abbildung 40: Klassendiagramm der Persistenzschicht

Abbildung 41: Klassendiagramm der Anwendungsschicht

Abbildung 42: Sequenzdiagramm - Einlesen eines Fragenkatalogs und Erzeugen eines Lösungsversuchs

Abbildung 43: Sequenzdiagramm - Beantworten von Fragen und Lösen von Aufgaben

Abbildung 44: Klassendiagramm der Präsentationsschicht

Abbildung 45: Programmdokumentation im Microsoft HTML-Help Format

Abbildung 46: Konzept variabler Benutzeroberflächen durch die Klasse ubilearnGui

Abbildung 47: UML-Darstellung der Klasse ubilearnGui

Abbildung 48: Hauptfenster der UbiLearn mobile Anwendung

Abbildung 49: UML-Darstellung der Klasse frmMain

Abbildung 50: Beispiel für das Antwortfenster der Klasse frmAnswer

Abbildung 51: UML-Darstellung der Klasse frmAnswer

Abbildung 52: Beispiel für das Attachment Fenster der Klasse frmAttachment

Abbildung 53: UML-Darstellung der Klasse frmAttachment

Abbildung 54: UML-Darstellung der Klasse frmBrowser

Abbildung 55: Das Auswertungsfenster der Klasse frmEvaluation am Beispiel eines nicht bestandenen Versuchs

Abbildung 56: UML-Darstellung der Klasse frmEvaluation

Abbildung 57: Das Informationsfenster der UbiLearn mobile Anwendung

Abbildung 58: UML-Darstellung der Klasse frmHelpAbout

Abbildung 59: UML-Darstellung der Klasse frmOpenProject

Abbildung 60: UML-Darstellung der Klasse frmPictureView

Abbildung 61: Das Fenster zum Erstellen eines neuen Lernprojekts der Klasse frmProjectNew

Abbildung 62: UML-Darstellung der Klasse frmProjectNew

Abbildung 63: Beispiel für das Anfangsfenster eines Lernprojekts der Klasse frmProjectMain

Abbildung 64: UML-Darstellung der Klasse frmProjectMain

Abbildung 65: Beispiel für die Darstellung einer Multiple-Choice Frage der Klasse frmQuestionMultipleChoice

Abbildung 66: UML-Darstellung der Klasse frmQuestionMultipleChoice

Abbildung 67: Beispiel für die Darstellung einer Single-Choice Frage der Klasse frmQuestionSingleChoice

Abbildung 68: UML-Darstellung der Klasse frmQuestionSingleChoice

Abbildung 69: Beispiel für die Darstellung einer Textaufgabe der Klasse frmQuestionText

Abbildung 70: UML-Darstellung der Klasse frmQuestionText

Abbildung 71: Beispiel für die Anwendungskonfiguration der Klasse frmSettings

Abbildung 72: UML-Darstellung der Klasse frmSettings

Abbildung 73: Das Fenster zur direkten Systemkonfiguration der Klasse frmSystemParameter

Abbildung 74: UML-Darstellung der Klasse frmSystemParameter

Abbildung 75: Beispiel für das Versuchsfenster der Klasse frmTrial

Abbildung 76: UML-Darstellung der Klasse frmTrial

Abbildung 77: UML-Darstellung der Klasse ubilearnApplication

Abbildung 78: UML-Darstellung der Klasse ubilearnProject

Abbildung 79: Die Einordnung des Trial Objekts in die Aufgabenhierarchie

Abbildung 80: UML-Darstellung der Klasse ubilearnTrial

Abbildung 81: UML-Darstellung der Klasse ubilearnExercise

Abbildung 82: UML-Darstellung der Klasse ubilearnExercisePart

Abbildung 83: UML-Darstellung der Klasse ubilearnQuestion

Abbildung 84: UML-Darstellung der Klasse ubilearnQuestionSingleChoice

Abbildung 85: UML-Darstellung der Klasse ubilearnQuestionMultipleChoice

Abbildung 86: UML-Darstellung der Klasse ubilearnQuestionText

Abbildung 87: UML-Darstellung der Klasse ubilearnAnswer

Abbildung 88: UML-Darstellung der Klasse ubilearnAnswerMultipleChoice

Abbildung 89: UML-Darstellung der Klasse ubilearnAnswerSingleChoice

Abbildung 90: UML-Darstellung der Klasse ubilearnAnswerText

Abbildung 91: UML-Darstellung der Klasse ubilearnAnswerTextItem

Abbildung 92: UML-Darstellung der Klasse ubilearnGivenAnswer

Abbildung 93: UML-Darstellung der Klasse ubilearnGivenAnswerText

Abbildung 94: UML-Darstellung der Klasse ubilearnGivenAnswerChoice

Abbildung 95: UML-Darstellung der Klasse ubilearnSolvedExercise

Abbildung 96: UML-Darstellung der Klasse ubilearnSolvedExerciseParts

Abbildung 97: UML-Darstellung der Klasse ubilearnAttachment

Abbildung 98: UML-Darstellung der Klasse ubilearnFile

Abbildung 99: UML-Darstellung der Klasse ubilearnProjectFile

Abbildung 100: UML-Darstellung der Klasse ubilearnQuestionCatalogFile

Abbildung 101: UML-Darstellung der Klasse ubilearnProjectIO

Abbildung 102: UML-Darstellung der Klasse ubilearnNetwork

Abbildung 103: UML-Darstellung der Klasse settings

Abbildung 104: UML-Darstellung der Klasse settingshardcoded

Abbildung 105: UML-Darstellung der Klasse stringformatter

Abbildung 106: Das Verschlüsselungssystem der Klasse encryption

Abbildung 107: UML-Darstellung der Klasse encryption

Abbildung 108: UML-Darstellung der Klasse ubilearnException

Abbildung 109: Die Klassenhierarchie des OpenNETCF Smart Device Frameworks

Abbildung 110: Der Anmeldedialog am Datenbankserver des UbiLearn SQL-Inquirers

Abbildung 111: Der Dialog zur Auswahl eines Lernprojekts des UbiLearn SQL-Inquirers

Abbildung 112: Der Speichern-Dialog des UbiLearn SQL-Inquirers

Abbildung 113: Inhalt des Installationsordners der UbiLearn mobile Anwendung

Abbildung 114: Der Windows CE Anwendungsmanager nach Installation der UbiLearn mobile Anwendung

Abbildung 115: Konfiguration der Systemeinstellungen für den Programmtest

Abbildung 116: Übertragung des Lernprojekts vom Desktop PC auf den PDA

Abbildung 117: Der Attachmentdialog während des Programmtests

Abbildung 118: Zeitdauer der Punkteberechnung in Abhängigkeit der Anzahl von Lösungswörtern auf dem iPAQ h4150

Abbildung 119: Die Auswertungsstatistik des Programmtests

Abbildung 120: Struktogramm - Methode compareGivenAnswer() der Klasse ubilearnAnswerText

Abbildung 121: Datenmodell der mobilen E-Learning Anwendung (Teil 1)

Abbildung 122: Datenmodell der mobilen E-Learning Anwendung (Teil 2)

Abbildung 123: Datenmodell der mobilen E-Learning Anwendung (Teil 3)

Abbildung 124: Struktogramm - Laden eines neuen Lernprojekts

Abbildung 125: Struktogramm - Hinzufügen eines neuen Lösungsversuchs

Abbildung 126: Struktogramm - Beantworten einer Frage

Abbildung 127: Struktogramm - Lösen einer Aufgabe

Abbildung 128: Lizenzbestimmungen und Preise der NSICOM CrEme JVM

Abbildung 129: Stellungnahme der Firma Esmertec zur Lizenzierung der Jeode JVM

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Marktanteile europäischer Mobilgerätehersteller, Stand 1. Quartal

Tabelle 2: Marktanteile mobiler Betriebssysteme in Europa, Stand 1. Quartal

Tabelle 3: Programm- und Funktionsübersicht der wichtigen Betriebssysteme

Tabelle 4: Anteil der Studentinnen an den Studierenden der Universität Hannover

Tabelle 5: Ergebnisse Erhebung Nutzung von mobilen Rechnern unter WiWi-Studenten

Tabelle 6: Vergleich zwischen den Plattformen Pocket PC und Palm unter Berücksichtigung der Anforderungen an die Zielplattform

Tabelle 7: Vergleichstabelle für MIDP und PP

Tabelle 8: Marktübersicht Java Virtual Machines für den Pocket PC

Tabelle 9: Vergleich der Anforderungserfüllung zwischen Java2ME und .NET CF

Tabelle 10: Ereignisse in Windows Formularen am Beispiel des Button Steuerelements

Tabelle 11: Beschreibung der wichtigsten Steuerelemente in der UbiLearn mobile Anwendung

Tabelle 12: Konfigurationsparameter der Datei appSettings.xml

Tabelle 13: Datentabellen, die der UbiLearn SQL-Inquirer auswertet

Tabelle 14: Pocket PC PDA Kompatibilitätstabelle

Tabelle 15: PalmOS PDA Kompatibilitätstabelle

Tabelle 16: Symbian OS Kompatibilitätstabelle

Verzeichnis der Programmlistings

Listing 1: "Hello World"-Beispiel in Java

Listing 2: Beispiel für ein früheres, strukturiertes Basic Programm

Listing 3: "Hello Word"-Beispiel in Visual Basic

Listing 4: "Hello World"-Beispiel in Visual C++ (Auszug) (Quelle: ROUB 2004)

Listing 5: "Hello World" Beispiel in Visual Basic .NET

Listing 6: "Hello World“ Beispiel in C#

Listing 7: Quelltext der Methode displayProjectNewDialog() der Klasse ubilearnGui

Listing 8: Die statische Methode Main() als Einstiegspunkt

Listing 9: Die Standardmethode InitializeComponents() der Klasse frmMain

Listing 10: Die Ereignisbehandlungsmethode mitemProjektNew() der Klasse frmMain

Listing 11: Der Konstruktor der Klasse frmAnswer

Listing 12: Die Ereignisbehandlungsfunktion frmAnswer_Load der Klasse frmAnswer

Listing 13: Der Konstruktor der Klasse frmAttachment

Listing 14: Die mehrfach überladene Methode loadAttachmentList der Klasse frmAttachment

Listing 15: Die Methode loadUrl() der Klasse frmBrowser

Listing 16: Die Ereignisbehandlungsmethode frmEvaluation_Load() der Klasse frmEvaluation

Listing 17: Die Ereignisbehandlungsmethode frmHelpAbout_Load() der Klasse frmHelpAbout

Listing 18: Die Ereignisbehandlungsmethode linkSystemParameter_Click() der Klasse frmHelpAbout

Listing 19: Die Methode loadProject() der Klasse frmOpenProject

Listing 20: Die Ereignisbehandlungsmethode CurrentProject_LoadingExercisesStart() der Klasse frmOpenProject

Listing 21: Die Ereignisbehandlungsmethode buttonSearchQuestionFile_Click() der Klasse frmProjectNew

Listing 22: Die Ereignisbehandlungsmethode buttonProjectStart_Click der Klasse frmProjectNew

Listing 23: Die Ereignisbehandlungsmethode buttonProjectTry_Click() der Klasse frmProjectMain

Listing 24: Der Konstruktor der Klasse frmQuestionMultipleChoice

Listing 25: Die Methode fetchContent() der Klasse frmQuestionMultipleChoice

Listing 26: Die Methode getCurrentChoices() der Klasse frmQuestionMultipleChoice

Listing 27: Die Ereignisbehandlungsmethode llblAhead_Click() der Klasse frmQuestionMultipleChoice

Listing 28: Die Ereignisbehandlungsmethode cmboxSystemParameterDataTable_SelectedValueChanged() der Klasse frmSystemParameter

Listing 29: Die Ereignisbehandlungsmethode buttonExerciseSolve_Click der Klasse frmTrial

Listing 30: Der Konstruktor der Klasse ubilearnApplication

Listing 31: Das Anlegen von Events in der Klasse ubilearnProject

Listing 32: Die Methode loadQuestionCatalog() der Klasse ubilearnProject

Listing 33: Die Methode goToNextExercisePart() der Klasse ubilearnTrial

Listing 34: Die Methode getExercisePartPointsValued() der Klasse ubilearnTrial

Listing 35: Die Zugriffsmethode der öffentlichen Eigenschaft Attachments in der Klasse ubilearnExercisePart

Listing 36: Der Konstruktor der Klasse ubilearnQuestionSingleChoice

Listing 37: Die Methode checkGivenAnswer() der Klasse ubilearnAnswerSingleChoice

Listing 38: Die Methode compareGivenAnswer() der Klasse ubilearnAnswerText

Listing 39: Die Methode parseFile der Klasse ubilearnFile

Listing 40: Die Klasse loadQuestionCatalog() der Klasse ubilearnProjectIO

Listing 41: Die Methode addValue() der Klasse settings

Listing 42: Die Methode getValue() der Klasse settings

Listing 43: Die Methode save() der Klasse settings

Listing 44: Die statische Methode stripHtml() der Klasse stringformatter

Listing 45: Beispiel der Konfigurationsdatei appSettings.xml

Listing 46: Die Methode getProjects() der Klasse ubilearnStorage

Listing 47: XML-Schema am Beispiel des Datenobjekts „exercises“

Listing 48: Beispiel für einen XML Fragenkatalog

Listing 49: Vollständiges XSD-Schema des internen UbiLearn mobile Datenmodells

1 Einleitung

1.1 Motivation

Über Jahrhunderte wurde die Gesellschaft in den nördlichen Ländern der Erde durch die Landwirtschaft geprägt, die sich Ende des 19. Jahrhunderts zur Industriegesellschaft wandelte. Ab diesem Zeitpunkt entwickelte sich die verarbeitende Industrie zum dominierenden Beschäftigungssektor in diesen Ländern^[1].

Die Industriegesellschaft ist nach Gutenberg durch Produktionsbetriebe gekennzeichnet. Kern jeder Produktion ist die Kombination der drei Elementarfaktoren menschliche Arbeitsleistung, Betriebsmittel und Werkstoffe^[2]. Durch die fortschreitende Entwicklung der Informations- und Kommunikationssysteme gewinnen Informationen und Wissen einen immer höheren Stellenwert in unserer Gesellschaft^[3]. Dies hat dazu geführt, dass heute von einer Informations- und Wissensgesellschaft gesprochen wird, mit Informationen und Wissen als den zentralen Produktionsfaktoren^[4].

Mit dem Entstehen der Wissensgesellschaft ergeben sich neue Anforderungen an das Aus- und Weiterbildungssystem. In der heutigen Gesellschaft wird es für die Gesellschaftsmitglieder immer wichtiger, Entscheidungen auf der Grundlage fundierten Wissens zu treffen und die Bereitschaft zu lebenslangem Lernen mitzubringen. Hinzu kommen der Umgang mit moderner Informationstechnologie, großen Informationsmengen, Kommunikationsfähigkeit und die Befähigung zum selbstgesteuerten Lernen. Das Aus- und Weiterbildungssystem seinerseits ist verantwortlich für die Schaffung der notwendigen Voraussetzungen, um diese Fähigkeiten zu erlangen.

Von Schulen und Hochschulen wird verlangt, die Fähigkeit der Gesellschaftsmitglieder zum Wissensmanagement zu fördern, damit diese Informationen nach Inhalt, Bedeutung und Nutzen selektieren, bewerten und daraus Wissen konstruieren zu können. Diese Fähigkeit wird umso wichtiger, da das verfügbare Wissen immer schneller wächst. Zurzeit wird von einer Verdopplung des verfügbaren Wissens alle fünf Jahre ausgegangen. Auf der Kehrseite dieses Prozesses steht der rasante Aktualitätsverlust des vorhandenen Wissens. Daher kommt dem Prozess des Wissenserwerbs durch Lehren und Lernen eine immer höhere Bedeutung zu^[5].

Parallel zur Bedeutungszunahme des Wissenserwerbs durch Lehren und Lernen hat sich im Laufe des letzten Jahrhunderts das Umfeld, in dem Hochschulen operieren, dramatisch verändert. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war die Hochschulausbildung das Privileg einer Minderheit und die Universitäten wurden stark durch den Staat beeinflusst. Seit einigen Jahren kommt es im Rahmen von umfassenden Reformvorhaben jedoch zu einem Rückzug des Staates. Die Hochschulen erhalten mehr Autonomie und es wird nach einer unternehmensorientierten Form der Hochschule verlangt, die ähnlich den amerikanischen Hochschulen einem freien Wettbewerb innerhalb eines belebten Marktes ausgesetzt sind. Trotz eingefrorener Budgets müssen sich Hochschulen immer mehr durch ihre Lehrleistung definieren^[6]. Eine Abhilfe aus diesem Dilemma verspricht die Unterstützung des Lehrauftrages, indem durch den systematischen Einsatz moderner E-Learning Anwendungen das interaktive Selbstlernen ermöglicht wird. Interaktionen sind dabei ein qualitätsprägendes Merkmal des Lernprozesses, da diese den Lernenden mobilisieren und motivieren, das inhaltliche Verständnis fördern und Indikatoren für den Wissensstand beinhalten, der in Lernerfolgskontrollen überprüft werden kann^[7].

Die Gestalt von E-Learning Anwendungen unterliegt einem ständigen Weiterentwicklungsprozess. Eine erste Form dieser Anwendungen stellt das Computer Based Training (CBT) dar. In diesem Lernsystem werden dem Lernenden i. d. R. auf herkömmlichen Computersystemen multimedial Lerninhalte vermittelt. Mit dem Aufkommen des World Wide Webs (WWW) erfolgte eine Weiterentwicklung in Form des Web Based Training (WBT). Diese Systeme werden nicht wie die CBT-Systeme auf Datenträgern, sondern über das Internet vertrieben und meist durch herkömmliche Browser ausgeführt^[8].

Mit dem Aufkommen der „Mobilen Revolution“^[9], einer rasant steigenden Verbreitung von Mobiltelefonen und PDAs (Personal Digital Assistants) in der Bevölkerung und der stetigen Leistungssteigerung dieser Geräte gewinnt nun eine weitere Form des E-Learning eine dramatisch steigende Bedeutung: Mobiles E-Learning (M-Learning) ermöglicht dem Lernenden, ortsungebunden und zu jeder Zeit zu lernen. Voraussetzung hierfür ist eine an die spezifischen Anforderungen mobiler Engeräte angepasste E-Learning Anwendung.

1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise

Am Institut für Wirtschaftsinformatik der Universität Hannover beschäftigt sich seit Herbst 2002 in einem praktisch orientierten Forschungsbereich eine Projektgruppe unter der Leitung von Prof. M. H. Breitner mit der Entwicklung des UbiLearn E-Learning Systems. Ein wichtiges Ziel des Systems ist die Ubiquität (Allgegenwärtigkeit) des E-Learning, das durch eine Zusammenführung der bisher isolierten Anwendungsbereiche CBT, WBT und MBT^[10] erreicht werden soll^[11]. Im bisherigen Entwicklungsstatus besteht das UbiLearn System aus einem Java-basierten CBT-Modul und einem PHP-basierten WBT-Modul.

Zielsetzung dieser Arbeit ist, eine E-Learning Anwendung zu entwickeln, die zum einen auf mobilen Rechnern die Möglichkeit bietet, interaktiv und ortsungebunden zu lernen und sich zum anderen nahtlos als MBT-Modul in die Infrastruktur des vorhandenen UbiLearn Systems einfügt. Dabei kann das MBT-Modul prinzipiell entweder als mobiles WBT-Modul realisiert werden, das netzwerkgestützt und permanent online die Inhalte aus dem UbiLearn System abruft und diese auf dem mobilen Endgerät darstellt oder als mobiles CBT-Modul, das ohne eine Netzwerkverbindung auskommt und die dafür notwendigen Daten lokal speichert. Heutzutage stellen Geräte, die mit einer drahtlosen Netzwerkschnittstelle oder einer Anschlusskomponente zum Mobilfunknetz ausgestattet sind, noch die Minderheit dar. Weitere Aspekte stellen die Verfügbarkeit und Kosten drahtloser Netzwerke dar. Mobilfunknetze bieten zwar eine gute Flächenabdeckung, sind in ihrer Nutzung aber bisher mit hohen Kosten verbunden. Die alternative Technologie Wireless-LAN ist in der Nutzung zwar kostengünstiger, bietet jedoch nur eine unzureichende Flächenabdeckung^[12]. Aus diesen Gründen wurde durch die Projektgruppe bereits im Vorfeld dieser Arbeit die Entscheidung getroffen, das MBT-Modul als mobiles CBT-Modul zu entwickeln.

Der eigentlichen Anwendungsentwicklung geht die Konzeption voraus. Der Begriff Konzeption wird in diesem Zusammenhang als Grobaufbau einer komponentenbasierten Anwendung sowie deren Beziehungen und jeweiligen Aufgaben untereinander verstanden. Im Rahmen der Entwicklung soll die konzipierte Anwendung auf einer Entwicklungsumgebung unter Auswahl einer Programmiersprache realisiert und getestet werden. In Kapitel 2 wird zunächst eine Einführung in das E-Learning vorgenommen, um im Kapitel 3 die eigentliche Systementwicklung der Anwendung vorzunehmen.

Da es sich bei der Systementenwicklung der mobilen, interaktiven E-Learning Anwendung, die in dieser Arbeit UbiLearn mobile genannt wird, letztendlich um die Entwicklung eines Anwendungssystems handelt, wird die Systementwicklung von zwei Fragen bestimmt^[13]:

- Welche Aktivitäten sind in welcher Reihenfolge auszuführen?
- Wer führt wann welche Aktivitäten aus?

Während für die Beantwortung der ersten Frage die Auswahl eines Vorgehensmodells der Systementwicklung notwendig ist, fällt die Beantwortung der zweiten Frage in den Aufgabenbereich des Projektmanagements.

Da sich fast alle Vorgehensmodelle der Systementwicklung nach der Projektbegründung, die sich aus der Zielsetzung dieser Arbeit ergibt, an den vier Phasen

1.) Analyse
2.) Entwurf
3.) Realisierung
4.) Einführung

orientieren, liegt die Einteilung des dritten Kapitels diesen Phasen zugrunde. Abbildung 1 stellt ein solches Vorgehensmodell grafisch dar.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Vorgehensmodell der Systementwicklung

(In Anlehnung an: STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S. 221).

In der Literatur werden eine Vielzahl modifizierter Modelle aufgeführt, die auf diesem Grundmodell aufbauen. Zwei Beispiele hierfür sind das Wasserfallmodell und das Spiralmodell.

Das Wasserfallmodell modifiziert das Grundmodell, indem die ursprünglichen vier Phasen weiter untergliedert werden und eine strikt sequentieller Phasenfortschritt vorgeschrieben wird, d. h. ein Rücksprung zur vorherigen Phase ist nur dann erlaubt, wenn sich deren Ergebnisse als fehlerhaft erweisen und zu korrigieren sind^[14]. Die Feststellung, ob die gewünschten Ergebnisse richtig oder falsch sind (Validierung), erfolgt in diesem Modell möglichst experimentell anhand eines Prototypen der Anwendung. Generell eignet sich das Wasserfallmodell, das den Charakter eines strengen Phasenmodells hat, vor allem für „wohlstrukturierte“ Probleme, d. h. Anwendungssysteme mit eindeutiger Anforderungsdefinition^[15].

Das Spiralmodell ist eine Verfeinerung des Wasserfallmodells und Berücksichtigt, dass es sich bei der Entwicklung von Informationssystemen um einen evolutionären Prozess handelt. Charakteristisches Merkmal dieses Modells ist, dass der Gesamtaufwand und der Projektfortschritt in Spiralzyklen dargestellt werden. Außerdem ist es in diesem Modell vorgesehen, mehrere Alternativen zur Realisierung des Produkts bspw. in Form verschiedener Prototypen zu erstellen und diese Alternativen hinsichtlich der Projektziele und Nebenbedingungen zu beurteilen^[16]. Das Spiralmodell ist ein Zyklenmodell und eignet sich besonders für „schlecht strukturierte“ Probleme mit von vornherein uneindeutiger Anforderungsdefinition^[17].

Nach Ansicht des Autors eignet sich das Spiralmodell nicht als Vorgehensmodell für die Entwicklung der UbiLearn mobile Anwendung, da es sich in diesem Fall weniger um ein „schlecht strukturiertes“, sondern vielmehr um ein „wohlstrukturiertes“ Problem handelt. In die engere Betrachtung kommt das Wasserfallmodell. Nachteilig ist jedoch, dass einige Phasen des Modells (vor allem der Entwurf des Datenmodells) nicht benötigt werden. Die Begründung für das Verbot von Rückschritten über mehr als eine Projektphase liegt darin, dass solche Iterationen zu hohen Nachbearbeitungskosten führen. Nach Ansicht des Autors betrifft diese Begründung jedoch vor allem solche Projekte, an denen viele Projektmitglieder gleichzeitig beteiligt sind. Daher erfolgt aus diesen Gründen die Systementwicklung anhand des „klassischen“ Vorgehensmodells in den folgenden Phasen^[18]:

1. Phase - Analyse: Die Analysephase beginnt zunächst mit einer Istanalyse, in der mit einer detaillierten Analyse des Umfeldes die Voraussetzungen für die Aufstellung eines Sollkonzeptes geschaffen werden. Mit dem Sollkonzept soll in einem Grobkonzept festgelegt werden, was das Anwendungssystem leisten und wie das Anwendungssystem realisiert werden soll.

Im Falle der UbiLearn mobile Anwendung besteht das Umfeld aus mehreren Aspekten. Zunächst benötigt die Anwendung einen mobilen Kleinrechner als Hard- und Softwareplattform, auf dem sie ausgeführt werden kann. Des Weiteren soll die Anwendung Bestandteil des UbiLearn Systems sein, das bereits am Institut für Wirtschaftsinformatik in Betrieb ist.

Im Falle der Hardwareplattform stellt sich wiederum ein zweiteiliges Problem: Der Markt mobiler Kleinrechner unterscheidet sich deutlich von der heutigen Situation bei Desktop PCs. Während aktuelle Desktop PCs in der Leistungsfähigkeit ihrer Hardware sehr homogen sind, stellt sich die Situation bei den mobilen Kleinrechnern als eher heterogen dar. Daher ist es notwendig zu analysieren, in welchem Ausmaß die mobilen Kleinrechner in Bezug auf die Leistungsfähigkeit der Hardware noch als heterogen bezeichnet werden können und welche spezifischen Eigenschaften der Hardware Einfluss auf den Prozess der Systementwicklung haben könnten.

Ebenfalls stellt sich das Problem der Softwareplattform, d. h. dem verwendeten Betriebssystem. Im Falle der Desktop PCs existiert heute eine „Monokultur“ von Microsoft Windows in verschiedenen Versionen. Ein Vorteil dieser Monokultur ist, dass die aktuellen Versionen von Windows untereinander fast durchgängig kompatibel sind und es bei der Softwareentwicklung unerheblich ist, welche Version von Windows auf dem Zielsystem vorhanden ist. Existiert als Anforderung der Systementwicklung die Plattformunabhängigkeit, d. h. soll das System auch auf weiteren Softwareplattformen lauffähig sein, so gibt es für Desktop PCs unterschiedliche Lösungsansätze, diese Plattformunabhängigkeit zu erreichen. Bspw. kann die Entwicklungsumgebung Java eingesetzt werden, die mit einer kostenlos verfügbaren Java Runtime Engine als Zwischenschicht das Ausführen der gleichen Anwendung auf unterschiedlichen Betriebssystemen ermöglicht.

Es ist notwendig herauszufinden, welche Betriebssysteme für mobile Kleinrechner existieren und zu untersuchen, wie deren Marktanteile gewichtet sind.

Damit sich die UbiLearn mobile Anwendung in das UbiLearn System am Institut für Wirtschaftsinformatik integrieren lässt, sind die spezifischen Eigenschaften des vorhandenen UbiLearn Systems genau zu analysieren, da der nachfolgende Entwicklungsprozess auf den gegebenen Voraussetzungen aufbauen wird.

Die Aufstellung eines Sollkonzeptes basiert auf den Ergebnissen der Istanalyse und hat das Ziel, die Anforderungen an das geplante System festzulegen. Insbesondere sollen die folgenden zwei Fragen beantwortet werden^[19]:

- Was die Anwendung leisten soll und
- Wie die Anwendung realisiert werden soll.

Die Beantwortung der ersten Frage wird in STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002 als Fachentwurf bezeichnet; die Beantwortung der zweiten Frage als IV-Grobentwurf. Es wird von anderen Autoren teilweise die Auffassung vertreten, dass die Aufstellung des Sollkonzeptes sich ausschließlich auf den Fachentwurf, d. h. die Anforderungen an das geplante System beschränken soll. Da sich jedoch herausstellen wird, dass die zur Realisierung notwendige Auswahl einer Entwicklungsumgebung mit ihrer spezifischen Programmiersprache auch eine Kostenfrage sein wird, soll in dieser Arbeit der Auffassung von STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002 gefolgt werden, dass der IV-Grobentwurf Bestandteil des Sollkonzeptes ist.

In diesem Zusammenhang wird sich herausstellen, dass es keine „ideale“ Entwicklungsumgebung für die anschließende Realisierung gibt. Die Auswahl einer geeigneten Entwicklungsumgebung wird vielmehr ein Kompromiss innerhalb der Erfüllung der verschiedenen Anforderungen bleiben.

2. Phase - Entwurf: Die Entwurfsphase soll die Voraussetzungen für die nachfolgende Realisierungsphase schaffen, in der die eigentliche Programmierung erfolgt. Diese Phase verläuft in den folgenden Schritten^[20]:

- Schritt 1: Entwicklung eines Systementwurfs, wobei eine Entscheidung getroffen werden muss, ob dieser Systementwurf objektorientiert oder strukturiert erfolgen soll.
- Schritt 2: Zusammenstellung einer Programmspezifikation, d. h. detaillierte Vorgaben in Form eines Pflichtenhefts.
- Schritt 3: Erarbeitung eines systematischen und möglichst strukturierten Programmentwurfs anhand der Programmspezifikation.

Der Systementwurf der UbiLearn mobile Anwendung wird in dieser Arbeit aus mehreren Gründen objektorientiert erfolgen. Zum einen ist ein strukturierter Systementwurf mit einer Reihe von Problemen behaftet. Ein besonders schwerwiegender Grund ist die Trennung von Daten und Funktionen, die eine modellhafte Darstellung erschwert. Werden Daten bspw. durch ein Entity-Relationship Modell erfasst und die Funktionen durch Nassi-Shneider-Diagramme, bereitet die Abstimmung zwischen den beiden Modellen Schwierigkeiten^[21]. Des weiteren unterstützen die in der Praxis verfügbaren Entwicklungsumgebungen quasi nur noch eine objektorientierte Programmierung, so dass die Festlegung auf einen objektorientierten Systementwurf Vorteile für die Umsetzung in der nachfolgenden Realisierungsphase bietet.

Im Rahmen der Zusammenstellung einer Programmspezifikation (Schritt 2) wird sich herausstellen, dass zum einen eine objektorientierte Modellierung des Umfeldes, d. h. dem gesamten UbiLearn System, und zum anderen eine objektorientierte Modellierung der eigentlichen UbiLearn mobile Anwendung erforderlich ist. Es wird sich weiterhin herausstellen, dass neben der Entwicklung der UbiLearn mobile Anwendung zusätzlich die Entwicklung eines Hilfsprogramms, das im folgenden UbiLearn SQL-Inquirer genannt wird, notwendig ist. Dieses Hilfsprogramm extrahiert aus der gemeinsamen Datenbasis des UbiLearn Systems die gewünschten Daten und „verpackt“ diese in XML-Dateien^[22], die von der UbiLearn mobile Anwendung verarbeitet werden können.

Der eigentliche Programmentwurf (Schritt 3) enthält die Vorgaben für die UbiLearn mobile Anwendung und das Hilfsprogramm UbiLearn Inquirer als Grundlage für die nachfolgende Realisierungsphase.

3. Phase – Realisierung: Die Realisierungsphase, die auch Implementierung genannt wird, beinhaltet die Vorgänge

- Programmierung der Anwendung, und
- einen anschließenden Programm- und Systemtest^[23].

Die eigentliche Programmierung erfolgt auf der zuvor im Schritt Analyse ausgewählten Entwicklungsumgebung und deren Programmiersprache. Sowohl die UbiLearn mobile Anwendung als auch das Hilfsprogramm UbiLearn Inquirer enthalten verschiedene Klassen, die in diesem Abschnitt beschrieben werden. Damit die Programme besser verständlich und wartbar sind, fordert STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002 eine ausführliche Selbstdokumentation (Inlinedokumentation). Diese besteht aus speziellen Kommentarzeilen innerhalb des Quelltextes, die beim Kompilieren ignoriert werden, aber die Lesbarkeit des Quelltextes verbessern. Daher wurde der Quelltext der Programme mit diesen speziellen Kommentarzeilen versehen. Aus der Inlinedokumentation lässt sich über spezielle Zusatzprogramme eine gesonderte Programmdokumentation generieren. Diese Programmdokumentation ist auf der Begleit-CD enthalten, die dieser Arbeit beiliegt.

Der anschließende Programmtest soll Prüfen, ob die UbiLearn mobile Anwendung die gestellten Aufgaben zufrieden stellend löst und ob das Programm korrekt und stabil ausgeführt wird. Während der Erstellung dieser Arbeit stehen dem Autor als Testplattform ein PDA (Hewlett-Packard, iPAQ h4150) zur Verfügung. Zusätzlich wird die UbiLearn mobile Anwendung auf dem institutseigenen PDA am Institut für Wirtschaftsinformatik getestet (Hewlett-Packard, iPAQ h2210).

Als Testaufgaben werden die bereits im UbiLearn System vorhandenen Lernprojekte herangezogen.

4. Phase Einführung: Die UbiLearn mobile Anwendung ist eine Eigenentwicklung, daher erfolgt die Systemeinführung nach der förmlichen Systemfreigabe und erfolgreich abgeschlossenem Abnahmetest. Die Verantwortung dafür liegt beim Leiter des IT-Projekts, im Fall dieser Arbeit bei Herrn Prof. Dr. M. H. Breitner, und kann erst nach Abschluss dieser Diplomarbeit erfolgen^[24]. Aus diesem Grund wird diese Phase in der Ausarbeitung nicht weiter berücksichtigt.

Abschließende Beurteilung und Ausblick – Am Ende der Arbeit erfolgt eine Zusammenfassung der Ergebnisse des Programmtests, sowie der Erfahrungen während der Konzeption und Entwicklung der UbiLearn mobile Anwendung. Ferner wird ein Ausblick auf eine mögliche weitere Entwicklung der UbiLearn mobile Anwendung unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse vorgenommen.

1.3 Softwareentwicklung mit CASE

Die Bearbeitung der Phasen der Softwareentwicklung kann durch den Computer unterstützt werden. Solche Hilfsmittel werden in der Literatur allgemein unter den Begriffen Software-Werkzeuge oder CASE-Tools (computer aided software engineering tools) zusammengefasst.

CASE-Tools für die frühen Phasen der Softwareentwicklung, also von der Analyse bis zum Entwurf werden genauer Upper CASE-Tools bezeichnet. Software-Werkzeuge für die späteren Phasen, d. h. die Realisierung und Test werden mit Lower CASE-Tools bezeichnet. CASE-Tools können eine Entwicklungsphase abdecken, es können aber auch mehrere oder alle Entwicklungsphasen von einem CASE-Tool abgedeckt werden. In diesem Fall bezeichnet man das Software-Werkzeug als integriertes CASE-Tool oder kurz I-CASE. Im Zusammenhang mit CASE-Tools werden häufig die Begriffe CARE-Tool und CAME-Tool gebraucht. Ein CARE-Tool (computer aided reengineering tool) wird vor allem für den Prozess der Softwarewartung benötigt, falls aus gegebenen Programmcode der zugehörige Entwurf oder die zugehörige Dokumentation abgeleitet werden muss. Ein CAME-Tool (computer-assisted measurement and evalutation tool) hilft bei der ingenieurmäßigen Softwareentwicklung als Analyse-, Mess- oder Bewertungstool.

Es existieren vielfältige Arten und Erscheinungsformen von CASE-Tools. Ebenfalls hängt es von der Art der Verwendung ab, ob eine Software ein CASE-Tool ist oder nicht. In der ersten Analysephase der Systementwicklung in Abschnitt 3.1 werden unterschiedliche Fakten und Abbildungen des Marktes mobiler Endgeräte gesammelt und in Skizzen bzw. Diagrammen zusammengeführt. In diesem Fall kann ein Textverarbeitungssystem wie bspw. Microsoft Word 2003 als CASE-Tool verwendet werden^[25].

Innerhalb der Entwurfsphase in Abschnitt 3.2 wird eine grafische Modellierung des Systementwurfs in UML-Modellen der Typen Use-Case, Klassendiagramm und Sequenzdiagramm vorgenommen. Hierzu sind entsprechende grafische Modellierungs-Tools erforderlich^[26]. Im Rahmen dieser Arbeit wird dazu Microsoft Visio 2003 als CASE-Tool benutzt.

Im Rahmen der Realisierungsphase in Abschnitt 3.3 erfolgt die eigentliche Programmierung und die Erstellung einer Quelltextdokumentation. Für die Programmierung wird als grafische Software-Entwicklungsumgebung Microsoft Visual Studio .NET 2003 Professional und für die Erstellung der Quelltextdokumentation das Programm NDoc als CASE-Tool benutzt. Die grafische Software-Entwicklungsumgebung unterstützt zusätzlich teilweise den anschließenden Programmtest durch eine integrierte Debuggingfunktion..

2 E-Learning

2.1 Begriffliche Grundlagen

Der Begriff E-Learning entstammt einer Gruppe in letzter Zeit populär gewordener „E“-Begriffe (E-Business, E-Commerce, E-Government etc.), die sich schnell im deutschen Sprachgebrauch etablieren konnten und häufig ohne Widersprüche von den entsprechenden Fach- und Expertenkreisen aufgegriffen wurden^[27]. In der Literatur gibt es eine Vielzahl uneinheitlicher Definitionen. Für manche Autoren findet E-Learning statt, wenn „Lernprozesse in Szenarien ablaufen, in denen gezielt multimediale und (tele)kommunikative Technologien integriert sind“^[28]. In dieser weiten Auslegung ist der Einsatz einer Präsentationssoftware in der Vorlesung oder die Live-Übertragung einer Lehrveranstaltung mithilfe von Telekommunikationstechnologien eine Form des E-Learning^[29]. In anderen Definitionen wird E-Learning auf „die Nutzung internetbasierter Technologien zur Vermittlung von klar definierten Lerninhalten“^[30] beschränkt. In dieser Auffassung werden Lernanwendungen, deren Lernmaterialien ohne das Internet bspw. über CD-ROMs verteilt werden, vom E-Learning ausgeschlossen. Da der Fokus des E-Learning jedoch auf dem Lernprozess selbst und dem damit ermöglichten Wissenstransfer aber nicht auf der zugrunde liegenden Distributionstechnologie von Lernmaterialen liegen sollte, wird im Rahmen dieser Arbeit einer bewusst weiten Auslegung gefolgt, in der unter E-Learning alle durch „Informations- und Kommunikationstechnologien unterstützten Lernformen verstanden werden“^[31].

In den letzten Jahren hat sich ein Trend abgezeichnet, in dem drahtgebundene und stationäre Computer und Telefone mehr und mehr durch drahtlose und tragbare Geräte, wie bspw. PDAs und Mobiltelefone, abgelöst werden. Während E-Learning früher den Lernenden häufig zeitlich und räumlich an einen stationären Desktop PC gebunden hat, ist es mithilfe von PDAs und Mobiltelefonen und spezieller Software möglich, drahtlos und mobil an jedem beliebigen Ort und zu jeder Zeit zu lernen^[32] („Anytime, Anywhere und Anyway“^[33]). Das Lernen mit speziellen Trainingsprogrammen auf PDAs oder Mobiltelefonen wird durch die Begriffe mobiles E-Learning, MBT oder M-Learning bezeichnet^[34].

Im Zusammenhang mit dem Begriff E-Learning werden häufig verschiedene weitere Begriffe benutzt. Um kenntlich zu machen, dass der Fokus des E-Learning vor allem auf dem Lernen und nicht dem Lehren liegt, wird für letzteres vor allem im angelsächsischen Sprachraum der Begriff E-Teaching benutzt^[35].

Eine betreuende Begleitung des Lernenden durch eine Lehrperson, die mediengestützt im Zusammenhang mit E-Learning geschieht^[36], wird durch den Begriff E-Coaching beschrieben. Gerade wenn diese Betreuung zeitversetzt über Diskussionsforen geschieht, kann die Kommunikationsbereitschaft des Lernenden schnell nachlassen. Daher sollte ein Mentor auf Anfragen schnell reagieren und damit den Lernenden motivieren. Dieser Vorgang wird unter dem Begriff E-Mentoring zusammengefasst und kann mehr oder weniger aktiv gestaltet werden^[37]. In einer passiven Rolle hält sich der Mentor als reiner Ratgeber im Hintergrund und fördert damit die Eigenständigkeit des Lernenden. Als Animator versucht der Mentor durch aktives Auffordern den Lernenden zu einem Dialog zu bewegen.

2.2 Geschichte

In den Zwanzigerjahren entwickelte S. K. Pressey in den USA eine erste maschinelle Unterstützung von Lernprozessen in Form von elektrischen Geräten, die zur automatischen Auswertung von Multiple-Choice Tests eingesetzt wurden. Der Lernende hatte dazu die Nummer der ausgewählten Antwort in das Gerät einzugeben. Wurde die Frage richtig beantwortet, so fuhr das Gerät mit der Beantwortung der nächsten Aufgabe fort. Wurde die Frage falsch beantwortet, so musste der Lernende die Beantwortung wiederholen, bis die Lösung richtig war. Am Ende des Tests wurde schließlich die Anzahl der Falschantworten ermittelt.

Als Vater der Lehrinformationssysteme wird in der Literatur meist B. F. Skinner genannt, der in den Fünfzigerjahren erste Lernmaschinen entwickelte, die einerseits die Wissensvermittlung durch Lehrende effizienter gestalten und andererseits die Lerneffizienz erhöhen sollten, indem die Lernenden stärker als vorher den Lernprozess steuern konnten. Die technische Umsetzung war einfach gehalten, indem auf Rollen und Scheiben einzelne Lerneinheiten der Lernprogramme (so genannte Frames) abgebildet wurden. Die Interaktivität wurde durch eine Tastatur oder durch das Beantworten gegliederter Fragen mit Bleistift oder Kugelschreiber in dafür vorgesehenen Feldern ermöglicht. Die Palette der Lernprogramme reichte von einfachen Buchstabier- und Rechenprogrammen für Grundschüler bis hin zu Lerneinheiten von universitären Lehrveranstaltungen über Verhaltensforschung.

Als erstes im deutschsprachigen Raum entwickeltes Lerninformationssystem gilt ALZUDI (Algorithmische Zuordnungsdidaktik), das an der Pädagogischen Hochschule Berlin entwickelt wurde und auf der Ablaufmodellierung von Lernalgorithmen beruht, die in den Sechzigerjahren insbesondere von Helmar Frank geprägt wurde^[38].

Wird der Begriff E-Learning auch auf die elektronische Übermittlung von Lerninhalten durch Radio und Fernsehen ausgedehnt, kamen in Deutschland größere Gruppen von Lernenden mit dieser Form erstmals in den Siebzigerjahren in Kontakt, als das Schulfernsehen mehr und mehr Verbreitung fand. Vergleichbare Formen des Medieneinsatzes in der Lehre waren in anderen Ländern aufgrund geographischer Gegebenheiten schon länger üblich: Bspw. wurden in Australien bereits in den Fünfzigerjahren durch die so genannte „School of the Air“ Lernende mit Hilfe von Radiosendungen unterrichtet^[39].

Allgemein entwickelte sich das Interesse an der technischen Unterstützung von Lernprozessen in mehreren Etappen: In den Fünfziger- und Sechzigerjahren erfolgte eine allgemeine Aufwertung des Bildungswesens verbunden mit einer Knappheit an Lehrern. Ende der Siebzigerjahre erfolgte ein erneuter Drang von Wissenschaft und Praxis, der vor allem durch den rasanten technischen Fortschritt in der Computertechnologie ausgelöst wurde. Das Aufkommen von Multimedia-PCs in Anfang der Neunzigerjahre hatte einen erneuten Boom in diesem Bereich zur Folge. Diese neuen technischen Möglichkeiten waren aus mediendidaktischer Sicht noch wenig aufbereitet, als Mitte der Neunzigerjahre mit der Verbreitung des Internets eine Verstärkung des Trends erfolgte.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass es häufig neue technologische Entwicklungen oder ein Missverhältnis von Angebot und Nachfrage am Aus- und Weiterbildungsmarkt waren, die einen Trend zur Automatisierung der Lehre auslösten^[40].

2.3 Formen

Unter E-Learning werden sehr unterschiedliche organisatorische und technische Formen des elektronisch unterstützten Lernens zusammengefasst. Im Folgenden werden die wichtigsten Formen erläutert^[41].

Computer Based Training (CBT): Anfangs wurde Computer Based Training als allgemeiner Oberbegriff für computergesteuertes und multimediales Lernen verwendet. Seit dem Aufkommen des Web Based Trainings werden CBT-Anwendungen jedoch häufig gegen webbasierte Angebote abgegrenzt. Daher werden heute unter CBT im Allgemeinen E-Learning Angebote verstanden, die nicht webbasiert sind, sondern bspw. auf einer CD oder DVD ausgeliefert werden und daher nur auf einem einzelnen Rechner lauffähig sind. Der Begriff CBT ist der gängigste Begriff, jedoch gibt es eine Reihe weitere Begriffe, die in Nuancen etwas anderes ausdrücken, jedoch häufig gleichbedeutend eingesetzt werden^[42]:

- CAI – Computer Aided Instruction bzw. Computer Assisted Instruction,
- CAL – Computer Aided Learning bzw. Computer Assisted Learning,
- CBL – Computer Based Learning,
- CBI – Computer Based Instruction,
- CMI – Computer Managed Instruction,
- CML – Computer Managed Learning,
- CUU – Computerunterstützter Unterricht.

CBTs bestehen aus Lernmodulen, in denen der Lehrstoff präsentiert wird und aus Testmodulen, in denen der Benutzer seinen Lernerfolg evaluieren kann. Es lassen sich zwei Formen von CBT-Programmen unterscheiden^[43]:

- CBT-Programme mit einem annähernd linearen Programmablauf, der teilweise durch Rückschleifen und Verzweigungen durchbrochen wird. Diese Form besteht meistens aus allein lauffähigen Programmen, die sehr individuelle Benutzerschnittstellen enthalten können.
- Kiosk Systeme mit Hypertext Strukturen, die vom Lernenden eher explorativ (ähnlich einem Lexikon) benutzt werden^[44]. Diese Systeme werden teilweise in einem Web-Browser ausgeführt, so dass sie dem Web Based Training sehr ähnlich sind, jedoch mit dem Unterschied, dass der CBT-Kurs nur lokal auf dem jeweiligen Computer läuft und nicht von einem Server geladen wird.

Professionelle Produkte in diesem Segment sind häufig grafisch sehr aufwändig gestaltet. Typische Inhalte, zu denen CBT-Kurse zu erwerben sind, kommen aus Wissensbereichen, für die ein relativ großer Markt vorhanden ist, wie bspw. Produktschulungen zu gängigen Softwareprodukten oder Vokabel- und Rechtschreibtrainer für Schülerinnen und Schüler.

Web Based Training (WBT): Ein Web Based Training ist ein webbasiertes E-Learning Angebot. Typisch für diese Form von E-Learning ist, dass die Inhalte als Hypertexte strukturiert sind. Die Lernkurse werden auf einem Web-Server gespeichert und vom Lernenden mithilfe eines standardkonformen Web-Browser abgerufen. Häufig sind in die Hypertexte multimediale Elemente wie bspw. Grafiken, Animationen, Simulationen, Hörbeispiele etc. eingebettet. Charakteristisches Merkmal des WBT ist, dass zur Laufzeit des Produkts typischerweise eine Onlineverbindung zwischen dem Rechner des Lernenden und dem Server des Betreibers besteht. Diese Eigenschaft ermöglicht dem Betreiber, jederzeit herauszufinden, welche Materialen zu welcher Zeit vom Lernenden abgerufen werden^[45].

Ein weiterer Vorteil des Internets ist die Fähigkeit, kommunikative Ressourcen für das Knüpfen von Kontakten in Online-Gemeinschaften bereitzustellen. Hierzu gehören vor allem die Internetdienste Chat, Diskussionsforen, E-Mail, Voicemail, Application sharing und Homepages. Das Knüpfen neuer Kontakte und das Aufbauen einer virtuellen Gemeinschaft funktioniert in der Praxis häufig gut^[46] und bildet eine wichtige Grundlage für das Instrument des Computer Supported Cooperative Learning (CSCL), das den kollaborativen Wissenserwerb in Gruppen ermöglicht^[47].

Telelernen: Beim Telelernen werden typischerweise Lerninhalte über eine Audio-/Videoverbindung übertragen – teilweise unter Nutzung des Internets als Transportmedium. In bestimmten Szenarien nehmen ausschließlich Lernende, teilweise aber auch Lehrende und Lernende an einer solchen Kommunikation teil. Früher war die dafür notwendige Hardwareausstattung oft aufwändig und teuer. In den letzten Jahren ist der finanzielle Aufwand, der zur Durchführung von Telelern-Szenarien notwendig ist, stark zurückgegangen. Die benötigten Geräte, insbesondere digitale Videokameras, sind im Preis drastisch gesunken und die Rechenleistung heute gängiger PCs reicht zumindest dafür aus, Audio-/Videoströme mittlerer Bandbreiten ohne nennenswerte Verzögerungen zu komprimieren und wieder zu dekomprimieren.

Mit den Techniken des Telelernens können sehr unterschiedliche Lehr- und Lehrszenarien realisiert werden. Relativ gebräuchlich sind Televorlesungen, bei denen ähnlich den traditionellen Vorlesungen ein Dozent im Mittelpunkt steht, dessen Vortrag an die Lernenden übertragen wird. Bis zu einem gewissen Grad bieten sich für den Lernenden Interaktionsmöglichkeiten, indem Fragen an den Dozenten übermittelt werden. Da dem Dozenten aber häufig relativ viele Lernende zuhören, sind diese Möglichkeiten einer beidseitigen Kommunikation, ähnlich den traditionellen Vorlesungen, beschränkt.

Weitere Einsatzgebiete des Telelernens sind so genannte Teleseminare und Telepraktika. In Teleseminaren steht die Kommunikation der Teilnehmer untereinander und auch mit dem Betreuern wesentlich mehr im Mittelpunkt als bei einer Televorlesung. Im Rahmen von Teleseminaren können, analog zu klassischen Seminaren, Themen diskutiert und entsprechende Ausarbeitungen erstellt werden. Eng verwandt mit den Teleseminaren sind die Telepraktika, bei denen die Kollaboration der Teilnehmer untereinander noch mehr im Vordergrund steht.

Elemente des Telelernens können bspw. in ein Computer Based- oder Web Based Training eingebunden werden. So können bspw. Aufzeichnungen einer Televorlesung als Videosequenzen hinzugefügt werden. Ein WBT-System eignet sich aufgrund seiner Internetverbindung dafür, innerhalb des Programms eine Telediskussion im Rahmen eines Teleseminars zu starten^[48].

Blended Learning: Da die Erfahrungen der letzten Jahre gezeigt haben, dass Lernprozesse, die ausschließlich in virtuellen Räumen und ohne face-to-face Veranstaltungen stattfinden, meist weniger Erfolg versprechend und effizient sind, hat sich seit kurzer Zeit ein vorherrschender Trend entwickelt, der mit den Begriffen Blended Learning und Hybrides Lernen beschrieben wird. In der Übersetzung bedeutet „Blended“ soviel wie „vermengt, vermischt, ineinander übergehend“. Vor allem im deutschsprachigen Raum wird häufiger der Begriff Hybrides Lernen benutzt, der in etwa die gleiche Bedeutung wie Blended Learning hat. Unter Blended Learning werden Lehr-/Lernkonzepte zusammengefasst, die eine didaktisch sinnvolle Verknüpfung von „traditionellem Klassenzimmerlernen“ und virtuellem Lernen auf Basis neuer Informations- und Kommunikationsmedien anstreben. Demzufolge sollte E-Learning eher als Ergänzung und nicht als Ersatz für herkömmliche Lehr-/Lernkonzepte angesehen werden und gemeinsam in eine Gesamtlösung integriert werden^[49].

2.4 Einsatzpotentiale und Beispiele

2.4.1 E-Learning in der Hochschule

Für die staatlichen Hochschulen stellt der Einsatz von E-Learning eine Chance dar. Derzeit leiden viele Hochschulen unter vollen Hörsälen, knappen Etats und geringer Flexibilität. Gleichzeitig steigen seit Mitte der Neunzigerjahre die Studienanfängerzahlen und der Druck auf die Lehre steigt, da die Zykluszeiten des Wissens immer kürzer werden. Durch den Einsatz neuer Technologien können Informationen und Wissensbausteine virtuell, d. h. insbesondere unabhängig von Zeit und Raum, ohne größeren Aufwand an eine größere Zahl von Studierenden verteilt werden. Weiterhin kann an Massenuniversitäten mithilfe von teilautomatisierten Prozessen der Betreuungs- und Lehraufwand optimal verteilt werden. Studierende können sich standardisiertes Basiswissen interaktiv und individuell aneignen und damit den Professoren wieder mehr Freiräume schaffen, sich auf die wesentlichen Aufgaben konzentrieren zu können: Forschen, Erfahrungen weitergeben und Studierende anleiten, Informationen kritisch zu filtern, modellhaft und konzeptionell zu denken und Wissen kritisch bewerten zu können^[50].

An der Universität Freiburg wird seit Ende 2001 als hochschulweiter Dienst für alle Projekte und Fachbereiche die Lernplattform^[51] CLIX der Firma imc implementiert. Die Auswahl dieser Lernplattform wurde von einem Gremium unter Leitung des Rechenzentrums mit Vertretern verschiedener Fachbereiche nach teilweise heftigen Kontroversen vorgenommen. Ziel war es, eine Lernplattform zu implementieren, die sowohl für Distanzkurse als auch zur Unterstützung der Lehre eingesetzt werden kann. Grund für die Auswahl von CLIX war u.a., dass die Universität Freiburg im Rahmen des Higher Education E-Learning Network (HEEN) der Firma imc die Weiterentwicklung mitbestimmen kann und dass festgestellt wurde, dass es das optimale System, das alle Anforderungen der unterschiedlichen Fachbereiche erfüllt, nicht gibt bzw. geben kann. Die Lernplattform benutzt dabei die Infrastruktur des Rechenzentrums (Internet, Datenbankdienste, Server, Datensicherung etc.) und erlaubt eine dezentrale Administration, mit der einzelne Lehrstühle im Rahmen eines Mandantenkonzepts ihre eigenen Privilegien und Gruppenrichtlinien erstellen können.

Im Bezug auf die Inhaltsverwaltung setzt CLIX verschiedene Konzepte ein. Zunächst werden durch das Konzept der Metadaten alle Medien und Kommunikationsdienste ausgezeichnet und in einer internen Bibliothek gespeichert. Dazu kann aus 150 vordefinierten Metadaten ausgewählt werden, die sich an IEEE LOM^[52] und Dublin Core^[53] orientieren. Um die verteilte Zusammenarbeit von mehreren Autoren an einem Kurs zu ermöglichen, setzt CLIX das Konzept der Versionierung ein. Dieses Konzept bewirkt, dass beim Einstellen einer neuen Version eines Lernprojekts die alte nicht überschrieben wird, sondern eine neue Version angelegt wird und auf diese Weise der Zugriff auf die unterschiedlichen Versionen gewährleistet bleibt. Lerninhalte müssen mit externen Autorenwerkzeugen erstellt werden – zurzeit unterstützt CLIX Dokumente im PDF-Format, Powerpoint Folien, Word Dokumente, Flash Animationen, Grafiken, HTML-Seiten oder ganze WBTs.

Bezüglich von Lernszenarien unterstützt CLIX verschiedene Typen^[54]:

- Unbetreute Kurse: Hierunter werden Lehrangebote verstanden, die ohne die direkte Betreuung eines Tutors von den Lernenden zum Selbststudium oder als Ergänzung zu einer Präsenzveranstaltung bearbeitet werden können.
- Vorlesungen: Dieses Lernszenario stellt einen Ersatz einer Präsenzveranstaltung dar. Im Gegensatz zu den unbetreuten Kursen kommt hier dem Tutor eine wichtige Bedeutung zu. Außerdem haben die Kommunikationsmöglichkeiten eine wichtige Aufgabe, da kein Besuch einer Präsenzveranstaltung stattfindet. Für die Kommunikation mit dem Tutor oder Dozenten eignen sich Diskussionsforen, schwarze Bretter und Chaträume.
- Seminare: Für Seminare stellt die CLIX-Plattform verschiedene Dokumenten- und Kommunikationsdienste zur Verfügung. Neben asynchroner Kommunikation bspw. über ein Diskussionsforum ist auch die synchrone Kommunikation in einem Chat möglich.
- Übungsgruppen: Vor allem in naturwissenschaftlichen Fachgebieten ist die Bearbeitung von Aufgaben durch Studierende in Übungsgruppen und die anschließende Korrektur durch einen Tutor ein wichtiger Bestandteil der Kurskonzeption. Daher bietet CLIX die Möglichkeit einzelne Kursteilnehmer zu Übungsgruppen zusammenzufassen, die anschließend Übungsaufgaben in einem vordefinierten Zeitraum bearbeiten müssen. Anschließend werden die Lösungen an den jeweiligen Tutor weitergeleitet, der die Korrektur vornimmt und die jeweiligen Punkte dem persönlichen Punktekonto des Kursteilnehmers gutschreibt.

Neben dem Projekt „CampusOnline“ an der Universität Freiburg und dem UbiLearn Projekt an der Universität Hannover werden in der Literatur eine Vielzahl weiterer interessante Praxisbeispiele von E-Learning Anwendungen im Hochschulbereich erläutert. Dazu gehören die Projekte:

- Latinuum electronicum mit WebCT: Ein Projekt des Virtuellen Campus Schweiz, um einen webbasierten Lateinkurs, der an Schweizer Universitäten im Rahmen eines integrativen Lehr-/Lernkonzepts angeboten werden soll, in die klassischen Latinumkurse zu implementieren. Für dieses Projekt wird die Lernplattform WebCT^[55] eingesetzt^[56].
- JaTeK in der Medizinausbildung: JaTeK^[57] (Java based teleteaching kit) wird seit 1997 in der Programmiersprache Java von der TU Dresden entwickelt und ist modular aufgebaut, um möglichst viele verschiedene Anforderungen abdecken zu können^[58].
- Lernplattform OLAT: Die Lernplattform OLAT^[59] (Online Learning And Testing) wird an der mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Zürich zur Unterstützung von Mikrobiologie- und Ingenieurbiologie-Lehrveranstaltungen eingesetzt^[60].
- Opensource Lernplattform ILIAS: An der Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlichen Fakultät der Universität zu Köln wird seit 1997 die Präsenzlehre durch zusätzliche E-Learning Angebote (vor allem vorlesungsbegleitende Materialien, virtuelle Lehrbücher und virtuelle Seminare) unterstützt, die auf Basis der frei verfügbaren Lernplattform ILIAS^[61] realisiert werden^[62].

2.4.2 E-Learning in der Schule

Wissen wird stets in Verbindung mit der Schule als Institution, ihrem Auftrag und den in ihr ablaufenden Lern- und Arbeitsprozessen gebracht. In einem meist traditionellen Verständnis wird Unterricht mit der Vermittlung von Wissen gleichgesetzt^[63]. In der aktuellen Situation steht das deutsche Schulsystem jedoch vor einer Reihe von Herausforderungen und Qualitätsproblemen des Unterrichts. Ähnlich dem Hochschulbereich leidet das Schulsystem unter ungünstigen finanziellen Rahmenbedingungen, die sich in Personalproblemen und wenigen Investitionen in neue Technologien ausdrücken. Gleichzeitig kommt hinzu, dass unter den vorhandenen Lehrkräften teilweise „Mentalitätssperren“ gegenüber innovativer Weiterentwicklung bestehen, die zu einer zögernden und inkonsequenten Haltung gegenüber neuen Lerntechnologien führen^[64].

Doch gerade der Einsatz von E-Learning in der Schule bietet eine Reihe von Vorteilen und Chancen. BAUER/PHILIPPI 2001 haben eine Vielzahl dieser Möglichkeiten teilweise recht illustrativ und praxisbezogen zusammengetragen^[65], die an dieser Stelle wiedergegeben werden sollen:

- Leichtere Schultaschen: Auch wenn ergonomische Aspekte nicht unbedingt die treibende Kraft hinter E-Learning darstellen: Das tägliche „Spazierentragen“ von mehreren Kilogramm Papier in der Schultasche hat negative gesundheitliche Auswirkungen auf den Schüler. Mit E-Learning und leichteren Notebooks oder PDAs kann das Problem gelöst werden.
- Wandel des Lehrers vom Schiedsrichter zum Coach: Lehrer befinden sich in einer zweigeteilten Rolle. Einerseits sehen sie sich gern als Verbündete der Schüler, anderseits müssen sie zwangsweise in die Rolle des Prüfers schlüpfen, um möglichst objektiv zu testen, wie erfolgreich der Prozess der Wissensvermittlung beim Schüler war. Auf dem Prüfstand steht dabei aber nicht der Lehrer, der das Wissen vermittelt hat (das wäre auch wenig sinnvoll, da es sich um den Prüfenden selbst handelt), sondern der Schüler, der keine Wahl zwischen mehreren Lehrern hat und daher auf die Qualität der ihm zugeteilten Lehrkraft angewiesen ist. Durch den Einsatz von E-Learning Produkten kann die Prüferrolle auf ein anonymes System übertragen werden, das Leistung und Wissen nicht mehr nach Tageslaune, Sympathie oder anderen verzerrenden Faktoren, sondern tatsächlich transparent und objektiv bewertet.
- Schummeln wird unmöglich: Heute gilt Schummeln in der Schule als Betrug. In einer „moderneren“ Sichtweise ist jedoch gerade die Fähigkeit, Probleme durch das sinnvolle Heranziehen von Hilfsquellen zu lösen, ein erstrebenswertes Lernziel. In der Wissensgesellschaft ist Wissen nicht mehr als auswendig gelerntes Wissen definiert, denn dies wäre angesichts der explodierenden Wissensmengen und der ständig sinkenden Geltungsdauer von Wissen auch nicht sinnvoll. Eine Leistungsfeststellung in der Wissensgesellschaft wird vielmehr aus einer gezielten Zuhilfenahme von externen Wissensbeständen bestehen; in diesem Sinne wird das, was heute Schummeln heißt, geradezu grundlegend für das Lernen und Leben in der Wissensgesellschaft sein. Durch den Einsatz von E-Learning Anwendungen, die bspw. während einer Prüfungssituation eine Recherchemöglichkeit im Internet zur Verfügung stellen, kann diese Fähigkeit mit in die Leistungsbewertung einbezogen werden.
- Individuelleres Eingehen auf den Schüler wird möglich: Durch Zeitdruck, Vorgaben der Lehrpläne und die Begrenztheit von Lernmitteln stehen viele Lehrer im schulischen Alltag vor dem Problem, dass sie die Klasse häufig mehr als Kollektiv anstatt einer Gruppe von sehr unterschiedlich geprägten Individuen behandeln müssen. Verbunden mit dem Einsatz von E-Learning können sämtliche Tests und Arbeiten eines Schülers elektronisch archiviert werden. Der Lehrer kann sich daraufhin per Knopfdruck einen Überblick über den Kenntnisstand und die Wissenslücken eines Schülers verschaffen. Im Rahmen einer Stärken-Schwächen-Analyse eines jeden Schülers können Wissensbereiche festgestellt werden, in denen er durch leichte Übungen motiviert werden oder durch schwierige Aufgaben gefordert werden kann.
- Aktivierung der Schüler: In der Schule wurden bereits vielfältige Ansätze alternativer Unterrichtsformen angewandt, um den Schüler aus seiner passiven Rolle als Zuhörer herauszuholen und ihn innerhalb einer möglichst aktiven Rolle im Lernprozess einzubinden. Ein genereller Paradigmenwechsel konnte jedoch bisher noch nicht durchgesetzt werden. Ein wachsender Einfluss des E-Learning samt seiner Interaktivität bietet die Chance, die Umsetzung des Paradigmenwechsels zu beschleunigen.
- Von der Robinson-Klasse zum Teil eines Verbunds: Häufig existiert eine Barriere zwischen der Schule und der Außenwelt, die bewirkt, „dass in der Alltags-Didaktik viele Klassen auf ihren Schul-Inselchen hocken und versuchen, sich ähnlich wie Robinson mit oft primitiven Werkzeugen ein [intellektuelles] Überleben und Weiterkommen zu sichern. Eine Kommunikation und ein Austausch mit der nicht-schulischen Realität findet meist nur in genau abgegrenzten Sonderbereichen statt, die so klangvolle Namen wie ‚Wandertag’, ‚Exkursion’ oder ‚Schullandwoche’ tragen“^[66]. Elektronische Kommunikationsmedien wie bspw. das Internet im Rahmen des E-Learning stellen durch Vernetzung und Austausch für Schüler und Schulen eine Chance dar, eine neue Lernkultur zu etablieren.

Viele Beispiele von E-Learning Angeboten für Schüler und Schulen enthält die Homepage von userlearn^[67]. Dort befinden sich geordnet nach Klassenstufen Links zu vielfältigen webbasierten Trainigsangeboten. Je nach Klassenstufe sind diese Trainigsangebote nach Fächergruppen oder Themengruppen gegliedert.

2.4.3 E-Learning im Unternehmen

In der betrieblichen Aus- und Weiterbildung kann E-Learning verschiedenen Anforderungsszenarien gerecht werden. Sehr gut eignet sich E-Learning. für die Vermittlung von Prozesswissen und Prozeduren (bspw. Softwareschulungen, Verkaufsprozesse, Umgang mit Formularen), für einfache Rollenspiele (bspw. Umgang mit Standardbeschwerden) und für die Simulation von Entscheidungssituationen. Weniger geeignet ist E-Learning für Schulungen, in denen z. B. motorische Fähigkeiten (bspw. das Abtasten eines Patienten), Problemlösungskompetenz in Gruppensituationen, Rhetorik oder Verhandlungstaktik gelehrt werden sollen.

Besonders erfolgreich wird E-Learning derzeit für Software-, Produkt- und Prozessschulungen eingesetzt, da in diesem Bereich die Vorteile des E-Learning voll zum tragen kommen. Einerseits sind Softwareprodukte meist standardisiert, daher lassen sich die Schulungen ebenfalls stark standardisieren. Außerdem sitzen die Lernenden im Rahmen dieser Trainings sowieso häufig vor einem Bildschirm, daher bietet es sich an, den Computer als Lehrer zu benutzen. Da es für viele Softwareschulungen einen großen Kreis von Interessenten gibt, können die Kosten für die Kursproduktion auf eine breite Masse von Nutzern skaliert werden. Aus diesen Gründen gibt es in diesem Bereich bereits eine große Anzahl qualitativ hochwertiger und standardisierter E-Learning Kurse^[68].

Zwei aktuelle Beispiele für den E-Learning Einsatz im Unternehmensbereich sind die „Fallstudie Infineon“^[69].und die Deutsche Bank AG^[70]:

Bei der Deutschen Bank begannen die ersten E-Learning Anwendungen 1988 mit dem Einsatz von CBT-Systemen. Ende der Neunzigerjahre wurden mit einer selbstentwickelten Lernplattform das Online-Lernen und die ersten WBTs eingeführt. Seit Juli 2000 haben alle Mitarbeiter der Deutschen Bank Zugriff auf die zweite Generation der virtuellen Lernplattform, die um zusätzliche Kommunikationsangebote und eine direkte Anbindung an das Training-Management-System der Deutschen Bank erweitert wurde. Seit 2001 stehen allen Mitarbeitern über 500 webbasierte Lernprogramme zur Verfügung. Insgesamt gewinnt E-Learning bei der Deutschen Bank stetig an Bedeutung und wird ein immer selbstverständlicherer Teil des Trainingsangebots aller Mitarbeiter. Für die Zukunft ist geplant, verstärkt kombinierte Blended Learning Lösungen zu entwickeln und die E-Learning Angebote stärker an die Bedürfnisse der Lernenden zu orientieren.

Im Jahr 2001 bestand bei der Infineon Technologies AG der Bedarf, die Mitarbeiter mit der kurz zuvor neu definierten Geschäftsprozesslandschaft vertraut zu machen, die wesentlichen Grundelemente des Prozessmanagements zu vermitteln und das Prozessbewusstsein insgesamt zu stärken. Alle Mitarbeiter, weltweit und prozessübergreifend, sollten eine einheitliche Wissensbasis über die Geschäftsprozesse von Infineon erlangen. Zunächst wurden mehrere Lösungsansätze diskutiert, darunter die Erstellung einer Broschüre, die Durchführung von Präsenztrainings und die Einführung einer intranetbasierten, multimedialen Lösung. Letztlich fiel die Entscheidung zugunsten des WBT-Systems, da der weltweit hohe Durchdringungsgrad moderner IT-Infrastrukturen bei Infineon optimale technische Voraussetzungen für den Einsatz von E-Learning schafft und eine weltweite Umsetzung bei über 30.000 Mitarbeitern ein gutes Kosten-/Nutzenverhältnis schafft.

Ein guter Überblick über den Einsatz von E-Learning in deutschen Unternehmen sowie vielfältige Strategieoptionen im Rahmen der Implementierung sind zu finden bei KÖLLINGER 2002.

2.5 Mobiles E-Learning als Herausforderung

2.5.1 Vom E-Learning zum M-Learning

In den vorausgegangen Abschnitten wurde gezeigt, das E-Learning, vor allem auf Basis von CBT- und WBT-Systemen, sich bereits in vielen Bereichen von Schule, Hochschule und betrieblicher Aus- und Weiterbildung erfolgreich etablieren konnte bzw. in der nahen Zukunft etablieren wird. Technologische Grundlage für den effektiven Einsatz von E-Learning ist die „Elektronischen Revolution“ der Achziger- und frühen Neunzigerjahre, die zu immer leistungsfähigeren Computersystemen und Telekommunikationsnetzen führte^[71].

In den späten Neunzigerjahren zeichnete sich nun eine neue „Revolution“ ab, die zu weiteren dramatischen Veränderungen im E-Learning Bereich führen wird: Im Laufe des Jahres 1999 erreichte die Weltbevölkerung die Grenze von sechs Milliarden Menschen^[72]. Im Jahr 2002 meldete Nokia, dass die Anzahl der weltweit im Einsatz befindlichen Mobiltelefone die Milliardengrenze überschritten hat^[73]. Somit ist seit diesem Jahr mehr als ein sechstel der Weltbevölkerung im Besitz eines Mobiltelefons. Neben den starken Absatzsteigerungen bei Mobiltelefonen verzeichneten auch die Handhelds bzw. PDAs steigende Verkaufszahlen. Insgesamt haben die Verkaufszahlen mobiler Endgeräte bereits im Jahr 2002 diejenigen von PCs überholt. Es gibt keine vergleichbare Technologie, die sich so schnell und weit reichend durchgesetzt hat, wie die Technologie mobiler Endgeräte. Diese „Mobile Revolution“ der späten Neunzigerjahre erlaubt es, mithilfe speziell angepasster Lernsoftware, nicht nur selbst und unabhängig von einer Präsenzveranstaltung zu lernen, sondern zusätzlich auch an jedem beliebigen Ort. Damit ist die Grundlage für mobiles E-Learning bzw. M-Learning geschaffen.

Neben ständig wachsender Rechenleistung bieten aktuelle Mobilgeräte vielfältige Verbindungsmöglichen zum Internet und damit zur Außenwelt. Bereits heute sind viele Geräte mit GPRS und teilweise Wireless-LAN ausgestattet, in Zukunft werden die ersten Geräte mit UMTS erwartet. Diese Verbindungstechnologien machen aus herkömmlichen Mobiltelefonen und PDAs mobile Internetterminals, die einen Internetzugang von „Überall“ ermöglichen.

Diese hohe Penetration mobiler Endgeräte in der Bevölkerung allgemein und unter potentiellen Lernenden ist ein wichtiger Unterstützungsfaktor für den steigenden Bedarf nach M-Learning Angeboten. Denn in der Geschichte der elektronischen Unterstützung von Lernprozessen sind neuartige Lernsysteme stetig der Verfügbarkeit der dazu notwendigen Technologien unter den Lernenden gefolgt. Bspw. war die 12“ Laser Disc in den frühen Neunzigerjahren, die über ausgezeichnete didaktische Möglichkeiten verfügte, kein Erfolg, weil die dazu notwendigen Abspielgeräte nicht zuhause bei den Lernenden vorhanden waren^[74].

Auch wenn Notebooks prinzipiell ebenfalls transportierbar sind, bieten sie im Vergleich zu den Mobiltelefonen und PDAs in Bezug auf Akkulaufleistung, Größe und Gewicht geringere Mobilitätsmöglichkeiten. Weiterhin erreichen moderne Notebooks annähernd die gleiche Hardwareleistung wie Desktop PCs. Damit sind Notebooks in der Lage, „herkömmliche“ E-Learning Anwendungen auszuführen. Während im E-Learning Bereich bereits eine Vielzahl von Ansätzen und Systeme empirisch untersucht wurden, fehlen vergleichbare Studien für den Lernerfolg auf Mobiltelefonen oder PDAs^[75]. Aus diesen Gründen wird M-Learning in der Literatur und Praxis fast ausschließlich auf die kleineren Mobilgeräte bezogen.

Die Herausforderung für die Zukunft wird daher sein, didaktisch hochwertige E-Learning Anwendungen für Mobiltelefone und PDAs zu entwickeln, da mobile Endgeräte sich zu einem weit verbreiteten und gleichzeitig vertrauten persönlichen Accessoire des Menschen entwickelt haben.

2.5.2 Nutzenpotentiale des M-Learning

Das Aufkommen von M-Learning ermöglicht, das Verhältnis zwischen Lernen und Wissen zu ändern. Das Lernen kann nun unabhängig von einem Unterrichtsraum als physikalischen Ort stattfinden. Damit verliert der Unterrichtsraum seine ursprüngliche Bedeutung, denn nun kann zu jeder Zeit, an jedem beliebigen Ort nach ganz den Vorlieben des Lernenden gelernt werden („Anytime, Anywhere, Anyway“-Paradigma). Durch Übertragungsmöglichkeiten von Daten zwischen den Mobilgeräten werden neue Formen der Gruppenzusammenarbeit ermöglicht, denn Gruppenmitglieder können sich schnell und flexibel miteinander in Verbindung setzen und mit geringem Aufwand zu Kurztreffen o. ä. verabreden.

M-Learning weist alle Vorteile des E-Learning auf und unterscheidet sich daher aus didaktischer Sicht nur im geringen Maße vom E-Learning. Mobile Lernprogramme ermöglichen ebenfalls selbstgesteuerten Lernen. Die damit verbundene Interaktivität und die Möglichkeit Bilder, Soundfiles und Videos in das Lernthema einzubauen, sorgen für eine Aktivierung des Lernenden und erhöhen die Aufnahmebereitschaft für neues Wissen.

M-Learning beschränkt sich jedoch nicht nur auf eine „mobile Wissensvermittlung“, sondern ermöglicht noch weitergehende „Services“. Im Folgenden werden mögliche Kategorien und Einsatzbereiche des M-Learning aufgeführt^[76]:

- Mobile Education: Beinhaltet alle „Services“ zur aktiven Wissensaufnahme. Es ist dank der mobilen Technologie also möglich, jederzeit zu lernen und dazu jeden beliebigen Ort zu wählen. Die wichtigsten Stichworte in diesem Zusammenhang sind „Communication“, „Teaching Support“ und „Teamwork“. Bezüglich der Kommunikation ist es wichtig, einen stationären Lehrer (Coach bzw. E-Mentor) zu haben, damit dieser bspw. bei Kommunikationsdefiziten zwischen Gruppenmitgliedern Hilfestellung geben kann. „Teamwork“ nimmt gesellschaftlich einen immer höheren Stellenwert ein und wird in der Wirtschaft als zentrale Schlüsselqualifikation formuliert (soft-skill). Die technischen Kommunikationsmöglichkeiten zwischen mobilen Endgeräten bietet hierfür eine wichtige Unterstützung.

- Campus Services: Unter diese Kategorie fallen Anwendungen, die Informationen liefern, welche für den eigentlichen Lernprozess nicht relevant sind. Vielmehr liegt der Fokus darauf, den Lernenden bzw. Studierenden in seiner täglichen Praxis zu unterstützen. Bspw. können Busfahrpläne, Mensa- oder Bibliotheksöffnungszeiten, der eigene Stundenplan oder die Sprechzeiten des Tutors zur Verfügung gestellt werden.
- Communication and Personal Features: Damit sichergestellt wird, dass dem Lernenden genügend aber nicht zu viele Informationen bereitgestellt werden, arbeiten M-Learning Portale mit der Methode der Personalisierung. Diese Methode ist bekannt von den Internet Portalen von Yahoo! oder Amazon. Dort passen sich die Portale an den Kunden an und es werden ihm anhand seiner Interessen passende Informationen präsentiert.
- Study Administration: In diesen Bereich fallen sämtliche Aktionen, die mit der „Verwaltung“ des Lernenden zusammenhängen. Bspw. können an dieser Stelle Lehrtexte, Handouts, Notenspiegel etc. vom zentralen Rechner der Bildungseinrichtung an das Mobilgerät des Lernenden übertragen werden. Für den Lernenden bieten diese Möglichkeiten mehr Komfort und für die Bildungseinrichtung eine Möglichkeit, Kosten im Administrationsbereich zu sparen, da diese Dokumente nicht mehr notwendigerweise auf Papier gedruckt werden müssen.

2.5.3 Praxisbeispiele

Recherchen in der Literatur und im Internet ergaben, dass bereits zahlreiche Beispiele für Umsetzungen von M-Learning Anwendungen existieren. Teils sind diese Beispiele bereits in einem sehr fortgeschrittenen Entwicklungsstadium und eignen sich uneingeschränkt für den Alltagsbetrieb in der Praxis, teils scheinen die Beispiele eher noch einen experimentellen Charakter zu haben und bedürfen bis zur Alltagstauglichkeit noch einigen Entwicklungsaufwand. Die Urheber dieser M-Learning Beispiele teilen sich hauptsächlich in zwei Gruppen auf. Einerseits sind es nichtkommerzielle Institutionen oder Projektgruppen aus dem akademischen Bereich, also vor allem Universitäten, anderseits sind es kommerzielle Anbieter aus der Software.

Bezüglich der Inhaltsübertragung lassen sich die M-Learning Anwendungen in zwei Gruppen aufteilen:

- Online M-Learning Anwendungen, und
- offline M-Learning Anwendungen.

Die erste Gruppe benötigt zur Übertragung der Übungsaufgaben eine dauerhafte Internetverbindung, die z. B. über GPRS bei Mobiltelefonen hergestellt wird. Diese Anwendungen benutzen zur Darstellung einen Browser, der je nach Gerätetyp herkömmliche HTML-Seiten oder spezielle Seiten für Microbrowser (WML-Seiten) darstellt. Daher benötigen diese M-Learning Anwendungen keine separate Software, die installiert werden muss. Kann jedoch keine Netzwerkverbindung hergestellt werden oder bricht die Netzwerkverbindung während des Lernens ab, so verliert die Anwendung ihre Funktionsfähigkeit. Die zweite Gruppe von Anwendungen benötigt zum Betrieb keine Netzwerkverbindung. Bei diesen Anwendungen werden die Lerninhalte von einem PC in einem Zug z. B. als Datei auf das Mobilgerät übertragen. Der Lernende benutzt während des mobilen Lernens die überspielte Datei als Quelle der Aufgaben. Innerhalb dieser Gruppe lassen sich zwei Typen von offline M-Learning Anwendungen unterscheiden:

- Der nichtinteraktive Typ: Dieser Typ erreicht die offline Fähigkeit, indem die ursprünglichen HTML- bzw. WML-Seiten in einer komprimierten Datei (z. B. ZIP-Archiv) gepackt und nach Übertragung auf das Mobilgerät wieder entpackt werden. Die Darstellung auf dem Mobilgerät erfolgt dann über den integrierten Browser bzw. Viewer (z. B. Pocket Internet Explorer oder Microsoft Reader). Nachteil dieser Lösung ist, dass das eigentlich gewünschte M-Learning eher den Charakter eines „M-Reading“ bekommt, da die Lerninhalte lediglich dargestellt werden und eine Interaktion des Lernenden mit den Lerninhalten nicht stattfindet.
- Der interaktive Typ: Der zweite Typ der offline M-Learning Anwendungen ermöglichen eine Interaktion des Benutzers, indem es sich um eigenständige Programme mit einer interaktiven Konzeption handelt, die in einer Programmiersprache wie bspw. Java programmiert sind.

Anteilsmäßig stellen die online M-Learning Anwendungen bei den gefundenen Praxisbeispielen die größte Gruppe dar. Genau geschilderte Gründe dafür konnten im Rahmen der Recherche nicht gefunden werden. Als Hauptgrund kommt jedoch die folgende Überlegung in Frage: Eine Vielzahl der am Markt befindlichen E-Learning Anwendungen ist als WBT-System realisiert. Eine online M-Learning Anwendung entspricht von ihrer logischen Struktur und der benötigten technischen Infrastruktur weitgehend einem WBT-System, mit dem Unterschied, dass auf der Benutzerseite statt eines „normalen“ Desktop PCs samt Internetbrowser ein mobiles Endgerät in Form eines Mobiltelefons oder PDAs samt Microbrowser eingesetzt wird. Daher können Anbieter von online M-Learning Anwendungen weitgehend auf bereits bestehende Technologien, Erfahrungen und Strategien zurückgreifen. Für eine interaktive offline M-Learning Anwendung muss hingegen ein separates Programm auf dem Mobilgerät entwickelt werden, das womöglich noch auf verschiedene Typen von Mobilgeräten anzupassen ist. Aus Anbietersicht führt eine offline M-Learning Anwendung daher zu höheren Entwicklungsaufwendungen und bürgt eine größere Unsicherheit, da teilweise neue Technologien und Strategien separat entwickelt werden müssen. Ein weiterer Aspekt ist, dass auch die akademischen M-Learning Projektgruppen teilweise Sponsoren und Partner aus Telekommunikationsbranche haben. Es liegt daher nahe anzunehmen, dass diese Sponsoren und Partner online M-Learning Lösungen bevorzugen werden, da sich diese besser mit dem Kerngeschäft in Einklang bringen lassen.

In KEEGAN 2002^[77] sowie in BÖHMER/EFFENHAUSER/KOHLMANN 2003^[78] werden zahlreiche M-Learning Projektgruppen und Praxisbeispiele aufgeführt. An dieser Stelle sollen exemplarisch zwei Beispiele wiedergegeben werden:

- WELCOME (Wireless E-Learning Communication Environment): Nach der Einführung des webbasierten E-Learning Systems Virtuelle Universität Regensburg^[79] (VUR) durch den Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik III an der Universität Regensburg erfolgte eine Weiterentwicklung des Systems zum M-Learning System. WELCOME^[80] setzt dabei auf eine drahtlose Internetverbindung über Handynetze oder Wireless LAN und ist daher eine online M-Learning Anwendung. Der Funktionsumfang von WELCOME entspricht weitestgehend demjenigen von VUR, d. h. neben dem Abruf von multimedialen Lernangeboten werden verschiedene Tools zur synchronen bzw. asynchronen Kommunikation von Studierenden und Dozenten bereitgestellt (Newsgroup, Email und Chatsystem für eine „virtuelle Sprechstunde“). Durch die duale Zugangstechnik (Handynetz oder Wireless-LAN) wird die flächendeckende Reichweite des Systems sowohl innerhalb der Universität als auch außerhalb gewährleistet. Neben dem Lernangebot und den Kommunikationsfunktionen werden als Dienste aus dem Bereich Campus Services ein Telefonbuch, ein Uni-Wegweiser, ein Mensa-Plan, ein Kalender und ein Terminplaner angeboten^[81].
- NKI Distance Education: Am NKI (Norwegian Knowledge Institut) werden seit 1987 Fernlehrkurse angeboten. Im Jahr 2001 wurde im Rahmen des vom EU Programm „Leonardo da Vinci“ geförderten Projekts „From e-learning to m-learning“ mit der Untersuchung der didaktischen Möglichkeiten von M-Learning Anwendungen speziell auf dem PDA Hewlett-Packard iPAQ begonnen. Für die Übertragung der Lernangebote auf das Mobilgerät wurden drei Möglichkeiten in Betracht gezogen. Die erste Möglichkeit setzte auf den AvantGo Mobile Internet Service^[82], der mithilfe des kommerziellen Mbusiness Server ausgewählte Inhalte mit einem Mobilgerät synchronisieren kann. Als Hauptnachteil dieser Lösung wurde der hohe Preis des Servers (ca. EUR 75.000 für ein Intranet mit 250 Benutzern) kritisiert, weshalb diese Lösungsoption wieder verworfen wurde. Als zweite Möglichkeit wurde die Online-Übertragung der Inhalte in Betracht gezogen. Zur Herstellung einer Internetverbindung war ein separates Mobiltelefon vorgesehen, dass sich über die Verbindungsstandards GPRS bzw. HSCSD mit dem Internet verbindet und die Daten anschließend auf den PDA überträgt. Auch diese Lösungsoption wurde wieder verworfen, da die Verbindungs- und Übertragungskosten als unakzeptabel hoch gewertet wurden. Die dritte Lösungsoption sieht vor, dass die Lernangebote in HTML-Seiten gespeichert werden und als gepackte ZIP-Archive auf den PDA übertragen werden. Die Projektgruppe entschied sich für diese Lösungsoption, da diese als preiswert und praktikabel angesehen wurde. Im Zuge der Weiterentwicklung des Projekts erfolgte eine Umstellung von HTML-Seiten zu Microsoft Reader Dateien, da Microsoft Reader Dateien attraktivere Manipulationsmöglichkeiten^[83] durch den Lernenden erlauben^[84]. Nachteil dieser Lösung ist jedoch, dass eine Interaktivität des Lernenden mit der M-Learning Anwendung durch die Beantwortung von Übungsaufgaben mit dem Microsoft Reader nicht möglich ist.

2.5.4 Drahtlose Internetverbindung als Problemfeld

Im vorigen Abschnitt wurde festgestellt, dass M-Learning Anwendungen prinzipiell zwei Verfahren zur Übertragung der Lernangebote auf das Mobilgerät verwenden können. Einerseits das Onlineverfahren und andererseits das Offlineverfahren. Im Zuge des Onlineverfahrens muss das Mobilgerät eine Internetverbindung aufbauen und sich mit dem Server des M-Learning Anbieters verbinden können. Je nach Typ des Mobilgeräts kommen dazu verschiedene drahtlose Verfahren in Frage. Handelt es sich um ein Mobiltelefon, so kommen vor allem die standardmäßigen Datendienste des GSM-Mobilfunknetzes in Frage, da Mobiltelefone grundsätzlich ein GSM-Sende-/Empfangsmodul eingebaut haben. Zu diesen Datendiensten gehören die Standards GSM, HSCSD, GPRS und UMTS. Ein GSM-Sende-/Empfangsmodul haben die meisten PDAs nicht eingebaut. Gut ausgestatte Geräte haben jedoch ein Modul für Wireless-LAN eingebaut bzw. es lässt sich ein solches Modul nachrüsten. Ist der PDA nicht mit einem Wireless-LAN Modul ausgestattet und lässt sich ein solches auch nicht nachrüsten, so bleibt noch die Möglichkeit, ein separates Mobiltelefon mit dem PDA zu verbinden und die Internetverbindung mit dem Mobiltelefon herzustellen.

Bei den drahtlosen Verbindungstechniken lassen sich jedoch drei zentrale Problemfelder identifizieren: Verfügbarkeit, Übertragungsbandbreite und Kosten. In Bezug auf diese Problemfelder unterscheiden sich die mobilfunkbasierten Netzverbindungen vom Wireless-LAN. Eine Klassifikation mobiler Internetverbindungen illustriert Abbildung 2.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Klassifikation mobiler Internetverbindungen

(Quelle: Eigene Darstellung).

Bei den digitalen Mobilfunknetzen teilen sich in Deutschland zurzeit vier kommerzielle Anbieter den Markt^[85]: T-Mobile der Deutschen Telekom, Vodafone, E-Plus und O2 Germany. Die Netzabdeckung von T-Mobile und Vodafone liegt bei ca. 98%, bei E-Plus ist die Abdeckung etwas geringer und bei O2 Germany liegt die Abdeckung bei ca. 80%^[86]. Diese Zahlen beziehen sich nicht auf die geographische Fläche, sondern auf die versorgte Bevölkerung. In ländlichen Regionen und innerhalb von Gebäuden kann die Funkversorgung technisch bedingt nicht immer gewährleistet werden. GPRS und HSCSD werden von allen vier Mobilfunkanbietern bereitgestellt, die Versorgung mit UMTS noch nicht durchgängig gewährleistet, da es zurzeit nur in Ballungszentren angeboten wird^[87]. GSM unterstützt eine maximale Übertragungsrate von 14,4 KBit/s, HSCSD maximal 38,4 KBit/s^[88], GPRS maximal 53,6 KBits/s^[89] und UMTS maximal 384 KBits/s^[90]. Damit liegt die Geschwindigkeit von GMS, GPRS und HSCSD noch unter der Standardgeschwindigkeit von ISDN. In der derzeitigen Tarifstruktur der Anbieter ist die Nutzung von mobilen Internetzugängen mit erheblich höheren Kosten verbunden, als es beim stationären Internetzugang der Fall ist. Ein Blick in die aktuelle Tariftabelle der Mobilfunkanbieters Vodafone zeigt bspw. einen Übertragungspreis von bis zu 1,86 Euro pro MByte bei einem monatlichen Grundpreis von 9,86 Euro^[91].

Anders als beim Mobilfunk gibt es beim Wireless-LAN hier keine großen Anbieter, die ein systematisches strukturiertes Netz unterhalten. Stattdessen bieten eine Vielzahl teils privater teils kommerzieller Betreiber die Wireless-LANs in so genannten „Public Hotspots“ lokal begrenzt an. Die Zugangsgeschwindigkeit liegt beim Wireless-LAN oft bei 11 MBit/s. Je nach Anbieter erfolgt der Zugang kostenlos oder kostenpflichtig, was i. d. R. eine vorherige Anmeldung samt Übermittlung von Zahlungsinformationen voraussetzt. Die Nutzungspreise schwanken bei den kostenpflichtigen Anbietern zwischen fünf und zehn Euro pro Stunde und zwischen 15 und 25 Euro für den ganzen Tag. Meist werden nur kleine Gebiete innerhalb von Ballungszentren oder Plätzen mit einem besonderen öffentlichen Interesse versorgt. Teilweise beschränkt sich die Funkversorgung auf ein einzelnes Hotel, Restaurant oder Universität. Im Unterschied zu den Mobilfunknetzen wird Roaming praktisch nicht unterstützt, d. h. verlässt ein Benutzer den Versorgungsbereich einer Funkzelle, so erfolgt kein automatisches Einbuchen in eine alternative Funkzelle. Stattdessen muss der Anwender sich manuell in eine alternative Funkzelle einbuchen und gegebenenfalls zunächst als neuer Kunde beim Anbieter anmelden, falls es sich um einen kostenpflichtigen Anbieter handelt. Hinzu kommt, dass nach den Preismodellen der meisten Anbieter das Zeitguthaben unabhängig von der eigentlichen Nutzung nach dem Parkuhrprinzip abläuft und beim Abmelden wieder verfällt, so dass schon das Abrufen oder Verschicken einer E-Mail bis zu zehn Euro kosten kann^[92].

Insgesamt ist festzustellen, dass drahtlose Internetverbindungen sich zurzeit noch nicht uneingeschränkt zur Nutzung im Rahmen von M-Learning Anwendungen eignen. Internetverbindungen, die auf den Mobilfunkstandards GSM, HSCSD und GPRS basieren, bieten zwar bereits eine gute Verfügbarkeit, leiden aber unter der geringen Übertragungsbandbreite und den vergleichsweise hohen Nutzungskosten. Insbesondere wenn die M-Learning Anwendung multimediale Inhalte wie bspw. Videos mit einem Datenvolumen von mehreren MByte enthalten soll, führt dieses zu unakzeptabel langen Wartezeiten und hohen Gesamtübertragungskosten. Der Datendienst UMTS stellt noch keine Alternative dar, da hier noch das Problem der eingeschränkten Netzabdeckung besteht. Wireless-LAN würde sich mit seiner relativ hohen Übertragungsbandbreite gut für M-Learning eignen, jedoch beschränken die zahlreichen Probleme der Netzinfrastruktur die Mobilität des Nutzers. Diese Beschränkungen stehen im Gegensatz zum Anspruch der uneingeschränkten Mobilität des M-Learning.

2.6 Zusammenfassung

Der Umbruch unserer Gesellschaft zur Informations- und Wissensgesellschaft hat sich längst vollzogen. Diese Wandlungsprozesse haben Auswirkungen auf das Bildungswesen allgemein und insbesondere auf Hochschulen, Schulen und auf Anbieter der beruflichen Weiterbildung in Form einer immer reichhaltigeren E-Learning Landschaft.^[93].

Durch die rasanten technologischen und gesellschaftlichen Entwicklungen wird die Grenze zwischen Lernen und Arbeiten zunehmend verschwimmen. Künftig wird nicht mehr klar getrennt werden können, welche Tätigkeiten des täglichen Lebens als Arbeit und welche Tätigkeiten als Lernen zu bezeichnen sind. Die technologischen Möglichkeiten, die Internet, Mobiltelefon und PDA heute bieten, ermöglichen die Integration von Lernen und Arbeiten zunehmend auch unabhängig von Ort und Zeit. M-Learning wird als Ergebnis Nachfolger des E-Learning sein^[94]. Auch wenn die Technologie UMTS mit den entsprechenden mobilen Endgeräten verspricht, eine neue EPOChe des „Anytime, Anywhere und Anyway Lernens“ einzuleiten, indem sie ermöglicht, sich von unterwegs online in ein multimediales Lernmodul einzuwählen und dieses interaktiv zu bearbeiten, stellt sich diese Situation heute noch anders dar. Die drahtlosen Verbindungstechniken unterliegen zahlreichen Beschränkungen in Bezug auf Verfügbarkeit, Bandbreite und Kosten. Aus diesem Blickwinkel erscheint es umso bemerkenswerter, dass die Mehrheit der vorhandenen M-Learning Anwendungen als Online-Anwendungen konzipiert sind und eine drahtlose Internetverbindung für den Betrieb zwingend voraussetzen. Es kann zwar argumentiert werden, dass sich Qualität, Abdeckung und Kosten drahtloser Internetverbindungen in der Zukunft erheblich verbessern werden, jedoch wird es technisch bedingt immer Gebiete geben, in denen eine lückenlose Funkversorgung nicht gewährleistet ist. Zu diesen Gebieten zählen insbesondere abgelegene Orte, Gebäude mit dicken Mauern, Flugzeuge und Züge. Gerade die beiden letztgenannten Bereiche würden sich jedoch idealerweise für das M-Learning eignen, da die ansonsten nutzlos verstreichende Zeit sinnvoll genutzt werden könnte.

Es soll daher Ziel dieser Arbeit sein, eine interaktive und mobile E-Learning Anwendung zu entwickeln, die als Offline-Anwendung für ihre Kernfunktionalität, d. h. die interaktive Bearbeitung von Übungsaufgaben, keine drahtlose Internetverbindung benötigt und auf diese Weise die geschilderten Problemfelder umgeht. Diese Offlinekonzeption schließt jedoch nicht aus, im Rahmen der Weiterentwicklung die Anwendung später auch mit Online-Funktionalitäten, bspw. zur Unterstützung von Kommunikationsprozessen oder zur virtuellen Gruppenarbeit, auszustatten.

3 Systementwicklung

3.1 Analysephase

In diesem Abschnitt erfolgt den Vorschlägen von STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002 folgend zunächst eine genaue Istanalyse des Umfeldes, um anschließend in einem Sollkonzept aufzustellen, was das System leisten soll (Fachentwurf) und wie das System realisiert werden soll (IV-Grobentwurf)^[95].

Zur Analyse des Umfeldes gehören vor allem die Analyse des vorhandenen UbiLearn Systems am Institut für Wirtschaftsinformatik der Universität Hannover und eine genaue Analyse der aktuellen Marktsituation mobiler Endgeräte^[96], der gängigen Betriebssysteme und Hardwareplattformen sowie der möglichen Benutzeranforderungen an ein mobiles Lernsystem.

Um während der Aufstellung des Sollkonzeptes die Frage zu beantworten, was die UbiLearn mobile Anwendung leisten soll, werden die funktionalen Anforderungen betrachtet, die den Leistungsumfang der Anwendung sowie deren Ein- und Ausgaben umfassen. Hierzu soll in dieser Arbeit eine anwenderzentrierte Sichtweise verwendet werden, in der es vor allem um den Nutzen für den späteren E-Learner geht, auch wenn zusätzlich einige Aspekte aus Sicht des Betreibers, im Falle dieser Arbeit dem Institut für Wirtschaftsinformatik an der Universität Hannover, mit berücksichtigt werden.

Im Rahmen des IV-Grobentwurfs geht es um nichtfunktionale Anforderungen, zu denen Aspekte der Realisierung (insb. Hardware, Kommunikationseinrichtungen und Programmiersprachen) gehören.

3.1.1 Istanalyse des UbiLearn Systems

Das UbiLearn System am Institut für Wirtschaftsinformatik der Universität Hannover basiert auf einem WBT-System, das zum Frühjahr 2003 im Rahmen einer Diplomarbeit von Tim M. Schroeder in Betrieb ging. Um dieses System nicht nur online, sondern auch offline nutzen zu können, wurde eine Projektgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. M. H. Breitner gegründet, die sich mit der Weiterentwicklung des Systems beschäftigt. Ein wichtiges Projektziel ist die Ubiquität (Allgegenwärtigkeit) des E-Learning. Diese Ubiquität setzt eine aufbauende Entwicklung aller benötigten Komponenten voraus. Um dieses Ziel erreichen zu können, wurde eine Neukonzeption und Entwicklung aufbauend auf den Erfahrungen des bisherigen WBT-Systems notwendig. Abbildung 3 illustriert die Funktionsbereiche des UbiLearn Systems in der Neukonzeption.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Funktionsbereiche des UbiLearn-Systems

(Quelle: IWI 2004).

In der Neukonzeption besteht das UbiLearn E-Learning System aus drei Schichten:

1. Aus einer gemeinsamen Datenbasis, die aus einem MySQL-Server^[97] besteht und in der die System- und Benutzerdaten gespeichert werden.
2. Aus Komponenten einer zweiten Schicht, die auf die Datenbasis der ersten Schicht zugreifen: Zum einem aus einem WBT-System, das aus einem WWW-Server mit PHP-Unterstützung besteht und zum anderen aus einem SQL-Inquirer, der die Datenbestände in XML-Dateien überführt.
3. In einer dritten Schicht befindet sich die Benutzerebene, die aus dem Autorenbereich, dem Online- und dem Offline-Bereich besteht. Der Autorenbereich besteht aus einem browserbasierten Zugang zum WBT-System, in dem Autoren Aufgaben und Lösungen verwalten können. Der Online-Bereich besteht aus einem browserbasierten Endbenutzerbereich, der einen Zugang zum Online-Lernangebot bietet. Der dritte Bereich enthält ein CBT-System für das netzungebundene Offline-Lernen zum einen als stationäre Version, die auf einem PC, Laptop etc. läuft und zum anderen als mobile Version für PDAs, Smartphones etc. Die Unabhängigkeit von der zentralen Datenbasis wird durch die Überführung ausgewählter Sichten des Datenbestandes in XML-Dateien erreicht, die vom SQL-Inquirer erstellt werden und in der CBT-Anwendung eingelesen werden können.

Die mobile E-Learning Anwendung hat verschiedene Berührungspunkte mit dem übrigen UbiLearn System. In technischer Hinsicht ist ein netzwerkgestützter Zugriff auf den zentralen Datenbankserver über den SQL-Inquirer erforderlich. In logischer Hinsicht müssen sowohl der SQL-Inquirer als auch die eigentliche UbiLearn mobile Anwendung mit der Logik des vorhandenen Datenmodells arbeiten können. Daher soll in den folgenden Unterabschnitten eine genaue Analyse des Datenmodells, des Punktvergabesystems, der Fragetypen und des Datenbankservers erfolgen.

3.1.1.1 Datenmodell

Das Datenmodell des UbiLearn Systems wurde im Rahmen von Diplomarbeiten gemeinsam von Andrey Otmakhov und Michael Brückner entwickelt. Es umfasst sowohl den Endbenutzerbereich als auch den Autorenbereich. Um die Komplexität des Aufbaus zu reduzieren und um eine spätere Weiterentwicklung zu vereinfachen, wurde das Datenmodell zweigeteilt in einen Benutzerbereich und in einen Autorenbereich konzipiert, wobei der Benutzerbereich vorwiegend die Benutzerverwaltung, -erfassung und -auswertung des WBT-Systems und der Autorenbereich die eigentlichen Lernprojekte enthält.

Der Autorenbereich besteht aus sieben verschiedenen Objekten, die im hierarchischen Baum „Projekte“ à „Aufgaben“ à „Teilaufgaben“ à „Fragen“ à „Antworten“ angeordnet sind. Das Objekt „Aufgaben“ hat eine zusätzliche Verbindung zum Objekt „Themen“. Alle Objekte haben eine optionale Verbindung zu „Attachments“, falls ein Attachment vorhanden ist. Als Attachments kommen vor allem Grafiken, URLs, Sounds und Videos in Frage^[98].

Der Benutzerbereich besteht aus den Objekten „Benutzer“, „Benutzergruppen“, „Versuche“, „Aufgabenergebnisse“, „Antwortergebnisse: AND_OR“, „Antwortergebnisse: TEXT“ und „Zurückgestellte Aufgaben“. Bei der Ausrichtung des Datenmodells steht die Dreierkette „Benutzer“ à „Versuche“ à „Aufgabenergebnisse“ im Vordergrund. Die Objekte „Zurückgestellte Aufgabe“, „Aufgabenergebnisse: AND_OR“ und „Aufgabenergebnisse: TEXT“ beinhalten die temporären Informationen der Bearbeitung eines Versuchs eines nicht abgeschlossenen Projekts^[99].

Da die geplante UbiLearn mobile Anwendung offline auf die gemeinsame Datenbasis zugreift und die Daten der Benutzerverwaltung nicht benötigt werden, soll auf eine weitergehende Analyse des Benutzerbereichs verzichtet werden.

Im Autorenbereich bildet das Objekt Projekte, das einzelne Kurse im E-Learning System darstellt, die zentrale Einheit. Das Objekt Projekte beinhaltet eine Identifikationsnummer (Projekt_ID), den Namen des Projektes (Projekt_Name), eine Beschreibung (Projekt_Beschreibung), die dem Benutzer angezeigt werden soll und die Position im System (Projekt_Position). Über das Freigabeattribut (Projekt_Freigegeben) kann definiert werden, ob das Projekt für normale Benutzer sichtbar sein soll oder nicht.

Ein Projekt kann ein oder mehrere Aufgabe-Objekt(e) enthalten, das eine Aufgabe im Lernkurs darstellt. Jedem Aufgabe-Objekt kann ein Thema-Objekt zugeordnet werden. Ein Aufgabe-Objekt enthält eine eindeutige Identifikationsnummer (Aufgabe_ID), einen Namen (Aufgabe_Name), eine Positionskennziffer (Aufgabe_Position), einen Level bzw. Schwierigkeitsgrad (Aufgabe_Level), eine Gewichtung der Aufgabe (Aufgabe_Gewicht), eine Beschreibung (Aufgabe_Beschreibung), einen Schwellenwert ab dem die Aufgabe als bestanden gewertet wird (Aufgabe_Schwellenwert) und eine Kenziffer, ob dieser Schwellenwert angezeigt werden soll (Aufgabe_Schwellenwert_anzeigen).

Ein Aufgabe-Objekt kann ein oder mehrere Teilaufgabe-Objekt(e) enthalten, das eine Unterteilung der Aufgaben in bestimmte Teilbereiche oder Fragekomplexe ermöglicht. Ein Teilaufgabe-Objekt ähnelt von der Struktur dem Aufgabe-Objekt und enthält die Eigenschaften Teilaufgabe_Id, Teilaufgabe_Name, Teilaufgabe_Position, Teilaufgabe_Gewicht, Teilaufgabe_Schwellenwert, Teilaufgabe_Schwellenwert_anzeigen, Teilaufgabe_Beschreibung. Weiterhin hat das Teilaufgabe-Objekt die beiden Eigenschaften Teilaufgabe_Fragetext und Teilaufgabe_Antworttext. Die Eigenschaft Teilaufgabe_Fragetext ist eine Einleitung in die Teilaufgabe und sollte dem Benutzer angezeigt werden. Die Eigenschaft Teilaufgabe_Antworttext soll dem Benutzer nach Beantwortung der Teilaufgabe als richtige Lösung angezeigt werden.

Ein Teilaufgabe-Objekt kann ein oder mehrere Frage-Objekt(e) enthalten. Ähnlich den vorher beschriebenen Objekttypen enthält ein Frage-Objekt die Eigenschaften Frage_ID, Frage_Name, Frage_Position, Frage_Beschreibung, Frage_Fragetext, Frage_Antworttext und Frage_Gewicht. Zusätzlich bestimmt die Eigenschaft Frage_Typ den Typ der Frage, der zurzeit drei unterschiedliche Ausprägungen annehmen kann: AND, OR und TEXT. Mit OR wird der Typ Single-Choice definiert, bei dem der Benutzer genau eine aus n Lösungsoptionen auswählt. AND definiert den Typ Multiple-Choice, der m Auswahlen aus n Lösungsoptionen erlaubt.

Der Typ TEXT definiert die Frage als Textfrage, bei denen der Benutzer zur Beantwortung frei wählbare Begriffe eingibt. Bei diesem Fragetyp war es ursprünglich vorgesehen, den Inhalt der Lösungsoptionen in mehrere Wortgruppen-Objekte aufzuteilen. Aufgrund von Problemen bei der Systemperformance wurde bei der Entwicklung der WBT-Lösung jedoch auf den Einbau einer zusätzlichen Objektebene verzichtet, um das Problem stattdessen programmiertechnisch zu lösen^[100].

Eine besondere Rolle nimmt das Attachment-Objekt im Datenmodell ein. Alle vorher beschriebenen Objekte, d. h. das Projekt-Objekt, das Aufgabe-Objekt, das Teilaufgabe-Objekt, das Frage-Objekt und das Antwort-Objekt können einen Anhang oder mehrere Anhänge haben. Ein Anhang kann aus einer externen Datei (bspw. Grafik, Sound, Video etc.) oder einem WWW-Verweis (Link) bestehen. Das Attachment-Objekt repräsentiert genau einen Anhang und beinhaltet als Eigenschaften die Identifikationsnummer (Attachment_ID), einen Alternativtext (Attachment_Alt_Text), den Typ (Attachment_Typ), die Breite und Höhe (Attachment_Breite bzw. Attachment_Höhe), den binären Code des Attachments (Attachment_Binary), eine Beschreibung der Datei (Attachment_Beschreibung) und eine URL, falls es sich um einen WWW-Verweis handelt.

Auf eine tiefere Analyse des Datenmodells soll an dieser Stelle verzichtet werden, da die mobile E-Learning Anwendung lediglich in der Lage sein soll, das Datenmodell passiv zu verarbeiten und auszulesen. Das aktive Schreiben und Verändern von Daten im Datenmodell ist in dieser Phase der Entwicklung nicht geplant. Abbildung 4 illustriert das gesamte Datenmodell in einem Entity-Relationship Diagramm.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Datenmodell des Autorenbereichs des UbiLearn Systems

(Quelle: OTMAKHOV 2004, S. 42).

Ein wichtiger Aspekt ist die geplante Systematik der Punktevergabe im Datenmodell, die nachfolgend analysiert wird.

3.1.1.2 Fragetypen und das System der Punktevergabe

Die Punktevergabe aller Aufgaben folgt dem Prinzip, dass eine Lösungsoption einen Punkt ergibt, wenn eine „falsche“ Lösung nicht gewählt wurde bzw. eine „richtige“ Lösung gewählt wurde.

Bei Fragen des Typs Single-Choice kann eine Lösungsoption aus n verschiedenen Optionen ausgewählt werden. Die Punktzahl kann entweder 0 betragen, wenn eine falsche Option gewählt wurde oder 1, wenn die richtige Option gewählt wurde.

Bei Fragen des Typs Multiple-Choice können m Lösungsoptionen aus n verschiedenen Lösungsoptionen ausgewählt werden. Ein Punkt wird vergeben, wenn entweder eine falsche Lösungsoption nicht ausgewählt oder eine richtige Lösungsoption ausgewählt wurde. Die maximale Punktzahl für eine Frage vom Typ Multiple-Choice liegt daher bei n, wobei n die Anzahl der vorhandenen Lösungsoptionen in dieser Aufgabe darstellt^[101]. Das System der Punktevergabe bei Fragen vom Typ Single-Choice und Multiple-Choice stellt Abbildung 5 grafisch dar.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Punktevergabe bei Fragen vom Typ Single-Choice bzw. Multiple-Choice

(Quelle: OTMAKHOV 2004, S. 92).

Bei Fragen vom Typ Text gibt der Benutzer frei gewählte Begriffe eingeben, die anschließend mit den Lösungsoptionen in Form vorgegebener Wortgruppen verglichen werden^[102]. In der theoretischen Konzeption ist geplant, dass eine Wortgruppe aus verschiedenen in der Schreibweise oder Bedeutung ähnlichen Wörtern besteht. Das System soll anschließend die eingegebenen Begriffe mit den Wörtern der Wortgruppe vergleichen. Für jeden Treffer wird ein Punkt vergeben. Die ursprüngliche Idee, die in eine Wortgruppe passenden Begriffe herauszufiltern, um eine Doppelverwendung zu verhindern, wurde aus dem wie folgt geschilderten Grund verworfen:

Als Beispiel existieren die Wortgruppen

1.) Gruppe A: Wasserstoff, Wasser und
2.) Gruppe B: Wasser.

Werden vom Benutzer nun die Begriffe Wasser und Wasserstoff eingegeben, so wird die erste Gruppe als gelöst bewertet. Werden nun die beiden Begriffe aus der Liste gestrichen, so kann für den Begriff Wasser kein weiterer Punkt in der zweiten Wortgruppe erworben werden, obwohl die erste Wortgruppe durch Eingabe des Begriffs Wasserstoff bereits als gelöst gewertet wurde. Es zeigt sich, dass in diesem Konzept der Reihenfolge der Lösungsoptionen eine entscheidende Bedeutung zukommt. Wäre die Reihenfolge der Lösungsoptionen vertauscht, so würde das eben geschilderte Problem nicht zum Tragen kommen und die Punktevergabe würde sich unterscheiden. Als Lösung kommt eine absolute Abgrenzung der Wortgruppen in Frage, d. h. jede Wortgruppe enthält ausschließlich Begriffe, die in vorherigen Wortgruppen noch nicht enthalten sind. Das System der Punktevergabe bei Textaufgaben illustriert Abbildung 6.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Punktevergabe bei Textaufgaben

(Quelle: OTMAKHOV 2004, S. 93).

So kann jeder vom Benutzer eingegebene Begriff nur genau einer Wortgruppe entsprechen. In der praktischen Beobachtung des Datenmodells hat sich außerdem gezeigt, dass zu jeder Aufgabe genau eine Wortgruppe als Lösungsoption verwendet wird. Das ursprünglich konzipierte Wortgruppenmodell hat daher in praxi eher den Charakter eines gepunkteten Einzelwortvergleichs, bei dem jede Wortgruppe genau aus einem Wort besteht und jeder Treffer einen Punkt ergibt.

In der theoretischen Konzeption ist zusätzlich vorgesehen, dass der Benutzer auch falsche Lösungsoptionen durch eingegebene Begriffe treffen kann. Dieses Konzept ist jedoch zurzeit technisch noch nicht realisiert.

3.1.1.3 Datenbankserver

Der Datenbankserver des UbiLearn Systems verwendet als Servertechnologie das Datenbankmanagementsystem (DBMS) MySQL 4.0.15^[103] der Firma MySQL AB auf dem Betriebssystem SuSE Linux 9.0^[104]. Der MySQL-Server wird in einem dualen Lizenzierungsmodell vertrieben. Der Benutzer kann wählen, ob er das Produkt unter der kostenlosen Free Software/Open Source GNU General Public License (allgemein auch als GPL bekannt) oder unter einer kommerziellen Lizenz nutzen möchte^[105].

Wesentliche Eigenschaften dieser Servertechnologie sind laut Produktbeschreibung des Herstellers die Verfügbarkeit auf über 20 Betriebssystemplattformen, die hohe Performance und die überdurchschnittliche Zuverlässigkeit da neue Programmversionen zu Testzwecken zunächst mehrere Monate der (Opensource-) Community zur Verfügung gestellt werden, um die Produktionsreife vorzubereiten. In der Funktionalität ist der MySQL-Server zugunsten höherer Performance im Vergleich zu anderen Datenbankmanagementsystem bewusst eingeschränkt, auch wenn mit neueren Programmversionen fortlaufend neue Leistungsmerkmale implementiert werden.

Der Datenbankserver des UbiLearn Systems ist zum Zeitpunkt dieser Ausarbeitung passwortgeschützt unter der IP Adresse 130.75.63.12 auf dem MySQL Standardport 3306 zu erreichen. Der Datenbankserver enthält genau eine Datenbank mit der Bezeichnung Ubilearn, die wiederum 25 Datentabellen enthält. In diesen 25 Datentabellen sind 12 Tabellen enthalten, die das in den vorigen Abschnitten beschriebene Datenmodell widerspiegeln. Die Bezeichnungen der Datentabellen setzt sich aus dem Präfix live_ und der englischen Übersetzung der Objektbezeichnungen aus dem Datenmodell zusammen. Bspw. existieren die Datentabellen live_projects, live_exercises, live_exercise_parts etc., die eine Umsetzung der Objekte Projekte, Aufgaben und Teilaufgaben etc. aus dem Datenmodell darstellen. Dabei fällt auf, dass die Datentabellen für die Attachments von der theoretischen Konzeption des Datenmodells abzuweichen scheinen. Anstelle der erwarteten Datentabelle mit der Bezeichnung live_attachments existieren zusätzlich noch Tabellen mit den Bezeichnungen live_attachment_project, live_attachment_exercise, live_attachment_exercise_part, live_attachment_question und live_attachment_answer. Während die Datentabelle live_attachments die eigentlichen Attachments samt der im Datenmodell spezifizierten Attribute enthält, werden die näher bezeichneten Tabellen zur Herstellung der Relationen zu den „Elternobjekten“ gebraucht.

Zurzeit ist auf dem Datenbankserver genau ein vollständiges Lernprojekt gespeichert, das den Status online besitzt (Bezeichnung: „Grundlagen der Wirtschaftsinformatik“). Eine nähere Untersuchung der gespeicherten Inhalte in den Datentabellen ergibt, dass in manchen Datenfeldern ein Problem vorliegt. Anstelle von reinem ANSI-Text enthalten die Felder teilweise Steuerzeichen, die den Steuerzeichen von HTML bzw. XML ähnlich sind, jedoch nicht vollständig entsprechen. Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. illustriert die fehlerhaften Inhalte an einem Beispiel.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Beispiel für fehlerhafte Inhalte in der UbiLearn Datenbank

(Quelle: Eigene Darstellung).

Der gewünschte Inhalt aus diesem Beispiel soll aber lauten: „Erläutern Sie die Begriffe Geschäftsprozess und Projekt kurz und beschreiben Sie insbesondere die Unterschiede zwischen Geschäftsprozessen und Projekten. Quelle: BWL2-Klausur WS03/04 Aufgabe 2“.

Eine Ursache für diese unerwünschte Auszeichnung der Inhalte mit HTML-ähnlichen Markierungen kann nicht eindeutig identifiziert werden, jedoch ist es wahrscheinlich, dass die Markierungen vom webbasierten Autorenprogramm des UbiLearn Systems schon bei der Eingabe der Fragen unbemerkt erzeugt werden.

Als wahrscheinlichste Erklärungen kommen zwei verschiedene Aspekte oder auch eine Kombination aus beiden Aspekten in Frage:

1. Das WBT-System verwendet für die Eingabefelder den WYSIWYG („What you see is what you get“) Editor htmlArea, der im HTML-Quelltext des WBT-Systems jedes <textarea>^[106] Feld durch einen in JavaScript^[107] realisierten WYSIWYG Editor ersetzt. Diesen Editor stellt Abbildung 8 dar. Grund für die Einbindung von htmlArea in das WBT-System sind die erweiterten Layout- und Gestaltungsmöglichkeiten für Texte^[108]. Das htmlArea Modul ist jedoch für den ausschließlichen Einsatz im Internet konzipiert und setzt daher die Layout- und Gestaltungswünsche des Anwenders in HTML-Markierungen um.
2. In der Eingabepraxis kommt es häufiger vor, dass die Autoren vorhandene Aufgaben aus Microsoft Word bzw. Microsoft Office Dokumenten per Kopieren und Einfügen direkt in den WYSIWIG Editor übernehmen. Möglicherweise werden dabei unbemerkt Formatierungsanweisungen von Microsoft Office mitkopiert. Für diese Annahme spricht, dass in den HTML-Markierungen häufig die Zeichenfolge „Mso...“ auftaucht, die üblicherweise automatisch von Microsoft Office Programmen beim HTML-Export generiert werden (Mso = Microsoft Office).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Der WYSIWYG Editor htmlArea

(Quelle: OTMAKHOV 2004, S. 95).

Die fehlerhaften Inhalte können für die spätere Entwicklung der UbiLearn mobile Anwendung insbesondere aus zwei Gesichtspunkten zu einem Problem werden. Zum einen widerspricht das Einbinden von Layout- und Formatierungsanweisungen der Konzeption des UbiLearn Systems. Die zentrale Datenbank ist als gemeinsame Plattform für alle aktuellen und zukünftigen Module des UbiLearn System vorgesehen, unabhängig davon, ob diese eine darstellende Funktion haben oder nicht. Die Formatierung der Inhalte sollte daher den Modulen der obersten Schicht (bspw. Präsentationsschicht) vorbehalten bleiben, da ansonsten eine programmtechnische Verwertung der Inhalte behindert wird (bspw. könnte ein Wortgruppenparser, der die Benutzereingaben mit den Schlüsselwörtern in der Datenbank vergleicht, von Layoutanweisungen gestört werden). Zum anderen werden die in diesem Fall benutzten HTML-ähnlichen Markierungen ausschließlich von Internetbrowsern korrekt dargestellt. Die UbiLearn mobile Anwendung ist jedoch als Offline-Anwendung konzipiert und benutzt für die Darstellung daher keinen Internetbrowser. Da für den Export und anschließenden Transport der gespeicherten Daten ein Konzept vorgesehen ist, das auf XML-Dateien basiert, könnten diese HTML-Markierungen, die von der Syntax eine Ähnlichkeit zu XML besitzen, unerwartete Störungen der Datenkonsistenz herbeiführen.

Zunächst sind jedoch keine Modifikationen des umgebenden UbiLearn Systems möglich, daher ist es Aufgabe dieser Systementwicklung, das Problemfeld programmtechnisch so gut wie möglich zu lösen.

3.1.2 Istanalyse des Marktes mobiler Kleinrechner

Nachdem in den vergangenen Jahren der Trend zum Mobiltelefon weltweit zu einer hohen Durchdringung in der Bevölkerung geführt hat und auch weiterhin anzuhalten scheint^[109], ist schon jetzt ein neuer Trend in Richtung PDA abzusehen. Mit PDAs lassen sich nicht nur Termine und Adressen verwalten, Texte erstellen und Tabellenkalkulationen verwalten, sondern die aktuellen Geräte ermöglichen auch das Surfen im Internet, das Senden und Empfangen von E-Mails und über eine Vielzahl von separat erhältlicher Software unzählige weitere Anwendungsmöglichkeiten.

Seit Palm auf der CeBIT 1996 mit dem Palm Pilot den ersten PDA vorstellte, wurden die Geräte immer schneller, leistungsfähiger und mit immer weitergehenden Funktionen ausgestattet^[110]. Eine Klassifikation von PDAs im Vergleich zu anderen Rechnerkategorien illustriert Abbildung 9.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9: Moderne Klassifikation vom Rechnerkategorien

(Quelle: In Anlehnung an HANSEN/NEUMANN 2001, S. 60).

Insgesamt befindet sich der gesamte Markt in einem stetigen Wachstumsprozess, in dem viele Mitbewerber die Geräte mit immer neuen Eigenschaften und Funktionen ausstatten, um die Gunst der Käufer zu erlangen. Die Vielfalt und die Unterschiedlichkeit der Geräte machen einen Vergleich schwierig, daher sollen in diesem Abschnitt Möglichkeiten aufgezeigt werden, wie sich die Geräte zum besseren Vergleich in verschiedene Klassen einteilen lassen.

3.1.2.1 Geräteklassen

Unter mobilen Endgeräten werden im Allgemeinen Klein- und Kleinstgeräte zusammengefasst, die ausreichend klein sind, um direkt am Körper (Hemdentaschen etc.) getragen zu werden. Für diese Geräte gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Bezeichnungen, obwohl letztendlich dasselbe Gerät gemeint ist: Handheld, Organizer, PDA, Pocket PC, Handheld PC und relativ neu auch das Smartphone, welches eine eigene Kategorie von Kleinrechnern darstellt. Teilweise werden auch Mischformen, sog. Feature-Phones^[111], Sub-Notebooks^[112] oder spezialisierte Geräte, die bspw. in Fahrzeuge oder Kleidung integriert werden. Da diese allerdings erst eine geringe Verbreitung erreicht haben, wird im Folgenden darauf nicht näher eingegangen^[113].

Zu den wichtigsten Geräten gehört der PDA bzw. Handheld und das intelligente Mobiltelefon in der Bauart eines Smartphones. Abbildung 10 zeigt einige Beispiel aktueller mobiler Endgeräte.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 10: Beispiele mobiler Kleinrechner

von links nach rechts: Nokia Communicator, PalmOne Tungsten, HP iPAQ, Sony Ericsson T900

(Quelle: Eigene Darstellung).

3.1.2.1.1 PDA

Ein PDA hat etwa die Größe einer Handfläche und ist damit tragbar. Ursprünglich waren PDAs lediglich dazu ausgelegt, um Termine und Notizen zu speichern. Die Geräte der aktuellen Generation besitzen jedoch weit mehr Funktionen, bspw. Multimedia-Funktionen und drahtgebundenen bzw. drahtlosen Zugang zu Netzwerken. Je nach Hersteller besitzen die PDAs verschiedene Prozessoren, die meist auf RISC-Architekturen beruhen (bspw. Intel XScale oder Intel StrongArm). Diese Prozessoren sind im Allgemeinen ausreichend Leistungsfähig genug, um auch komplexere Anwendungen zu betreiben bzw. Videos abzuspielen. Meist werden die PDAs mit Farb-LCD Displays ausgeliefert, die eine Farbdarstellung von ca. 65.000 Farben erlauben. Bei den Displaygrößen reicht die Spannweite bei den erhältlichen Geräten von 2''-Displays mit einer Auflösung von 160x160 Pixel (Palm i750) über 3''-Displays mit 320x320 Pixel (Palm Tungsten T) bis zu 3,8''-Displays mit 240x320 Pixel (Compaq IPAQ h1910). Die Akkulaufzeiten der PDAs liegen in der Regel bei ca. fünf Stunden. Als Arbeitsspeicher besitzen PDAs oft das so genannte SDRAM als flüchtigen Massenspeicher, der beim Wegfall der Stromversorgung die Daten verliert. Als nichtflüchtiger Speicher für essentielle Anwendungen (bspw. Betriebssystem) besitzen die meisten PDAs noch einige MByte Flash-ROM. Für Speichererweiterungen besitzen die meisten aktuellen Geräte zusätzlich einen Memoryslot.

3.1.2.1.2 Smartphone

Für die Eignung als Endgerät einer mobilen E-Learning Anwendung müssen Mobiltelefone in der Lage sein, auch komplexe externe Programme ausführen zu können. Sowohl von der Rechenleistung als auch von den Fähigkeiten des Displays sind prinzipiell hierzu nur die leistungsfähigeren Smartphones in der Lage. Die Definition des Begriffes Smartphone ist nicht einfach. Es könnte sowohl als PDA mit Telefonfunktion als auch als Telefon mit PDA-Funktionen beschrieben werden. Da die Smartphones neben den PDA-Funktionen noch ein GSM-Sendemodul zum Telefonieren betreiben müssen, liegt die Akkulaufzeit meist deutlich unterhalb derjenigen von PDAs. High-End Geräte bieten bereits heute meist großzügige Farbdisplays, während einfachere Geräte noch mit Monochrom-Displays ausgeliefert werden. Der Trend geht in zwei Gruppen von Displaybauweisen: Zum einen große Displays mit integriertem Touchscreen für Benutzereingaben und zum anderen kleinere Displays mit separater Tastatur, wobei aufgrund der immer stärkeren Verschmelzung von PDA- und Telefonfunktionen eher mit einem Durchsetzen der Touchscreen-Technologie zu rechnen ist. Bezüglich der Speicherausstattung bieten Smartphones derzeit kein einheitliches Bild. Je nach Ausführung und Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten sind die Geräte mit einigen hundert KByte bis zu mehreren MByte (bspw. Nokia Communicator: 40 MByte) ausgestattet. Da der Trend hin zu mehr Anwendungsmöglichkeiten geht, ist jedoch mit einem starken Anstieg des Speicherplatzes bis hin auf das Niveau der PDAs zu rechnen. Manche Geräte bieten zusätzlich einen Erweiterungsschacht für Memorycards. Neben der Anbindung an das Mobilfunknetz besitzen viele Geräte bereits eine Bluetooth-Schnittstelle^[114]. Eine Verbreitung von WLAN-Interfaces ist bei Smartphones aufgrund der direkten Konkurrenz zu UMTS nicht zu erwarten, da es den Interessen der Netzbetreiber entgegensteht^[115].

3.1.2.2 Hardwareplattformen und Hersteller

Der Markt mobiler Endgeräte unterscheidet sich hinsichtlich der Eigenschaften der Hardwareplattformen deutlich von der Situation bei stationären Desktop PCs. Während sich hier weltweit eine unüberschaubare Vielzahl von Herstellern den Markt teilen, so existieren nur wenige grundsätzlich unterschiedliche Hardwareplattformen, wobei die so genannten „IBM kompatiblen PCs“, die fast immer mit einem Intel-Prozessor (oder kompatibel) betrieben werden, den Markt klar dominieren. Zusammen mit dem Betriebssystem Microsoft Windows, das auf dieser Plattform lauffähig ist, bildet diese Kombination die weltweit dominierende „Wintel“-Allianz^[116].

Für mobile Endgeräte existiert (noch) keine vergleichbare Situation. Derzeit teilen sich verschiedene, zueinander inkompatible Hardwareplattformen den Markt. Tabelle 1 zeigt die Marktanteile europäischer Mobilgerätehersteller im 1. Quartal 2004.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Marktanteile europäischer Mobilgerätehersteller, Stand 1. Quartal 2004

(Quelle: SYSTEMSWORLD 2004a).

Neben den sehr unterschiedlichen Eigenschaften der Displays und Speicherausstattung determiniert vor allem der Prozessortyp die Systementwicklung. Sind die Prozessoren nicht zueinander kompatibel, so muss sowohl das Betriebssystem als auch jedes Anwendungsprogramm speziell für diesen Prozessortyp kompiliert und zugeschnitten werden. Eine genaue Analyse der wichtigsten Hardwareplattformen und deren Bedeutung am Markt sind daher für die gesamte Systementwicklung wichtig und werden in den folgenden Abschnitten vorgenommen.

3.1.2.2.1 Nokia

Nokia ist als weltweit führender Mobiltelefonhersteller Marktführer in Westeuropa, auch wenn die Dynamik des Wachstums in letzter Zeit im Vergleich zu den Mitbewerbern nachgelassen hat^[117]. Als Mobiltelefonhersteller hat Nokia keine reinen PDAs im Produktportfolio, sondern Smartphones als Kombination des klassischen Mobiltelefons mit den Funktionalitäten eines PDA. Abbildung 11 zeigt einige Beispiele aktueller Geräteserien von Nokia.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11: Beispiele aktueller Geräteserien von Nokia

(Quelle: Eigene Darstellung).

Nokia setzt bei den Smartphones derzeit auf das Betriebssystem Symbian OS, das in einem Jointventure entwickelt wird, an dem Nokia mit 48% beteiligt ist^[118].

Die stärkste Produktlinie sind die für den privaten Endverbraucher konzipierten Nokia 6600 und Nokia 7610 mit eingebauter Digitalkamera, die auf der 60 Serie basieren^[119]. Nokia hat nach eigenen Angaben mehr als 10 Millionen Geräte dieser Serie ausgeliefert und bezeichnet die 60 Serie als führende Softwareplattform für Smartphones, die inzwischen auch von anderen großen Herstellern wie bspw. LG Electronics, Lenovo, Panasonic, Samsung und Siemens lizenziert wird^[120].

Für den professionellen Kunden sind die Geräte der Nokia Communicator Serie konzipiert. Die Ausstattung dieser Geräte ist speziell auf die Anforderungen von Geschäftstreibenden ausgelegt. Die Geräte entsprechen vom Format einem recht groß geratenen Mobiltelefon und besitzen eine separate Tastatur, die sich durch Aufklappen des Gerätes aktivieren lässt. Softwareseitig sind die Geräte mit vor allem mit Funktionen für die geschäftliche Kommunikation und Kontakteverwaltung ausgestattet. Der Communicator verfügt über einen Internetbrowser, der JavaScript und Macromedia Flash ausführen kann. Weiterhin verfügt das Gerät über eine Fax- und E-Mailfunktion, mit der Dokumente und Notizen per Fax oder per E-Mail versandt werden können. Die integrierte Kontakte- und Kalenderfunktion lässt sich mit Lotus Notes, Lotus Organizer, Microsoft Outlook oder Microsoft Schedule auf dem stationären Desktop PC synchronisieren. Für Multimediaanwendungen ist der RealPlayer integriert, der auch Audio- und Videostreaming über das GSM-Netzwerk unterstützt^[121].

Derzeit wird von Nokia in der Communicator Serie der Nokia Communicator 9210i angeboten, bald verfügbar sein sollen die erweiterten Geräte Nokia Communicator 9300 und 9500. Der Nokia Communicator 9210i arbeitet mit einem EPOC Betriebssystem, das ein Vorgänger des Symbian OS ist. Die Geräte Nokia Communicator 9300 und 9500 basieren auf dem aktuelleren Betriebssystem Symbian OS 7.0 und besitzen eine von Nokia entworfene Benutzeroberfläche mit der Bezeichnung „Series 80“^[122].

3.1.2.2.2 PalmOne

Palm gilt in der Branche als Pioneer auf dem Gebiet der Entwicklung und Vermarktung von PDAs. Ursprünglich firmierte das Unternehmen noch unter der Bezeichnung Palm Inc., bis vor einiger Zeit eine Aufspaltung in zwei separate Unternehmungen vorgenommen wurde. Seit diesem Zeitpunkt beschäftigt sich PalmSource, Inc. mit der Entwicklung des Betriebssystems Palm OS, während sich PalmOne, Inc. mit der Weiterentwicklung und Vermarktung von PDAs und Smartphones beschäftigt^[123].

PalmOne nennt seine PDAs Handhelds und bietet derzeit vor allem drei Serien an: Tungsten, Zire und die m-Serie. Abbildung 12 stellt einige aktuelle Geräte von PalmOne exemplarisch dar. Allen Serien gemeinsam ist, dass die Geräte als Betriebssystem Palm OS (in verschiedenen Versionen) vorinstalliert haben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 12: Beispiele aktueller Geräteserien von PalmOne

(Quelle: Eigene Darstellung).

Die Serie Tungsten ist vor allem auf geringe Größe und Gewicht optimiert und bietet in der aktuellen Generation neben einem Farbdisplay auch eine ausreichende Unterstützung für Multimedia. Es können über die mitgelieferte Software Videos und Sounds abgespielt werden. Außerdem werden die „klassischen“ PDA-Funktionen wie Kontakt- und Terminverwaltung, Kalender, E-Mail und Synchronisation mit einem stationären Desktop PC unterstützt.

Die Geräte der Zire Serie beschränken sich auf die klassischen PDA-Funktionen und sind mit einem monochromen LCD-Display ausgestattet. Eine Unterstützung von Multimediafunktionen ist bei den einfachen Geräten nicht vorgesehen, lediglich das Spitzenmodell bietet gute Multimediafähigkeiten. Die Geräte sind sehr preiswert, kompakt und haben mit teilweise bis zu vier Wochen Betriebszeit^[124] eine überdurchschnittlich lange Akkulaufzeit.

Speziell an professionelle Kunden richtet sich die m-Serie von PalmOne. Die Geräte sind leistungsfähig, haben viele Erweiterungsmöglichkeiten bspw. für externe Tastaturen oder Modems und bieten vor allem ausgefeilte Funktionen für die Kommunikation, das Surfen im Internet und das Senden bzw. Empfangen von E-Mails^[125].

3.1.2.2.3 Hewlett-Packard

Hewlett-Packard bietet derzeit verschieden leistungsfähige PDAs in seinem Produktportfolio an, jedoch in Europa keine Smartphones. Einige Geräte aus der aktuellen Serie von Hewlett-Packard werden in Abbildung 13 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 13: Beispiel aktueller Geräte von Hewlett-Packard

(Quelle: Eigene Darstellung).

Das erste Smartphone von Hewlett-Packard ist für den asiatischen Markt angekündigt und es ist noch unsicher, ob es jemals in Europa angeboten wird^[126]. Derzeit bietet Hewlett-Packard in Europa ausschließlich Geräte aus der iPAQ-Serie an, die aus der Übernahme von Compaq vor drei Jahren stammt. Die ursprünglich von Hewlett-Packard entwickelten Geräte der Jornada-Serie werden derzeit nicht am Markt angeboten, jedoch überlegt Hewlett-Packard, die Jornada-Serie als klappbare PDAs mit Tastatur wieder einzuführen^[127].

Die Geräte der iPAQ-Serie besitzen das klassische PDA Format mit einem hochformatigen Display und Stiftbedienung auf dem Touchscreen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Performance, eine gute Speicherausstattung und überdurchschnittliche Leistungen im Bereich Multimedia aus, bieten generell hochauflösende Farbdisplays und hochwertige Lautsprecher zur Wiedergabe von Sounds. Als vorinstalliertes Betriebssystem bietet Hewlett-Packard derzeit grundsätzlich Windows Mobile in der Version 2003 bzw. 2003 Second Edition an.

[...]

^[1] Vgl. GOTTWALD/SPRINKART

^[2] Vgl. GUTENBERG 1979, S. 3ff.

^[3] Vgl. SPINNER 2001, S. 319.

^[4] Um die Bedeutung von Informationen und Wissen als Produktionsfaktoren zu erklären, ist es notwendig, diese Begriffe abzugrenzen. Dazu können diese in eine Begriffshierarchie eingeordnet werden, auf deren unterster Ebene sich die Zeichen befinden. Wird den einzelnen Zeichen eine Bedeutung zugewiesen, so entstehen Daten. Sobald Daten zueinander in Beziehung gesetzt werden und der Zielerreichung dienen, handelt es sich um Informationen. Durch Bewertung, Einordnung in Zusammenhänge und Einbringung von Erfahrung wird aus Informationen Wissen. Vgl. TSICHRITZIS 1995, S. 106ff.

^[5] Vgl. ARNOLD 2004, S. 38-40.

^[6] Vgl. SIMON 2001, S. 19.

^[7] Vgl. GABELE/ZÜRN 1993, S. 227.

^[8] Vgl. SEUFERT/MAYR 2002, S. 25.

^[9] KEEGAN 2002.

^[10] Mobile Based Training

^[11] Vgl. IWI 2004.

^[12] Vgl. Abschnitt 2.5.4 – S. 32.

^[13] Vgl. STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S. 212-218.

^[14] Vgl. HANSEN/NEUMANN 2001, S. 207-209.

^[15] Vgl. STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S. 223.

^[16] Vgl. HANSEN/NEUMANN 2001, S. 210-211.

^[17] Vgl. STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S: 223.

^[18] Als Erweiterung des „klassischen“ Vorgehensmodells wird jedoch während der Entwicklung ein Prototyp entwickelt, mit dem experimentiert wird. Nach STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002 kann hinsichtlich der Verwendung zwischen zwei Arten von Prototypen unterschieden werden: Einem Wegwerfprototypen, der lediglich zur Sammlung von Erfahrungen benutzt wird, anhand derer das endgültige System neu erstellt wird (rapid prototyping) und einem wieder verwendbaren Prototypen, der schrittweise Verbessert wird und in das endgültige Anwendungssystem einfließt (evolutionäres Prototyping). Im Falle dieser Arbeit das Konzept des evolutionären Prototyping vor allem in der Realisierungsphase angewandt.

^[19] Vgl. STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S. 247 – 251.

^[20] Vgl. STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S. 258 – 260.

^[21] Vgl. STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S. 277.

^[22] eXtensible Markup Language ist eine Datenmodellierungssprache, die nicht nur maschinenlesbar ist, sondern auch von Menschen gelesen werden kann. Vgl. zur Vertiefung auch MÜNZ 2001 und Abschnitt 3.3.3 – S. 261.

^[23] Vgl. STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S. 288.

^[24] Vgl. STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S. 321ff.

^[25] Vgl. DUMKE 2001, S. 131ff.

^[26] Eine umfangreiche Übersicht aktueller Modellierungs-Tools bietet http://www.jeckle.de/umltools.html.

^[27] Vgl. ALBRECHT 2003, S. 11.

^[28] SEUFERT/MAYR 2002, S. 45.

^[29] Vgl. SOMMER 2004, S. 2.

^[30] Vgl. KÖLLINGER 2002, S. 15.

^[31] SOMMER 2004, S. 22.

^[32] Vgl. KEEGAN 2002, S. 42.

^[33] KRÜGER/JOBMANN/KYMAKYA 2004, S. 1.

^[34] Vgl. KRUSE 2004.

^[35] Vgl. SEUFERT/MAYR 2002, S. 45.

^[36] Die Betreuung kann dabei synchron, bspw. über Online-Chat, Videoconferencing, Instant Messaging ablaufen oder auch zeitversetzt bspw. über elektronische Mailsysteme oder asynchrone Diskussionsforen.

^[37] Vgl. SEUFERT/MAYR 2002, S. 44.

^[38] Vgl. SIMON 2001, S. 17-18.

^[39] Vgl. SOMMER 2004, S. 21.

^[40] Vgl. SOMMER 2004, S. 22 und SIMON 2001, S. 19.

^[41] Vgl. SOMMER 2004, S. 28-34.

^[42] Vgl. STEPPI 1990, S. 13.

^[43] Vgl. SEUFERT/MAYR 2002, S. 26.

^[44] Vgl. vertiefend SCHULMEISTER 1997, S. 325ff.

^[45] Vgl. SOMMER 2004, S. 30-31.

^[46] Vgl. BADER 2001, S. 140-141.

^[47] Vgl. vertiefend HARMS 1998 und BRUHN u.a. 1998.

^[48] Vgl. SOMMER 2004, S. 31-33.

^[49] Vgl. SEUFERT/MAYR 2002, S. 22-24.

^[50] Vgl. ENCARNACAO/GUDDAT/SCHNAIDER 2002, S. 21-25.

^[51] Lernplattformen oder Learning Management Systeme (LMS) bilden den technischen Kern einer E-Learning Infrastruktur.

^[52] Vgl. vertiefend http://ltsc.ieee.org/wg12/.

^[53] Vgl. vertiefend http://purl.oclc.org/dc/.

^[54] Vgl. TRAHASCH/WIEDENBRUCH/WÖHRLE 2003, S. 15-32.

^[55] http://www.webct.com.

^[56] Vgl. vertiefend BURCH 2003, S. 53-63.

^[57] http;//www.jatek.de.

^[58] Vgl. vertiefend KARSTEN/NEUMANN 2003, S. 64-81.

^[59] http://www.olat.unizh.ch.

^[60] Vgl. vertiefend HANSELMANN 2003, S. 82-108.

^[61] http://www.ilias.uni-koeln.de.

^[62] Vgl. vertiefend VON KIEDROWSKI 2003, S. 109-124.

^[63] Vgl. BROCKMEYER 2002, S. 39-42.

^[64] Vgl. BROCKMEYER 2002, S. 48-49.

^[65] Vgl. BAUR/PHILIPPI 2002, S. 49-71.

^[66] BAUR/PHILIPPI 2002, S. 65.

^[67] http://www.userlearn.ch.

^[68] Vgl. KÖLLINGER 2002, S. 27-30.

^[69] Vgl. DEML/NOLL 2002, S. 59-74.

^[70] Vgl. HASENBROOK/OTTE 2002, S. 89-91.

^[71] Vgl. KEEGAN 2002, S. 10.

^[72] Vgl. DSW 2004.

^[73] Vgl. NOKIA 2003.

^[74] Vgl. KEEGAN 2002, S. 11-13.

^[75] Vgl. BÖHMER/EFFENHAUSER/KOHLMANN 2003, S. 25.

^[76] Vgl. BÖHMER/EFFENHAUSER/KOHLMANN 2003, S. 20-21.

^[77] Vgl. KEEGAN 2002, S. 43-125.

^[78] Vgl. BÖHMER/EFFENHAUSER/KOHLMANN 2003, S. 24-29.

^[79] http://vur.uni-r.de/.

^[80] http://wap-vur.uni-r.de.

^[81] Vgl. BÖHMER/EFFENHAUSER/KOHLMANN 2003, S. 28-29.

^[82] http://www.avantgo.com.

^[83] Mit dem Microsoft Reader kann der Benutzer u.a. Leserzeichen hinzufügen, Textmarkierungen vornehmen, Notizen hinzufügen und Schlagworte direkt in einem Wörterbuch nachschlagen.

^[84] Vgl. KEEGAN 2002, S. 87-113.

^[85] Vgl. GAJEK 2004.

^[86] Vgl. TALKLINE 2004.

^[87] Vgl. CONNECT 2004.

^[88] Die theoretisch erreichbare Übertragungsrate liegt bei 2 MBit/s. Praktisch werden zurzeit jedoch nur 384 KBit/s erreicht und von den Netzbetreibern angeboten. Vgl. VODAFONE 2004.

^[89] Die theoretisch erreichbare Übertragungsrate liegt bei 171,2 KBit/s. Praktisch werden jedoch nur 53,6 KBit/s von den Netzbetreibern angeboten.

^[90] Vgl. VODAFONE 2004a.

^[91] Vgl. VODAFONE 2004b.

^[92] Vgl. SIETMANN 2004, S. 90.

^[93] Vgl. BENTLAGE/HUMMEL 2002, S. 121-122.

^[94] Vgl. BENTLAGE/HUMMEL 2002a, S. 155-156.

^[95] Vgl. STAHLKNECHT/HASENKAMP 2002, S. 247 – 251.

^[96] Es wird während der Istanalyse bereits unterstellt, dass eine mobile E-Learning Anwendung als Plattform und Endgerät einen mobilen Kleinrechner benötigt, um tatsächlich mobil zu sein.

^[97] Eine detaillierte Beschreibung des Servers ist zu finden unter: http://www.mysql.de/products/mysql/.

^[98] Vgl. OTMAKHOV 2004, S. 40.

^[99] Vgl. OTMAKHOV 2004, S. 46.

^[100] Vgl. OTMAKHOV S. 43 – 44.

^[101] Vgl. OTMAKHOV S. 91-92.

^[102] Vgl. OTMAKHOV S. 93.

^[103] Vgl. vertiefend MYSQLAB 2004.

^[104] Vgl. OTMAKHOV 2004, S. 25.

^[105] Die beiden Lizenzmodelle sind ausführlich beschrieben unter http://www.mysql.de/company/legal/licensing/opensource-license.html und http://www.mysql.de/company/legal/licensing/commercial-license.html.

^[106] In der Seitenbeschreibungssprache HTML wird ein Textarea Feld durch einen standardkonformen Internetbrowser als Eingabefeld dargestellt.

^[107] JavaScript ist eine Skriptsprache, die häufig zur Realisierung einfacher Programme innerhalb von HTML-Seiten verwendet wird.

^[108] Vgl. OTMAKHOV 2004, S. 95.

^[109] Vgl. COMPUTERWOCHE 2004.

^[110] Vgl. INDRICH 2002, S. 3-5.

^[111] Hybridgerät aus Mobiltelefon und Smartphone.

^[112] Hybridgerät aus Notebook und PDA.

^[113] Vgl. BÖHM 2003, S.19.

^[114] Bluetooth ist ein Netzwerkstandard für drahtlose Netzwerkverbindungen über kurze Distanzen. Vgl. für weitergehende Informationen http://www.bluetooth.com.

^[115] Vgl. MOBILEARN 2004.

^[116] Wintel – Abkürzung für eine Technologie-Allianz zwischen Microsoft Windows und dem Chiphersteller Intel.

^[117] Vgl. SYSTEMSWORLD 2004b.

^[118] Vgl. COMPUTERWOCHE 2004a.

^[119] Vgl. SYSTEMSWORLD 2004b.

^[120] Vgl. NOKIA 2004.

^[121] Vgl. HEISE 2004a.

^[122] Vgl. NOKIA 2004a.

^[123] Vgl. PALM 2004.

^[124] Laut Herstellerangabe.

^[125] Vgl. PALMONE 2004.

^[126] Vgl. SCHÄFER 2004.

^[127] Vgl. TESTTICKER 2004.

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Titre: Entwicklung einer interaktiven, mobilen E-Learning-Anwendung basierend auf .Net
Université: University of Hannover (IWI - Institut für Wirtschaftsinformatik)
Note: 1,0
Auteur: Philipp Maske (Auteur)
Année de publication: 2004
Pages: 334
N° de catalogue: V37503
ISBN (ebook): 9783638368261
Langue: allemand
mots-clé: Entwicklung E-Learning-Anwendung

Citation du texte: Philipp Maske (Auteur), 2004, Entwicklung einer interaktiven, mobilen E-Learning-Anwendung basierend auf .Net, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/37503

Entwicklung einer interaktiven, mobilen E-Learning-Anwendung basierend auf .Net

Extrait

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Motivation

1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise

1.3 Softwareentwicklung mit CASE

2 E-Learning

2.1 Begriffliche Grundlagen

2.2 Geschichte

2.3 Formen

2.4 Einsatzpotentiale und Beispiele

2.4.1 E-Learning in der Hochschule

2.4.2 E-Learning in der Schule

2.4.3 E-Learning im Unternehmen

2.5 Mobiles E-Learning als Herausforderung

2.5.1 Vom E-Learning zum M-Learning

2.5.2 Nutzenpotentiale des M-Learning

2.5.3 Praxisbeispiele

2.5.4 Drahtlose Internetverbindung als Problemfeld

2.6 Zusammenfassung

3 Systementwicklung

3.1 Analysephase

3.1.1 Istanalyse des UbiLearn Systems

3.1.1.1 Datenmodell

3.1.1.2 Fragetypen und das System der Punktevergabe

3.1.1.3 Datenbankserver

3.1.2 Istanalyse des Marktes mobiler Kleinrechner

3.1.2.1 Geräteklassen

3.1.2.1.1 PDA

3.1.2.1.2 Smartphone

3.1.2.2 Hardwareplattformen und Hersteller

3.1.2.2.1 Nokia

3.1.2.2.2 PalmOne

3.1.2.2.3 Hewlett-Packard

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