Die Bedeutung standardisierter Metadaten bei der Erstellung von ...

Die Bedeutung standardisierter Metadaten
bei der Erstellung von digitalen Lernobjekten
H.-D. Quednau und O. Strehl
Fachgebiet Biometrie und Angewandte Informatik
der Technischen Universität München
E-Mail: quednau@wzw.tum.de , strehl@forst.tu-muenchen.de
Zusammenfassung
Der heute notwendige Austausch von Lernmaterialien über Fakultäts- und Universitätsgrenzen
hinweg ist nur möglich, wenn die Autoren sich an internationale Standards und Spezifikationen halten,
und wenn die Materialien sauber definierte Metadaten enthalten. Als Standard für Metadaten bei
Lernobjekten hat sich LOM durchgesetzt. Es werden die Grundzüge von LOM beschrieben, dessen
noch vorhandene Nachteile diskutiert und Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt.
Resumo
La hodiaŭ necesa interŝanĝo de lernmaterialoj trans la limoj de fakultatoj kaj universitatoj
eblas nur, se la aǔtoroj respektas internaciajn normojn kaj specifikaĵojn, kaj se la materialoj entenas
klare difinitajn metadatenojn. Por deskripti metadatenojn akiris ĝeneralan akcepton la normo LOM. La
principoj de LOM estas priskribataj, ties ankoraŭ ekzistantaj malavantaĝoj estas diskutataj kaj ebloj
por plibonigado estas montrataj.
Rezime
Danas neophodna razmjena nastavnog materijala izvan granica fakulteta i univerziteta
moguća je samo ako se autori pridržavaju medjunarodnih standarda i specifikacija i ako materijali
sadrže čisto definisane metapodatke. Kod objekata učenja LOM se nametnuo kao standard za
metapodatke. Osnovne karakteristike LOM-a se opisuju, o njegovim još prisutnim lošim stranama se
diskutuje i ukazuje se na mogućnosti poboljšanja.
Ausgangslage des E-Learning am WZW
Am Fachgebiet für Biometrie und Angewandte Informatik am Wissenschaftszentrum
Weihenstephan (WZW) der Technischen Universität München, vormals Forstwissenschaftliche
Fakultät, sind schon seit einigen Jahren vorlesungsbegleitende Online-Scripte zur
Verfügung gestellt und von den Studenten sehr gut angenommen worden. Zur Verbesserung
dieses Angebots wurde für die gesamte Fakultät eine Multimedia-Lehr- und Lernsoftware
entwickelt (STRECKFUß 1998, QUEDNAU & STRECKFUß 1999 und 2000), die vorlesungsbegleitendes
und -ergänzendes Material unter einer einheitlichen Bedienoberfläche

zusammenfasst und die Einbindung von multimedialen Elementen - unter Einschluss von
streaming audio und streaming video - erlaubt. In Zusammenarbeit mit der Schweizerischen
Hochschule für Landwirtschaft (SHL) wurde mit Hilfe der GIS-Anwendung ArcViewIMS ein
Lehrprogramm erstellt, das einem Benutzer ohne eigene GIS-Software die Grundzüge eines
GIS erklärt (QUEDNAU et al 2001). Inzwischen ist das Programm in ein multimediales Online-
Tutorium integriert worden (SCHWANKE 2003).
Bisher war die Produktion von Online-Material an unserer Fakultät auf die Gegebenheiten
in Weihenstephan zugeschnitten und hat sich an Kriterien wie einfacher Umsetzung
und der verfügbaren technischen Voraussetzungen orientiert.
In der letzten Zeit zeigte sich zunehmend, dass dieser proprietäre Ansatz zu Problemen
führt. Vorhandene Kurse oder Teile dieser Kurse lassen sich nicht ohne zusätzlichen
Entwicklungs-Aufwand in andere Lernumgebungen importieren. Ein Wechsel auf ein anderes
Lernmanagementsystem mit bspw. erweiterter Funktionalität ist daher jedes Mal
problematisch. Die Notwendigkeit, Lerninhalte in verschiedene Lernmanagementsystemen zu
importieren, gewinnt jedoch zunehmend an Bedeutung, da der Austausch von Lernmaterialien
zwischen den Fakultäten und Universitäten immer wichtiger wird. Mit dem Aufbau vieler neu
konzipierter Masterstudiengänge im Rahmen des Bologna-Prozesses ergibt sich die Notwendigkeit,
eine große Anzahl von Lernmaterialien in kurzer Zeit zur Verfügung zu stellen,
was ein einzelne Fakultät nicht mehr leisten kann.
Anforderungen an Metadaten
Um dieser Problematik zu begegnen, bietet sich eine Nutzung von Standards bzw.
Spezifikationen für die Erstellung von E-Learning-Kursen an, z.B. für die Beschreibung des
Inhalts, für die Darstellung der Struktur bzw. des didaktisch konzipierten Ablaufs, für den Import
und Export von Lernobjekten, für die Abbildung von Prüfungen und Selbsttests und für
Interaktionen mit dem Lernmanagementsystem (siehe PAAR 2005), wobei die Beschreibung
des Inhalts ein besonders wichtiger Aspekt für den Austausch von Lernobjekten ist.
Lernobjekte können sehr vielseitig sein. Selbst wenn dieser Begriff auf digitale
Lernobjekte beschränkt wird, umfasst er sowohl einzelne Elemente, wie Bilder oder Texte,
die in der Lehre verwendet werden, als auch komplette Lehrveranstaltungen mit einem hohen
Maß an Interaktionen. Daher ist es fraglich, in wie weit sich beschreibende Informationen aus
dem Inhalt eines Lernobjektes ableiten lassen.
Eine Möglichkeit, Informationen aus dem Inhalt zu erhalten, ist eine Volltextrecherche.
Mit dieser Methode erhält der Suchende jedoch nur unzulängliche Informationen

über ein Lernobjekt, da sie nur den eigentlichen Text durchsucht und auch hierbei nur nach
einzelnen Worten, Wortgruppen und deren Häufigkeit analysieren kann. Sind in dem Lernobjekt
Informationen in Form von Audiodaten, Videodaten, Grafiken oder Fotos kodiert,
liefert eine Textrecherche hierzu gar kein Ergebnis. Auch lassen sich aus dem Inhalt kaum
Informationen über die inhaltliche Dichte, über die Zielgruppe (z.B. Grundschüler oder
Studenten), über didaktische Konzeption, technische oder fachliche Voraussetzungen ableiten.
Außerdem können bei einer Internet-Recherche nur frei zugängliche Lernobjekte durchsucht
werden, nicht aber solche, die in Lernmanagementsystemen integriert oder in Datenbanken
abgelegt sind.
Informationen, die notwendig sind, Lernobjekte einschätzen und einordnen zu können,
lassen sich somit aus den Lernobjekten selbst nicht in ausreichendem Maße ableiten. Es ist
also erforderlich, dass diese beschreibenden Informationen zusätzlich zum eigentlichen
Lernobjekt erstellt werden. Die hierbei entstehenden Daten werden Metadaten genannt (siehe
WASON 2002).
Damit ein Lernobjekt über seine Metadaten hinreichend beschrieben wird, müssen sie
über folgende Informationen Auskunft geben können:
- Tiefe der Information (Überblick, Einstieg, vertiefend, umfassend)
- Zielgruppe (Alter, Vorbildung)
- Abgrenzung des Inhaltes, Voraussetzungen,
- Beziehungen des Lernobjektes zu anderen Lernobjekten
- Bedeutung innerhalb eines Zusammenhangs (z.B.: Studium, obligatorisch)
- Gesamtgröße, Art der Medien, technische Voraussetzungen
- organisatorische Voraussetzungen (Zugang)
- Informationen über den Autor und den Inhaltsverantwortlichen
- didaktisches Konzept
Die Metadaten können sowohl als Bestandteil in einem Lernobjekt, als auch getrennt
vom eigentlichen Lernobjekt gespeichert werden. Metadaten, die getrennt gespeichert aber in
fester Beziehung zu einem Lernobjekt stehen, bieten jedoch Vorteile. So können sie auch bei
nicht frei zugänglichen Inhalten für Recherchen zur Verfügung gestellt werden. Ihre geringe
Datenmenge macht sie schnell recherchierbar, und sie können an verschiedenen Orten
bereitgestellt werden. Denkbar sind auch Datenbanken, die ausschließlich Metadaten über
Lernobjekte bereitstellen.

Der LOM-Standard
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Austauschbarkeit und Vergleichbarkeit von
Metadaten. Damit es möglich wird, ausschließlich über die beschreibenden Informationen
Lernobjekte zu vergleichen, müssen sie die gleichen Informationen enthalten, und die
einzelnen Einträge müssen inhaltlich vergleichbar sein. Eine Konvention, die dies ermöglicht,
ist der vom IEEE Learning Technology Standards Committee (LTSC) entwickelte Standard
Learning Object Metadata (LOM) (LTSC 2002).
LOM gliedert die Informationen über ein Lernobjekt in 9 Hauptkategorien:
1 - General (allgemeine und inhaltliche Informationen)
2 - Lifecycle (Angaben über Autoren, Version, Erstellungsdatum)
3 - Meta-Metadaten (Informationen über die Kodierung der Metadaten, notwendig, da im
LOM-Standard nicht festgelegt ist, wie die Metadaten technisch abgebildet werden).
4 - Technical (Angaben über Datentypen, Datenmenge, technische Voraussetzungen)
5 - Educational (Zielgruppe, Lernzeit, Interaktivität, Kontext)
6 - Rights (Rechte an dem Lernobjekt)
7 - Relation (Informationen über die Beziehungen zu anderen Lernobjekten)
8 - Annotation (Anmerkungen zu dem Lernobjekt)
9 - Classification (Einordnung des Lernobjekts in einen thematische Katalog)
Auf Basis dieses Standards ist es möglich, Metadaten für Lernobjekte strukturiert zu
erstellen. LOM legt nicht nur die Gliederung und die Elemente der Metadaten fest, es werden
auch für bestimmte Elemente feste Vokabularien (zwingende Werteliste) vergeben, um die
Vergleichbarkeit der Einträge zu verbessern. Um dem internationalen Anspruch gerecht zu
werden, verwendet LOM bspw. für die thematische Einordnung, für die Identifikation des
Lernobjekts keinen definierten Katalog, sondern erwartet vor dem Eintrag eines Wertes die
Angabe des verwendeten Katalogs.
Im LOM-Standard wird nicht festgelegt, wie die Metadaten technisch abgebildet
werden. Die Struktur und der Aufbau sind aber gut geeignet, um mit einem XML-Binding
(Übertragung des Datenmodells in eine XML-basierte maschinenlesbare Form) abgebildet zu
werden. Vom IEEE gibt es momentan kein festgelegtes XML-Mapping. Da LOM aber bereits
einen breiten Einsatz gefunden hat, existieren verschiedene Lernobjekt-Metadaten-Bindings,
die zu LOM kompatibel sind, bzw. LOM abbilden können. Als Beispiel ist hier IMS-
Metadata (IMS 2005), die Spezifikation für Metadaten aus SCORM (Sharable Content Objekt
Reference Model) (ADL 2003) zu nennen. Über die XML-basierte Abbildung der LOM-

konformen Metadaten ist ein Austausch zwischen verschiedenen Systemen möglich -
Metadaten können verlustfrei importiert und exportiert werden.
Trotz des standardisierten Ansatzes, Metadaten zu strukturieren und abzubilden, den
LOM mit einem entsprechenden XML-Binding bietet, existiert eine Reihe von Problemen:
- Das Erstellen der hochwertiger Metadaten ist sehr zeitaufwändig und damit teuer
- Zur Zeit fehlen Editoren, die es ermöglichen, auf einfache Weise Metadaten zu erstellen
- Es fehlen Werkzeuge, die bestimmte Elemente (z.B. Datentypen, Größe) generieren
- Es fehlen Recherchemöglichkeiten, die den gesamten LOM-Ansatz verarbeiten können
- Die festgelegten Vokabularien (Granularität, Interaktivität, Dichte der Information) sind
nicht so scharf definiert, dass gewährleistet ist, dass die Autoren sie in gleicher Weise
verwenden
- Verschlagwortung des Inhaltes basiert nicht auf einem Begriffs-Katalog, daher kann die
Vergabe von Schlagworten nur individuell und damit schwer recherchierbar erfolgen
- Der offene Ansatz, Kataloge für bestimmte Einordnungen (Identifikation, Klassifikation)
des Lernobjekts nicht festzulegen, erfordert eine "Übersetzung" der Kataloge für einen
Vergleich
- Es existiert kein einheitlicher Ansatz zur Vergabe von eindeutigen Identifikatoren, was
die Darstellung der Beziehungen zwischen verschiedenen Lernmodulen erschwert
- Es ist nicht festgelegt, welche der Metadaten-Elemente zwingend einzugeben sind
Weiterentwicklung von LOM
Ein Ansatz, einen Teil dieser Probleme zu beheben, ist die Österreichische
"Metadatenspezifikation für elektronische Lehr-/Lernressourcen" des österreichischen
Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kultur (BMBWK 2004), welche vom
österreichischen Bildungsportal herausgegeben wurde. Dieses Modell versucht, eine einheitliche
Nutzung von Metadaten für Projekte im Rahmen des "Österreichischen Content-Pool"
und "Schulbuch Extra" festzulegen. Verschiedene Elemente von LOM (bzw. Dublin Core und
ihrer jeweiligen Entsprechung) werden aufgeführt und näher erläutert, und es wird festgelegt,
welche dieser Elemente zwingend und welche optional zu verwenden sind. In dieser
Spezifikation ist auch ein Katalog für die Klassifikation der Lernobjekte definiert.
Diese Spezifikation schafft für den Austausch und die Verwendung von Metadaten
eine gewisse Verlässlichkeit und Vergleichbarkeit, insbesondere durch die Verwendung des
Kataloges zur Klassifikation. Bei der Verwendung der in LOM definierten, festen
Vokabularien wird jedoch keine weitere Beschreibung geliefert. Da auch in den

Erläuterungen zu LOM keine eindeutigen Kriterien festgelegt wurden, besteht hier die
Notwendigkeit sie zu definieren, um Vergleichbarkeit auch bei diesen Elementen zu schaffen.
An unserer Fakultät haben wir im Sommersemester 2005 zwei neue E-Learning-Kurse
im Rahmen von bisher nicht veröffentlichten Diplomarbeiten erstellt – einen über Großraubtiere
in Europa, den anderen über den Aufbau und die Verwendung von Holz. Diese
Kurse sind in der XML-Sprache LMML (Learning Material Markup Language, siehe SÜSS
und FREITAG 2002) erstellt, mit dem kostenfreien Werkzeug RELOAD (RELOAD 2005) nach
der internationalen Norm SCORM in einer .zip-Datei verpackt. So lassen sie sich problemlos
in jedes SCORM-kompatible Lernmanagementsystem (LMS) importieren.
Zur Erstellung der Metadaten für diese Kurse wurden die oben beschriebenen
zusätzlichen Definitionen entwickelt. Um deren Nutzen überprüfen zu können, wurden
Metadaten nicht nur für die Lerneinheiten, sondern auch für wieder verwertbare Teile dieser
Lerneinheiten erstellt. Mit Hilfe dieser Metadaten sollen die Definitionen weiterentwickelt
werden, und es wird geprüft, in wie weit die verwendeten Konventionen die Ziele der oben
beschriebenen Anforderungen an beschreibende Informationen erfüllen können.
Literatur
ADL, 2003: Sharable Content Object Reference Model Version 1.2,
http://www.adlnet.org/index.cfm?fuseaction=scorm12
BMBWK, 2004: Österreichische Metadatenspezifikation für elektronische Lehr-/Lernressourcen
http://elearning.bildung.at/statisch/bmbwk/de/elearning/metadatenmodellversion1_3_2.pdf
IMS Global Learning Consortium, 2005: Learning Resource Meta-data Specification
http://www.imsglobal.org/metadata/index.html
LTSC, 2002: Draft Standard for Learning Object Metadata
http://ltsc.ieee.org/wg12/files/LOM_1484_12_1_v1_Final_Draft.pdf
PAAR, S., 2005. Standardisierungsbemühungen im Bereich E-Learning am Beispiel von IMS LD und
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http://www.forst.tu-muenchen.de/publ/quednau/paar2.html
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In: Modernaj Rimedoj de Komunikado, eld. Kava Pech, Praha 1999, ISBN 80-85853-46-9, 40 - 49
http://www.forst.tu-muenchen.de/publ/quednau/kaest.html
QUEDNAU, H.D. und STRECKFUß, M,, 2000: Multimedia-Lehr- und Lernsoftware für eine Forstwissenschaftliche
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http://www.forst.tu-muenchen.de/publ/quednau/berlin98.html
QUEDNAU, H.D, STUCKI, E. und DÖLLERER, M., 2001: GIS-Helios - ein Mapserver-basiertes GIS-
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RELOAD (2005): Reusable eLearning Object Authoring & Delivery, RELOAD Editor and SCORM
Player, http://www.reload.ac.uk/
SCHWANKE, T., 2003: Konzeption und Realisierung eines forstlich orientierten Online-Tutorials auf
der Basis einer Map-Server-gestützten GIS-Anwendung unter Berücksichtigung wissenschaftlicher
Erkenntnisse im Bereich Didaktik und Lerntheorie
Diplomarbeit an der Stud.fak. für Forstwissenschaft und Ressourcenmanagement der TUM
http://www.forst.tu-muenchen.de/publ/quednau/dipl_schwanke.html
STRECKFUß, M., 1998: Konzeption und Realisierung eines Multimedia-Softwarepaketes zur
Präsentation einer Forstwissenschaftlichen Fakultät mit einem Beispiel für Lehr-/Lernsoftware
Diplomarbeit an der Forstwissenschaftlichen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München
http://www.forst.tu-muenchen.de/publ/quednau/dipl_streckfuss.html
SÜSS, C. und FREITAG, B., 2002: Datenbanken und Informationssysteme: Passauer Knowledge
Management System (PaKMaS), http://daisy.fmi.uni-passau.de/pakmas/pakmas.html
WASON, T. D. (2002): Dr. Tom's Meta-Data Guide,
http://wason.home.mindspring.com/TDW/drtommeta.html