8. Workshop - Bildungsportal Thüringen

Fachgebiet Grundlagen der Elektrotechnik 

Fachgebiet Konstruktionstechnik 

Fachgebiet Kommunikationswissenschaft 

Fachgebiet Integrierte Hard- und Software-Systeme 

8. Workshop 

„Multimedia für Bildung und 

Wirtschaft“ 

30. September und 1. Oktober 2004 

T a g u n g s b a n d 

ISSN 1436 – 4492

Impressum 

Herausgeber: 

Redaktion: 

Der Rektor der Technischen Universität Ilmenau 

Vera Yakimchuk (eMail: vera.iakimtchouk@tu-ilmenau.de) 

Redaktionsschluss: 27.09.2004 

Druck: 

Hausdruck 

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8. Workshop „Multimedia für Bildung und Wirtschaft“ 

Programm 

30.09.2004 

11.30 Uhr Anmeldung, Beginn der Präsentation 

12.30 Uhr Eröffnung, Hauptvortrag: 

eLearning und Nachhaltigkeit – 30 Jahre Bildungstechnologie 

P. Klimsa, Technische Universität Ilmenau 

13.30 Uhr 

14.00 Uhr 

Drei Jahre Integration Drittmittelgeförderter Multimedia-Projekte in das 

Modellprojekt Reformstudiengang Medizin 

K. Sostmann, K. Schnabel, Charité Universitäts Medizin Berlin 

eScience, eLearning, eCampus und immer die gleichen Basisdienste ?! 

G. Springer, K. Trippler, Technische Universität Ilmenau 

14.30 – 15.00 Kaffeepause 

15.00 Uhr 

15.30 Uhr 

16.00 Uhr 

16.30 Uhr 

01.10.2004 

8.00 Uhr 

8.30 Uhr 

9.00 Uhr 

9.30 Uhr 

Digitale Mechanismen- und Getriebebibliothek - Eine multimediale 

Informationsbasis für Forschung, Lehre und Industrie 

T. Brix, U. Döring, V. Henkel, G. Höhne, Technische Universität Ilmenau 

Einsatz multimedialer Präsentationstechniken am IPEK – 

Institut für Produktentwicklung der Universität Karlsruhe (TH) 

A. Albers, N. Burkardt, M. Ohmer, IPEK - Institut für Produktentwicklung der 

Universität Karlsruhe (TH) 

Wissenslabor Betriebswirtschaft - WiLabBW –ein Konzept multimedialer 

Lehr- und Lernmodule auf der eLearning-Plattform metacoon 

H. Schneider, N. Rosbigalle, Technische Universität Ilmenau 

Arbeitsphysiologische Untersuchungen von Blended Learning 

am Beispiel des Praktikums „Ausgleichsvorgänge“ 

H. Fredrich, R. Lenz, E.A. Pfister, I. Böckelmann, G. Wollenberg, 

Universität Magdeburg 

Von multimedialen Lernmaterialien zu wieder verwendbaren Lernobjekten 

D. Wuttke, Technische Universität Ilmenau 

Semantic Web Technologien und Strategien für Wissensportale – 

Ein Überblick 

L. Zapf, DFKI Kaiserslautern, H.-D. Wuttke, TU Ilmenau, 

K. Schmidt, bildungsportal-thueringen.de 

Implementierungsaspekte des Standards SCORM für LMS 

gemäß der GNU GPL Lizenz 

T. Uhl, Fachhochschule Flensburg, M. Hasse, K. Nowicki, Technische Universität 

Gdansk 

Standardisierung und Modularisierung am Beispiel 

der Lerneinheit „Digitales Video“ 

A. Richter, Fachhochschule Erfurt 

10.00 – 10.30 Kaffeepause 

10.30 Uhr 

11.00 Uhr 

11.30 Uhr 

12:00 Uhr 

Wissens- und Aufgabenanalysen bei der Konzeption von E-Learning 

H. Niegemann, Universität Erfurt 

Neue Lernszenarien an der Fakultät Elektrotechnik der TU Dresden, 

ein kommerzieller Erfolg des Projektes „MILE“ 

T. Tyczynski, Technische Universität Dresden 

Rapid E-Learning Production mit RoboDemo und FlashPaper 2 

H. Fredrich, U. Knauff, J. Nitsch, G. Wollenberg, Universität Magdeburg 

Bewertung von online-Lernmodulen und Tools (Internetressourcen) 

zur Integration in multimediale Lernumgebungen 

G. Mierzwa, E. Wagner, Technische Universität Ilmenau


Inhaltsverzeichnis 

Vorträge: 


P. Klimsa .............................................................................................................................................7 

Drei Jahre Integration Drittmittel-geförderter Multimedia-Projekte in das Modellprojekt 

Reformstudiengang Medizin 

K. Sostmann, K. Schnabel ................................................................................................................11 


G. Springer, K. Trippler .....................................................................................................................17 

Digitale Mechanismen- und Getriebebibliothek - Eine multimediale Informationsbasis für 

Forschung, Lehre und Industrie 

T. Brix, U. Döring, V. Henkel, G. Höhne............................................................................................21 

Einsatz multimedialer Präsentationstechniken am IPEK – Institut für Produktentwicklung der 


A. Albers, N. Burkardt, M. Ohmer......................................................................................................29 

Wissenslabor Betriebswirtschaft – WiLabBW – ein Konzept multimedialer Lehr- und Lernmodule 

auf der eLearning-Plattform metacoon 

H. Schneider, N. Rosbigalle ..............................................................................................................37 

Arbeitsphysiologische Untersuchungen von Blended Learning am Beispiel des Praktikums 

„Ausgleichsvorgänge“ 

H. Fredrich, R. Lenz, E.A. Pfister, I. Böckelmann, G. Wollenberg ....................................................43 


D. Wuttke...........................................................................................................................................49 

Semantic Web Technologien und Strategien für Wissensportale – Ein Überblick 

L. Zapf, H.-D. Wuttke, K. Schmidt .....................................................................................................57 

Implementierungsaspekte des Standards SCORM für LMS gemäß der GNU GPL Lizenz 

T. Uhl, M. Hasse, K. Nowicki.............................................................................................................65 

Standardisierung und Modularisierung am Beispiel der Lerneinheit Digitales Video 

A. Richter...........................................................................................................................................71 


H. Niegemann....................................................................................................................................79 

Neue Lernszenarien an der Fakultät Elektrotechnik der TU Dresden, ein kommerzieller Erfolg 

des Projektes „MILE“ 

T. Tyczynski.......................................................................................................................................85 


H. Fredrich, U. Knauff, J. Nitsch, G. Wollenberg...............................................................................91 

Bewertung von online-Lernmodulen und Tools (Internetressourcen) zur Integration in 

multimediale Lernumgebungen 

G. Mierzwa, E. Wagner .....................................................................................................................97 

Präsentationen: 

Einsatz von Video für das Blended Learning in den Grundlagen der Elektrotechnik ................... 107 

Designforderungen an das Interface webbasierter Lernmaterialien am Beispiel der 

Elektrotechnik................................................................................................................................. 111 

Multimediale Lernumgebung GET-soft - Lernen, Üben, Kommunizieren ..................................... 115 

Intelligente Problemlöseumgebung (IPSE) für die GET-Ausbildung............................................. 119 

Lehrsoftware im Fachgebiet Technische Mechanik....................................................................... 123


eLearning und Nachhaltigkeit – 30 Jahre 

Bildungstechnologie 

P. Klimsa, TU Ilmenau 

Abstract. : Das Lernen mit neuen Technologien hat in Deutschland eine lange Tradition. 

Von Anfang an gab es Ansätze für die Sicherung der Nachhaltigkeit des technisch unterstützten 

Lernens gegeben. Gibt es Ähnlichkeiten der Entwicklungen vor 30 Jahren und 

heute? Ausgehend von dem Ansatz der Bildungstechnologischen Didaktik wird die Lage 

vor 30 Jahren und heute verglichen. 

eLearning ist einer der aktuellen Schlüsselworte und verweist durch den kleinen Buchstaben „e“ auf 

einen „hochmodernen“ Begriff, wie beispielsweise auch. eCommerce, oder eBusiness. Im Unterschied 

zu computergestützten Modellen des Lernens geht es gleichzeitig auch darum, dass das Lernen nicht 

nur elektronisch, digital bzw. binär vermittelt wird, sondern auch telekommunikativ bzw. netzbasiert. 

Das Hauptkriterium von eLearning ist in technischen Komponenten zu suchen, die neue Nutzungsmöglichkeiten 

schaffen und neue Lernszenarien erst ermöglichen. Die alleinige Verfügbarkeit von 

neuen Medientechnologien sagt natürlich nichts über die didaktischen Potentiale der möglichen Szenarien 

aus. Eine neue Qualität kann nur durch fundierte Verknüpfung von didaktischen Konzepten mit 

neuen multimedialen und telekommunikativen Technologien entstehen. In zahlreichen Projekten wurden 

in Deutschland in den letzten 30 Jahren viele Erfahrungen über das Lernen mit neuen Technologien 

gesammelt. Die wichtigsten Dimensionen waren stets: 

• Institutionelle Verankerung 

• Didaktik/Mediendidaktik 

• Technologie/Technik 

• Erarbeitung angemessener Schnittstellen (Mensch-Maschine-Kommunikation) 

• Evaluation (formativ und summativ) 

• Evaluation (formativ und summativ) 

• Management des Lern-Angebotes 

• Unterstützung der Lerner beim Umgang mit Lernsystemen 

• Differentielle Lernvoraussetzungen (Gender, Kultur, Alter etc.) 

• Ethische Fragen 

Insbesondere im Ansatz der bildungstechnologischen Didaktik von Karl-Heinz Flechsig sind zahlreiche 

Parallelen zu entdecken. Da Sie im Vortrag nur teilweise angesprochen werden können, sollen sie an 

dieser Stelle etwas ausführlicher dargestellt werden. 

Dieser spezielle Ansatz steht im Zeichen einer Auseinandersetzung mit Vorurteilen zur Nutzung von 

technischen Medien im Unterricht. Bildungstechnologische Didaktik war als eine Antwort auf kritische 

Stimmen gegen “Roboter vor der Schultür”, “Maschinen statt Lehrer” gedacht, die oft unreflektiert erhoben 

wurden. FLECHSIG — als Vertreter des bildungstechnologischen Didaktikansatzes — grenzt den 

Begriff Unterrichtstechnologie von der Verwendung “möglichst vieler technischer Geräte für Unterrichtszwecke” 

und von Systemen der “Verhaltenstechnologie, für die Zwecke der Manipulation” ab. Mit 

dieser Abgrenzung schaffte er zwei Pole, die beide vom Einsatz der Medien gekennzeichnet sind, und 

zwischen denen sich seine Vorstellung von Didaktik bewegt. 

Mit der Begriffskombination technologische Wendung in der Didaktik sollte eine theoretische Begründung 

für mediale Entwicklungsprozesse geliefert werden. Dabei sollten “Lehrtechniken, deren aktueller 

Vollzug in den traditionellen Unterrichtssystemen an die physische Anwesenheit eines menschli- 

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chen Lehrers gebunden ist, von eben dieser physischen Präsenz abgelöst, objektiviert und einem 

Medium übertragen werden.” (FLECHSIG 1970) Welche Tätigkeiten können nun einer Maschine übertragen 

werden? 

FLECHSIG greift Kategorien der Lehreraktivitäten von SMITH und MEUX auf und nennt folgende Tätigkeiten: 

definieren, kennzeichnen, beschreiben, feststellen, berichten, ersetzen, beurteilen, Meinung äußern, 

klassifizieren, vergleichen und gegenüberstellen, Schlussfolgerungen ziehen, erklären, Anweisungen 

geben und den Unterrichtsablauf organisieren. Selbstverständlich handelt sich hier um Aktivitäten, 

die erhebliche interindividuelle Varianz aufweisen, doch zumindest einige dieser Lehrertätigkeiten 

lassen sich auf ein Medium (“Gerät welcher Art auch immer”) übertragen. Diese Erkenntnis 

markiert die erste Phase der technologischen Wendung in der Didaktik. Es ist — so FLECHSIG — die 

Simulation des Lehrers durch ein Gerät. 

Erste Phase: Simulation des Lehrers durch ein Gerät 

Bereits ein Buch kann eine Reihe von Lehreraktivitäten übernehmen, die man als systematische Informationsdarbietung 

kennzeichnen kann. Neue Informationsträger wie Lichtbild, Film und Tonband 

können die Lehraktivitäten in einem für traditionelle Medien (Stimmbänder, Tafel, Kreide und Buch) 

nicht erreichbaren Masse perfektionieren. Insofern — schlussfolgert FLECHSIG — wohnen diesen Neuen 

Medien Wirkungen inne, die über bloße Simulation sogar hinausgehen. 

Die Konzeption des Programmierten Lernens und noch mehr die Informationsdarbietung durch “Lehrapparate” 

und “Elektronenrechner” stellen den am weitesten gehenden Versuch dar, das Verhalten 

eines Lehrers zu simulieren. Mit diesem Medien lässt sich nach FLECHSIG sogar die Aktivität der “Meinungsäußerung” 

— zum Teil auch Lob und Tadel — nachbilden. Die Nachahmung der Lehreraktivitäten 

sollte in eine bestimmte Richtung gelenkt werden: Ein Lernprogramm muss als ein Tutor fungieren, 

d.h. als ein Lehrer, der sich nur an einen einzigen Lernenden wendet. Diese Feststellung ermöglicht 

es FLECHSIG, die zweite Phase der technologischen Wende zu analysieren. 

Zweite Phase: Zweckrationale Konstruktion der Lehrtechniken 

Hauptmerkmale dieser Phase bilden Variabilität der Mittel (Medien) und Präzisierung der Lernziele. 

FLECHSIG führt aus, dass Medien ein effektives Lernen ermöglichen sollten. Hierzu werden auch ältere 

Formen lehrerunabhängigen Lernens genutzt: z.B. Korrespondenzunterricht und die Projektmethode 1 

Da Unterricht nicht nur didaktisch intendierte Wirkungen erzielt, sollte eine zweckrationale Konstruktion 

von Lehrtechniken zunächst die didaktischen Ziele von den übrigen verfolgten Zielen isolieren und 

sie unabhängig zu realisieren. Für die Unterrichtstechnologie erwachsen daraus drei Aufgaben: Lernziele 

präzise zu fassen (Operationalisierung der Lernziele), geeignete Lehrtechniken zu entwickeln, 

wobei Innovation nicht nur das bloße Einführen von Neuen Medien bedeuten kann, den Zusammenhang 

von Absicht (Ziele) und Mittel (Medien) zu rekonstruieren, d.h. die Frage zu klären, mit Hilfe welcher 

Lehrtechniken und Lehrmittel sich Lernziele messbar erreichen lassen. Die Feststellung der Mängel 

der verwendeten Lehrtechniken führt zu ihrer Optimierung und damit zur nächsten Phase der 

technologischen Wendung in der Didaktik. 

Dritte Phase: Perfektionierung der Lehrtechniken 

Sind Lernziele eindeutig formuliert und entsprechende Lehrtechniken entwickelt, so können die Lerntechniken 

überprüft und perfektioniert werden. Das Ziel der Bemühungen sollte dabei sein, “möglichst 

perfekt in möglichst ökonomischer Weise mit möglichst geringen negativen Nebenwirkungen” die 

Lernziele zu erreichen. FLECHSIG sondert drei Aspekte aus: Verbesserung der Geräte, Arbeitsteilung 

bei Entwicklung und Erprobung komplexer Lehrtechniken/Lehrmittel und Anwendung erfahrungswissenschaftlicher 

Befunde und Modelle. An dieser Stelle macht FLECHSIG eine Einschränkung, welche 

die Lehrenden aus dem Entscheidungsprozess um die Verbesserung der Medien ausgrenzt. Er meint: 

“Eine ausführliche Darstellung von Möglichkeiten, wie sich die für neue Lehrtechniken verwendeten 

Geräte verbessern lassen, ist weder in diesem Zusammenhang noch überhaupt von einem Erziehungswissenschaftler 

zu leisten.” (FLECHSIG 1970) Indem sich jedoch die Erziehungswissenschaft 

auf die Zuschauer-Position zurückzog, verlor sie den Einfluss auf die technische Entwicklung im Bereich 

der Medien, die für Unterrichtszwecke eingesetzt werden. Eine Beeinflussung der Entwicklungsrichtung 

ist jedoch nicht nur wünschenswert sondern auch notwendig, wie Erfahrungen zahlreicher 

universitären Projekte, wie beispielsweise MILE an der TU Ilmenau, zeigen. Das setzt sowohl Kenntnisse 

der technischen Mittel, als auch der neuesten Entwicklungstendenzen ebenso voraus wie die 

Beteiligung an interdisziplinären Forschungs- und Entwicklungsprojekten. 

1 FLECHSIG verweist dabei auf: E. Dale: Historical Setting of Programed Instruction. In: P. C. Lange: Programed 

Instruction. Chicago 1967; B. Y. Kersh: Programing Classroom Instruction. In: R. Glaser: Teaching Machines 

and Programed Learning II. Washingthon 1965. 

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Die Verbesserung von Lehrtechniken durch die Weiterentwicklung von Geräten, die Arbeitsteilung und 

die Anwendung erfahrungswissenschaftlicher Methoden hat ihre Grenzen in der Varianz der Unterrichtskontexte. 

Hier ist die nächste Phase der technologischen Wende begründet: die didaktische 

Systemforschung. 

Vierte Phase: Didaktische Systemforschung 

Die neuen Lehrtechniken werden — wie auch die alten — von Rahmenbedingungen bestimmt. Unter 

diesen Rahmenbedingungen “spielen die Persönlichkeitsmerkmale von Personen — also von Lehrern 

und Schülern —, die diese neue Technik anwenden oder erfahren, eine ebensolche Rolle wie die 

Organisationsstruktur und die Organisationsziele des Systems, von dem sie übernommen werden 

(FLECHSIG 1970) Es entgeht FLECHSIG nicht, dass ein individuelles Arbeitstempo bei der Verwendung 

von Lernprogrammen das Jahrgangsklassensystem in Frage stellt. Neue Lehrtechniken wirken sich 

also auf das System aus. Auch weitere systemische Auswirkungen können festgestellt werden: Konflikte 

mit allgemeinen Lehrplänen, Anpassung der finanziellen Mittel, Änderung der Zeiträume oder 

sogar Veränderung der Architektur des Schulgebäudes. Spezielle Auswirkungen auf das System der 

Weiterbildung werden verständlicherweise — da man den Zeitpunkt der Ausführungen berücksichtigen 

muss — nicht untersucht. Sicherlich müsste man hier von zum Teil anderen Rahmenbedingungen 

ausgehen, abhängig von dem Kontext der jeweiligen Bildungsmaßnahme. 

Folgende Aufgaben sind bezüglich der didaktischen Systemforschung notwendig: 

1. Analyse der Systemänderungen, die bei der Einführung neuer Lehrtechnik notwendig werden; 

2. Entwicklung von Unterrichtssystemen, bei denen die Effizienz der Lehrtechniken nicht durch 

Rahmenbedingung aufgehoben wird; 

3. Entwicklung neuer Formen der Wirkungskontrolle; 

4. Entwicklung von Beratungssystemen für Lerner; 

5. Ständige Überprüfung von negativen oder positiven Nebenwirkungen des Systems; 

6. Erstellen von Prognosen hinsichtlich einer Veränderung der Makrostruktur des Bildungswesens 

durch Untersuchung der Mikrostruktur der neuen Unterrichtssysteme. 

Didaktische Systemforschung ist von einer genauen Festlegung der Lehrziele abhängig, was nach 

FLECHSIG die letzte Phase der technologischen Wendung in der Didaktik darstellt. 

Fünfte Phase: Curriculum- oder Lehrplanforschung 

Die Entwicklung technologisch konzipierter Unterrichtssysteme hat aus drei Gründen eine Rückwirkung 

auf die Unterrichtsziele: 

1. Herkömmliche — in Lehrplänen und Richtlinien festgelegte — Zielvorstellungen sind nicht 

operationalisierbar, daher findet deren Modifikation statt. 

2. Technologisch konzipierte Unterrichtssysteme sind reproduzierbar; 

3. Technologisch konzipierte Unterrichtssysteme sind von Ort und Zeit unabhängig. 

Diese Überlegungen ordnen der Curriculumforschung folgende konkrete Aufgaben zu: 

• Herstellung eines Zusammenhangs zwischen Unterrichtssystemen und deren Lernzielen sowie 

Klärung deren Wirkungen; 

• Kriteriendurchsichtige und überprüfbare Analyse und Kritik bestehender sowie Entdeckung 

neuer Lernziele; 

• Entwicklung neuer Curricula; 

• Herstellung von Transparenz spezifischer Ziele und Wirkungen der einzelnen Curricula, um 

die Gefahr einer Manipulation auszuschließen. 

FLECHSIG selbst wertet seinen Beitrag zur didaktischen Theoriebildung als Reaktion auf die Wandlung 

des Unterrichts vom vor-industriellen zum industriellen Zustand. Mit seinem Phasenmodell wolle er 

verdeutlichen, dass es hier nicht um eine Abfolge von Epochen, sondern um eine “Sequenz von Problemstellungen” 

geht. Seine Forderung, Analyse und Kritik der Lernziele neuer Unterrichtssysteme zu 

leisten, leitet sich aus dem Prinzip der Rationalität der Entwicklung und Entdeckung der Unterrichtsziele 

ab. Das Modell der Phasen der technologischen Wendung in der Didaktik nach FLECHSIG muss also 

als ein System mit fünf interdependenten Teilbereichen verstanden werden. 

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Wie wir aus der Beobachtung der Entwicklung von Unterrichtsmedien und deren theoretischer Reflexion 

von den siebziger bis zu den neunziger Jahren wissen, sind Rahmenbedingungen — also die 

vierte Phase des Modells — als entscheidend für den Einsatz von neuen Lernsystemen anzusehen. 

Didaktische Systemforschung — zum Teil auch andere von FLECHSIG benannten Phasen — haben in 

Bezug auf Medien vor allem in den achtziger Jahren einen radikalen Einbruch erfahren (LEHNER 

1989). Erst in der zweiten Hälfte der neunziger Jahre brachten die digitale Multimediatechnik und die 

Internetentwicklung Veränderungen mit sich. 

Die curriculare Orientierung der hier skizzierten Konzeption ist unübersehbar. Der curriculumtheoretische 

Ansatz kommt besonders im sog. LOT-Projekt (LernzielOrientierte Tests) zur Geltung. 

Unter den in der Curriculumforschung anstehenden Problemen nennt FLECHSIG (o.J. S. 6ff), folgende: 

• Entdeckung und Entwicklung von Lernzielen; 

• Entscheidung über Lernziele; 

• Operationalisierung von Lernzielen; 

• Klassifizierung von Lernzielen; 

• Koordination von Lernzielen; 

• Revision aller Maßnahmen über Lernziele; 

Obwohl die Auflistung in einem anderen Zusammenhang entstand, ist sie der fünften Phase der didaktischen 

Wendung zuzuordnen. Erfahrungswissenschaftlich untermauerte Entwicklungspraxis für Curricula 

— wie sie in der hier dargestellten dritten Phase anfallen soll — ist über die ersten lernzielorientierten 

Versuche nicht hinausgegangen. 

Ist dies gegenwärtig anders? Neben der Verwendung von Standards (aktuell z.B. SCORM) werden 

Modularisierung und Strukturierung von eLearning-Angeboten als Elemente der Nachhaltigkeit genutzt. 

Trotzdem bleibt dabei wie vor 30 Jahren die Frage, wie sich Lernsysteme bzw. Lernmodule in 

umfassende didaktische Konzepte einbinden lassen, um flexible Lernszenarios ohne Mehraufwand zu 

ermöglichen? Didaktische Erwägungen sind ein integraler Bestandteil jeglicher Bemühung, eLearning 

dauerhaft in der Lehr- und Lern-Landschaft zu integrieren. Es geht immerhin um einen langfristigen 

Erfolg und um Zukunftssicherheit von Investitionen in Millionenhöhe. 

Literatur 

[1] Issing, L. / Klimsa P. (Hrsg) (2002). Information und Lernen mit Multimedia und Internet. Beltz PVU 

Weinheim. 

[2] Flechsig, K.-H. (1970). Die technologische Wendung in der Didaktik. In: G. Dohmen / F. Maurer /W. 

Popp (Hrsg.) (1970). Unterrichtsforschung und didaktische Theorie. München. 

[3] Flechsig, K.-H (o.J.). Leitfaden zu Kolleg “Theorie des Unterrichts”. Konstanz. 

[4] Klimsa P. (1993). Neue Medien in der Weiterbildung. Beltz DSV Weinheim. 

[5] Lehner, M. (1989). Didaktik und Weiterbildung. Zur historischen Rekonstruktion des didaktischen 

Denkens in der Erwachsenenbildung. Weinheim. 

Autorenangaben 

Univ.-Prof. Dr. Paul Klimsa M.A. 

Fachgebiet Kommunikationswissenschaft, Technische Universität Ilmenau 

Am Eichicht 1 

98684 Ilmenau 

Tel. 03677 694731 

paul.klimsa@tu-ilmenau.de 

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Drei Jahre Integration Drittmittel-geförderter Multimedia- 

Projekte in das Modellprojekt Reformstudiengang Medizin 1 

K. Sostmann, K. Schnabel, Charité, Universitäts Medizin Berlin 

Einleitung 

Seit 1999 existiert an der Charité-Universitäts Medizin Berlin neben dem traditionellen Curriculum (TC) 

der Reformstudiengang Medizin (RSM). Der Reformstudiengang Medizin ist einer der ersten Modellstudiengänge 

in Deutschland. Dessen Curriculum, integriert die Klinik und die Vorklinik komplett. 

Hauptlernmethode ist das Problemorientierte Lernen (POL). Studierende lernen damit praxisorientiert 

ab dem ersten Tag in kleinen Gruppen patientenzentriert medizinische Szenarien zu erarbeiten und 

Lösungsstrategien zu entwickeln. 

Die Gestaltung der praktischen studentischen Ausbildung beinhaltet den Aufbau eines Trainingszentrums 

für Ärztliche Fertigkeiten (TÄF). In diesem werden den Studierenden Übungsmöglichkeiten 

zur Erlangung der in den Lernzielen festgelegten und am Semesterende geprüften praktischen Fertigkeiten 

zur Verfügung gestellt. 

Zur Vervollständigung des Trainingsrepertoires werden im TÄF bereits bestehende multimediale Anwendungen 

auf CD-ROMS und im Internet den Studierenden auf Computern zur Verfügung gestellt. 

Die im Jahre 2000 auf dem Markt vorhandenen Anwendungen und deren Inhalte entsprachen nicht 

dem problemorientierten Lösungsansatz, der die Grundlage des Unterrichtkonzeptes des RSM darstellt. 

Die zu diesem Zeitpunkt vorhandenen fallbasierten Lernprogramme, fokussierten auf Lösungsstrategien, 

die dem Autor für die Studierenden als sinnvoll erschienen. Sie waren wenig für das 

selbstbestimmte Lernen in Kleingruppen geeignet (s. Abb.1). Um die Vorteile der multimedialen Unterstützung 

von Fallbeispielen mit Videos, Bildern, Animationen und Geräuschen im POL-Unterricht zu 

nutzen, wurden Drittmittel in dem BMBF-Programm „Neue Medien für die Bildung“ [1] und „Notebook 

University“ für die Projekte Sympol, Caseport, Meducase und Medumobile eingeworben. Neben den 

BMBF-geförderten Themen, fördert die Volkswagen-Stiftung die Entwicklung multimedialer Lernprogramme 

im Reformstudiengang. 

Als Ziele, der unter dem Dach des Reformstudiengangs vereinten Teilprojekte, wurden die Erforschung 

und Erprobung multimedialer Werkzeuge im studentischen Unterricht festgelegt. In der Anwendung 

multimedialer Lehr- und Lernprogramme im POL-Unterricht bestanden zu diesem Zeitpunkt 

national kaum Erfahrungen. International wurde bezüglich der Nutzung von E-learning-Anwendungen 

eine kontroverse Diskussion geführt [2]. Anlass zu Skeptizismus gaben mehrere vergleichende Studien, 

die die freiwillige Anwendung von traditionellen und neuen Lernmedien durch Studierende maßen. 

Diese zeigten einen wesentlich geringeren Nutzungsgrad der „Neuen Medien“ im Vergleich zu 

den klassischen Lern-Medien bei gleicher Verfügbarkeit [3]. Infolgedessen wurde die These aufgestellt, 

dass alleine die curriculare Integration der E-learning-Anwendungen mit Koppelung der Inhalte 

an verbindliche Prüfungsthemen, zu einer verstärkten (unfreiwilligen) Nutzung der angebotenen Anwendungen 

führte [4]. Ein weiterer kritischer Faktor für die Praxistauglichkeit der Lehr- und Lernprogramm 

war, neben den genannten Faktoren, die Unausgereiftheit der Anwendungen, sowie deren 

technologiegetriebener Entwicklungsansatz. Auf diesen Grunderfahrungen basierend entstanden 

bundesweit eine Reihe fallbasierter e-Learning-Anwendungen, die auf konstruktivistischen Lerntheorien 

gründeten. Deren Integration in die Berliner Projekte soll dargestellt werden. 

Neben der Bereitstellung der notwendigen Technologien, die in den Projekten Medumobile, Sympol 

und Meducase im Vordergrund standen, stellte die Produktion von Inhalten für bereits existierende 

Anwendungen den Schwerpunkt in dem Projekt Caseport dar, in Berlin insbesondere für die Kinderheilkunde 

(Pädiatrie). Anhand dieses Projektes soll exemplarisch die methodische Umsetzung der 

schrittweisen didaktischen und technischen Entwicklung eines Unterrichtsszenarios dargestellt wer- 

1 Der Reformstudiengang Medizin wird gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung, die 

VolkswagenStiftung, die Deutsche Ärzteversicherung und die Robert Bosch Stiftung 

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Drei Jahre Integration Drittmittel-geförderter Multimedia-Projekte in das Modellprojekt Reformstudiengang Medizin 


den. Ein wichtiger Aspekt der universitären Ausbildung in der Kinderheilkunde stellt die Kenntnis der 

klassischen pädiatrischen Kinderkrankheiten dar. In der universitären Medizin liegt der Schwerpunkt in 

der Behandlung spezifischer Krankheitsbilder. Klassische Kinderkrankheiten sind in der universitären 

Lehre im geringen Maße präsent, obwohl sie einen großen Teil der pädiatrischen Patienten betreffen. 

Zudem ist es in den vergangenen Jahren zu einer deutlichen Reduktion der Liegezeiten in den Kliniken 

gekommen, so dass einer reduzierten Anzahl kränkerer Patienten einer wachsenden Zahl von 

Studierenden gegenüber steht. Somit ergab sich die Fragestellung, inwiefern der klinische Kontakt mit 

klassischen pädiatrischen Krankheitsbildern realitätsnah durch multimediale Anwendungen ergänzt 

werden könne. 

Methodik/Ergebnisse 

a) Caseport 

Die Beteiligung an dem Projekt Caseport sah die Entwicklung medizinischer Lehr- und Lernfälle für die 

Kinderheilkunde innerhalb eines Konsortiums von drei Unikliniken (Freiburg, Heidelberg, Berlin) vor. 

Diese sollten anschließend über ein Internetportal (www.caseport.de) für autorisierte Anwender verfügbar 

gehalten werden. Zu diesem Zwecke musste in Berlin ein Programm zur Darstellung dieser 

klinischen Fallbeschreibungen ausgewählt werden, dass den Anforderungen des problemorientierten 

Unterrichts am Reformstudiengang gerecht wurde. Es wurde eine Evaluation der ausgereiften, am 

Markt verfügbaren fallbasierten Lehr- und Lernprogramme durchgeführt. Dies waren Docs `n Drugs, 

D3-Webtrainer, Casus, DrX und CAMPUS. Anhand einer Kriterienliste wurde, unter Berücksichtigung 

der geplanten Lehrszenarien, die Anwendbarkeit der Programme evaluiert. Anschließend wurden die 

Systeme einer kritischen Bewertung durch unsere Mitarbeiter unterzogen. Für die Pilotphase in der 

Praxis wurde das Programm CAMPUS ausgewählt. Die Begründung lag zum einen in der ausdrücklich 

konstruktivistischen Programmkonstruktion, die lerntheoretisch und praktisch dem pädagogischen 

Konzept des Reformstudiengangs am nächsten kam [5]. Für CAMPUS lagen im Bereich Pädiatrie 

bereits Erfahrungen im studentischen Einsatz des Heidelberger Curriculums vor [6]. Für jedes der 

Programme galt, das bis zu diesem Zeitpunkt wenige Erfahrungen für den selbst gesteuerten Einsatz 

im problemorientierten Kleingruppenunterricht [7] gab, so dass für die möglichen Programmanpassungen 

der technische Support eine wichtige Rolle spielte. Dieser wurde durch die Entwickler-Gruppe um 

Professor Leven an der Fachhochschule Heilbronn im Fachbereich medizinische Informatik gewährleistet. 

Ein weiteres Kriterium war das ausgereifte Stadium der Entwicklung des Programms zu diesem 

Zeitpunkt. CAMPUS bietet die Möglichkeit, unter einem Dach die medialen Erweiterungen (Videos von 

verschiedenen Krankheitsstadien, Anamnese-Videos), der bisher in ausschließlich textueller Form 

oder auf getrennten Datenträgern vorliegenden Patienteninformationen zu vereinen. Es können weitere 

wichtige klinischen Daten wie Laborbefunde und bildgebende Diagnostik (Röntgen, Ultraschall, etc.) 

in animierter Form angeboten werden. Der gesamte klinische Krankheitsverlauf eines Patienten kann 

so auf seine didaktisch relevanten Aspekte gestrafft, nachvollzogen werden. Die Überführung von 

CAMPUS in den Praxiseinsatz erfolgte mittels eines mehrstufigen Usability tests: 

Die acht Berliner POL- Schritte 

1.Klärung grundsätzlicher Verständnisfragen zu 

Terminologie und Problemstellung 

2. Definition des Problems oder von Teilproblemen zur 

Bearbeitung durch die Gruppe 

3. Sammlung von Hypothesen und Ideen 

4. Systematische Ordnung von Hypothesen und Ideen 

5. Formulierung der Lernziele 

6. Erarbeitung der Lernziele 

7. Synthese und Diskussion der zusammen getragenen 

Lerninhalte 

8. Reflexion der erarbeiteten Inhalte, des strategischen 

Vorgehens, des Gruppenprozesses 

Abb.: 1 POL-Ablauf Schema f. 2 Sitzungen 

1. Ziel dieser Teststufe war die Evaluation der 

praktischen Umsetzung des Medieneinsatzes im 

POL-Unterricht. Ein selbst entwickelter HTML-Player 

diente als Trägerplattform für den ersten Einsatz. 

Inhaltlich wurden in der Lernmethode des 

problemorientierten Unterrichts (POL) erfahrene 

Studierende des 5. Semesters mit dem System, statt 

der herkömmlichen Papierfälle versorgt. Die 

Oberfläche bietet in übersichtlicher Form alle 

enthaltenen Videos und inter-aktiven Bilder in einer 

Menüleiste an. Dies beinhaltete mehrere Videos, 

sowie interaktive Röntgenbilder ergänzend zu den 

textuellen Informationen. Pro Gruppe Studierender 

wurde ein Beamer oder Monitor mit Computer bzw. 

Laptop vorgehalten. Die in diesem Szenario 

erhobenen Informationen flossen in das 

Folgeszenario ein. Probleme, die eine Anpassung 

des Szenarios erforderten, ergaben sich vor allem im 

Bereich der Interaktion der Gruppe mit der neuen Technik (Hawthorne-Effekt). Die Erhebung der Fallinformationen 

erfolgte in den Kinderkliniken der Charité dem Otto-Heubner-Centrum für Kinder- und 

Jugendmedizin. 

- 12 -


2. Der erste Pilottest für CAMPUS wurde mit Studierenden des sechsten Semesters in den POL- 

Gruppensitzungen durchgeführt. Die quantitative und qualitative Evaluation zeigte die Notwendigkeit 

für eine Anpassung des Programms für den POL-Gruppenunterricht auf. Obwohl die Erfahrungen aus 

dem ersten POL-Gruppeneinsatz berücksichtigt wurden, ergaben sich Hinweise auf eine mangelnde 

didaktische Übereinstimmung zwischen der Programmstruktur und der Anwender-Schnittstelle in Form 

des auf einem JAVA-Client basierenden CAMPUS-Players. 

3. Der dritte Test half die Schnittstellenmängel des Clients im Detail einzugrenzen. Es wurde mit 

bis zu drei Fällen pro Gruppe der Einsatz im studentischen Unterricht untersucht. Ein Anforderungskatalog 

für die Entwicklung eines für die spezifischen Bedürfnisse des POL-Unterrichtes geeigneten 

Players wurde erstellt. Dieser sollte parallel zu dem ursprünglichen CAMPUS-Player als Alleinlerner- 

Variante verwendet werden. Der neue Player, CAMPUS-Light, die Verwendung im Gruppenunterricht 

erleichtern. 

4. In dieser Testphase konnte die Zahl der eingesetzten medizinischen Fälle pro Semester durch 

fortgeschrittene Autorentätigkeit erweitert werden. Der neu programmierte CAMPUS-Light-Player bot 

erstmals eine plattformunabhängige Nutzung der Inhalte an. Durch die Umsetzung in Javascript/HTML, 

konnte eine schnellere und leichtere Erreichbarkeit der Daten gewährleistet werden. 

Gleichzeitig waren die Fälle über das Caseport-Portal in der Java-Variante aus dem Internet abrufbar. 

5. Im Sommersemester 2004 wurden im sechsten Semester des Reformstudiengangs Medizin 

im Block Säugling/Kleinkind fünf der sieben möglichen Fälle multimedial in vier von acht POL-Gruppen 

gleichzeitig angeboten. Pro Gruppe stand ein Laptop mit Beamer und CAMPUS-Light als Software zur 

Verfügung. Die Resonanz der Studierenden auf dieses Angebot war positiv. Eine qualitative Kurzbefragung 

ergab eine überwiegend positive Einschätzung durch die Studierenden. Nachdem die technischen 

Schwierigkeiten beseitigt wurden, liegt der Auswertungsschwerpunkt auf den kognitiven Effekten 

des Computereinsatzes. Ziel des Einsatzes soll die vergleichende Überprüfung des Wissenszuwachses 

sein. Diese Ergebnisse befinden sich in Auswertung. 

Evaluation 

Lernsoftware 

CAMPUS- 

Fallerstellung 

Usability/Didaktik Test HTML- 

Player 

1. CAMPUS- 

Einsatz 

CAMPUS- 

Modifikation 

Regelstudiengang 

1. CAMPUS 

Regel- und 

Reformstudiengang 

Fallerstellung + Evaluation + Modifikation 

2001 2002 2003 2004 

Abb.2: Entwicklung u. Integration von CAMPUS 

b) Meducase 

In der Zusammenarbeit mit Meducase wurden die Teilaspekte Unterstützung der Anamneseerhebung 

durch Multimediaprogramme und problemorientiertes Lernen im Internet erforscht. Zudem wurden für 

die Meducasefälle Simulationspatientinnen und -patienten gefilmt, um die Fallbeispiele aus der Klinik 

lebendiger wirken zu lassen. 

Im Teilprojekt Medupol wird der POL-Prozess im Internet online erlebbar. Studierende können an 

einem virtuellen POL-Seminar teilnehmen. Die Vorteile eines interaktiven Kommunikationstools, also 

die orts- und zeitunabhängige Teilnahmemöglichkeit, werden mit den Stärken des problemorientierten 

Kleingruppenunterrichts kombiniert. Der Computer spielt selber die Rolle eines Ideengebers während 

der Brainstormingphase (s. Abb. 1 Schritt 3). Ein menschlicher Tutor ist zu fest gelegten Zeiten online 

und ermöglicht einen interaktiven Austausch und die Beantwortung fachlicher Fragen. Dieses Projekt 

befindet sich in der Erpobungsphase. 

In einem Blended-Learning-Ansatz wurde in einem weiteren Projektzweig ein System entwickelt, mit 

dessen Hilfe Studierenden innerhalb der Meducase-Plattform beispielhafte Arzt-Patientengespräche 

auf Videos (MPEG2/Flash-basiert) zur Verfügung gestellt werden konnten. Dies diente zur Vorbereitung 

der realen Übungsgespräche mit Simulationspatienten(innen). Diese Gespräche stellen eine 

Ausbildungsveranstaltung im Rahmen von Interaktionsseminaren dar. Studierende erhalten Feedback 

von den Simulationspatienten(innen) bezüglich ihrer Gesprächsführungstechniken und Interaktionsfertigkeiten. 

- 13 -



c) Medumobile 

Das Projekt Medumobile beinhaltete die 

Entwicklung und Implementierung Wireless-LAN 

gestützter Anwendungsszenarien 

unter Integration der bereits bestehenden 

multimedialen E-learning-Projekte. Die 

Szenarien beinhalteten am Reformstudiengang 

den Einsatz in POL-Gruppen, im Regelstudiengang 

in einem Vorlesungs- und 

einem Kleingruppen-Szenario. Über via 

VPN an ein separates LAN angebundenen 

Server, konnte das Übertragungsteam (2 

Techniker, studentische Hilfskräfte in den 

Gruppen, Arzt) aus der Notaufnahme der 

Kinderklinik eine klinische Aufnahmesituation 

übertragen. Die angemeldeten 

Abb. 3: Übertragungs Szenario WLAN Charité 

Nutzer des Systems waren über den Zeitpunkt 

der Übertragung kurzfristig informiert worden und hatten Gelegenheit, sich innerhalb der Reichweite 

eines Acces-Points (802.11b) auf einem der Campi zu begeben. Vier POL-Gruppen waren in 

ihren Seminarräumen der Übertragung zugeschaltet. Innerhalb der Szenarien zeigte sich technischer 

und didaktischer Anpassungsbedarf. Die Zufriedenheit der Studierenden konnte so von Veranstaltung 

zu Veranstaltung deutlich gesteigert werden. Der Zugang mehrerer Rechner zu einem Accesspoint mit 

Videoübertragungen führte zu 

Übertragunsunterbrechungen auf einzelnen Rechnern aufgrund der hohen Datenlast. Schwierigkeiten 

bereitete die Synchronisation der Interaktion zwischen den einzelnen Gruppen und dem Patienten. 

Diskussion 

Der virtuelle Patientenkontakt dient der Vorbereitung und Ergänzung der traditionellen Unterrichtsveranstaltungen, 

kann und soll aber keinen Ersatz für den direkten Kontakt mit den Patienten darstellen. 

Drittmittel-geförderte Multimedia-Projekte stellen neben den fakultätseigenen Projekten den Ausgangspunkt 

der derzeit bestehenden E-Learning-Aktivitäten der Charité dar. Die auf verschiedenen 

Ebenen entwickelten Projekte, beinhalteten neben der Entwicklung technischer Lösungen, die Erstellung 

von Inhalten für bereits bestehende Programme, sowie die Entwicklung der didaktischen Rahmenbedingungen 

für den Unterricht im Sinne eines Blended-Learning-Ansatzes. 

Für den Einsatz der multimedialen Anwendungen im studentischen Kleingruppen-Unterricht, hat es 

sich als sinnvoll erwiesen, den Verlockungen des Technologie-getriebenen Entwicklungsansatzes zu 

widerstehen und die Szenarien zuallererst unter mediendidaktischen und lerntheoretischen Aspekten 

zu planen. Unter enger Einbindung der Anwender, Studierender wie Dozenten konnte die Technik der 

Lernumgebung angepasst werden. 

Von den Studierenden wurde der Mehrwert der Szenarien in der Kinderheilkunde wahrgenommen und 

mit positiver Resonanz beantwortet, nachdem die technischen Anfangschwierigkeiten beseitigt werden 

konnten. Er bestand vor allem in der realistischen Darstellung der Patienten und ihrer multimedial 

aufgearbeiteten Krankheitsbilder. Die Vereinheitlichung der Daten eines Patienten unter dem Dach 

einer Software (Meducase/CAMPUS) und deren Kombination mit Wissensfragen stellt einen technologischen 

und didaktischen Fortschritt zu den traditionellen Medienszenarien (Text/Foto/Video) dar. 

Durch die universelle Erreichbarkeit der verwendeten Unterrichtsmaterialien können Dozenten(innen) 

Studierenden die Möglichkeit geben, selbst gesteuert ihre Lernerfolge zu messen, nicht räumlich anwesenden 

Studierenden wird die Möglichkeit zur Teilnahme an einer Veranstaltung ermöglicht. 

Seitens der Fakultät wurde eine intensive Tätigkeit im Hinblick auf die Fortsetzung der Projekte in 

Gang gesetzt. Weiterbeschäftigung eines Teils der Mitarbeiter aus den Projekten gewährleistet den 

Fortbestand der Projekte. Die Einführung der neuen Ärztlichen Approbationsordnung im Oktober 2003 

bietet die Chance, während der notwendigen curricularen Änderungen einen Prozess der Integration 

der E-Learning-Aktivitäten in den regulären universitären Lehrbetrieb zu erreichen. Ein weiteres Produkt 

von Caseport ist die bundesweite Kooperation verschiedener Zentren, diese wird ebenfalls über 

den Rahmen der Projektlaufzeit hinaus fortgesetzt. 

Das Projekt Medumobile kann als experimentell bezeichnet werden. Die Erprobung neuer, innovativer 

Technologien ist ein wichtiger Aspekt für die Entwicklung neuer Lern- und Lehrszenarien. Die Installa- 

- 14 -


tion drahtlos gestützter Netzwerke erfordert einen hohen technischen und personellen Aufwand der 

Lehreinrichtungen. Unter dem Aspekt der Vereinfachung des Technikeinsatzes im Unterricht stellen 

die installierten Netzwerke in Koppelung mit den über das Intranet erreichbaren Unterrichtsmaterialien 

ein wertvolles Werkzeug dar. Dozenten(innen) und Studierende können auf einfachem Weg schnellen 

Zugang zu Unterrichts- und Lernmaterialien erhalten. Für die drahtlose Übertragung interaktiver Patientenkontakte 

sind verschiedene Patientengruppen entlastbar. Der Vorteil der Direktübertragung 

eines Anamnesegespräches liegt in der deutlichen Reduktion redundant gestellter Fragen für den 

Patienten, der in einem klassischen Lernszenario von wesentlich kleineren Einzelgruppen befragt und 

untersucht werden würde. Klassische Symptome der Kinderheilkunde können auf diesem Weg zeitnah 

für eine große Anzahl Studierender präsentiert werden, diese können den Patienten anschließend 

einzeln besuchen und ersparen ihm die erneute Präsentation der schmerzhaften Symptomatik. Durch 

die Verteilung von Hotspots über die vier Charité Campi (Distanz zwischen vier und 30 Km) kann die 

Erreichbarkeit von Lehrveranstaltungen für Studierende vereinfacht werden. Kritisch für den Einsatz 

bleibt in dem derzeitigen Entwicklungsstadium der hohe technische Aufwand, der zur Realisierung der 

sicheren und hochwertigen Übertragung sensitiver Patientendaten notwendig ist. 

Danksagung 

Die Autoren bedanken sich für die Kooperation bei den Projekten Sympol (Leitung Prof. Dr. Östmann), 

Meducase (Leitung Prof. Dr. Schumann), Medumobile (Leitung Dr. Nguyen-Dobinsky) und Caseport 

(Leitung Dr. Fischer, LMUZ-München), sowie beim Caseport-Konsortium, für die Kooperation mit dem 

Simulationspatientenprogramm bei Dr. Ortwein, Dr. Fröhmel und Dr. Werner, für die fachliche Unterstützung 

bei Prof. Dr. Gaedicke und für die Unterstützung durch den Reformstudiengang bei Prof. Dr. 

Burger 

Caseport-Förderkennzeichen: 08NM111F 

Meducase-Förderkennzeichen: 08NM077C 

Medumobile-Förderkennzeichen: 08 NM229 

Literatur 

[1] Bekanntmachung von Richtlinien über die Förderung von Vorhaben zur Förderung des Einsatzes 

Neuer Medien in der Hochschullehre im Förderprogramm "Neue Medien in der Bildung; http://www.ptdlr.de/PT-DLR/nmb/Ausschreibungen/Hochschulen.html 

[2] Costello WJ, Mann DD, Dane PB., Computer case simulations for student evaluation in a PBL 

track. Acad Med. 1997 May;72(5):416. 

[3] Frey P.: Papier oder PC? Die neuen Medien auf dem Prüfstand. Use of Computers in Medical Education 

Part II, Zeitschrift für Hochschuldidaktik S.99-108 

[4] Simonsohn AB, Fischer MR., Evaluation of a case-based computerized learning program (CASUS) 

for medical students during their clinical years, Dtsch Med Wochenschr. 2004 Mar 12; 129(11):552-6 

[5] Haag M, Maylein L, Leven FJ, Tonshoff B, Haux R.Web-based training: a new paradigm in computer-assisted 

instruction in medicine. Int J Med Informatics 1999;53:79-90. 

[6] Riedel J, Singer R, Heid J, Leven FJ (2000); CAMPUS: Ein simulatives und flexibles fallbasiertes 

Web-based Training System für die medizinische Ausbildung, 107-112. Proc. 5. Workshop der AG 

CBT der GMDS, 11.-12. Mai, Köln. Shaker Verlag, Aachen 

[7] Deretchin, LF(1998). Student Information Resource Utilization in Problem-Based Learning, Med 

Educ Online 1998;4:7 

- 15 -



Autoren: 

Dr. med Kai P. Schnabel 

Charité – Universitätsmedizin Berlin 

Campus Mitte 

Reformstudiengang Medizin 

Leiter des Trainingszentrums für ärztliche Fertigkeiten 

Virchowweg 22 

10117 Berlin 

Email: kai.schnabel@charite.de 

Tel.: 030 450 576 003 

Kai Sostmann 

Charité – Universitäts Medizin Berlin 

Klinik für Allgemeine Pädiatrie 

Assistenzarzt 

Campus Virchow Klinikum 

Augustenburgerplatz 1 

13353 Berlin 

Email: kai.sostmann@charite.de 

- 16 -


eScience, eLearning, eCampus und 

immer die gleichen Basisdienste ?! 

G. Springer, K. Trippler, TU Ilmenau 

Abstract. Vom Universitätsrechenzentrum (UniRZ) der TU Ilmenau wird im Auftrag des 

Rektorats die eCampus-Initiative koordiniert. Ein wichtiger Teil dieser Initiative ist die 

Umsetzung der offenen organisatorisch-technischen Infrastruktur der TU Ilmenau. Durch 

diese Infrastruktur werden zentrale multimediale Basisdienste bereitgestellt, die sowohl 

für eLearning-Anwendungen als auch für die Umsetzung von eScience nutzbar sein sollen. 

Der aufgezeigte Ansatz soll es erleichtern, mit einer immer größer werdenden Zahl 

von IT-Anwendungen durch Schnittstellendefinition und -pflege effektiver umzugehen. 

Einführung 

Die Begriffe mit vorangestelltem „e“ wie „eLearning“, „eScience“ oder „eCampus“ prägen inzwischen 

den Alltag an Hochschulen. Aber unabhängig davon, ob „e“ für „electronic“ oder „enhanced“ steht, 

allen Begriffen ist eines gemeinsam – sie beschreiben eine neue Art von Infrastruktur. Wir wissen, 

dass Forschung und Lehre ohne Computer und Internet nur noch schwer vorstellbar ist. Die Wissenschaft 

heute benötigt eine Infrastruktur für neue Anwendungen und Arbeitsformen. So steht „eScience“ 

im Zusammenhang mit dem „Aktionsprogramm Informationsgesellschaft 2006“ der Bundesregierung, 

„eCampus“ beschreibt eine Infrastruktur an der TU Ilmenau und „eLearning“ stellt die konkrete 

Übertragung des Modells dieser Infrastruktur auf das Lehren und Lernen an Hochschulen und im konkreten 

Fall auf die TU Ilmenau dar. 

D-Grid und eScience Framework 

Das Internet hat in den letzten Jahren unsere Kommunikationsstrukturen revolutioniert. Austausch und 

Vermittlung von Informationen in großen Mengen und in kürzester Zeit sind Realität. Derzeit wird nicht 

nur in Deutschland die nächste Netzgeneration vorbereitet. Die nächste Generation des Wissenschaftsnetzes 

heißt hier X-WiN (X steht für extend, WiN = Wissenschaftsnetz) und wird das G-WiN 

(Giga-Bit-Wissenschaftsnetz) bis Ende 2005 vollständig ablösen. Die neue Netzgeneration wird weiter 

Aspekte des wissenschaftlichen Arbeitens grundlegend verändern. In den Mittelpunkt tritt immer mehr 

die Speicherung und Verarbeitung. Weltweit werden in Projekten Computerressourcen zu so genannten 

Grids miteinander verbunden. Zur Unterstützung dieser Aktivitäten in Deutschland hat sich die 

Grid-Initiative gegründet. 

In Abbildung 1 sind die gegenwärtig relevanten Anwendungsszenarien für den Grid-Einsatz [1] zusammengefasst. 

Besonders Wissenschaftsbereiche, die mit sehr großen Datenmengen rechenintensive 

Simulationen durchführen, werden die ersten Anwender von Grids sein. Durch diese Entwicklung 

kann es auch bei den bisherigen Organisationsformen in der Wissenschaft zu neuen Bewertungen 

kommen. Virtuelle Organisationen, in denen sich Unternehmen und Projektgruppen zur Erledigung 

einer bestimmten Aufgabe zusammenschließen, um sich dann wieder aufzulösen, sind denkbar. Um 

auf Umweltkatastrophen effizient reagieren zu können, wäre es denkbar, dass Organisationen aus 

Wissenschaft, Politik und Wirtschaft Datenbestände und andere Ressourcen gemeinsam nutzen. 

Selbst die Einbeziehung privater Ressourcen in Grids ist denkbar. Der Phantasie sind kaum Grenzen 

gesetzt. 

Eines der wichtigsten zu lösenden Probleme ist die Entwicklung der Middleware. Durch Middleware 

werden die Leistungen des Grid gesteuert und verwaltet. Dazu kommt, dass im Bereich AAA (Authentication, 

Authorization und Accounting) viele Fragen offen sind. Ähnliche Probleme existieren in vielen 

anderen IT-Anwendungsbereichen, so auch beim eLearning. Mit ihrer inhaltlichen Ausrichtung und 

ihren Erfahrungen müssen und werden die Rechenzentren bei der organisatorischen und technischen 

Umsetzung von Grids aktiv mitarbeiten. Die an der TU Ilmenau entstehende offene organisatorische 

und technische Infrastruktur bildet hierfür eine sehr gute Voraussetzung. 

- 17 -



Abbildung 1: eScience Framework entsprechend D-Grid-Initiative 

eLearning Systeme und die Basisdienste 

Der Einsatz von neuen Medien an den Hochschulen ist inzwischen Realität. Die Produktion und Bereitstellung 

von Content über die verschiedenen eLearning Plattformen wurde durch zahlreiche Einzelprojekte 

gefördert und kam unter der Bezeichnung „blended learning“ in den letzten Jahren besonders 

in der Präsenzlehre zum Einsatz. Inzwischen rücken immer mehr Fragen der Nachhaltigkeit sowohl 

für die Contentproduktion und Pflege, als auch die Integration von Lehr- und Lernplattformen in 

die IT-Landschaften der Hochschulen in den Mittelpunkt. Es wird zunehmend deutlich, dass Schnittstellen 

zwischen allgemeinen IT-Diensten und eLearning-Systemen notwendig sind, die auch von 

anderen Anwendungsbereichen genutzt werden. Die im vorigen Abschnitt beschriebene und in den 

letzten Monaten in Deutschland ins Leben gerufene D-Grid Initiative benötigt zum Teil Basisdienste, 

die denen von eLearning Systemen sehr ähnlich sind. 

So wie die meisten eLearning Plattformen nutzt die Plattform „metacoon“ [2] vielfältig Basisdienste 

insbesondere zur Kommunikation und Administration (AAA), die plattformunabhängig sind. In Abbildung 

2 wird eine mögliche gemeinsame Schnittstelle zu eScience Anwendungen sichtbar. Daher werden 

Entwicklungen im Bereich der Schnittstellen zu Basisdiensten in enger Zusammenarbeit zwischen 

den Entwicklern von „metacoon“ und den Thüringer Rechenzentren geplant. 

Weiterhin findet man in der Multimediakonzeption der TU Ilmenau Festlegungen zu den softwaretechnischen 

Lösungen: 

• Mitarbeit bei der thüringenweiten Lehr- und Lernplattform „metacoon“ 

• Nutzung effektiver Internetplattformen 

• Weiterführung von existierenden Plattformen wie ILIAS, Web-CT 

• Ständige Beobachtung der technischen Entwicklung durch das geplante Kompetenzzentrum 

für eLearning Dienste in Zusammenarbeit mit dem Bildungsportal Thüringen. 

- 18 -


eDienste Integration in Hochschulen 3 

Räume auf Hochschul- / 

Fakultäts- / Professur-Ebene 

äußere Webseite 

der Ebene mit 

integrierten Webseiten 

der Räume der Ebene 

Eingangsraum 

einer Ebene 

Zusammenstellung 

individueller virtueller 

Lern- / Arbeitsräume 

äußere 

Webseite mit 

Loginfunktion 

Pool anpassbarer 

Werkzeuge 

Lernen, Lehren, 

Einschreibefunktion, 

Prüfungsverwaltung, 

... 

Kooperation Kommunikation 

Authoring & Recherche, z.B. eMail, 

Dokumenten- Newsforen, Chat, ... 

Management, Bibliothek 

Koordination: Administration 

Kalender, Benutzerverwaltung 

Aufgaben, 

Projektverwaltung... 

eCampus-Basis 

auf der Grundlage 

von Basisdiensten 

Studien-/Prüfungsverwaltung 

Einschreibe- 

System 

Digitale Bibliothek 

Dokumenten- 

Managemement 

Websetien- 

CMS 

eMail-System 

News- u.a. Info- 

Systeme 

Vorgänge, Abläfufe 

Aufgaben 

sonst. Kommunikations-Basisdienste 

Projektplanung- 

Steuerung 

Benutzerverwalt. 

Metadirectory 

System- 

Administration 

... 

Autoren: metacoon-services A. Zobel, M. Hupfer 

Abbildung 2: Die Plattform "metacoon“ und die Basisdienste 

eCampus und die offene organisatorisch-technische Infrastruktur im IT- und Multimediabereich 

an der TU Ilmenau 

Am Beispiel der eCampus-Initiative der TU Ilmenau kann demonstriert werden, welchen Vorteil die 

verschiedenen IT-Anwendergruppen haben können, wenn man auf Schnittstellen zwischen Basisdiensten 

und Anwendergruppen achtet und solche Schnittstellen vorhält. 

Die Motivation für die eCampus-Initiative des Rektorats der TU Ilmenau ist die Förderung moderner 

Technologien der Informationsverarbeitung und Multimediatechnik, mit dem Ziel eines effektiven Ressourceneinsatzes. 

Zudem soll der, besonders an Hochschulen existierenden und teilweise nachvollziehbaren 

Tendenz zu Insellösungen, entgegengewirkt werden. Der akademische und der Verwaltungsbereich 

von Hochschulen fordern immer stärker Schnittstellen zwischen den IT-Anwendungen. 

Um diese Ziele zu erreichen soll eine offene organisatorisch-technische Infrastruktur (siehe Abbildung 

3) aufgebaut werden, welche alle Belange einer Hochschule, besonders aber die Freiheit von Lehre 

und Forschung und die hohe Innovationsrate, berücksichtigt. 

Die angestrebte offene Architektur soll zu gemeinsamen organisatorischen Regeln für Anwendungen 

führen. Eine Zertifizierung wird angestrebt. Weiterhin ist eine abgestimmte Personal- und Investitionsplanung 

(Haushalt, HBFG, Drittmittelprojekte, Fördervereine) notwendig. Im Rahmen der Qualitätssicherung 

werden vom Rektorat regelmäßig Arbeitsfortschritte überprüft und eine Aufwand-Nutzen- 

Analyse folgender Schwerpunkte der Phase 1 der eCampus Initiative vorgenommen: 

• Zugang zu Prüfungsdaten über WWW für alle Studenten und Professoren mittels Thoska+ 

• Einführen einer neuen Datawarehouselösung für den Zugang zu Verwaltungsdaten 

• Weiterentwicklung von S-Plus Stundenplanung – insbesondere der Benutzeroberfläche 

• Einführung eines Metadirectory (Identity-Management) 

• Einführung eines universitätsweiten Web-Content-Management-Systems 

• Aufbau eines virtuellen Kompetenzzentrums für eLearning-Services am UniRZ 

• Angebot eines zentral gepflegten elektronischen Anmeldesystems für Veranstaltungen 

- 19 -



„eLearning“, „eScience” und „eCampus“ befördern „Change Management“ an Hochschulen 

Die Initiative eCampus wird in Phase 2 auf der Basis von „eLearning“ weiterentwickelt. Kerngedanke 

dabei ist die Etablierung eines „Kompetenzzentrums für eLearning Dienste“ im UniRZ der TU Ilmenau. 

Diese Aktivitäten werden durch Projektanträge im Rahmen des Hochschulwissenschaftsprogramms 

HWP 2005 und des Förderschwerpunktes „Neue Medien in der Bildung“ des BMBF unterstützt. Alle 

dargestellten Prozesse – sowohl im Bereich „eLearning“, „eScience“ und „eCampus“ können unter 

dem Begriff „Change Management“ – also “Management von Veränderungen” - zusammengefasst 

werden. Gemeint ist ein systematischer Ansatz, mit dem der Wandel in Organisationen bewusst und 

zielgerichtet gestaltet werden kann. Change Management gewinnt in dem Maße an Bedeutung, in 

dem die Anpassungsanforderungen nicht nur in Unternehmen sondern auch an Hochschulen steigen. 

Change Management ist in ganz erheblichem Maße Kommunikation, denn Change Management will 

Denkprozesse auslösen, will Impulse zum Umdenken geben, Verhaltensänderungen bewirken und 

Kooperationen über Einrichtungsgrenzen hinweg anregen. Das setzt Transparenz der Prozesse, Akzeptanz 

der offenen Architektur und eine sehr gute Öffentlichkeitsarbeit voraus. Die aktive Mitarbeit 

möglichst vieler Hochschullehrer bei der inhaltlichen Konzeption ist wichtig und notwendig und trägt 

maßgeblich zum Erfolg der Initiative eCampus an der TU Ilmenau bei. 

Forschung und Entwicklung 

Hardware- 

Visualisierung 

Softwareentwicklung 

entwicklung 

. . . 

. . . 

Modellierung 

Netzwerkentwicklung 

Management, Administration und Koordinierung 

Lehr- und 

Lernsysteme 

Meta 

Directory 

Integrierte Multimediale Basisdienste 

Portalfunktionalitäten 

Konferenzsysteme 

Audio/Video 

PKI 

Thoska+ 

Zentrale Informations- und 

Verwaltungssysteme 

Zentrale Multimediale Basisdienste 

E-Mail 

E-Group 

WWW 

CM 

System 

Backup 

Netz- und Kommunikationsdienste 

Digitale 

Bibliothekssysteme 

Authentisierung 

Cluster- 

Computing 

Streaming 

Datenschutz und Datensicherheit 

Netzzugang (Internet/Intranet/Extranet) 

Multicasting/ 

Routing 

Roaming mit 

anderen Unis 

Mobilität, VPN 

WLAN, Dial-In 

Dienstneutrale 

Verkabelung 

Quality of 

Service 

Accounting 

Statistik 

Abbildung 3: Offene organisatorisch-technische Infrastruktur im IT- und Multimediabereich an der TU Ilmenau 

Literatur 

[1] D-Grid-Lenkungsausschuss, Strategiepapier „D-Grid: Auf dem Weg zur e-Science in Deutschland“, 

Stand 17.12.2003 

[2] Zobel, Hupfer „metacoon-services“, http://www.metacoon.net 


Dipl. Math. Günter Springer. Leiter des UniRZ 

Universitätsrechenzentrum der Technischen Universität Ilmenau 

Kontakt: guenter.springer@tu-ilmenau.de 

Dipl.-Ing. Katharina Trippler. wiss. Mitarbeiterin 

Universitätsrechenzentrum der Technischen Universität Ilmenau 

Kontakt: katharina.trippler@tu-ilmenau.de 

- 20 -


Digitale Mechanismen- und Getriebebibliothek - 

Eine multimediale Informationsbasis 

für Forschung, Lehre und Industrie 

T. Brix, U. Döring, V. Henkel, G. Höhne, TU Ilmenau 

Abstract. Der Beitrag stellt das Konzept zum Aufbau einer digitalen Bibliothek für Forschungsinformation 

zur Sammlung, Systematisierung, Sicherung und geeigneten Repräsentation 

von Information und Wissen aus der Mechanismen- und Getriebetechnik vor. 

Der beschriebene Ansatz berücksichtigt dabei, dass technisches Wissen nicht nur in Form 

von Texten und Bildern vorliegt, sondern beispielsweise auch in Form gegenständlicher 

Modelle existieren kann. All diese Formen von Quellen sollen digitalisiert, aufbereitet und 

mit zusätzlichen Informationen angereichert werden. Dies erlaubt u. a. eine effiziente Suche 

nach vielfältigen Kriterien und für unterschiedlichste Zwecke. Ergänzt wird der Beitrag 

durch Ergebnisse, die bei exemplarischen Umsetzungen gewonnen wurden. 

1. Ausgangslage 

Schon Mitte des 19. Jahrhunderts begann vor allem in Deutschland die systematische Untersuchung 

von Mechanismen und Getrieben. Die Notwendigkeit hierfür ergab sich aus dem großen Forschungsund 

Lehrbedarf, der vor dem wirtschaftlichen Hintergrund des schnell wachsenden deutschen Maschinenbaus 

entstand. Besonders hervorzuheben sind die theoretischen Überlegungen und praxisnahen 

Arbeiten des deutschen Ingenieurs F. Reuleaux, der mehr als 1000 Getriebeanordnungen ausführlich 

beschrieb [ReMo54, Re75] sowie eine international bekannte Getriebesammlung von über 800 Funktionsmodellen 

aufbaute, die während des zweiten Weltkrieges zu großen Teilen verloren ging. Ihm 

folgten mit bahnbrechenden Arbeiten u. a. L. Burmester, M. Grübler, A. Schönflies und H. Alt [Bu88, 

Grü17]. Nach dem zweiten Weltkrieg setzten u. a. W. Lichtenheldt in Dresden [Li70], R. Beyer in München, 

A. Bock in Ilmenau [Bo59] und W. Meyer zur Capellen in Aachen die Arbeiten fort. 

Mechanismen und Getriebe kommen in vielfältigster Form in nahezu allen Maschinen vor. Einige Beispiele 

sind im Bild 1 dargestellt. Obwohl das Wissen über die Mechanismen- und Getriebetechnik 

nicht nur für den Maschinenbau unentbehrlich ist (Bild 2), können in der Lehre im Allgemeinen nur 

elementare Grundlagen zur Struktur, Analyse und Synthese von Getrieben und Mechanismen vermittelt 

werden. Dies wird sich auch nicht ändern, da das Aufgabenspektrum zukünftiger Ingenieure im 

Bereich Maschinenbau durch neue Technologien und Entwicklungen immer breiter und interdisziplinärer 

wird. Allein die Computer- und Informationstechnik nimmt mittlerweile einen großen Stundenumfang 

bei der Ausbildung von Maschinenbauingenieuren ein. 

Das umfangreiche getriebetechnische Wissen ist örtlich weit verstreut und steht der Öffentlichkeit 

meist nur stark eingeschränkt zur Verfügung. Es entspricht nicht den heutigen Anforderungen an 

schnelle Informationsgewinnung. Die zugängliche Fachliteratur (Fachbücher, Getriebeatlanten, Aufsätze, 

Internetveröffentlichungen etc.) genügt in Inhalt, Umfang und Medium nur noch selten heutigen 

Ansprüchen. Sehr alte, einzigartige, in nur wenigen Ausgaben vorhandene und der Öffentlichkeit nicht 

zugängliche Wissensbestände müssen erschlossen, digital aufbereitet und zusammengeführt werden. 

Hinzu kommt ein immer größer werdender Druck seitens der Industrie, aber auch von Forschungseinrichtungen, 

auf Kenntnisse über Mechanismen und Getriebe in ihrer gesamten Breite internetbasiert 

zugreifen zu können, da ausgewiesene Getriebeexperten nicht mehr ausgebildet werden. 

- 21 -

Digitale Mechanismen- und Getriebebibliothek - Eine multimediale Informationsbasis für Forschung, Lehre und Industrie 


a) b) c) 

d) e) f) 

Bild 1: Beispiele für Getriebe und Mechanismen 

a) Hexapod für höchste Präzision bei komplizierten Operationen [PI]; b) Fahrsimulator (Universität Würzburg 

[DK]); c) Greifersystem an einem Transport- und Beladefahrzeug; d) Roboter als Beispiel für einen offenen 

Mechanismus; e) Drehmaschine mit einer Vielzahl von Einstellmöglichkeiten durch Getriebe; f) nachgiebiger 

Mikro-Greifermechanismus aus geätztem Glas für die Mikromontage 

Maschinenelemente 

Medizintechnik 

Fahrzeugtechnik 

Messtechnik 

Antriebstechnik 

Mechanismen- und 

Getriebetechnik 

Technische Mechanik 

Bionik 

Robotik/Handhabungstechnik 

Bild 2: Anwendungsfelder der Getriebe- und Mechanismentechnik 

Die Bewahrung des erreichten Wissenstandes und der didaktischen Erfahrungen bei der Wissensvermittlung 

auf dem Gebiet der Mechanismen- und Getriebetechnik ist von sehr großer Bedeutung, 

da, wie sich in den letzten Jahren zeigte, die Gefahr groß ist, dass mit dem Ausscheiden von Professoren 

dieses Wissen verloren geht. Zudem werden aus Sparmaßnahmen Lehrstühle mit unterschiedlichen 

Schwerpunkten zusammengelegt. Als Folge gehen häufig didaktisch wertvolle Lehrmaterialien 

verloren. Ein Ausweg ist die Sammlung und Veröffentlichung von Lehrmaterialien auf einer geeigneten 

Internet-Plattform. Diese Plattform sollte auch die Möglichkeit eröffnen, aktuelle Forschungsergebnisse 

weltweit zu publizieren. 

Aus den genannten Gründen ist der Aufbau einer international zugänglichen, digitalen Bibliothek für 

die Mechanismen- und Getriebetechnik erforderlich, die den schleichenden Wissensverlust aufhält. 

Hierfür besteht gegenüber ähnlichen Bestrebungen in anderen Wissenschaftsdisziplinen ein sehr großer 

Nachholbedarf. 

- 22 -


2. Ziele 

Die aufzubauende Digitale Mechanismen- und Getriebebibliothek (Kurztitel: DMG-Lib) hat zum Ziel, 

das weltweit vorhanden Wissen über Getriebe und Mechanismen zu sammeln, zu systematisieren und 

im Internet verfügbar und recherchierbar zu machen. Dabei soll die gesamte Breite des Einsatzspektrums 

von Mechanismen und Getrieben berücksichtigt werden, das vom Schwermaschinen- und Automobilbau 

über die Robotertechnik, Feinwerktechnik, Medizintechnik, Mechatronik und Biomechanik 

bis hin zur Mikro- und Nanotechnik reicht. Die aufzubauende Mechanismen- und Getriebebibliothek ist 

von großer Bedeutung nicht nur für Forschung und Lehre, sondern auch für die Produktentwicklung in 

den Unternehmen, das Patentwesen und für Autoren von einschlägigen Fachpublikationen. 

Gegenüber den überwiegend begrifflich arbeitenden Geistes- und Sozialwissenschaften benötigen die 

Ingenieurwissenschaften analytische, grafische und gegenständliche Beschreibungsformen. Dies gilt 

im besonderen Maße für die Mechanismen- und Getriebetechnik, die zur Lösung von gegebenen 

Problemstellungen vorwiegend geometrische Gesetzmäßigkeiten heranzieht. Aus diesem Grund sind 

grafische oder gegenständliche Repräsentationen für die Problemlösung unentbehrlich. Auf Grundlage 

dieser Repräsentationen ist z. B. die Durchführung von Berechnungen zur Analyse und Optimierung 

sowie die Ermittlung von Hilfsmitteln und Methoden für die Synthese möglich. Aber auch grafische 

Darstellungen besitzen ihre Grenzen bei der Anschaulichkeit, die erst durch Bildfolgen bzw. bewegte 

Bilder beseitigt werden können. Die DMG-Lib muss deshalb das getriebetechnische Wissen in 

all diesen Beschreibungsformen wiedergeben. 

Im Gegensatz zu vielen anderen Projekten im Bereich digitaler Bibliotheken, die lediglich die nachbearbeiteten 

digitalen Rohdaten als Pixelbilder im Internet zugänglich machen, erfolgt im Rahmen des 

Projektes DMG-Lib darüber hinaus eine fachliche Aufbereitung und Anreicherung dieser Daten durch 

Getriebeexperten. Damit wird ein zielorientierter und effizienter Zugriff für unterschiedliche Nutzergruppen, 

wie Konstrukteure, Ingenieurstudenten, interessierte Laien etc., gewährleistet. 

Langfristig besteht das Ziel, die DMG-Lib in eine selbsttragende Einrichtung zu überführen. Die Erfahrungen 

und Ergebnisse, die während des Aufbaus der DMG-Lib gesammelt werden, sollen zudem 

neue Impulse und Hilfsmittel für den Aufbau digitaler Bibliotheken auf anderen Wissensgebieten liefern. 

3. Vorgehen und erste Ergebnisse 

Die Aktivitäten beim Aufbau der DMG-Lib lassen sich in vier Hauptphasen unterteilen, die nachfolgend 

vorgestellt werden. Aufgrund der Komplexität und Vernetzung der beschriebenen Arbeiten ist das 

Zusammenwirken unterschiedlicher Wissenschaftsdisziplinen erforderlich. Dazu wurde eine interdisziplinäre 

Arbeitsgruppe gebildet, die Kompetenzen auf den Gebieten der Konstruktions- und Getriebetechnik, 

der geometrischen Modellierung, der Bilderkennung und -verarbeitung, des Datenbankmanagements, 

des Bibliotheks- und Patentwesens sowie der Softwareergonomie vereint. 

3.1 Quellenbeschaffung und Digitalisierung 

Zunächst werden die relevanten Quellen, wie z. B. Bücher, Artikel, Fotos, Videos, gegenständliche 

Modelle (Bild 3 bis Bild 5), an Universitäten, deren Bibliotheken und Archiven recherchiert, diese beschafft 

und digitalisiert. Im Unterschied zu anderen Projekten für digitale Bibliotheken dienen die umfangreichen 

Digitalisierungsarbeiten in der DMG-Lib nur als notwendige Vorarbeiten für die nachfolgende 

Anreicherung der Quellmaterialien. 

a) b) 

Bild 3: Beispiele von Getriebemodellen a) 160 Jahre alte Holzmodelle aus der Getriebesammlung der TU Dresden; 

b) Vitrine der umfangreichen Sammlung der RWTH Aachen 

- 23 -



Bild 4: Darstellungen von Burmester (Lehrbuch der Kinematik, Verlag von Arthur Felix, Leipzig, 1888) 

Bild 5: Gesammelte Jahrgänge der VDI-Zeitschrift der Universitätsbibliothek Ilmenau seit 1876 

3.2 Aufbereitung und Anreicherung der digitalen Rohdaten 

Im Internet verfügbare Dokumente auf dem Gebiet der Mechanismen- und Getriebetechnik 

(z. B. [Cor]) stehen vorrangig in Form von Pixelbildern zu Verfügung. Somit sind die entsprechenden 

Werke zwar grundsätzlich zugänglich, ein effektives Arbeiten, wie z. B. ein schnelles Auffinden relevanter 

Textstellen oder Abbildungen, wird jedoch nicht unterstützt. Deshalb erfolgt im Rahmen des 

DMG-Lib Projektes die weitere Aufbereitung und Anreicherung der unterschiedlichen Quellen durch 

Getriebeexperten, wodurch ein Mehrwert geschaffen wird. 

- 24 -


Dieser besteht u. a. in der Bereitstellung von: 

• Volltextsuche, die fachlich fundiert unterstützt wird (z. B. durch Beachtung von Synonymen), 

• Hyperlinks im jeweiligen Dokument und zu anderen Dokumenten, 

• erläuternden Hinweisen und wertenden Kommentaren, 

• Suche getriebetechnischer Lösungen auch nach funktions- und strukturbeschreibenden 

Merkmalen und 

• Möglichkeiten zur Variation getriebetechnischer Lösungen. 

Die jeweils durchzuführenden Arbeiten richten sich nach der Art der Quelle. Für die Aufbereitung der 

in Form von Pixelbildern (Rastergrafiken) vorliegenden Daten wird Software benötigt, die sowohl Layout- 

als auch Texterkennungs- und Bildaufbereitungsfähigkeiten zur Verfügung stellt. Um z. B. eine 

Volltextsuche in gescannten Dokumenten zu ermöglichen, ist zuvor eine Texterkennung erforderlich. 

Durchgeführte Tests haben gezeigt, dass in diesem Bereich mit heutiger OCR-Standardsoftware (Optical 

Character Recognition), wie z. B. FineReader der Fa. Abbyy, der auch Frakturschrift erkennt, sehr 

gute Resultate erzielt werden können. 

Eine weitere, neue Qualität des Konzepts der Bibliothek besteht insbesondere darin, die Vielzahl von 

Beschreibungen getriebetechnischer Lösungen, die in unterschiedlichsten Beschreibungsformen (verbal, 

analytisch, grafisch, gegenständlich) vorliegen, jeweils zu abstrahieren und in einem einheitlichen 

Datenformat zu speichern. Die Abstraktion besteht im Auffinden des technischen Prinzips und ergänzender 

Angaben. Als vorteilhafte Modellierungsform von technischen Prinzipen hat sich das 

constraint-basierte Modellieren erwiesen. Durch die einheitliche Beschreibung einer großen Menge 

von technischen Prinzipen und die darauf aufbauenden Analysen sowie die systematische Speicherung 

der Ergebnisse wird ein webbasierter Wissensspeicher aufgebaut, der sich sehr effizient nach 

geeigneten Lösungen durchsuchen lässt. Dies ist besonders wichtig für diejenigen Nutzer, die auf der 

internetbasierten Suche nach Lösungen eines bestimmten getriebetechnischen Problems sind. 

Im Zusammenhang mit dem Auffinden der technischen Prinzipe stehen Fragestellungen zur halb- und 

vollautomatischen Analyse von Linienbildern (technische Darstellungen) einschließlich einer Symbolerkennung 

z. B. für Lagerstellen und Gelenke. Hierzu wurden Tests mit selbstentwickelten Methoden 

und Algorithmen durchgeführt, da geeignete kommerzielle Systeme für den genannten Zweck nicht 

ermittelt werden konnten. Die effektive Ermittlung technischer Prinzipe (Bild 6) ist derzeit u. a. Forschungsgegenstand 

am Fachgebiet Grafische Datenverarbeitung der TU Ilmenau. Mit leistungsfähigen 

Werkzeugen ist voraussichtlich in ein bis zwei Jahren zu rechnen. 

Bild 6: Übergang von einer historischen Abbildung [Grü17] zum zugehörigen technischen Prinzip 

Durch die Nutzung getriebetechnischer Software, die von den Projektpartnern bereitgestellt wurde 

(MASP, [BrDö03]; KINTOP, RWTH Aachen; APPROX, [GSD]), lassen sich die ermittelten technischen 

Prinzipe, die letztlich vollparametrisierte Modelle darstellen, analysieren und somit auf ihre physikalisch-technischen 

Eigenschaften wie z. B. Bewegungsbahn, Bauraum, dynamisches Verhalten untersuchen. 

Die technischen Prinzipe und die entsprechenden Eigenschaften werden in der DMG-Lib mit 

den digitalisierten Quellen verknüpft. Hierdurch ist es möglich gezielt nach diesen Eigenschaften zu 

suchen und die passenden Prinzipe sowie zugehörige Abbildungen und Textstellen aufzufinden. 

3.3 Speicherung und Verwaltung der Daten 

Die beim Digitalisieren, Aufbereiten und Anreichern anfallenden Daten werden zunächst in einer Produktionsdatenbank 

hinterlegt (siehe Bild 7). Bei diesen Daten handelt es sich zum einen um die digitalen 

Rohdaten, gewonnene Derivate und Metadaten, zum anderen aber auch um die Workflowdaten, 

so dass z. B. der aktuelle Bearbeitungsstand jeder einzelnen Quelle festgestellt werden kann. Inhalte, 

die für die Darstellung im Internet freigegeben sind, werden in die Portaldatenbank überführt. 

- 25 -



K o o r d i n a t i o n 

Projektstatus 

Rohdaten 

(Quellen) 

Auffinden, 

Verwertungsrechte, 

Beschaffung 

Digitalisieren 

digitale 

Rohdaten 

Aufbereiten 

aufbereitete 

Daten 

Anreichern 

Registrierung 

Digitalisierungsprozessbeschreibung 

Status-Metadaten 

Status-Metadaten 

P r o d u k t i o n s d a t e n b a n k 

Metadaten 

angereicherte 

Daten 

Informationsmanager/ 

Suchmaschine 

Zusatzsoftware 

... 

Struktursynthese 

Semantisches Netz 

Animationsgenerator 

P o r t a l d a t e n b a n k 

spezielle 

Anfragen 

Suchergebnisse, 


Internet- 

Portal 

Interaktionen 

Nutzer 

Bild 7: Workflow für den Aufbau der DMG-Lib 

Nicht alle im Portal bereitgestellten Inhalte sind statischer Natur. Einige werden erst bei entsprechenden 

Suchanfragen dynamisch durch Zusatzsoftware generiert. So wird z. B. an einer Software gearbeitet, 

die eine Generierung von Animationen in unterschiedlichsten Darstellungsstilen (symbolischer 

Stil, 3D-Stil, antiquarischer Stil; vgl. Bild 8 a und b sowie Bild 9) und wählbaren Dateiformaten (GIF, 

MPEG, X3D …) auf Basis der abstrakten Beschreibung eines Modells ermöglicht. 

- 26 -


a) b) c) 

Bild 8: Einfaches Räderkoppelgetriebe in unterschiedlichen Darstellungsstilen 

a) sinnbildliche Darstellung (Programmsystem MASP, TU Ilmenau); 

b) Darstellung der Grobgestalt (Programmsystem MASP3D, TU Ilmenau); 

c) gegenständliches Funktionsmodell (Getriebesammlung der TU Dresden [WGD]) 

3.4 Das Online-Portal der DMG-Lib 

Das Online-Portal der DMG-Lib stellt die grafische Schnittstelle zwischen dem Nutzer und der 

DMG-Lib her. Es wird über die URL www.dmg-lib.de erreichbar sein. Um eine qualitativ hochwertige 

Realisierung des Portals sicherzustellen, wurden umfangreiche Analysen zur Ermittlung der jeweiligen 

Anforderungen an die Schnittstelle aus Sicht unterschiedlicher Nutzergruppen (u. a. Fachkollegen, 

Konstrukteure, Studierende, interessierte Laien) durchgeführt. 

Dabei wurden mediendidaktische Erfordernisse bei der Wissensdarbietung und Wissensvermittlung 

untersucht, der Bedarf an unterschiedlichen Suchoptionen, wie beispielsweise Suche nach Begriffen, 

nach Strukturen, nach Funktionen, nach Bewegungsbahnen ermittelt sowie Vorschläge zur Gestaltung 

und Navigation erarbeitet. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wurde ein Designvorschlag (Bild 9) 

der Internetpräsenz entworfen, der eine nutzergerechte Informationsbereitstellung, unter Berücksichtigung 

der neuesten Erkenntnisse im Bereich der Softwareergonomie erlaubt. 

Bild 9: Designstudie des Portals der DMG-Lib (Diplomarbeit im Fachgebiet Medienproduktion der TU Ilmenau) mit 

einer Animation im historischen Stil innerhalb einer Buchseite 

- 27 -



4. Zusammenfassung 

Die DMG-Lib soll einen weltweiten Zugriff auf das Wissen im Bereich der Mechanismen- und Getriebetechnik 

in einer neuen Form ermöglichen. Durch eine dynamisch-problemorientierte Bereitstellung 

von Wissen soll sie Projekte in Forschung und Entwicklung unterstützen, die Wiederverwendung vorhandener 

Lösungen für neue Konstruktionen ermöglichen, aber auch neue Wege für das Selbststudium 

oder das Patentwesen bereitstellen. Außerdem soll sie zu einer internationalen Plattform für Konstrukteure, 

Lehrkräfte, Fachautoren etc. auf diesem Gebiet entwickelt werden. Dazu erfolgt aufbauend 

auf digitalisierten Dokumenten unterschiedlichster Quellen eine von Getriebeexperten durchgeführte 

Aufbereitung und Anreicherung, um Dokumente mit hinzugefügten Informationen, Analyseergebnissen, 

Animationen, Querverweisen etc. zu erstellen. Die Arbeiten hierzu werden durch rechnergestützte 

Werkzeuge unterstützt. Der Zugang der in einer Datenbank abgelegten multimedialen Dokumente 

erfolgt für die unterschiedlichen Nutzergruppen über ein Internet-Portal. 

Literatur 

[Bo59] 

[BrDö03] 

Bock, A.: Grundlagen der Getriebelehre. Sonderdruck aus dem Werkleiter–Handbuch. 

Ilmenau, 1959. 

Brix, T.; Döring, U.: Constraint-basierte Berechnung kinematischer Geometrien. Dresden 

Symposium Geometry, Dresden, 2003. 

[Bu88] Burmester, L.: Lehrbuch der Kinematik. Berlin, 1888. 

[Cor] Cornell University Library, Digital Library - Kinematic Models for Design, 

http://historical.library.cornell.edu/kmoddl/index.html 

[DK] Direkte Kinematik einer 6-6 Stewart-Platform, http://www-info1.informatik.uniwuerzburg.de/ 

de/publikationen/DirKin.htm 

[Grü17] Grübler, Martin: Getriebelehre - Eine Theorie des Zwangslaufs und der eigenen Mechanismen. 

Springer-Verlag: Berlin, 1917. 

[GSD] Getriebetechnik-Software der TU-Dresden, 

http://mlu.mw.tu-dresden.de/module/m006/software/index.htm 

[Li70] W. Lichtenheld: Konstruktionslehre der Getriebe. Akademie-Verlag, Berlin 1970. 

[PI] Fa. Physik Instrumente, http://www.physikinstrumente.com 

[Re75] Reuleaux, F.: Theoretische Kinematik, Grundzüge einer Theorie des Maschinenbaus. 

Braunschweig, 1875. 

[ReMo54] Reuleaux, F.; Moll, C.: Konstruktionslehre für den Maschinenbau. Braunschweig: Vieweg- 

Verlag, 1854. 

[WGD] Wissensspeicher – Getriebesammlung der TU Dresden, 

http://mlu.mw.tu-dresden.de/module/m006/wissensp/gs/index.htm 

Danksagung 

Das Projekt DMG-Lib wird im Rahmen des Aufbaus von Leistungszentren für Forschungsinformation 

durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert. Beteiligt sind die Fachgebiete Konstruktionstechnik, 

Getriebetechnik, Graphische Datenverarbeitung und Medienproduktion, die Universitätsbibliothek, 

das PATON und das Universitätsrechenzentrum der TU Ilmenau sowie die Getriebelehrstühle 

der RWTH Aachen und der TU Dresden. 


Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. Günter Höhne 

Dr.-Ing. Torsten Brix 

Dipl.-Ing. Veit Henkel 

Technische Universität Ilmenau 

Fakultät Maschinenbau, FG Konstruktionstechnik 

guenter.hoehne@tu-ilmenau.de 

Dipl.-Inf. Ulf Döring 


Fakultät Informatik und Automatisierung 

FG Graphische Datenverarbeitung 

- 28 -


Einsatz multimedialer Präsentationstechniken am IPEK – 

Institut für Produktentwicklung 

der Universität Karlsruhe (TH) 

A. Albers, N. Burkardt, M. Ohmer, IPEK, Universität Karlsruhe (TH) 

Abstract. Am IPEK werden multimediale Lehr- und Lernformen sowohl Vorlesungen des 

Vor- und Hauptdiploms mit sehr hohen Studierendenzahlen (ca. 550 Studierende) als auch 

in Hauptfachvorlesungen mit relativ kleinen Gruppen (ca. 25 Studierende) umgesetzt. 

Die Lehre ist z.B. vollkommen vom herkömmlichen Tafelanschrieb gelöst und wird mit 

Hilfe eines Tablet-PC's bzw. eines sog. Smart-Boards - einer berührungsempfindlichen 

Leinwand - durchgeführt, sodass Annotationen und Ergänzungen wahlweise direkt in die 

Präsentation eingefügt werden können oder auch auf einem "weißen Blatt" digital entwickelt 

werden können. Auch Videos, Animationen und gefilmte Modelle werden über spezielle 

Schnittstellen direkt in das projizierte Bild eingebunden. Dadurch findet ein didaktisch 

wertvoller Medienwechsel statt, der dem Präsentierenden die Möglichkeit gibt, die 

Lehre frei aufzubauen ohne sich von der Technik lenken lassen zu müssen und ohne den 

Studierenden den Rücken zudrehen zu müssen. Da einige Vorlesungen per Videoübertragung 

in einen weiteren Hörsaal übertragen werden müssen, ist somit auch für die Studierenden 

im zweiten Hörsaal die Möglichkeit gegeben, alle Informationen aufzunehmen. 

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die in der Lehrveranstaltung hinzugefügten Notizen 

abzuspeichern und durch eine strukturierte Datenablage dauerhaft verfügbar zu machen. 

Durch eine vollständige Klassifizierung und Modularisierung der Lehrveranstaltungen 

und eine geeignete Form der Datenablage ist ein durchgängiger Zugriff auf die jeweils aktuellen 

Daten gegeben. Dies ist besonders wichtig, da viele der Grundlagenmodule für 

verschiedene Lehrveranstaltungen genutzt werden können und ständig durch aktuelle Forschungsergebnisse 

ergänzt werden. 

Die Erfolge des ständig erweiterten und verbesserten Medieneinsatzes in der Lehre des 

IPEK werden im Rahmen von Evaluationen erfasst und ausgewertet. Hierbei zeigt sich eine 

klare Tendenz zu einem tieferen Verständnis für komplexe Zusammenhänge und zu einer 

größeren Zufriedenheit der Studierenden mit der Art der Darstellung von Lehrinhalten. 

Einleitung - KaLeP 

Das Karlsruher Lehrmodell für Produktentwicklung KaLeP [Albers et al 2001; Albers und Matthiesen 

2000; Albers und Matthiesen 1999] wird seit dem Jahre 1996 am IPEK – Institut für Produktentwicklung 

(früher Institut für Maschinenkonstruktionslehre und Kraftfahrzeugbau) der Universität Karlsruhe 

(TH) entwickelt und wird hier erfolgreich in der Lehre umgesetzt. Es ist ein durchgängiges und am 

Entwicklungsprozess der Praxis orientiertes Ausbildungssystem zur Vermittlung von Produktentwicklungskompetenz 

an Universitätsingenieure. Insbesondere wird hier das veränderte Umfeld, das Universitätsabsolventen 

in den Unternehmen vorfinden, berücksichtigt. 

KaLeP beruht auf drei Ansätzen zur Vermittlung des unterrichteten Wissens in möglichst praxistauglicher 

Form und wird in den drei hauptsächlichen Lehrveranstaltungen des IPEK umgesetzt – Im Vordiplom 

die Grundlagenvorlesung „Maschinenkonstruktionslehre“ MKL, im Hauptdiplom die Vorlesung 

„Methoden der Produktentwicklung“ MdP und für einige Studierende als Abschluss des Studiums die 

Hauptfachveranstaltung „Integrierte Produktentwicklung“ IP. Bereits durch diese Aufteilung werden die 

Leitgedanken des IPEK Systeme – Methoden – Prozesse sinnvoll aufgeteilt und umgesetzt und die 

Ausbildung zum Produktentwicklungsingenieur ermöglicht. 

Die Unterrichtseinheiten der Lehrveranstaltungen sind in die drei Teile Vorlesung, Übung und Projekt- 

- 29 -

Einsatz multimedialer Präsentationstechniken am IPEK – Institut für Produktentwicklung der Universität Karlsruhe (TH) 


arbeit geteilt. Dadurch ist es möglich, den theoretischen Stoff effektiv zu vermitteln (Vorlesung), dessen 

Anwendung exemplarisch aufzuzeigen (Übung) und in der praktischen Tätigkeit intensiv einzuüben 

(Projektarbeit im Workshop). Der Workshop dient gezielt dem Aufbau wichtiger Fähigkeiten und 

Kompetenzen – wie Teamarbeit, Umsetzungsstärke, Organisation und Kreativität - die bisher bei der 

universitären Ausbildung nicht oder höchstens zweitrangig gefördert wurden. 

Weitere Säulen von KaLeP sind eine möglichst realistische, industrienahe Entwicklungsumgebung 

sowie das unterrichtete Fach-, Methoden und Prozesswissen (siehe Abbildung 1). 

Dreiteilung 

Vorlesung / 

Übung / 

Projektarbeit 

Realitätsnahe 

Umgebung 

Fach-/ 

Methoden-/ 

Prozesswissen 

Abbildung 1: Die drei Säulen des KaLeP 

Alb 

Durch die sehr unterschiedlichen Größen der unterrichteten Studierendengruppen muss der Medieneinsatz 

in der Lehre jeweils an sehr unterschiedliche Randbedingungen angepasst werden: In der 

Grundlagenvorlesung MKL werden zurzeit pro Semester fast 600 Studierende des Maschinenbaus, 

des Chemieingenierwesens und der Verfahrenstechnik pro Semester unterrichtet. Ein Großteil dieser 

Studierenden durchläuft dann anschließend zu Beginn des Hauptdiploms die Lehrveranstaltung MdP. 

Randbedingungen für den Medieneinsatz während der Lehrveranstaltungen 

Da der erste Teil der MKL-Vorlesung (MKL I) und der abschließende Teil MKL III sowie die Lehrveranstaltung 

MdP jeweils im gleichen Semester stattfinden, entsteht somit ein Betreuungsaufwand von 

weit über 1000 Studierenden pro Semester mit stark steigender Tendenz. 

Durch die steigenden Studierendenzahl wird die Kapazität der vorhandenen Hörsäle überschritten, 

daher wurde es seit dem Sommersemester 2004 notwendig, die Lehrveranstaltungen synchron per 

Videoübertragung in einen zweiten Hörsaal zu spiegeln, was eine zusätzliche Herausforderung für 

den sinnvollen Medieneinsatz während der Vorlesungen und Hörsaalübungen darstellt. 

Da gerade in der Konstruktionslehre-Ausbildung der Aspekt des eigenständigen, selbstmotivierten 

Lernens eine immense Bedeutung für das Verständnis des Stoffs hat, werden hier die Studierenden in 

den oben bereits erwähnten, zusätzlich zu Vorlesung und Saalübung statt findenden Workshops in 

Kleingruppen intensiv betreut. Somit ist es möglich, moderne Ansätze der Pädagogik wie z.B. konstruktivistische 

Sichtweisen auf das Lehren und Lernen [Arnold und Siebert, 2003] umzusetzen, was in 

einer Massenveranstaltung sonst große Schwierigkeiten mit sich bringt, auf die praktizierte Art allerdings 

auch einen zusätzlichen sehr hohen Personaleinsatz zur Folge hat, der sich – wie unten dargelegt 

– jedoch im Sinne einer Ausbildung auf einem qualitativ sehr hohen Niveau als sinnvoll, wenn 

nicht sogar unabdingbar herausgestellt hat. 

Im Gegensatz zu den beiden oben genannten Lehrveranstaltungen MKL und MdP ist die Gruppengröße 

am Ende des Hauptdiploms durch eine breite Wahlmöglichkeit der Vertiefungsrichtungen und 

ein zusätzliches Auswahlverfahren wesentlich kleiner. In der Hauptfachveranstaltung „Integrierte Produktentwicklung“ 

werden pro Semester ca. 25 Studierende betreut. Hier sind im Gegensatz zu den 

beiden oben beschriebenen Lehrveranstaltungen schon allein durch die Gruppengröße, aber auch 

durch die Wahl des Unterrichtsraumes vollkommen andere Randbedingungen für den Medieneinsatz 

gegeben. 

- 30 -


Grundsätzliches zum Medieneinsatz in der Lehre 

Der Medieneinsatz in der Lehre soll verschiedenen Anforderungen genügen, die sich aus didaktischen, 

organisatorischen und praktischen Gesichtspunkten herleiten und je nach Betrachtungsweise 

teilweise widersprüchliche Schlussfolgerungen nach sich ziehen können. Einige davon sind: 

• Der Medieneinsatz soll die Studierenden in ihrem Lernprozess unterstützen. 

• Der Medieneinsatz soll den Unterrichtenden bei der Lehre unterstützen, um Zusammenhänge 

schneller und klarer deutlich machen zu können. 

• Die Studierenden dürfen durch den Medieneinsatz nicht überfordert werden (Die Versuchung, 

den Stoff in erhöhter Geschwindigkeit zu präsentieren ist umso größer, je mehr davon bereits 

vorbereitet ist.) 

• Die Studierenden dürfen durch den Medieneinsatz nicht von den eigentlichen Inhalten abgelenkt 

werden 

• Zur Stimulierung der Mitarbeit der Studierenden sollte ein häufiger Medienwechsel erfolgen – 

eine Konsum- oder Fernsehmentalität sollte vermieden werden. 

• Es sollte eine ständige und regelmäßige Aktivierung der Studierenden zum selbständigen Mitdenken 

erfolgen 

• Der Medieneinsatz soll sowohl die Studierenden als auch den Unterrichtenden von „lästigen 

Fleißarbeiten“ wie z.B. das An- und Abschreiben von Formeln und Definitionen entlasten, um 

sich auf die dahinter steckenden Zusammenhänge konzentrieren zu können. 

• Der Medieneinsatz darf nicht zum Mittelpunkt des Unterrichts werden – vielmehr muss er 

möglichst unauffällig „im Hintergrund“ erfolgen, und den eigentlichen Stoff in den Vordergrund 

stellen. 

• Es soll weitestgehend vermieden werden, dass der Dozent den Zuhörern den Rücken zuwendet 

Die Erfüllung dieser Forderungen wird zusätzlich durch die in den Hörsälen bereitgestellte technische 

Infrastruktur eingeschränkt und erschwert – auch in der heutigen Zeit gibt es (nicht nur in Karlsruhe) 

noch Hörsäle, die weitestgehend ohne moderne technische Hilfsmittel ausgestattet sind, wo teilweise 

sogar nicht einmal die Möglichkeit besteht, den Raum bei Tageslicht zu verdunkeln. 

Medieneinsatz in den unterschiedlichen Arten der Lehrveranstaltungen 

Sämtliche Vorlesungen des Instituts basieren auf einer erweiterten, sinnvoll animierten Powerpoint- 

Präsentation, die mittels berührungsempfindlicher Bildschirme durch handschriftliche Anmerkungen 

ergänzt wird. Die weiteren benutzten technischen Medien wie Film- und Toneinspielungen, Kameras 

zum Vorführen von Modellen und Experimenten sowie Zeige- und Markierungsinstrumente sind in 

diese Präsentation eingebunden bzw. werden über geeignete Schnittstellen eingespielt. Dadurch vereinfacht 

sich die Bedienung der Technik und der Dozent hat die Möglichkeit, quasi zwischen verschiedenen 

Medien zu wechseln, ohne die dahinter liegende Technik ebenfalls wechseln zu müssen. 

Der Unterricht besteht aus der Vorführung und Erklärung der in PowerPoint bereits vorgefertigten 

Grundlagen, die den Studierenden zur Vorbereitung bereits vor der Lehrveranstaltung zur Verfügung 

gestellt werden. Auf Animationen wird hier bewusst verzichtet, wenn sie nichts zum Verständnis des 

Stoffes beitragen. Die Entwicklung komplexer Zusammenhänge wird dann in Form handschriftlicher 

Eintragungen auf entsprechende Platzhalter in dieser Präsentation vorgenommen. Somit findet quasi 

ein Wechsel zu der Präsentationsform statt, die vorher durch einen Tafelanschrieb bzw. Anschrieb auf 

Overhead-Folien realisiert wurde, mit dem Vorteil, dass der Dozent weder seinen Standort noch die 

Technik wechseln muss und vor allem den Studierenden zu keinem Zeitpunkt den Rücken zuwenden 

muss und sie direkt ansprechen kann. Dennoch werden sie dabei auf eine neue Art gefordert, indem 

Sie die Anmerkungen mitschreiben müssen. Zwischen diesen beiden Formen wird – mit Unterbrechungen 

durch Video-Einspielungen usw. ständig je nach Bedarf durch den Vorlesungsstoff hin- und 

hergewechselt. Ein großer Vorteil dieser Art der Ergänzung der handschriftlichen Eintragungen ist 

auch, dass diese Anmerkungen zusammen mit der Präsentation gespeichert werden können und somit 

im Gegensatz zu einem Tafelanschrieb auch später noch jederzeit nachvollziehbar und dokumentiert 

sind. 

Weitere Präsentationsmedien wie z.B. eine an den Rechner angeschlossene kamerabasierte Präsentationseinheit 

können per Knopfdruck zugeschaltet werden, um die immer in den Lehrveranstaltungen 

vorhandenen Modelle der besprochenen technischen Systeme zu zeigen und so zu vergrößern, dass 

- 31 -



alle Studierenden die wichtigen Details erkennen können. 

In der oben beschriebenen Hauptfachveranstaltung „Integrierte Produktentwicklung“ konnten die technischen 

Bedürfnisse weitgehend den Anforderungen des Instituts angepasst werden, da die Vorlesung 

wie oben beschrieben durch den Hörerkreis von lediglich ca. 25 Studierenden in einem institutseigenen 

Seminarraum statt finden kann, der entsprechend technisch ausgestattet wurde. Der Dozent 

hat die Möglichkeit, seine Anmerkungen entweder direkt auf dem berührungsempfindlichen Bildschirm 

des verwendeten Laptops (Tablet PC) anzubringen oder nach Bedarf auch direkt an der Tafel, auf 

welche die Präsentation projiziert wird. Diese – ein so genanntes Smart Board – ist ebenfalls berührungsempfindlich 

und bietet durch einige zusätzliche Optionen sogar noch eine breitere Einsatzmöglichkeit 

als die verwendeten Tablet PC’s. Der überschaubare Hörerkreis erlaubt es außerdem, die 

vorhandenen Modelle durch die Reihen zu geben. 

Die Lehrveranstaltungen Maschinenkonstruktionslehre und Methoden der Produktentwicklung müssen 

durch den großen Hörerkreis in großen Hörsälen stattfinden. Wie bereits beschrieben, ist die Veranstaltung 

durch die Kapazität dieser Hörsäle auf zwei Säle aufgeteilt. Der Dozent unterrichtet in einem 

der Hörsäle „live“, in den anderen Hörsaal wird die gesamte Vorlesung per Video übertragen. Dies 

bringt neue Herausforderungen mit sich, um den Studierenden, die im zweiten Hörsaal sitzen, die 

gleiche didaktisch wertvolle Ausbildung zu ermöglichen. Die dabei auftretenden Schwierigkeiten sind 

oft sehr einfacher Natur: Wenn der Dozent z.B. intuitiv auf Dinge zeigt, die von der Kamera nicht erfasst 

werden oder mit dem Laserpointer auf Details im projizierten Bild zeigt, ist das im zweiten Hörsaal 

oft nur sehr schwierig oder überhaupt nicht zu erkennen. Daher wurde die Art der Präsentation 

diesen Randbedingungen angepasst: Modelle werden grundsätzlich beim Erklären abgefilmt und erscheinen 

dabei in beiden Hörsälen auf der Projektionsfläche. Markierungen im projizierten Bild werden 

nur noch über die eingebaute Notizfunktion eingefügt usw. 

Dieser Kompromiss zwingt den Dozenten zwar, sich nun doch wieder von der Technik lenken zu lassen, 

stellt aber in Anbetracht der schwierigen Randbedingungen eine akzeptable Lösung dar, die den 

didaktischen Aufbau der Lehrveranstaltung mit der entsprechenden Routine nicht beeinflussen. 

Das Internet [@ipek] wird im Rahmen dieser Lehrveranstaltungen als Kommunikations- und Informationsmedium 

genutzt, bewusst aber nicht als E-Learning-Plattform, die ein vollkommen selbständiges 

Lernen außerhalb der Lehrveranstaltungen abdeckt. Sämtliche Aushänge, Ankündigungen und Terminpläne 

werden über dieses Medium zur Verfügung gestellt, ebenso die Unterlagen, welche die Studierenden 

z.B. zur Vorbereitung auf die Saalübungen benötigen. Weiterhin werden einige Kommunikationswege 

zur Verfügung gestellt: In einem Diskussionsforum gibt es Bereiche für fachliche und 

organisatorische Fragen, ein Feedbackportal ermöglicht anonyme Kritik und die Anmeldung zu den 

einzelnen Bereichen der Lehrveranstaltung funktioniert schnell und problemlos übers Internet. Das 

Lehrpersonal ist ständig per E-Mail erreichbar, um kurzfristig auftauchende Fragestellungen unkompliziert 

zu beantworten. 

Die Studierenden nutzen diese Angebote intensiv. In der Zeit der Klausurvorbereitung wird auf neue 

Beiträge im Klausur-Forum teilweise in wenigen Stunden mehrere hundert mal zugegriffen. 

Gerade im Informationszeitalter fällt es schwer unter dem Begriff Multimedia nicht sofort nur an den 

Einsatz moderner Techniken wie Laptop, Beamer etc. zu denken. Wie bereits erwähnt, ist es aber 

ausschlaggebend dem Lehrziel angepasste Werkzeuge anzuwenden. Der Mehrebenenschnitt, der 

den Studierenden erfahrungsgemäß erhebliche Verständnisprobleme macht, kann mit von Studierenden 

selbst durchgeführten Schnitten an Äpfeln viel einleuchtender plausibel gemacht werden, als 

durch eine animierte Präsentation! 

Datenablage und –bereitstellung 

Am Institut wird ein Klassierungsschlüssel genutzt, um Daten über Themengebiete, die für das Ingenieurwesen 

interessant sind, sinnvoll und schnell zugreifbar abzulegen. Auch die Vorlesungsunterlagen 

sind streng nach diesem Schema modularisiert und abgelegt. 

Die Klassifizierung dieser Themengebiete wird auch für die Studierenden beibehalten. Somit ist jedes 

Themengebiet einer festen Klassierungsnummer zugeordnet. Das bringt für die Studierenden mit sich, 

dass die Themengebiete in den Lehrveranstaltungen nicht fortlaufend nummeriert sind: Die Reihenfolge 

der unterrichteten Themengebiete kann z.B. folgendermaßen lauten: 

K.6.7. Lagerungen und Führungen 

K.5.3. Toleranzen und Passungen 

- 32 -


K.6.5. Federn 

… 

Die Inhalte der Vorlesung werden den Studierenden zu Beginn des Semesters in dieser Form chronologisch 

geordnet mitgeteilt, damit ihnen der Überblick in dieser für sie neuen Form der Informationsordnung 

erhalten bleibt. 

Nach kurzer Eingewöhnungszeit und vor allem in höheren Semestern akzeptieren die Studierenden 

diese Art der nicht fortlaufenden, sondern thematisch klassifizierten Nummerierung. Ein großer Vorteil 

wird in den Vorlesungen des Hauptdiploms erkennbar: Sobald ein Themengebiet, dessen Grundlagen 

im Vordiplom behandelt wurden, in einer der fortführenden Vorlesungen vertieft wird, ist durch die 

beschriebene Klassifizierung ein direkter Zugriff auf die bereits vorhandenen Unterlagen möglich und 

diese können dem neuen Stoff unkompliziert zusortiert werden. 

Diesem Schema folgend wird den Studierenden ebenfalls eine große Wissens- und Nachschlagebasis 

zur Verfügung gestellt. Im Produktentwicklungszentrum des Instituts – der Arbeitsbereich, der für die 

Studierenden eingerichtet wurde - ist eine Bibliothek (siehe Abbildung 2) vorhanden, in der eine große 

Menge für die aktuellen Themen in der Lehre relevante Themen abgelegt werden. Diese Bibliothek 

umfasst Dissertationen, Lehrunterlagen, Kataloge, Zeitschriftenartikel und –ausschnitte sowie Hinweise, 

die eigens für diese Wissensbasis erstellt wurden und eine große Menge weiteres Zusatzmaterial. 

Im Produktentwicklungszentrum stehen den Studierenden 130 modern ausgestattete Rechnerarbeitsplätze 

zur Verfügung, an denen sie die in den zusätzlich statt findenden Lehrveranstaltungen (CAD- 

Kurse, CAE-Workshops etc.) erworbenen Kenntnisse im Rahmen ihrer Projektarbeit und im Sinne 

einer konstruktivistischen Ausbildung einüben und selbst anwenden können. 

Abbildung 2: Bibliothek als Wissensbasis für die Studierenden 

Evaluation 

Sowohl die regelmäßige Evaluation der Lehrveranstaltungen durch die Fakultät für Maschinenbau als 

auch eine Reihe selbst entwickelter, spezifischer Fragebögen für die Studierenden belegen durchweg, 

dass die Präsentationsform, die Aufbereitung der Medien und der Internetauftritt des IPEK von den 

Studierenden als förderlich für den Lernfortschritt empfunden werden. 

- 33 -



Ein am IPEK regelmäßig durchgeführter Mustertest, der das Problemlösungsverhalten der einzelnen 

Jahrgangsstufen analysiert, zeigt deutlich, dass die Studierenden seit der Einführung von KaLeP eine 

deutlich gesteigerte Problemlösungsfähigkeit zeigen, was darauf hindeutet, dass die gewählte und von 

Jahr zu Jahr verbesserte Form der didaktischen Aufbereitung der Lehrveranstaltungen den Lernprozess 

in geeigneter Weise unterstützt. Abbildung 3 zeigt die Steigerung in der Analysefähigkeit der 

Studierenden. Details über diese Testergebnisse sind in [Albers et al 2003] ausführlich beschrieben. 

60,0% 

50,0% 

49,7% 

52,4% 

40,0% 

30,0% 

30,4% 

34,4% 

20,0% 

10,0% 

0,0% 

1999 2000 2001 2003 

Abbildung 3: Prozentsatz der Studierenden, die in der Lage waren, die Funktion eines bisher unbekannten 

technischen Systems zu analysieren 

Im Rahmen eines Austauschprogramms mit der University of Purdue (USA) dürfen jedes Semester 

jeweils ca. 10 Studierende der Universität Karlsruhe ein Semester lang an die Purdue-Universität studieren 

und etwa die gleiche Anzahl amerikanischer Studierender besucht für ein Semester die Lehrveranstaltungen 

an der Universität Karlsruhe (TH). Die betreuenden Dozenten der Purdue-Universität 

und die dortigen Studierenden bescheinigen sowohl den deutschen Studierenden als auch dem Karlsruher 

Lehrmodell ein äußerst hohes Niveau. 

Literatur 

[Albers et al 2003]: Albers, A.; Matthiesen, S.; Ohmer, M.: „Alterations in students’ ability to solve problems 

by introduction of the Element Model C&CM into the Karlsruhe Education Model for Industrial 

Product Development KaLeP”, 14th International Conference on Engineering Design ICED 03, Stockholm, 

Schweden, 2003. 

[Albers et al 2001]: Albers, A., Burkardt, N. und Matthiesen, S., “New education concepts for the training 

of creative engineers - The Karlsruhe education model for industrial product development -KaLeP- 

“, Proceeding of the 23rd SEED Annual Design Conference and 8th National Conference on Product 

Design Education, Derby, United Kingdom, 2001. 

[Albers und Matthiesen 2000]: Albers, A. und Matthiesen, S., „Neue Lehrmodelle zur Ausbildung kreativer 

Konstrukteure - Das Karlsruher Lehrmodell für Produktentwicklung - KaLeP-“ , VDI - Tagungsband 

4. Deutscher Konstrukteurstag, 6./7. September; Bochum; 2000. 

[Albers und Matthiesen 1999]: Albers, A. und Matthiesen, S., „Maschinenbau im Informationszeitalter - 

Das Karlsruher Lehrmodell“; 44. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, Maschinenbau im 

Informationszeitalter 20, Technische Universität Ilmenau; 1999. 

[Arnold und Siebert 2003]: Arnold, R. und Siebert, H.: „Konstruktivistische Erwachsenenbildung“, 

Schneider-Verlag, Hohengehren, 2003. 

[Hochschulrektorenkonferenz 1996]: „Moderne Informations- und Kommunikationstechnologien (Neue 

Medien) in der Hochschullehre“ – Dokumente zur Hochschulreform 111 / 1996, Hochschulrektorenkonferenz 

, Berlin, 1996. 

[Hochschulrektorenkonferenz 1998]: „Einsatz neuer Medien in Lehre und Forschung“ – Beiträge zur 

Hochschulpolitik 2 / 1998, Hochschulrektorenkonferenz, Bonn, 1997. 

- 34 -


[Wunner und Rosenstiel 1999]: Wunner, J. und Rosenstiel, W.: „Multimedia in der Hochschullehre- Ein 

Überblick über die Grundlagen und aktuelle Konferenz-Werkzeuge“, Berichte des Wilhelm-Schlick- 

Instituts für Informatik der Universität Tübingen, WSI-99-7, Tübingen, 1999. 

[@ipek] www-Dokument: http://www.ipek.uni-karlsruhe.de: Internetseiten des Instituts für Produktentwicklung 

der Universität Karlsruhe 


o. Prof. Dr.- Ing. Dr. h. c. Albert Albers 

Dipl.-Ing. Norbert Burkardt 

Dipl.-Ing. Manfred Ohmer 

IPEK – Institut für Produktentwicklung 


Kaiserstr. 12 

76131 Karlsruhe 

Tel.: +49 721 608 2371 

Fax: +49 721 608 6051 

E-Mail: sekretariat@ipek.uni-karlsruhe.de 

- 35 -


Wissenslabor Betriebswirtschaft – WiLabBW – ein Konzept 

multimedialer Lehr- und Lernmodule auf der eLearning- 

Plattform metacoon 

H. Schneider, N. Rosbigalle, TU Ilmenau 

Abstract. Auf der Grundlage eines interdisziplinären Konzeptes werden im Rahmen des 

Wissenslabor Betriebswirtschaft – WiLabBW - multimediale Lehr- und Lernmodule als 

internetbasierte Software für die Aus- und Weiterbildung sowohl im universitären Bereich 

als auch für unternehmensinterne Kurse erarbeitet, um betriebswirtschaftliche Methoden 

und Instrumente durch Lernen und Üben ebenso wie durch die Bearbeitung praxisnaher 

Fallstudien zu vermitteln. 

Für die Arbeit mit dem WiLabBW wird die innovative e-Learning-Plattform metacoon ® 

eingesetzt, die mittels der in unterschiedlichen Perspektiven bereitgestellten Lehr- und 

Lernformate ein interaktives und individuell gestaltbares Lernen ermöglicht. Sie unterstützt 

die Kommunikation zu Lehrenden und Gruppenmitgliedern, fördert damit gemeinsame 

Erfahrungen bei der Wissensaneignung in einer lebendigen Lerngemeinschaft und 

eröffnet durch eine enge Zusammenarbeit mit ausgewählten Unternehmen zusätzliche Erfahrungsbereiche. 

Der Beitrag stellt sowohl das Konzept des Wissenslabor Betriebswirtschaft als auch Beispiele 

für bisher erarbeitete Lehr- und Lernmodule vor. 

Einführung und bisherige Entwicklungen 

Das Wissenslabor Betriebswirtschaft – WiLabBW - ist eine internetbasierte Lehr-, Lern- und Kommunikationssoftware 

für Wissenschaft und Praxis, die sowohl Lernen und Üben als auch praktisches 

Erleben und Kommunikation betriebswirtschaftlicher Methoden, Verfahren und Instrumente ermöglicht. 

Im Rahmen bundes- und landesgeförderter Projekte entstand in den letzten Jahren auf Basis der 

Plattform „Freestyle Learning“ 1 ein komplexer Pool an e-Learning-Modulen. Mit diesen Projekten wurde 

eine flexible Lernumgebung geschaffen, in der der Lernende die Möglichkeit erhält, sich individuell 

nach eigenen Präferenzen, Vorkenntnissen und Rahmenbedingungen die Lehrinhalte zu erschließen. 

Die Ergebnisse wurden u. a. als Buch mit beigefügter DVD veröffentlicht. 2 

Mit metacoon 3® ist nunmehr eine innovative e-Learning-Plattform verfügbar, deren Infrastruktur das 

Lehren und Lernen online ermöglicht. metacoon ® wurde an der Bauhaus Universität Weimar als modulare, 

adaptierbare Lern- und Arbeitsumgebung entwickelt, welche das Studieren und Lehren, aber 

auch die Arbeit in Forschungsprojekten in unterschiedlichen Strukturen, z. B. an Lehrstühlen, in interdisziplinären 

Forschungsteams etc. unterstützt. Damit eignet sich die Plattform für Fernstudiengänge, 

zur Ergänzung der Präsenzlehre, als Wissensspeicher und als Kommunikationsplattform ebenso wie 

für das Projektmanagement. Das System stellt alle notwendigen Werkzeuge zur Erstellung, Verwaltung 

und Verteilung multimedialer Lehr- und Lernformate zur Verfügung. Statt einer heterogenen Architektur 

aus verschiedenen Einzelsystemen, z.B. für das Lernmanagement, die Übungsverwaltung, 

die Literaturverwaltung, wurden alle Funktionen in ein einheitlich und leicht zu bedienendes System 

integriert. 

Die e-Learning-Plattform metacoon ® wird inzwischen als umfassendes Tool für das Projekt Wissenslabor 

Betriebswirtschaft (WiLabBW) genutzt. Bei WiLabBW handelt es sich um ein Kooperationsprojekt 

1 vgl. Kaminski/Raabe (2004), Grob/v. Brocke/Lahme (2001) 

2 Grob et al. (2004) 

3 metacoon® ist eine opensource-Software und kann kostenfrei bei www.campussource.de bezogen werden 

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Wissenslabor Betriebswirtschaft - WiLabBW - ein Konzept multimedialer Lehr- und Lernmodule auf der eLearning-Plattform metacoon 


der Technischen Universität Ilmenau mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der Bauhaus Universität 

Weimar und der Technischen Universität Kaiserslautern. Nach einem einheitlichen Konzept wird 

der Content in einem kooperativ pflegbaren Pool feingranularer Lerninhalte und –medien erarbeitet 

und evaluiert. Die einzelnen Module können sowohl zu komplexen Kursmaterialien zusammengestellt 

als auch in Form von Nachschlagewerken oder navigierbaren Wissensnetzwerken in der Aus- und 

Weiterbildung genutzt werden. 

2 Das Konzept des Wissenslabor Betriebswirtschaft 

Anhand von drei Thesen, die die grundlegende Idee des Wissenslabors Betriebswirtschaft bilden, wird 

im Folgenden das Konzept vorgestellt: 

1. Das Wissenslabor Betriebswirtschaft ist eine interdisziplinär einsetzbare Lehr- und Lernsoftware. 

2. Das Wissenslabor Betriebswirtschaft ermöglicht kommunikatives und erlebnisorientiertes Lernen. 

3. Die Lehr- und Lernformate werden im Wissenslabor Betriebswirtschaft multiperspektivisch bereitgestellt. 

2.1 Interdisziplinarität 

Der Einsatz von e-Learning-Modulen ist heute nicht mehr auf den klassischen Bereich von Bildungseinrichtungen 

beschränkt. In vielen Unternehmen bestehen erhebliche Defizite in der betriebswirtschaftlichen 

Kompetenz. Das Wissenslabor Betriebswirtschaft eröffnet deshalb nicht nur Studierenden 

an Hochschulen Möglichkeiten für interaktives und multimediales Lernen sondern insbesondere auch 

Mitarbeitern in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), die über geringe Mittel für die Aus- und 

Weiterbildung verfügen. 

Die Entwicklung der Lehr- und Lernmodule erfolgt daher auch in enger Zusammenarbeit mit ausgewählten 

Unternehmen. Auf der Grundlage des Pools an feingranularen Lerninhalten wird die Gestaltung 

einer optimalen Konfiguration entsprechender innerbetrieblicher bzw. seminarbegleitender Lernmodule 

ermöglicht. Abbildung 1 stellt vereinfacht die Erstellung und den Einsatz der Lernmodule des 

Wissenslabor Betriebswirtschaft dar. 

Contenterstellung 

im Fachgebiet 

Vorlesungen zum 

Produktionsmanagement 

Zusammenarbeit 

mit Unternehmen 

Hauptseminar 

Projektarbeiten 

Diplomarbeiten 

Abbildung 1:Einsatz des Wissenslabor Betriebswirtschaft in Hochschule und Unternehmen 

Die Technische Universität Ilmenau, die Friedrich-Schiller-Universität Jena und die Bauhaus- 

Universität Weimar verfügen im Verbund mit den Studiengängen Medientechnologie, Angewandte 

Medienwissenschaft, Medienwirtschaft, Wirtschaftsinformatik und Betriebswirtschaftslehre über ein 

interdisziplinäres Potenzial zur Unterstützung der Content-Entwicklung ebenso wie über einen großen 

Nutzerkreis für das Wissenslabor Betriebswirtschaft. 

Die Kommunikation zwischen Studenten und Unternehmen, die einerseits im Rahmen von Hauptseminaren, 

Projekt- und Diplomarbeiten, andererseits im Rahmen der Vorlesungen in den unterschiedlichen 

Fächern entsteht, initiiert eine zusätzliche Erfahrungswelt und Querverbindungen zwischen Studium 

und Weiterbildung. Darüber hinaus werden als Nebeneffekt während des Studiums bereits Kontakte 

zwischen Thüringer Unternehmen und Absolventen, Diplomanden und Praktikanten hergestellt, 

die ein wirksames Mittel gegen die zunehmende Abwanderung des hoch qualifizierten Fach- und Führungskräftenachwuchses 

bilden. 

- 38 -


2.2 Kommunikation und Erlebnisorientierung 

Ziel des Einsatzes des Wissenslabor Betriebswirtschaft ist weiterhin, durch die Kommunikation und 

die gemeinsame Erfahrung bei der Wissensaneignung die Entstehung einer lebendigen Lerngemeinschaft 

zu fördern. Dazu verfügt die Plattform metacoon ® über vielfältige Kommunikations- und Koordinationsinstrumente, 

die nur zu einem Teil im Wissenslabor Betriebswirtschaft eingesetzt werden. 

Eingesetzte Kommunikationsinstrumente sind vor allem die Pinnwand, Diskussionsforen, Chaträume 

und Sofortnachrichten. Bei den Koordinationsinstrumenten finden der Kurskalender, die Aufgabenverwaltung, 

Umfragewerkzeuge, der Dateimanager und die Bildergalerie Anwendung. Die Arbeitsweise 

dieser Instrumente soll im Folgenden kurz vorgestellt werden: 

• Pinnwand 

Pinnwände werden im Wissenslabor Betriebswirtschaft thematisch geordnet. Jedes Mitglied 

des Portals kann Pinnwandeinträge, bestehend aus Texten und Bildern, anlegen und mit speziellen 

Zugriffsrechten versehen. Zusätzlich können Dateien und Umfragen angehängt werden. 

Dadurch entsteht eine Art „schwarzes Brett“ auf dem alle Neuigkeiten veröffentlicht werden 

können. 

• Diskussionsforen 

Insbesondere direkt nach Vorlesungen, aber auch in Phasen der Nachbereitung, treten oft 

Verständnisschwierigkeiten und Fragen auf. Im Wissenslabor Betriebswirtschaft ist es daher 

möglich, jederzeit Fragen an den Lehrenden zu stellen, die dieser dann beantwortet. Gegebenenfalls 

können fachliche oder technische Fragen auch bereits durch vorhandene Erfahrungen 

der Studierenden ohne Beteiligung des Lehrenden beantwortet werden. Zusätzlich können 

von den Lehrenden Beiträge, ergänzt um Verständnisfragen, eingestellt werden, um die 

Diskussion unter den Kursteilnehmern anzuregen. 

• Chaträume 

Chaträume bieten zu definierten Zeiten die Möglichkeit, gemeinsam mit dem Lehrenden über 

aktuelle Probleme zu diskutieren. Zudem können weitere Experten, bspw. aus Unternehmen, 

zu diesen Chats eingeladen werden um von ihrem Arbeitsplatz aus mitdiskutieren. Weiterhin 

bietet das Portal die Möglichkeit, Webseiten und damit Lernmaterialien innerhalb der 

Chaträume zu senden, der Empfänger kann dann die Seite direkt auf seinem Bildschirm sehen. 

Beiträge im Chat können strukturiert gesammelt und nach Fragen sortiert ausgegeben 

werden. 

• Sofortnachrichten 

Sofortnachrichten können an eine oder mehrere Personen gleichzeitig gesendet werden. Sie 

erscheinen beim Empfänger als Popup-Fenster. Wenn der Nutzer online ist, erscheint die 

Nachricht sofort, ansonsten beim nächsten Einloggen. Es ist weiterhin möglich, die Gültigkeitsdauer 

festzulegen, z.B. wenn jemanden zum Chat eingeladen wird, sofern er die Nachricht 

innerhalb der nächsten x Minuten liest. 

• Kurskalender 

Der Kalender ermöglicht eine kooperative Terminplanung; neben der Verwaltung der eigenen 

Termine können auch Termine der Gruppe koordiniert werden. Vor dem Eintrag eines neuen 

Termins für mehrere Benutzer prüft der Kalender ob Terminkollisionen auftreten. 

• Aufgabenverwaltung 

Die Aufgabenverwaltung soll einem Team helfen, die Gesamtkurs- oder Projektaufgaben in 

überschaubaren Arbeitspaketen (Aufgaben) an die Teammitglieder zu verteilen und die Abarbeitung 

zu verfolgen. Beispielsweise können Lehrende eine Liste aller zu erledigender Aufgaben 

eines Kurses zusammenstellen. Der Lehrende kann verfolgen, welche Aufgaben von welchen 

Lernenden bereits erledigt wurden und hat damit die Möglichkeit, bei Schwierigkeiten 

unterstützend einzugreifen. 

• Umfragewerkzeug 

Mit Hilfe des Umfragetools können komplexe Fragebögen entwickelt werden, welche dann bei 

der Evaluation der Kurse eingesetzt werden. Für eine demokratischere Abstimmung zum Beispiel 

von Terminalternativen in einer Gruppe kann die Voting-Funktion der Pinnwand genutzt 

werden 

- 39 -



• Dateimanager 

Der Dateimanager ist für den schnellen Dateiaustausch und die kooperative Bearbeitung von 

Dateien gedacht. Jeder Benutzer bekommt ein eigenes Homeverzeichnis und damit Platz für 

eigene Dateien und Ordner. Gruppen können Gruppen-Ordner anlegen, um Dateien auszutauschen. 

Je Datei können separat Zugriffsrechte festgelegt werden. Zusätzlich ist erkennbar, 

welche Datei gerade von einem anderen Benutzer bearbeitet wird und wann eine Bearbeitung 

voraussichtlich wieder möglich ist. 

• Bildergalerie 

Mit der Bildergalerie können Bilder verwaltet und ausgetauscht werden. 

2.3 Multiperspektivische Lehr- und Lernmodule 

Die Lehrinhalte der Allgemeinen Betriebswirtschaftslehre werden in fünf unterschiedlichen Perspektiven 

aufbereitet und zugänglich gemacht. Der Nutzer kann je nach individueller Neigung beim Lernen 

und Üben eigene Prioritäten setzen. 

Die 5 Perspektiven des „Wissenslabor Betriebswirtschaft“: 

1. Text Studies: 

Den Lernenden werden aus pädagogischen Gründen einfache, methodisch und didaktisch 

zweckmäßig aufbereitete Textmodule der Betriebswirtschaftslehre mit aussagefähigen Grafiken 

zur Verfügung gestellt. Wichtige Termini werden durch Verlinkung mit Glossareinträgen 

verdeutlicht. In den Text Studies wird Wissen in kompakter Version ähnlich einem Lehrbuch 

präsentiert und um digitale Repräsentationsformen hinsichtlich Strukturierung, Navigation und 

Suche ergänzt. 

2. Slide Shows: 

Diese Perspektive erlaubt dem Lernenden, sich den Inhalten mit Hilfe vertonter Präsentationen 

zu nähern. Der Lehrstoff wird wie in einem Vortrag anhand geeigneter Abbildungen dargestellt 

und erläutert, so dass die Lernenden eine audiovisuelle Vermittlung des Lehrstoffs erhalten. 

3. Check-Up: 

Zum Trainieren von Faktenwissen werden Kerninhalte vom Lehrenden ausgewählt und als 

Fragen mit zugehörigen richtigen und falschen Antworten formuliert. Die Abfrage erfolgt abwechslungsreich, 

da auch in dieser Perspektive verschiedene Medien- und Abfragtypen angewendet 

werden können. 

4. Learning by Doing: 

Learning by Doing erlaubt das interaktive, praktische Erproben des Gelernten, insbesondere 

der Instrumente und Methoden der Betriebswirtschaftslehre mit Hilfe von Simulationstools. Der 

Akteur kann experimentieren und dadurch die Grenzen des jeweiligen Verfahrens testen und 

kennen lernen. 

5. Case Studies 

In der Case Study-Perspektive werden Fallstudien genutzt, um die Lernenden in praxisorientierte 

Szenarien zu versetzen. Hierzu sind lernzielorientierte Problemstellungen in einer motivierenden 

Rahmenhandlung dargestellt, Aufgaben formuliert und Referenzlösungen angegeben. 

Der Lernende erhält die Möglichkeit seine eigenen Lösungswege zu entwickeln und diese 

mit Expertenmeinungen zu vergleichen. Es werden vom Lernenden eigene Lösungsvorschläge 

zu Problemstellungen gefordert, für die keine einwertigen Lösungen existieren. 

Zusätzlich zu diesen Perspektiven finden noch folgende Instrumente zur medialen Unterstützung des 

Lernens Anwendung: 

• Newsgroups: 

Ziel ist es, eine lebendige Gemeinde von Lehrenden und Lernenden der Betriebswirtschaft zu 

kreieren, die sich ständig über aktuelle Trends, Veranstaltungen, neue Studiengänge und Abschlüsse 

oder aber auch über weitere neue Medienprodukte informieren und austauschen 

kann. 

- 40 -


• Nachschlagewerke 

Im Wissenslabor Betriebswirtschaft können beliebige Nachschlagewerke eingerichtet werden, 

je nach dem, welche Informationen kooperativ gesammelt und dem Lernenden angeboten 

werden sollen. Ein weit verbreitetes Nachschlagewerk (neben dem Literatur-Verzeichnis - siehe 

anderes Werkzeug) ist das Glossar. 

Eine Sammlung von Links zu jedem behandelten Schwerpunkt eröffnet dem Lernenden beispielsweise 

die Chance zu einem geleiteten und strukturierten Einstieg in weitere Informationen 

zum jeweiligen Thema. Links können zu Veröffentlichungen (Bücher, Zeitschriften, Tagungsbände, 

etc.), zu einschlägigen Lehrstühlen, Firmen oder themenspezifischen Internetseiten 

erfolgen. 

• Video 

Mit Hilfe von Kurzvideos erhalten die Lernenden spezifische Einführungen in die jeweilige Thematik, 

Darstellungen der betrieblichen Wirklichkeit oder die Illustration einzelner betriebswirtschaftlicher Verfahren 

und Methoden vor einem praktischen Hintergrund. 

3 Nutzenbetrachtung und Ausblick 

Das Wissenslabor Betriebswirtschaft soll die künftigen Anforderungen an ein lebenslanges Lernen 

realisieren, neue Konzepte des Lehrens und Lernens erproben und durch Nutzung von Netzwerkeffekten 

neue Kooperationsformen zwischen Hochschulen und Unternehmen entwickeln. 

Unter Nutzung der im Wissenslabor Betriebswirtschaft bereits vorliegenden Lehr- und Lernmodule 

werden Lehrveranstaltungen als Blended Learning gestaltet, das die multimedialen Lehrinhalte eingebettet 

in einem ganzheitliches Konzept anbietet. Die vielfältigen Kommunikations- und Kooperationsinstrumente 

ermöglichen ein vertiefendes tutorielles Betreuungsverhältnis. Hier sollen die Lehr- und 

Lernzusammenhänge bspw. durch moderierte virtuelle Diskussionen im Forum, individuelle Beratungen 

per e-Mail oder virtuelle Sprechstunden mit Lehrenden in Chaträumen vertieft werden. 

Nutzen für Studierende: 

Das Wissenslabor Betriebswirtschaft bietet neben der Nutzung als Lehr- und Lernsoftware 

ausgezeichnete Möglichkeiten für studentische Projektseminare. Aufgrund des ständigen Erweiterungsbedarfs 

für den Content können Studenten bereits während der Projektlaufzeit in 

die Arbeit einbezogen werden. Bereits in der Vergangenheit wurden mehrere Projektseminare 

zur Contenterstellung mit gutem Erfolg durchgeführt. Das dabei entwickelte Engagement und 

die Ergebnisse haben alle Beteiligten, einschließlich des betreuenden Lehrpersonals, von dieser 

Form der der Zusammenarbeit, Studenten mit "echten", sinnvollen und wirklich benötigten 

Aufgaben zu konfrontieren, überzeugt. 

Nutzen für die Hochschule: 

Für die Hochschule ergibt sich der Vorteil, die erarbeiteten Inhalte begleitend zur angebotenen 

Vorlesung einzusetzen. Die Vermittlung von Studieninhalten wird damit auf eine völlig neue 

Stufe gehoben. Der Student erhält die Möglichkeit, Vorlesungen zu besuchen und sich begleitend 

mit den multimedial aufbereiteten Inhalten auseinanderzusetzen. Zur Vertiefung der Lehrund 

Lerninhalte kann der Studierende je nach individueller Neigung auf die oben erläuterten 

Perspektiven zurückgreifen. Neben der studentischen Motivation entsteht damit vor allem ein 

erhebliches Flexibilisierungspotenzial für die Lehre. 

Lern- und Lehrinhalte multimedial anzubieten und von jedem Ort aus zugänglich zu machen, 

eröffnet in einer langfristigen Perspektive die Möglichkeit externe Finanzquellen zu erschließen. 

Sind Ausbildungsinhalte in dieser Form aufbereitet, erhalten innovative Ausbildungs- und 

Finanzierungskonzepte wie „Weiterbildungsakademien" und "Virtuelle Hochschulen" die praktische 

Grundlage bzw. die Voraussetzung für ihre eigentliche Arbeit. 

Literatur 

Grob, H.L.; v. Brocke, J.; Lahme, N.(2001): Arbeitsbericht Nr. 20 – Freestyle Learning – Das Mediendidaktische 

Konzept in Arbeitsberichte zu "CAL+CAT" hrsg. v. H.-L. Grob, Münster 2001 

Grob, H.L.; v. Brocke, J.; Lahme, N.; Wahn, M. (Hrsg.) (2004): Controlling – Lerneinheiten zum Wissensnetzwerk 

Controlling, München 2004 

- 41 -



Kaminski, H.; Raabe, R. (2004): Arbeitsbericht Nr. 27 - Wissensnetzwerk Controlling – Evaluationsergebnis 

der didaktisch-pädagogischen Begleitergruppe, in: Arbeitsberichte zu "CAL+CAT" hrsg. v. H.-L. 

Grob, Münster 2004 


Univ.-Prof. Dr. oec. habil. Herfried Schneider 


Fachgebiet Produktionswirtschaft/IBL 

Postfach 100565 

98684 Ilmenau 

Tel.: 03677/69 40 10 

e-Mail: Herfried.Schneider@tu-ilmenau.de 

Dipl.-Wirt.-Inf. Nadin Rosbigalle 


Fachgebiet Produktionswirtschaft/IBL 

Postfach 100565 

98684 Ilmenau 

Tel.: 03677/69 40 13 

e-Mail: Nadin.Rosbigalle@tu-ilmenau.de 

- 42 -


Arbeitsphysiologische Untersuchungen von 

Blended Learning am Beispiel des Praktikums 

„Ausgleichsvorgänge“ 

H. Fredrich, R. Lenz, E.A. Pfister, I. Böckelmann, G. Wollenberg, 


Abstract. Innerhalb des BmBF-Projekts „MILE“ entstand eine Reihe von Lernmaterialien 

für die Grundlagenausbildung der Elektrotechnik. Diese nutzen eine hoch entwickelte 

Formelsprache und sind stark textbasiert. Aus Sicht der Arbeitsphysiologie stellt sich die 

Frage nach Unterschieden in der Beanspruchungsbewertung auf der Grundlage objektiver 

Methoden. Dafür wurde eine Studie mit Ingenieurstudenten der Uni Magdeburg erhoben. 

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen signifikante Unterschiede in der arbeits-physiologischen 

Belastung beim Lernen mit WBT oder TBT. 

Einleitung 

Lernmaterialien für die Grundlagenausbildung der Elektrotechnik sind aufgrund einer hoch entwickelten 

Formelsprache stark textbasiert. Mit der Einführung Neuer Medien in die Hochschulausbildung 

stellt sich aus Sicht der Arbeitsmedizin die Frage nach Unterschieden in der psychologischen Belastung 

zwischen konventionellem, textbasiertem Lernen und dem Lernen mit vorwiegend textorientierten 

aber webbasierten Lernprogrammen. Da heutige Evaluierungsmethoden fast ausschließlich auf Befragungen 

basieren, war zu untersuchen, ob sich Parameter der Arbeitsmedizin zur Evaluierung webbasierter 

Lernmedien ableiten lassen. 

Bild 1: Lernmodul „Ausgleichsvorgänge“ 

Anlässlich der Evaluation des webbasierten Lernmoduls „Ausgleichsvorgänge“ [1] (s. Bild 1) wurde ein 

virtuelles Praktikum mit Studenten der Ingenieurwissenschaften der Uni Magdeburg durchgeführt. An 

Hand dieses Praktikums sollten neben einer konventionellen Evaluation der Lernmaterialien mittels 

Fragebogen und Beobachtungsstudien auch Verfahren der Informatik (Usertracking und Motivationsverfolgung) 

und medizinische Verfahren angewandt werden. Ziel war, neben der Evaluation der erstellten 

Lernmaterialien, die Untersuchung der Anwendbarkeit objektiv messbarer Parameter wie sie 

- 43 -

Arbeitsphysiologische Untersuchungen von Blended Learning am Beispiel des Praktikums „Ausgleichsvorgänge“ 

H. Fredrich, R. Lenz, E.A. Pfister, I. Böckelmann, G. Wollenberg, Universität Magdeburg 

die Analyse des Herzrhythmus (HRV) sowie der Gehirnströme (EEG) liefern. 

Versuchsaufbau 

Für das Gesamtprogramm wurden 20 freiwillige Studenten der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg 

einbezogen, die das Fach Elektrotechnik in der Grundlagenausbildung belegt hatten. Die Studenten 

mussten alternierend zwei verschiedene Testbatterien absolvieren, indem sie nach einem vorgeschalteten 

Corsi-Block-Tapping-Test verschiedene elektrotechnische Aufgaben, abwechselnd mit 

Buch und Kopien sowie einem webbasierten Lernprogramm, lösten. Aufgezeichnet wurden dabei die 

Herzrhythmusdaten mittels Biocomsystem (BIO-COM- Technologies, USA), eine Ableitung der Gehirnströme 

mittels IBVA (IBVA- Technologies, USA) [3], die Motivationslage nach Nitsch und der Blutdruck 

des Probanden. In Bild 2 ist der grundsätzliche Versuchsaufbau dargestellt. 

Bild 2: Testaufbau des virtuellen Praktikums 

Anhand der erhobenen psychophysiologischen Reaktionsdaten wurde versucht, WBT versus TBT zu 

vergleichen sowie zu überprüfen, ob sich hieraus Parameter zur Evaluierung gewinnen lassen. Die 

Probanden mussten hierfür eine standardisierte und randomisierte Reihe von Aufgaben erfüllen. 

Tabelle 1 zeigt den strukturellen Aufbau der Aufgaben. 

Art des Test Dauer Test 1 Test 2 

Medizinische Statusuntersuchung 15 min x 

Ruhephase 15 min x X 

Corsi-Block-Tapping-Test [4] 15 min x X 

Aufgabe aus der Elektrotechnik 45 min WBT oder TBT alternierend und randomisiert 

Erholungsphase 15 min x X 

Tabelle 1: Testbatterie Layout 

Innerhalb der Testbatterie wurden die folgenden Untersuchungen durchgeführt, die für die Auswertung 

relevante Ergebnisse lieferten: 

- 44 -


• Angewandte objektive Verfahren: 

o Medizinischer Eingangstest 

Im medizinischen Eingangstest wurden am Anfang des ersten Testdurchlaufes vom 

Probanden ein Urin- und ein Blutbild erstellt. Damit wurde gewährleistet, dass die 

Probanden medizinisch unbedenklich sind und sie die Testergebnisse nicht verfälschen 

können. 

o HRV-Analyse mittels BIOCOM 

Die Analyse Herzfrequenz-Variabilität ist in der Medizin etabliert [1] und dient zur Evaluierung 

der EEG- Analyse und zum Nachweis der arbeitsphysiologischen / psychophysiologischen 

Belastung der Probanden. 

o EEG-Analyse mittels IBVA 

Das IBVA- Gerät ist ein sehr rudimentäres EEG- Gerät. Top-Messgeräte arbeiten derzeit 

mit 21 Kanälen, das IBVA hat dagegen nur mit drei. Es galt daher zu untersuchen, 

ob dieses Gerät tauglich ist, verwertbare Daten zu liefern. Dieses wurde anhand 

der HRV- Analyse bestätigt. Das IBVA soll später in eine Lernsoftware integriert 

werden und es um eine "Biofeedback"- Funktion erweitern. 

o Blutdruck über die Laufzeit des Tests 

Dieser Test diente zur Stabilitätsprüfung der HRV- Analyse und zur Kontrolle des Zustandes 

der Probanden beim Test. 

• Angewandte subjektive Erhebungen 

o Motivationslage nach Nitsch 

Zu Beginn eines jeden Tests wurde die Motivation des Probanden an Hand eines 

Fragebogens nach Nitsch bestimmt. 

o Subjektive Belastung mittels der BORG-Scala 

Am Ende des Corsi-Block-Tapping-Tests und der Elektrotechnikaufgabe wurde jeweils 

die subjektive Belastung an Hand der Borg-Scala bestimmt. Die Borg-Scala verknüpft 

numerische Werte von 0 bis 20 mit Attributen wie schwer, sehr schwer usw. 

o Evaluationsbogen 

Für die Evaluation mittels Fragebogen wurde das Layout der TU Ilmenau adaptiert 

und eingesetzt. 

o Beobachtung 

Die gesamte Versuchsreihe wurde durch Beobachtung des Probanden unterstützt. 

Ergebnisse 

Die Auswertungen ergaben hinsichtlich der Fragestellungen interessante Antworten. So wird die Absolvierung 

der Aufgabe von den Studenten als gleich schwer bewertet, d.h. die subjektive Belastung in 

der Bemessung mit Hilfe der Borg Skala ist gleich, signifikante Unterschiede (p=0,040) ergaben sich in 

der Bewertung der Belastung bei der Durchführung des Corsi-Block-Tapping-Tests. Dabei wurde die 

Durchführung des Corsi Testes vor der Absolvierung der textbasierten Lernaufgabe als anstrengender 

beurteilt. 

Die Benotung der absolvierten Lernaufgabe ergab ein besseres Ergebnis für das Computer Based 

Training, dieser Unterschied war jedoch statistisch nicht signifikant. Computerbased ergab sich die 

Note 2,1 (Standardabw. 0,912) Textbased ergab sich die Note 2,35 (Standardabweichung. 1,226); 

p=0,166. 

Kein Proband absolvierte die Lernaufgabe Computer Based schlechter als Text Based. 

In Auswertung der Herzrhythmusvariabilitäts-Daten (Bild 2-3) zeigten sich besonders die Werte der 

SDNN (Standardabweichung aller NN-Intervalle, wobei NN den Abstand zweier Herzschläge (normal 

to normal) darstellt) und des LF/HF Quotienten (die Variabilität der Herzschlagfolge wird nach hohen 

Frequenzen (HF=High Frequencies, 0,15-0,4 Hz) und niedrigen Frequenzen (LF=Low Frequencies, 

0,04-0,15 Hz) eingeteilt.) interessant. 

- 45 -



M...Web Based Training 

K...Text Based Training 

Bild 3 : Physiologische Belastung beim Lernen – Vergleich WBT vs.TBT 

Die SDNN war während der Absolvierung der Lernaufgabe signifikant (p=0,025) kleiner und steht damit 

für eine höhere Belastung. Dies unterstützend zeigte sich der Quotient LF/HF in der Phase der 

Erholung nach der Absolvierung der Lernaufgabe kleiner (p=0,051), was ebenfalls auf eine höhere 

körperliche Belastung vor der Erholungsphase hindeutet. 

R...Ruhephase vor dem Test 

C...während Corsi-Block-Tapping-Test 

A...während Absolvierung der 

jeweiligen Lernaufgabe 

E...Erholung nach Absolvierung 

der jeweiligen Lernaufgabe 

Bild 4 : Physiologische Belastung beim Lernen – Verlauf der Testbatterie 

Im Zusammenhang mit dieser Beurteilung zeigen die EEG Daten, vor allem auch im Vergleich der 

Frequenzanteile zwischen Ruhephase und Arbeit einen statistisch signifikant (p=0,046) höheren Prozentsatz 

des Beta-Anteils, wobei hier der Schwerpunkt auf dem mittleren und höheren Beta- 

Frequenzband liegt. Auch bei der Absolvierung der Lernaufgabe selbst zeigt sich während des Computer 

Based Trainings ein signifikanter (p=0,032) höherer Anteil des hohen Beta-Anteils Dies deutet 

auf eine wesentliche höhere konzentrative Anspannung hin (Bild 4-5). 

Bild 5 : Nachweis der Belastung im EEG 

- 46 -


Die Ergebnisse zur Einschätzung der physiologischen Belastung zeigen deutlich die Grenzen einer 

subjektiven Beurteilung, die in einer statistisch unterschiedlichen Beurteilung einer gleichen Aufgabe 

an zwei unterschiedlichen Tagen negativ gipfelt. Erneut bestätigt sich der Wert der Untersuchung der 

Herzfrequenzvariabilität, hier zeigten sich, in dieser Untersuchung zur Beanspruchungsbeurteilung, 

besonders die SDNN und der Quotient (LF/HF) geeignet. 

Bild 6 : Nachweis der Belastung mittels der Heart Rate Variability 

Danach waren die Probanden während des Computer Based Trainings stärker belastet als bei der 

Nutzung „konventioneller“ textbasierter Lernmedien und zeigten dies auch in der Erholungsphase. Ein 

signifikanter Unterschied im erreichten Lernergebnis zeigte sich zwar nicht, allerdings schnitt kein 

Proband mit der computergestützten Lernmethode schlechter ab. Der gemessene höhere Anteil des 

Betafrequenzbandes als Ausdruck einer „vermehrten“ Aufmerksamkeit stützt diese Annahme zusätzlich, 

jedoch sind hier weitere Untersuchungen erforderlich um valide Daten für eine objektive und 

praxisnutzbare Beurteilung zu erlangen. 

Zusammenfassung 

Zur Evaluation des webbasierten Lernprogramms „Ausgleichsvorgänge“ wurde ein virtuelles Praktikum 

mit 20 Ingenieurstudenten der Uni Magdeburg durchgeführt. Zur Beurteilung wurden konventionelle 

Verfahren, wie das Erheben von Fragebögen und die Durchführung von Beobachtungen herangezogen. 

Darüber hinaus wurden Daten zur Einschätzung der arbeitsphysiologischen Belastung 

von Blended Learning gegenüber konventionellem Lernen mit textbasierten Lernmedien erhoben. 

Diese Daten sollten weiterhin dahingehend geprüft werden, ob sich aus ihnen objektiv messbare Parameter 

zum Einsatz innerhalb eines Bio-Feedback-Systems ableiten lassen. 

Als Ergebnis dieser Studie lässt sich konsternieren: 

Das Lernen mit multimedialen Lernmaterialien ist anstrengender als das konventionelle Lernen mit 

vorwiegend textbasierten Inhalten (Bücher, Vorlesungsskripte). Dies muss unbedingt bei der Erstellung 

webbasierter Lernmaterialien bzgl. Der vorgegebenen Bearbeitungszeiten berücksichtigt werden. 

Für die Granularisierung von Lernmaterialien kann gesagt werden, dass die Bearbeitung eines Lernobjekts 

fünf Minuten und die Bearbeitung einer Aufgabe bzw. eines Lernmoduls 15 bis 20 Minuten 

nicht überschreiten darf. Folgen bei längeren Lernzeiten sind Konzentrationsschwächen und eine 

verlängerte Erholungsphase. 

Die objektiv erhobenen Messdaten eignen sich dazu, die arbeitsphysiologische Belastung beim Lernen 

zu charakterisieren. In Verbindung mit einem Biofeedback-System lassen sich die Daten dazu 

verwenden, die Konzentrationsfähigkeit langfristig zu steigern. 

Kein Proband absolvierte die Lernaufgabe im Blended Learning schlechter als mit konventionellen 

Lernmethoden. 

Literatur 

[1] Lernprogramm „Ausgleichsvorgänge“; http://www.uni-magdeburg.de/iget/multimedia; 31.08.2004 

[2] E.A. Pfister, H.Rüdiger, K. Scheuch; „Herzrhythmusanalyse in der Arbeitsmedizin“; Magdeburg, 

Dresden; 2001; Deutsche Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin, Leitlinien 

[3] IBVA- EEG Messgerät; http://www.ibva.com; 31.08.2004 

- 47 -



[4] G. Schufried; „Computergestützte Verfahren zur Leistungs- und Persönlichkeitsdiagnostik“; Katalog 

08/00; 2000; Mödling, Östereich 


Dipl.-Ing. MBA Helge Fredrich 

Univ.-Prof. Dr.-Ing. G. Wollenberg 

IGET, ”Otto-von-Guericke” Universität Magdeburg 

Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik 

39016, Magdeburg 

E-Mail: helge.fredrich@et.uni-magdeburg.de 

Dipl.-Med. Ronald Lenz 

Univ.-Prof. Dr. rer. nat. habil E. A. Pfister 

Dr. med. Irina Böckelmann 

IAH,”Otto-von-Guericke” Universität Magdeburg 

Medizinische Fakultät 

Leipziger Straße 44 

39120 Magdeburg 

- 48 -


Von multimedialen Lernmaterialien zu 

wieder verwendbaren Lernobjekten 

D. Wuttke, TU Ilmenau 

Abstract. Die Wiederverwendung von medial aufbereiteten Lehrinhalten, so genannten 

"Lernobjekten" (Learning Objects), erlangt in dem Maße an Bedeutung, wie es gelingt, 

die Barrieren zu überwinden, die gegenwärtig einen problemlosen Austausch der Lehrund 

Lernmaterialien verhindern. Bei der Überwindung technischer Schwierigkeiten spielen 

dabei Standards wie "LOM“ (Learning Objects Metadata) und "SCORM" (Sharable 

Content Objects Reference Model) eine wesentliche Rolle. Internetplattformen wie das 

"Bildungsportal Thüringen" können mit Hilfe dieser Metaebene zu einer wichtigen Quelle 

für medial aufbereitete Lehrinhalte werden und für die Nachhaltigkeit der mit großem 

Aufwand erstellten Inhalte sorgen. Das Bildungsportal Thüringen verfolgt u.a. das Ziel, 

als Mittler zwischen Bildungssuchenden und Anbietern aus dem Hochschulbereich eine 

Austauschplattform für derartige Lehrinhalte bereitzustellen. Im Beitrag wird nach einer 

kurzen Einführung in "LOM“ und "SCORM" herausgearbeitet, wie diese Standards bei 

der Verbreitung wieder verwendbarer Lernobjekte Anwendung finden können und welche 

offenen Fragen gegenwärtig untersucht werden. 

Motivation 

Multimediale Lehr- und Lerninhalte (oder kurz „Lernobjekte“) sind in den unterschiedlichsten Technologien 

bezüglich Erzeugung, Speichermedium und Distributionsmöglichkeiten in den letzten Jahren 

entwickelt worden. Es wurden unterschiedliche Autorenwerkzeuge eingesetzt, die die weitere Verwendbarkeit 

der so erzeugten Lernobjekte wesentlich beeinflussen. Sie werden entweder auf Datenträgern 

und Servern der Autoren oder komfortabler in Contentmanagement- (CMS) oder Lernmanagement- 

Systemen (LMS) verwaltet. Um derartige Materialien zu nutzen gibt es gegenwärtig nur die 

Möglichkeit, in Kontakt mit den Autoren zu treten und individuelle Kooperationen einzugehen. Sollen 

die Materialien dann zusätzlich noch in einen neuen, eigenen Kontext gestellt werden, so ist der hierfür 

notwendige Arbeitsaufwand meist höher als ein Neuentwurf. 

Einzige Ausnahme bilden dabei Materialien, die über das Internet zugänglich sind. Diesen fehlt jedoch 

meist eine geeignete Beschreibung, sodass ihre Anwendung nur nach Einholung von Zusatzinformationen 

bei den Autoren möglich ist. Darüber hinaus ist allen diesen Materialien gemeinsam, dass sie 

schwer aufzufinden sind, wodurch eine weitere Ursache für Doppelentwicklungen entsteht. Allgemein 

verfügbare Informationen über die Lernobjekte, die auch Auskunft über deren Anwendbarkeit und 

Qualität geben, sind deshalb von großem Interesse. Die Herausforderung der nächsten Jahre besteht 

darin, diese heterogenen Angebote sichtbar zu machen, sie zu strukturieren und in eine nachhaltige 

und allgemeine Nutzung im Rahmen der Aus- und Weiterbildung an den Hochschulen zu überführen. 

Wieder verwendbare und strukturiert angebotene Lernobjekte sind der Schlüssel zu einer kostengünstigen 

Verbreitung von e-Learning- Angeboten in der Zukunft. 

Im Projekt „Bildungsportal Thüringen“ wurden in den vergangenen Jahren Untersuchungen zu geeigneten 

Standards und deren Anwendung durchgeführt, die die Basis für eine Austauschplattform für 

Lernobjekte bilden können. Darüber hinaus wurden Projekte identifiziert, deren Ergebnisse als inhaltliche 

Grundlage für wieder verwendbare Lernobjekte dienen können [1]. 

Nachfolgend werden zunächst unterschiedliche Lehr- und Lernmaterialien klassifiziert und bezüglich 

der Eignung für einen Austausch untersucht. Daran anschließend wird ein Überblick über den Metadatenstandard 

„LOM“ und das standardisierte Modell zum Austausch von inhaltlichen Objekten 

(SCORM) gegeben. Der nächste Abschnitt führt die beiden vorangegangenen Abschnitte dann zusammen 

indem er kritisch hinterfragt, welche Elemente der Standards für den Austausch geeignet 

sind und welche offenen Fragen gegenwärtig bestehen. Im Ausblick wird ein Lösungsansatz für eine 

Austauschplattform diskutiert, der gegenwärtig im Rahmen einer Diplomarbeit konzipiert wird. 

- 49 -



Lernobjekte 

Definition 

Das Learning Technology Standards Committee (LTSC) definiert jede Einheit, digital oder nicht digital, 

die Lernen, Bildung oder Weiterbildung dienen kann, als Lernobjekt [2]. 

Lernobjekte können unter verschiedenen Gesichtspunkten klassifiziert werden. Unterschiede bestehen 

neben den fachspezifischen Inhalten vor allem in 

• didaktisch methodischen Aspekten der Nutzung, 

• technischen Randbedingungen sowie in 

• der organisatorischen Einbindung in Lernszenarien. 

Man kann die realisierten Lernobjekte diesen drei Dimensionen zuordnen und als Maß die Quantität 

der jeweiligen Dimension abschätzen. Die so visualisierten Eigenschaften lassen Rückschlüsse auf 

die Wiederverwendbarkeit der Lernobjekte zu. Je größer die Ausprägung der einzelnen Dimensionen 

in den Lernobjekten verankert ist, umso schwieriger lassen sie sich außerhalb der Lernumgebung, für 

die sie entwickelt wurden, einsetzen. Darüber hinaus sind in diesem Koordinatensystem auch unterschiedliche 

Lernszenarien darstellbar (siehe Bild 1). 

Technik 

Blendet Learning 

Chatroom 

Organisation 

Frontalunterricht 

Didaktik 

Abbildung 1: Eigenschaften von Lernszenarien und Lernobjekten 

Die in Bild 1 angeführten Beispiele stellen nur einen ersten Ansatz dar und müssen in weiteren Untersuchungen 

detaillierter erfasst werden. 

Nachfolgend werden die einzelnen Aspekte näher untersetzt. 

Didaktisch methodische Aspekte 

Von besonderem Interesse ist hierbei, für welche didaktischen Lehrkonzepte die Lern-Objekte entwickelt 

wurden und ob sie für unterschiedliche Konzepte einsetzbar sind. Unterscheidbar sind hier darbietende, 

erarbeitende, explorative und informelle Lehrformen [3]. 

Ein weiteres Merkmal zur Charakterisierung der Lern-Objekte ist die Granularität des digital aufbereiteten 

Lehrinhaltes, d.h. welche kleinste Einheit („Chunk“) unabhängig von anderen Bestandteilen des 

Lehrangebotes separat genutzt, verwaltet und verteilt werden kann. 

Auch die Interoperatibilität des Lern-Objektes beeinflusst dessen Anwendbarkeit in unterschiedlichen 

Lernszenarien. Hierbei ist von Interesse, welche übergreifenden Aktionen zwischen Lernobjekten realisiert 

werden können und welche gemeinsame Begriffs- oder Formelwelt existiert. 

Technische Randbedingungen 

Die Kompatibilität, d.h. die technische Passfähigkeit in unterschiedliche Umgebungen (Betriebssysteme, 

Programmversionen, Daten- und Dateiformate) spielt eine große Rolle bei der Verteilung und 

Pflege der Lern-Objekte. 

Der Ressourcenbedarf, d.h. die Bandbreite zur Übertragung, der Speicherplatzbedarf, der Bedarf an 

Rechenleistung ist für die Integration des Lern-Objekts in unterschiedliche Lernumgebungen von Bedeutung. 

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Die Robustheit gegenüber technischen Innovationen kann sowohl inhaltlich als auch rein technisch zu 

einer schnellen Alterung der Lern-Objekte führen und muss deshalb ebenfalls in geeigneter Form als 

Eigenschaft beschrieben werden. 

Des weiteren interessiert, für welche multimediale Präsentationsumgebung die Lern-Objekte optimiert 

wurden (Monitorauflösung, Tonqualität, Videodatenstrom), welche rechtlichen Belange (Copy rights) 

zu beachten sind und welchen Realisierungsstand (Life cycle information) das angebotene Lern- 

Objekt hat, d.h. ob es ein Prototyp, eine getestete Version oder ein bereits im Einsatz evaluiertes 

Lern-Objekt ist. 

Organisatorische Einbindung 

Die Zugänglichkeit bzgl. vorhandener Nutzungsbeschränkungen administrativer Art ist in vier Stufen 

unterteilt: 

• Frei im Internet, 

• frei nach Angabe der E-Mail-Adresse, 

• gegen Entgelt zugänglich oder 

• nur für bestimmte Nutzer verfügbar. 

Die Einstufung beeinflusst einerseits die Akzeptanz der Lern-Objekte und ist andererseits mit unterschiedlich 

hohem Verwaltungsaufwand verbunden, so dass Informationen darüber ebenfalls von Interesse 

sind. 

Weitere organisatorische Gesichtspunkte betreffen die kapazitiven und zeitlichen Randbedingungen 

(z.B. Gruppenstärken und synchrones oder asynchrones Lernen). 

Für die Verwaltung und Beschreibung der Lernobjekte müssen diese technischen, inhaltlichen, didaktischen 

und organisatorisch-rechtlichen Gesichtspunkte erfasst werden. Eine zentrale Aufgabe haben 

dabei die Metadaten der Lernobjekte. 

Beschreibung mit Metadaten 

Metadaten sind Daten über Daten. Mit Hilfe der Metadaten von Lernobjekten sollen diese besser auffindbar 

sein, zielgerichtet gesucht oder auch zu neuen Kursen zusammengesetzt werden können, 

ohne dass der Inhalt selbst gänzlich bekannt sein muss. Metadaten können auch Hinweise zur Handhabung 

der Lernobjekte enthalten. Für Metadaten von Lernobjekten werden Standards erarbeitet. An 

erster Stelle ist hier die Dublin Core Initiative zu nennen, die den Standard "Dublin Core Metadata 

Elemente Set" 1 . entwickelt hat. Der nunmehr meist verbreitete Standard ist der LOM-Standard, der im 

nächsten Abschnitt behandelt wird. Ergänzend ist noch der CanCore-Standard der Canadian Core 

Initiative 2 zu erwähnen, der in Anlehnung an LOM entstanden ist und eine Untermenge davon definiert. 

LOM-Standard 

LOM steht für "Learning Objects Metadata". Es ist ein Standard für Lernobjekte beschreibende Metadaten, 

der vom LTSC 3 als einer Einrichtung des Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), 

entwickelt wurde. Grundlagen für diese Entwicklung legte das Instructional-Management-Systems- 

Project (IMS-Project), ein Zusammenschluss von Partnern aus Regierung, Wissenschaft und Industrie 

in den USA. 

Die Metadaten zu einem Lernobjekt gliedern sich in neun Basiskategorien, die in Tabelle 1 zusammengestellt 

sind. Darüber hinaus gibt es für die meisten Basiskategorien noch Unterkategorien (siehe 

[2]). In der Regel müssen nicht alle Basis- bzw. Unterkategorien angegeben werden. 

In welchem Format die Metadaten abgelegt werden, ist im LOM-Standard nicht vorgeschrieben. Zur 

Nutzung des XML-Formates wurde im Standard Learning Ressource Metadata des IMS-Projektes ein 

sogenanntes XML-Binding entwickelt. 

Beim Bildungsportal Thüringen wird zurzeit ein Standard für die Metadaten verwendet, der sich an 

CanCore und IEEE-LTSC orientiert. Er entspricht aber nicht vollständig dem LOM-Standard und ist für 

1 dublincore.org 

2 www.cancore.ca 

3 ltsc.ieee.org/wg12/ ist die LOM-Homepage. 

- 51 -



den Datenexport im XML-Format verfügbar. 

1. General Category: Allgemeine Informationen über das Lernobjekt 

2. Lifecycle Category: Lebenszyklus-Merkmale über Entwicklung und den aktuellen 

Stand des Lernobjekts und beeinflussende Lernobjekte 

3. Meta-Metadata Category: Informationen über die Metadaten-Instanz selbst 

4. Technical Category: Technische Voraussetzungen und Merkmale des Lernobjekts 

5. Educational Category: Pädagogische und Bildungsmerkmale des Lernobjekts 

6. Rights Category: Immaterialgüterrecht und Nutzerkonditionen des Lernobjekts 

7. Relation Category: Beziehungen zwischen dem Lernobjekt und anderen Lernobjekten 

8. Annotation Category: Anmerkungen etwa über den Bildungsnutzen des Lernobjekts und 

Informationen über Kommentare 

9. Classification Category: Einordnung des Lernobjekts in ein Klassifizierungssystem 

Tabelle 1: LOM-Basiskategorien [6] 

Mehrfachverwendbarkeit und SCORM 

SCORM-Überblick 

SCORM bedeutet "Sharable Content Object Reference Model". Es ist ein Standard zur Handhabung 

wieder verwendbarer bzw. mehrfach verwendbarer Lernobjekte und definiert deren Nutzbarkeit bzw. 

Implementation in Lernmanagement-Systemen. Der Standard wurde durch das US- 

Verteidigungsministerium sowie das „Office of Science and Technology Policy“ des Weißen Hauses 

initiiert und von der Advanced Distributed Learning (ADL) Initiative 4 entwickelt. Beteiligt war auch das 

bereits genannte IMS-Projekt. 

Quellen des SCORM – Standards sind das vom IMS-Projekt entwickelte Content Packaging und wesentliche 

Bereiche der Runtime Environment vom AICC (Aviation Industry Computer Based Training 

Committee) 5 , einer Organisation der amerikanischen Luftfahrtindustrie. [4] 

Das SCORM stellt Standards und Software zur Verfügung, um Lernobjekte in verschiedene Kontexte 

zu stellen und somit neue Kurse zusammensetzen zu können. Die standardgerechten Lernobjekte 

oder Kurse werden unter eineindeutigen Adressen, so genannten URL's (Uniform Resource Locator), 

abgelegt und können von mehreren SCORM-fähigen Lernmanagement-Systemen importiert und zur 

Anzeige gebracht werden. Darüber hinaus kann ein Autor durch Aufbau einer neuen Kursstruktur 

Lernobjekte aus dem Netz zu neuen Kursen anders zusammensetzen bzw. eigene Inhalte mit Lernobjekten 

aus dem Netz ergänzen. 

Das SCORM besteht aus zwei Bereichen, 

• dem Modell zur Inhaltsbeschreibung („Content Aggregation Model“) und 

• der Laufzeitumgebung („Runtime Environment“). 

Das SCORM Content Aggregation Model enthält Definitionen und Skripte bzw. Programme für die 

Beschreibung und Zusammenfassung der Lernobjekte einschließlich ihrer Metadaten. 

Die SCORM Runtime Environment enthält Vorschriften und Programme zur Kommunikation mit Lernobjekten, 

die dem SCORM Content Aggregation Model entsprechen. Die SCORM Runtime Environment 

wird im Allgemeinen auf dem Server mit dem Lernmanagement-System installiert. 

Lernmanagement-Systeme bringen die Lerninhalte zur Anzeige. Über die mitgelieferten Programme 

(JavaScripts auf der Lernobjektseite und Servlets auf der Lernmanagement- bzw. Runtime- 

Environment-Seite) können bestimmte Lernobjekte unter Benutzung ihrer Metadaten mit dem Lernmanagement-System 

kommunizieren. 

Content Aggregation Model 

Das Content Aggregation Model beschreibt die möglichen Lernobjekt-Kategorien und deren Zusammenhang. 

Zu unterscheiden sind so genannte Assets und Sharable Content Objects (SCO's). Assets 

und SCO's enthalten die Referenzen auf die Dateien mit dem “echten” Lerninhalt (Content). Dabei 

können unterschiedliche SCO’s auf gleiche Assets referenzieren. 

4 www.adlnet.org 

5 www.aicc.org 

- 52 -


In Abbildung 2 sind diese Kategorien in Ihren Relationen dargestellt. 

Abbildung 2: Assets und SCO's [5] 

Assets 

Ein Asset ist das kleinste Element, zu dem beschreibende Metadaten gehören. Es ist eine Ressource 

mit nur einer Referenz auf nur eine Datei. 

SCO's 

Ein SCO ist das dem Assets übergeordnete Element. Während ein Asset nur eine Referenz auf eine 

Datei enthält, kann ein SCO Referenzen auf mehrere Assets oder Dateien beinhalten. 

Der wichtigste Unterschied zwischen SCO's und Assets ist die Fähigkeit von SCO's, über eine 

Schnittstelle (Application Programming Interface, API) mit dem Lernmanagement-System bzw. der 

dort implementierten SCORM Run Time Environment zu kommunizieren. So können bestimmte Funktionen 

erfüllt oder Informationen weitergegeben werden. An dieser Stelle berühren sich die beiden 

SCORM Bereiche „Content Aggregation Model“ und „Run Time Environment”. 

Darüber hinaus gibt es Kategorien, die selbst keinen Content enthalten, sondern der Zusammenstellung 

(Aggregation) dienen. Innerhalb eines Kurses dient der Block als ein solcher Ordnungsabschnitt 

(etwa eine Lektion) und die Content Aggregation als vollständiger Kurs. 

Content Aggregation 

Content Aggregation ist die den Kursen entsprechende Kategorie und steht für eine Zusammenstellung 

von Learning Resources. Es handelt sich hier um die Beschreibung eines ganzen Kurses bestehend 

aus mehreren SCO's und Assets. 

Eine bestimmte XML-Datei, die immer imsmanifest.xml heißt, beschreibt die Zusammensetzung und 

SCO-Reihenfolge des Kurses und enthält Referenzen auf zugehörige physische Dateien. 

Alle genannten Kategorien müssen mit Metadaten beschrieben sein. Dazu wird jeder Lernobjekt-Datei 

eine Metadaten-XML-Datei hinzugefügt. Im Falle der Blöcke existieren nur Metadatendateien. Ihre 

Definition geschieht nur über das Content Aggregation Model. 

Die Metadaten müssen dem LOM-Standard entsprechen. Das SCORM spezifiziert zusätzlich, dass 

die Beschreibung in Form einer XML-Datei zu geschehen hat. Abhängig davon ob ein Assets, ein 

SCOs oder eine Content Aggregation beschrieben wird, definiert das SCORM, welche LOM-Elemente 

obligatorisch und welche optional sind. 

Komponenten der Runtime Environment 

Die SCORM Runtime Environment (RTE) enthält drei Komponenten: 

• Start und Anzeige von Lerninhalten (Launch), 

• das Application Programming Interface (API) und 

• das Datenmodell. 

- 53 -



Die Verbindung zwischen den Komponenten des Content Aggregation Model und der RTE wird durch 

JavaScript-Funktionen hergestellt, die in den SCO's zur Verfügung stehen müssen. Es gibt JavaScript-Funktionen 

zum Starten und Anzeigen der Inhalte (Launch) und für die Schnittstelle zur Kommunikation 

mit Anwendungen (API). 

Launch 

Hierunter versteht man den Mechanismus zum Start, d.h. der Anzeige von Lernobjekten auf dem Monitor 

des Lernenden. Auf diese Weise können Assets oder SCO's gestartet werden. 

SCO's enthalten für diesen Bereich JavaScript-Funktionen zur Navigation, zum Start des nächsten 

SCO, zum Verlassen eines SCO und zur zeitlichen Begrenzung (Timeout). 

API 

Das API ist der Kommunikationsmechanismus zur Information des Lernmanagement-Systems über 

den Zustand eines SCO. Der Zustand beschreibt, ob das SCO initialisiert oder bearbeitet wird bzw. ob 

Fehlernachrichten oder andere Informationen zwischen SCO's und dem Lernmanagement-System 

(z.B. zum Bearbeitungsstand) ausgetauscht werden. 

Datenmodell 

Das Datenmodell umfasst einen Satz von Variablen und legt für diese fest, wie ihre Werte bei der 

Kommunikation zwischen SCO's und Lernmanagement-System verändert werden. 

Weiterführende Informationen sind unter [6-13] zu finden. 

Ausblick 

Die hier vorgestellten Standards sind bezüglich der Beschreibung technischer und inhaltlicher Aspekte 

relativ weit entwickelt, auf der Ebene der Didaktik jedoch nur für die Beschreibung einfacher Szenarien 

geeignet. Baumgartner [3] schlägt hier als zusätzliche Beschreibungsebene so genannte „didaktische 

Interaktionsmuster“ vor, aus denen die Lernszenarien zusammengesetzt werden können. 

Ein weiterer Kritikpunkt an den Standards richtet sich gegen deren Orientierung auf vollständige Kurse. 

Wieder verwendbare Lernobjekte sind als kleinere Einheiten zu verstehen, wie etwa der Stoff einer 

Vorlesung. Um diese kleineren Einheuten unabhängig von ihrem ursprünglichen Kontext, für den sie 

realisiert wurden verwenden zu können, muss der reine Lehrstoff um einleitende und zusammenfassende 

Materialien ergänzt werden. 

In der Diplomarbeit von Spieß [8] wurden Anforderungen an ideale wieder verwendbare Lernobjekte 

definiert. Sie werden aus wieder verwendbaren Lernatomen (reusable learning atoms, RLAs) zusammengesetzt. 

Es werden Introduction-, Assesmen-t und Summary- RLAs unterschieden. 

Abbildung 3: Ideales wieder verwendbares Lernobjekt nach [8] 

Um sowohl Kurse als auch wieder verwendbare Lernobjekte in heterogenen Umgebungen (d.h. in 

unterschiedlichen Lernumgebungen und –szenarien) verfügbar zu machen, müssen geeignete Verfahren 

und Schnittstellen definiert werden, die sowohl die technisch organisatorischen als auch die didaktischen 

und inhaltlichen Aspekte berücksichtigen. 

In die Austauschplattform sollen Werkzeuge zur Unterstützung der Überführung von Kursen über 

Lernobjekte in Assets und umgekehrt entwickelt, erprobt und integriert werden. 

Dabei sind zunächst technische Gesichtspunkte zu untersuchen, aber auch rechtliche und wirtschaftliche 

Aspekte sowie Fragen der Qualitätssicherung dürfen nicht vernachlässigt werden. Die Austauschplattform 

muss in der Lage sein, auch diese Aspekte mit geeigneten Metadaten zu beschreiben und 

erforderliche Verwaltungsprozesse wie etwa das Rechtemanagement zu unterstützen. 

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Um die Idee der mehrfach verwendbaren Lernobjekte weiter zu befördern ergeben sich für die Arbeit 

im Bildungsportal Thüringen zwei Aufgaben: 

• Beratung der Inhaltsersteller bei der SCORM-gerechten Realisierung 

• Schaffung einer Infrastruktur zum Austausch wieder verwendbarer Lernobjekte 

Bei der Beratung der Autoren und Hochschullehrer sind Dienstleistungen auf den folgenden Ebenen 

denkbar: 

• Übersicht zum Einsatz SCORM-fähiger - Lernmanagement-Systeme im Freistaat, 

• Vermittlung von Kompetenzträgern bei der Nutzung von entsprechenden Autorenwerkzeugen 

und 

• Motivation zur Modularisierung und SCORM- Anpassung bereits bestehender Inhalte. 

Für den Austausch wieder verwendbarer Lernobjekte sind im Bildungsportal Thüringen technische 

Voraussetzungen zu schaffen, um als Makler für wieder verwendbaren Content wirksam werden zu 

können. Anhand von „Best-Practice“- Lösungen ist dabei die Machbarkeit dieses Ansatzes sowohl aus 

technischer wie auch aus organisatorischer und rechtlicher Sicht zu untersuchen. 

Literatur 

[1] V. Neundorf, S. Hammer, E. Wagner, Multimedia Learning Environment for Principles of Electrical 

Engineering – GETsoft in: Proc. of E-Learn 2003 World Conference on E-Learning in Corporate 

Government, Healthcare, & Higher Education Nov. 7-11, 03 • Phoenix, Arizona USA, S. 116-117 

[2] ltsc.ieee.org/wg12: Draft Standard for Learning Object Metadata. Sponsored by the Learning 

Technology Standards Committee of the IEEE. Institute of Electrical and Electronics Engineers, 

Inc., IEEE 1484.12.1-2002. New York. 2002. 

[3] Baumgartner, P.: Didaktik und Reusable Learning Objects (RLO's). In: Campus 2004 - Kommen 

die digitalen Medien an den Hochschulen in die Jahre? D. Carstensen und B. Barrios. Münster, 

Waxmann. 29: 311-327. 

[4] Robert Milic: Realisierung eines Systems für die Verwaltung von Lerninhalten. Diplomarbeit im 

Fach Informatik. Institut für Informatik der Universität Zürich. Zürich 2001. 

[5] Ronald Kaiser: Analyse und Anwendung von Standards für e-Learning-Umgebungen unter besonderer 

Berücksichtigung des SCORM-Modells. Diplomarbeit. Hochschule für Technik und Wirtschaft 

Dresden (FH). 2001 

[6] http://www.learninglab.de: Learning Object Metadata. Die Metadaten-Struktur. 

[7] Georg Bosold. Mehrfach verwendbare Lernobjekte und SCORM. Eine Untersuchung zur Nutzbarkeit 

beim Bildungsportal Thüringen. Bildungsportal Thüringen, TU Ilmenau 2003. 

[8] Matthias Spieß: Reusable Learning Objects -Webbasierte Umsetzung von wieder verwendbaren 

Lernobjekten, Diplomarbeit, Technischen Universität Ilmenau, 2004. 

[9] Uskov, Vladimir & Maria; Reusable learning and information atoms approach to web-based education, 

in International Journal of Computers and Applications, Vol.25, No.3, S.188, 2003 

[10] http://www.learninglab.de/elan/kb3/pratical/lom/erstellung_lom.htm 

[11] http://ltsc.ieee.org/wg12/files/LOM_1484_12_1_v1_Final_Draft.pdf 

[12] http://www.adlnet.org: Sharable Content Object Reference Model (SCORM). 

[13] http://www.adlnet.org/index.cfm?fuseaction=scormabt 

- 55 -




Heinz- Dietrich Wuttke 

Fachgebiet Integrierte Hard- und Softwaresysteme 

Fakultät Informatik und Automatisierung 


PF 10065 

Kontakt: 

Tel. (0 36 77) 69 28 20 

Fax: (0 36 77) 69 11 96 

E-Mail: Dieter.Wuttke@tu-ilmenau.de 

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Semantic Web Technologien und 

Strategien für Wissensportale – Ein Überblick 

L. Zapf, DFKI Kaiserslautern, 

H.-D. Wuttke, TU Ilmenau, 

K. Schmidt, bildungsportal-thueringen.de 

Abstract. Die Suche nach brauchbaren und nützlichen Informationen stößt im World Wide 

Web, in Firmennetzwerken und im privaten Bereich durch das rasante Daten- und Informationswachstum 

immer mehr an ihre Grenzen. Der informationssuchende Computernutzer 

verbringt inzwischen zu viel Zeit damit, aus dem Meer an Informationen die für ihn 

relevanten herauszufiltern. Aufbauend auf semantischen Modellen vernetzter Informationsressourcen 

bietet der Gedanke des Semantic Web neue Lösungswege zur Organisation 

von Informationen und einer effizienteren Informationsbereitstellung. Ressource Description 

Framework (RDF), XML Topic Maps (XTM) und die Web Ontology Language 

(OWL) sind die auf XML basierende syntaktische und semantische Basis des Semantic 

Web. Mit ihnen entstehen eine Vielzahl neuer Anwendungen und Produktsuiten, die es 

ermöglichen, Wissensmanagement mit Semantic Web Technologie zu betreiben und darauf 

basierende Informationsportale zu erstellen. Speziell seitens der XML Topic Map 

Community gibt es mit dem TMRAP-Protokoll Bestrebungen, Seamless Knowledge und 

den Gedanken Virtueller Portale zu etablieren. Praktisch wurde der Einsatz von Semantic 

Web Technologien bereits anhand des Bildungsportals Thüringen skizziert und auf seine 

Anwendbarkeit validiert. 

1. Das Semantic Web 

„Das Web wird sein volles Potenzial erst dann erreichen, wenn es zu einer Umgebung wird, in der 

Daten nicht nur von Menschen, sondern auch von automatischen Werkzeugen getauscht und verarbeitet 

werden können.“ Tim Berners-Lee [BER03] 

Semantische Netze sind ein Wissensrepräsentationsformat, bei dem Konzepte, die semantisch miteinander 

in Beziehung stehen, durch Strukturen repräsentiert werden, die durch sogenannte assoziative 

Beziehungen miteinander verbunden sind. Nach Bodendorf [BOD03] beruht der Gedanke, Wissen 

zu vernetzen, auf der Tatsache, dass auch im Gehirn Wissen nicht linear oder in hierarchisch definierten 

Strukturen, sondern durch Knoten (Konzepte) und Kanten (assoziative Beziehungen) abgebildet 

wird. Die Verwaltung von Wissen in Netzwerken kommt der Arbeitsweise des menschlichen Gehirns 

entgegen. 

Tim Berners-Lee, der Erfinder des World Wide Web (WWW), griff den Gedanken der netzartigen Wissensrepräsentation 

mit semantischen Netzen auf und erwähnte 1998 erstmalig die Vision des Semantic 

Web. Er und das World-Wide-Web-Konsortium (W3C) gelten als die Vordenker des Semantic Web, 

dem WWW der Zukunft. Ziel der Evolutionsstufe des existierenden Webs ist es auf der einen Seite, 

die Bedeutung von Informationen im Web maschinenverständlich zu machen. Dabei sollen alle wesentlichen 

Informationen einer Quelle mit Angaben zu ihrer Bedeutung (Metadaten) versehen werden 

(vergleichbar mit der Systematik eines Bibliothekkataloges). Auf der anderen Seite sollen verschiedene 

Ressourcen (Dokumente, Bilder, Menschen, Konzepte, etc.) semantisch miteinander verknüpft und 

in Beziehung zueinander gestellt werden (istDort, abeitetFür, istAutorVon, hatZumThema, istAbhängigVon, 

etc.). Vergleicht man dies mit der heutigen Situation des World Wide Web, stellt man fest, 

dass Ressourcen durch Links verbunden sind, die keinerlei Semantik implizieren und von Maschinen 

nicht verarbeitet werden können. 

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L. Zapf, DFKI Kaiserslautern, H.-D. Wuttke, TU Ilmenau, K. Schmidt, bildungsportal-thueringen.de 

Das Semantic Web ist Ergebnis jahrelanger Forschungstätigkeiten in der Informatik zu den Themen 

Wissensrepräsentation und Künstliche Intelligenz (KI). Es ist keine Software, kein Produkt und kein 

Ersatz für das vorhandene WWW, sondern eine Evolutionsstufe. Das Semantic Web soll Rechner in 

die Lage versetzen, intelligenter mit dem Menschen und miteinander zu kommunizieren. Durch das 

Semantic Web werden die Nutzer Informationen in einer anderen Art und Weise aufnehmen, nicht 

mehr hierarchisch wie bisher. Informationsdarstellung durch semantische Netze im Allgemeinen und 

das Semantic Web im Speziellen bieten dem User zu jedem gefundenen Begriff eine Reihe themenverwandter 

Begriffe an. Die Suche nach Informationen zieht sich wie ein roter Faden durch das Netz. 

Durch die Semantic Web Initiative kann begonnen werden, aus dem gegenwärtigen Web ein ausdrucksvolleres, 

semantisch reichhaltigeres Web zu entwickeln, die Qualität von Suchanfragen wesentlich 

zu verbessern und die Basis für eine Reihe neuer noch nicht vorstellbarer Anwendungen zu legen. 

Zunächst aber ist und bleibt das Semantic Web eine Vision. Semantik in das Web zu bringen, heißt 

noch nicht, Semantik aus dem Web herausziehen zu können. Höhere Konzepte und Anwendungen 

oberhalb des Semantic Web sind dafür notwendig. Das Semantic Web kommt dem Mensch hinsichtlich 

einer intuitiven Suche von Informationen entgegen, wie er sie alltäglich unter Beachtung ständig 

steigender Datenmengen bewältigen muss. 

2. Semantic Web Standards 

2.1. Resource Description Framework (RDF) 1 

Das Resource Description Framework ist ein Standard des W3C, der den Austausch von Metadaten 

zwischen verschiedenen Anwendungen erlaubt. RDF ist ein System, das Relationen zwischen Objekten 

basierend auf gerichteten Graphen ausdrückt. In RDF wird das zu beschreibende Objekt mit einer 

eindeutigen Adresse, einer URI, identifiziert. Grundbaustein ist ein Subjekt-Prädikat-Objekt-Tripel 

P(S,O) (Subjekt S hat ein Prädikat (Eigenschaft) P mit dem Wert O). Das Tripel kann als beschriftete, 

gerichtete Kante zwischen zwei Knoten verstanden werden. Ein Subjekt eines Tripels kann auch die 

Rolle des Objekts in einem anderen übernehmen. Aufgabe des Resource Description Framework ist 

es, dieses Tripel in eine XML Beschreibung zu hüllen und die Integrität des Graphen zu erhalten. 

Weiterhin definiert das so genannte RDF Schema (RDFS) Eigenschaften und Art von Ressourcen als 

Mitglieder von Klassenhierarchien. Im Unterschied zum klassischen objektorientierten Typsystem 

definiert RDFS nicht die Eigenschaften einer Klasse von Ressourcen, sondern beschreibt die Argumentrahmen 

der Eigenschaften. 

2.2 XML Topic Maps (XTM) 2 

Im Jahr 2001 wurde durch die ISO der XML Topic Maps (XTM) Standard verabschiedet. Die hinter 

dem „GPS des Web“ 3 stehende Idee ist es, bestehende Webseiten und Dokumente nicht zu verändern, 

sondern vielmehr eine externe Sicht auf die Daten zu beschreiben. Topics können Gegenstände, 

Themen, Personen, Wörter u.a. sein. Jede dieser Topics existiert in einer Topic Map und verweist 

auf eine entsprechende Ressource. Topic Maps sind semantische Netzwerke, die von den referenzierten 

Dokumenten getrennt sind. Diese bleiben unangetastet. 

Topics (Themen), Associations (Assoziationen) und Occurrences (Vorkommensangaben) sind die 

Grundbausteine einer jeden Topic Map oder anders gesagt – das TAO des Standards. 

Unter einer Topic versteht man alles Beschreibbare, abhängig vom konkreten Anwendungsfall. 

Occurrences verbinden Topics mit Ressourcen (Dokumente, Bilder, Webseiten, etc.), sofern sie durch 

eine URL adressierbar sind. Für nicht adressierbare Subjekte muss ein adressierbarer elektronischer 

Stellvertreter, der so genannte Subjekt-Indikator (eine URI), definiert werden. Eine Topic kann beliebig 

viele Occurrences aufweisen. Jede Occurrence kann eine bestimmte Rolle, die so genannte Occurrence 

Role, einnehmen. Diese Rolle weist der Occurrence eine bestimmte Semantik zu. 

Associations schließlich beschreiben semantische Beziehungen zwischen den Topics. Eine Assoziation 

kann beliebig viele Themen in Beziehung zueinander stellen. Wie bei den Occurrences kann definiert 

werden, welche Rolle die Themen in der Beziehung übernehmen. 

Durch das Scope-Konzept ist es möglich, alle Charakteristika einer Topic mit einem Gültigkeitsbereich 

zu versehen. Die Auswertung dieses Gültigkeitsbereiches bleibt der jeweiligen Anwendung überlassen. 

So sind beispielsweise die Verwendung mehrerer Sprachen, das Erstellen mehrerer Datensich- 

1 

http://www.w3.org/RDF/ (Seitenabruf: 14.09.04) 

2 

http://www.topicmaps.org/xtm/ (Seitenabruf: 14.09.04) 

3 

So lautet der Slogan der XTM-Arbeitsgruppe, geprägt durch Charles Goldfarb 

- 58 -


ten oder die Steuerung von Zugriffsrechten auf verschiedene Ressourcen umsetzbar. Der Standard 

ermöglicht ebenfalls das Merging, also das wohldefinierte Zusammenführen verschiedener Topic 

Maps zu einer, beziehungsweise verschiedener Topics zu einer Topic. 

2.3. Web Ontology Language (OWL) 4 

Ontologien sind Definitionen von Objekten und deren Beziehungen bezogen auf einen Anwendungsbereich. 

Sie sind entscheidend für Anwendungen, die Informationen unterschiedlicher Herkunft suchen 

oder mischen müssen. Eine wichtige Anwendung von Ontologien ist, so Bodendorf [BOD03], die 

semantisch konsistente Kommunikation zwischen auf Wissensebene kooperierenden intelligenten 

Systemen zu ermöglichen. Gemeinsame Ontologien stellen sicher, dass eine Information vom Empfänger 

ebenso interpretiert wird, wie sie vom Absender gemeint war. 

Die Web Ontology Language (OWL) ist eine auf XML basierende Sprache zur Beschreibung von Ontologien 

und Beziehungen zwischen Objekten. Ontologien können zum Beispiel durch Inferenzmaschinen 

oder intelligente Suchmaschinen interpretiert werden. Sie sagen auf einer höheren Ebene, 

wie die Dinge auf der niedrigeren begrifflichen Ebene zusammenhängen, um die Semantik aus der 

Wissensbasis automatisiert für den Benutzer herauszuziehen. 

2.4. Zusammenfassung 

Hauptanwendungsgebiete für Semantic Web Standards und -Sprachen sind die Generierung von 

Wissensbasen, die Klassifikation und Strukturierung von Inhalten, das Ermöglichen intelligenter Navigation 

und Suche in semantischen Netzwerken, das Erstellen verschiedener Sichten auf gleiche Ressourcen, 

Informationsfilterung, Benutzerprofile und Rechte, sowie das Generieren von „virtuellen Informationen“ 

aus bereits bestehenden und die Wissensaggregation. 

Die Möglichkeit der Suche nach Assoziationen und ihren Eigenschaften fördert auch die Entwicklung 

so genannter „intelligenter Suchmaschinen“, also semantisch gesteuerter Suchprozesse. Semantic 

Web Standards werden in den Bereichen Content-, Dokument- und Knowledge Management bereits 

praktisch eingesetzt. So arbeitet z.B. die Suchfunktion vom Bertelsmann Webportal www.wissen.de 

vollständig auf der Topic Map Ebene. Eine ausführlichere Betrachtung, Beispiele und Vergleiche findet 

man unter [ZAP04]. 

3. Semantic Web Tools und Produktsuiten 

Ohne effiziente Software (Parser, API´s, Frameworks, Editoren, Speicher- und Verarbeitungssysteme, 

etc.) ist die Verwendung von Semantic Web Standards relativ nutzlos. Ausgewählte Semantic Web 

Tools und Produktsuiten sollen nachfolgend kurz betrachtet werden. 

Intelligent views hat die Plattform K-Infinity zum Aufbau und zur Nutzung von Wissensnetzen entwickelt. 

Sie bildet die Basis für intelligentes Wissensmanagement. K-Infinity ist modular aufgebaut und 

lässt sich einfach in bestehende Datenbank- und IT-Architekturen integrieren. Zum Aufbau und zur 

Pflege einer Wissensbasis dienen Editing-Tools (Knowledge-Builder), zur Ausnutzung des vernetzten 

Wissens die Usage-Tools (browserbasierend). Der Knowledge-Builder stellt sämtliche Operationen zur 

Verfügung, die zum Aufbau eines Wissensnetzes nötig sind. Mit Hilfe des Markup-Tools können Dokumente 

erstellt, erfasst und mit dem Wissensnetz verknüpft werden. Der Knowledge-Accelerator 

ermöglicht mit einem Web-Browser ohne Installationsaufwand Zugriff auf das Wissensnetz. Der Semantic-Finder 

ermöglicht eine semantische Suche. Mit dem Net-Navigator kann grafisch durch das 

semantische Netz navigiert werden. Die Ergebnisse von Anfragen werden durch die Layout-Engine 

automatisch in HTML-Seiten umgesetzt und individuell an ihr Design angepasst. Sämtliche K-Infinity- 

Komponenten lassen sich durch XML-Schnittstellen mit anderen Werkzeugen verbinden. Triggerkonzept 

und Workflowunterstützung sind weitere Features der Produktsuite. (http://www.i-views.de/) 

Die norwegische Firma Ontopia hat bereits mehrjährige Erfahrung in der Entwicklung von Topic Map 

Software und ist in Fachkreisen bekannt für ihre Ontopia Knowledge Suite (OKS). Die OKS ist eine 

komplette Toolsammlung zum Entwerfen, Administrieren und Entwickeln Topic Map basierter Applikationen. 

Sie beinhaltet eine Topic Map Engine, die Topic Maps lädt, verarbeitet, speichert und eine 

Schnittstelle bietet, die andere Anwendungen auf Topic Maps zugreifen lässt. Weiterhin bietet sie 

webbasierte Editoren und einen frei erhältlichen Topic Map Browser (Omnigator), sowie eine eigene 

Abfragesprache. In seiner neuesten Version erlaubt der Omnigator das Browsen in RDF- und XTM- 

Dateien, sowie deren graphische Visualisierung. (http://www.ontopia.net/) 

Als Teil der e:kms, der XML-basierten Enterprise Plattform für das Verwalten und Organisieren von 

4 

http://www.w3.org/TR/owl-features/ (Seitenabruf: 14.09.04) 

- 59 -



Wissen und Inhalten, bietet empolis das Produkt e:km (empolis knowledge manager), den Nachfolger 

der Produktlinien k42 und orenge, an. E:kms ist eine gesamtheitliche Knowledge Management Lösung 

mit Dokument- und Content Management, Workflow, Ontology Management, graphischer Visualisierung, 

intelligenter Suche basierend auf Ontologien, Intranet, Personalisierung und Community Support. 

(http://www.empolis.de/) 

Der USU KnowledgeMiner extrahiert Metadaten aus bestehenden Datenquellen und vernetzt diese 

semantisch gemäß dem Topic Map Standard. Durch einen Fuzzy-Filter ist das System äußerst tolerant 

gegenüber Schreibfehlern. Der KnowledgeMiner dient der Themenstrukturierung und dem zentralen 

Informationszugriff, stellt die vernetzten Strukturen grafisch dar und bietet dem Anwender Navigations- 

und Suchfunktionen. Ebenfalls werden Topic Maps als flexibles Kategoriensystem dargestellt, 

so dass Themen und Begriffe im Zusammenhang aufgezeigt werden und der kategorienorientierte 

Anwender schnell zu den benötigten Informationen findet. Über Natural Language Processing stehen 

ihm erweiterte Suchmöglichkeiten zur Verfügung. Der User wird im Rahmen seiner Zugriffsberechtigung 

zu den erwünschten Informationen geleitet. Sensible Themen und Dokumente bleiben geschützt. 

(http://www.usu.de/) 

Jena2 ist ein von Hewlett Packard entwickeltes Open Source Framework zum Erstellen von RDF basierten 

Semantic Web Applikationen. Es beinhaltet eine RDF-API zum Manipulieren von RDF- 

Datensätzen, unterstützt RDFS und OWL, bietet einen integrierten Java-basierten RDF-XML-Parser 

von ARP und eine Inferenzkomponente. Weiterhin erlaubt das Framework das persistente Speichern 

von Daten in einem relationalen Datenbanksystem (MySQL PostgreSQL, Oracle), das Hinzufügen von 

Daten und das Stellen von Abfragen an dieses System. (http://www.hpl.hp.com/semweb/jena.htm) 

Das Ziel des TM4J-Projektes ist es, robuste Open Source Tools zum Erstellen, Manipulieren und Publizieren 

von Topic Maps anzubieten. Es besteht aus einer Topic Map Engine und einer Java- 

Applikation zum Browsen von Topic Maps mittels eines grafischen Nutzerinterfaces. (http://tm4j.org/) 

Ohne die Verwendung spezieller Tools ist der professionelle und effiziente Einsatz von Semantic Web 

Technologie nicht möglich. Sie sind Basis für die Durchsetzung und den Erfolg der neuen Technologie. 

Alle hier vorgestellten Produkte eignen sich, das Wissensmanagement einer Institution wesentlich 

zu verbessern, einen schnelleren und qualitativ besseren Zugriff auf Informationen zu bieten, schnelleres 

Erstellen und Pflegen intelligenter Web Portale, wissensbasierter Intranets und Content Management 

Systeme zu ermöglichen. Eine ausführlichere Betrachtung, Beispiele und Vergleiche findet man 

unter [ZAP04]. 

4. Semantic Web basierende Informationsportale 

Auf Semantic Web Technologie basierende Informationsportale bieten dem Nutzer eine Vielzahl an 

Möglichkeiten, die über diejenigen konventioneller Portale hinausgehen. Für das Bildungsportal Thüringen 

wurde in [ZAP04] der Einsatz von Semantic Web Tools und Produktsuiten evaluiert. Nachfolgend 

sollen einige Anforderungen an Semantic Web basierende Informationsportale beschrieben 

werden, die sich aus den Ergebnissen der Evaluation herauskristallisiert haben. 

Zu jeder gefundenen Information sollte der User die Möglichkeit besitzen, themenverwandte Inhalte 

weiterzuverfolgen und zugehörige Metainformationen zu erhalten. Sein Weg durch die Webseite gestaltet 

sich nicht hierarchisch, sondern individuell entlang eines Themenpfades. Die Navigation sollte 

einerseits über Links geschehen und andererseits alternativ über eine grafische Visualisierung des 

gesamten Themenbereiches erfolgen, ähnlich einem Hyperbolic-Tree-Ansatz. Weiterhin sollte automatisch 

und dynamisch ein Themenkatalog entsprechend der hinterlegten Taxonomie oder Ontologie 

generiert werden. Dem Nutzer sollten weiterhin intelligente semantische Such- und Abfragefunktion, 

wie z.B. Filtersuche, Suche über Metadaten, Volltextsuche, Thematische Suche, Semantische Query 

oder Suche in Synonymen zur Verfügung stehen. Ein Kontext-Filter dient zum Ausblenden von Inhalten, 

die z.B. mit einem Scope versehen sind oder vom Benutzer gewählt wurden (z.B. „Blende alle 

Topics zum Thema „TU Ilmenau“ aus“). Von der Benutzerverwaltung erhält jeder User ein individuelles 

personalisiertes Erscheinungsbild je nach zugehöriger Benutzergruppe (z.B. Hochschullehrer, Studenten, 

Private Bildungseinrichtungen, etc.). Suchergebnisse sollten mit zusätzlichen Informationen angereichert 

sein, so z.B. über die semantische Nähe zum Suchbegriff und die Häufigkeit der Aufrufe in 

den letzten Tagen. Weiterhin sollte ein Triggerkonzept implementiert sein, welches das Auslösen von 

Ereignissen beim Eintreten gewisser Ausgangsbedingungen ermöglicht. Schnittstellen zu bisherigen 

Systemen, sowie Im- und Exportfunktionen auf Basis von XML ermöglichen eine nahtlose Integration 

in andere Architekturen. 

Abbildung 1 gibt einen ersten Eindruck der Visualisierung eines Hyperbolic-Tree zur grafischen Navi- 

- 60 -


gation im Informationsraum und zeigt darüber hinaus auf der linken Seite eine automatisch generierte 

Kategorieansicht, sowie im unteren Bereich die semantische Nähe und themenverwandte Bereiche 

zum aktuell gefundenen Suchbegriff. 

Abbildung 1. Semantic BPT (Prototypischer Entwurf) 

5. Seamless Knowledge und Virtuelle Portale 

Seamless Knowledge, eine weitere Evolutionsstufe des Wissensmanagements für Informationsportale, 

bezeichnet den für den Benutzer nahtlosen Übergang von Wissen. Praktisches Anwendungsbeispiel 

für Seamless Knowledge sind Virtuelle Portale, d.h. mehrere physisch vorhandene (Wissens-) 

Portale, die zu einem großen virtuellen vernetzt werden. Bei der Umsetzung kann vor allem Semantic 

Web Technologie hilfreich sein. Gute Vorarbeiten auf diesem Gebiet stammen von Steve Pepper, dem 

Chief Strategy Officer der norwegischen Topic Map Firma Ontopia, auf dessen Ideen sich nachfolgend 

bezogen werden soll. 

In der Praxis stehen die in Wissensportalen abgespeicherten Informations- und Wissensbestände 

oftmals getrennt voneinander zur Verfügung. Die Existenz des jeweils Anderen ist dem Nutzer nicht 

bekannt und kann folglich nicht abgerufen werden. Für den Nutzer besteht der Wunsch nach Knowledge 

Integration (sog. Seamless Knowledge). Seamless Knowledge ist jedoch nicht mit dem Begriff 

Semantic Web zu verwechseln, obwohl beide viele Gemeinsamkeiten haben. Das Semantic Web stellt 

lediglich eine mögliche Basistechnologie für eine nahtlose Informationsintegration zur Verfügung. 

Norwegen ist Vorreiter, wenn es um auf Topic Map Technologie basierende Portale (sog. Topic Map 

driven portals) geht. Mit einer steigenden Anzahl von Informationsportalen wachsen natürlich auch die 

Überlappungen zwischen ihren Inhalten. Die drei Portale forskning.no (Research Council), forbrukerportalen.no 

(Norwegian Consumer Association) und matportalen.no (Biosecurity portal of the Department 

of Agriculture) sind die ersten, die unter dem Gesichtspunkt Virtueller Portale miteinander vernetzt 

wurden. Gleiche Inhalte werden in einer Datenquelle gespeichert und sind in allen drei Portalen 

sichtbar. 

Aus technischer Sicht ist wenig nötig, um eine effektive Form nahtloser Wissensintegration zu erreichen. 

Zum einen ist ein Identifizierungsmechanismus notwendig, um die Identität eines so genannten 

subjects (kleinste modulare Informationseinheit) zu verifizieren. Portale, die miteinander kommunizieren, 

können somit sicher gehen, vom gleichen subject zu sprechen. Probleme, die durch die Verwendung 

von Synonymen, Homonymen, etc. entstehen, werden damit beseitigt. Ein eindeutiger globaler 

Mechanismus zum Bezeichnen von subjects existiert zum Beispiel schon im Topic Map Standard und 

heißt dort Published Subjects. Er basiert technisch gesehen auf dem URI-Konzept. Published Subjects 

helfen nicht nur Maschinen, sich gegenseitig besser zu verstehen, sondern auch Menschen. Sie 

identifizieren ein subject via URI (sog. subject identifier). Diese URI ist gleichzeitig Adresse eines Dokumentes, 

das von einem User interpretiert werden kann (sog. subject indicator). 

- 61 -



Zum anderen ist für die Umsetzung einer nahtlosen Wissensintegration ein Austauschprotokoll notwendig, 

um Information automatisch miteinander zu teilen. Hierfür gibt es seitens der Topic Map 

Community den Entwurf des TMRAP (Topic Maps Remote Access Protocol) 5 . Dies ist ein abstraktes 

Protokoll, um Informationen von Remote Repositories zu erhalten. Topic Map Applikationen können 

TMRAP sehr einfach unterstützen, für nicht-Topic Map Applikationen ist es ein nur relativ kleiner Anpassungsaufwand 

notwendig, um TMRAP verwenden zu können. Der Nutzen wäre enorm. Ähnliche 

Arbeiten findet man in der Semantic Web Gemeinde auch in der RDF Net API 6 und bei SNAPI 7 . 

Ontopia hat in seinem frei erhältlichen Topic Map Browser bereits eine erste Demonstrationsvariante 

des TMRAP eingebaut, die sogenannte Omnigator Rap demo. Diese basiert auf zwei räumlich getrennten 

Omnigator Browsern, auf denen jeweils unterschiedliche Topic Maps das vorhandene Wissen 

managen. Schaltet man die Unterstützung für TMRAP ein, werden in der jeweiligen Topic Map automatisch 

die Links zur Remote Topic Map des Anderen eingefügt. Über einen VISIT-Button kann man 

in die andere Map hineinbrowsen (vgl. Abbildung 2). 

Abbildung 2. Omnigator Rap demo (http://www.ontopia.net/ (Seitenabruf: 14.09.04)) 

Die hinter dem Topic Maps Remote Access Protocol stehende Technik mag auf den ersten Blick sehr 

einfach erscheinen. Ihr Potenzial jedoch ist sehr hoch, da auch andere Applikationen, die nicht den 

Topic Map Standard benutzen, sich des TMRAP bedienen können. Ontopia geht aber noch einen 

Schritt weiter, indem nicht nur einzelne Topic Page URI´s ausgetauscht werden können, sondern auch 

Fragmente dieser, sog. Topic Maplets 8 . Dies können z.B. zusätzliche Metadaten, URL´s, assoziierte 

Seiten mit Sichten und Rollen, etc. sein. Mitte 2005 wird die Topic Map Query Language (TMQL 9 ) für 

Topic Maps durch die ISO standardisiert werden. Mit ihr wird es möglich sein, diese Topic Maplets als 

remote query results zu erhalten. Weiterhin ist seitens der Topic Map Community eine SOAP Anbindung 

für TMRAP geplant, um den Einsatz von Web Services zu unterstützen. Die dabei entstehenden 

Möglichkeiten wären immens. 

Zusammenfassend kann man sagen, dass um Seamless Knowledge für Informationsportale erreichen 

zu wollen, folgenden Grundbausteine benötigt werden: 

• Semantisch strukturierte Daten (Topic Maps, RDF, etc.) 

5 

http://www.jtc1sc34.org/repository/0507.htm (Seitenabruf: 14.09.04) 

6 

http://www.w3.org/Submission/2003/SUBM-rdf-netapi-20031002/ (Seitenabruf: 14.09.04) 

7 

http://sourceforge.net/projects/snapi/ (Seitenabruf: 14.09.04) 

8 

http://www.ontopia.net/topicmaps/materials/xtm-fragments.html (Seitenabruf: 14.09.04) 

9 

http://www.isotopicmaps.org/tmql/ (Seitenabruf: 14.09.04) 

- 62 -


• Gobal eindeutige Bezeichner (Published Subjects, etc.) 

• Ein Austauschprotokoll (z.B. TMRAP) 

• Eine Abfragesprache (z.B. TMQL) für präzisere Request-Anfragen 

6. Zusammenfassung und Ausblick 

Semantic Web Standards werden aufgrund der steigenden Anzahl praktischer Anwendungen und 

Produktsuiten populär. Vorreiter auf dem Gebiet der Topic Maps ist Norwegen. Hier gibt es sehr viele 

Webseiten und Portale, eLearning- und Wissensmanagementanwendungen, die sich bereits der Semantic 

Web Standards bedienen. Seamless Knowledge ist der nächste, auf dieser Technologie aufbauende 

Evolutionsschritt. Das Semantic Web wird für seine Durchsetzung und Akzeptanz sicher 

noch einige Jahre brauchen, Seamless Knowledge gibt es bereits heute. 

2003 in Tausend % der Bevölkerunrung 

2007 in Tausend % der Bevölke- 

Deutschland 42.003 51,0 59.033 71,8 

Tabelle 1. Webbenutzer 2003 und 2007 [EIT04] 

Auch am praktischen Beispiel, konkret für das Bildungsportal Thüringen, ist der Einsatz von Semantic 

Web Technologie mittelfristig eine Alternative. Tabelle 1 verdeutlicht die zunehmende Anzahl von 

Webbenutzern bis zum Jahr 2007. Das damit verbundene zunehmende Daten- und Informationsaufkommen 

dürfte immens sein und exponentiell ansteigen. Neue Wege, Informationen zu organisieren, 

zu kategorisieren und dem Benutzer zu präsentieren werden benötigt, da sonst der Informationskollaps 

droht. Die in diesem Paper vorgeschlagenen Ansätze sind ein erster Schritt in die richtige Richtung. 

Literatur 

[BER03] http://www.ercim.org/publication/Ercim_News/enw51/berners-lee.html (Seitenabruf: 14.09.04) 

[BOD03] Bodendorf, Freimut: Daten- und Wissensmanagement, Springer, 2003 

[EIT04] European Information Technology Observatory 2004, http://www.eito.com/ (Seitenabruf: 

14.09.04) 

[ZAP04] Zapf, Lars: Intelligentes Information Retrieval und Knowledge Management mit semantischen 

Netzen, Diplomarbeit an der Technischen Universität Ilmenau, 2004 


Dipl.-Inf. Lars Zapf, 

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH, 

Abteilung Wissensmanagement, 

Erwin-Schrödinger-Str. Geb. 57, 

D-67653 Kaiserslautern, 

E-Mail: zapf@dfki.uni-kl.de, www.dfki.de 

Dr.-Ing. Heinz-Dietrich Wuttke, 

Technische Universität Ilmenau, 

Helmholzplatz 1, 

98693 Ilmenau, 

E-Mail: dieter.wuttke@theoinf.tu-ilmenau.de 

http://www-ihs.theoinf.tu-ilmenau.de/forschung/projekte/sane/ 

Dipl.-Kfm. Karsten Schmidt, 

bildungsportal-thueringen.de, 

Puschkinstraße 19, 99084 Erfurt, 

E-Mail: Ka.schmidt@uni-jena.de, 

www.bildungsportal-thueringen.de 

- 63 -


Implementierungsaspekte des Standards SCORM für LMS 

gemäß der GNU GPL Lizenz 

T. Uhl, FH Flensburg, 

M. Hasse, K. Nowicki, TU Gdansk 

Abstract. Es werden drei gängige Methoden zur Sicherung der Kommunikation zwischen 

zwei heterogenen LMS (Learning Management Systems) erörtert und genau analysiert. Zu 

den Methoden gehören: a) Verwendung des sog. verborgenen Rahmens mit Mechanismus 

Upload, b) Verwendung des Mechanismus Cookie und c) Verendung des Mechanismus 

XML http Request. Die durchgeführten Analysen der o.g. Methoden und ihre Implementierung 

sowie das Experimentieren in einer praktischen Umgebung an der TU Gdansk 

(siehe http://153.19.53.221) haben gezeigt, dass die Methode XML http Request die stabilste 

ist. Das in der praktischen Umgebung verwendete LMS erfüllt die Spezifikation 

SCORM. 

1 Einführung 

Im Bereich e-Learning spricht man immer häufiger über Open Source Systeme [1]. Der Hauptgrund 

dafür ist die freie Distribution solcher Systeme. Um dies rechtlich abzusichern, mussten für solche 

Systeme entsprechende Rahmenbedingungen erarbeitet und veröffentlicht werden. Hier sind die Aktivitäten 

der Gruppe Open Source Initiative [2] von größter Bedeutung. Zu den wichtigsten Open Source 

Lizenzen gehört heutzutage die GNU GPL Lizenz [3]. Es gibt z.Z. mehrere Programme/Tools für LMS 

(Learning Management Systems), die die GNU GPL Lizenzbedingungen erfüllen. Sie stellen eine attraktive 

Alternative zu den kommerziellen LMS (z.B. Blackboard [4]) dar. Ein Open Source Produkt für 

LMS ist hier besonders zu nennen: das System Moodle (Modular Object-Oriented Dynamic Learning 

Environment) [5]. Für dies System gibt heute eine ausführliche, mehrsprachige Dokumentation. Das 

System hat erstaunlich gute Verbreitung gefunden (ca. 1000 registrierter Benutzer in 72 Ländern, 

unter anderen aus Polen und Deutschland). Moodle wird ebenfalls als Grundplattform für ein LMS im 

Rahmen dieser Arbeit angenommen. 

Moodle bietet den Usern, Autoren und Tutoren ein Tool für e-Learning per Internet an. Der größte 

Nachteil des Systems Moodle ist, dass der Standard SCORM (Sharable Content Object Reference 

Model) [6] nicht unterstützt wird, was die Übergänge zwischen unterschiedlichen LMS erschwert. Eine 

Verankerung der SCORM-Empfehlungen in Moodle könnte wesentlich die Flexibilität dieses LMS erhöhen. 

Es ist also sinnvoll, sich mit dem Problem zu befassen. Dies bildet den Kern dieser Arbeit. 

2 Der Standard SCORM 

Der Standard SCORM definiert Mengen von Regeln für Beschreibung (Format), Aufbewahrung und 

Anlieferung der didaktischen Inhalte an die Kursnutzer. Bei Festlegung dieser Regel wurden folgende 

Ziele in Betracht gezogen: a) accessibility, b) adaptability, c) affordability, d) durability, e) interoperability 

und f) reusability. Ein Hauptmerkmal des Standards SCORM ist die Anerkennung der Internettechnologie 

als die beste Form für die Maximalisierung des Zugangs zu den e-Learning Systemen. 

SCORM Version 1.3 definiert folgende Bereiche eines e-Learning Systems: a) Content Aggregation 

Model (CAM), b) Run-Time Environment (RTE) und c) Sequencing and Navigation (SN). 

Das CAM (Content Aggregation Mode) beschreibt die Vorgehensweise beim Sammeln, Kennzeichen, 

Verwalten und Durchsuchen von Kursinhalten. Dieses Tool verwendet dabei eine Methode für die 

Erreichung der o.g. Ziele, die unabhängig von den genutzten LMS-Plattformen ist. Die Grundkomponente 

des CAM heißt Asset, welche die elektronische Erfassung eines Textes, Audios, Videos oder 

einer Animation darstellt. Assets sind normale Files, die insgesamt den Kursinhalt erfassen. Jedes 

Asset verwendet ein Asset Meta Data (Format), welches die notwendigen Informationen zur Unterstützung 

beim Suchen und zur Identifikation von Assets beinhaltet. Das Format wird in der modernen 

- 65 -


T. Uhl, FH Flensburg, M. Hasse, K. Nowicki, TU Gdansk 

Seitenbeschreibungssprache 1 XML [7] erfasst. Eine Gruppe von Assets, in der mindestens eins über 

das durch ein LMS definierte Interface verfügt, nennt man Sharable Content Object (SCO). SCO repräsentiert 

die minimalste Inhaltsform, die durch das LMS bedient werden kann. Alle Files des Kurses 

werden in ein ZIP-Archiv eingetragen, was einen Kursaustausch zwischen verschiedenen LMS unterstützt. 

Aus der Sicht der SCORM-Implementierung in einem LMS ist sehr wichtig, dass das File imsmanifest.xml 

verwendet wird. Dieses File beinhaltet alle Informationen bezüglich des Aufbaus eines e- 

Learning Kurses. Draus folgt, das ein gemäß dem SCORM-Standard aufgebautes LMS in der Lage 

sein muss, das xml File zu interpretieren. 

Das RTE (Run-Time Environment) bildet gemäß dem SCORM den wichtigsten Bestandteil aus der 

Sicht der Implementierung in einem LMS. Das Dokument beinhaltet die Beschreibung einer Umgebung, 

in der möglich ist, e-Kurse unabhängig vom verwendeten LMS zu starten. Mit anderen Worten 

stellt ein RTE ein Interface dar, welches dem e-Learning System die Kontrolle über den e-Kurs und die 

Nutzung der didaktischen Inhalte ermöglicht. Die SCORM-Spezifikation schlägt vor, dass bei der Realisierung 

der Kommunikation zwischen dem LMS und dem e-Learning Kurs das Interface API (Application 

Program Interface) genutzt wird. Die ganze Kommunikation über das API-Interface wird von den 

SCO-Objekten initialisiert. Man unterscheidet drei funktionelle Zustände an der API-Schnittstelle (vgl. 

Bild 1). 

Nicht 

Eingeleitet 

Initialize(“”) 

GetLastError() 

GetErrorString() 

GetDiagnostic() 

Funktioniert 

GetValue() 

SetValue() 

Commit() 




Terminate(“”) 

Beendet 




API Implementierung 

API Anforderung 

GetValue(DatenModellElement) 

SetValue(DatenModellElement,Wert) 

SCO 

LMS 

The Run –Time Envirnoment 

Bild 1: Funktionelle Zustände an der API-Schnittstelle 

Die drei funktionellen Zustände sind: 

# Execution State: Dieser Zustand realisiert Funktionen, die für den Auf- und Abbau einer 

Session zwischen LMS und SCO verantwortlich sind; vgl. LMSInitialize( ) und 

LMSTerminate( ). 

# State Management: Dieser Zustand realisiert drei Funktionen, die für die Fehlerbehandlung 

verantwortlich sind; vgl. LMSGetLastError( ), LMSGetErrorString( ) und LMSGetDiagnostic( 

). 

# Data Transfer: Dieser Zusatnd realisiert Funktionen, die für den Datentransfer verantwortlich 

sind; vgl. LMSGetValue( ), LMSSetValue( ) und LMSCommit( ). 

Zwecks eines Informationsaustausches zwischen LMS und SCO greift das RTE auf ein speziell dafür 

entwickeltes Dateimodell zu. Dieses Modell definiert Dateien, die zur Realisierung der Grundfunktionen 

eines LMS notwendig sind, z.B. Erfassung der Aktivitäten oder Erfassung der Fortschritte in einem 

e-Kurs. Die möglichen Implementierungsformen an der API-Schnittstelle werden im Punkt 3.2 

vorgestellt. 

1 Streng genommen ist XML keine Dokumenten- oder Seitenbeschreibungssprache, sondern eine Meta-Sprache 

zur Entwicklung der eigentlichen Seitenbeschreibungssprache, die auf einen speziellen Einsatzzweck hin optimiert 

ist. 

- 66 -


Das SN (Sequencing and Navigation) beschreibt Methoden zur Auswahl der nacheinanderfolgenden 

Elemente aus der existierenden Datenbank mit den didaktischen Inhalten, um einen geschlossenen 

e-Kurs erhalten zu können. Der Informationsfluss wird durch den Benutzer initiiert. Unter Verwendung 

unterschiedlicher Warteschlangendisziplinen in einem LMS kann der Informationsfluss in Abhängigkeit 

von den registrierten Benutzeraktivitäten gestaltet werden. Der SCORM beschreibt an dieser Stelle 

sehr genau die Struktur des sog. „learning activities“-Baums. Auch die o.g. Warteschlangendisziplinen 

sind in diesem Dokument genau beschrieben. 

3 Implementierungsaspekte des Standards SCORM für ein LMS 

3.1 Das System MOODLE 

Moodle bietet den Usern, Autoren und Tutoren ein Tool für e-Learning per Internet an. Es gibt mehrer 

Betriebssysteme, die das Softwarepaket Moodle unterstützen. Bevorzugte Plattform ist jedoch Linux 

und die Skriptsprache PHP [8]. Zu den Hauptaufgaben eines LMS gehören die Gestaltung des Kurses 

und das Kursmanagement. Die Struktur des Systems Moodle ist modular aufgebaut. Dies ermöglicht 

schnelles Aufsuchen und Verändern des Codes der benötigten Teilprogramme in dem LMS Tool. Es 

wird empfohlen, das Schema für ein Modul an die Struktur für das ganze System anzulehnen. Das 

System Moodle basiert auf der klassischen Form der WWW Kommunikation, die ihre Verwirklichung in 

vielen Internetdiensten nach dem Client-Server Prinzip findet. Der größte Nachteil des Systems Moodle 

ist, dass der Standards SCORM nicht unterstützt wird, was die Übergänge zwischen unterschiedlichen 

LMS erschwert. Eine Verankerung der SCORM-Empfehlungen im Moodle könnte wesentlich die 

Flexibilität dieses LMS erhöhen. Es ist also sinnvoll, sich mit diesem Problem zu befassen. Dies bildet 

den Kern dieses Kapitels. 

Die Version 1.2 vom Moodle ermöglicht eine Erweiterung des Systems auf dem Modullevel. Die Systemmodule 

sind verantwortlich für die Realisierung der Grundaufgaben des LMS. Beim Zufügen eines 

neuen Moduls müssen die in der Moodle-Spezifikation festgelegten Prinzipien bezüglich z.B. Benennung 

von Files und von Katalogen angehalten werden. Die Erweiterungen sollten nicht in den Kerncode, 

der für die Stabilität des Systems verantwortlich ist, eingreifen. Dies bedeutet jedoch die Beschränkungen 

bei Erweiterungen des LMS, weil zu dem Kern auch die Kursformate zählen. Das 

Moodle schlägt den Aufbau von e-Kursen in drei Formaten vor: wöchentliche, gesellschaftliche und 

thematische. Es gibt Möglichkeiten, in jedem der drei Kursformate neue Funktionen in Form von Vorräten 

hinzuzufügen. Ein von solchen Vorräten könnte z.B. Simulation sein. 

Der Standard SCORM definiert e-Kurs, bei denen das Format von dem Autor und nicht vom LMS abhängig 

ist. Damit ist die Lokalisierung der Inhalte von SCORM-Kursen (Asset und SCO) in einem der 

drei Moodle-Formate nicht möglich. Einzige Möglichkeit dieses Problem zu lösen, ist das Zufügen 

eines neuen Kursformates im Moodle, z.B. „Format SCORM 2004“. Hierbei muss jedoch ein Eingriff in 

den Kern des Moodle-Systems in Kauf genommen werden. Das Zufügen des o.g. Kurses muss einen 

Mechanismus zum Umladen von ZIP-Files, zum Auspacken und zum Lesen der Kursstruktur sicherstellen. 

Diese Erweiterungsmöglichkeit bietet auch die neuste Version vom Moodle. Leider gibt z.Z. 

keine Dokumentation zu dieser Erweiterungsmöglichkeit, jedoch ermöglicht eine Analyse des PHP- 

Codes und der Files-Strukturen erfahrenen Programmierern das Zufügen eines neuen Kursformates. 

Das Zufügen eines neuen Kurses erfolgt durch Ausfüllen eines Formulars auf einer Internetseite. Die 

Daten aus dem Formular werden in die Datenbank des Systems eingetragen und der Autor wird auf 

eine weitere Internetseite weitergeleitet, auf der es Möglichkeiten gibt, neue Vorräte zum Kurs zuzufügen. 

Im Fall der Erweiterung um einen SCORM-Kurs sollte der Autor auf eine Seite gelinkt werden, die 

das Versenden und das Auspacken der Kurs-Files ermöglicht. Eine Programmierung solcher Funktionen 

wird von den vorhandenen zahlreichen PHP-Bibliotheken unterstützt. Nachdem der Kurs in einem 

Katalog auf dem Systemserver abgelegt ist, muss das Lesen der Daten aus dem File imsmanifest.xml 

erfolgen. Die Angaben bezüglich der neuen Kursstruktur müssen dann in der Datenbank des LMS 

abgespeichert werden. 

Die Hauptprobleme bei der Implementierung beginnen auf dem Level TRE (Run-Time-Environment). 

Die Lösungsmöglichkeiten dieses Problems werden in nächstem Kapitel vorgestellt. 

3.2 Methoden zur Implementierung des Run-Time Environment 

Ist die Umgebung Client-Server heterogen (z.B. unterschiedliche Skriptsprachen wie PHP [8] und 

JavaScript [9]), treten viele Probleme beim Austausch von Daten zwischen den kommunizierenden 

Plattformen auf. Damit muss vor allem das RTE fertig werden. Eine Analyse der gängigen Methoden 

zur Lösung dieses Problems wird im Weiteren erörtert. Hierbei werden die Ideen aus den Arbeiten [10- 

11] aufgegriffen und weiter entwickelt. 

Es werden drei gängigen Methoden zur Sicherung der Kommunikation zwischen heterogenen Platt- 

- 67 -


T. Uhl, FH Flensburg, M. Hasse, K. Nowicki, TU Gdansk 

formen, d.h. e-Kurs im JavaScript und LMS in der PHP-Technologie, vorgestellt: 

1) Verwendung des sog. verborgenen Rahmens mit Mechanismus Upload. Diese Methode beruht 

auf dem Prinzip der Implementierung auf der LMS-Seite eines verborgenes Rahmens, in dem ein 

Mechanismus für das Umladen (upload) wirksam ist. Der Umladenvorgang wird durch die Erweiterung 

der Sprache HTML zur DHTM unterstützt. Das Umladen arbeitet wie folgt: Die Adresse der im verborgenen 

Rahmen enthaltenen Internatseite wird wiederholend abgerufen und in Verbindung mit den 

ständig wechselnden API-Parametern gebracht. Das neue Gespann kann dann zum LMS unter Verwendung 

der bekannten Methode GET übertragen werden. Dies verdeutlicht das Bild 2. 

Bild 2: Mögliche Mechanismen an der API-Schnittstelle 

2) Verwendung des Mechanismus Cookie. Diese Methode basiert auf der Verwendung der Text- 

Files, die auf der Client-Seite implementiert sind. Dabei ist es möglich, beim Schreiben und beim Lesen 

einer Datei in oder aus den Files sowohl die JavaScript- als auch die PHP-Sprache zu verwenden. 

In dieser Methode ist der API-Mechanismus für das Einschreiben der entsprechenden Dateien in Cookie-Files 

verantwortlich. Im System LMS muss auch ein Mechanismus zum periodischen Auslesen der 

Dateien aus den Cookie-Files implementiert sein. Das periodische Auslesen wird durch die DHTML- 

Mechanismen unterstützt, die eine „Auffrischung“ der Internetseiten mit bestimmter Frequenz ermöglichen. 

Will man die ständige „Auffrischung“ eines der Hauptrahmen des LMS-Systems verhindern, 

kann auf den Mechanismus des verborgenen Rahmens zugegriffen werden (vgl. Bild 2). 

3) Verendung des Mechanismus XML http Request. Sowohl beim Mechanismus Cookie als auch 

beim Mechanismus des verborgenen Rahmens muss ständig vor der Datenübertragung das Umladen 

der PHP-Internetseite stattfinden. Dies kann zur Verzögerungen bei der Übertragung führen und zusätzlich 

hat die Client-Seite nie eine Garantie, dass das Umladen richtig erfolgte. Das Problem kann 

durch Verwendung des neuen Mechanismussees XML http Request gelöst werden. Dieses Konzept 

ist seit kurzem bekannt. Aus diesem Grund unterstützen noch nicht alle bekannten Internet-Browser 

dieses Mechanismus. In den am häufigsten verwendeten Internet-Browser, d.h. Internet Explorer 5, 

Netscape Communicator und Mozilla ist jedoch dieser Mechanismus bereits implementiert. Dies berechtigt, 

sich weiter mit dieser Methode zu befassen. Die Wirkungsweise dieser Methode beruht auf 

der Verwendung des Kommandos http Request zum Download von einem Server. Notwendige Prozeduren 

sind für JavaScript implementiert, also liegen auf der Client-Seite vor (wie in einem SCORM- 

Kurs). Dieser Mechanismus verwendet den Header der Nachricht http Request um zu überprüfen, 

wann zum letzten Mal die Dateien auf der Client-Seite modifiziert worden sind oder ob sie überhaupt 

existieren. 

An der Universität Gdansk wurde in einem konkreten LMS (gemäß SCORM) ein RTE mit den o.g. 

Mechanismen zur Kommunikation in heterogener Umgebung implementiert, getestet und bewertet. 

Das realisierte LMS-System ist unter der Internetadresse http://153.19.53.221 erreichbar. Die Untersuchungen 

haben gezeigt, dass die Methode XML http Request die stabilste ist. Es ist zu erwarten, 

dass in Kürze alle Internet-Browser die Methode XML http Request unterstützen werden. Dies spricht 

für die im Rahmen dieser Arbeit vorgeschlagene Lösung zur Sicherung der Kommunikation in einer 

heterogenen e-Learning Umgebung. 

4 Zusammenfassung 

In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst der heutige Trend beim e-Learning vorgestellt. Dieser 

Trend heißt Open Source Lösungen. Ein Nachteil der Open Source Systeme ist, dass sie ein individuell 

festgelegtes Kursformat aufweisen. Solche Kurse arbeiten nur gut innerhalb einer 

- 68 -


e-Learning Plattform. Die Übertragung der Kursinhalte in eine andere e-Learning Plattform ist zwar 

möglich, jedoch sehr aufwendig. Die Lösung dieses Problems kann die Verankerung in den LMS der 

standardisierten Kursformaten, z.B. gemäß der Spezifikation SCORM sein. Diese Lösung wurde im 

Rahmen dieser Arbeit in einem konkreten LMS-Produkt, d.h. in dem System Moodle verwirklicht. 

Es wurden drei gängige Methoden zur Sicherung der Kommunikation zwischen heterogenen LMS 

(aufgebaut unter Verwendung der gängigen Internettechnologien wie Java Script und PHP) erörtert 

und genau analysiert. Zu den Methoden gehören: a) Verwendung des sog. verborgenen Rahmens mit 

Mechanismus Upload, b) Verwendung des Mechanismus Cookie und c) Verendung des Mechanismus 

XML http Request. 

Die durchgeführten Analysen der o.g. Methoden und ihre Implementierung sowie das Experimentieren 

in einer praktischen Umgebung an der TU Gdansk haben gezeigt, dass die Methode XML http Request 

die stabilste ist. Das unter der Internetadresse http://153.19.53.221 erreichbare Open Source 

System bestätigt, dass die Autoren eine Lösung gefunden haben, mit der Hilfe die Inkompatibilität 

zwischen Systemen, die unter Verwendung der heutzutage gängigsten Internettechnologien aufgebaut 

sind, überwunden werden kann. Diese Lösung erfüllt die Spezifikation SCORM. 

Literatur 

[1] Kaderali, F.: Open Source fürs Lehren mit neuen Medien. CD zum Workshop „e-Learning Day 

2003“, FH Wedel, Juni 2003 

[2] Open Source Initiative: http://www.opensource.org (Juni 2004) 

[3] GNU GPL Lizenz: http://gnu.org/licenses/gpl.txt (Juni 2004) 

[4] Blackboard: http://www.blackboard.com (Juni 2004) 

[5] Moodle: http://www.moodle.org (Juni 2004) 

[6] SCORM: http://www.adlnet.org (Juni 2004) 

[7] XML: http://www.xml.com (Juni 2004) 

[8] PHP: http://www.php.com (Juni 2004) 

[9] JavaScript: http://javascript.com (Juni 2004) 

[10] Nowicki K., Hasse M.: Analiza możliwości rozszerzenia systemu zarządzającego nauczaniem 

opartego na licencji Open Source o implementację SCORM. Konferenz „Akademia on-line“, Bronislawow/Polen, 

Mai 2004 

[11] Hasse M., Nowicki M.: Implementacja elementów SCORM w systemie zarządzającym nauczaniem 

Moodle. Konferenz „Virtuelle Universität: Model, Werkzeuge und Praxis, Warschau/Polen Juni 

2004 


Prof. Dr.-Ing. habil. Tadeus Uhl 

Institut für Kommunikationstechnologie 

Fachhochschule Flensburg 

Kanzleistr. 91-93 

D 24943 Flensburg, Deutschland 

uhl@fh-flensburg.de 

Dipl.-Ing. Marcin Hasse 

Dr.-Ing. Krzysztof Nowicki 

Lehrstuhl für Informationssysteme 

Technische Universität Gdansk 

Narutowicza 11/12 

PL 80-952 Gdansk, Polen 

know@pg.gda.pl 

- 69 -


Standardisierung und Modularisierung am Beispiel 

der Lerneinheit Digitales Video 

A. Richter, FH Erfurt 

Abstract. Standardisierung und die daraus resultierende Modularisierung von E- 

Learning-Vorhaben sind die entscheidenden Voraussetzungen, für den dauerhaften Einsatz 

und die Wiederverwendung der Resultate von E-Learning-Projekten durch weitere Bildungseinrichtungen. 

Neue Entwicklungen in den Standards versuchen die Rekombination 

von Lernmodulen zu automatisieren und personalisierte Wissensangebote durch Lernplattformen 

bereitzustellen. Bildungsanbieter erhoffen sich, durch die konsequente Umsetzung 

von Standards im E-Learning-Bereich, die Einsparung von Ressourcen in räumlicher, zeitlicher 

und personeller Hinsicht. Der derzeitige Entwicklungsstand gibt jedoch auch Anlass 

zur kritischen Betrachtung, da die Regelwerke sich vorwiegend mit den inhaltlichen und 

technischen Aspekten des E-Learning auseinandersetzen und die didaktische Thematik 

noch weitestgehend unberücksichtigt ist. Im ersten Teil des Beitrages wird ein kurzer Ü- 

berblick der aktuellen Standardisierungskonsortien gegeben sowie praxisrelevante 

Schwerpunkte der aktuellen Entwicklung diskutiert. Der zweite Teil beschreibt die praktische 

Umsetzung der Modularisierung am Beispiel der Lerneinheit Digitales Video an der 

Technischen Universität Ilmenau, als konkreten Anwendungsfall. 

Standardisierungsinitiativen im E-Learning Bereich 

Mit der Entwicklung von Standards für E-Learning sind eine ganze Reihe von Konsortien beschäftigt. 

Deren Kooperationsgepflecht sowie die umfassenden Dokumentationen der einzelnen Standardisierungsinitiativen 

sind für den Anwender schwierig zu durchschauen und geben wenig konkrete Anleitung 

für die Umsetzung webbasierter Lernsoftware. Der Nutzen und Erfolg dieser Bestrebungen sind 

in der Praxis bisher wenig erforscht. Zurzeit versuchen die Standards vordergründig die Anforderungen 

im inhaltlichen und technischen Bereich zu definieren, didaktische Aspekte der Umsetzung von E- 

Learning befinden sich noch in den Anfängen der Entwicklung. 

Folgende wichtige Konsortien bemühen sich derzeit um die Standardisierung von E-Learning- 

Angeboten (Häfele, 2002): 

• AICC – Aviation Industry Computer Based Training Commitee (www.aicc.org) 

• ADL – die Advanced Distributed Learning Initiative (www.adlnet.org) 

• ARIADNE – die Alliance of Remote Instructional Authoring and Distribution Networks for Europe 

(www.ariadne-eu.org) 

• EML – die Educational Modelling Language der Open University der Niederlande (OUNL) 

(http://eml.ou.nl) 

• IEEE LTSC – das Instructional Management Systems Project (http://ltsc.ieee.org) 

• IMS – das Instructional Management Sytems Project (www.imsproject.org) 

• SCORM – das Shareable Content Object Reference Model (www.adlnet.org) 

Anfänglich arbeiteten diese Konsortien getrennt an den Standardisierungen. Im Laufe der Zeit einigten 

sie sich jedoch zusammen zu arbeiten und ihre Ergebnisse auszutauschen (Abb. 1). 

- 71 -



Abb.1: Das Kooperationsnetzwerk der Standardisierungsgremien (mod. nach imc, 2001). 

Aus: Baumgartner et al. (2002) 

Zusammenfassend lassen sich für die praktische Anwendung folgende Schwerpunkte in den Standardisierungsbemühungen 

identifizieren (vgl. Kramer, 2000; Baumgartner et al. 2002; Häfele, 2002): 

• Aufbau von Lernmodulen 

Beispielsweise wird in der Content-Packaging-Spezifikation des Instructional Management 

System Project (IMS) die Struktur und Implementierung von Lernobjekten zum Zweck der Rekombination 

und Wiederverwendbarkeit beschrieben. 

• Metadaten zur Auszeichnung von Lernmodulen 

Erst durch die Beschreibung mit Metadaten können Lernobjekte eindeutig identifiziert werden, 

so dass ein Suchen und die Wiederverwendung überhaupt erst möglich wird. Metadaten geben 

Auskunft über technische, bibliografische und pädagogische Merkmale des Lernobjekts. 

Mit dieser Thematik beschäftigt sich die Learning Object Metadata (LOM) der IEEE LTSC und 

basierend auf dieser die Metadaten-Spezifikation der IMS. 

• Angebotsmanagement und Personalisierung 

Lernplattformen sollen in der Lage sein, dem Lernenden Lernangebote auf der Basis des individuellen 

Wissensstands und persönlicher Präferenzen zu unterbreiten. Dabei müssen zur I- 

dentifizierung personenbezogene Daten zwischen den Kursen und der Lernplattform ausgetauscht 

werden. Um Redundanzen bei der Bearbeitung von Kursen und Tests bei einem 

Wechsel der Plattform zu vermeiden, müsste dieser Datenaustausch auch zwischen unterschiedlichen 

Plattformen stattfinden. Für die Relevanz der Standardisierung ist deshalb die 

Problematik, den Datenschutz zu garantieren, von entscheidender Bedeutung. Regeln für den 

Datenaustausch legen die Public and Privat Information (PAPI) und die Computer Managed 

Instruction der IEEE LTSC sowie die Enterprise-Spezifikation und die Question on Test Interoperability-Spezifikation 

der IMS fest. 

Erwartungen und kritische Betrachtung 

Mit der praktischen Umsetzung dieser Standards werden hohe Erwartungen an die Funktion der 

Lernmodule, die daraus resultierende Einsparung von Ressourcen und zusätzliche Services - 

Leistungen der Lernplattformen gestellt. 

- 72 -


Eigenschaften der Lernmodule (vgl. Meder, 2003): 

Mit der Standardisierung von Lernmodulen soll die Wiederverwendbarkeit von Content in vielfältigen 

Einsatzszenarien garantiert werden. Kleinste Lernobjekte, wie Flashanimationen, Videoclips, Grafiken 

und Texte können, über umfassende systemübergreifende Suchmöglichkeiten, auf der Basis von Metadaten, 

weltweit recherchiert werden. 

Eine konsequente Umsetzung der Modularisierung ermöglicht die Rekombination und ggf. Weiterbearbeitung 

der Module mit Hilfe von Autorentools. So können Lernobjekte unter Berücksichtigung unterschiedlicher 

Lernziele und -szenarien flexibel zu neuen Modulen und diese wiederum zu Kursen 

zusammengesetzt werden. 

Standardisierte Lernmodule sind dabei plattformunabhängig, dass bedeutet sie können auf jeder 

Lernplattform bzw. nach dem Wechsel einer solchen, genutzt werden, ohne das ihre Funktionalität 

dadurch beeinträchtigt wird. 

Voraussetzung für diese funktionalen Anforderungen ist die Kontextunabhängigkeit eines Lernmoduls. 

Es muss als einzelner Lernschritt für den Lernenden ohne zwingende Studien von vor- und nachgeordneten 

Modulen oder weiterführenden Verweisen verständlich sein. 

Einsparung von Ressourcen: 

Neben der erhöhten Rentabilität teuer produzierter E-Learning-Produkte, mit Herstellungskosten von 

2000 bis 20000 € für eine Stunde multimedialen, interaktiven Contents, wird eine Einsparung von 

Ressourcen in personeller und zeitlicher Hinsicht erwartet (Häfele, 2002). 

Editoren, die häufig integrierter Bestandteil von Lernplattformen sind, helfen Lehrkräften ihren Content 

in kurzer Zeit, ohne technische Detailkenntnisse, standardkonform aufzubereiten. 

Die Lernenden können räumlich und zeitlich flexibel auf das Lernangebot zu greifen. Redundanzen 

bei der Betreuung von Kursen und Prüfungen mit größeren Lernergruppen werden vermieden. 

Nutzung von Lernplattformen: 

Durch die Möglichkeit, die Module auf unterschiedlichen Lernplattformen nutzen zu können, eröffnen 

sich weitere zusätzliche Funktionalitäten, die von diesen Systemen zur Verfügung gestellt werden (vgl. 

Baumgartner et al., 2002; Schulmeister, 2003; Hettrich & Koroleva, 2003). Dabei handelt es sich um 

die typischen Funktionen eines Learning Management Systems (LMS), wie Werkzeuge zur Kommunikation, 

Kooperation & Kollaboration, beispielsweise: 

• synchrone Kommunikationsformen wie Chat und virtuelle Klassenräume, 

• asynchrone Kommunikationsformen wie Foren und Blackboards, 

• die Möglichkeit das Lernmaterial mit eigenen Annotationen zu versehen, 

• Gruppenbildungen durch die Definition von Rollen vorzunehmen, 

und im Bereich der Auswertung von Tests und Übungen: 

• Feedback zum jeweiligen Wissensstand, 

• Protokollierung des Lernfortschritts. 

Neben den bereits erwähnten Autorenfunktionen (Editoren) besteht in letzter Zeit eine Tendenz Funktionalitäten 

zu integrieren, welche eine Personalisierung der Lernangebote, ähnlich dem „Amazon® - 

Personalisierungsschema“ ermöglichen sollen (Häfele, 2002). Lernplattformen, die diese zusätzlichen 

Funktionen zur Verfügung stellen, werden als Learning Content Managment System bezeichnet. Die 

Personalisierung erfolgt auf der Basis so genannter „Skill-Gap-Analysen“. Dabei werden Pre- und 

Posttests in Verbindung mit Einschätzungen der Fertigkeiten des Lernenden ausgewertet. Auf dieser 

Grundlage macht das System Vorschläge, welche Lernmodule geeignet sind, bestimmte Wissenslücken 

zu schließen. Damit das System jedoch überhaupt geeignete Lernmodule auswählen und zuordnen 

kann, müssen diese gemäß den Standardisierungsregeln mit Hilfe von Metadaten, wie Thema, 

Autor, Inhalt, Grad der Aktivität, beschrieben werden (Stumpp, 2003). 

Der momentane Stand der Entwicklung gibt jedoch auch Anlass zu kritischen Betrachtungen. 

Im Bereich der Didaktik ergibt sich eine grundlegende Problematik, verbunden mit den Anforderungen 

an modularisierte Lerninhalte. Der Grad der Rekombinationsfähigkeit und die potentielle Häufigkeit ein 

Lernmodul plattformunabhängig wieder zu verwenden, steht entgegen zur klassischen Vorgehensweise 

bei der Konzeption von Lernsoftware. Diese beginnt i.d.R. mit einer genauen Analyse der Zielgrup- 

- 73 -



pe und den Einsatzbedingungen. Die weitere Entwicklung der Lernsoftware wird genau auf diese zu 

Grunde liegenden Erkenntnisse abgestimmt (vgl. Issing, 2002; Kerres, 2001). Um den Anforderungen 

der Modularisierung gerecht zu werden, muss der Content-Entwickler von Lernobjekten und – modulen 

seine Inhalte jedoch möglichst zielgruppenneutral und kontextfrei umsetzen und dabei eine ganze 

Reihe möglicher Einsatzszenarien und Fertigkeitsgrade der Zielgruppe pauschal berücksichtigen. Eine 

Spezialisierung des Lernangebotes erfolgt erst durch die Auswahl und Kombination der Module für 

eine bestimmte Zielgruppe und Lernziel (Sesink, 2002). Das Adaptieren der Module für eine Lehr- und 

Lernsituation kann somit durch die inhaltlichen, technischen und didaktischen Standardisierungsvorgaben 

nicht geleistet werden. Insbesondere im didaktischen Bereich wird nur beschrieben was der 

Lehrinhalt des Moduls ist. Wie gelehrt wird, liegt nach wie vor in der Verantwortlichkeit und dem Vermögen 

der Lehrkraft bzw. der mit der Auswahl und Planung des E-Learning-Kurses befassten Personen. 

Bei den erhofften Einsparungen von Ressourcen, muss demnach auch der Aufwand für die didaktisch 

sinnvolle Zusammenstellung und Kombination von Lernangeboten sowie deren Qualitätskontrolle 

berücksichtigt werden. 

Auch der Aufwand für den Betrieb einer Lernplattform ist mit der Installation nicht beendet. Technische 

Veränderungen, neue Nutzeranforderungen und das Ergänzen von Kursinhalten machen eine permanente 

Pflege und Weiterentwicklung des Systems notwendig. 

Nicht zuletzt müssen Lehrkräfte zusätzliche Zeit für die besonderen Qualifikationen im Online-Tutoring 

aufbringen bzw. die Institution muss weitere Personalressourcen für diese Aufgabe bereitstellen. 

Für das Angebotsmanagement auf einer Lernplattform ist die Beschreibung der Module mit Metadaten 

die entscheidende Voraussetzung. Dies bedeutet, dass jedes einzelne Dokument konsequent und 

genau gesichtet, ausgezeichnet und erfasst werden muss (Meder, 2003). Für das Auffinden und Rekombinieren, 

wird sogar die Beschreibung jedes einzelnen Lernobjektes unterhalb der Modulebene 

notwendig, was ebenfalls einen erheblichen Aufwand erfordert. 

Hinterfragt man den Prozess der Personalisierung des Systems, wird deutlich, dass er nur zu sinnvollen 

Ergebnissen für den Lernenden führen kann, wenn dieser auch ausreichend motiviert ist, das Angebot 

intensiv zu nutzen. Es besteht die Gefahr einer motivationsbedingten Fehleinschätzung des 

Systems, ohne das auf den „echten“ Wissensstand reagiert wird. Gerade bezüglich der räumlichen 

und zeitlichen Flexibilität wird vom Lernenden ein hohes Maß an eigenverantwortlicher Steuerung der 

eigenen Lernaktivitäten gefordert, im Gegensatz zum durch die Lehrkraft gesteuerten Präsenzunterricht. 

Daraus ergibt sich die Notwendigkeit ein Konzept zu entwickeln, dass den Lernenden schrittweise 

befähigt die neue Lernsituation zu meistern (vgl. Leutner, 2002; Sesink, 2002). 

Die Lerneinheit Digitales Video – Ein Beispiel aus der universitären Praxis 

Die Lerneinheit Digitales Video ist eine multimediale netzbasierte Lernsoftware, welche die Arbeitsschritte 

bei der Produktion digitalen Videos strukturiert, theoretisch begründet und durch die Beschreibung 

vorhandener Technik allgemeinverständlich veranschaulicht. Sie entstand als ein Teilprojekt im 

vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekt Multimedia Learning 

Environments (MILE). 

Die Lerneinheit wendet sich an Studenten der Medienstudiengänge im Grundstudium und damit an 

Anfänger auf dem Gebiet der Produktion digitaler Medien. Der Einsatz der Lerneinheit erfolgt momentan 

im 2. Semester des Studienganges Angewandte Medienwissenschaft der TU Ilmenau. Ein weiterer 

Einsatz im Rahmen der Ergänzung und Begleitung des Hochschulunterrichts der Medienstudiengänge 

der TU Ilmenau aber auch anderer Universitäten und Fachhochschulen im In- und Ausland wird 

zurzeit angebahnt. Der modulare Aufbau der Lerneinheit, ist dabei für die Kooperationspartner von 

besonderem Interesse, da sie so die Lerneinheit an die Struktur ihrer jeweilige Lehrveranstaltung optimal 

anpassen können. Neben der Möglichkeit nur bestimmte Teile des Lerninhaltes auszuwählen, ist 

das Material so gestaltet, dass es drei unterschiedliche Lehrszenarien unterstützen kann: 

Das Referat des Dozenten mit den Modulen der Lerneinheit als lernbegleitendes Material 

Die Vertiefung, Vor- und Nachbereitung der Lehrveranstaltung mit Hilfe der Module der Lerneinheit 

Als Selbstlernmedium innerhalb einer vom Dozenten geleiteten Lehrveranstaltung 

Für die Modularisierung der Lerneinheit wurden folgende Kriterien festgelegt 

Wiederverwendbarkeit 

Auf der untersten Ebene besteht die Lerneinheit aus so genannten Learning Objects (vgl. Baumgart- 

- 74 -


ner et al., 2002). Diese kleinsten Bestandteile der Lerneinheit sind Flashanimationen, Videos und Bilder, 

mit einem erläuternden Text und einer Modulnavigation. Diese Bestandteile können voneinander 

getrennt genutzt werden. Ein konkreter Anwendungsfall dafür, ist der Einsatz beim Referat des Dozenten. 

Hier ist es sinnvoll, die visualisierenden Bestandteile ohne den dazugehörigen Text einzusetzen. 

Die Learning Objects werden zu Modulen kombiniert. Ein Modul kann, sofern notwendig, eine weitere 

inhaltliche Gliederung aufweisen. Der inhaltliche Umfang eines Moduls orientiert sich dabei immer am 

kleinsten verständlichen Lernschritt. Mehrere Module bilden zusammen ein Hauptkapitel. Die Hauptkapitel 

Konzeption, Videogestaltung, Videobearbeitung, Distribution und Aufnahmetechnik setzen sich 

zur Lerneinheit Digitales Video zusammen. 

Das Modul „Achsensprung“ in Abbildung 2 veranschaulicht den Studierenden, wie die Kamera platziert 

werden muss, um bei der Aufnahme einer Gesprächssituation den Achsensprung zu vermeiden. Es 

besteht aus den Learning Objects interaktive Flashanimation sowie einer Textkomponente und ist 

Bestandteil des Kapitels Videogestaltung der Lerneinheit Digitales Video. Die Abbildung zeigt das 

Modul mit einer Rahmennavigation, die nur Anwendung findet, wenn keine Lernplattform zur Verfügung 

steht. Für den Einsatz auf Lernplattformen kann diese Navigation ohne großen Aufwand vollständig 

von den Modulen gelöst werden. 

Abb. 2: Das Modul Achsensprung in der Lerneinheit Digitales Video 

Die hier als Module bezeichneten Einheiten entsprechen den von Baumgartner et al. (2002) beschriebenen 

Reusable Learning Objects (RLO) als wieder verwendbare Lernobjekte (Abb.2). Häfele (2002) 

schildert diese als konkrete praktische Anwendungsform von LOM, IMS und SCORM. 

Plattformunabhängigkeit 

Das Modul weist nur wenige bzw. keine strukturellen Abhängigkeiten zu anderen Modulen auf. Sofern 

diese vorhanden sind, können sie mit geringem Arbeitsaufwand getrennt werden. Die Lauffähigkeit 

des Moduls sowie das inhaltliche Verständnis wird durch die Trennung nicht beeinflusst. 

Die Module zeichnen sich durch eine hohe Toleranz gegenüber unterschiedlichen Distributionsmedien 

aus. Die Lauffähigkeit und eine Installation auf gängigen Lernplattformen ist möglich und wurde bereits 

mehrmals praktisch getestet. 

Damit besteht für die Lerneinheit die Möglichkeit, alle bereits beschriebenen Funktionen und Werkzeuge 

von Lernplattformen zu nutzen und insbesondere auch von aktuellen Neuentwicklungen auf 

diesem Gebiet profitieren. 

- 75 -



Abb. 3: Das modulare Prinzip der „Reusable Learning Objects“ (Baumgartner et al., 2002) 

Rekombination 

Die Module können individuell nach den Lehr- und Lernbedürfnissen ausgewählt, neu angeordnet, 

bzw. in eine neue Struktur gebracht werden. Dies schließt ein, dass Module in einer Lerneinheit ausgelassen 

werden können. Ein fester Lernweg ist durch die Implementation nicht bedingt. 

Der flexible Einsatz als lehrbegleitendes Material wird zudem durch den Aufbau der Module unterstützt. 

Die Lehrkraft hat die Möglichkeit die visualisierenden Teile vom Lehrtext zu trennen und so nur 

z.B. eine Animation zum Einsatz zu bringen. 

Kontextunabhängigkeit 

Ein Modul ist immer ein, in sich inhaltlich geschlossener Lernschritt, der als solches nicht weiter sinnvoll 

untergliedert werden kann. Der im Modul visualisierte und erläuterte Vorgang muss für den Lernenden 

ohne das Studium weiterführender Hinweise oder Materialien verständlich und in die Praxis 

übertragbar sein. 


Die Visualisierung eines Vorganges steht grundsätzlich im Vordergrund des Moduls. In der Regel 

erfolgt dies durch eine Animation, die den Sachverhalt sinnfällig darstellt. Sofern sich der Lehrgegenstand 

in seiner Komplexität eignet, wird ein hohes Maß an Interaktivität angestrebt. Der Lernende hat 

so die Möglichkeit sich die Animation schrittweise zu erschließen. Dem Lernenden wird somit das 

Wiederholen, Anhalten, Vertiefen sowie das experimentelle Verändern und das damit verbundene 

Studieren der Ergebnisse ermöglicht. 

Textgestaltung 

Während der Visualisierung tritt der erläuternde Text noch in den Hintergrund. Angestrebt werden drei 

bis fünf begleitende Sätze, die die wichtigsten Schlagwörter enthalten. Ausgehend von diesen 

Schlagwörtern, wird den Lernenden ein vertiefendes Studium des Lehrtextes ermöglicht. Hinter den 

Schlagwörtern verbergen sich weiterführende Texte, die beim Abruf die Visualisierung ablösen. In 

diesen Texten können sich auf einer dritten Ebene weitere ergänzende Erläuterungen anschließen 

(Abb.4). 

Die Textstruktur in drei Ebenen orientiert sich an einer Tiefenstaffelung vom Leichten zum Schweren. 

Damit haben auch Studenten die bereits Vorkenntnisse besitzen, die Möglichkeit einführende Texte zu 

überspringen und sich gleich die Vertiefung anzusehen. So wird in den Modulen auch die Forderung 

berücksichtigt, bezüglich des Wissensstandes eine möglichst breite Zielgruppe anzusprechen. 

- 76 -


Abb.4: Struktur einer Modulseite der Lerneinheit Digitales Video. Alle Komponenten können voneinander getrennt 

und unabhängig weiterverwendet werden. 

Literatur 

Baumgartner, P., Häfele, H., Maier-Häfele, K. (2002). E-Learning Praxishandbuch. Auswahl von Lernplattformen. 

Innsbruck: Studien Verlag 

Häfele, H. (2002). E-Learning Standards betrachtet aus der didaktischen Perspektive. 

URL: http://www.wissensplanet.com/wissensplanet/document/94535/ 

Hettrich, A., Koroleva, N. (2003). Markstudie. Learning Management Systeme und Learning Content 

Management Systeme – Fokus deutscher Markt. Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation 

Issing, L. J. (2002). Instruktions-Design für Multimedia. In: L. J. Issing, P. Klimsa (Hrsg.) Informationen 

und Lernen mit Multimedia und Internet. Weinheim: Verlagsgruppe Beltz PVU 

Kerres, M. (2001). Multimediale und Telemediale Lernumgebungen. München: Oldenburg Wissenschaftsverlag 

Kramer, B. (2000). Standards für eLearning. URL: http//www.bibb.de/de/limpact13025.htm 

Leutner, D. (2002). Adaptivität und Adaptierbarkeit multimedialer Lehr- und Informationssysteme. In: L. 

J. Issing, P. Klimsa (Hrsg.) Informationen und Lernen mit Multimedia und Internet. Weinheim: Verlagsgruppe 

Beltz PVU 

Meder, N. (2003). Anforderungen an Lernplattformen vor dem Hintergrund des L3-Projektes. K. Bett, 

J. Wedekind (Hrsg.) Lernplattformen in der Praxis. Medien in der Wissenschaft Bd. 20. Münster: 

Waxmann-Verlag 

Schulmeister, R. (2003). Lernplattformen für das virtuelle Lernen. Evaluation und Didaktik. München: 

Oldenburg Wissenschaftsverlag 

Sesink, W. (2002). Ausgangslage und Perspektiven von eLearning in der Weiterbildung – Potentiale 

und Risiken. URL: http://weiter.bildung.hessen.de/laku/laku/laku_material/sesink_september_2002.pdf 

Stumpp, B. (2003). E-Learning Standards und Learning Objects – eine problematische Beziehung. In 

K. Bett, J. Wedekind (Hrsg.) Lernplattformen in der Praxis. Medien in der Wissenschaft Bd. 20. Münster: 

Waxmann-Verlag 

- 77 -




Dipl.-Inf. (FH) Anja Richter 


Institut für Medien- und Kommunikationswissenschaft 

Fachgebiet Kommunikationswissenschaft 

Am Eichicht 1, 98693 Ilmenau 

Mail: richteran@web.de 

- 78 -


Wissens- und Aufgabenanalysen bei der Konzeption 

von E-Learning 


Abstract. Die Entwicklung von E-Learning-Angeboten erfordert eine systematische Konzeption, 

da ein Improvisieren wie im Präsenzunterricht nicht möglich ist. Systematische 

Konzeption bedeutet, dass eine Reihe von Designentscheidungen zu treffen ist, für die 

insbesondere Informationen über Merkmale des Lehrstoffs erforderlich sind. Dabei handelt 

es sich zu einem großen Teil um lernpsychologische Merkmalkonzepte, die sich aus 

der Sachstruktur alleine nicht erschließen lassen. Erforderlich sind daher Aufgaben- und 

Wissensanalysen. Der Beitrag begründet die Notwendigkeit solcher Analysen und zeigt 

Verfahrensweisen für die Durchführung. 

1 Systematische Konzeption 

Seit mehreren Jahren wird im Bereich des E-Learning beklagt, dass trotz Etablierung im Bereich der 

beruflichen Bildung und der Hochschulen Akzeptanz und Effizienz multimedialer Lernangebote sich 

nicht optimal entwickeln. Ursache seien die Schwächen in „der Didaktik“ der Angebote. Tatsächlich 

wird bei der Konzeption und Entwicklung von E-Learning-Angeboten für den Bereich der beruflichen 

Bildung oft auf eine explizite systematische didaktische Konzeption verzichtet. Man orientiert sich an 

vorliegenden, (vermeintlich) erfolgreichen Angeboten, bestenfalls an allgemeinen methodischen Regeln. 

Diese Vorgehensweise ist keineswegs immer erfolglos: Übertragen auf die Medizin – einer wissenschaftstheoretisch 

strukturähnlichen Disziplin – kommt dies der Beschränkung auf eine oberflächliche 

Augenscheindiagnose und der Verordnung einer Standardtherapie (z.B. Ruhen, wenig Essen, viel 

Trinken, etwas Aspirin) gleich: Sie funktioniert in nicht wenigen Fällen, versagt aber auch regelmäßig, 

wenn der Fall kompliziert ist. 

Sucht man nun Orientierung in der deutschsprachigen Pädagogik, wird man bald enttäuscht: Zwar 

finden sich didaktische Prinzipien zur begründeten Auswahl von Lehrinhalten, technologisch-methodische 

Aussagen werden aber ebenso bewusst gemieden wie ein Bezug zu aktuellen psychologischen 

Theorien des Lernens, Denkens, der Motivation und Emotion. 

Im Hinblick auf die Schulpädagogik wird die Vermeidung der Beschäftigung mit technologischen Regeln 

u.a. mit der notwendigen Flexibilität von Lehrern im Unterricht begründet. Selbst wenn man dem 

zustimmt (ich tue es nicht), gilt das Argument nicht für E-Learning. Hier ist kein Platz für Improvisation, 

alle Darbietungen von Lehrstoff, alle möglichen Interaktionen einschließlich Rückmeldungen müssen 

detailliert ausgearbeitet werden. 

Da sich im englischsprachigen Bereich Pädagogik und Psychologie nie in dem Maße auseinander 

entwickelt hatten wie (seit ca. 100 Jahren) hierzulande, versteht sich die Unterrichtsmethodik dort 

durchaus als angewandte, technologische Disziplin (instructional design), die darauf abzielt, einschlägige 

Forschungsbefunde der Psychologie der Konzeption von Lernangeboten differenziert 

zugrunde zu legen. 

Die allgemeine Vorgehensweise unterscheidet sich dabei kaum von einem allgemeinen Modell des 

Problemlösens: 

ANALYSE ENTWURF ENTWICKLUNG IMPLEMENTATION EVALUATION 

Insbesondere für die beiden ersten Schritte wurden „Theorien“ und „Modelle“ entwickelt, die für jeweils 

bestimmte, zu unterscheidende Bedingungen bestimmte methodische Vorgehensweisen empfiehlt. 

Bei diesen Bedingungen handelt es sich insbesondere um 

• die angestrebten Lehrziele, 

• Merkmale des Lehrstoffs, 

- 79 -



• Merkmale der Adressaten (Vorwissen, Motivation, Bildungsbiografie und Abschlüsse, …). 

Problematisch sind dabei vor allem die beiden ersten Bedingungen, deren Komplexität meist weit 

unterschätzt wird. Autoren von E-Learning-Angeboten sind überwiegend Inhaltsexperten, die mit den 

Lehrgegenständen und deren Merkmalen bestens vertraut sind. Lehrstoffanalysen erscheinen ihnen 

daher oft überflüssig. Im Kontext systematischer didaktischer Konzeption kommt es jedoch auf Merkmale 

des Lehrstoffs aus der Perspektive des Lernprozesses an. Die Analyse dieser Merkmale erfordert 

eine Zusammenarbeit zwischen Inhaltsexperten und Instruktionspsychologen wie sie bisher selten 

praktiziert wird. 

2 Funktionen von Wissens- und Aufgabenanalysen 

2.1 Wissens- und Aufgabenanalysen – weshalb? 

Analysen des zu vermittelnden Wissens sind insbesondere für folgende Teilaufgaben des Entwurfs 

unabdingbar: 

• Lehrzieldefinition 

• Segmentierung (Einteilung in Abschnitte) und Sequenzierung (Reihenfolge der Darbietung) 

des Lehrstoffs 

• Auswahl bzw. Konstruktion von Beispielen 

• Auswahl bzw. Konstruktion von Übungsaufgaben und Lösungsbeispielen 

• Konzeption sinnvoller Interaktionen 

• Entwicklung von (Selbst)Testaufgaben 

2.2 Lehrzieldefinition: Kategorien 

Lehrziele werden in vielen E-Learning-Angeboten formuliert, allerdings oft ohne System. Es ist leicht 

einsehbar, dass die Definition von Lehrzielen zuvor eine Analyse des Lehrstoffs erfordert: Es muss 

geklärt werden, welcher Art die zu erwerbenden Kompetenzen der Adressaten sein sollen. 

Bereits vor etwa vierzig Jahren stellte eine Arbeitsgruppe um B. Bloom für kognitive, affektive und 

psycho-motorische je eine Lehrzieltaxonomie vor, d.h. eine hierarchisch geordnete Folge von Lehrzielkategorien 

mit jeweils einer Vielzahl von Unterkategorien. Weit verbreitet wurde insbesondere die 

Taxonomie kognitiver Lehrziele mit den Hauptkategorien „Wissen, „Anwenden“, „Verstehen“, „Analyse“, 

„Synthese“, „Bewertung“. Kriterium für die Ordnung der Kategorien ist dabei die Komplexität der 

kognitiven Operationen, über die Adressaten bei Erreichen des jeweiligen Ziels verfügen. Ein Nachteil 

der Taxonomie ist, dass das System keine Aussagen über die bei jeder Kategorie zweckmäßigen 

Methoden enthält. 

Genau daran orientierte sich der „Vater des instructional design“, Robert M. Gagné (Gagné, 1985; 

Niegemann et al. 2004, 23 f.). In seinem Instruktionsmodell werden die Ziele in 5 Hauptkategorien 

„Sprachlich repräsentiertes Wissen“, „kognitive Fähigkeiten“, kognitive Strategien“, Einstellungen“ und 

„motorische Fähigkeiten“ unterteilt. Auf der Grundlage eines allgemeinen Instruktionsmodells mit neun 

Schritten liefert Gagné Empfehlungen, wie diese neun Schritte bei jeder Lehrzielkategorie gestaltet 

werden sollten. 

Einen völlig anderen Zugang wählten Oser und seine Mitarbeiter (Oser & Baeriswyl, 2001) bei ihrer 

Instruktionsdesigntheorie. Sie definieren 12 „Basismodelle“ des Lehrens, die jeweils einen bestimmten 

Zieltyp des Lernens repräsentieren. Um das jeweilige Ziel zu erreichen muss eine bestimmte Folge 

von meist 5 oder 6 mentalen Operationen in der angegebenen Reihenfolge bei dem Adressaten initiiert 

werden. Jedes Basismodell beschreibt die erforderlichen Operationen; theoretisch stützt sich Oser 

dabei auf die Theorie der geistigen Entwicklung von J. Piaget und die psychologische Didaktik des 

Piaget-Schülers Hans Aebli (1983, 1987). Wie die Initiierung der Operationen erfolgt bleibt dabei bewusst 

offen: Es gibt in jedem Fall unterschiedliche methodische Möglichkeiten, die Operationen zu 

initiieren. Lehrende bzw. Autoren von E-Learning-Angeboten, die sich an diesem Modell orientieren, 

benötigen daher gute Kenntnisse in den zugrunde liegenden psychologischen Theorien um angemessene 

Methodenentscheidungen treffen zu können. 

Obwohl die theoretischen Grundlagen nicht für alle Basismodelle empirisch gesichert sind, handelt es 

sich hier um einen theoretischen Ansatz, der insofern viel versprechend ist, als er konsequent auf 

einem aktuellen psychologischen Theorieansatz aufbaut. 

- 80 -


2.3 Segmentierung und Sequenzierung des Lehrstoffs 

Das Design eines E-Learning-Angebots erfordert, wie auch die Konzeption eines Lehrbuchs oder der 

Entwurf einer Vorlesung, jeweils Entscheidungen über die Bildung von Lerneinheiten (Abschnitte, 

Kapitel) auf unterschiedlichen Ebenen sowie deren zeitliche Anordnung. Hierbei bestehen z.T. durchaus 

erhebliche Handlungsspielräume. Wichtige Kriterien für die entsprechenden Entscheidungen sind 

die Kapazität des menschlichen Arbeitsgedächtnisses (d.h. zum Beispiel, dass nicht zu viel Neues 

gleichzeitig eingeführt wird), die Voraussetzungsstruktur des Lehrstoffs, sachlogische Aspekte (u.a. 

Entdeckungs- oder Entwicklungshistorie; Wirkungszusammenhänge, Strukturähnlichkeiten, Handlungssequenzen), 

Vorwissen der Adressaten und Verwendungszusammenhänge des Lehrstoffs (in 

welchen Situationen und unter welchen Bedingungen wird der Lehrstoff später typischerweise angewandt). 

Der bereits genannte Pionier des Instruktionsdesigns, R. M. Gagné, hat vorgeschlagen, jeweils eine 

genaue Voraussetzungsanalyse durchzuführen und anschließend eine Lehrzielhierarchie zu konstruieren, 

die zeigt, welche Teillehrziele welche anderen Zeile voraussetzen. Wenn der Lehr-Lern- 

Prozesse bei der Reihenfolge der Teilthemen diese Hierarchie berücksichtigt, wird sichergestellt, dass 

die kognitiven Lernvoraussetzungen zu jedem Zeitpunkt der Instruktion gegeben sind. 

Ein experimentell geprüftes Sequenzierungsmodell, dass die beschränkte Kapazität des menschlichen 

Arbeitsgedächtnisses berücksichtigt, stammt von R. Case (1985; Sander, 1986). Empirisch erprobte 

Sequenzierungsmodelle, die sich vom Lernhierarchiemodell Gagnés darin unterscheiden, dass erforderliche 

Voraussetzungen (z.B. bestimmte Begriffe, bestimmte Fertigkeiten) oft erst „just-in-time“ (statt 

längere Zeit im Voraus) vermittelt werden, hat Ch. Reigeluth entwickelt (Reigeluth, 1999; Niegemann, 

2001; Niegemann et al., 2004). Es handelt sich um unterschiedliche Modelle für unterschiedliche 

Lehrstoffe (Vermittlung begrifflich-deklarativen Wissens, theoretischer Prinzipien, Aufbau von prozeduralem 

Wissen). 

2.4 Auswahl bzw. Konstruktion von Beispielen und Analogien 

Die Bedeutung guter, d.h. sowohl fachwissenschaftlich korrekter als auch lernpsychologisch angemessener 

Beispiele für die Qualität von Lehr-Lern-Prozessen steht außer Frage. Bei der Auswahl oder 

Konstruktion entsprechender Beispiele stellen sich u.a. Fragen nach der 

• Anschaulichkeit des zu vermittelnden Konzepts, 

• der Prototypikalität der einzelnen Beispiele und 

• der Augenfälligkeit (Salienz) definierender und irrelevanter Merkmale von Beispielen eines 

Begriffs. 

Experimentell geprüfte Instruktionsmodelle des Begriffslernens empfehlen bestimmte Strategien der 

Darbietung und Zusammenstellung von Beispielen und Nicht-Bespielen eines neu zu lernenden anschaulichen 

Begriffs um auch den Transfer des gelernten Begriffs zu sichern. 

Bei der Auswahl von Analogien ist die Strukturähnlichkeit zwischen dem bekannten „Bildkonzept“ (z.B. 

einem Wasserkreislauf) und dem neuen „Zielkonzept“ (z.B. elektrische Spannung) zu analysieren. 

Kann das „Bild“ bei den Adressaten vorausgesetzt werden? Sind die Strukturähnlichkeiten hinreichend 

salient? Welche Merkmale des „Bildkonzepts“ haben keine Entsprechung beim „Zielkonzept“ (Modellfehler)? 

Besteht die Gefahr der Bildung von Misskonzeptionen durch unangemessene Generalisierung 

oder Diskriminierung? 

2.5 Auswahl bzw. Konstruktion von Übungsaufgaben und Lösungsbeispielen 

Bei der Auswahl oder Konstruktion von Übungsaufgaben und beispielhaften Problemen spielen ähnliche 

Aspekte eine Rolle wie bei der Auswahl von Beispielen. Bei Übungsaufgaben kommt es zusätzlich 

darauf an, dass die während des Aufgabenlösungsprozesses erforderlichen mentalen Operationen 

denen entsprechen, die laut Lehrziel bzw. Curriculum geübt und ausgebildet werden sollen. Nicht 

zuletzt muss die Menge der gewählten bzw. konstruierten Aufgaben alle zu übenden Teilfertigkeiten 

repräsentieren (curriculare Validität). 

Aufgaben und Probleme können sehr unterschiedliche Formen annehmen: Herkömmliche Probleme, 

bei denen Ausgangs- und Zielzustand bekannt sind und eine geeignete Transformation des Ausgangs- 

in den Zielzustand gesucht ist, sind nur eine Variante: Musterlösungen, bei denen ein Teil des 

Lösungswegs zu ergänzen ist oder durchzuarbeitende Lösungsbeispiele können unter bestimmten 

Bedingungen lernwirksamer sein, wenn sie bestimmte Merkmale aufweisen (Paas, Renkl, & Sweller, 

2003; van Merriënboer, 1997). 

- 81 -



2.6 Konzeption sinnvoller Interaktionen 

Spezifisch für E-Learning-Angebote ist die Konzeption zweckmäßiger Interaktionen. Interaktionen sind 

aber nur dann lernwirksam, wenn sie eine Lehrfunktion erfüllen: Es bedarf daher jeweils einer Aufgabenanalyse 

um zu klären, ob eine bestimmte Interaktion tatsächlich (potenziell) lernwirksam ist. Dabei 

sind die Bedingungen der jeweiligen Handlung zu untersuchen (Intention, Kontext, erforderliche Wissensvoraussetzungen, 

Konsequenzen). 

2.7 Entwicklung von (Selbst)Testaufgaben 

Unmittelbar einsichtig ist die Notwendigkeit von Wissens- und Aufgabenanalysen für die Konstruktion 

und Zusammenstellung von Testaufgaben, insbesondere für Selbsttests. Selbsttests sollten eine möglichst 

fehlerdiagnostische Rückmeldung geben. Dies setzt voraus, dass auf der Basis von Analysen 

des Lösungswegs mögliche Fehler antizipiert und modelliert werden. 

Generell gelten bei der Entwicklung von kriteriumsorientierten Tests alle Prinzipien der Entwicklung 

inhaltsvalider Testaufgaben, wie sie in den siebziger und achtziger Jahren von Klauer und den Mitgliedern 

seiner damaligen Aachener Arbeitsgruppe entwickelt wurden (Klauer 1974, 1984, 1987, 

1989; Schott & Kretschmer 1974; Schott & Seidl, 1997). 

3 Verfahren der Wissens- und Aufgabenanalyse 

Es stellt sich nun die Frage, welche Verfahren geeignet sind, die erforderlichen Analysen durchzuführen. 

Leider gibt es kein einzelnes Verfahren der Wissens- und Aufgabenanalyse, das allen Anforderungen 

genügt. Es gilt jeweils ein geeignetes Verfahren auszuwählen. Unterschiedliche Verfahren sind 

erforderlich für unterschiedliche Wissensarten. Allgemein werden unterschieden 

• Deklaratives Wissen (Wissen, was ist) 

• Prozedurales Wissen (Wissen, wie etwas geht) 

• Konditionales (Strategisches) Wissen (Wissen, wann welches Wissen anzuwenden/einzusetzen 

ist). 

Je nach Wissensart und in Abhängigkeit vom Zweck der Analyse kann auf eine Reihe von Verfahren 

zurückgegriffen werden. Jonassen, Tessmer & Hannum (1999) haben eine große Zahl infrage kommenden 

Verfahren zusammengestellt, kategorisiert, beschrieben und die relative Eignung für bestimmte 

Wissens- und Aufgabenanalysen beurteilt. Für E-Learning besonders wichtige Verfahren sind 

• Aufgabenbeschreibung 

• Prozedurale Analyse 

• Lernhierarchie-Analyse 

• Informationsverarbeitungsanalyse 

• GOMS (Goals, Operators, Methods, & Selection) 

• PARI (Predictive, Actions, Result, Interpretation) 

• DNA (Decompose, Network, and Assess) 

• Kognitive Simulation 

• Case-Based Reasoning 

• Critical Incident/Critical Decision Methods 

• Konzeptmapping (Conceptual Graph Analysis) 

• Repertory Grid Technique 

• Fehlerbaumanalyse (Fault Tree Analysis) 

Die meisten dieser Verfahren wurden für andere Zwecke (z.B. Usabilityanalysen bei der Softwareentwicklung) 

entwickelt, was ihre Eignung für bestimmte Wissens- oder Aufgabenanalysen nicht einschränkt. 

Es können durchaus weitere Verfahren aus dem Bereich des Qualitätsmanagements oder 

des Software-Engineering infrage kommen, insbesondere die verschiedenen grafischen Darstellungsarten 

der „Unified Modelling Language“ (UML) sollten bei Bedarf auf ihre Eignung geprüft werden. 

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4 Werkzeuge 

Für die grafisch orientierten Analyseverfahren kann mittlerweile auf Softwaretools zurückgegriffen 

werden, die den Aufwand der Darstellung erheblich vereinfachen. Ein solches Werkzeuge ist „Mindmanager“, 

ein häufig eingesetztes Tool zur Wissensstrukturierung, das besonders für deklaratives 

Wissen dann geeignet ist, wenn ein zentrales Konzept gegeben ist. 

Abb. 4.1: Wissensanalyse von deklarativem Wissen aus dem Bereich der Pathologie für eine E-Learning-Angebot 

im Bereich der Medizininformatik. Erstellt mit Axon 2004. 

Für komplexe Wissensstrukturen ohne ein zentrales Konzept sind Begriffsnetze (concept maps) besser 

geeignet. Beispiele dafür geeigneter Werkzeuge sind MS Visio und Axon 2005. Einen Ausschnitt 

aus einer mit Axon erstellten Wissensanalyse zeigt Abbildung 4.1. Axon 2005 ermöglicht die Erstellung 

von Fluss- und Entscheidungsdiagrammen. Auch MS Visio bietet alle Diagrammtypen von UML, 

die für Wissens- und Aufgabenanalysen ohne weiteres „missbraucht“ werden können. 

Perspektiven 

Wissens- und Aufgabenanalysen sind aufwändig, das Wissen um Vorgehensweisen und das erforderliche 

Hintergrundwissen sind zudem noch wenig verbreitet. Wesentliche Fortschritte in der didaktischen 

Qualität von E-Learning-Angeboten sind ohne entsprechende Analysen systematisch allerdings 

kaum zu erreichen. Wünschenswert wären Softwarewerkzeuge, die den Aufwand verringern. 

Literatur 

Case, R. (1978). A developmentally based theory and technology of instruction. Review of Educational 

Research, 48, 439-463. 

Gagné, R. M. (1985). The conditions of learning and theory of instruction. 4. Aufl.New York: Holt, Rinehart 

& Winston. 

Jonassen, D. H., Tessmer, M., & Hannum, W. H. (1999). Task analysis methods for instructional design. 

Mahwah, NJ: L. Erlbaum. 

Klauer, K. J. (1974). Methodik der Lehrzieldefinition und Lehrstoffanalyse. Düsseldorf: Schwann. 

Klauer, K. J. (1984). Kontentvalidität. Diagnostica, 30, 1-23. 

Klauer, K. J. (1987). Kriteriumsorientierte Tests: Lehrbuch der Theorie und Praxis lernzielorientierten 

Messens. Göttingen: Hogrefe. 

- 83 -



Klauer, K. J. (1989). Die Messung von Transferdistanzen - Ein Verfahren zur Bestimmung der Unähnlichkeit 

von Aufgabenanforderungen. Zeitschrift für Entwicklungspsychologie und Pädagogische Psychologie, 

21(2), 146-166. 

Niegemann, H. M. (2001). Neue Lernmedien. Entwickeln, Konzipieren, Einsetzen. Bern: Huber. 

Niegemann, H. M., Hessel, S., Hochscheid-Mauel, D., Aslanski, K., Deimann, M., & Kreuzberger, G. 

(2004). Kompendium E-Learning. Heidelberg: Springer. 

Oser, F., & Baeriswyl, F. J. (2001). Choreographies of Teaching: Bridging Instruction to Learning. In V. 

Richardson (Ed.), Handbook of Research on Teaching, 4th edition (pp. 1031-1065). Washington, DC: 

American Educational Research Association. 

Oser, F., Patry, J.-L., Elsässer, T., Sarasin, S., & Wagner, B. (1997). Choreographien unterrichtlichen 

Handelns, Schlußbericht an den Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschafltichen 

Forschung. Fribourg (CH): Pädagogisches Institut der Universität. 

Paas, F., Renkl, A., & Sweller, J. (2003). Cognitive load theory and instructional design: Recent developments. 

Educational Psychologist, 38(1), 1-4. 

Reigeluth, C. M. (1999). The elaboration theory: Guidance for scope and sequence decisions. In C. M. 

Reigeluth (Ed.), Instructional-design theories and models. A new paradigm of instructional theory (pp. 

425-453). Mahwah, NJ: L. Erlbaum Associates, Publishers. 

Sander, E. (1986). Lernhierarchien und kognitive Lernförderung. Göttingen, Toronto, Zürich: Hogrefe. 

Schott, F., & Kretschmer, I. (1977). Konstruktion lernzielvalider Testaufgaben aufgrund einer normierten 

Lehrstoffanalyse. In K. J. u. a. Klauer (Ed.), Lehrzielorientierte Leistungsmessung (pp. 26-64). 

Düsseldorf, Schwann. 

Schott, F., & Seidl, P. (1997). PLANA: An ID Model focusing on instructional task analysis. In R. D. 

Tennyson, F. Schott, N. Seel & S. Dijkstra (Eds.), Instructional design; International perspective (Vol. 

1, pp. 395-412). Mahwah, NJ, London: Lawrence Erlbaum Associates, Publishers. 

Tennyson, R. D., & Cocchiarella, M. J. (1986). An empirically based instructional design theory for 

teaching concepts. Review of Educational Research, 56 (1), 40-71. 

van Merriënboer, J. J. G. (1997). Training complex cognitive skills. A four-component instructional 

design model for technical training. Englewood Cliffs, NJ: Educational Technology Publications. 


Univ.-Professor Dr. habil. Helmut M. Niegemannn 

Direktor des Zentrum für Lehr-/Lern- und Bildungsforschung 

Universität Erfurt 

Postfach 900 221 

99105 Erfurt 

helmut.niegemann@uni-erfurt.de 

http://www.uni-erfurt.de/lernen_medien 

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Neue Lernszenarien an der Fakultät Elektrotechnik der TU 

Dresden, ein kommerzieller Erfolg des Projektes „MILE“ 

T. Tyczynski, TU Dresden 

Abstract. Neue Lernszenarien, reale Lernumgebung, virtuelle Praktika, Videoexperimente 

auf DVD 

Elektrotechnische Grundausbildung und neue Lernszenarien 

Die klassische Elektrotechnikausbildung weist 5 Grundelemente auf, Vorlesung, Übung, Praktikum, 

Selbststudium und Lernkontrolle. 

Im Rahmen des BMBF-Projektes „MILE“ wurde an der TU-Dresden für alle 5 Säulen der Ausbildung 

multimediale Lernelemente und Szenarien entwickelt, die inzwischen integraler Bestandteil der Ausbildung 

sind und die Inhalte nicht nur intensiviert, sondern auch zu ökonomischen Erfolgen geführt 

haben. Ein Ziel des BMBF-Unternehmens bestand darin, die Entwicklungsergebnisse der Partner 

möglichst auch einer Nachnutzung bzw. Vermarktung zugänglich zu machen, um so neue Arbeitsplätze 

zu schaffen. 

Für die TU-Dresden ergaben sich daraus folgende Aufgabenstellungen: 

- Schaffung multimedialer Lerneinheiten zur Flankierung des präsentativen Lerngeschehens 

- Erstellung von Modulen zum Selbststudium 

- Schaffung von Modulen und Szenarien zum Ausgleich des Verlustes an Mitarbeitern gegenüber 

stark ansteigenden Studentenzahlen 

- Nutzbarmachung von automatisierten Lernkontrollmechanismen zur Leistungskontrolle 

während des Semesters 

- Voruniversitäre Anbindung künftiger Studenten durch Fachorientierung, Motivation und 

Eignungskontrollen 

Zunächst waren alle Bemühungen darauf gerichtet, für jede Ausbildungssäule in Design und Inhalt 

optimierte Module zu schaffen: 

Videoexperimente sind in erster Linie für die Präsentation in der Vorlesung und für das Selbststudium 

gedacht. Sie zeigen und beschreiben Phänomene die zur Einführung in ein bestimmtes Stoffgebiet 

dienen können oder Anwendungen behandelter Naturgesetze darstellen. 

Insgesamt wurden 29 Videos aus den Bereichen magnetische Felder, elektrische Felder und elektrische 

Strömungsfelder fertig gestellt und stehen auf CD und DVD zur Verfügung. 

Bei der Umsetzung der Videos zeigte sich ein interessanter Seiteneffekt. Durch den Einsatz der Technik 

werden plötzlich Effekte sichtbar, die auch zu neuen Inhalten führen. So wurden Experimente mit 

einer Stoßstromanlage mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt, deren Ergebnisse die Aussagen 

der Vorlesung in dieser Beziehung beträchtlich erweitern. 

These: Multimediale Lernmittel unterstützen nicht nur den Lernstoff, ihre Konzeptionisierung und Herstellung 

induziert neue Denkweisen, Betrachtungen und Modellvorstellungen. 

- 85 -

Neue Lernszenarien an der Fakultät Elektrotechnik der TU Dresden, ein kommerzieller Erfolg des Projektes „MILE“ 


Bild 1: Hochgeschwindigkeitsvideo: Deformation einer Büchse durch starkes Magnetfeld 

Animationen auf der Basis von Flash, JAVA und LabView sind einweitere ausgezeichnete Unterstützung 

der Vorlesungen Übungen und Praktika. 

Erstens wird die Anschaulichkeit deutlich erhöht, man denke im Vergleich nur an statische, kurvenlastige 

Diagramme. 

Zweitens erhöht sich auch die Effektivität der Lehrveranstaltung durch Zeitersparnis, der Vortragende 

muss weniger zeichnen und erläutern. In Kombination mit dem Selbststudium, vorausgesetzt es findet 

eines statt, entsteht durch den Widererkennungseffekt eine effektive Lernsituation. 

Drittens ist es mit geringem Aufwand möglich die Anwendungs- und Beispielbreite zu einem Thema zu 

erhöhen und damit zum Verständnis der Verallgemeinerbarkeit eines z.B. mathematischen Sachverhaltes 

beizutragen. Als Beispiel seien hier die aktiven Zweipole genannt, die mit wenig Aufwand in 

sehr vielen verschiedenen Lastsituationen dargestellt werden, und damit die Grundsätzlichkeit des 

Problems erläutern. 

Viertens gibt es auch hier den Seiteneffekt, dass neue Betrachtungsweisen bzw. die Kritik alter Betrachtungsweisen 

im Zusammenhang mit der Konstruktion der Lernmodule entstehen und Gedanken 

über Modellierungen zu neuen Erkenntnissen führen. Der Spruch „Wir lehren, um zu lernen“ gewinnt 

so eine neue Dimension. 

Virtuelle Praktika stehen seit Frühjahrssemester 2003 als Versuch „Frequenzgänge“ im Netz und auf 

CD zur Verfügung. 

Das Anliegen der virtuellen Versuche ist die bessere Vorbereitung der Studenten auf den jeweiligen 

realen Versuch und nicht der Ersatz des Versuches. Durch die verbindliche Erstellung eines Protokolls 

über das virtuelle Experiment wird erreicht, dass die Geräte und ihre bezogen auf den Versuch Grundlegenden 

Funktionen bereits vor Beginn des realen Versuches bekannt sind. 

Die zu erwartenden Ergebnisse liegen dann vor und können in einer ansprechenden Präsentation 

überreicht werden. 

Ein wesentlicher Gesichtspunkt sind die Erweiterungsmöglichkeiten um zusätzliche Experimente innerhalb 

eines virtuellen Praktikums oder Versuches. Auch hier kann durch den im Kern vorhandenen 

Widerholungseffekt ein besserer Lerneffekt erzielt werden, ohne dass dies einen größeren materiellen 

Aufwand nach sich zieht. So wurde das virtuelle Praktikum mit einem Zeitaufwand von ca. 5 h um das 

Experiment „Aktives Filter mit Einfachmitkopplung“ erweitert. Für die Umsetzung im realen Versuch 

wäre der Aufwand an Zeit und Mitteln beträchtlich höher. Virtuelle Instrumente zeigen übrigens oft die 

gleichen Eigenwilligkeiten wie ihre realen Brüder und Schwestern. Aber kaputt gegangen ist bisher 

noch keines. 

Das virtuelle Praktikum ist fester Bestandteil der Lehrveranstaltungen, insgesamt nahmen bisher ca. 

650 Studenten daran teil. 

Das virtuelle Praktikum kann den Umgang mit Technik nicht ersetzen. Im realen Praktikum konzentrieren 

sich die daher Studenten auf die praktischen Versuchsinhalte zum Beispiel den Aufbau von Schaltungen. 

Die Ergebnisse können dann in knapperer Form zusammengefasst werden. 

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Bild 2: Virtueller Versuch „Frequenzgänge“ 

Virtuelle Tests wurden im Herbstsemester 2003 als so genannte „Aufgaben der Woche“ durchgeführt. 

Die Teilnahme war freiwillig von ca. 550 Studenten nahmen etwa 340 daran teil. Die Studenten 

erhielten ein login und konnten die Lösungen zu ihren personalisierten Aufgaben innerhalb einer Woche 

abgeben. 

Der Versuch musste im Dezember abgebrochen werden, weil der Server von Hackern attackiert und 

beschädigt wurde. 

Dennoch ist dieses Lernszenario sehr wünschenswert, weil durch die große Anzahl Studierender eine 

an sich unumgängliche fortlaufende Leistungskontrolle nicht möglich ist. Erstens kosten Test in Übungen 

viel Zeit und zweitens wären etwa 8 Mitarbeiterstunden an die Kontrolle und Auswertung gebunden, 

ein Aufwand der nicht mehr gerechtfertigt ist. 

Publizierung der multimedialen Lernmittel – die Seite www.scholar.de 

Da zu Beginn des Projektes mit den Partnern vereinbart wurde, dass ein Schwerpunkt der Arbeiten an 

der TU-Dresden bei den Videoexperimenten liegen sollte wurde als Verteilungsmedium die CD bzw. 

DVD ausgewählt. Diese Wahl ist bei den heutigen technischen Gegebenheiten auch richtig, denn die 

globale Verteilung hochwertiger Videoclips ist noch immer sehr problematisch und die Produkte können 

wohl auf Grund ihres hohen Fertigungsaufwandes und ihres grundlegenden Inhaltes durchaus als 

statisch betrachtet werden. 

Für die Kommunikation mit den Studenten und die Publizierung der anderen Lernmittel wurde eine 

Internetseite als top-level-domain geschaffen. Diese Seite existiert seit Anfang 2002 und verzeichnete 

in den letzten 12 Monaten ca. 470.000 Zugriffe. 

Die derzeitigen Inhalte umfassen folgende Themen: 

- Organisation und Inhalte der Lehrveranstaltungen 

- Aufgaben der Woche. Diese Aufgaben sind als Herausforderung besonders begabter Studenten 

gedacht. 

- Download und online der Animationen 

- Organisation und Durchführung des virtuellen Praktikums 

- Virtuelle Bildungs- und Experimentierangebote für Schule und Beruf 

- Praktischer Umgang mit Technik und Elektronik 

Ab Oktober 2004 wird sich scholar auch der Studienvorbereitung widmen. Durch interessante Lerninhalte 

sollen Schüler motiviert und genauer über die Studienrichtung Elektrotechnik informiert werden. 

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Neue Lernszenarien an der Fakultät Elektrotechnik der TU Dresden, ein kommerzieller Erfolg des Projektes „MILE“ 


Die scholar-CD 

Alle Lernszenarien sind auf zwei CD verfügbar, die künftig über den TU-eigenen Internetshop zum 

Preis von 12,- Euro angeboten wird. Die Erfahrungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass die Studenten 

gern mit diesem Medium arbeiten, vor allem weil dort zusätzlich eine interaktive, multimediale 

Aufgabensammlung mit 650 Aufgaben zur Verfügung steht. 

Zusammenarbeit mit dem Bildungsportal Sachsen 

Beim Einsatz virtueller Lernszenarien, wie virtuelle Tests und Praktika zeigte sich ein enormer Anstieg 

an Verwaltungsaufwand. Die Praktika wurden zwar maschinell ausgewertet, die Eingabe der Ergebnisse 

erfolgte jedoch noch von Hand. Gerade an dieser Stelle ist jedoch ein erhöhter personeller Aufwand 

hervorgerufen durch multimediale Lernszenarien nun überhaupt nicht gerechtfertigt. Die negativen 

Erfahrungen aus dem Flächenversuch „Aufgabe der Woche“ zeigen, dass Insellösungen zum 

Zwecke der automatischen Bewertung und Auswertung ebenfalls nicht zu preferieren sind, weil hier 

der administrative Aufwand sehr hoch ist. 

Geeignet schien uns daher nur eine Zusammenarbeit mit einem professionellen Bildungsanbieter, wie 

dem Bildungsportal Sachsen. Das System auf der Basis des Lernservers SABA ist für die Verwaltung 

und Verteilung und Bildungsangeboten konzipiert und durch administrative Maßnahmen für alle Sicherheitsbelange 

und Datenschutz tauglich gemacht. 

Diese Systeme besitzen jedoch den Nachteil, dass ihre innere Struktur kaum Freiräume für freie programmtechnische 

Lösungen bieten, d.h. sie lassen sich nicht beliebig von innen an Kundenforderungen 

anpassen. Unsere Forderungen nach elektrotechnisch relevanten Test kann nicht erfüllt werden, 

weil das eingebaute multiple-choice-System sich unserer Erfahrung nach für virtuelle Lernkontrollen 

wenig bis überhaupt nicht eignet. 

Die Lösung besteht in Lernkontrollmodulen mit contentseitiger Auswertung und anschließender Anpassung 

an das Verwaltungssystem des Servers. Wir sehen hier ein wichtigen Ansatzpunkt, weil auch 

die Aufgabenteilung Programmierung bzw. Schaffung der Inhalte durch den Bereich Elektrotechnik 

einerseits und die Administration und Standardisierung durch die Mitarbeiter des Portals andererseits 

eine objektiv notwendige Voraussetzung für die gemeinsame Schaffung neuer Lernformen darstellt. 

Letztlich besteht somit auch die Möglichkeit den vielfältigen Forderungen aus der Praxis nach Weiterbildung 

und just in time learning nachzukommen. 

Kooperationen 

Die Videoexperimente stellen in Deutschland in diesem Umfang und der Qualität ein Novum dar. Entsprechend 

war und ist auch die Publikumsresonanz bei Präsentationen, Messen und Vorträgen. 

Auch hier liegt der Gedanke nahe, das Material den Schulen des Landes zugänglich zu machen, und 

somit einen Beitrag zur höheren Akzeptanz von Naturwissenschaft und Technik unter den jungen 

Menschen zu fördern. 

Die Fa. MHSG, eine Gründung Berliner Hochschulen, publiziert und verkauft multimediale Lehr- und 

Lernmittel seit zwei Jahren. Sie wird künftig Videoprodukte mit elektrotechnischen Inhalten gemeinsam 

mit der TU-Dresden entwickeln und sie partnerschaftlich vermarkten. 

Erste Gespräche mit Verlagen und Schullieferanten zeigen ein deutlich gestiegenes Interesse an derartigen 

Produkten. 

Die Arbeitsteilung in dieser Form ist für beide Seiten sehr fruchtbar. Die eingebrachten Zeit- und Qualitätsforderungen 

durch den kommerziellen Partner wirken motivierend auf das Entwicklungsgeschehen 

an der Universität. Man kann die geschilderte Situation regelrecht als Modelfall für die, von allen gesellschaftlichen 

Kräften geforderte, neue technologische Offensive betrachten. 

Eine weitere Zusammenarbeit besteht mit der Fa. LEXSolar Dresden. Die Firma ist besonders an 

virtuellen Versuchen, bzw. deren Technologie interessiert, um damit eine intensivere Darstellung ihrer 

Solarexperimente über das Netz vor allem für die Schulen zu erreichen. 

In Kooperation wurde ein virtueller Versuch auf der Basis eines Versuches aus dem Experimentierkasten 

erstellt. 

Auch hier ist auf Dauer eine Zusammenarbeit mit dem Bildungsportal Sachsen geplant, von wo aus 

dieser Versuch als Bildungsangebot mit entsprechender Infrastruktur angeboten werden soll. 

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Neue Lernszenarien erfordern bei ihrer Durchsetzung sehr viel Mittel und Aufwand. Es ist daher 

wichtig, in Erstellung und Einsatz auch wirtschaftliche Gesichtspunkte einzubeziehen 

Literatur 

HÄRTA, R. (2002): Didaktisches Design multimedialer Lern- und Arbeitsumgebungen. Hamurg. Verlag 

Dr. Kovac] 

TYCZYNSKI, T (2004): Multimedia in der Ausbildung. In: Zeitschrift rfe 7/8(2004), S. 39 – 41. 


Dipl.-Ing. Thomas Tyczynski 

Altenberger Str. 4 

01277 Dresden 

tycz@iee1.et.tu-dresden.de 

- 89 -


Rapid E-Learning Production mit 

RoboDemo und FlashPaper 2 

H. Fredrich, U. Knauff, J. Nitsch, G. Wollenberg, 


Abstract. Das Autorenprogramm Flash hat in den letzten Jahren in der Produktion von E- 

Learning Content stark an Bedeutung gewonnen. Die Firma Macromedia hat mittlerweile 

die Programme RoboDemo und FlashPaper 2 veröffentlich, die ebenfalls die Flash- 

Technologie nutzen. Dieser Vortrag soll am Beispiel der Elektrotechnik zeigen, wie mit 

diesen Programmen effizient und Kosten sparend E-Learning Content erstellt werden 

kann. 

Einleitung 

In den letzten Jahren wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Erstellung 

multimedialer Lernmaterialien innerhalb des Projektes „Neue Medien in der Bildung“ (NMB) gefördert. 

Mit Hilfe dieser Förderung wurde u.a. im Verbundprojekt „Mile“ die Finanzierung für die notwendigen 

Mitarbeiter zur Content-Produktion getätigt. Nach dem Auslaufen der Förderung sind die Stellen für 

diese Mitarbeiter zumeist wieder aufgehoben worden. Für den weiteren Einsatz von Multimedia in der 

Lehre ist das Lehrpersonal daher allein verantwortlich. Innerhalb des „Mile“-Projekts konnte die Erfahrung 

gesammelt werden, dass den Lehrkräften meist die Kompetenz zur Erstellung von webbasierten 

Lehrmaterialien fehlt. Besonders aktuelle Standards wie XML, CSS, SCORM sowie etablierte Autorenprogramme 

wie Dreamweaver, Flash und Director sind den Mitarbeitern eher selten vertraut. Erforderlich 

sind daher Technologien zur Erstellung webbasierter Lernmaterialien, die es den Verantwortlichen 

erlauben, ohne das Erlernen komplexer Autorenprogramme, diese Lernmaterialien selbst zu 

erstellen. Das im August dieses Jahres vorgestellte Programm Flashpaper 2 sowie das von Macromedia 

vertriebende RoboDemo bietet auch für in E-Learning unerfahrene Autoren die Möglichkeit, einfach 

und effizient webbasierten Content auf der Basis von Flash zu erstellen. 

Content-Generierung mit FlashPaper 2 

Bei Betrachtung der im Kursbuch E-Learning 2004 [1] veröffentlichten Ergebnisse des NMB-Projekts 

kann festgestellt werden, dass der Großteil der multimedialen Lerninhalte aus Hypertext mit Bildern 

besteht. Interaktive Elemente wie Simulationen oder gesteuerte Animationen werden, nicht zuletzt 

wegen der größeren Ladezeiten extern eingebunden. Für die Erstellung Hypertextbasierter Lernmedien 

wurde daher meist der folgende Workflow angewendet: 

1. Erstellung der Inhalte durch einen Autor mittels Word 

2. Export der Word-Datei in das HtML-Format durch einen Multimediaproduzenten 

3. Bereinigung des von Word erstellten Quellcodes durch einen Multimediaproduzenten 

4. Einbinden von CSS sowie weitere visuelle Gestaltung durch den MM-Produzenten 

5. Veröffentlichung des Lernobjekts (LO) durch den MM-Produzenten 

Der Workflow zeigt, dass ein Großteil der Arbeit nur von Personen durchgeführt werden kann, die den 

Universitäten nach Ablauf der Förderung nicht mehr zur Verfügung stehen. Bei der Content- 

Generierung mit FlashPaper 2 [3] lassen sich drei der sonst üblichen fünf Arbeitsschritte einsparen (s. 

Bild 1). 

- 91 -



Bild 1: Workflow für die Erstellung Hypertextbasierter Lernmedien 

Wo liegt aber der Vorteil in der Nutzung von FlashPaper? FlashPaper ist ein virtueller Drucker (ähnlich 

wie der Akrobat Distiller), der in der Lage ist, aus jeder beliebigen Windows-Anwendung heraus, Dokumente 

nach Flash oder PDF zu exportieren. Dabei bleiben erstellte Hyperlinks sowie das Seiten- 

Layout erhalten. Dies ist ein großer Vorteil, besonders in ingenieur- und naturwissenschaftlichen Disziplinen, 

da z.B. mathematische Formeln korrekt dargestellt werden und keine Nachbereitung erfordern. 

Weiterhin werden spezielle Funktionen in den exportierten Flash-Film integriert, die das Suchen 

und Navigieren in den exportierten Dokumenten ermöglicht. 

Das Handling von Flash-Paper erweist sich als sehr einfach, da es sich nahtlos in Windows einfügt. In 

Anwendungen wie Word oder Powerpoint stehen zusätzliche Schaltflächen zur Verfügung die ein 

One-Click-Publishing ermöglichen. Aus Nicht-Office-Anwendungen lässt sich der Export über die Druckerschnittstelle 

vollziehen. Außerdem ist der Aufruf von Flash-Paper über die rechte Mouse-Taste 

aus dem Dateiexplorer möglich. Zur Weiterbearbeitung (Integration von Animationen, Simulationen 

oder Videos) der exportierten Flash-Filme kann das von Macromedia vertriebende FlashMX 2004 oder 

Programme von Drittanbietern verwendet werden. Die Integration der exportierten Filme in das folgend 

beschriebene Programm RoboDemo ist möglich und einfach zu realisieren. 

Content-Generierung mit RoboDemo 

Während sich FlashPaper nur zur Erstellung Hypertextbasierter Lernobjekte eignet, lassen sich mit 

RoboDemo, flashbasierte Lernobjekte erstellen in denen Videos, Animationen sowie Simulationen 

integriert werden können. Bei RoboDemo handelt es sich um ein Screen-Capture-Programm, d.h. mit 

ihm lassen sich alle Aktivitäten auf dem Bildschirm aufzeichnen. Prinzipiell wird hierbei Zeit- und 

Eventgesteuert eine Folge von Pixel-Bildern aufgenommen und in eine Datei geschrieben. Die Stan- 

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dardausgabe erfolgt im Flash-Format. Die aufgenommene Bildsequenz lässt sich innerhalb des Programms 

modifizieren. Es können Beschriftungen, Aktionen, Button, Audio, Video u.v.m. hinzugefügt 

werden. Wie in Bild 2 ersichtlich, ist RoboDemo auch in der Lage, die erstellten Materialien auf verschiedenen 

Distributionswegen zu veröffentlichen. 

Bild 2: prinzipieller Workflow mit RoboDemo 

Neben der Möglichkeit direkt, per FTP, Dateien zu veröffentlichen lassen sich mit RoboDemo auch 

Projektoren für Macintosh- und Linux-Betriebssysteme erstellen 

Bild 3: Integrations von Multiple-Choice-Tests 

Ein besonderer Vorteil von RoboDemo gegenüber anderen Screen-Capture-Applikationen ist die Integration 

von E-Learning Funktionen. So ist es zum Beispiel möglich, Multiple-Choice-Tests in den 

Film zu integrieren (s. Bild 3). Für die eingefügten Tests können Scoring-Punkte vergeben werden, die 

sich innerhalb des zu erstellenden Lernmoduls oder über ein angeschlossenes Lernmanagementsystem 

(LMS) auswerten lassen. 

Die Integration in bestehende LMS wird sehr einfach über Dialogfelder realisiert, so dass der Autor 

keine weitergehenden Kenntnisse über die einzelnen E-Learning Standards wie SCORM oder AICC 

benötigt (s. Bild 4). Der Autor kann in diesem Dialog die Anzahl der zu erreichenden Punkte, die maximal 

aufzuwendende Zeit sowie die maximale zu verwendende Zeit für Einzelaktionen festlegen. 

Damit ermöglicht RoboDemo die Erstellung von Lernmaterialien, die auch zu Prüfungszwecken, wie 

An- oder Abtestate, Verwendung finden können. 

- 93 -



Bild 4: E-LearningIintegration von RoboDemo 

Die Manifest-Datei, die zur Einbindung in ein LMS benötigt wird, wird von RoboDemo automatisch 

erstellt. Um die Konsistenz über mehrere Projekte (LO oder Kurse) zu gewährleisten, bietet das Programm 

die Möglichkeit, eigene Projektorlagen zu erstellen. In den Projektvorlagen können Angaben 

zu den wichtigsten Projekteigenschaften enthalten sein, beispielsweise Informationen zum Hintergrund, 

zur Art der Textbeschriftung oder zur Wiedergabesteuerung. 

Neben der Möglichkeit der Integration von Flash-Filmen in RoboDemo, besitzt das Programm die 

Möglichkeit, mittels eines PlugIns (RoboDemo-Fla-Module), die Projektdatei direkt in das Autorenprogramm 

FlashMX 2004 zu exportieren. Damit wird es Flashentwicklern ermöglicht, die Datei, wenn 

nötig nachzubearbeiten, bzw. erweiterte Interaktionen und Skripts hinzuzufügen. 

Durch den integrierten Funktionsumfang und die leichte Handhabung, ist RoboDemo das geeignete 

Entwicklungstool für Autoren mit geringen E-Learning Kenntnissen, zur schnellen und effizienten Produktion 

von Lernmedien sowie zur Konvertierung nicht webkonformer Formate in das Flash-Format. 

Die Anbindung an die Macromedia-Produktfamilie gewährleistet eine optimale Zusammenarbeit gängiger 

E-Learning Autorenprogramme wie Dreamweaver, Flash, Director oder Authorware. 

Anwendungsszenario für die Elektrotechnik 

In der Elektrotechnik sind numerische Simulationen ein geeignetes Mittel um komplexe elektrotechnisch-physikalische 

Sachverhalte zu visualisieren. Für die Forschung und ingenieur-wissenschaftliche 

Tätigkeiten steht daher eine Vielzahl von Simulationssystemen (z.B. Ansys, Conzept) zur Verfügung. 

Der Einsatz dieser Programme in der Lehre, nur zur Veranschaulichung grundlegender Sachverhalte, 

erweist sich meist als zu komplex und aufwändig. 

Mit RoboDemo ist es aber möglich, die Ergebnisse solcher Simulationsprogramme zu nutzen und zu 

erläutern. Dafür wird auf dem Windows-Desktop das Simulationsprogramm, oder wie in Bild 5 dargestellt, 

ein Lernobjekt dazu benutzt den elektrotechnischen Vorgang zu visualisieren. Gleichzeitig ist der 

Autor in der Lage, über ein angeschlossenes Mikrofon, Kommentare in die Animation einfließen zu 

lassen. 

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Bild 5: Erstellung von Lernmaterialien durch Screen-Recording 

Zu der fertigen Vorführung lassen sich danach Texte, Interaktion sowie durch LMS auswertbare Kontrollfragen 

hinzufügen. Nach dem Export in das Flash-Format steht das Lernobjekt sofort zur Verfügung 

und kann auf verschiedenen Betriebssystemen und Distributionswegen veröffentlicht werden. 

Zur Bereitstellung des nötigen Hintergrundwissens, bzw. zur Integration von Übungsaufgaben eignet 

sich der Export von Word-Dateien in das Flash-Format mittels des virtuellen Druckers FlashPaper. 

Diese Dateien lassen sich innerhalb von RoboDemo in die Animation leicht integrieren. 

Besonders ökonomisch wird dieses Szenario, wenn der Übungsleiter oder der Dozent in der Vorlesung 

das Programm nutzen, um Lernmaterialien zu produzieren. Anstatt das Seminar oder die Vorlesung 

nur mit Video zu filmen und mit Streaming Technologien zu übertragen, kann der Inhalt des 

Desktops aufgezeichnet und dazu verwandt werden, neue Lernmaterialien zu erstellen. Die Videoaufzeichnung 

der Vorlesung oder Übung können innerhalb von RoboDemo ebenfalls integriert werden. 

Damit wird es theoretisch möglich multimediale Lerninhalte quasi in Echtzeit zu produzieren. Auch der 

Aufwand bei der Erstellung von Drehbüchern kann hierdurch gesenkt werden. Durch die flache Lernkurve 

für den Umgang mit dem Programm RoboDemo eignet es sich besonders für Autoren, denen 

die Anforderungen von E-Learning noch unvertraut oder wenig bekannt sind. Aber auch versierte Autoren 

können durch die kurzen Produktionszeiten Nutzen aus der Anwendung dieses Programms 

ziehen. 


Nicht zuletzt, nach Beendigung der Förderung von Content Produktion durch das BMBF wird auch an 

deutschen Hochschulen der Zwang zur ökonomischen Produktion von Lerninhalten immer stärker. In 

den meisten Multimedia-Projekten fallen die Stellen für Contententwickler weg und die Autoren sind 

nun allein verantwortlich. Der Erfolg künftiger Blended Learning Strategien hängt daher entscheidend 

vom Aufwand in der Erstellung von Lernmaterialien und vom Aufwand im Erlernen von Autorentools 

ab. 

Die von Macromedia vertriebenen Produkte RoboDemo und FlashPaper sind im hohen Maße dazu 

geeignet, den Arbeitsprozess zu verkürzen und eine konsistente Produktion von Lernmaterialien zu 

ermöglichen. Für die Erstellung hypertextbasierter Lernobjekte ist das Programm FlashPaper besonders 

geeignet, da es den direkten Export in das Flash-Format aus jeder beliebigen Windows Anwendung 

heraus ermöglicht. Die automatisch integrierten Funktionen zur Navigation und Suche machen 

diese Technologie auch zur Erstellung umfangreicher Hypertext interessant. Für die Erstellung anderer 

Lernmaterialien, wie zum Beispiel Simulationen, Animationen und Anschaungsvideos ist RoboDemo 

die bessere Wahl. Dieses Programm ermöglicht neben der Integration nicht webkonformer Medien 

die Anbindung an verschiedene Lernsysteme, die mit den Standards SCORM, AICC u.a. konform 

sind. 

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Literatur 

[1] DLR-Projektträger; „Kursbuch E-Learning 2004“; BMBF Publik; 2004; ISBN 3-00-012879-4 

[2] RoboDemo Produktpräsentation; 

http://www.macromedia.com/de/software/robodemo/productinfo/features/brz_tour/; 30.08.2004 

[3] FlashPaper Produktpräsentation; 

http://www.macromedia.com/software/flashpaper/productinfo/features/brz_tour/; 30.08.2004 



Dr.-Ing. Uwe Knauff 

Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Nitsch 

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Günter Wollenberg 


PF 4120 



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Bewertung von online-Lernmodulen und Tools 

(Internetressourcen) zur Integration in multimediale Lernumgebungen 

G. Mierzwa, E. Wagner, TU Ilmenau 

Abstract. In dem Beitrag werden Erfahrungen und Einsichten vermittelt, die die Autoren 

bei der Auswahl, Bewertung und Integration von Online-Lernmodulen und Tools in die 

multimediale Lernumgebung www.tu-ilmenau.de/getsoft im Fachgebiet Grundlagen der 

Elektrotechnik an der Technischen Universität Ilmenau gesammelt haben. Einige fachlich 

und didaktisch hochwertige Online-Lernmodule und Tools wurden in die lokale Datenbank 

der Online-Lernumgebung www.tu-ilmenau.de/getsoft mit Kurzbeschreibungen und 

Stichworten als empfehlenswerte Links aufgenommen. Folgerichtig werden einige wichtige 

fachliche, fachdidaktische sowie mediendidaktische Bewertungskriterien für Online- 

Lernmodule und Tools zur Integration in multimediale Lernumgebungen vorgestellt. 

1. Online-Lernangebote und Präsenzlehre 

Nach einer Euphoriephase zur Leistungsfähigkeit von Online-Lernangeboten zwecks Erhöhung der 

Effizienz der universitären Ausbildung ist Ernüchterung eingekehrt. 

International, besonders in der Schweiz und Amerika, wird von der Institutionalisierung von e-Learning 

in Form von Virtuellen Hochschulen abgerückt. Vielmehr wird einer sinnvollen Integration von Online- 

Lernmodulen und Tools (Werkzeugen) in die Präsenzlehre ( Vorlesungen, Übungen, Seminare, Praktika) 

der Vorzug gegeben. 

Die Verknüpfung von Aktivitäten an einzelnen Hochschulen und Universitäten zur Produktion und zum 

Einsatz von Online-Lernangeboten erzeugt immer mehr lokale Online-Lernumgebungen. Diese beinhalten 

auch didaktisch multivalent einsetzbare Online-Lernmodule und Tools u.a. auch als Open- 

Source-Software, die ohne Barrieren von möglichst vielen Lehrenden und Lernenden weltweit genutzt 

werden können. 

Beispielhaft sei hier die barrierefreie multimediale Lernumgebung www.tu-ilmenau.de/getsoft 

für das Lehrgebiet Grundlagen der Elektrotechnik an der Technischen Universität Ilmenau, Deutschland, 

genannt. Um multivalent einsetzbare Online-Module gruppieren sich weitere Online- Lernangebote 

wie eine Aufgabensammlung, BookWeb Angebote, Vorlesungsscripte, Übungskonzeptionen, 

Praktikumanleitungen, Prüfungsschwerpunkte, bewertete Internetressourcen, Lernprogramme, Tools, 

Experimentierumgebungen, Animationen, virtuelle Praktika, Beispielsammlungen, Testklausuren, Intelligente 

Problemlöseumgebungen, eine lokale Datenbank mit Metadaten nach dem LOM-Standard. 

Dieses Online-Lernangebot ist mit weiteren lokalen Online-Lernumgebungen an den Universitäten 

Magdeburg, Dresden und Oldenburg verbunden. 

In aufwändiger Analysearbeit haben wir Online-Lernmodule und Tools aus weltweiten Internetressourcen 

gesichtet, selektiert und anschließend bewertet und in die lokale Datenbank von www.tuilmenau.de/getsoft 

integriert. Der Nutzer findet nach Stichworteingabe durch Metadatenindizierung alle 

multimedialen Bausteine der Lernumgebung zum Fachbegriff u.a. auch bewertete Internetressourcen. 

Gegenwärtig selektieren wir die in den Lernprogrammen von www.tu-ilmenau.de/getsoft verwendeten 

Applets und Flash-Animationen zur Visualisierung elektrotechnischer Sachverhalte und integrieren sie 

in die lokale Datenbank zur flexiblen und barrierefreien multivalenten Nutzung. 

Bei der Bewertung von Online-Lernmodulen und Tools aus Internetressourcen und ihrer Integration in 

die multimediale Lernumgebung getsoft haben wir u.a. aus folgenden Online-Lernangeboten geschöpft: 

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Bewertung von online-Lernmodulen und Tools (Internetressourcen) zur Integration in multimediale Lernumgebungen 


http://www.walter-fendt.de/ph11d/index.html 

13-sprachige Java-Applet-Sammlung zu Physik-Grundlagen u.a. Elektrodynamik, weltweit in Online- 

Lernangeboten für Studieneinsteiger zu finden, didaktisch gut gestaltet. 

http://www.schulphysik.de/java/physlet/index.html 

deutschsprachige Sammlung didaktisch brauchbarer Java-Applets zur Physik (Physlets) u.a. elektrische 

und magnetische Felder, greift auf die über 800 Applets umfassende Physlets-Sammlung von 

W.Christian, Davidson-Kollege, NC zurück. 

http://smile.unibw-hamburg.de/ 

Studieren mit dem interaktiven Lehrbuch für Elektronik, sehr viele interessante einzeln abrufbare 

Applets mit Kurzerklärungen, didaktisch gut gestaltet. Hinweise zu Appletsammlungen der Universitäten 

Buffalo, Sydney, Berkeley und Ulm. 

http://www.scholar.de/ 

Multimediale Lernumgebung mit Datenbank für Studierende der Elektrotechnik der TU-Dresden, u.a. 

einzeln abrufbare Experimente und Animationen zu Themen des Fachgebiets Grundlagen der Elektrotechnik, 

Grundlage für webbasierte Lehrveranstaltungen und den Selbstlernprozess. 

http://www.physik-multimedial.de/cvpmm/cgi-bin/decide.pl 

Multimediale Lernplattform mit Selbstlerneinheiten, Medienbank, Aufgabenserver, Didaktikservice und 

Linksammlung der Universitäten Bremen, Oldenburg, Hamburg, Rostock und Greifswald. Metadatenbank 

mit Stichwortsuche u.a. zu Elektrizität und Magnetismus, Appletsammlung mit vereinzelten Bewertungen. 

Nützliche Internetressource mit flexibler Nachnutzung. 

http://www.mathe-online.at/galerie.html 

Fachlich und didaktisch sehr gut gemachte Online-Lernhilfe zur Reaktivierung und Erweiterung des 

mathematischen Voraussetzungswissens für Studieneinsteiger, didaktisch ansprechende und flexibel 

einsetzbare Applets und Flash-Animationen zu einigen mathematischen Grundlagen. 

http://ocw.mit.edu/index.html 

Barrierefreie Internetressource mit 900 Kursen zu 33 akademischen Disziplinen des Massachusetts 

Institute of Technology. Darin enthalten auch Applets und Video-Streams zur Elektrotechnik. 

http://webuser.fh-furtwangen.de/~tza/index2.html 

Elektrotechnik zum Anfassen, nützliche Online-Lernhilfe für Studieneinsteiger mit interaktiven Tools 

z.T. aus Internetressourcen. 

http://www.uni-magdeburg.de/iget/multimedia/ 

Multimediale Lernumgebung des Instituts für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektromagnetische 

Verträglichkeit, Didaktisch gut gestaltete Lernmodule u.a. mit flexibel einsetzbaren, ansprechenden 

Applets und Flash-Animationen, Aufgabendatenbank. 

http://www.clarkson.edu/~svoboda/eta/dcWorkout/KCL_KVL.html 

Didaktisch solide mit spartanischem Webdesign gemachte flexibel einsetzbare Appletsammlung mit 

Scriptverweisen, Aufgaben und variablen Problemstellungen, gut geeignet zur Kontrolle des Selbstlernprozesses. 

http://www.physik.rwth-aachen.de/~harm/aixphysik/electro/, 

Umfangreiche Appletsammlung u.a. zur Elektrodynamik mit Kurzkommentaren und flexibler Nutzung. 

http://elearning.zhwin.ch/sisy/ 

Internetkurs „Signale und Systeme“ mit Script, Matlap-Dateien-Sammlung, Lerntagebuch, die Visualisierung 

der Zusammenhänge geschieht durch Matlab-Simulationen. 

http://www.stiny-leonhard.de/ 

Sehr umfangreiche unbewertete Linksammlung mit bis zu 1000 Links zu allen Themengebieten der 

Lehrveranstaltung Grundlagen der Elektrotechnik. 

Der Vorteil solcher Online-Lernangebote ist offensichtlich: 

Einmal entwickelte und bewertete Online-Lernmodule und Tools werden weltweit an mehreren Universitäten 

und an speziellen didaktischen Einsatzorten in multimediale Lernumgebungen, in der Präsenzlehre 

oder im Selbstlernprozess zur Visualisierung elektrotechnischer Phänomene sinnvoll eingesetzt. 

Das spart Kosten und Zeit. 

Weltweit ist eine stetig steigende Tendenz zur Integration von Online-Lernangeboten in die Präsenzlehre 

der Universitäten zu beobachten. Insbesondere im Fernstudium sowie in der betrieblichen Weiterbildung 

mittlerer und großer Unternehmen ist der Online-Anteil an Lernangeboten besonders hoch. 

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Nachfolgend werden einige Erfahrungen und Einsichten vermittelt, die die Autoren bei der Auswahl, 

Bewertung und Integration von Online-Lernmodulen und Tools sowohl in die multimediale Lernumgebung 

getsoft als auch in die Präsenzlehre im Lehrgebiet Grundlagen der Elektrotechnik an der Technischen 

Universität Ilmenau, Deutschland, gesammelt haben. Fachlich und didaktisch hochwertige 

Online-Lernmodule und Tools wurden in die lokale Datenbank der Online-Lernumgebung www.tuilmenau.de/getsoft 

mit Kurzbeschreibungen und Stichworten als empfehlenswerte Internetressource 

aufgenommen. 

2. Die besten Treffer statt 1000 Links 

Im Internet ist eine Flut von Online-Lernangeboten zu elektrotechnischen Themen zu finden. Die Palette 

reicht von umfangreichen Vorlesungsscripten und Arbeitsblättern als PDF-Dateien bis zu interaktiven 

Lernmodulen und Tools. Wenn der Lehrende oder Lernende in eine Suchmaschine des Internets 

einen oder mehrere Fachbegriffe zu den Grundlagen der Elektrotechnik eingibt, erhält er eine riesige 

Menge von Links, die diese Fachbegriffe beinhalten. Die Selektion auf brauchbares ist zeitaufwändig. 

Wegklickeffekte sind die Folge, wenn der gesuchte Zusammenhang nicht gefunden wird. 

Effizienter für den Lehr- und Lernprozess ist die Nutzung von lokalen Datenbanken mit Stichwortsuche 

und Metadaten in lokalen Online-Lernumgebungen. Dort findet der Nutzer u.a. fachlich und didaktisch 

bewertete Internetressourcen als Ergänzung z.B. zu Kapiteln, Abschnitten und Fachbegriffen eines 

vorlesungsbegleitenden Lehrbuches. 

Die Integration von Online-Lernangeboten in die Präsenzlehre setzt eine grundlegende Veränderung 

traditioneller Lehr- und Lernstrategien voraus. Die barrierefreie Bereitstellung von Online- 

Lernangeboten in lokalen Online-Lernnetzwerken ist eine grundlegende Voraussetzung für die Integration 

von Online-Anteilen in die Präsenzlehre. Ebenso wichtig ist aber auch die Motivation der Lehrkollegien 

zur Nutzung solcher Online-Lernangebote im Sinne eines erwarteten Innovationsschubes 

der Präsenzlehre. 

Nur so kann der zeit- und kostensparende Zugriff z. B. auf Online-Lernmodule und Tools zur Visualisierung 

elektrotechnischer Sachverhalte in einer bestimmten Übung oder Vorlesung zu einer bestimmten 

Zeit gewährleistet werden. 

Sehr hilfreich haben sich dabei lokale Datenbanken in Online-Lernnetzwerken erwiesen. 

Eine gutgepflegte lokale Datenbank mit schneller zielgenauer Stichwortsuche motiviert die wissenschaftlichen 

Mitarbeiter zur Nutzung von Online-Anteilen an der Präsenzlehre und unterstützt sie bei 

der effektiven Vor- und Nachbereitung von Lehrveranstaltungen. Zunehmend bieten weltweit Universitäten 

ihren Studenten u.a. im Lehrgebiet Grundlagen der Elektrotechnik ausgewählte und bewertete 

Online-Lernangebote aus verschiedenen Internetquellen an. Bemerkenswert ist hier ein weltweit zu 

beobachtender Selektions- und Optimierungsprozess. Es ist logisch, dass man bei der Internetrecherche 

dann immer wieder an verschiedenen Universitäten der Welt auf die gleichen nützlichen Online 

Lernangebote zur Visualisierung elektrotechnischer Phänomene trifft. 

Bei der Auswahl und der Integration von Online-Lernangeboten in die multimediale Lernumgebung 

getsoft sind wir von folgenden Leitlinien ausgegangen: 

Die aufgenommenen Online-Lernangebote gewährleisten 

a) eine leichte Recherchierbarkeit durch Ablage in Datenbanken, 

b) sie werden so abgelegt, dass Metadatenveränderungen problemlos möglich sind, d.h. es sind 

immer die aktuellsten Versionen verfügbar, 

c) sie halten einer Bewertung durch unsere Bewertungskriterien stand oder sie sind schon bewertet 

worden. 

- 99 -



Nachfolgend seien hier zwei Beispiele von Online-Lernangeboten genannt, die eine leichte Recherchierbarkeit 

und problemlose Metadatenveränderung gewährleisten. 

Zum einen ist es die Datenbank „Lili“ von 

http://www.physik-multimedial.de/cvpmm/cgi-bin/decide.pl. 

Durch eine Stichwortliste und anschließender Metadatensuche findet man schnell das gewünschte 

Online-Lernangebot. 

Datenbank Lili mit Stichwortsuche und Kommentaren von Lehrenden und Lernenden 

Zum anderen ist es die Datenbank mit Metadaten von 

www.tu-ilmenau.de/getsoft. 

Der Nutzer findet schnell und treffsicher das gewünschte Angebot zum Stichwort. 

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Dynamische Stichwortliste der Datenbank aus getsoft 

3. Bewertungskriterien für Online-Lernmodule und Tools 

Die Akzeptanz von Online-Lernangeboten im Studienalltag des Lehrgebietes Grundlagen der Elektrotechnik 

hängt wesentlich von der fachlichen und didaktischen Passfähigkeit in die jeweiligen Lehr- und 

Lernstrategien der Nutzer ab. 

Wir nennen ein Online-Lernangebot „Online-Lernmodul“, wenn neben der Visualisierung von elektrotechnischen 

Sachverhalten durch Java-Applets, Flash-Animationen oder Videostreams noch kurze 

Lernprogramme und/oder Beispielsammlungen (worked examples), Aufgaben sowie Tests angeboten 

werden. 

„Tool“ oder „Werkzeug“ nennen wir ein Online-Lernangebot, wenn es sich um ein multivalent einsetzbares 

interaktives Java-Applet oder eine Flash-Animation mit ausreichender Beschreibung des didaktischen 

Hintergrundes sowie einer eindeutigen Handlungsaufforderung für den Nutzer handelt. Tools 

sind in multimedialen Lernumgebungen, in der Präsenzlehre ( Vorlesungen, Seminaren, Praktika) und 

auch im Selbstlernprozess als Online-Lernangebote bei unterschiedlichen Lehr- und Lernstrategien 

punktuell passfähig. Wichtig für die Akzeptanz durch die Nutzer ist die fachliche Transparenz sowie 

die solide mediendidaktische Aufbereitung der Online-Lernmodule und Tools. 

Dazu sind Produktionsteams notwendig, die sich aus lehrerfahrenen Fachvertretern, Fachdidaktikern, 

Medieninformatikern sowie Mediendidaktikern zusammensetzen. 

3.1 Zur fachlichen Bewertung 

Die Akzeptanz zur Integration von Online-Lernmodulen und Tools in multimediale Lernumgebungen 

und auch in die Präsenzlehre hängt wesentlich vom fachlichen Anspruchsniveau ab, welches diese 

repräsentieren. Schon bei der Projektierung und Produktion von Online-Lernmodulen und Tools sollten 

fachliche Kriterien bezüglich der Akzeptanz zur Integration in multimediale Lernumgebungen beachtet 

werden. Einige wenige seien hier genannt: 

a) Bietet das Online-Lernmodul oder Tool die treffende Visualisierung des gewünschten zu ver- 

- 101 -



mittelnden elektrotechnischen Sachverhaltes bzw. Zusammenhanges ? 

b) Enthält das Online-Lernmodul oder Tool die Beschreibung des Lernziels, des Lerninhalts sowie 

der interaktiven Handlungsaufforderung für den Nutzer ? 

c) Sind die zu variierenden Parameter und ihre Auswirkungen in einem Tool zur Erreichung eines 

angestrebten Lernzieles richtig gewählt und für den Nutzer erkennbar? 

d) Sind heuristische Impulse vorhanden zur Initiierung von geistigen Handlungen bezüglich der 

Erkenntnisgewinnung beim Nutzer ? 

Die Akzeptanz zur Integration von Online-Lernmodulen und Tools in multimediale Lernumgebungen 

aber auch in die Präsenzlehre und den Selbstlernprozess hängt wesentlich von der soliden fachlichen 

Aufbereitung dieser multimedialen Bausteine ab. 

3.2 Zur didaktischen Bewertung 

Wesentlich für die Akzeptanz von Online-Lernmodulen und Tools im Studienalltag ist neben der fachdidaktischen 

die mediendidaktische Aufbereitung dieser Online-Lernangebote. 

Einige wenige Bewertungskriterien seien auch hier genannt. 

Zur fachdidaktischen Bewertung: 

a) Ist der didaktische Hintergrund des Online-Lernmoduls bzw. Tools ausreichend beschrieben? 

b) Werden die Lernziele formuliert? 

c) Werden die Lerninhalte treffend beschrieben? 

d) Werden Handlungsaufforderungen zum interaktiven Experimentieren z.B. mit einem Tool angegeben? 

e) Ist für den Nutzer der angestrebte Erkenntnisfortschritt deutlich sichtbar? 

f) Werden heuristische Impulse zur Weiterbeschäftigung mit dem Lerninhalt gegeben? 

Wenn dann noch Hinweise zu möglichen didaktischen Einsatzorten in multimedialen Lernumgebungen, 

in der Präsenzlehre sowie im Selbstlernprozess gegeben werden, sind einmal entwickelte Online- 

Lernmodule oder Tools in multimedialen Lernumgebungen multivalent einsetzbar. 

Erst wenn neben der exakten fachlichen Darstellung des elektrotechnischen Sachverhaltes die fachdidaktische 

Zielstellung zur Nutzung in unterschiedlichen didaktischen Funktionen transparent gemacht 

wird, ist die Passfähigkeit von Online-Lernmodulen und Tools zur Visualisierung elektrotechnischer 

Sachverhalte in unterschiedlichen Lehr- und Lernstrategien gewährleistet. 

3.3 Zur mediendidaktischen Bewertung 

a) Wird der mit dem Tool angestrebte Erkenntnisfortschritt durch das gewählte multimediale E- 

lement (z. B. Java-Applet, Flash-Animation, Video-Stream) am wirksamsten verwirklicht? 

b) Realisiert das entwickelte Webdesign, z.B. für ein Tool, das hochschuldidaktische Prinzip der 

Anschaulichkeit? 

c) Sind die interaktiven Bedienelemente übersichtlich und aussagekräftig platziert? 

d) Ist die Navigation für den Nutzer eindeutig? 

e) Werden die medientechnischen Voraussetzungen zur Nutzung der Online-Lernmodule bzw. 

Tools genannt? 

Nach unseren Erkenntnissen werden weltweit an Universitäten nur solche Online-Lernmodule und 

Tools genutzt, die oben beschriebenen und weiteren didaktischen Bewertungskriterien standhalten. 

Bezüglich der mediendidaktischen Aufbereitung von Online-Lernmodulen und Tools ist unbedingt die 

Mitarbeit kompetenter Mediendidaktiker sowie Medieninformatiker notwendig. Diese unterstützen den 

Fachautor bei der medientechnischen Realisierung, indem sie die gegenwärtig vorhandenen soft- und 

hardwareseitigen Möglichkeiten zur Produktion von Online-Lernmodulen und Tools aufzeigen und 

nutzen. Sichere Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten bei der Erstellung von Java-Applets, Flash- 

Animationen sowie Video-Streams sind ebenso notwendig wie Kreativität bei der Gestaltung des 

Webdesign. 

Selbstverständlich sollen und können Online-Lernmodule und Tools nicht die Erkenntnisgewinnung 

durch die reale aktive Durchführung von elektrotechnischen Experimenten z.B. in Praktika ersetzen. 

- 102 -


Aber eine sinnvolle Integration von Online-Anteilen verleiht der Präsenzlehre einen Innovationsschub. 

4. Beispiele 

Anschaulich zeigt das nachfolgende Applet die Realisierung o.g. Kriterien. 

Multivalent einsetzbares Tool aus dem Lernprogramm Laplace-Tranformation von getsoft 

Fachlich und didaktisch gut aufbereitete Java-Applets und Flash-Animationen findet man z.B. auch 

unter: 

www.tu-ilmenau.de/getsoft Fourierreihe 

Auch Online-Lernangebote zur Wiederholung und Erweiterung des notwendigen mathematischen 

Voraussetzungswissens für das Erstsemester werden o.g. Kriterien gerecht. 

Beispielhaft sei hier hingewiesen auf 

http://www.mathe-online.at/galerie.html z. B.: Die Ableitung als Grenzwert . 

5. Ausblick 

Eine weitere wesentliche Veränderung der traditionellen Lehr- und Lernstrategien an Universitäten 

ergibt sich aus der Neugestaltung der Fachprüfungen unter dem Einfluss von Online-Anteilen der Präsenzlehre. 

Die Bereitstellung von Online-Testklausuren und Klausuren aus Vorsemestern erleichtert den Studierenden 

die Abschätzung des Anforderungsniveaus bei Fachprüfungen und des Intensitätsmaßes ihrer 

Prüfungsvorbereitung. Dieses wiederum wirkt sich positiv auf die Erfolgsquote aus. 

Bei mündlichen Prüfungen honorieren einige Universitäten die Bemühungen der Studenten zur Nutzung 

von Online-Anteilen im Selbstlernprozess, indem sie zu einem Fachthema eine Online- 

- 103 -



Präsentation des Prüflings zulassen und diese mit einem prozentualen Anteil am Gesamtprüfungsergebnis 

belohnen. 

Die an der Technischen Universität Ilmenau, Deutschland, entwickelte Online-Lernumgebung 

www.tu-ilmenau.de/getsoft für das Lehrgebiet Grundlagen der Elektrotechnik wird von einer stetig 

zunehmenden Anzahl der rund 8000 Studierenden genutzt. Hinzu kommen weltweite Fremdnutzer, 

die die Online-Lernumgebung im Selbstlernprozess nutzen und in Verbindung mit dem Forum positiv 

bewerten. 

Gegenwärtig stehen aber eine noch zu große Zahl Studierender einer Nutzung von Online-Anteilen im 

Selbstlernprozess skeptisch gegenüber. Das hat verschiedene Ursachen. 

Zum einen ist es die Unkenntnis über den Inhalt und die Nutzung von Online-Lernnetzwerken und 

zum anderen die oft fehlende Möglichkeit vom kostenintensiven Online-Betrieb in den kostensparenden 

Offline-Betrieb zu wechseln. Kostenlose Download-Angebote fördern die Akzeptanz von Online- 

Lernangeboten. Deshalb wird an der Technischen Universität Ilmenau für die Studienanfänger im 

Lehrgebiet Grundlagen der Elektrotechnik eine umfassende Einführung in die barrierefreie Nutzung 

der multimedialen Lernumgebung gegeben. Der rasante Anstieg der registrierten Zugriffe und der 

sanfte Druck auf die Studierenden zur Erhöhung des Online-Anteils im Selbstlernprozess durch veränderte 

Lehrstrategien lässt auf eine weitere Erhöhung der Akzeptanz hoffen. Insgesamt ist ein positiver 

Trend zur Nutzung von Online-Anteilen im Selbstlernprozess der Studierenden zu beobachten. 

Weltweit richten immer mehr Universitäten einen Virtuellen Campus ein, der die Online- Aktivitäten 

und Angebote aller Fachrichtungen bündelt und barrierefreien Zugriff gewährleistet. 

Die Erfahrungen und Erkenntnisse bei der Produktion und dem Einsatz von Online-Lernmodulen und 

Tools, die die Autoren im Rahmen eines BMBF-Projektes „mile“ (http://www.tu-ilmenau.de/mile) gesammelt 

haben, sind sowohl in die multimediale Lernumgebung getsoft als auch in die Präsenzlehre 

des Lehrgebietes Grundlagen der Elektrotechnik an der Technischen Universität Ilmenau, Deutschland, 

eingeflossen und werden auch in anderen lokalen Online-Lernumgebungen weltweit genutzt. 

Die Ergebnisse des Projektes haben zu Lehr- und Lernstrategien geführt, die eine sinnvolle und akzeptable 

Integration von Online-Anteilen in die Präsenzlehre forcieren. Eine Fortführung und Förderung 

dieser Forschungen in nachfolgenden Konsolidierungsprojekten, wie es in der Schweiz und in 

Österreich geschieht, ist erfolgversprechend und verleiht der Präsenzlehre an den Universitäten in 

Deutschland einen weiteren notwendigen Innovationsschub. 

Autoren: 

Dr. paed. Gerhard Mierzwa 

Prof. Dr. Ing. habil. Edwin Wagner 

Technische Universität Ilmenau, Deutschland 

Institut für Allgemeine und Theoretische Elektrotechnik 


PF 100565 

98684 Ilmenau 

Kontakt: 

gerhard.mierzwa@tu-ilmenau.de 

edwin.wagner@tu-ilmenau.de 

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Präsentationen 

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Einsatz von Video für das Blended Learning in den 

Grundlagen der Elektrotechnik 

H. Fredrich, Universität Magdeburg, 

V. Neundorf, TU Ilmenau, 


Abstract. An der TU Dresden entstanden in den letzten Jahren mehrere Videodemonstrationen 

verschiedener elektrotechnischer Experimente. Da diese zur Distribution auf DVD 

bestimmt waren, ergaben sich Probleme für die Bereitstellung dieser Videos durch das Internet. 

Dieser Artikel zeigt Erfahrungen im Einsatz von Video als Mittel des Blended 

Learning sowie die Möglichkeit, wie mittels Flash MX auf den Einsatz von Streamingservern 

verzichtet werden kann. 

Einsatz von Video in der Grundlagenausbildung Elektrotechnik 

Derzeit stehen 22 Videos zu den Themen der experimentellen Elektrotechnik, Hochfrequenztechnik 

und Energietechnik in der von der Tu Ilmenau, der TU Dresden und der Uni Magdeburg gemeinsam 

genutzten Datenbank „TaskWeb“ [1] den Studenten zur Verfügung. In den Videos wird, das Curriculum 

begleitend, Orientierungswissen im Rahmen historischer, anschaulicher Experimente angeboten. 

Durch den hauptsächlich als Orientierungswissen angelegten Inhalt ergibt ein Einsatz für die Videos 

als Motivationsfaktor für den generellen Einsatz von Blended Learning Strategien in der Hochschulausbildung 

sowie eine Stärkung des physikalisch-elektrotechnischen Backgrounds der Studenten. 

Für die weitergehende Integration von Videotechnologien in der Elektrotechnikausbildung sind an der 

TU Ilmenau die Aufzeichnung aller Vorlesungen als Streaming Video geplant. Geplant sind die Produktion 

von ca. 25-30 Videos á 90 min. Dem Studenten wird es somit ermöglicht die Vorlesungen im 

Fach Elektrotechnik umfassend vor- und nachzubereiten. Der multimediale didaktische Mehrwert liegt 

eindeutig in der zeit- und ortsunabhängigen Art der Wissensvermittlung. 

Aus den bisher gewonnenen Erfahrungen im Umgang mit Video für den Einsatz als Mittel zum Blended 

Learning ergeben sich die folgenden Vor- und Nachteile: 

• Vorteile beim Einsatz von Streaming Media in der Lehre: 

o 

o 

o 

o 

Mittels geeigneter Content-Navigation ist eine einfache Wiederholung des Lernstoffes 

möglich. 

Krankheit und andere Ausfälle (Feiertage o.ä.) können gleichwertig repetiert werden. 

Die Vorbereitung auf die einzelne Vorlesung sowie auf die Abschlussprüfungen wird 

vereinfacht. 

Das Fernstudium allgemein wird durch die Bereitstellung alternativer Materialien didaktisch 

bereichert. 

• Nachteile für den Einsatz: 

o Das soziale Erleben des Dozenten und der Kommilitonen kann durch Videoübertragungen 

nicht transportiert werden. Daraus leitet sich ein Motivationsverlust 

beim Erarbeiten der Lernmaterialien ab. 

o Die Dozenten müssen die Hemmschwelle des Sprechens vor laufender Kamera ü- 

berwinden. 

o Videoübertragungen, zumal über das Internet, sind anstrengender als eine reale Vorlesungen 

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Einsatz von Video für das Blended Learning in den Grundlagen der Elektrotechnik 

H. Fredrich, Universität Magdeburg, V. Neundorf, TU Ilmenau, T. Tyczynski, TU Dresden 

o Generelle technische Probleme beim Einsatz von Streamingtechnologien. 

o Hoher technischer und zeitlicher Aufwand in der Bereitstellung 

Die an der TU Ilmenau gewonnenen Erfahrungen zeigen das, die Vorteile gegenüber den Nachteile 

überwiegen. So zeigt zum Beispiel die Auswertung der Zugriffsstatistiken erhöhte Zugriffe vor Prüfungen, 

aber auch eine konstante Nutzung während des Semesters. Der Motivationsfaktor Video lässt 

sich daraus ableiten, dass neben den hohen Zugriffsraten im Web, auch die realen Vorlesungs- 

Veranstaltungen genauso gut besucht werden wie vorher. Das heißt, die Studenten sehen den Einsatz 

von Streaming-Video als unterstützende Maßnahme und keines Falls als Ersatz. 

Der hohe Aufwand in der Produktion von Streaming Media resultiert neben den Kosten für die Videoerstellung 

auch im Betrieb von kostenintensiven Streamingservern. Im universitären Umfeld werden 

diese meist durch die Universitätsrechenzentren (URZ) betrieben (z.B. TU Ilmenau), aber dies ist nicht 

generell so (z.B. TU Dresden, Uni Magdeburg). Ein weiteres, technisches Problem ergibt sich bei dem 

Wunsch medienübergreifend zu produzieren, da der Streamingserver auf CD-ROM nicht zur Verfügung 

steht. Der Einsatz von Flash-Video [2] kann hierfür eine Alternative sein. 

Flash-Video versus Einsatz konventioneller Streamingserver 

Client 

Streaming 

Server 

Webserver 

Abbildung 1 zeigt den strukturellen Aufbau der für die Realisierung von Streaming Video innerhalb von 

GETSoft.net [3] notwendig ist. Bei der Distribution über CD-ROM entfällt der Einsatz von Servertechnologien. 

Datenbankserver 

1: Seite(n) mit Suchanfrage 

(Formular) 

2: Suche in MySQL Datenbank 

3: Suchergebnis 

4: aufbereitete Ausgabe mit 

Links 

5: Anforderung vom Streaming 

Server 

6: Streamausgabe auf den Client 

Abbildung 1: Struktureller Aufbau einer Streaming Video Übertragung 

Flash-Video ist eine neue von der Software-Firma Macromedia entwickelte, auf Flash-basierende 

Technologie die sowohl den Einsatz ohne Streamingserver im Progressive-Download-Verfahren, mit 

Streamingserver oder eingebettet im Flash-Player. 

Der Vorteil beim Einsatz von Flash-Video bietet gegenüber den konventionellen Streamingservern [4] 

wie Real, Windows Media oder Quicktime liegt im Wesentlichen in der Bereitstellung von Flash- 

Templates. Diese ermöglichen eine einfache Realisierung von Video-Streaming-Anwendungen wie 

Video-Chats, Powerpoint-Übertragungen und Whiteboards. Im Einsatz als progressiven Download 

kann das Video ohne Vorladezeiten bereits beim Download angeschaut werden. Eine automatische 

Anpassung der Videoqualität an die Übertragungsgeschwindigkeit kann aber auch nur über den Einsatz 

eines Streaming-servers realisiert werden. 

Abbildung 2 zeigt einen Screenshot eines Lernmoduls, das prototypisch als Flash-Anwendung entwickelt 

wurde und die Distribution via Web oder CD-Rom ermöglicht. Das Ausgangsmaterial wurde von 

der TU Dresden produziert und lag als DVD vor. Mit dem im Flash integrierten Sorensen-Codec ist die 

Konvertierung der MPEG-Videos in das Flash-Video-Format „*.flv“ einfach zu handhaben. In Flash 

werden dabei verschiedene Templates angeboten, die die Qualität der Videos an jeweilige Übertragungsraten 

anpassen. Für die Einbindung der Flash-Videos in HtML-Seiten oder Flash-Filmen werden 

leicht adaptierbare Komponenten (Abbildung 3) angeboten. 

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Abbildung 2: Screenshot des Lernmoduls „Experimental-Video Grundlagen der Elektrotechnik“ 

Abbildung 3: Flash-Komponenten zur Entwicklung von Video-Applikationen 


Video, als Mittel des Blended Learning in den Grundlagen der Elektrotechnik, wird heute hauptsächlich, 

zur Vermittlung von Orientierungswissen im Selbststudium verwendet. Für die nächsten Semester 

ist an der TU Ilmenau die Aufzeichnung der Vorlesungs-Veranstaltungen und deren Distribution als 

Streaming-Video geplant. Damit wird es Studenten aus Ilmenau, Dresden und Magdeburg möglich die 

Vorlesung zu den Grundlagen der Elektrotechnik vorzubereiten, zu wiederholen bzw. mit der Vorlesung 

an der eigenen Hochschule zu vergleichen. 

Die Arbeit an dem Lernmodul zeigte das, Flash-Video unter Umständen eine gute Alternative zu konventionellen 

Streamingtechnologien sein kann. Ein Beispiel für die Leistungsfähigkeit dieser Technologie 

ist der, von der Firma Macromedia entwickelte, Präsentationserver „Breeze“ [5]. Hierbei handelt 

es sich um einen speziell auf die Belange von E-Learning entwickelten Server, der eine einfache Nutzerkommunikation 

via Video sowie die Übertragung von Dokumenten ermöglicht und weiteren, aus 

Lernmanagement Systemen (LMS) bekannten Funktionen. 

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Einsatz von Video für das Blended Learning in den Grundlagen der Elektrotechnik 

H. Fredrich, Universität Magdeburg, V. Neundorf, TU Ilmenau, T. Tyczynski, TU Dresden 

Literatur 

[1] TaskWeb; http://taskweb.getsoft.net/; 30.08.2004 

[2] Flash-Video; http://www.macromedia.com/devnet/mx/flash/; 30.08.2004 

[3] GetSoft.net; http://www.getsoft.net; 30.08.2004 

[4] Tobias Künkel, „Streaming Media – Technologien, Standards, Anwendungen“; Addison-Wesley 

Verlag, München; 1.Auflage 2001; ISBN 3-8273-1798-3 

[5] Breeze Präsentations-Server; http://www.macromedia.com/software/breeze/; 30.08.2004 




PF 4120 



Dipl.-Ing. Volker Neundorf 

Institut für Grundlagen der Elektrotechnik, TU Ilmenau 

E-Mail: volker.neundorf@tu-ilmenau.de 

Dipl.-Ing. Thomas Tyczynski 

Institut für Grundlagen der Elektrotechnik, TU Dresden 

E-Mail: tycz@iee1.et.tu-dresden.de 

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Designforderungen an das Interface webbasierter 

Lernmaterialien am Beispiel der Elektrotechnik 

H. Fredrich, Universität Magdeburg, 

G. Brusche, Ideenformer.de 

Abstract. E-Learning Produktionen an Hochschulen sind oft durch einen Überhang an 

fachlichen und Informatik- Kompetenzen gekennzeichnet. Anforderungen gegenüber dem 

Design webbasierter Lernmaterialien werden zugunsten einer falsch verstandenen Kreativität 

oder Schönheitsbewusstsein vernachlässigt. Dieser Artikel soll die wichtigsten Designforderungen 

am Beispiel von Lernmaterialien für die Elektrotechnik diskutieren. 

Einleitung 

Der Produktionsprozess von Multimedia-Content wird in der Wirtschaft meist durch eine Kooperation 

von Projektmanagern, Autoren, Entwicklern und Designern bestritten. Bei der Erstellung von E- 

Learning-Content an Hochschulen steht dem Produktionsprozess in vielen Fällen nur der Autor, in 

Person des Hochschullehrers, zur Verfügung. Abhängig von dessen Intentionen werden bei der Produktion 

von E-Learning-Content, besonders an Hochschulen, oft schwerwiegende Designfehler in der 

Umsetzung der didaktischen Inhalte gemacht. Diese Fehler führen oft, a priori, zu einer Blockadehaltung 

der potentiellen Nutzer. So wurde in einer Evaluation über ein Lernmodul festgestellt, dass viele 

Studenten allein durch das Erscheinungsbild entschieden, ob sie das Programm nutzen oder nicht. 

Bild 1: „Ausgleichsvorgänge“ als Lernmodule in der Elektrotechnik 

Im Folgenden sollen die wichtigsten Gestaltungsregeln am Beispiel von Lernmaterialien [2] für die 

Grundlagenausbildung in der Elektrotechnik (s. Bild 1) diskutiert werden. 

Anforderungen an die Gestaltung 

Verwenden von Rastern 

Prinzipiell gelten viele Regeln des Print- und Grafikdesign auch für das Webdesign. Dennoch gilt es 

den besonderen technischen Beschränkungen Rechnung zu tragen, um ein gut strukturierte und einfach 

zu bedienende Lernobjekte sowie –module zu erstellen. Die Arbeit mit visuellen Rastern bei de- 

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Designforderungen an das Interface webbasierter Lernmaterialien am Beispiel der Elektrotechnik 

H. Fredrich, Universität Magdeburg, G. Brusche, Ideenformer.de 

nen der Bildschirm in eine Matrix mit einem Verhältnis von 4:3 Elementen aufgeteilt ist, ermöglicht 

eine sinnvolle und harmonische Anordnung der einzelnen visuellen Elemente, wie Texte, Bilder oder 

Animationen. Bild 2 zeigt den Einsatz eines Rasters zur Gestaltung eines Lernmoduls. 

Bild 2: visueller Aufbau mit Hilfe von Rastern 

Die Nutzung von Rastern beim Erstellen von webbasierten Materialien verbessert die Orientierung des 

Nutzers und somit die Nutzungsgeschwindigkeit. Die Wiedererkennbarkeit von visuellen Elementen 

und deren Positionen wird erheblich verbessert. 

Typografie 

Nicht zuletzt durch den hohen Aufwand in der Produktion von Multimedia sind die meisten Informationen 

in Lernmedien textbasiert. Im Umgang mit Text am Bildschirm sind besondere Einschränkungen 

zu beachten, die, teilweise erheblich, vom gewohnten Printdesign differieren. 

Bild 3: Typographie: good- (links) und bad- (rechts) practice 

Wohl jedem ist bekannt, das Texte am Bildschirm schwerer zu lesen sind, als im gedruckten Format. 

Daher hat die Typographie nicht die Aufgabe den Text schön aussehen zu lassen, sondern die Informationen 

so aufzubereiten, dass sie leicht visuell zu erfassen und auszuwerten sind. 

Wichtige Forderungen für die Lesbarkeit von Texten sind: 

• Verwendung serifenloser Schriftarten (z.B. Verdana) 

• Verwendung von maximal drei verschiedenen Schriften (wobei „Fett“ als eine Schrift zählt) 

• Vermeidung von kursiver oder doppelter Auszeichnung sowie Unterstreichungen 

• Ausgewogenheit des Text-Hintergrund-Verhältnisses 

• Verzicht auf blinkende Texte und Textanimationen 

Viel zur Lesbarkeit trägt die Strukturierung des Textes bei. So sollte darauf geachtet werden, nicht 

mehr als sechs bis zehn Wörter in einer Zeile zu platzieren. Weiteren Einfluss auf das Schriftbild 

nehmen die verwendeten Farben. 

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Farben 

Für die Erstellung webbasierter Medien ist der Umgang mit Farben besonders wichtig. Durch falsches 

Verständnis über Wirkung und Sinnhaftigkeit von Farben kommt es gerade im Web zu skurrilen bis 

unlesbaren Farbkombinationen. Obwohl arbeitsmedizinische Studien bereits Mitte der 90-er Jahre 

bewiesen haben, dass das Konzentrationsvermögen von Lernern sich proportional zum Kontrast der 

dargestellten Schrift verhält, sind immer noch Farbkombinationen wie Schwarz-Grau oder sogar Blau- 

Schwarz zu finden. Ebenso wurde nachgewiesen, dass das Aufnahmevermögen größer bei einer 

positiven Darstellung (dunkle Schrift auf hellen Hintergrund) ist, als bei der invertierten Darstellung. 

Ein weiterer, weit verbreiteter, Irrglaube ist, Corporate Identity auf die Schriftfarbe und den Einsatz 

eines Logos zu beschränken. 

Bild 4: Farben: good- (links) und bad- (rechts) practice 

Farben sind nicht neutral, d.h. sie lösen Gefühle aus. So ist zum Beispiel die Farbenlehre auch fest in 

der Psychologie verankert. Daher sollten keine überschwänglichen Farbkombinationen verwendet 

werden, da sie trotz des gesellschaftlich-kulturellen Gesamtkontextes bei unterschiedlichen Nutzern 

verschiedene Emotionen auslösen können. Aufgabe von Farben im Blended Learning ist daher die 

Unterstützung der Orientierung und Wiedererkennbarkeit (z.B. durch Verwendung einer speziellen 

Farbe zur Ausweisung eines Interaktionszustandes). 

Ähnlich wie die anderen diskutierten Gestaltungsregeln, können auch Farben nicht den Inhalt der 

Lernmaterialien verbessern. Dennoch ist es wichtig, die wichtigsten Gestaltungsegeln zu beachten, 

um die Wissensübermittlung vom Medium zum Lerner zu vereinfachen und eventuelle Blockadehaltungen 

zu vermeiden. 


Von Autoren und Multimediaproduzenten oftmals unterschätzt, liefert Design die wissenschaftlichen 

Regeln zur effizienten Darstellung von Informationen. Mit Hilfe der Anwendung von Gestaltungsregeln 

lassen sich die Lesbarkeit von Texten, die Akzeptanz zu den übertragenden Informationen und die 

Orientierung innerhalb der Lernmaterialien verbessern. 

Die wichtigsten Gestaltungsregeln für die Erstellung webbasierter Lernmaterialien sind: 

• Anwendung von Gestaltungsrastern 

• Beachtung typographischer Regeln bezüglich Absatz, Satz und Schriftzeichen und deren 

Auszeichnungen 

• sinnvolle Verwendung von Farben und –schemen 

Die bei der Erstellung von Lernmaterialien gemachten Erfahrungen zeigen: Design ist keine Geschmackssache. 

Der, oft durch persönliche Präferenzen, festgelegte Einsatz von Farben, Formen und 

Schriften darf nicht die ästhetischen Vorlieben des Projektleiters ausdrücken, sondern dient der Übersichtlichkeit 

und der Einheitlichkeit der dargestellten Informationen. 

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Designforderungen an das Interface webbasierter Lernmaterialien am Beispiel der Elektrotechnik 

H. Fredrich, Universität Magdeburg, G. Brusche, Ideenformer.de 

Literatur 

[1] Lernprogramm „Induktionsvorgänge“; http://www.uni-magdeburg.de/iget/multimedia; 30.08.2004 

[2] Veruschka Götz; „Raster für das Webdesign“; 1.Auflage; Rowohlt-Verlag; Reinbeck; 2002, 

ISBN 3-499-61226-7 

[3] Kiehn, Titzmann; “Typographie – Interaktiv!“; 1.Auflage; Springer-Verlag; Berlin-Heidelberg; 1998; 

ISBN 3-540-62879-7 

[4] Frank Thissen; „Screen Design Handbuch“; 1.Auflage; Spinger-Verlag; Berlin-Heidelberg; 2000; 

ISBN 3-540-64804-6 




PF 4120 



Dipl.-Des. (FH) Gabriele Brusche 

Ideenformer.de 

Otto-vonGuericke-Str.106 

39104 Magdeburg 

E-Mail: gab@ideenformer.de 

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Multimediale Lernumgebung GET-soft - 

Lernen, Üben, Kommunizieren 

V. Neundorf, E. Wagner, TU Ilmenau 

Abstract. Die elektrotechnische Grundlagenausbildung in der Aus- und Weiterbildung 

von Ingenieuren kann und muss durch den Einsatz neuer Medien effizienter gestaltet werden. 

Unsere Lernumgebung ist dabei nicht als Ersatz für Lehrende konzipiert, sondern soll 

vor allem die Präsenzlehre unterstützen und begleiten. Kreatives und problemlösendes 

Verhalten als Merkmale der Ingenieurtätigkeit können besonders durch den Einsatz der 

neuen Medien in der Ausbildung gefördert werden. 

LearnWeb – Lernprogramme, Umfang, Merkmale und aktuelle Details 

Das LearnWeb ist in Lernprogramme nach einem Themenplan gegliedert. Diese Themen zu den 

Grundlagen der Elektrotechnik wurden mit den Partnern TU Dresden und Universität Magdeburg abgesprochen 

und Realisierungsfestlegungen getroffen. Ein Großteil der Lernprogramme ist fertig gestellt 

bzw. befindet sich im Endstadium der Produktion. 

Folgende Lernprogramme wurden an der TU Ilmenau, FG GET fertig gestellt: 

- Brückenkurs GET Mathematik (mathematische Grundlagen für ET) 

- Grundbegriffe, Zweipole, Grundstromkreis 

- Fourier-Reihe (in deutsch und englisch) 

- Transformator 

- Drehstromsysteme 

- Fourier-Transformation 

- Laplace-Transformation 

Folgende Lernprogramme wurden an der Universität Magdeburg fertig gestellt: 

- Ausgleichsvorgänge 

- Induktionsvorgänge 

Diese Lernprogramme sind momentan an der TU Ilmenau in 

Bearbeitung: 

- Wellenausbreitung auf Leitungen , 

- Frequenzselektive Schaltungen, (momentan noch 

offline) 

- Wechselstrommessbrücken (momentan noch 

offline) 

Beispiel 1 stellt die Visualisierung eines komplexen 

elektrotechnischen Vorganges dar. Es wird hier ein 

Zeigerbild aus einem gegebenen Schaltbild konstruiert. 

Diese Konstruktion erfolgt normalerweise auf Papier mit 

Bleistift, Lineal und Winkelmesser. Im Beispiel wurde dies 

innerhalb ein Flashanimation schrittweise und mit 

Erläuterungen des Schrittes dargestellt. Jeder Schritt ist 

nummeriert und so leicht nachvollziehbar. Über ein 

Navigationspanel kann jederzeit in die ablaufende Animation eingegriffen werden, um einen Schritt 

weiter oder zurück zu gehen bzw. zu pausieren und erneut zu starten. Durch Verschiebung der Zeiger 

aus dem oberen Schaltbild in die untere Zeigerbildkonstruktion soll dem Anwender klar gemacht werden, 

aus welchen Werten sich das Zeigerbild prinzipiell konstruieren lässt. Es ist klar, dass sich geometrische 

Konstruktionen durch Bilderfolgen besser erklären und konstruieren lassen als durch Texte 

und Formeln. Aufbauend auf diesem Beispiel, welches auch Autoren anderer Lernprogramme (z.B. 

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Abbildung 1: Zeigerkonstruktion mittels 

schrittweiser Animation

Multimediale Lernumgebung GET-soft - Lernen, Üben, Kommunizieren 


Drehstromsystem) mit ähnlichen 

Darstellungsanforderungen anspricht, sind 

noch einige ähnliche Animationen 

entstanden (Zeigerbilder im 

Drehstromsystem, 

Sternpunktverschiebung). Immer im Zusammenhang 

mit den Animationen ist natürlich 

der Kontext des Kompendiums, also 

textueller Inhalt und Formeln zu sehen. 

Beispiel 2 aus dem Lernprogramm 

Frequenzselektive Schaltungen visualisert 

auf eindrucksvolle Weise die Verknüpfungen 

von Realdarstellung aus der Praxis 

(Fotografie eines speziellen Messkabels und 

Oszilloskop) mit abstrahiertem Schaltbild 

und interaktiven Cursorelementen (Lupe). 

Mittels der Lupenfunktion kann so z.B. ein 

Abbildung 2: Verknüpfung Realdarstellung und Schaltbild Element des Kabels, welches in 

Originalgröße schlecht zu erkennen ist, 

deutlicher herangezoomt werden. Dies ist hier an mehreren Stellen im Bild möglich. Gleichzeitig wird 

ein in der realen Darstellung berührter Bereich in dem Schaltbild rot umrandet hervorgehoben, um die 

Zusammengehörigkeit herauszustellen. Ebenfalls möglich ist dies in die andere Richtung. Zusätzlich 

zu diesem interaktiven Element entsteht natürlich erklärender Text und weiterführende Inhalte. 

Beispiel 3 illustriert einen komplexen Sachverhalt aus dem Bereich der Laplace-Transformation, das 

Anschalten einer Wechselspannung an einen Reihenschwingkreis. 

Über Echtzeitparametervariation kann der Benutzer verschiedene Zustände 

konstruieren und durch Variation eines 

Parameters im Anschluss die Änderungen 

verfolgen. Ebenfalls möglich ist die Variation 

des Koordinatensystemmaßstabs in x und y 

Richtung. 

So lassen sich Einschwingvorgänge 

heranzoomen und beobachten. Unerlässlich wie 

auch in den vorangegangen Beispielen ist eine 

Erläuterung des Problems, die Erklärung eines 

Lernziels, die zu erwartende Erkenntnis und 

eine Handlungsaufforderung an den Benutzer. 

Letztendlich muss der Benutzer selbst aktiv 

werden, um den Verständnisprozess zu 

aktivieren. 

Abbildung 3: Animation zur Laplace-Transformation 

TaskWeb – Datenbank, Bestand, Funktionen und aktuelle Details 

Aktuell befinden sich im TaskWeb ca.275 Aufgaben und ca.150 Dokumente. TaskWeb versteht sich 

als komfortabler webbasierter Zugang zur GETsoft Datenbank. Entsprechend den Forderungen nach 

Kompatibilität und Wiederverwendbarkeit sind alle Aufgaben/Dokumente mit Metadaten nach dem 

LOM Standard ausgezeichnet. Besonderer Wert wurde auf die Vergabe der Stichwörter und der Beschreibungen 

gelegt. Dies erleichtert Projektpartnern und anderen Interessierten eine schnelle Recherche 

und Überblick bzw. Übernahme in eigene Bestände. 

Ein besonderes Feature ist die automatische Generierung einer dynamischen Stichwortliste. 

Die Stichwörter sind in den Metadaten der Aufgaben abgelegt und werden als alphabetisch sortierte 

Liste beim Klick auf den Link „Stichwortliste“ (1) durch Abfrage aus der Datenbank generiert. Aus dieser 

Übersicht kann der Benutzer nun ein Stichwort wählen, welches am ehesten auf sein Problem 

passt (2). Diese Liste der vorhandenen Stichwörter garantiert somit immer mindestens einen Treffer 

und lässt die Stichwortabfrage nie ins Leere laufen. Natürlich ist immer noch eine freie Stichwortsuche 

oder eine thematische Suche etc möglich. Hier werden in einer Volltextsuche alle Aufgaben bzw. Dokumente 

durchsucht. Nach der Suchabfrage wird eine Trefferliste (3) generiert, die die gefundenen 

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Dokumente auflistet und das 

gefundene Stichwort fett 

hervorhebt. Bei Suche nach 

Aufgaben hat der Benutzer 

die Möglichkeit, über Optionsschaltflächen 

Aufgaben, 

die er gedruckt haben will, zu 

markieren (4). Diese Dokumente 

werden dann bei Klick 

auf „Auswahl drucken“ (5) in 

einer Druckversion geöffnet 

und können dann ausgedruckt 

werden. 

Die Forderung nach einer 

komfortablen Druckvariante 

ist aus Kommentaren von 

Abbildung 4: Die dynamische Stichwortliste in ihrer Anwendung 

Nutzern hervorgegangen. 

Ebenfalls durch Hinweise von Anwendern entstanden Suchformulare, die eine eingeschränkte Sicht 

auf die Daten enthalten, wie Dokumentenart u.a.. Klausuren z. B. kann man über die Dokumentensuche 

und Eingrenzung der Dokumentenart, des Studienganges, Semesters und Herkunft usw. finden 

oder nun viel einfacherer über die Suche nur nach dem jeweiligen Studiengang, die vollkommen ausreichend 

ist. Auch für andere Bereiche hat sich eine spezialisierte teils vordefinierte Suche gegenüber 

einer Generalsuchmaske bewährt. 

Datenbank – Metadaten und Netzwerkbildung, Administration und neue Funktionen 

Die Vergabe von Metadaten und eine sorgfältige Indizierung bereiten den Weg für eine Weiterverarbeitung 

unserer Lernprogramme bzw. Lernobjekte für andere Anwender (TU Dresden und Universität 

Magdeburg, das Bildungsportal Thüringen und europäische Kooperationspartner) vor. Desweiteren ist 

eine Zusammenarbeit mit dem VDE geplant, der sich sehr interessiert an Inhalten und Technologien 

gezeigt hat und eine deutschlandweite Verbreitung anstrebt. Eine Netzwerkbildung kann auch nur 

erfolgreich sein, wenn sie sich auf gemeinsame Standards einigt die international genormt sind (ISO, 

IEEE), um auch europaweit Partner zu finden. 

Nach Aufbau und Inbetriebnahme der TaskWeb zugrunde liegenden Datenbank hat sich schnell herausgestellt, 

dass es bei der Administration immer wieder gleiche Abläufe gibt, die man automatisieren 

sollte. So spart man viel Arbeitszeit, Stress und vermeidet Flüchtigkeitsfehler bei häufigen aber ähnlichen 

Operationen. Unter diesem Aspekt wurden zur Datenbank-Pflege einige eigene Tools (meist 

spezialisierte Skripte) entwickelt. 

Eine wichtige Funktion zum Einfügen neuer Aufgaben in die Datenbank erledigt das Tool „Aufgaben 

automatisch einfügen“ dies fügt die Metadaten aus den HTML Tags neuer Aufgaben automatisch ein 

und sucht Änderungen in vorhandenen Dateien und führt gegebenenfalls ein Update durch. Ebenfalls 

sehr nützlich ist der sog. „Link Generator“, der aus bestimmten DB Anfragen klickbare Links erstellt, 

welche man so leicht in E-Mails oder auf Webseiten einfügen kann. Der Umweg über das Suchformular 

ist also nicht notwendig. Zur Auswertung und Evaluierung benötigt man Daten und Zugriffstatistiken, 

die das Tool „Counter“ bereitstellt. Für eine detaillierte Sortierung nach Hostname, IP Adresse, 

Browserversion und Zeit des Zugriffs nutzt man intern das Werkzeug „Verbindungsdetails“, um daraus 

aussagefähige Statistiken zum meist genutzten Browser oder der Herkunft der Nutzer aufstellen zu 

können. 

Neu sind in der Datenbank als Datenbankelemente evaluierte Internetlinks . Eine Besonderheit bei der 

Datenpflege stellt die Überprüfung dieser Links in mehrfacher Hinsicht dar. Wie kann man überprüfen 

das Links bzw. die Webseite: 

- grundsätzlich vorhanden sind (Verification), 

- es Änderungen auf der Webseite gegeben hat (Modification), 

- die inhaltliche Übereinstimmung geblieben ist (Content Verification), 

- an eine andere Stelle im Netz verschoben wurde (Relocation). 

Hier werden entsprechende Überprüfungsmechanismen zu nutzen, zu entwickeln und zu testen sein. 

GET Forum – Virtuelle Kommunikation für ingenieurtechnische Studiengänge 

„GET Forum“ ist die Anwendung neuer virtueller Kommunikationsformen in der technischen Grundla- 

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Multimediale Lernumgebung GET-soft - Lernen, Üben, Kommunizieren 


genausbildung. Die Bedeutung des Austausches von Texten, Dateien, Grafiken und vor allem Formeln 

ist jedem (angehenden) Ingenieur klar, aber das „Wie“ und die einfache Handhabung ist entscheidend. 

So kann man über E-Mail bzw. allgemein textbasierte Kommunikation problemlos Meinungen 

austauschen. Was aber ist mit Übermittlung von Formeln, welche in der Ingenieurausbildung eine 

tragende Rolle spielen? Eine E-Mail artige kryptische „Einzeilenformel“ sprengt schnell das Vorstellungsvermögen 

eines normalen Anwenders in Hinblick auf die Rekonstruktion der Formeln in ihrer 

natürlichen/üblichen grafischen Notation und ihrer Funktion als Sprache der Ingenieure. Diese Kluft 

zwischen Text und Grafik überbrücken wir mit einem speziellen Forum, welches besonders auf den 

Austausch von Formelobjekten ausgerichtet ist. Es ist die Verbindung eines herkömmlichen Forums 

mit Benutzer und Gruppenverwaltung mit XML Technologie zur Darstellung von MathML Formeln als 

Grafik. 

Seit dem WS2003 wurde die Gründung und gleichzeitige Beobachtung und Evaluation von virtuellen 

Übungsgruppen und Diskussionsforen mit einer erweiterten Aufgabenstellung durchgeführt. Die aktive 

Form der Kommunikation, also das Posten von Meinungen, Ergebnissen, Rechenwegen oder gezielten 

Fragen muss durch gezielte Motivation noch gestärkt werden. Das passive Beobachten bzw. Nutzen 

des Forums ist durch die zählbaren Zugriffe unbestritten. Besonders beliebt sind Zusatzmaterialien 

und extra Folien aus den Seminaren, sowie Aufgabendiskussionen mit dem lehrenden Professor. 

Hier gilt es in Zukunft anzusetzen, um noch mehr Studierende und auch Lehrende zu einer aktiven 

Mitarbeit zu motivieren. 

Abbildung 5: GET Forum: Unterforum für Seminare und Übungen, Antworten und Aufrufe (vergrößerter Ausschnitt) 


Dipl.-Ing. Volker Neundorf 

Prof. Dr.-Ing. habil. Edwin Wagner 



PF 100565 

98684 Ilmenau 

volker.neundorf@tu-ilmenau.de 

edwin.wagner@tu-ilmenau.de 

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Intelligente Problemlöseumgebung (IPSE) für die 

GET-Ausbildung 

V. Yakimchuk, TU Ilmenau, 

H. Garbe, OFFIS Oldenburg, 

C. Möbus, Universität Oldenburg 

Abstract. mileET 1 ist eine intelligente Problemlöseumgebung (IPSE 2 ) für die Grundlagen 

der Elektrotechnik (GET) und wurde nach der an der Universität Oldenburg entwickelten 

kognitiven Theorie des Wissenserwerbs ISP-DL implementiert [1]. In mileET wird den 

Studierenden eine aktive und kooperative Auseinandersetzung mit Aufgaben verschiedenen 

Komplexitätsniveaus aus den Themengebieten Berechnungsmethoden elektrischer 

Gleichstromkreise ermöglicht. mileET stellt eine innovative pragmatischkonstruktivistische 

Lernumgebung dar, die Lernenden und Lehrenden gleichermaßen Vorteile 

bietet: Studierende haben einen geduldigen, kompetenten e-Partner, mit dem fachspezifische 

Probleme im Dialog gelöst werden können, und Lehrkräfte können um zeitintensive 

Beratungs- und Routine-Korrekturarbeit entlastet werden. 

mileET 

mileET stellt eine innovative Lernumgebung dar, die viele didaktische Anforderungen an computerbasierte 

Lernmedien erfüllt [2]: 

- das Lernen mit (in) dem Programm geschieht durch aktives Problemlösen (Aufgabenlösen), 

- Aufgaben verschiedenen Komplexitätsniveaus werden angeboten, 

- auch unvollständige und „ungewöhnliche“ (Novizen-) Lösungen werden vom System analysiert, 

- mileET liefert auf Aufforderung differenzierte, situationsbezogene Rückmeldungen. 

Somit wird die e-Unterstützung von Lernzielen möglich, die bisher nur in der Präsenzlehre erreicht 

werden konnte. 

Aufgabenorientiertes Lernen im Studenten-Modus 

mileET ermöglicht den Studierenden eine aktive und kooperative Auseinandersetzung mit Aufgaben 

verschiedenen Komplexitätsniveaus aus den Themengebieten Kirchhoffsche Gleichungen, Zweipoltheorie, 

Knotenspannungsanalyse und Maschenstromanalyse. mileET stellt den Studierenden zur 

Bearbeitung dieser Aufgaben eine spezielle Benutzungsoberfläche mit einem Schaltbild- und einem 

Formel-Editor zur Verfügung. Um für uns wichtige Anforderungen (z.B. Analyse unvollständiger Lösungen) 

zu erfüllen, enthält mileET als Besonderheit einen Lösungsentwurfseditor. 

Die textuelle Beschreibung einer Aufgabe mit der zugehörigen Abbildung wird im Aufgabenstellungs- 

Fenster (Abbildung 1, links) dargestellt. Das zugehörige editierbare Schaltbild erscheint in dem 

Schaltbildeditor (Abbildung 1, Mitte). Dort kann es vom Benutzer mit verschiedenen Tools bearbeitet 

werden. Es stehen sowohl einige für Ingenieurwerkzeuge typische Schaltbildmanipulationsfunktionen 

zur Verfügung als auch spezielle lernzielbezogene Funktionen (z.B. zur Transformationen und Analyse 

von Schaltbildern). Mithilfe eines maßgeschneiderten Formeleditors (Abbildung 3, links) können die 

Benutzer Gleichungen erstellen. Schaltbilder, transformierte Schaltbilder, Gleichungen und eigene 

Kommentare können in den Lösungsentwurfseditor (Abbildung 1, rechts) übernommen werden. 

Mithilfe der in mileET implementierten wissensbasierten Komponente können die Benutzer ihre 

Schaltbilder und Formeln aus dem Lösungsentwurf vom System analysieren lassen. mileET versucht, 

eine Lösung zu generieren, die den Lösungsentwurf des Benutzers beinhaltet. Gelingt dem System 

1 mileET wurde vom BMBF unter dem Förderkennzeichen 08NM073D im Zeitraum 2001-2003 gefördert 

2 IPSEs (Intelligent Problem Solving Environment) stellen eine spezielle Art der Intelligenten Tutor Systeme (ITS) 

dar. 

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Intelligente Problemlöseumgebung (IPSE) für die GET-Ausbildung 

V. Yakimchuk, TU Ilmenau, H. Garbe, OFFIS, Oldenburg, C. Möbus, Universität Oldenburg 

diese Einbettung, so bekommen die Benutzer die Rückmeldung, dass der Lösungsentwurf eine Lösung 

darstellt oder zu einer Lösung vervollständigt werden kann. Kann vom System keine solche Lösung 

generiert werden, so wird der Benutzer gebeten, seine Hypothese einzuschränken. Er kann 

dann einzelne Einträge in seinem Lösungsentwurf markieren und diese von mileET erneut überprüfen 

lassen. 

Durch wiederholtes Testen eingeschränkter Hypothesen wird der Lernende aufgefordert, aktiv nach 

eigenen Fehlern zu suchen. Hat der Lernende seine Hypothese auf einen korrekten Kern seines Lösungsentwurfs 

eingeschränkt, so kann er von mileET Hilfe anfordern. Ein von mileET erzeugter kommentierter 

Lösungsweg mit eingebetteter Lernerhypothese wird in dem Lösungshilfe-Bereich (Abbbildung 

2, links) in Form eines Baums angezeigt. Der Benutzer kann detailliertere Hilfe-Informationen 

erhalten, indem er diesen Baum weiter aufspannt. Die den Lösungsschritten entsprechenden Formeln 

und in bestimmten Fällen auch die Schaltbilder können angezeigt werden. Auf diese Weise unterstützt 

mileET das Selbsterklären und den Einsatz schwacher Heuristiken beim Problemlösen (ISP-DL Theorie). 

Unterstützung der Lehrenden 

In dem Dozenten-Modus von mileET können die Lehrenden ohne Programmierkenntnisse die vorbereiteten 

Aufgaben bearbeiten oder eigene Aufgaben zu vorgegebenen Aufgabenzielen erstellen (Abbildung 

3, rechts). mileET ist in der Lage, neue Aufgaben zu unterstützen, ohne dass der Dozent Angaben 

zum Lösungsweg machen muss. Weiterhin können die Lehrenden alle im Programm verwendeten 

Kommentare und Links zu Internet-Lernmodulen an ihre individuellen Präferenzen anpassen. 

Literatur 

[1] MÖBUS, C., at al., J., Towards an AI-Specification of Intelligent Distributed Learning Environments, 

KI - Zeitschrift Künstliche Intelligenz Heft 1/03 "Schwerpunkt:Lernen: Modellierung und Kommunikation", 

Bremen: arendtap Verlag, 2003, ISSN 0933-1875, S.19-24. 

[2] TULODZIECKI, G. , HERZIG, B., Allgemeine Didaktik und computerbasierte Medien, in: U. RINN, 

D.M. MEISTER (Hrsg.), Didaktik und Neue Medien: Konzepte und Anwendungen in der Hochschule, 

Münster: Waxmann, 2004, ISBN 3-8309-1216-1, S.50-71. 

[3] Garbe, H., Yakimchuk, V., Möbus, C., Osterloh, J.-P., Thole, H.-J., Weber, L., Wagner, E., mileET 

– Knowledge Based Assistance for Electrical Engineering Education, 7.Workshop „Multimedia für 

Bildung und Wirtschaft“, TU Ilmenau, 25./26.09.2003, ISSN 1436-4492, S.109-114. 

[4] Yakimchuk, V., Garbe, H., Thole, H.-J., Möbus, C., Wagner, E., mileET: Problemorientiertes Lernen 

in einer wissensbasierten und adaptiven Lernumgebung für die Grundlagen der Elektrotechnik. GML- 

Workshop „Grundfragen multimedialen Lehrens und Lernens“, Technische Universität Berlin, 15.-17. 

März 2004. (im Druck) 


Dipl.-Ing Vera Yakimchuk 


FG Grundlagen der Elektrotechnik 

Helmholtzplatz 2, PF 10 05 65, 98684 Ilmenau, GERMANY 

Telefon: +49 (3677) 69 1131; Fax: +49 (3677) 69 1125 

Email: vera.iakimtchouk@tu-ilmenau.de 

Dipl.-Inform. Hilke Garbe 

OFFIS, Safety Critical Systems 

Escherweg 2 - 26121 Oldenburg – Germany 

Telefon: +49 441 798 - 2379 Fax: +49 441 798 – 2196 

E-mail : garbe@offis.de URL : www.offis.de 

Prof. Dr. Claus Möbus 

Carl v. Ossietzky Universität, 

Department für Informatik 

26111 Oldenburg 

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Abbildung 1. Hypothesentesten 

Abbildung 2. situationsbezogene Hilfe 

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Intelligente Problemlöseumgebung (IPSE) für die GET-Ausbildung 

V. Yakimchuk, TU Ilmenau, H. Garbe, OFFIS, Oldenburg, C. Möbus, Universität Oldenburg 

Abbildung 3. Formel-Editor und Aufgaben-Assistent 

Abbildung 4. Bedienungsanleitung 

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Lehrsoftware im Fachgebiet Technische Mechanik 

K. Zimmermann, M. Weiss, S. Stauche, TU Ilmenau 

Abstract. In einem Fach wie Technische Mechanik, bei der die Wissensanwendung unmittelbar 

mit der Umsetzung mathematischer Kenntnisse und rechnergestützter Methoden 

verbunden ist, sind natürlich Versuche unternommen worden, auch die Wissensaneignung 

rechnerunterstützt zu realisieren. In der überwiegenden Mehrzahl der Arbeiten wird dabei 

Software vorgestellt, die im wesentlichen den formalen Rechenprozeß (z.B.: das Lösen 

von Gleichungssystemen, das Integrieren von Differentialgleichungen etc.) erleichtern 

soll. Der wesentliche Schwerpunkt bei der Erarbeitung der vorliegenden Software liegt in 

der Vermittlung der notwendigen (und immer wieder schwierigen) Lehrinhalte im Zusammenhang 

mit der Modellbildung. 

Ausgangspunkt 

Der Computer hat sich zum dominierenden Werkzeug für den Ingenieur entwickelt. Sein Einsatz erstreckt 

sich im Entwicklungsprozess technischer Systeme wesentlich auf die Modellberechnung, in der 

Phase der Modellfindung wird jedoch vor allem das Fachwissen des Ingenieurs verlangt. Er muss in 

einem Abstraktionsprozess ein dem realen System adäquates Modell entsprechend der Aufgabenstellung 

ableiten. 

Die Multimedia-Software, die in den vergangenen Jahren im Fachgebiet Technischen Mechanik entwickelt 

wurden, zeigen dem Nutzer den Weg vom technischen System über das mechanische Modell 

zur mathematischen Lösung. Der geforderte Abstraktionsprozeß kann somit trainiert werden. 

Ausgewählte Problemstellungen aus dem Fachgebiet Technische Mechanik, Mechatronik und Biomechatronik 

werden durch die didaktisch aufbereitete Kombination von Text, Bild, Video, Animation 

und Ton anschaulich erläutert. Ein aktives Auseinandersetzen mit dem Lehrstoff ist durch den Einbau 

interaktiver Elemente (z. B. Verschieben von Kraftpfeilen, Eingabe von Kennwerten, Vorwärtsbewegen 

eines Wurmes) gegeben. Zum universellen Einsatz für unterschiedlichste Lehrveranstaltungen und 

Lernformen werden die einzelnen Teilgebiete der Ingenieurtechnik multimedial in Form modularer 

Bausteine aufbereitet. Die einzelnen Bausteine werden in einem Gesamtprogramm vereint, sind aber 

jederzeit erweiterbar zur Online- und Offline-Nutzung aufgebaut. 

Ergebnisse 

Im Fachbuchverlag Leipzig wird seit März 2000 ein Übungsbuch inklusive der Multimedia-Software 

"Modellbildung in der Technischen Mechanik" vertrieben. Auf der CD-ROM ist ein umfassendes Lehrmaterial 

aus Aufgaben, Formelsammlung, computergestützten Lösungen und mathematischen Grundlagen 

enthalten. 

In den letzten Jahren wurden im Fachgebiet Technische 

Mechanik nach dem beschriebenen Konzept 

weitere Lehrprogramme entwickelt: Modellbildung in 

der Technischen Mechanik, Schwingungstechnik, 

Mechatronik, Biomechatronik, Robotik. 

Technische Mechanik 

Die „Geführte Tour“ zeigt am Beispiel einer Brücke 

wie aus dem gleichen technischen System für die 

Lösung unterschiedlicher Aufgabenstellungen 

unterschiedliche Modelle entwickelt werden müssen. 

Für die Ermittlung der Lagerreaktionen (Statik) wird 

die Brücke zum starren Körper, für die 

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Lehrsoftware im Fachgebiet Technische Mechanik 

K. Zimmermann, M. Weiss, S. Stauche, TU Ilmenau 

Dimensionierung (Festigkeitslehre) wird der Bernoulli-Balken als Modell gewählt und um das Phänomen 

der Schwingungstilgung (Kinetik) zu erläutern wird ein komplexes Mehrkörpersystem-Modell 

entwickelt. 

Schwingungstechnik 

Das Fach „Schwingungstechnik“ ist am Ende der Mechanik-Ausbildung 

angesiedelt, da es von den Studierenden 

umfangreiche Kenntnisse aus den Gebieten 

Festigkeitslehre, Kinematik und Kinetik verlangt. Wie 

in der Mechanik werden vom Lernenden Abstraktionsvermögen 

und die solide Beherrschung der mathematischen 

Grundlagen verlangt. Gleichzeitig bietet diese 

Fachdisziplin die Chance, Wissen mit hoher Anschaulichkeit 

und Praxisbezug zu vermitteln. 

Mit der Lehrsoftware „Schwingungstechnik” wird eines 

der wichtigsten Phänomene in Natur und Technik multimedial 

aufbereitet. Dabei werden dem Lernenden die 

Schwingungen als „Freund” (z. B. über Schwingungen 

bei Musikinstrumenten) und „Feind” (z. B. über Erdbebenerschütterungen) 

als positive und negative Erscheinung 

erlebbar gemacht. In der Lehrsoftware “Schwingungstechnik” wird dem Studierenden die 

Theorie der Schwingungen, sowie eine Klassifizierung der Schwingungen vermittelt. Zahlreiche Phänomene 

werden dargestellt, die zwar bekannt, deren korrekte Erklärungen (Tilgung, Schwebung) aber 

mathematisch anspruchsvoll (Lineare Algebra, Differentialgleichungen) sind. Den Schwerpunkt der 

Arbeiten bildet die interaktive Gestaltung von Aufgaben aus der Schwingungstechnik. 

Mechatronik 

Als Einstiegsbeispiel wurde ein attraktives, aktuelles 

mechatronisches System aus der eigenen Entwicklung 

der Antragsteller multimedial aufbereitet. Aufgrund der 

komplexen Problemstellungen im Zusammenhang mit 

der Bewegungserzeugung und -steuerung sowie der 

Signalübertragung ist der fußballspielende Roboter 

ein erstes Objekt der Wissensvermittlung. 

Biomechatronik 

Wie bewegt sich ein Wurm? Diese Frage kann der Lernende beantworten, indem er in einem interaktiven 

Test versucht, einen biomimetischen Roboter nach dem „Inch-Worm-Principle“ am Bildschirm 

vorwärts zu bewegen. Bei falsch eingegebenem Algorithmus verharrt der Wurmroboter nach einer 

Fehlermeldung einfach auf der Stelle. Die richtigen Einzelschritte können dann in einem Film zusammenhängend 

ablaufen. Ein Einstieg ohne Formeln und 

Mathematik, der Spaß auf mehr machen soll, ... und 

davon wird es in Form künstlicher Spinnen und kleiner 

Laufroboter auch mehr geben. 

Die didaktische Konzeption nach der „Geführten Tour“ 

zur unmittelbaren („und durchaus nicht versteckten“) 

Wissensvermittlung überzugehen, wird in konsequenter 

Fortsetzung des ersten Moduls „Modellbildung in der 

Technischen Mechanik“ ebenfalls beibehalten. Die Gliederung 

im Eingangsmenü lautet somit: Geführte Tour, 

Theoretische Grundlagen, Aufgaben, Glossar. 

Robotik 

Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines modularen E-Learning-Systems zur Robotikausbildung 

an Universitäten und Fachhochschulen mit dem Schwerpunkten: Vermittlung der theoretischen 

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Grundlagen der Robotertechnik, Bereitstellung von 

praxisrelevanten interaktiven Übungsaufgaben und 

Aufbau eines Praktikums mit der direkten Steuerung 

eines Roboters über das Internet. 

Die in verschiedenen vorangegangenen Projekten 

erfolgreich umgesetzte logische Kette TECHNISCHES 

SYSTEM ->MECHATRONISCHES MODELL- 

>MATHEMATISCHE LÖSUNG wird um das Element 

PRAXIS ergänzt. Die Prüfung des erworbenen Wissens 

erfolgt am realen technischen System. Direkt aus 

dem E-Learning System heraus via Internet wird der 

Roboter über Teleservice gesteuert. 

Nach dem Prinzip (Skinner,1968) - „Auf jede Antwort muß unmittelbar eine Rückmeldung erfolgen“ - 

wird durch die sofortige Ausführung des Befehls durch den Roboter umgesetzt. Der Lernende verfolgt 

visuell unmittelbar den Roboter und sieht die Auswirkungen seiner Steuerbefehle. 

Technische Umsetzung 

In der Lehrsoftware werden verschiedenste mediale Elemente wie Videos, Grafiken und Animationen 

zur Visualisierung der abstrakten mechanischen Sachverhalte genutzt. Während der Schritt der Modellbildung 

vom realen System zum mechanischen Modell mit Hilfe der Autorensoftware Director 8.5 

und Flash 5 anschaulich realisiert wird, erfolgt die Entwicklung interaktiver Übungsaufgaben mit offenen 

Standards (JAVA 1.4.x, HTML). In exemplarischen Aufgaben wird eine komplexe Situation bzw. 

ein Modell präsentiert, die der Lernende über eine begrenzte Anzahl von Eingabeparametern beeinflussen 

kann. Zur Berechnung dieser Modelle wird das explizierte Runge-Kutta-Verfahren (RK4) zur 

numerischen Lösung von gewöhnlichen Differentialgleichungssystemen verwendet, das in JAVA implementiert 

wird. Die entwickelten Integrationstools können aufgrund ihres Open-Source-Charakters 

auch für andere Aufgabenstellungen nachgenutzt werden. 

Über das Internet wird es möglich, dass direkt aus dem E-Learning System heraus, Roboter über Teleservice 

gesteuert werden. Dies soll zunächst zwischen der TUI und der FH Schmalkalden realisiert 

werden. Dabei werden die neuesten Microsoft .NET Technologien in Form von Web Services genutzt, 

mit denen Roboter oder verallgemeinert Maschinen über das Internet erreicht werden können. Zur 

Umsetzung des informationstechnischen Prinzips werden PC‘s mit einem Internet Browser, z.B. dem 

Internet Explorer, genutzt. Dieser startet eine HTML-Seite mit einem Java Applet, welches die Verbindung 

zum Roboter über das Internet herstellt. 

Nutzungsvoraussetzungen 

Für die webbasierten Lerneinheiten werden folgende Player und Plug-Ins benötigt: Quicktime Player, 

Shockwave-Player, Java. Für die CD-ROM-Version wird nur das Java-Plug-In benötigt. 

http://www.maschinenbau.tu-ilmenau.de/mb/wwwtm/common/f_mm/index1.html 


Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. K. Zimmermann 

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. M. Weiß 

Dipl.-Ing. S. Stauche 

Technische Universität Ilmenau Tel.: 03677 692478 

Fakultät für Maschinenbau Fax: 03677 691823 

PF 100565 

E-mail: silke.stauche@tu-ilmenau.de 

98693 Ilmenau 

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8. Workshop - Bildungsportal Thüringen

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