PhD Theses at KOM

Interactive Multimedia Learning: Shared Reusable Visualization-based Modules

Abdulmotaleb El-Saddik

Friday March 09, 2001

English abstract:

Educational software has been developed with the potential for online learning. Some examples are complete packages, commercially prepared and disseminated. Many, however, are individual programs, which often represent excellent applications of sophisticated computing capabilities and a good contribution to the library of educational software. However, they lack cohesion as an organized collection because every software application is vertically engineered to comply within its specific domain. This makes reuse and sharing more difficult, and can lead to maintenance and deployment difficulties as restrictive platform requirements accumulate over time. Multibook is a web-based adaptive hypermedia learning system for multimedia and communication technology. It focuses on providing end-users with specific lessons tailored to a targeted group. These lessons are created using a knowledge base of multimedia elements, especially interactive animations. In this thesis, several concepts with respect to the development and reusability of multimedia content in web-based learning systems are introduced. More particularly, the development of a component-based framework, which enables developers to employ reusable software components enhanced with metadata, creates complete instructional visualizations for a given subject and integrate these visualizations in an appropriate learning context. Moreover, in this thesis two activities for making stand-alone visualizations group-aware are addressed: transparent sharing of the same instructional visualization with diverse views in a moderated session, and organization of interactions in the shared workspace. No other work has addressed the issue of transparent collaboration, based on instructional visualizations enhanced with metadata in such a way. Proof of concept is provided by the implementation of "iTBeanKit", and the integration of the developed instructional visualizations in the Multibook prototype, as well as in the shared environment "JASMINE", developed also during this thesis. JASMINE is an extension of Multibook to support group work. Experiments are conducted to show how reusing the same visualization in different learning contexts can be achieved.

German abstract:

Lernsoftware birgt große Potentiale hinsichtlich des internetbasierten Lernens in sich. Einige Beispiele hierzu liegen in Form vollständiger, unter kommerziellen Bedingungen erstellter und vertriebener Softwarepakete vor. Viele Programme hingegen sind Einzelanwendungen, die für sich genommen einen Beitrag zum Gesamtbestand an Lernsoftware leisten. Es ist jedoch meistens schwierig diese Anwendungen kontextübergreifend einzusetzen. Dies ist durch die Tatsache begründet, daß jedes einzelne Programm nach einem vertikalen Entwicklungsansatz, welcher das jeweilige dargestellte Wissensgebiet reflektiert, erstellt wurde. Die Wiederverwendung und gemeinsame Nutzung der Software wird dadurch schwierig und kann zu Wartungs- und sogar Einsatzschwierigkeiten führen, insbesondere wenn sich Anforderungen an die Plattform, für welche die Software ursprünglich entwickelt wurde, über die Zeit hinweg kumulieren. Multibook ist ein web-basiertes, adaptives und hypermediales Lernsystem für die Bereiche Multimedia und Kommunikationstechnologie. Sein Ziel ist die Herstellung spezifischer, an den Endnutzer oder an eine Benutzergruppe angepaßter Lektionen. Die Lektionen setzen sich aus Elementen einer multimedialen Wissenbasis zusammen. Insbesondere finden interaktive Animationen Verwendung. In der vorliegenden Arbeit werden Konzepte der Entwicklung und Wiederverwendung multimedialer Inhalte in web-basierten Lernsystemen eingeführt und betrachtet. Daraus abgeleitet erfolgt die Entwicklung eines komponent-basierten Frameworks, das Benutzern den Einsatz wiederverwendbarer, mit Metadaten angereicherter Softwarekomponenten ermöglicht. Aus dem Framework kann der Benutzer schließlich vollständige interaktive Visualisierungen zu einem vorgegebenen Thema erstellen und in einen geeigneten Lernkontext integrieren. Darüber hinaus stellt die vorliegende Arbeit zwei Ansätze der Herstellung kollaborativer didaktischer Visualisierungen aus den ursprünglichen stand-alone Visualisierungen dar: zum einen wird die transparente gemeinsame Nutzung einunderselben didaktischen Visualisierung behandelt, wobei durch eine Moderation der Sitzung verschiedene Sichten auf den gleichen Inhalt auftreten können, zum anderen wird die Organisation der Interaktionen in der derart gemeinsam genutzten Arbeitsumgebung erläutert. Die so dargestellte transparente Kollaboration auf Grundlage einer mit Metadaten angereicherten interaktiven Visualisierung wurde in der vorliegenden Form bislang durch keine andere Arbeit untersucht. Die Beweisführung der Umsetzung aller dargestellten Konzepte erfolgt durch die Implementierung des "iTBeanKit", durch die Integration der entwickelten Visualisierungen in den Prototypen des Multibook und in die Umgebung "JASMINE", welche als kollaborative Erweiterung des Multibook ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist. Anhand einer Reihe von Experimenten wird schließlich die Nutzung einundderselben Visualisierung in einem jeweils anderen Kontext gezeigt.

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