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Didaktische und technologische Elemente desE‐Learning‐EngineeringDissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Philosophie (Dr. phil.)der Pädagogischen Hochschule Ludwigsburgvorgelegt von Birgit May aus Mannheim

Erstgutachter: Prof. Dr. Dr. Andreas ZendlerZweitgutachter: Prof. Dr. Raimund GirwidzDatum des Abschlusses der mündlichen Prüfung: 11. April 2016

Zusammenfassung – AbstractZusammenfassung. Seit Jahren wird von der Bildung, Industrie und Gesellschaft ein höhererAnteil von digitalen Lernressourcen gefordert, um größeren Studierendenzahlen gerecht zuwerden und ein flexibleres Studium anbieten zu können. Die Medienkompetenz wurde in denaktuellen Lehr‐ und Bildungsplänen verankert und soll Studierende auf eine digitale Arbeits‐welt vorbereiten. Zuletzt wurde im Januar 2015 in einem Bericht der Arbeitsgruppe von Ver‐treterinnen und Vertretern der Länder und des Bundes zu Chancen und Risiken von frei verfüg‐baren Bildungsressourcen, sogenannten Open Educational Resources (OER), der Mehrwertvon digitalen Lernressourcen dargestellt. Die Kluft zwischen den immer schneller voranschrei‐tenden technischen Möglichkeiten und der tatsächlichen Medienkompetenz an Hochschulenund Schulen führt zu einem fehlenden Selbstbewusstsein bei Lehrenden. Es mangelt an einfa‐chen und realitätsnahen Modellen und Vorgehensweisen, die einerseits verständlich für dieLehrenden und Studierenden sind, andererseits aber auch die technischen Möglichkeiten be‐rücksichtigen.Die vorliegende Arbeit entwickelt das Vorgehensmodell ELEXT zur Produktion von E‐Learning‐Lernressourcen. Basis für ELEXT sind das aus dem Software Engineering stammende Vorge‐hensmodell V‐ModellXT und die Public Available Specification 1032‐1 (PAS) aus dem E‐Learn‐ing‐Bereich. Das Vorgehensmodell ELEXT wird durch die IDEF0‐Notation vollständig beschrie‐ben. Um eine einfache Anwendung des umfassenden Vorgehensmodells ELEXT zu gewährleis‐ten, wird ein System (Alfresco) ausgewählt und an die Bedürfnisse von ELEXT angepasst. Ineinem letzten Schritt wird die Machbarkeit des Vorgehensmodells durch die Entwicklung einesE‐Learning‐Kurses überprüft. Innerhalb dieser Arbeit entstehen außerdem diverse Templates,ausgefüllte Templates als Anschauungsmaterialien, Methodensammlungen, Handreichungenund Checklisten, um die Verwendung des Vorgehensmodells ELEXT zu erleichtern.Schlüsselwörter. E‐Learning‐Engineering, Vorgehensmodell, PAS 1032‐1, V‐ModellXT, Work‐flow, Alfresco.iii

Abstract. For years education, industry and society have claimed for more digital learning re‐sources to meet the larger number of students and to offer a more flexible way of studies.Media literacy has been anchored in the curricula in order to prepare students for a digitalwork environment. Lately in January 2015, a working group of representatives of the federalstates, and the republic of Germany spelled out that Open Educational Resources (OER) havean added value to digital learning resources. The gap between the fast progressing technicalpossibilities and the de facto media literacy at universities and schools lead to a lack of self‐confidence among teachers. Simple and reality‐related models and practices need to be de‐veloped that are understood by teachers and students, but on the other hand not neglect thetechnical possibilities.This thesis develops the process model ELEXT for the production of digital learning resources.The Software Engineering process model V‐ModellXT and the Public Available Specification1032‐1 from the e‐learning field provide the basis for ELEXT. The process model ELEXT is fullyspecified in the IDEF0 notation. To ensure easy usage of the comprehensive process modelELEXT, a system (Alfresco) has been selected and adapted to the needs of ELEXT. In a final step,the feasibility of the process model is verified by the development of an e‐learning course.Within this thesis various templates, filled templates as visual examples, methods collections,handouts and checklists are developed to facilitate the use of the process model ELEXT.Keywords. e‐learning engineering, process model, PAS 1032‐1, V‐ModellXT, workflow, Alfresco.iv

Vorwort„Der Naturwissenschaftler ruft ‚Heureka!‘,der Technikwissenschaftler: ‚Es funktioniert!‘“(König, 2010, S. 70)E‐Learning ist in Deutschland an allen Hochschulen angekommen, dennoch mangelt es an um‐fangreichen E‐Learning‐Kursen. Unter E‐Learning wird immer noch hauptsächlich die Bereit‐stellung von PDF‐Dokumenten auf einem Lernmanagementsystem verstanden. Das soge‐nannte Anreichungskonzept dominiert den Einsatz von E‐Learning in den Hochschulen. UnterAnreichungskonzept wird verstanden, dass beispielsweise zu einer Präsenzveranstaltung dieFolien aus der Vorlesung begleitend online zur Verfügung gestellt werden und die Folien diePräsenzveranstaltung anreichern. Die Produktion von umfassenden E‐Learning‐Lernressour‐cen ist zumeist mit einem hohen zeitlichen Arbeitsaufwand verbunden und es fehlen Vorge‐hensweisen für eine effiziente Produktion von E‐Learning‐Lernressourcen.Deshalb wird in der vorliegenden Ausarbeitung ein Vorgehensmodell zur Produktion vonE‐Learning‐Lernressourcen entwickelt, um einen Beitrag zu deren effizienteren Entwicklungzu leisten.v

DanksagungBei der Danksagung möchte ich mich kurz halten und insbesondere meinem Doktorvater Prof.Dr. Andreas Zendler für seine Geduld danken und dafür, dass er mich immer wieder auf dierelevanten Aspekte meiner Arbeit fokussiert hat, wenn ich mit meinen Gedankengängen zusehr in den Tiefen versunken war und das eigentliche Ziel aus den Augen verloren hatte. BeiProf. Dr. Girwidz bedanke ich mich für die Zweitkorrektur meiner Arbeit.Außerdem bedanke ich mich bei Annika Jokiaho für ihre Unterstützung und die vielen kon‐struktiven Gespräche sowie ihre motivierenden Worte gerade beim Endspurt und der Finali‐sierung dieser Arbeit. Meiner Mutter möchte ich danken, dass sie die Frage „Wann bist Duendlich fertig?“ nicht allzu häufig gestellt hat und ich mich durch die großzügige Erziehungmeiner Eltern stets beruflich weiterentwickeln konnte.Natürlich gilt mein Dank auch meinen Kolleginnen und Kollegen der PH Ludwigsburg, die michdirekt oder indirekt in all den Jahren unterstützt haben, und all meinen Korrekturleserinnen.Widmen möchte ich die Arbeit meinem Vater und meiner Oma.vii

InhaltsverzeichnisInhaltZusammenfassung – Abstract . iiiVorwort . vDanksagung. viiInhalt . ixAbbildungsverzeichnis . xiiiTabellenverzeichnis . xixÜberblick. xxi1Grundlagen des E‐Learning‐Engineering . 11.1E‐Learning . 21.1.11.1.21.1.31.2Objekte für das E‐Learning. 131.2.11.2.21.2.31.2.41.3Historie des E‐Learning. 2Dimensionen des E‐Learning . 6Vorgehensmodelle . 8Medienobjekte im Kontext von Internetorganisationen . 13Standards im Bereich E‐Learning . 15Der Standard SCORM im Detail . 17Das Autodesk‐Learning‐Modell nach MASIE . 20Drei Ausgangspunkte für das E‐Learning‐Engineering . 241.3.11.3.21.3.3Das V‐ModellXT aus dem Software Engineering . 24Das Prozessmodell zur Entwicklung von Bildungsinhalten . 32Konzepte und Techniken der Ingenieurwissenschaften. 391.4E‐Learning‐Engineering . 431.5Zielsetzung . 451.5.11.5.21.5.31.6Konzeptuelle Entwicklung eines Vorgehensmodells zum E‐Learning‐Engineering . 45Werkzeugmäßige Unterstützung des Vorgehensmodells zum E‐Learning‐Engineering . 46Instanziierung des Vorgehensmodells zum E‐Learning‐Engineering. 47Überblick über den weiteren Aufbau der Arbeit . 48ix

Inhaltsverzeichnis2E‐Learning‐Lernressourcen für Lehr‐ und Lernszenarien . 512.1Lernen mit Medien . 522.2Medienobjekte für E‐Learning‐Lernressourcen . 592.2.12.2.22.2.32.2.42.2.52.3Ansätze zur Beschreibung von E‐Learning‐Lernressourcen . 722.3.12.3.22.3.32.4Text und Hypertext. 59Bilder . 62Audio . 64Applikation . 67Video . 70E‐Learning‐Lernressourcen nach Baumgartner . 72 ML 3 . 76Das Cisco‐System‐Modell . 78Didaktisierung von E‐Learning‐Lernressourcen . 802.4.12.4.22.4.32.4.4Informationsobjekt. 80Lernobjekt . 81Lektion . 83Kurs. 843Prozessorientierte Beschreibung von E‐Learning‐Lernressourcen . 873.1Verwendung von PAS‐Prozessen . 883.1.13.1.23.1.33.1.43.1.53.2Modifizierung der PAS‐Prozesse durch ELE‐Prozesse . ung . 91Rahmenbedingungen . 93Konzeption. 95Produktion . 101Einführung . 103Projekt initialisieren . 108Anforderungen ermitteln. 109Konzeption erstellen . 112Lernressource produzieren . 116Lernressource einführen . 118Anreicherung der ELE‐Prozesse mit Konzepten und Techniken des V‐ModellXT. 1213.3.13.3.23.3.33.3.43.3.53.3.6Grundkonzepte. 123Projektmanagement. 132Qualitätssicherung . 133Konfigurationsmanagement. 135Problem‐ und Änderungsmanagement . 137Ergebnisse und Entscheidungspunkte von ELEXT . 1394Evaluierung verschiedener Softwareplattformen zur Realisierung von ELEXT . 1414.1Basisarchitekturen . 1424.1.1xLAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP) . 142

Inhaltsverzeichnis4.1.24.2Typen von Softwareplattformen. 1454.2.14.2.24.2.34.3Applikationsserver. 143Document‐Management‐System (DMS) . 146Workflow‐Management‐System (WfMS) . 148Enterprise‐Content‐Management‐System (ECMS) . 151Kriterien zur Evaluierung der Softwareplattformen . 1544.3.14.3.24.3.3Kriterien aus der Literatur . 154Verwendete Kriterien in der vorliegenden Arbeit . 155Anwendung der Kriterien auf eine Auswahl an Systemen . 1594.4Evaluierung der Softwareplattformen . 1665Das Enterprise‐Content‐Management‐System Alfresco. 1695.1Die Softwarearchitektur von Alfresco . 1705.2Der Alfresco Datenbankserver . 1735.3Der Alfresco Applikationsserver. 1745.4Alfresco Clients . 1775.5Zentrale Konzepte von Alfresco . 1835.5.15.5.25.5.35.5.45.5.55.5.6Spaces und Links. 183Content Rules und Actions. 183Simple Workflows . 185Advanced Workflows . 185Aspekte wie Klassifizierbar und Tag‐fähig . 186Users, Groups und Roles . 1866Realisierung von ELEXT mit Alfresco . 1896.1Mapping von ELEXT‐Grundkonzepten auf Alfresco. 1906.1.16.1.26.1.3Mapping von ELEXT‐Aktivitäten auf Alfresco Spaces. 190Mapping von ELEXT‐Modellkonzepten auf Alfresco Subspaces . 191Mapping von ELEXT‐Mechanism und ELEXT‐Control auf Alfresco Spaces und Regeln . 1926.2Unterstützung des ELEXT‐Projektmanagements durch Alfresco. 1976.3Unterstützung der ELEXT‐Qualitätssicherung durch Alfresco . 2046.4Unterstützung des ELEXT‐Konfigurationsmanagements durch Alfresco. 2106.5Unterstützung des ELEXT‐Problem‐ und Änderungsmanagements durch Alfresco . 2166.6Unterstützung der ELEXT‐Auftraggeber‐/Auftragnehmersichten durch Alfresco . 218xi