Der LmTM-Server

Inhalt

• Einführung
• Voraussetzungen zur Nutzung
• Hinweise zur Nutzung
• Materialangebot
• Interaktive Komponenten
• Anhang A: Physik auf LmTM
• Anhang B: Unterricht mit LmTM
• Anhang C: Topic Maps
• Anhang D: Technik

Einführung

LmTM - Lernen mit Topic Maps (http://www.LmTM.de/) ist eine moderne E-Learning-Umgebung und kann auch ein Baustein für Blended Learning sein. Sie soll einerseits Schülerinnen und Schülern selbstständiges und selbstbestimmtes Lernen ermöglichen und andererseits dem Lehrer Material an die Hand geben, z.B. für Praktikumsversuche.

Die Besonderheit von LmTM - Lernen mit Topics Maps ist die Erschließung der umfangreichen Materialien. Eine Wissenskarte (Topic Map, ein ISO-Standard) dient als Orientierungs- und Navigationsmittel durch das jeweilige Lerngebiet.

Voraussetzungen zur Nutzung

LmTM - Lernen mit Topic Maps soll eine möglichst komfortabel zu nutzende, verschiedene neue Medien verbindende E-Learning-Plattform sein. Daher sind auf der Nutzerseite einige technische Anforderungen zu erfüllen:

Unbedingt erforderlich:

• Frame-fähiger Browser: Ohne Frames ist das Angebot nicht nutzbar. Frames haben zwar einige Nachteile (Setzen von Bookmarks, Verschlagworten durch Suchmaschinen), ihre Vorteile ließen jedoch eine Verwendung sinnvoll erscheinen.

Optimal sind zusätzlich:

• PDF kann angezeigt werden: Materialien, die primär für den Ausdruck bestimmt sind, z.B. Versuchsanleitungen für das Praktikum, liegen als PDF-Dateien vor. Eine Nutzung dieser Materialien setzt daher ein entsprechendes Programm zur Anzeige und zum Ausdruck von PDF-Dateien voraus.
• JavaScript aktiviert: An einigen Stellen wird aus Gründen des Komforts und der Übersichtlichkeit der Inhalt zweier Teilfenster gleichzeitig geändert. Dies ist nur mit JavaScript möglich. Des weiteren benötigen einige interaktive Komponenten JavaScript für ihre Funktion, z.B. Onlineübungen.
• Java aktiviert: An einigen Stellen werden Sachverhalte mit Hilfe von Java-Applets veranschaulicht, z.B. bei Simulationen. Ohne Java ist zwar der Lerntext nutzbar, die interaktive Komponente der Seite fehlt dann aber.
• SVG kann angezeigt werden: Eine optimale Präsentation der Navigation mit Hilfe der Wissenskarten ist textbasiert nicht möglich, hierzu ist Grafik erforderlich. Das standardisierte Vektorgrafikformat für das WWW ist SVG (Scalable Vector Grafic). Manche Browser unterstützen von sich aus dieses Grafikformat. Falls dies nicht der Fall ist, muss vor der Nutzung der grafischen Navigationsvarianten ein SVG-Viewer als Brower-Plugin installiert werden. (SVG-Viewer von http://www.adobe.de/)
• MPEG-Videos können angezeigt werden: Die Materialien bestehen teilweise auch aus mehr oder minder kurzen Filmen im MPEG-Format. Zur Betrachtung dieser Filme ist auf Nutzerseite die entsprechende Videoplayer-Software erforderlich.
• Soundkarte vorhanden: Die Videos sind mit Ton, der teilweise wesentliche Informationen trägt - ohne Soundkarte fehlen diese.
• Cookies aktiviert: Bei der textbasierten Navigation existiert die Komfortfunktion, beim nächsten Besuch des Angebotes LmTM - Lernen mit Topic Maps an die Stelle zu springen, bei der das letzte Mal die Arbeit beendet wurde. Für diese Funktionalität sind Cookies erforderlich. Ohne Cookies funktioniert lediglich diese spezielle Komfortfunktion nicht.

Die Chatkanäle sind webbasiert erreich- und nutzbar, u.U. wird es als komfortabler empfunden, mit einem IRC-Client darauf zuzugreifen. Servername ist dabei http://www.LmTM.de/, der Port ist 6666.

Hinweise zur Nutzung

Textbasierte Navigation:

• Im linken Teilfenster erfolgen der Abruf der Materialien und die Navigation.
• Im rechten Teilfenster werden abgerufene Materialien angezeigt.
• Im linken Teilfenster werden oben der Lernbereich und das aktuelle Thema angezeigt. Das aktuelle Thema gibt die momentane Position in der Wissenskarte an.
• Unterhalb von "Lern-Materialien abrufen" stehen die Links zu den Materialien. Diese werden nicht automatisch angezeigt, sondern müssen explizit abgerufen werden; sie erscheinen dann im rechten Teilfenster.
• In der Mitte des linken Teilfensters befinden sich die Links zu den interaktiven Komponenten.
• Im unteren Bereich des linken Teilfensters sind unter "Navigation zu verwandten Themen" alle Navigationslinks angeordnet. Dabei wird nicht nur das Zielthema angezeigt, sondern auch, in welchem Zusammenhang es zum aktuellen Thema steht.
• Während der Navigation werden keine Materialien automatisch angezeigt; Materialien müssen explizit abgerufen werden.
• Wenn JavaScript im Browser des Benutzers aktiviert ist, dann wird das Materialfenster während der Navigation geleert. Ist JavaScript deaktiviert, bleibt während der Navigation der zuletzt abgerufene Inhalt im Materialfenster stehen.

Grafische Navigation:

• Die grafische Navigation wird über Grafiken im Format SVG realisiert. Sollte der Browser des Benutzer dieses Standard-Vektorgrafikformat des WWW nicht von sich aus unterstützen, so ist ein Plugin erforderlich, z.B. der SVG-Viewer von Adobe.
• Im linken Teilfenster werden permanent kurze Nutzungshinweise angezeigt.
• Im rechten Fenster wird der aktuelle Ausschnitt aus der Wissenskarte angezeigt.
• Im Zentrum der Grafik steht das aktuelle Thema und damit die aktuelle Position in der Wissenskarte.
• Unterhalb des aktuellen Themas befinden sich die Links zu den Materialien dieses Themas. Diese werden nicht automatisch angezeigt, sondern müssen explizit abgerufen werden. Sie werden dann in einem neuen Fenster angezeigt.
• Um das aktuelle Thema herum sind die damit verwandten Themen angeordnet. Diese stellen auch die Navigation zu ihnen dar, bei Mausklick wird das entsprechende Thema zum aktuellen Thema und in einem neuen Kartenausschnitt in der Mitte angezeigt.
• Bei der Grafiknavigation G1 sind die Verbindungslinien zwischen den Themen mit der Art der Vernknüpfung beschriftet.
• Links oben in der Grafik sind die Links zu den interaktiven Komponenten angeordnet.
• Rechts oben in der Grafik kann mit "G1 zu G2" bzw. "G2 zu G1" zwischen den beiden grafischen Navigationsarten G1 und G2 hin- und hergewechselt werden, wobei sich die aktuelle Position in der Wissenskarte nicht verändert.
• Bei der grafischen Navigation G1 werden nur die nächsten Nachbarn angezeigt, bei der Variante G2 auch die übernächsten Nachbarn.

Manche Lernbereiche bieten bei der grafischen Navigation zusätzlich die Möglichkeit, im linken Teilfenster eine alphabetische Liste aller vorhandenen Themen anzeigen zu lassen. Der oben beschriebene Umgang mit der Wissenskarte bleibt davon unberührt, hinzu kommen die folgenden Möglichkeiten:

• Beim Abruf von Materialien über die alphabetische Liste wird die Darstellung der Wissenskarte ersetzt durch die Anzeige der Materialseite.
• Beim Klick auf ein Thema in der alphabetischen Liste wird der entsprechend aktualisierte Ausschnitt aus der Wissenskarte angezeigt.

Materialangebot

Auf dem E-Learning-Server LmTM - Lernen mit Topic Maps stehen die folgenden Materialtypen zur Verfügung, wobei natürlich kaum ein Thema Materialien jedes Typs anbieten wird:

• Physikwissen zum Thema / Grundwissen / Aufbauwissen / Lerntext: Dieser Materialtyp ist der mit Abstand am häufigsten vorhandene; dabei handelt es sich um eine HTML-Datei, die das aktuelle Thema schülergerecht erklärt.
• Arbeitstext zum Thema (PDF): In aller Regel wird dies nur verwendet für Lernziele und Sicherheitshinweise.
• Video zum Thema
• Versuchsanleitung (PDF): Wo möglich, werden Praktikumsversuche angeboten; die Versuchsanleitungen sollen ausgedruckt und im Praktikum bearbeitet werden.
• Onlineübung: An geeigneten Stellen stehen Online-Übungen zur Verfügung, z.B. Multiple Choice.
• Simulation: Diese sind im Regelfall Java-Applets.
• Übungsblatt (PDF): Diese sind auszudrucken und zu bearbeiten.
• Offlinematerial (PDF): Hierzu gehören z.B. Lernkarten.
• URL extern: Diese verweisen auf externe Informationsquellen auf anderen Servern.

Interaktive Komponenten

Der Server LmTM - Lernen mit Topic Maps stellt eine ganze Reihe interaktiver Komponenten zur Verfügung, die das Angebot abrunden und die Materialsammlung und die Wissenskarten erst zu einem kompletten E-Learning-Angebot abrunden.

Übergreifende Komponenten:

• Newsletter abonnieren: Wenn Sie auf dem laufenden bleiben wollen, was auf dem LmTM-Server an neuen Materialien und Lernbereichen zur Verfügung steht, dann sollten Sie den Newsletter abonnieren. Er erscheint in unregelmäßigen Abständen, etwa einmal pro Monat.
• Newsletter-Archiv: Hier können Sie in den alten Newslettern stöbern.
• Online-Forum: Das LmTM-Online-Forum, wie es von der Startseite des Servers aus zu erreichen ist, dient der allgemeinen Diskussion und Information rund um das Lernen und Unterrichten mit dem E-Learning-Server LmTM - Lernen mit Topic Maps. Dort finden sich auch Erfahrungsberichte zum unterrichtlichen Einsatz.
• Mailinglisten: Lerngruppen, die für Ihre Arbeit mit dem E-Learning-Server LmTM - Lernen mit Topic Maps für einen begrenzten Zeitraum für ihre interne Kommunikation eine Mailingliste benötigen, können Sie dort beantragen.
• Chat: Zu LmTM im Allgemeinen und zu jedem einzelnen Lerngebiet existiert ein Chatkanal, derzeit sind dies #LmTM, #elektrischesfeld, #elehre1, #kernhysik, #netzwerksicherheit, #quantenphysik.

Lerngebietsspezifische Komponenten:

• Notizen lesen: Zu jedem einzelnen Thema können Notizen hinterlegt werden, die für alle sichtbar sind, die ebenfalls genau dasselbe Thema bearbeiten. Es werden immer nur die letzten 15 Notizen gespeichert und angezeigt.
• Notizen schreiben: Zu jedem einzelnen Thema können Notizen nur zu diesem Thema gespeichert werden. Das ist wie ein kleiner Chat für jedes einzelne Thema. Damit können interaktiv Fragen und Probleme, die gezielt ein spezielles Thema betreffen, diskutiert werden.
• Diskussionsforum: Zu jedem Lerngebiet, z.B. "Kernphysik" oder "E-Lehre 1" gibt es ein Diskussionsforum, in dem alle Interessenten, Schüler oder Lehrer, gemeinsam dieses Thema bearbeiten und sich gegenseitig helfen können. Im Gegensatz zu den oben genannten Notizen ist auch ein Zeitversatz in der Nutzung möglich. Offensichtlich unpassende Beiträge werden gelöscht, alle anderen auf unbestimmte Zeit gespeichert.
• Wiki: In manchen Lernbereichen, z.B. "Quantenphysik" oder "Elektrisches Feld" steht ein lernbereichsspezifisches Wiki zur Verfügung. Dort können die Nutzer selbst Wissen sammeln und vernetzen.
• Volltextsuche: Für jeden Lernbereich steht eine Voltextsuche zur Verfügung, die nur Treffer aus dem jeweiligen Lernbereich liefert.
• Feedback / Frage: Der Webmaster freut sich über Feedback, Anregungen und auch Fragen zum E-Learning-Server LmTM - Lernen mit Topic Maps.

Anhang A: Physik auf LmTM

Folgende Lernbereiche stehen derzeit zur Verfügung:

• E-Lehre 1 (8. Klasse Gymnasium Baden-Württemberg)
• Kernphysik (10. Klasse Gymnasium Baden-Württemberg)
• Elektrisches Feld (12. Klasse Gymnasium Baden-Württemberg)

Im Bereich Physik auf LmTM - Lernen mit Topic Maps sind folgende Verknüpfungstypen (die konsistent farblich kodiert sind) definiert, wobei nicht in jeder Topic Map jeder Verknüpfungstyp auch tatsächlich verwendet wird:

"ist die Einheit von"

Bei der textbasierten Navigation lautet der Text je nach aktuellem Standort in der Wissenskarte entweder "Die Einheit ist:" oder "Ist die Einheit von:". Bei der grafischen Navigation lautet der Text aus Platzgründen nur "Einheit".
Beispiel: An der Position "Masse" in der Wissenskarte würde der Text lauten: "Die Einheit ist:", die Verknüpfung führte zum Thema "Kilogramm". An der Position "Kilogramm" in der Wissenskarte würde der Text lauten: "Ist die Einheit von", die Verknüpfung führte zum Thema "Masse".

"ist (ein) Beispiel für"

Bei der textbasierten Navigation lautet der Text je nach aktuellem Standort in der Wissenskarte entweder "Ein Beispiel für dieses Thema ist:" oder "Dieses Thema ist ein Beispiel für:". Bei der grafischen Navigation lautet der Text aus Platzgründen nur "Beispiel".

"ist ein Experiment zu"

Bei der textbasierten Navigation lautet der Text je nach aktuellem Standort in der Wissenskarte entweder "Ein Experiment zu diesem Thema ist:" oder "Dieses Thema ist ein Experiment zu:". Bei der grafischen Navigation lautet der Text aus Platzgründen nur "Experiment".

"ist eine Anwendung von"

Bei der textbasierten Navigation lautet der Text je nach aktuellem Standort in der Wissenskarte entweder "Eine Anwendung dieses Thema ist:" oder "Dieses Thema ist eine Anwendung für:". Bei der grafischen Navigation lautet der Text aus Platzgründen nur "Anwendung".

"ist eine Grundlage für"

Bei der textbasierten Navigation lautet der Text je nach aktuellem Standort in der Wissenskarte entweder "Für dieses Thema sind die Grundlagen:" oder "Dieses Thema ist Grundlage für:". Bei der grafischen Navigation lautet der Text aus Platzgründen nur "Grundlage".

"basiert auf"

Verwendet im Sinne von "ist eine Grundlage für".

"ist (eine) Folge von"

Bei der textbasierten Navigation lautet der Text je nach aktuellem Standort in der Wissenskarte entweder "Folgen dieses Themas sind:" oder "Dieses Thema ist eine Folge von:". Bei der grafischen Navigation lautet der Text aus Platzgründen nur "Folge".

"ist eine Erklärung zu"

Bei der textbasierten Navigation lautet der Text je nach aktuellem Standort in der Wissenskarte entweder "Erklärungen sind:" oder "Dieses Thema ist eine Erklärung für:". Bei der grafischen Navigation lautet der Text aus Platzgründen nur "Erklärung".

"beschreibt"

Verwendet im Sinne von "ist eine Erklärung zu".

"ist zu betrachten mit"

Bei der textbasierten Navigation lautet der Text immer "Dieses Thema ist im Zusammenhang zu sehen mit:". Bei der grafischen Navigation lautet der Text aus Platzgründen nur "Zusammenhang". Die Texte sind unabhängig von der aktuellen Position in der Wissenskarte, da beide Themen der Verknüpfung dieselbe Rolle belegen.

"hängt zusammen mit"

Synonym gebraucht zu "ist zu betrachten mit".

Anhang B: Unterricht mit LmTM

Der "klassische" Unterricht ist stark lehrerzentriert: Der Lehrer steht vorn an der Tafel, die Methode ist entweder der Lehrervortrag oder der fragend-entwickelnde Unterricht. Die Schüler sind auch bei hoffentlich vorhandener Konzentration eher passiv, ihr aktives Tun im Lernprozess ist eher untergeordnet.

Die eben genannten Methoden sind nicht "an sich" schlecht; sie sollten aber wohldosiert eingesetzt werden, denn einseitiger Methodeneinsatz ist nie förderlich. Erst eine gesunde Mischung verschiedener Methoden und Medien - aktuell Blended Learning genannt - ergibt einen abwechslungsreichen Unterricht und führt zum gewünschten Lernerfolg.

Die häufig so genannten "Neuen Medien", in der Regel sind damit meist Computer und Internet gemeint, geben auch die Möglichkeit neuer Methoden an die Hand. Ein häufig anzutreffendes Szenario ist die Materialrecherche im WWW, bei der die Schüler mehr oder weniger auf sich gestellt sind und meist weniger erfolgreich wirklich relevante Quellen finden, auch wenn umfangreiche Treffermengen von Suchmaschinen im ersten Moment etwas anderes suggerieren.

Neben dem reinen Wissenserwerb der Schüler stehen heute weitere Aspekte und Kompetenzen im Blickfeld der Schule, z.B.:

• Erziehung zur Selbstständigkeit
• Selbstorganisiertes Lernen
• Teamarbeit
• Vorbereitung auf ein Hochschulstudium
• ...

Das Erreichen dieser Ziele ist mit dem oben erwähnten lehrerzentrierten Unterricht alleine nur schwerlich möglich, hier sind zusätzliche neue Methoden gefragt.

Der unreflektierte Einsatz "Neuer Medien", z.B. die oben genannte WWW-Recherche, ergibt aber nicht automatisch den gewünschten Erfolg, sondern beschert eher neue Probleme, die sich bisher so nicht stellten:

• Die Treffermenge bei Recherchen ist meist erschlagend umfangreich und für Schüler dadurch selten sinnvoll auswertbar.
• Die aus der Treffermenge nach mehr oder weniger klaren Kriterien ausgewählte Materialmenge ist meist immer noch zu umfangreich.
• Die Qualität der Materialien ist einerseits stark schwankend und andererseits in der Regel unbekannt.
• Schüler sind in der Regel rein fachlich gar nicht in der Lage, die Seriosität und Qualität eines WWW-Angebotes zu beurteilen. (Im Grunde ein "Henne-Ei-Problem": Als Ziel der zu erwerbenden Medienkompetenz sollen Schüler u.a. in die Lage versetzt werden, die Qualität und Seriosität von Materialien z.B. aus dem WWW zu beurteilen. Das allerdings geht nur mit solider Fachkenntnis, die sie mit Materialien aus dem WWW erwerben sollen, die vielleicht gerade minderwertig sind.)

Als Lösungsansatz kann der Server LmTM - Lernen mit Topic Maps dienen, den der Autor betreibt, um Schülern eine geeignete Lernplattform und Basis für Blended Learning bieten zu können:

• Die Basis der Lernarbeit ist der Server LmTM - Lernen mit Topic Maps. Er ist E-Learning-Plattform für die Arbeit in der Schule und kann zugleich Telelearning-Plattform für die Arbeit zu Hause sein.
• Mit dieser Basis erarbeiten sich die Schüler selbstständig einen Lernbereich, sie teilen sich selbst das Arbeitstempo, die Arbeitszeit, die Arbeitsweise, usw. ein. Dabei arbeiten sie auf ein konkretes Ziel hin, nämlich eine Lernzielkontrolle (z.B. in Form einer Klassenarbeit / Klausur) zu einem bekannten Termin.
• Die Präsentation der bzw. Navigation durch die Materialien kommt bei der grafischen Navigation der Arbeitsweise unseres Gehirns (das als assoziativer Speicher arbeitet) entgegen: Dargestellt wird immer der relevante Ausschnitt aus der Wissenskarte, die Grafiken haben große Ähnlichkeit mit den bekannten Mind Maps. Umgekehrt ausgedrückt werden nicht-relevante Dinge auch nicht angezeigt: Es gibt keine Verknüpfung zu ihnen, unser Gehirn könnte auch keine haltbare Assoziation dazu aufbauen.
• Die angebotenen Materialien sind von ordentlicher Qualität, auf die sich der Schüler verlassen kann. Er versinkt nicht in einer Flut von Links.
• Ergänzend stehen Offline-Materialien wie z.B. eine kleine Fachbibliothek zur Verfügung.
• Als weiteres Offline-Material stehen Praktikumsmaterialien zur Verfügung, um wo immer sinnvoll Schülerversuche durchführen zu können.
• E-Learning in der Schule mit LmTM - Lernen mit Topic Maps spielt sich in der Regel von ganz alleine als Gruppenarbeit ab, Telelearning von zu Hause oder die Arbeit mit Büchern ist Einzelarbeit. Die Praktikumsversuche wiederum werden üblicherweise in kleinen Gruppen durchgeführt.

Anhang C: Topic Maps

Topic Maps sind seit Anfang des Jahres 2000 im Standard ISO 13250 festgeschrieben. Ihre Aufgabe ist das Erschließen von Wissen und Ressourcen.

In Topic Maps ist jedes "Ding", das einen eindeutigen Namen trägt, ein Topic, ein Thema. Zu jedem Thema können ein oder mehrere Quellen (Occurrences) angegeben werden - dies sind die eigentlichen Inhalte, die über die Topic Map erschlossen werden sollen.

Verknüpfungen (Associations) zwischen zwei oder mehr Themen machen daraus die Wissenskarte:

Unterhalb der gestrichelten Linie sind die zu erschließenden Materialien angeordnet: Dateien auf dem Server selbst, externe Quellen, z.B. Websites und nicht-elektronische Quellen, z.B. Bücher. Oberhalb der gestrichelten Linie liegt als Metaebene über den Materialien die Topic Map als Wissenskarte. Sie besteht aus den Themen, die durch Verknüpfungen miteinander verbunden sind.

Kurz und prägnant formuliert ist dies in der Originaldokumentation, hier ein Zitat:

"The purpose of a topic map is to convey knowledge about resources through a superimposed layer, or map, of the resources. A topic map captures the subjects of which resources speak, and the relationships between subjects, in a way that is implementation-independend.
The key concepts in topic maps are topics, associations and occurrences.
A topic map is a resource within the computer that stands in for (or "reifies") some real-world subject. Examples of such subjects might be the play Hamlet, the playwright William Shakespeare, or the "authorship" relationship."

Die Verknüpfungen tragen Namen, die beteiligten Themen besetzen Rollen (Roles) in der Verknüpfung. Dies ist mit einem Beispiel leicht zu verdeutlichen: Die beiden Themen "Masse" und "Kilogramm" können durch die Verknüpfung "ist die Einheit von" miteinander verbunden werden. Dabei besetzt das Thema "Masse" in der Verknüpfung die Rolle "physikalische Größe", das Thema "Kilogramm" die Rolle "Maßeinheit". Damit sind Aussagen möglich wie "Kilogramm ist die Einheit der Masse." oder "Die Einheit der Masse ist das Kilogramm".

"Topics can have names. They can also have occurrences, that is, information resources that are considered to be relevant in some way to their subject. Finally, topics can participate in relationships, called associations, in which they play roles as members.
Thus, topics have three kinds of characteristics: names, occurrences, and roles played as members of associations. The assignment of such characteristics is considered to be valid within a certain scope, or context."

Anhang D: Technik

In diesem Anhang wird für Interessierte die hinter dem Server LmTM - Lernen mit Topic Maps stehende Technik kurz vorgestellt.

Topic Maps sind in XML formuliert. Manche WWW-Browser können diese in Baumansicht oder auch mit Hilfe von CSS formatiert anzeigen, aber wirklich komfortabel nutzbar werden sie dadurch nicht. Erst zusammen mit XSLT kann sich das ganze Potenzial entfalten. Mit in dieser Sprache formulierten Programmen, die auf dem Server ablaufen, ist eine Konvertierung von XML nach XML möglich:

1. Von XML (Topic Map) nach XHTML (Navigationsspalte) bei der textbasierten Navigation.
2. Von XML (Topic Map) nach SVG (Navigationsgrafik) bei der grafischen Navigation.

Erledigt werden diese Aufgaben von der Software-Kollektion Apache, Tomcat, Cocoon, Xalan, Xerces, Java.