1 Einleitung Teleteaching und Telelearning haben sich in den letzten Jahren zu einer wichtigen Internet-Anwendung entwickelt. Fast alle europȨischen und nordamerikanischen UniversitȨten betreiben aktuelle For- schungsprojekte ɒber Technik und An- wendung der neuen Medien in der Lehre. Die im Projekt VIROR (Virtuelle Hoch- schule Oberrhein [VIRO98]) beteiligten UniversitȨten Mannheim, Freiburg, Karls- ruhe und Heidelberg tauschen seit dem Sommersemester 1996 regelmȨßig Lehr- veranstaltungen aus. Dieser Austausch wird durch die Ƞbertragung von Vorlesun- gen, Seminaren und Ƞbungen ɒber ein Netzwerk ermɆglicht. Zur Realisierung solcher Tele-Lehrveranstaltungen sind ei- ne Reihe technischer Probleme zu lɆsen: Zum einen werden Anwendungen benɆ- tigt, die sȨmtliche in Lehrveranstaltungen eingesetzten Medien zwischen den Stand- orten verteilen. Die wichtigsten Beispiele fɒr solche Anwendungen sind Werkzeuge zur Ƞbertragung von Video und Audio so- wie zur PrȨsentation von Folien. Zum an- deren wird eine geeignete Netzwerkinfra- struktur benɆtigt, ɒber die die multimedia- len DatenstrɆme ɒbertragen werden kɆn- nen. Problematisch ist dabei die unter- schiedliche Anbindung verschiedener Teil- nehmergruppen. Beispielsweise verfɒgen Studenten, die eine Lehrveranstaltung am heimischen PC verfolgen, nur ɒber eine schmalbandige ISDN-Verbindung, wȨh- rend die HɆrsȨle durch breitbandige ATM-Strecken miteinander verbunden sind. Im Vergleich zur traditionellen Lehre verursacht die Erstellung von Lehrmaterial fɒr Tele-Vorlesungen keinen oder nur ge- ringen Mehraufwand. Dagegen bedeutet das Erstellen von Lehrmaterial fɒr multi- mediale Kurseinheiten meist einen erhebli- chen Mehraufwand fɒr den Dozenten, ins- besondere wenn der Stoff dem Medium entsprechend didaktisch aufbereitet und mit multimedialen Bestandteilen angerei- chert wird. Wɒnschenswert sind daher Verfahren, die diesen Mehraufwand mini- mieren. Ein Ansatz zur Erzeugung solch multimedialer Kurseinheiten ist es, die Ƞbertragung von Veranstaltungen (i. d. R. Vorlesungen) aufzuzeichnen und mit Lehrdokumenten zu verknɒpfen. Neben den Aufzeichnungen ist es oft sinnvoll, weitere multimediale Elemente, wie z. B. interaktive Animationen oder Ƞbungen zur Selbstkontrolle, in die Teachware ein- zubinden. Die Erzeugung dieser Kursein- heiten kann in zwei Teilprobleme zerlegt werden: Zum einen ist es notwendig, alle MedienstrɆme einer Lehrveranstaltung aufzuzeichnen und auf einem Server zum Abruf bereitzustellen. Zum anderen muss nach einer Veranstaltung aus allen verfɒg- baren Materialien mɆglichst automatisiert eine Kurseinheit generiert werden. Abschnitt 2 gibt zunȨchst eine kurze Einfɒhrung in Teleteaching und beschreibt das Projekt VIROR. In Abschnitt 3 wird ein allgemeines Medienmodell eingefɒhrt, das die Grundlage der weiteren Diskussion bildet. Anschließend werden die Medien untersucht, die in verschiedenen Lehrsze- narien Verwendung finden. Abschnitt 4 geht auf die zugrundeliegende Netzinfra- struktur ein. Die Aufzeichnung und Wie- dergabe von Tele-Veranstaltungen wird in Abschnitt 5 dargestellt. In Abschnitt 6 wird beschrieben, wie multimediale Kur- seinheiten aus Lehrdokumenten und auf- gezeichneten MedienstrɆmen entstehen. Einen Ƞberblick ɒber die mit den be- schriebenen Verfahren und Szenarien ge- machten Erfahrungen gibt Abschnitt 7. Andere Arbeiten im Bereich Teleteaching werden in Abschnitt 8 untersucht. Ab- schnitt 9 beschließt den Artikel mit einer Zusammenfassung. 2 Teleteaching 2.1 Projekt VIROR VIROR ist ein Verbundprojekt der vier UniversitȨten des Oberrheins, Freiburg, Karlsruhe, Mannheim und Heidelberg [VIRO98]. Das Projekt wird durch das Land Baden-Wɒrttemberg im Rahmen des Programms „Virtuelle Hochschule Baden- Wɒrttemberg“ gefɆrdert. An den einzel- nen Standorten sind nicht nur Lehrstɒhle in das Projekt eingebunden, sondern auch Rechenzentren, um Ideen technisch zu Dipl. Wirtsch.-Inf. Volker Hilt, Dipl. Math.-oec. Claudia Schremmer, Dipl. Wirtsch.-Inf. Christoph Kuhmɒnch, Dipl. Wirtsch.-Inf. Jɒrgen Vogel, UniversitȨt Mannheim Lehrstuhl fɒr Praktische Informatik IV, L 15, 16, D-68131 Mannheim, E-Mail: {hilt|schremmer|kuhmuench| vogel}@informatik.uni-mannheim.de Erzeugung und Verwendung multimedialer Teachware im synchronen und asynchronen Teleteaching Volker Hilt, Claudia Schremmer, Christoph Kuhmɒnch, Jɒrgen Vogel WI – Schwerpunktaufsatz WIRTSCHAFTSINFORMATIK 43 (2001) 1, S. 23–33 23
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1 Einleitung
Teleteaching und Telelearning haben sichin den letzten Jahren zu einer wichtigenInternet-Anwendung entwickelt. Fast alleeurop�ischen und nordamerikanischenUniversit�ten betreiben aktuelle For-schungsprojekte �ber Technik und An-wendung der neuen Medien in der Lehre.Die im Projekt VIROR (Virtuelle Hoch-schule Oberrhein [VIRO98]) beteiligtenUniversit�ten Mannheim, Freiburg, Karls-ruhe und Heidelberg tauschen seit demSommersemester 1996 regelm�ßig Lehr-veranstaltungen aus. Dieser Austauschwird durch die �bertragung von Vorlesun-gen, Seminaren und �bungen �ber einNetzwerk erm�glicht. Zur Realisierungsolcher Tele-Lehrveranstaltungen sind ei-ne Reihe technischer Probleme zu l�sen:Zum einen werden Anwendungen ben�-tigt, die s�mtliche in Lehrveranstaltungeneingesetzten Medien zwischen den Stand-orten verteilen. Die wichtigsten Beispielef�r solche Anwendungen sind Werkzeugezur �bertragung von Video und Audio so-wie zur Pr�sentation von Folien. Zum an-deren wird eine geeignete Netzwerkinfra-struktur ben�tigt, �ber die die multimedia-len Datenstr�me �bertragen werden k�n-nen. Problematisch ist dabei die unter-schiedliche Anbindung verschiedener Teil-nehmergruppen. Beispielsweise verf�genStudenten, die eine Lehrveranstaltung amheimischen PC verfolgen, nur �ber eineschmalbandige ISDN-Verbindung, w�h-rend die H�rs�le durch breitbandigeATM-Strecken miteinander verbundensind.
Im Vergleich zur traditionellen Lehreverursacht die Erstellung von Lehrmaterialf�r Tele-Vorlesungen keinen oder nur ge-ringen Mehraufwand. Dagegen bedeutetdas Erstellen von Lehrmaterial f�r multi-mediale Kurseinheiten meist einen erhebli-chen Mehraufwand f�r den Dozenten, ins-besondere wenn der Stoff dem Mediumentsprechend didaktisch aufbereitet undmit multimedialen Bestandteilen angerei-chert wird. W�nschenswert sind daherVerfahren, die diesen Mehraufwand mini-mieren. Ein Ansatz zur Erzeugung solchmultimedialer Kurseinheiten ist es, die�bertragung von Veranstaltungen (i. d. R.Vorlesungen) aufzuzeichnen und mitLehrdokumenten zu verkn�pfen. Nebenden Aufzeichnungen ist es oft sinnvoll,weitere multimediale Elemente, wie z. B.
interaktive Animationen oder �bungenzur Selbstkontrolle, in die Teachware ein-zubinden. Die Erzeugung dieser Kursein-heiten kann in zwei Teilprobleme zerlegtwerden: Zum einen ist es notwendig, alleMedienstr�me einer Lehrveranstaltungaufzuzeichnen und auf einem Server zumAbruf bereitzustellen. Zum anderen mussnach einer Veranstaltung aus allen verf�g-baren Materialien m�glichst automatisierteine Kurseinheit generiert werden.
Abschnitt 2 gibt zun�chst eine kurzeEinf�hrung in Teleteaching und beschreibtdas Projekt VIROR. In Abschnitt 3 wirdein allgemeines Medienmodell eingef�hrt,das die Grundlage der weiterenDiskussionbildet. Anschließend werden die Medienuntersucht, die in verschiedenen Lehrsze-narien Verwendung finden. Abschnitt 4geht auf die zugrundeliegende Netzinfra-struktur ein. Die Aufzeichnung und Wie-dergabe von Tele-Veranstaltungen wird inAbschnitt 5 dargestellt. In Abschnitt 6wird beschrieben, wie multimediale Kur-seinheiten aus Lehrdokumenten und auf-gezeichneten Medienstr�men entstehen.Einen �berblick �ber die mit den be-schriebenen Verfahren und Szenarien ge-machten Erfahrungen gibt Abschnitt 7.Andere Arbeiten im Bereich Teleteachingwerden in Abschnitt 8 untersucht. Ab-
schnitt 9 beschließt den Artikel mit einerZusammenfassung.
2 Teleteaching
2.1 Projekt VIRORVIROR ist ein Verbundprojekt der vierUniversit�ten des Oberrheins, Freiburg,Karlsruhe, Mannheim und Heidelberg[VIRO98]. Das Projekt wird durch dasLand Baden-W�rttemberg im Rahmen desProgramms „Virtuelle Hochschule Baden-W�rttemberg“ gef�rdert. An den einzel-nen Standorten sind nicht nur Lehrst�hlein das Projekt eingebunden, sondern auchRechenzentren, um Ideen technisch zu
Dipl. Wirtsch.-Inf. Volker Hilt, Dipl.Math.-oec. Claudia Schremmer, Dipl.Wirtsch.-Inf. Christoph Kuhm�nch,Dipl. Wirtsch.-Inf. J�rgen Vogel,Universit�t Mannheim Lehrstuhl f�rPraktische Informatik IV, L 15, 16,D-68131Mannheim,E-Mail: {hilt|schremmer|kuhmuench|vogel}@informatik.uni-mannheim.de
realisieren, und Bibliotheken, um dieNachhaltigkeit der Arbeit zu gew�hrleis-ten. So erstreckt sich das Projekt auf ins-gesamt 32 beteiligte Institutionen, die ge-meinsam an dem Ziel arbeiten, Elementeeiner virtuellen Universit�t aufzubauen.Wichtige langfristige Aspekte sind dabeidie universit�ts�bergreifende Kooperati-on, nachhaltige Verankerung computer-gest�tzter Lehre in der Hochschule, undals wichtigster Punkt die Verbesserung derLehre durch Computereinsatz. Diese Ver-besserung wird erreicht durch geringereOrts- und Zeitbindung der Lerner an denLehrenden, durch eine damit erreichbarethematische Erweiterung der Lehre durchTele-Veranstaltungen sowie durch erheb-lich verbesserte didaktische Qualit�t derLehre im Vergleich zur traditionell papier-basierten Form derWissensvermittlung.
Das Gesamtprojekt VIROR vereinigtso unterschiedliche Lehrst�hle wie statisti-sche Physik und Statistik, Medizin, Be-triebswirtschaftslehre, Psychologie undInformatik. In diesen F�chern werden In-halte erstellt, die an mindestens einem an-deren Standort zum Einsatz kommen. EinTeilprojekt Technik k�mmert sich umWeiterentwicklung und Ausbau einer ge-eigneten Netzinfrastruktur f�r synchronetelemediale Lehrveranstaltungen und umRecording-Mechanismen zur Verbreitungasynchronen Lehrmaterials. Hierzu z�hleninsbesondere die Authoring-On-The-Fly-(AOF) tools [BMOW97] und die in Ab-schnitt [RNSS00][MMSS99] vorgestellteComputer-Based-Training-Einheiten. Ei-
ne p�dagogisch-psychologische Begleit-evaluation betrachtet die Relevanz der er-stellten Inhalte auf das Lernverhalten derStudierenden und gibt den TechnikernR�ckmeldung �ber die Anwenderseite[Buch00][HoBH01][ScEf99]. Eine markt-wissenschaftliche und eine medienwissen-schaftliche Begleitevaluation runden dasProjekt ab, indem sie die Einbettung einer(teilweise) virtuellen Universit�t in die ak-tuellen soziologischen Str�mungen evalu-ieren.
2.2 Lehr- und Lernszenarien
Das Hauptziel synchronen Teleteachingsist es, Ortsunabh�ngigkeit zwischen Do-zent und Studierenden zu erreichen. Dieswird durch die �bertragung von Vorlesun-gen zwischen Universit�ten erm�glicht.Im VIROR-Projekt werden drei synchro-ne Lehr-/Lernszenarien erprobt und evalu-iert [Buch00][HoBH01][ScEf99]. Abh�n-gig von der Anzahl der an einem Kurs teil-nehmenden Orte, ihrer technischen An-bindung an das Internet und der Interakti-on zwischen den einzelnenGruppen unter-scheiden wir zwischen Remote-Lecture-Room, Remote-Interactive-Seminar undInteractive-Home-Learning (vgl. Bild 1).Im Remote-Lecture-Room-Szenario sinddie Teilnehmer �ber eine kleine Anzahlvon Standorten verteilt. Ein Remote-Lecture-Room kann grob mit einem Kinoverglichen werden, in das das �bertrageneVideo des Dozenten sowie die elektro-
nische Tafel mittels LCD-Projektor an eineLeinwand projiziert werden und die �ber-tragene Sprache �ber Lautsprecher aus-gestrahlt wird. In diesem Szenario gibt es,obwohl technisch m�glich, meist nur we-nig Interaktion, wie das auch in herk�mm-lichen Vorlesungen zu beobachten ist.
Ein Remote-Interactive-Seminar startet�blicherweise mit dem Vortrag eines Stu-dierenden, gefolgt von Diskussionen zwi-schen allen Teilnehmern. Ebenso wie beimRemote-Lecture-Room gibt es nur einebeschr�nkte Anzahl von teilnehmendenOrten, aber aufgrund der Diskussionenherrscht hier deutliche Interaktivit�t vor.
Das Interactive-Home-Learning wen-det sich an Studierende, die sich per ISDN(64/128 kbit/s) in eine Tele-Vorlesung ein-w�hlen und diese am heimischen PC ver-folgen k�nnen. Prinzipiell ist f�r diese Stu-denten eine Interaktion mit demDozentenm�glich. Dies erfordert jedoch zum einenentsprechende Hardware (Full-Duplex-Soundkarte, Mikrofon, Videokarte, Kame-ra) beim Studenten, zum anderen bestehteine hohe Hemmschwelle, von zu Hauseaus aktiv in eine Vorlesung einzugreifen.
Das Hauptaugenmerk asynchronerLernszenarien liegt darauf, die Studieren-den mit Lehrmaterial zu versorgen, das jenach eigenen Lernpr�ferenzen bez�glichInhalt und Tempo abgerufen werden kann.Gew�hnlich begleitet dieses Material eineVorlesung. Im Gegensatz zum synchronenSzenario, wo Lehrmaterial den Studieren-den vorgelegt wird, erlaubt asynchronesLernen selektives und aktives Holen desgew�nschten Stoffes. Aufgrund dieses fun-damentalen konzeptionellen Unterschie-des d�rfen Menge und Streuweite des Ma-terials erheblich gr�ßer sein als in synchro-nen Veranstaltungen, bei denen meist nurdie notwendigsten Sachverhalte vom Do-zenten erl�utert werden. Zusatzmaterialkann ebenfalls verwendet werden, um esdem Lernenden zu erm�glichen, Teil-aspekte des Stoffes tiefer zu erforschen.Durch die Bereitstellung kompakter Kurz-informationen f�r schnell Lernende undausf�hrlicher Detailinformationen f�rlangsam Lernende kann unterschiedlichenLernbed�rfnissen der Studierenden Rech-nung getragen werden. Im VIROR-Pro-jekt wird dabei besonderer Wert darauf ge-legt, auch interaktive Elemente in die Ma-terialien zu integrieren. Dieses wird mitden Computer-Based-Training-Einheitenrealisiert (vgl. Bild 1), die in Abschnitt 6n�her beschrieben werden.
Netzwerk NetzwerkNetzwerk Netzwerk
RLR RIS IHL CBT
= Dozent
Bild 1 Vier Teleteaching-Szenarien: die synchronen Szenarien Remote-Lecture- Room (RLR),Remote-Interactive-Seminar (RIS) und Interactive-Home-Learning (IHL) sowie das asynchroneComputer-Based-Training-(CBT) Szenario
Volker Hilt, Claudia Schremmer, Christoph Kuhm�nch, J�rgen Vogel
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3 Medien in der Lehre
3.1 MedienmodellZur Vermittlung von Lehrinhalten werdenim synchronen und asynchronen Szenarioverschiedene Medien (Audio, Video, Ani-mationen, etc.) parallel eingesetzt. DieseMedien k�nnen bez�glich der KriterienZeitabh�ngigkeit und Interaktivit�t unter-schieden werden (vgl. Bild 2). Die Klasseder diskreten Medien ist zeitunabh�ngigund beinhaltet beispielsweise Bilder undVorlesungsfolien. Medien der kontinuierli-chenMedienklasse wie Video oder Anima-tionen ver�ndern ihren Zustand dagegenmit dem Fortschreiten der Zeit. Ein Bei-spiel f�r einen Zustandswechsel, der aus-schließlich durch den Ablauf der Zeit ver-ursacht wird, ist die Animation eines Ob-jekts, das sich �ber den Bildschirm bewegt.Das Kriterium der Interaktivit�t be-schreibt dagegen, inwieweit der Zustandeines Mediums durch Ereignisse (z. B. Be-nutzeraktionen) ver�ndert werden kann.Interaktive Medien wie Animationen oderannotierbare Dokumente gestatten solcheZustands�nderungen. Nicht-interaktiveMedien wie Video oder Grafiken erlaubendagegen keine Interaktion. Der Zustand ei-nes interaktiven Mediums zwischen zweiaufeinanderfolgenden Ereignissen ist volldeterministisch und h�ngt nur vom Ver-streichen der Zeit ab. Jeder Zustandswech-sel, der nicht durch eine deterministischeFunktion der Zeit definiert ist, wird durchein Ereignis verursacht.
3.2 Medienim synchronen Teleteaching
3.2.1 Einordnung
In synchronen Tele-Veranstaltungen wer-den �blicherweise Lehrdokumente, Audiound Video eingesetzt, um den Stoff zumLernenden zu transportieren. Unter denBegriff Lehrdokumente fallen die vomDozenten vorbereiteten Folien, Texte,Grafiken und Bilder. Sie geh�ren zur Klas-se der diskreten Medien und k�nnen inter-aktiven Charakter besitzen, falls beispiels-weise dynamisch Annotationen auf denDokumenten angebracht werden k�nnen.Weiterhin werden die Inhalte der Ver-anstaltung in verbalen Erl�uterungen desDozenten, in Diskussionsrunden sowie in
Fragen und Antworten transportiert. Cha-rakteristisch f�r dieses kontinuierlicheMedium ist, dass die Audiospur einer Ver-anstaltung live entsteht. Ein großer Teilder f�r den Lernstoff relevanten Informa-tionen wird �ber diesen Kanal transpor-tiert. F�r viele Fachbereiche ist auch dasVideo des Dozenten von entscheidenderBedeutung. Beispiele hierf�r sind physika-lische Experimente, die von einem Dozen-ten live vorgef�hrt werden oder medizi-nische Demonstrationen. Auch die Video-spur einer Lehrveranstaltung entsteht livew�hrend des Veranstaltungsablaufs. Dar�-ber hinaus werden in Lehrveranstaltungenweitere Medien wie beispielsweise vor-gef�hrte Animationen und Simulationenverwendet.
3.2.2 Lehrdokumente
Im Rahmen des synchronen Teleteachingwerden die oben genannten Lehrdoku-mente mit Hilfe eines elektronischen Whi-teboards zwischen den Standorten derTeilnehmer �bertragen und dort auf einemMonitor oder Beamer dargestellt. DasWhiteboard dient dabei als digitale Tafelund erm�glicht interaktive Annotationenw�hrend der Pr�sentation. Im VIROR-Projekt wurde zun�chst das imMBone ge-br�uchliche wb verwendet. Seit l�ngeremkommt auch das auf Tele-Veranstaltungenspezialisierte digital lecture board (dlb)zum Einsatz. Das dlb bietet im Vergleichzu anderen Whiteboards einen erheblich
erweiterten Leistungsumfang. Zus�tzlichzum �ffentlichen Arbeitsbereich (SharedWorkspace), in dem die jeweils aktuelleFolie pr�sentiert wird, existiert ein privaterArbeitsbereich. Dieser kann dazu verwen-det werden, w�hrend einer Veranstaltung(z. B. einer �bung) Dokumente vorzube-reiten. Folien des Shared Workspace k�n-nen mit Annotationen versehen werden,die nur lokal sichtbar sind, so dass privateMitschriften m�glich sind. Dar�ber hinausintegriert das dlb eine Reihe von Tools, diedie kollaborative Gruppenarbeit unter-st�tzen und somit helfen, das fehlendeGruppenbewusstsein (Awareness) bei Te-leveranstaltungen auszugleichen. Ein Tele-pointer erzeugt einen gemeinsamen Be-
Kernpunkte f�r dasManagement
Die Erzeugung und Verwendung multimedialer Dokumente in der tradi-tionellen Lehre ist �ußerst ineffizient. Die Aufzeichnung von Vorlesungen und dieautomatisierte Generierung von multimedialen CBT-Einheiten kann diesesProblem elegant l�sen., Vorlesungen enthalten einen signifikanten inhaltlichenWert, der durch
Aufzeichnung praktisch kostenfrei erschlossen werden kann., Internet-basierte Computer-Based-Training Einheiten erlauben eine
didaktisch sinnvoll strukturierte Pr�sentation umfangreicher multimedialerMaterialsammlungen im Internet.
, Ein automatischer Produktionsprozess (Aufzeichnung, CBT-Generieren)erm�glicht die schnelle und effiziente Verarbeitungmultimedialer Teachware.
zugspunkt und wird vom Dozenten zumZeigen auf einer Folie verwendet. Wort-meldungen werden mit Hilfe des Melde-Tools koordiniert. Das Online-Feedback-Tool erlaubt die st�ndige Evaluation be-stimmter Parameter wie z. B. �bertra-gungs- und Vortragsqualit�t. Die Antwor-ten auf verschiedene Fragestellungen (z. B.kleinere �bungsaufgaben) lassen sich mitdem Voting-Tool einholen. Ein zus�tzli-ches Diskussionsforum ist mit dem Chat-Tool gegeben.
Im Rahmen des ANETTE-Projekts[ANET00] entsteht zur Zeit das multi-media lecture board (mlb) als Nachfolgerdes dlb. Die wichtigsten Eigenschaften desmlb aus der Sicht des Anwenders sind dieUnterst�tzung von Unix- und Windows-Plattformen und die Integration weitererDokumentenformate undMedien wie z. B.HTML und Pr�sentationsanimationen.
3.2.3 Audio und Video
Neben den Lehrdokumenten m�ssen auchdie Audio- und Videostr�me der Teilneh-mer zwischen den Veranstaltungsorten�bertragen werden. Diese �bertragungwird mit Hilfe von Videokonferenz-anwendungen realisiert. Im VIROR-Pro-jekt werden zur �bertragung des Tons dieim Internet Multicast Backbone (MBone)gebr�uchlichen Tools vat (visual audiotool) bzw. rat (robust audio tool) und zurVideo�bertragung vic (videoconferencingtool) eingesetzt. Das Video des Dozentenwird derzeit mit H.261 codiert und mit ei-ner Bandbreite von etwa 600 kbit/s �ber-tragen, der Ton wird mit PCM codiert undben�tigt eine Bandbreite von 64 kbit/s.
Da die �bertragung hochqualitativerVideodaten eine hohe Netzwerkbandbrei-te erfordert, muss hier i. d. R. ein Kompro-miss zwischen der verf�gbaren Bandbreiteund der gew�nschten Videoqualit�t ge-troffen werden. In Zukunft wird jedochdie verf�gbare Netzwerkbandbreite keinbeschr�nkender Faktor f�r die �bertra-gung von Lehrveranstaltungen mehr sein.Daher bieten sich in unseren seit vier Jah-ren erfolgreich umgesetzten Szenarienneue M�glichkeiten, um die Qualit�t vonsynchronen Lehrveranstaltungen nahe anFernsehqualit�t zu steigern.
Da andere Fachbereiche als die Infor-matik teilweise erheblich h�here Anforde-rungen an die �bertragungsqualit�t desVideos stellen (z. B. Photos in derMedizin,bei denen der Detailgehalt essentiell wich-
tig ist), werden zur Zeit MPEG-2 Hard-ware-Codecs zur �bertragung des Videoserprobt. Die Hardware-Codecs werden alsProdukt gekauft und sind sehr einfach zubedienen. Bei der Umstellung der Vor-lesungs�bertragungen von den MBone-Tools auf MPEG-2 sind andere Schwierig-keiten zu l�sen: In allen genutzten Lehr-szenarien werden auch digitale Folien�bertragen. Da ein MPEG-2-Strom (stan-dardm�ßig) einen ganzen Monitor belegt,muss f�r den Whiteboard-Strom einezweite Projektionsm�glichkeit vorhandensein. Wenn Videos aus mehreren Stand-orten �ber MPEG-2 empfangen werden,muss es zudem die M�glichkeit geben, dieVideos �ber Kreuzschiene oder Mischpultabzumischen. In jedem Fall wird die Ein-richtung eines Regieplatzes notwendig.
3.2.4 Animationen und Simulationen
Animationen und Simulationen k�nnenhelfen, komplexe Sachverhalte wie z. B.Algorithmen anschaulich darzustellen [Ja-va98]. Ein wichtiger Punkt f�r den Einsatzeiner solchen Animation in synchronenTele-Veranstaltungen ist die Synchronisa-tion: Die visuelle Darstellung muss �berallgleichzeitig erfolgen. Dar�ber hinaus mussdie Animation auch von allen Seiten steu-erbar sein. Insbesondere muss es dem Do-zenten erm�glicht werden, den Ablauf beiallen Teilnehmern gleichzeitig zu steuern,d.h. die Animation muss fernsteuerbarsein. Zu diesem Zweck wurde im Rahmendes IHL-Projekts (vgl. Bild 1) die Java-Re-mote-Control entwickelt. Mit Hilfe dieserJava-Bibliothek lassen sich Animationenmit wenigen �nderungen zu kooperativenAnimationen wandeln. Grundidee der Bi-bliothek ist es, lokale externe Ereignisse(Events) wie z. B. Benutzerinteraktionenabzufangen und an die entfernten Stand-orte zu �bertragen. Weiterhin stellt die Bi-bliothek sogenannte Synchronisations-punkte zur Verf�gung. Diese k�nnen vomProgrammierer an den entscheidendenStellen in den Programmcode eingef�gtwerden. Erreicht eine Animation einenSynchronisationspunkt, wird der weitereAblauf so lange unterbrochen, bis auch dieAnimationen an den entfernten Standortenden Synchronisationspunkt erreicht ha-ben.
3.2.5 Medien im asynchronenTeleteaching
Im asynchronen Szenario werden eben-falls verschiedene Medien parallel zurWissensvermittlung eingesetzt. Diese Do-kumente werden auf einem Server oderauf CD-ROM vorgehalten, so dass alleTeilnehmer einer Tele-Veranstaltung aufdie Unterlagen zugreifen k�nnen. ZentraleBestandteile der Teachware sind diskreteMedien wie die vom Dozenten vorbereite-ten Lehrdokumente sowie kontinuierlicheMedien wie Audio- und Videoclips, dieper Streaming vom Server abgerufen wer-den k�nnen. Interaktive Medien wie Ani-mationen oder �bungsaufgaben zurSelbstkontrolle erlauben dem Lernendeneine intensive Auseinandersetzung mitdem Stoff und sind insbesondere im asyn-chronen Szenario von großer didaktischerBedeutung.
Die synchronen Tele-Veranstaltungen (Te-le-Vorlesungen, Tele-Seminare und Tele-Tutorien) des VIROR-Projekts kennendrei verschiedene Gruppen von Teilneh-mern, die sich jeweils durch die ihnen zurVerf�gung stehende Netzwerktechnologieunterscheiden. Teilnehmer der erstenGruppe verfolgen die Lehrveranstaltungenin den H�rs�len der Partneruniversit�ten,die �ber einen ATM/PVC (Permanent-Virtual-Circuit) mit einer garantierten�bertragungsrate von 10MBit/s mit demlokalen H�rsaal oder Seminarraum ver-bunden sind. Teilnehmer der zweitenGruppe sind Studierende, die die Vor-lesung an Nicht-Partneruniversit�ten inDeutschland �ber das �ffentliche MBoneverfolgen. Da dieses dem Best-Effort-Prinzip des Internet folgt, gibt es f�r dieseTeilnehmergruppe keine Qualit�tsgaran-tien. Insbesondere k�nnen pl�tzliche Eng-p�sse innerhalb des Netzwerks f�r Paket-verluste sorgen. Die dritte Gruppe umfasstStudierende, die die Veranstaltung imIHL-Szenario von zu Hause aus per ISDNverfolgen (vgl. Abschnitt 2.2). Diese Teil-nehmer verf�gen �ber eine schmalbandige,aber zuverl�ssige Verbindung von 64 kbit/sbzw. 128 kbit/s.
Volker Hilt, Claudia Schremmer, Christoph Kuhm�nch, J�rgen Vogel
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Die gleichzeitige �bertragung von Da-tenstr�men �ber ATM/PVC, �ffentlichesMBone und ISDN erzeugt zwei technischeProbleme: Erstens erfordert die �bertra-gung von hochqualitativem Video eineBandbreite von mindestens 600 kbit/s, dienicht auf allen �bertragungsstrecken ver-f�gbar ist. Zweitens wird Multicasting vonISDN nicht unterst�tzt. Um diese Proble-me zu l�sen, wurde ein ISDN-Gateway[Kuhm98] entwickelt, das es erm�glicht,ausgew�hlte Datenstr�me einer Multicast-�bertragung in Einwahlverbindungen(Dial-In) einzuspeisen. Das Gateway bein-haltet einen einfachen Filtermechanismus,der die ausgew�hlten breitbandigen Me-dienstr�me so skaliert, dass sie �ber dieschmalbandige Dial-In-Verbindung �ber-tragen werden k�nnen. Das �bertragender Multicast-Datenstr�me funktioniertnach dem Prinzip eines Reflektors, der dieDaten einer Multicast-Gruppe empf�ngtund per Unicast zu einer Reihe von ISDN-Benutzern weiterversendet. Umgekehrtwerden ebenfalls die Daten eines ISDN-Benutzers vom Reflektor an alle anderenISDN-Benutzer und an die MulticastGruppe weitergeleitet. Das Gateway be-steht aus einer Server- und einer Client-Komponente. Der Client stellt eine gra-phische Benutzeroberfl�che zur Kom-munikationmit dem Server zur Verf�gung,der das Skalieren und �bertragen der Da-tenstr�me durchf�hrt. Mit Hilfe desClients authentifiziert sich ein Benutzerzun�chst beim Server und erh�lt anschlie-ßend eine Liste aller verf�gbaren Multicast�bertragungen.
Dieses Szenario wird abWS2000/01 umeine vierte Teilnehmergruppe erweitertwerden. Im Rahmen des DFN-ProjektsANETTE [ANET00] werden Studierendein Aachen in das VIROR-Netzwerk inte-griert. Diese partizipieren ebenfalls imIHL-Szenario von zu Hause aus, verf�genaber �ber die moderne Netzzugangstech-nologie ADSL (Asynchronous-Digital-Subscriber-Line). Die Datenrate betr�gtzwischen 6 und 9MBit/s in Richtung desTeilnehmers (Down-stream) und ca.640 kbit/s in Richtung des Netzwerkes(Upstream). Auch die �bertragung zuADSL-Benutzern bereitet ein technischesProblem: Zwar reicht die garantierte Da-tenrate von 6–9MBit/s f�r jeden einzel-nen Teilnehmer in der Regel aus, jedochk�nnen Engp�sse an den ADSL-Routernauftreten. Weiterhin unterst�tzt ADSL,wie auch alle anderen Dial-In-Netzwerke,
keinMulticasting. Aus diesemGrund wirdim Rahmen des Projekts ein sogenannterADSL Multicast-Access-Server ent-wickelt, der auf dem Konzept des ISDN-Gateways beruht. Aus Performance-Gr�nden wird dieser in den Kernel des Be-triebssystems des ADSL-Routers inte-griert.
Bild 3 fasst die wesentlichen Bestandtei-le des VIROR-Netzwerkes zusammen.Die linke obere Ecke zeigt das Campus-Netzwerk der Universit�t Mannheim.�ber den ISDN-Einwahlknoten des Re-chenzentrums k�nnen Studierende von zuHause aus an der Lehrveranstaltung imH�rsaal teilnehmen. Dazu benutzen siedas ISDN-Gateway. �ber ATM/PVCswerden die Datenstr�me der Vorlesung zuden entfernten H�rs�len in Freiburg,Karlsruhe und Heidelberg �bertragen.Auch die RWTH Aachen wird �ber einenATM/PVC angeschlossen. �ber denADSL Multicast-Access-Server im Re-chenzentrum Aachen werden die Multi-cast-Str�me zun�chst in die Ortsvermitt-lungsstelle der Telekom geleitet. Von dortaus gelangen sie schließlich �ber ADSL zuden Studierenden nachHause.
5 Aufzeichnung undWiedergabe von synchronenLehrveranstaltungen
Die in synchronen Lehrveranstaltungendynamisch entstehenden Medien (Annota-tionen, Audio und Video) enthalten einensignifikanten Mehrwert an Informationenim Vergleich zu den vorbereiteten Lehr-dokumenten. Werden diese Medien auf-gezeichnet, entstehen multimediale Ele-mente ohne nennenswerten Zusatzauf-wand f�r den Autor. Die Herstellungskos-ten solcher Elemente sind somit sehr ge-ring.
5.1 Aufzeichnungvon Audio und Video
Die Aufzeichnung der Audio- und Video-str�me synchroner Lehrveranstaltungenist mittlerweile sehr gut verstanden undwird im VIROR-Projekt seit dem Som-mersemester 1998 im Regelbetrieb durch-gef�hrt. Zur Aufzeichnung wird dasMVoD-System verwendet, das die aus demH�rsaal �bertragenen Audio- und Video-str�me empf�ngt und synchronisiert aufder Festplatte abspeichert. Da nach unse-
Bild 3 Netztechnische Anbindung der verschiedenen Teilnehmergruppen
Erzeugung und Verwendung multimedialer Teachware
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ren Erfahrungen die Qualit�t des Video-stroms bei Informatikvorlesungen nichtentscheidend ist, wird der mit 600 kbit/sgesendete Videostrom zur Aufzeichnungauf eine Bandbreite von 128 kbit/s skaliert;das spart zum einen Speicherplatz und er-m�glicht zum anderen den Abruf einerAufzeichnung �ber zwei ISDN-Leitun-gen.
5.2 Aufzeichnunginteraktiver Medien
Die Aufzeichnung der interaktiven Me-dien einer Lehrveranstaltung ist weit pro-blematischer. Eine der Hauptschwierigkei-ten bei der Implementierung eines Rekor-ders f�r interaktive Medien ist die Realisie-rung des wahlfreien Zugriffs auf gespei-cherte Aufzeichnungen. Der wahlfreie Zu-griff auf Audio- und Videoaufzeichnungenist relativ unproblematisch, da diese Me-dien keine internen Abh�ngigkeiten besit-zen: Das Decodieren eines Audio- bzw.Videostroms kann prinzipiell an beliebigenStellen innerhalb einer Aufzeichnung be-ginnen. Im Gegensatz dazu erfordert bei-spielsweise das Decodieren einerWhitebo-ard-Aufzeichnung zus�tzlich das Wissen�ber den am Zugriffszeitpunkt g�ltigenZustand. So k�nnte ein Dozent in eineraufgezeichneten Whiteboard-Sitzung inMinute 12 eine Postscript-Folie laden, aufder er dann in Minute 17 eine Annotationanbringt. Wird nun auf die Aufzeichnungdieser Sitzung an der Minute 17 zugegrif-fen, so w�rde ohne weitere Vorkehrungennur die Annotation wiedergegeben. Dieder Annotation zugrundeliegende Seitew�rde fehlen. Diese Seite ist an Minute 12im aufgezeichneten Datenstrom enthalten,d.h. weit vor dem Zugriffspunkt.
Ein zweites Problem ist, dass f�r inter-aktive Medien imGegensatz zu Audio undVideo bislang keine standardisierten Netz-werk-Transportprotokolle und Codie-rungsformate existieren. Derzeit wird f�rjede Anwendung ein eigenes Protokollspezifiziert und implementiert. Dadurchentsteht hoher Zusatzaufwand bei der An-wendungsentwicklung, bekannte Proble-me werden jedesmal aufs Neue gel�st unddie Interoperabilit�t der Anwendungen istnicht gew�hrleistet. Es ist zudem nichtm�glich, einen generischen Rekorder f�rinteraktive Medienstr�me zu entwickeln,der analog zu existierenden Rekordern f�rAudio und Video interaktive Medien un-
abh�ngig von deren Codierung aufzeich-nen und wiedergeben kann. Ohne ein stan-dardisiertes Protokoll ist eine individuelleAnpassung des Rekorders f�r jeden auf-zuzeichnendenMedienstrom notwendig.
5.2.1 RTP/I-Protokoll
Um die oben genannten Probleme zu l�-sen, wurde an der Universit�t Mannheimbasierend auf dem in Abschnitt 3.1 vor-gestellten Medienmodell das generischeTransportprotokoll RTP/I (Application-Level-Protocol for Distributed-Interacti-ve-Media) [MHKV00] f�r verteilte inter-aktive Medien entworfen. Dieses Pro-tokoll kann sowohl diskrete als auch kon-tinuierliche Medien transportieren. Diebeiden wichtigsten Designkriterien vonRTP/I werden im folgenden kurz vor-gestellt:
– Die Kernfunktionalit�t des RTP/I-Pro-tokolls ist die �bertragung von Ereig-nissen und Zustandsinformationen. Al-le �bertragenen Daten werden mit ei-nem gemeinsamen Protokollheader ver-sehen. Dieser Header enth�lt gen�gendInformationen, um auf den �bertrage-nen Daten Aktionen ausf�hren zu k�n-nen, ohne die medienspezifische Codie-rung der Ereignisse und Zustandsinfor-mationen zu lesen. Beispielsweise er-m�glicht es der generische Protokoll-header, bei der �bertragung zwischenZust�nden und Ereignissen zu unter-scheiden.
– Eine wichtige Anforderung an RTP/Iist die Flexibilit�t und Anpassbarkeitdes Protokolls. Analog zum im Internetweit verbreiteten Real-Time TransportProtocol (RTP) f�r Audio- und Video-str�me bildet RTP/I ein generischesProtokoll-Rahmenwerk. Dieses Rah-menwerk wird an die Erfordernisse der�bertragung eines konkreten Medien-typs durch zus�tzliche Spezifikationenangepasst. Eine solche Spezifikation be-inhaltet u. a. die Codierung von Ereig-nissen und Zustandsinformationen.Beispiel f�r ein solches Medium ist dasmultimedia lecture board.
5.2.2 RTP/I-Rekorder
Basierend auf dem RTP/I-Rahmenwerkwurde ein Rekorder f�r interaktive Me-dienstr�me entwickelt [HMKE99]. DieserRekorder erweitert das MVoD-System um
einen Protokollstack f�r RTP/I. Um denwahlfreien Zugriff auf aufgezeichnete Me-dienstr�me zu erm�glichen, wurde einMe-chanismus in den Rekorder integriert, derden Medienzustand zu Beginn einer Wie-dergabe rekonstruiert. Da dieser Mecha-nismus ausschließlich auf den RTP/I-Pro-tokollelementen arbeitet und keine me-dienspezifischen Daten interpretiert, ist esnicht m�glich, den Anfangszustand einesMediums im Rekorder direkt zu berech-nen. Dagegen kann der Rekorder existie-rende RTP/I-Pakete aus einer Aufzeich-nung extrahieren und senden. Die Aufgabedes Rekorders ist es daher, eine Sequenzaus aufgezeichneten Zustandsinformatio-nen und Ereignissen so zusammenstellenund zu senden, dass alle Empf�nger in denf�r das weitere Abspielen ben�tigten Zu-stand versetzt werden.
Der Zustand eines interaktiven Medi-ums ist bestimmt durch den initialen Zu-stand und eine Sequenz von Ereignissen,die auf diesen Zustand angewandt werden.In einem diskreten interaktiven Mediumist der Zeitpunkt, an dem ein Ereignis aus-gewertet wird, f�r den resultierenden Zu-stand nicht von Bedeutung. Es muss ledig-lich sichergestellt werden, dass die Ereig-nis-Reihenfolge nicht ver�ndert wird. Bei-spielsweise ist es f�r dem Endzustand eineselektronischen Whiteboards nicht von Be-deutung, ob die Annotationen einer Seitein Echtzeit oder mit hoher Geschwindig-keit eingespielt wurden. Demgegen�ber istder Auswertungszeitpunkt eines Ereignis-ses bei einem kontinuierlichen Mediumentscheidend f�r den resultierenden Zu-stand. Dies l�sst sich an einem einfachenBeispiel verdeutlichen: In einer Eisenbahn-Simulation seien als Ereignisse das Anfah-ren und Anhalten eines Zuges sowie dasUmstellen einer Weiche definiert. L�sstman den Zug anfahren, stellt anschließenddie Weiche um, und stoppt dann den Zugwieder, so ist es entscheidend f�r den End-zustand dieser Simulation, ob der Zug dieWeiche vor dem Umstellen bereits passierthatte (dann h�tte das Umstellen keine Aus-wirkung auf den Endzustand) oder nicht(dann w�rde der Zug das andere Gleis be-nutzen). Daher m�ssen Ereignisse w�h-rend der Initialisierung eines kontinuierli-chen Mediums immer in Echtzeit wieder-gegeben werden. Dies hat zur Folge, dassdas Abspielen eines aufgezeichneten kon-tinuierlichen Mediums nicht exakt an dergew�nschten Zugriffsstelle beginnt, son-dern an einer Stelle, an der im aufgezeich-
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neten Medienstrom ein Zustand enthaltenist. Je �fter der Zustand von einer Anwen-dung �bertragen wird, mit um so feinererGranularit�t kann sp�ter auf die Aufzeich-nung zugegriffen werden.
In Bild 4 ist ein aufgezeichneter Me-dienstrom, bestehend aus einer Sequenzvon Zust�nden und Ereignissen, dar-gestellt. Wenn ein Benutzer die Wieder-gabe dieser Aufzeichnung an Position tpstartet, so muss der Zustand an tp wieder-hergestellt werden. Ein kontinuierlichesMedium erlaubt keinen direkten Zugriffauf tp, da an dieser Stelle kein Zustand imMedienstrom enthalten ist. Der Zugriff aufdie Position t2 ist jedoch m�glich. Handeltes sich um ein diskretes Medium, so kanndirekt auf tp zugegriffen werden, da diezwischen t2 und tp liegenden Ereignisseohne Verz�gerung nach dem Zustand t2abgespielt werden k�nnen. Die zu Beginneiner Wiedergabe erzeugte Sequenz ausZustand und Ereignissen f�r kontinuierli-che und diskrete Medienstr�me ist in Bild4 dargestellt.
6 Integration der Medienzu einer Computer-Based-Training-Einheit
Parallel zu den synchronen Lehrveranstal-tungenwerden imasynchronenLehrszena-rio Computer-Based-Training-Einheiten(CBT-Einheiten) erstellt, die alle zur jewei-ligen Veranstaltung verf�gbaren multime-dialen Dokumente integrieren. Der Auf-wand zur traditionellen Herstellung multi-medialer Kurseinheiten mit speziellenMultimediaAutorenwerkzeugen ist enormund kann i. d. R. vom Dozenten nicht rou-tinem�ßig bew�ltigt werden. Wichtige Vo-raussetzung f�r die fortlaufende Produk-tion von Kurseinheiten ist daher die Mini-mierung des Herstellungsaufwands. Da-raus folgt die Forderung, alle manuell edi-tierten Dokumente effektiv zu nutzen undeinenm�glichst hohenGrad derAutomati-sierung bei Routinearbeiten anzustreben.Dies wurde bei der Entwicklung unseresProduktionsverfahren f�r multimedialeKurseinheiten ber�cksichtigt.
Da die im VIROR-Projekt realisiertenLehrszenarien sehr unterschiedliche An-forderungen an Dokumentenformate stel-len, werden Lehrdokumente gleichen In-halts in verschiedenen Formaten ben�tigt
(z. B. als Postscript-Dokument f�r Vor-lesungen und als HTML-Dokument f�reine CBT-Einheit). Das Dokumentenfor-mat von Autorenwerkzeugen (z. B. Micro-soft Word) eignet sich dabei in den seltens-ten F�llen direkt zum Einsatz in Lehrver-anstaltungen. Das entwickelte Produkti-onsverfahren erlaubt es daher, die im Pri-m�rformat des Autorenwerkzeugs vorlie-genden Dokumentenbausteine weitest-gehend automatisiert in die in den Lehr-szenarien ben�tigten Pr�sentationsformateumzuwandeln. Dadurch k�nnen erstellteDokumente sehr effektiv genutzt werden.Das Verfahren gliedert sich in drei Schritte(siehe Bild 5): Nach dem Editieren des Do-kuments wird im ersten Schritt eine Dateiim RTF-Format erzeugt, das von allen
g�ngigen Textverarbeitungssystemen ge-schrieben werden kann. Aus diesem RTF-Dokument werden im zweiten Schritt dieverschiedenen Pr�sentationsformate (Post-script, PDF und HTML) erzeugt. DieHTML-Version wird anschließend in ei-nem dritten Schritt mit zus�tzlichen multi-medialen Elementen (Vorlesungsmit-schnitten, Animationen, �bungsaufgaben,etc.) verkn�pft und anhand eines vorgege-benen Instruktionsdesigns zu einer CBT-Einheit aufbereitet. Die Zuweisung derVorlesungsmitschnitte zu den generiertenDokumenten erfolgt dabei weitgehend au-tomatisiert, da w�hrend der Aufzeichnungeiner Veranstaltung die Verwendung derLehrdokumente protokolliert wird. DiesesProtokoll dient als Eingabeparameter des
Bild 4 Wahlfreier Zugriff auf einen aufgezeichneten Medienstrom
Bild 5 Konversions- und Strukturierungsprozess einer CBT
Erzeugung und Verwendung multimedialer Teachware
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CBT-Produktionsprozesses. Die Einbin-dung weiterer Dokumente kann vom Au-tor selbst festgelegt werden.
Seit dem Sommersemester 1998 werdenmit unserem Verfahren routinem�ßig mul-timediale CBT-Einheiten generiert. Bis-lang entstanden sind Kurseinheiten zu denHauptstudiumsveranstaltungen Rechner-netze [RNSS00] und Multimedia-Technik[MMSS99]. Bild 6 zeigt das Abspielen ei-nes Vorlesungsmitschnitts aus der CBT-Einheit f�r Rechnernetze.
7 Erfahrungen
7.1 Erfahrungen im Bereichdes synchronen Teleteaching
Im Sommersemester 1998 wurde die Vor-lesungMultimedia-Technik an der Univer-sit�t Mannheim untersucht. Der Fragebo-gen war an den standardisierten Fragebo-gen HILVE [RiAm94] angelehnt. Zudem
wurde die Software f�r die via ISDN ange-bundenenHome Learner evaluiert.
Bez�glich der insgesamt 65 teilnehmen-den Studenten ergab sich folgende Zusam-mensetzung: 43 Teilnehmer im lokalenH�rsaal, 10 Teilnehmer im H�rsaal derUniversit�t Freiburg und 12 IHL-Teilneh-mer. Da die jeweilige Gruppengr�ße rechtklein war und zudem variierte, wird imFolgenden statt einer statistischen Beurtei-lung eine rein deskriptive Bewertung gege-ben. Die Studierenden im lokalen H�rsaalvergaben durchweg bessere Beurteilungen.Die entfernten Teilnehmer bewerteten dieWahrnehmung in einer traditionellen Vor-lesung als besser. Als Gr�nde wurden dieUnvertrautheit mit dem Video auf demBildschirm bzw. Video-Beamer und dieschlechte Audioqualit�t in Verbindung mitder eingeschr�nkten Darstellungsqualit�tder Folien auf demVideo-Beamer genannt.Zus�tzlich f�hlten sich die Studierenden inder entfernten Situation nicht so gut vomVortragenden wahrgenommen. Diese Er-gebnisse stimmen mit denen in [EcGe97]�berein.
Evaluiert wurde auch, wie die Studie-renden die Qualit�t der drei MedientypenAudio, Video und Whiteboard in Bezugauf die Relevanz f�r ihren Lernprozess be-urteilten. Aufgrund der unterschiedlichentechnischen Voraussetzungen werden dieErgebnisse der Gruppen getrennt dis-kutiert: (1) Home-Learning-Teilnehmer:Sowohl die Audio- als auch die Videoqua-lit�t wurden nur als ausreichend bewertet.Die Ergebnisse deuten allerdings daraufhin, dass Video in Informatik-Vorlesungennur von geringer Bedeutung ist. Die Whi-teboard-Qualit�t erhielt gute Bewertun-gen. (2) Studenten im H�rsaal der Univer-sit�t Freiburg: Wegen der h�heren Band-breite ergab sich ein deutlich besseres Vi-deobild. Die Relevanz des Videos wird vonden Studenten als durchschnittlich und dieRelevanz des Whiteboards und des Audiosals hoch bewertet. W�hrend die Qualit�tdes Videos und des Whiteboards den An-forderungen der Studierenden gen�gte,wurde die Audioqualit�t als verbes-serungsw�rdig eingestuft.
Spezifische Fragen zur Evaluation desHome Learning Szenarios zeigten, dass dieTeilnehmer teils durch technisches Interes-se an ISDN und teils durch pers�nlicheKontakte zum Lehrstuhl zur Teilnahmemotiviert waren. Zudem fanden es einigeStudierende vorteilhaft, dass sie nicht zurUniversit�t fahren mussten. Eine wichtigeErkenntnis ist, dass Home Learninggrunds�tzlich von den Studierenden ak-zeptiert wird, wobei eine h�here Band-breite sehr w�nschenswert ist.
7.2 Erfahrungenmit der CBT-Einheit
Um einen Hinweis auf die Akzeptanz dermultimedialen Kurseinheiten ([RNSS00][MMSS99]) bei den Studierenden zu erhal-ten, wurde die Zugriffsh�ufigkeit auf denCBT-Server untersucht (vgl. Bild 7).
Am h�ufigsten wurde ausschließlichAudio abgerufen. Ein Grund daf�r k�nntesein, dass viele Studierende per Modem aufdie CBT zugreifen und somit nicht �berdie erforderliche Bandbreite f�r Audiound Video von rund 145 kbit/s verf�gen.Wenn gen�gend Bandbreite zur Verf�gungsteht, wie dies beispielsweise in einigenStudentenwohnheimen der Fall ist, werdensowohl Audio als auch Video genutzt. Diestarken H�ufungen der Zugriffe kurz vorden Pr�fungen im April und im September
Bild 6 Abruf einer Vorlesungsaufzeichnung aus einer CBT
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weisen darauf hin, dass die CBT zur Pr�-fungsvorbereitung intensiv genutzt wird.DieH�ufung imDezember kann so gedeu-tet werden, dass Studierende die vor-lesungsfreien Zeit genutzt haben, um ver-s�umte Vorlesungen nachzuarbeiten. Die„Grundlast“ von etwa 200 Zugriffen proMonat deutet auf eine kontinuierlicheNachbearbeitung von Vorlesungen mit derCBT hin. Insgesamt kann festgestellt wer-den, dass die multimedialen Kurseinheitenbei den Studierenden auf großes Interessestoßen und als wichtige Informationsquel-le in den Lernprozess integriert wurden.
8 Andere Arbeitenim Bereich Teleteaching
Die wachsende Popularit�t von Teletea-ching zeigt sich auch in der Vielzahl vonProjekten, die sich mit diesem Thema be-sch�ftigen. Unterschiede zum hier vor-gestellten Ansatz bestehen vor allembez�glich Zielsetzung, unterst�tzter Sze-narien und Systemarchitektur.
Im Rahmen des Interactive Remote In-struction-Projekts (IRI) in Virginia an derOld Dominion University entsteht seit1993 ein Teleteaching-System, das sowohlsynchrone als auch asynchrone Lehrszena-rien unterst�tzt [MaAb97]. Die Aufzeich-nung synchroner Veranstaltungen bildet
auch hier die Schnittstelle zwischen denbeiden Szenarien. Ein wesentlicher Unter-schied von IRI ist es jedoch, dass das Re-cording und Playback mit Hilfe speziellangepasster Applikationen erfolgt undnicht generisch ist. Dadurch ergibt sich dieNotwendigkeit, bei der Integration neuerTools entsprechende Rekorder-Module zuimplementieren bzw. anzupassen (vgl.auch Abschnitt 5).
Der Schwerpunkt des Authoring-On-the-Fly-Systems (AOF) der Universit�tFreiburg liegt in der Produktion von CBT-Einheiten durch Aufnahme von Live-Ver-anstaltungen [BMOW97]. Diese Einhei-ten werden als CD-ROM vertrieben, dieBereitstellung auf einem Server ist nichtm�glich. Der verwendete Rekorder istebenfalls speziell auf die AOF-Tools ange-passt, was zu den oben erw�hnten Proble-men f�hrt. Ein weiterer Nachteil vonAOF ist die fehlende Kollaborationsunter-st�tzung im synchronen Szenario. Bei-spielsweise kann nur der Dozent Annota-tionen auf dem Whiteboard (AOFwb) an-bringen.
Sowohl der Lecture Browser der Cor-nell University [MuSm99] als auch Class-room 2000 (bzw. eClass) des Georgia Insti-tute of Technology [Abow99] unterst�tzenausschließlich das asynchrone Szenario:Lehrveranstaltungen werden zwar auf-gezeichnet, aber nicht an andere Standorte�bertragen. Das Ziel des Lecture Browsersliegt in der Aufzeichnung von Vortr�gen,
die nicht speziell daf�r vorbereitet sind.Bei der Aufzeichnung werden dabei aus-schließlich Video- und Audiostr�me be-r�cksichtigt. In der Nachbearbeitung wer-den die Videostr�memiteinander synchro-nisiert, automatisch geschnitten und mitden vorbereiteten Pr�sentationsfolien zuTeachware verkn�pft. W�hrend einer Ver-anstaltung angebrachte Annotationen sindnur auf dem Video sichtbar sind. Class-room 2000 ist vollst�ndig in Java imple-mentiert und realisiert die AufzeichnungderMedienstr�me einer Lehrveranstaltungmit spezifischen Rekorder-Modulen. DieBesonderheit von Classroom 2000 liegt ineiner integrierten Suchfunktion, mit derenHilfe auf bestimmte Passagen einer CBT-Einheit schneller zugegriffenwerden kann.
9 Zusammenfassung
Dieser Artikel stellt verschiedene Lehr-und Lernszenarien f�r synchrone undasynchrone Tele-Lehrveranstaltungen vorund untersucht die verwendeten Medien,die anhand eines Medienmodells klassifi-ziert werden. Das synchrone Szenariostellt viele Herausforderungen an Band-breite, Protokolle und Synchronisation. Indiesem Zusammenhang haben wir Anwen-dungen zur �bertragung verschiedenerMedien diskutiert: dlb/mlb zur Pr�sentati-on von Lehrdokumenten, die MBone-Tools vic und vat/rat zur �bertragung vonVideo und Audio, MPEG-2 Hardware-Codecs und kooperative Java-Anima-tionen. Weiterhin wird eine Netzinfra-struktur beschrieben, die Studierenden�ber eine Vielzahl von Netzzugangstech-nologien die Teilnahme an Tele-Veranstal-tungen erm�glicht (ISDN und ADSL �berdas Dial-In-Gateway).
Zur Vor- und Nachbereitung von Lehr-veranstaltungen fragen viele Studierendejedoch interaktive, asynchrone Lehrdoku-mente nach. Die Erstellung solch asyn-chroner Dokumente ist ein aufw�ndigerProzess. �ber die vorgestellten Recor-ding-Verfahren nicht nur f�r Audio undVideo, sondern auch f�r interaktive An-wendungen, realisieren wir den Br�cken-schlag von synchronen in asynchroneLernszenarien. Unter den gegebenen Vo-raussetzungen erstellen wir somit asyn-chron nutzbare, in der Herstellung �ußerstflexible, multimediale Lehrdokumente mit
Bild 7 Zugriffe auf Vorlesungsmitschnitte
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minimalem Aufwand. Diese Recording-und Konvertierungsverfahren werden anden VIROR-Universit�ten Mannheim,Freiburg, Karlsruhe undHeidelberg einge-setzt und von den Studierenden gernenachgefragt.
Danksagung
Die Projekte im Bereich Teleteaching derUniversit�t Mannheim werden unterst�tztvom Land Baden-W�rttemberg und vomDFN-Verein.
Literatur
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[HoBH00]Horz, Holger; Buchholz, Andrea; Ho-fer, Manfred: Neue Lehr-Lernformen durchTeleteaching. In: Praxis der Informationsver-arbeitung und Kommunikation (PIK), 23,03/2000, K.G. Saur Verlag, M�nchen, 2000,pp. 129–136.
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[RNSS00] Vorlesung „Rechnernetze“ im Som-mersemester 2000. URL: http://www-mm.informatik.uni-mannheim.de/veranstaltungen/ss2000/rechnernetze/, Abruf am 2000-09-27.
[ScEf99] Schremmer, Claudia; Effelsberg, Wolf-gang: Konzeption und Durchf�hrung einesverteilten multimedialen TeleSeminars zwi-schen den Universit�ten Freiburg, Karlsruhe,Mannheim und Eichst�tt im SS1999. In: Proc.Lehren und Lernen mit Neuen Medien – Mo-delle – Plattformen – Werkzeuge; Hildesheim,1999.
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