1FZI Research Center for Information Technologies Karlsruhe

Situationsbewusste Dienste für das arbeitsbegleitende Lernen

Erstgutachter: Prof. Dr. P. LockemannZweitgutachter: Prof. Dr. J. Magenheim

12. Februar 2009

andreas@schmidt.name

Andreas Schmidt

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Lernen bei Bedarf als neues Paradigma

Seminare und E-Learning-Kurse führen oft zu trägem Wissen

Bildungsbedarf des einzelnen immer weniger antizipierbar• sehr individuelle Bildungspfade• hohe Fluktuation, schnelle Veränderungen der Anforderungen

=> Lernangebote müssen sich an der Situation orientieren• an Arbeitsprozessen, Geschäftsprozessen• an individuellem Wissensstand, Präferenzen, Interessen, …

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Herausforderungen und Ziele

Konzeptionell-Methodische Herausforderungen• Anatomie der Situation des Lernenden• Methoden für eine situationsbewusste Lernunterstützung

Technologische Herausforderungen• Operationalisierung der Situation als Kontext • benötigt Infrastruktur zum Umgang mit imperfekten und

zeitabhängigen Kontextinformationen (da i.d.R. durch Heuristiken gewonnen)

Ziel: Integrative Gesamtlösung aus…• Methodik, Diensten und Referenzarchitektur für

situationsbewusste Unterstützung des arbeitsbegleitenden Lernens

• zugrundeliegender Infrastruktur für den Umgang mit Kontextinformation

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1. Modell für das Lernen in Unternehmensumgebungen• Wissensreifungsprozess

2. Methodik für die situationsbewusste Unterstützung• Situationsgesteuertes Lernen

3. Dienste für die situationsbewusste Unterstützung• Professional Learning Ontology als Domänenontologie• Referenzarchitektur• Kompetenzorientierte Dienste

4. Kontextinfrastruktur• Datenmodell und Dienst

5. Evaluierung• Implementierung• Modellvalidierung • formative und summative Systemevaluierung

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1. Modell für das Lernen

Arbeitsbegleitende Lernprozesse sind • vielgestaltig, • nicht isoliert betrachtbar, • brauchen pädagogische Führung • und sind durch die Situation beeinflusst.

Existierende Mikro- wie Makro-Modelle • erklären und strukturieren nur teilweise

die unterschiedlichen Lernformen und jeweilige Führung

• überwinden nicht die jeweiligen Disziplinengrenzen

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1. Wissensreifungsprozessmodell

neue IdeenGemeinsame

Begrifflichkeiten

Communities

Best Practices Lehrbücher

Kollaboration KurseLernobjekteKommunikation Dokumenten-kollektionen

Berichte

FallstudienLessons Learnt

Bildung von Communities

Entstehung von Ideen

Formali-sierung

Ad-Hoc-Weiter-bildung

FormelleBildung

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1. Modell für das Lernen in Unternehmensumgebungen• Wissensreifungsprozess

2. Methodik für die situationsbewusste Unterstützung• Situationsgesteuertes Lernen

3. Dienste für die situationsbewusste Unterstützung• Professional Learning Ontology als Domänenontologie• Referenzarchitektur• Kompetenzorientierte Dienste

4. Kontextinfrastruktur• Datenmodell und Dienst

5. Evaluierung• Implementierung• Modellvalidierung • formative und summative Systemevaluierung

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2. Situationsgesteuertes Lernen

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1. Modell für das Lernen in Unternehmensumgebungen• Wissensreifungsprozess

2. Methodik für die situationsbewusste Unterstützung• Situationsgesteuertes Lernen

3. Dienste für die situationsbewusste Unterstützung• Professional Learning Ontology als Domänenontologie• Referenzarchitektur• Kompetenzorientierte Dienste

4. Kontextinfrastruktur• Datenmodell und Dienst

5. Evaluierung• Implementierung• Modellvalidierung • formative und summative Systemevaluierung

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3. Lernunterstützende Dienste

Wie lässt sich das situationsgesteuerte Lernen unterstützen?

Initiieren• Ermittlung der Benutzerkontextes als Operationalisierung der

Situation• (situationsbewusste) Berechnung der Kompetenzlücke• (situationsbewusste) Auswahl von „passenden“

Lerngelegenheiteno Lernobjekteo Weniger reife „Gebrauchsdokumente“o Personen

Bereitstellen• (situationsbewusste) Zusammenstellung von Lernprogrammen

Unterstützen• (situationsbewusstes) Generieren von

Navigationsempfehlungen

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3. Beispiel: Lernobjekte

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3. Domänenontologie

Professional Learning Ontologyavailable under LGPL atprofessional-learning.eu

Kontext-ontologie

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3. Modellierung Kontext

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3. Kontextontologie

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3. Herausforderungen

Kompetenzen werden auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen benutzt• Einführung von Kompetenzrelationen, Subsumtion und

domänenspezifisches Reasoning

Auswahl von Lerngelegenheiten• Harte Kriterien, weiche Kriterien über gewichtete

Bewertungsfunktioneno Personen: „Kompetenzentfernung“, sozialer Statuso Dokumente: Reifegrad und Kompetenzo Lernobjekte: zahlreiche Metadaten, die Kontextmerkmalen

entsprechen

Lernprogrammzusammenstellung• Optimierungsproblem• Heuristik mit Best-First-Strategie

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1. Modell für das Lernen in Unternehmensumgebungen• Wissensreifungsprozess

2. Methodik für die situationsbewusste Unterstützung• Situationsgesteuertes Lernen

3. Dienste für die situationsbewusste Unterstützung• Professional Learning Ontology als Domänenontologie• Referenzarchitektur• Kompetenzorientierte Dienste

4. Kontextinfrastruktur• Datenmodell und Dienst

5. Evaluierung• Implementierung• Modellvalidierung • formative und summative Systemevaluierung

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4. Herausforderungen

Ziel: möglichst vollständiges und korrektes Abbild der Situation

Probleme• Unterschiedliche Änderungsdynamik und Asynchronizität von

Kontextermittlung und Nutzung (Heuristiken!)• Imperfektion: unvollständig, ungenau, unsicher, widersprüchlich• Nutzung von Ontologien als Hintergrundwissen

Grundidee• Zu trennende Schritte: Gewinnung, Anreicherung, Nutzung• Speicherung der Historie, konfidenzbewertete Fakten• Alterungsfunktionen• Zulassung von positiven und negativen Aussagen• Keine a-priori-Auflösung von Widersprüchen

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4. Architektur Kontextmanagement

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4. Nutzung von Ontologien

Grundidee: Anfragebearbeitung statt logischem Reasoning• Ontologien als Datentypen mit speziellen Operatoren, z.B.

instance-of:SELECT USERSWHERE process-activity instance-of AccountingActivityAND department = myDepartmentVALID [2006-08-01,2006-08-31]

• Anfrageumformulierung mittels eines Reasoners möglich SELECT USERSWHERE (process-activity = a1

OR process-activity = a2 ...)AND department = myDepartmentVALID [2006-08-01,2006-08-31]

Zahlreiche Optimierungsmöglichkeiten

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1. Modell für das Lernen in Unternehmensumgebungen• Wissensreifungsprozess

2. Methodik für die situationsbewusste Unterstützung• Situationsgesteuertes Lernen

3. Dienste für die situationsbewusste Unterstützung• Professional Learning Ontology als Domänenontologie• Referenzarchitektur• Kompetenzorientierte Dienste

4. Kontextinfrastruktur• Datenmodell und Dienst

5. Evaluierung• Implementierung• Modellvalidierung • formative und summative Systemevaluierung

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5. Implementierung

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5. Agentenbasierte Empfehlungen

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5. Eingebettet in Portallösungen

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5. Tray-Anwendung/Sidebar

Tray-Anwendung• Zeigt Hinweisfenster an• Ändert die Farbe

Bei Aktivitierung erscheint eine Sidebar

Einbettung der Sidebar in als Google Gadget möglich

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5. Evaluation

Validierung des Wissensreifungsmodells• Qualitative Studie @ SAP, die Bruchstellen bestätigte• Quantitative Studie von Wikipedia-Artikeln, die die

Kriterien der Phasen bestätigte

Formative Evaluierung des Konzeptes des situationsgesteuerten Lernen

Summative Evaluierung des resultierenden Gesamtsystems• Extern durchgeführt durch LTRI, London Metropolitan

University• Zwei Firmen mit jeweils N=10 Mitarbeitern

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5. Ergebnisse der Evaluation

Situationsgesteuertes Lernen wirdgrundsätzlich positiv und nützlich bewertet

Kritisch ist die Verfügbarkeit von geeigneten Materialien, was tendenziell schlechtere Ergebnisse bei der Firma mit dem geringeren Angebot zeigte

Störung der Arbeitsabläufe wurde kaum beklagt

Beobachtung durch Kontextsensoren war nur für 1/3 der Teilnehmer bedenklich

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5. Zusammenfassung und Ausblick

Wissensreifungsmodell als Makromodell• Potential für viel weiter gehende Unterstützungsformen (->

MATURE) Situationsgesteuertes Lernen

• Prozessmodell und systematische Ableitung von Systeminterventionen

Professional Learning Ontology• breiter angelegt als vergleichbare Ansätze, Ableitung der Dienste• Analyse von Kompetenzbeziehungen und –subsumtion

o gehen in gegründete Standardisierungsgruppe ein

Kompetenzorientierte Lernunterstützungsdienste Kontextmanagementinfrastruktur

• mit Unterstützung für Unsicherheit und Alterung (und Ontologien)• auch z.B. für AAL-Szenarien geeignet (wird in SOPRANO

eingesetzt) Gesamtsystem in realen Unternehmensumgebungen

getestet