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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-86995
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8699/


Hermann, Christoph

Techniken und Konzepte für den nachhaltigen Einsatz von Vorlesungsaufzeichnungen

Concepts and techniques for the sustainable application of lecture recordings

Dokument1.pdf (20.316 KB) (Vollständige Dissertation im PDF-Format) (md5sum: 3e613c0f426c7efe1943226cca9ef1cf)

Kurzfassung in Deutsch

In dieser Arbeit werden Techniken und Konzepte für den nachhaltigen Einsatz von Vorlesungsaufzeichnungen vorgestellt. Diese basieren auf der detaillierten Auswertung der über mehrere Jahre durchgeführten empirischen Befragungen und der Analyse von Logfiles und Nutzungsdaten.

Die über die Jahre gesammelten und erhobenen Nutzungsdaten von Aufzeichnungsdokumenten wurden ausführlich untersucht. Die daraus resultierende Bestandsaufnahme offenbart viele Schwächen der an Hochschulen gewachsenen Systemlandschaft sowie der zur Aufzeichnung von Vorlesungen eingesetzten Software-Werkzeuge.

Daher wurden Technologien und Dienste entwickelt, welche die Aspekte der Archivierung, Auffindbarkeit und Wiederverwendung von Aufzeichnungsdokumenten unterstützen und die Basis dafür schaffen, Aufzeichnungsdokumente und deren Nutzungsdaten in Zukunft besser verwenden zu können. Die entwickelten Technologien und Dienste unterstützen die Aspekte der Archivierung, Auffindbarkeit und Wiederverwendung von Aufzeichnungsdokumenten womit sie die Basis schaffen, Vorlesungsaufzeichnungen und deren Nutzungsdaten in Zukunft spezifischer einzusetzen.

Das Electures-Wiki, ein zeitbasierter Empfehlungsdienst, sowie die verbesserte Relevanzbewertung und Suche in Aufzeichnungsdokumenten bilden die Kerninhalte dieser Dissertation.

Bei deren Entwicklung stand stets die Anwendbarkeit, also die Alltagstauglichkeit im Vordergrund, welche zusätzlich immer durch empirisch und theoretisch begründete Beobachtungen und ausführliche Analysen der vorliegenden Daten gestützt wurde.

Ein Fokus dieser Arbeit liegt deshalb auch auf den interessanten Erkenntnissen, die sich aus den über viele Jahre als "Nebenprodukt" gesammelten Daten der praktischen Nutzung von Vorlesungsaufzeichnungen gewinnen lassen, welche als Richtschnur für die Konzeption und Implementation neuer Technologien und Dienste für Vorlesungsaufzeichnungen dienen.

Zu den Diensten zählen in erster Linie das Electures-Portal und das Electures-Wiki.
Ersteres hat als primäres Ziel die effiziente und zukunftssichere Speicherung und Bereitstellung von Aufzeichnungsdokumenten. Hierfür wurden Konzepte zur Organisation, langfristigen Archivierung und Bereitstellung von Aufzeichnungsdokumenten über das Internet entwickelt.

Eingesetzt in einem geeigneten didaktischen Szenario, kann dies - durch die Nutzung und Wiederverwendung von Aufzeichnungsdokumenten - zur Verbesserung der Aktivität der Studierenden und der Zusammenarbeit mit anderen Teilnehmern führen. Das Spezifikum dieser Integration zielt darauf ab, innerhalb des Electures-Wikis die vorhandenen Lehr- und Lernmaterialien visuell referenzieren zu können. Die ebenfalls entwickelte Technologie aofconvert, bietet die Möglichkeit aus den vorhandenen Materialien Bilder und andere Formate wie PDF zu erzeugen. Diese können dann innerhalb des Wikis zur exakten visuellen Referenzierung der Materialien und zur Erarbeitung eines Skriptums verwendet werden.

Vorgenommene Untersuchungen der Nutzungsdaten von Aufzeichnungsdokumenten zeigen auf, dass das Nachfrageverhalten der Studierenden nach bestimmten Materialien von den Abgabezeitpunkten von Übungsblättern und Prüfungsterminen abhängt.
Die Identifizierung auffallender Periodizitäten und Ausreißer führten zum Entwurf und zur Entwicklung eines neuen zeitbasierten Algorithmus für einen Empfehlungsdienst für Aufzeichnungsdokumente. Durch die Auswertung des zeitlichen Kontextes können mit diesem deutlich bessere Vorschläge generiert werden, als es im direkten Vergleich mit anderen Algorithmen möglich ist.

Es wird detailliert auf die Suche in Aufzeichnungsdokumenten eingegangen. Bisherige Ansätze aus dem Text-Retrieval weisen deutliche Schwächen bei der Anwendung auf Aufzeichnungsdokumente auf. Daher wurde die Technologie aofanalyzer zur Analyse und Relevanzbewertung von Aufzeichnungsdokumenten entwickelt. Damit können alle im Electures-Portal verfügbaren Materialien für eine Suche genutzt werden. Hierfür wurde, neben Dokumenten in Standardformaten wie PDF oder Office-Formaten, das für Vorlesungsaufzeichnungen verbreitete, aber undokumentierte LECTURNITY-Format analysiert und für die Suche zugänglich gemacht. Durch Extraktion weiterer ungenutzter Merkmale zusammen mit den enthaltenen Annotationen und dem Textinhalt können diese zur Relevanzbewertung verwendet werden. Basierend auf der Analyse und Auswertung der Freihandannotationen wird somit eine detailliertere und präzisere Relevanzbewertung der Inhalte realisiert.

Speziell diese Technologien schaffen die Voraussetzungen für die Entwicklung einer Suchmaschine für Aufzeichnungsdokumente. Die Benutzeroberfläche unterstützt das Prinzip des search-as-you-type sowie die Autovervollständigung der Eingabe. Darüber hinaus wird durch die Integration von aofconvert eine verbesserte Darstellung der Suchergebnisse erzielt und das direkte Abspielen der Aufzeichnungsdokumente an der exakten Stelle der Suchtreffer realisiert.


Kurzfassung in Englisch

We present concepts and techniques for the sustainable application of lecture recordings. These concepts and techniques are based on the analysis of empirical surveys conducted over several years and a thorough analysis of log files and usage data collected at the faculty of engineering at the University of Freiburg. Our review of the situation discloses several weaknesses of the university's information technology infrastructure, which have continuously evolved in the last decades. It also includes shortcomings of the employed software tools.

Therefore technologies and services addressing several aspects of lecture recordings use were developed, such as archiving, retrieval and reuse. Our major contributions comprise the development of the Electures-Wiki, a time based recommender system and an improved search engine for lecture recordings. We describe how these developments paved the way to improvements in the daily use of lecture recordings and usage data.

The suitability of these applications for daily use is essential.On top of that, all of the tools we have developed are backed by theoretical and observational research as well as detailed empirical analysis.

In the course of this thesis, we will show that casually collected data from the daily use of lecture recordings can be used to derive fascinating findings. These can be used as guidelines for conception and implementation of new technologies and services for lecture recordings.

We created the Electures-Portal to store and deliver lecture recordings. For this, we developed concepts and techniques for the organisation, storage and delivery of lecture recordings. Existing constraints, such as integration into university information technology infrastructure and copyright laws, had to be considered. In addition, the Electures-Portal, the materials stored therein and materials use data etablished the basis for further development work.

The Electures-Wiki combines the collaborative concept of wikis with lecture recordings. By widely employing this wiki using an appropriate didactic setting, the learning outcome of the students could be increased. Reusing all available learning materials improves the activity and collaboration between students. To make this possible, a tool called aofconvert was implemented, which enables the user to convert the materials into a series of pictures or other formats, such as PDF. These pictures can then be used within the Electures-Wiki to visually reference the learning materials at precise locations within them and to create a printable script based on wiki-pages.

One important finding that arose from the careful analysis of the lecture recording usage data was that demand for these materials varies over time and is highly correlated to homework deadlines or exam dates. We have identified bursts and periodicities in this data. This led us to develop a novel approach for a time based recommender system for lecture materials. Our recommender system delivers better results than standard boolean recommender systems.

We discuss searching in lecture recordings. Existing techniques from the area of text retrieval have several weaknesses when applied to lecture recordings. We therefore developed and improved different technologies to solve the problem of analysis and relevance estimation of lecture recordings.

Another software tool, aofanalyzer, is able to search through all available materials of the Electures-Portal. In addition to documents in standard formats such as PDF or Office Documents, we analysed other types of materials such as the undocumented and proprietary LECTURNITY format and made them accessible for search. We extracted several as yet unused attributes of these materials and utilized them, together with the extracted freehand annotations and the contained text, to achieve a precise relevance estimation during the search process.

These technologies made it possible to develop a search engine that was integrated into the Electures-Portal. The search interface supports search-as-you-type, a feature known from Google Search as Google Instant. The integration of aofconvert led to improved presentation of search results. Furthermore, a direct replay of lecture recordings at the point where the search term occurs in the documents was also implemented.


SWD-Schlagwörter: Vorlesung , Aufzeichnung , Suche , Empfehlungssystem , Wiki
Freie Schlagwörter (deutsch): E-Lecture , Vorlesungsaufzeichnung , Techsmith Camtasia Codec , Lecturnity
Freie Schlagwörter (englisch): electures , lecture recordings , shot detection , Lecturnity , Techsmith Camtasia Codec
Institut: Institut für Informatik
Fakultät: Technische Fakultät (bisher: Fak. f. Angew. Wiss.)
DDC-Sachgruppe: Informatik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Ottmann, Thomas (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 09.07.2012
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 31.07.2012
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