XML-STANDARDS ALS MOTOR
FÜR DEN AUSBAU VIRTUELLER LEHRANGEBOTE

Abstract

Distributed learning environments and content often lack common basis for the exchange of learning materials. This delays or even hinders both innovation and delivery of learning technology. Standards for platforms and authoring may provide a way to improve interoperability and cooperative development. This article provides an XML-based approach to this problem promoted by the IMS Global Learning Consortium.

Die Digitalisierung des Bildungsangebotes wird inzwischen seit einigen Jahren vorangetrieben und deren Notwendigkeit vielfach propagiert. Tatsächlich sind seitdem landesweit an zahlreichen Einrichtungen Systeme und Materialien für die virtuelle Lehre entwickelt worden. Daneben findet man im Internet eine große Zahl an mehr oder weniger systematisch aufgebauten und gepflegten Angeboten. Die Nutzung dieser Ressourcen ist aus der heutigen Bildungslandschaft nicht mehr wegzudenken.

Potentielle Anwender dieser Angebote, seien es nun Lerner oder Lehrer, sehen sich bei der Nutzung der neuen Techniken jedoch oft mit nicht unerheblichen Hindernissen konfrontiert: Jede virtuelle Lernumgebung folgt ihrem eigenen Verständnis von der ›richtigen‹ Benutzerführung; die Materialien sind oft auf die Lehrpläne und Bedürfnisse der jeweiligen Anbieter zugeschnitten und decken sich nicht mit dem Bedarf Externer; Dateiformate, wie PowerPoint und Flash-Anwendungen, erschweren zusätzlich den gezielten Zugriff auf die für eigene Ziele interessante Ausschnitte aus umfangreicheren Angeboten. Die Liste ließe sich noch um einige Punkte ergänzen.

Bemerkenswert ist in diesem Kontext, dass US-amerikanische Universitäten die Entwicklungsleistung zunehmend von externen Providern erbringen lassen und die Hochschulen nur noch als ›Wissensmakler‹ agieren, während hierzulande ein breiter Konsens darüber besteht, dass Inhalte und Werkzeuge selbst zu erstellen seien. Daraus ergibt sich in der Folge, dass der virtuelle amerikanische Bildungsmarkt in der Breite wesentlich weiter entwickelt ist als der deutsche.

Lehreinheiten im Baukastenprinzip

Zieht man diese Aspekte zusammen mit der im Vergleich zu herkömmlichen Veranstaltungen erheblich höheren Arbeitsleistung für die Erstellung einer virtuellen Präsenz-Vorlesungsstunde in Betracht, ist die Forderung nach der Wiederverwendbarkeit digitaler Lehreinheiten, der Nutzung von Synergie- und Bündelungseffekten und der Disaggregation komplex strukturierter virtueller Vorlesungen und Seminare nicht nur verständlich, sondern auch berechtigt. Das Ziel wäre die effiziente und effektive Zusammenstellung digitalisierter Lehreinheiten im Baukastenprinzip.

Sind solche Baukästen vorstellbar und wie sollten sie beschaffen sein? Ein wichtiges Merkmal wären Dateiformate, die – möglichst plattformunabhängig – keinen Beschränkungen, wie dem oben erwähnten PowerPoint- und Flash-Format, unterliegen und von sich aus Mechanismen zur Modularisierung der Inhalte, beziehungsweise den gezielten Zugriff auf Dokumentteile, unterstützen. Zudem sollten Informationen für interaktive Inhalte, wie Übungen und Simulationen, in den Dokumenten selbst kodierbar sein. Zur Unterstützung der Austauschbarkeit der Materialien und deren effizienter Produktion sind Standards in Form von ›Schablonen‹ wünschenswert, die alle Gesichtspunkte zur inhaltlichen und didaktischen Umsetzung berücksichtigen. Vergleichbares gilt für Zeichensatzprobleme, die besonders bei Materialien für die Fremdsprachenausbildung zu berücksichtigen sind. Anwendungssoftware zur Erstellung und Vorhaltung virtueller Lehr- und Lerneinheiten sollte wiederum den Entwicklungsprozess optimal unterstützen und die beschriebenen Anforderungen für alle Benutzergruppen möglichst transparent implementieren.

Flexibilität und Plattformunabhängigkeit durch XML

Als Lösung für eine flexible und plattformunabhängige Produktion digitalisierter Materialien bietet sich seit einigen Jahren die eXtensible Markup Language (XML) an, 1996 mit dem Ziel eingeführt, HTML langfristig als ›Lingua Franca‹ des Web zu ersetzen. HTML ist ein wenig flexibler Mix an festgelegten Direktiven für die Strukturierung und Darstellung von Dokumenten – ein Großteil der in HTML verwendeten Auszeichnungselemente wie <H1>, <H2> und <EM> dient der Kontrolle des Layouts. Demgegenüber besitzt XML einige bedeutende Vorteile: Trennung von Struktur beziehungsweise Inhalt und Layout, Festlegung eigener Auszeichnungselemente – genauer gesagt, einer eigenen Dokumenttyp-Definition (DTD) –, Mechanismen für den gezielten Zugriff auf Dokumentteile, Unicode-Unterstützung und anderes mehr.

Am Beispiel eines einfachen Glossars wird der Unterschied zwischen HTML und XML deutlich.

Der entsprechende HTML-Code (ohne Kopf) könnte folgendermaßen aussehen:

Ein Web-Browser stellt diese Zeilen wie in der nächsten Grafik dar:

Während in HTML-Dokumenten nur die festgelegten Direktiven zulässig sind, ermöglicht XML die Einführung eigener Auszeichnungselemente wie <Glossar>, <Eintrag>, <Deutsch>, <Englisch>, die auf die Mitführung jeglicher Layout-Information verzichten und zudem – im Gegensatz zu den abstrakten HTML-Elementen <tr> (table row) und <td> (table data) – Rückschlüsse auf die dargebotene Information zulassen.

Das Glossar als XML-Dokument (ohne Kopf):

Zur Darstellung von XML-Dokumenten kommt die eXtensible Stylesheet Language (XSL) zum Einsatz, die Funktionen und Regeln für die Präsentation der XML-Elemente bereitstellt. Diese Mechanismen können XML-Dokumente nicht nur wie in obigem Beispiel zur Darstellung in einem Web-Browser aufbereiten, sondern auch für die Ausgabe in vielen weiteren Formaten wie dem Portable Document Format (PDF). Zudem besteht die Möglichkeit, mittels XSL-Stylesheets gezielt Teile von Dokumenten darzustellen, während HTML-Dateien vollständig geladen werden müssen.

Standardisierungsbemühungen

Die Vorteile, die XML gegenüber HTML besonders bei größeren Mengen gleichartiger Dokumente ausspielt, lassen sich nicht nur für Glossare, sondern auch für interaktive Übungen, landeskundliche Materialien, Grammatiken, Scripte et cetera nutzen.

Die Mächtigkeit des Ansatzes kann sich jedoch ins Gegenteil verkehren, wenn die an der Produktion von Lehrmaterial Beteiligten Insellösungen in Form eigener XML-Dokumenttyp-Definitionen schaffen. Der Aufwand zur Anpassung fremder Dokumente für den Einsatz im eigenen Umfeld ist nicht unerheblich und im Sinne der gemeinsamen Ressourcennutzung wie im Kontext virtueller Hochschulen unökonomisch.

Angesichts dieser Problematik haben sich in der Vergangenheit mehrere Organisationen, wie das IEEE Learning Technology Standardisation Committee, die Advanced Distributed Learning (ADL) Initiative, das Aviation Industry CBT Committee (AICC) und das ISO/IEC JTC1 SC36 Learning Technology, um Standardisierungen im Bereich virtuellen Lernens bemüht. Einen weiteren viel versprechenden Ansatz verfolgt das IMS Global Learning Consortium, Inc. (IMS). Zu den Mitgliedern der Non-Profit Organisation zählen unter anderem eine Reihe bekannter Hersteller, Bildungseinrichtungen und Einrichtungen der öffentlichen Hand wie Apple, IBM, Microsoft, Oracle, das Massachusetts Institute of Technology (MIT) und die Open Universiteit Nederland. Das IMS treibt die Entwicklung und Förderung offener XML-basierter Spezifikationen voran, die gezielt Aktivitäten im Bereich des verteilten Online-Lernens, wie beispielsweise das Auffinden und die Nutzung von Lernmaterialien oder die Nachverfolgung von Lernfortschritten und Lernleistungen, unterstützen sollen.

• Die Question & Test Interoperability Specification (QTI) beschreibt eine Grundstruktur zur Darstellung von Frage- und Testdaten (Item und Assessment). Die Spezifikation ermöglicht den Austausch dieser Daten, sowohl zwischen Lernmanagementsystemen als auch zwischen Autoren, Bibliotheken und Sammlungen von Inhalten. Sie ist erweiter- und anpassbar, um die sofortige Übernahme, selbst in spezialisierten oder proprietären Systemen zu erlauben.

• Die IMS Content Packaging Specification liefert die Funktionalität zur Beschreibung und zum Packen von Lernmaterialien, wie individuelle Kurse oder Kurssammlungen, in interoperabel verteilbare Pakete. Content Packaging zielt auf die Beschreibung, die Struktur und den Ablageort von Online-Lernmaterial sowie die Definition von einigen besonderen Inhaltstypen ab. Die Content Packaging Specification richtet sich primär an Inhaltsproduzenten, Hersteller von Lernmanagementsystemen und Dienstleister im Lernbereich. Lernmaterialien, die mit dem IMS Content Packaging XML-Format beschrieben und gepackt werden, sollten mit jedem Werkzeug, das die Spezifikation unterstützt, interoperabel sein. Autoren von Inhalten entwickeln Material in der Gewissheit, dass es auf jedem der Spezifikation entsprechenden System verteilt werden kann.

• Die IMS Learning Resource Meta-data Specification wurde geschaffen, um dem Umstand entgegenzuwirken, dass es der inzwischen großen Zahl an Softwarewerkzeugen zur Erstellung von Lernmaterialien einem gemeinsamen Mechanismus mangelt, die Materialien aufzufinden und zu nutzen. Eine Metadaten-Spezifikation sorgt bei der Auffindung und Nutzung von Ressourcen für effizientere Prozesse, indem eine Struktur definierter deskriptiver Label angeboten wird, die Lernressourcen beschreiben beziehungsweise katalogisieren.

• Die IMS Learner Information Package Specification ist eine Sammlung von Informationen über Lerner oder Produzenten von Lerninhalten. Die Spezifikation zielt auf die Interoperabilität von internetbasierten Lernerinformationssystemen mit anderen Systemen, die die Internet-Lernumgebung unterstützen. Absicht der Spezifikation ist es, eine Menge von Paketen zu definieren, die eingesetzt werden können, um Daten mit Lernerinformationsservern auszutauschen, die der IMS-Spezifikation entsprechen.

• Die IMS Reusable Competency Definition Specification legt ein Informationsmodell fest, um Kompetenz-Definitionen – primär im Kontext des Online- und verteilten Lernens – zu beschreiben, zu referenzieren und auszutauschen. In dieser Spezifikation wird das Wort ›Kompetenz‹ in einem sehr allgemeinen Sinn gebraucht und bezieht Fertigkeiten, Wissen, Aufgaben und Lernergebnisse mit ein. Diese Spezifikation bietet die Funktionalität, Schlüsselcharakteristika einer Kompetenz, unabhängig von ihrem Gebrauch in einem bestimmten Kontext, formal darzustellen und die Interoperabilität zwischen Lernsystemen, die Kompetenzinformationen vorhalten, zu ermöglichen.

• Gegenstand der IMS Enterprise Specification ist die Definition einer standardisierten Menge von Strukturen zum Austausch von Daten, um eine möglichst optimale Integration von Schulungsmanagementsystemen in bestehenden IT-Landschaften sicherzustellen. Firmen, Schulen, Behörden und Softwarehersteller haben große Investitionen in Verwaltungssysteme für Schulungen, Studenten, Finanzen, Bibliotheken, elektronischer Ressourcen und viele weitere Bereiche getätigt. Die Strukturen der Spezifikation bieten eine Grundlage für die standardisierte Bindung von Daten. Sie erlauben Software-Entwicklern, Schulungsmanagement-Prozesse zu erzeugen, die über unabhängig voneinander entwickelte Systeme hinweg zusammenarbeiten.

Anwendungen

Ein einfaches Beispiel aus der Question & Test Interoperability Specification vermittelt einen ersten Eindruck von möglichen Umsetzungen der Spezifikation. Eine Wahr/Falsch-Frage ohne Verarbeitung von Antworten könnte als interaktive Übung folgendermaßen dargestellt werden:

Die korrespondierende Formulierung in QTI-XML zeigt der folgende Quelltextausschnitt:

Der QTI-Kode kann für den Anwender vollkommen transparent sein. Inzwischen sind Applikationen verfügbar (siehe unter anderem <http://www.imsproject.org/direct/getproducts.cfm>(29.10.2001)), die die Spezifikation in Form von Windows-, Java- oder HTML-basierten Anwendungen implementieren und es Lernern und Autoren erlauben, im gewohnten Look & Feel zu arbeiten. Nichtsdestotrotz können die Produkte der verschiedenen Hersteller Testmaterialien untereinander austauschen, da die Daten wie im obigem Bespiel im QTI-XML-Format vorliegen. QTI differenziert zwischen Basisantworttypen und Basisdarstellungstpyen, aus denen sich insgesamt zwölf Antworttypen ableiten lassen, die zum Teil wiederum variierbar beziehungsweise kombinierbar sind.

Detaillierte Beschreibungen der skizzierten Spezifikation des IMS Global Learning Consortiums finden sich unter der folgenden Internetadresse: <http://www.imsproject.org> (29.10.2001). Dort wird auch das Verhältnis zu anderen Standardisierungsbemühungen diskutiert.

Systeme

Es existieren eine Reihe von Firmen und Einrichtungen, die die IMS-Spezifikationen beziehungsweise Teile davon implementieren (Siehe <http://www.imsproject.org/direct/getproducts.cfm> (29.10.2001) und die folgende URL: <http://www.imsproject.org/direct/getorgs.cfm> (29.10.2001)). Funktionsumfang, unterstützte Plattformen und Preismodelle der Systeme differieren stark. Die Palette reicht von windowsbasierten Anwendungen für kleinere Gruppen bis hin zu vollständig webbasierten Umgebungen.

Den In- und Export IMS-konformer Lerneinheiten unterstützt beispielsweise Perception for Windows und Perception for Web der Firma Question Mark (<http://www.questionmark.com> (29.10.2001)). Die Erstellung der Materialien erfolgt in der sehr intuitiv zu bedienenden Windows-Anwendung Perception for Windows. Dabei wird die Erstellung interaktiver Inhalte durch Wizards unterstützt und eine Vielzahl an Übungstypen angeboten. Die Lerneinheiten verwaltet eine mitgelieferten Datenbank, die auch die Erstellung von Lerneinheiten in Teams unterstützt. Die Autoren können die Ergebnisse ihrer Arbeit in einem Vorschaufenster testen.

Ergänzend zu Perception for Windows ermöglicht die Komponente Perception for Web, die Inhalte über das Internet anzubieten. Die zuvor unter Windows entwickelten Einheiten müssen dazu nicht mehr weiter bearbeitet werden. Über Perception for Web können zudem Kurse, Kurssteilnehmer und -leiter eingerichtet und verwaltet werden. Reportfunktionalitäten erlauben die Nachverfolgung von Lernfortschritten und Testergebnissen.

Im Open Source-Bereich setzen das Integrierte Lern-, Informations- und Arbeitskooperationssystem (ILIAS) der Universität Köln (Siehe die Adresse <http://www.ilias.uni-koeln.de/ios/index.html> (29.10.2001)) und die Open Knowledge Initiative (OKI) des Massachusetts Institute of Technology (<http://web.mit.edu/oki/> (29.10.2001)) auf die Spezifikationen des IMS Global Learning Consortiums. Während sich OKI noch in der Entwurfsphase befindet, ist ILIAS bereits in der Version 2.x verfügbar. Bei letzterem handelt es sich um ein leistungsfähiges, vollständig webbasiertes Client-Server-System, das Autorenwerkzeuge, personalisierbare Lernumgebungen, Administrationstools sowie Kommunikations- und Kollaborationsinstrumente anbietet.

Ausblick

XML-basierte Spezifikationen für virtuelle Lernumgebungen befinden sich in einem vergleichsweise frühen Entwicklungsstadium. Wie bei anderen Standardisierungsbemühungen sind noch einige Änderungen und Erweiterungen zu erwarten. Das Engagement von Seiten namhafter Hersteller und Bildungseinrichtungen weist aber darauf hin, dass derartigen Standardisierungsbemühungen ein hoher Stellenwert beigemessen wird.

Die Austauschbarkeit von Lernmaterialien und deren effizientere Produktion stellen zusammen mit verbesserten Zugriffsmöglichkeiten attraktive Gesichtspunkte dieser Entwicklung dar. Die eigenen Erfahrungen, die im Rahmen XML-basierter Projekte zur Erstellung von Sprachlernmaterialien gesammelt werden konnten, sind durchweg positiv. Durch die Trennung von Inhalt und Layout beziehungsweise Funktionalität lies sich nicht nur der Entwicklungsaufwand für Sprachlernmaterialien reduzieren. Die Projektmitarbeiterinnen und -mitarbeiter stellten fest, dass auch qualitativ bessere Materialien erstellt wurden. Zwei Aspekte schienen sich in dieser Hinsicht optimal zu ergänzen: Zum einen war es den Autoren möglich, die entwickelten XML-Inhalte jederzeit in der Lernersicht zu betrachten und entsprechend das Erscheinungsbild einschätzen zu können. Zum anderen entlastete die zwar für die Lernanwendung entwickelte, aber dennoch restriktive XML-DTD die Autoren von allen Fragen des Layouts und anderen Problemen, die bei der Erstellung von HTML-Seiten üblicherweise auftreten. Gerade die vorgegebene Dokumentenstruktur hat die Konzentration auf Didaktik und Inhalt der Materialien entscheidend verbessert.

Es bleibt die Frage, ob es für kleinere Organisationen möglich sein wird, ausreichend finanzielle und personelle Ressourcen für den Betrieb derartiger Client/Server-Systeme aufzubringen. Gerade im Hochschulbereich wäre ein landesweiter Ansatz mit zentraler Systembetreuung und Anwenderunterstützung denkbar und sinnvoll.

Thomas Oberhofer (Erlangen)

Sprachzentrum der Universität Erlangen
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t.bein@germanistik.RWTH-Aachen.de