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Interaktive Visualisierung von Netzwerken am Beispiel von Lernobjekten

Interaktive Visualisierung von Netzwerken am Beispiel von Lernobjekten
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Boris Kantwerk
  • Abgabedatum: August 2002
  • Umfang: 152 Seiten
  • Dateigröße: 5,0 MB
  • Note: 2,0
  • Institution / Hochschule: Universität Paderborn Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-6174-4
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-6174-4 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-6174-4 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Kantwerk, Boris August 2002: Interaktive Visualisierung von Netzwerken am Beispiel von Lernobjekten, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Hypermedia, Informationsvisualisierung, Hyperbolic Browser, Learning Object Metadaten, LOM

Diplomarbeit von Boris Kantwerk

Inhaltsangabe:

Die vorliegende Diplomarbeit „Interaktive Visualisierung von Netzwerken am Beispiel von Lernobjekten“ beschäftigt sich mit der Aufgabe, aus Lernobjekten bestehende Netzwerke zu visualisieren und in ihnen zu navigieren. Hierbei werden aktuelle Ansatze aus der Informationsvisualisierung auf Verwendbarkeit untersucht.

Unter Lernobjekt versteht man in diesem Zusammenhang jedes beliebige Medium im Gesamtzusammenhang des computerunterstutzten Lehrens und Lernens. Diese Lernobjekte sind hierarchisch untergliedert. Relationen dienen dazu, diese miteinander zu verbinden. Die durch die Verbindung entstehenden Lernnetzwerke können groß und komplex sein.

Visualisierung ist aus Sicht des Menschen eine der natürlichsten Möglichkeiten, komplexe Strukturen darzustellen, da unsere hoch entwickelten Fähigkeiten zur zwei- und dreidimensionalen Mustererkennung uns erlauben, Bilddaten schnell und effizient aufzunehmen und zu verarbeiten. Die Informationsvisualisierung stellt Methoden bereit, um netzwerkartig organisierte Daten, wie Lernnetzwerke, grafisch darzustellen. Interaktion ermöglicht ein umfassendes und leistungsfähiges Zusammenspiel zwischen Mensch und Computer. Auf diese Art und Weise können Navigationsmethoden innerhalb der visualisierten Modelle bereitgestellt werden.

Ziel dieser Arbeit ist es, eine angemessene Visualisierungstechnik für Lernnetzwerke zu erstellen. Durch die Verwendung von Interaktions- und Navigationstechniken soll dem Benutzer eine geeignete Navigationsmöglichkeit innerhalb der Lernnetzwerke gegeben werden.

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung 1
2. Einordnung der Arbeitsziele 4
2.1 Hypertext und Hypermedia 4
2.1.1 Einführung 4
2.1.2 Gründe für Hypermedia im Lehr-Lern-Kontext 5
2.1.3 Lernprobleme bei der Nutzung von Hypermedia 7
2.2 Interaktion 8
2.2.1 Einführung 8
2.2.2 Interaktionsaufgaben 9
2.2.3 Direkte Manipulation 10
2.3 Metadaten 12
2.3.1 Einführung 12
2.3.2 Konzepte für Metadaten im Internet 13
2.3.3 Dublin Core 15
2.3.4 Learning Object Metadata 16
2.4 Aufbau des hypermedialen Netzwerkes 19
2.4.1 Einführung 20
2.4.2 Hierarchiestufen 20
2.4.3 Relationen 21
2.4.4 Beispielnetzwerk 24
2.5 Konkretisierung der Problemstellung 25
3. Visualisierung 26
3.1 Einführung 26
3.2 Taxonomien in der Informationsvisualisierung 28
3.3 Fokus + Kontext Techniken 30
3.4 Visualisierungstechniken 31
3.4.1 Zweidimensionale Visualisierungstechniken 32
3.4.1.1 Treemap 32
3.4.1.2 Hyperbolic Browser 35
3.4.1.3 Cheops-Hierarchie 39
3.4.2 Dreidimensionale Visualisierungstechniken 43
3.4.2.1 Cone & Cam Tree 43
3.4.2.2 Dreidimensionale Hyperbolische Graphen (H3) 45
3.4.2.3 Selbstorganisierende Graphen 48
3.5 Zusammenfassung 50
4. Konzeption der Anwendung 52
4.1 Informationsstruktur in Lernnetzwerken 52
4.2 Bewertung der Visualisierungstechniken in Bezug auf Lernnetzwerke 54
4.2.1 Bewertungskriterien 54
4.2.1.1 Strukturiertheit 55
4.2.1.2 Prägnanz 56
4.2.1.3 Lokalität 56
4.2.1.4 Auswahlpräsentation 56
4.2.2 Beispielnetzwerke 56
4.2.3 Anwendung der vorgestellten Visualisierungstechniken 59
4.2.3.1 Treemap 60
4.2.3.2 Hyperbolic Browse 62
4.2.3.3 Cheops-Hierarchie 62
4.2.3.4 Cone Tree 63
4.2.3.5 H3 65
4.2.3.6 Selbstorganisierende Graphen 66
4.2.4 Zusammenfassung und Bewertung 68
4.3 Gegebene Systemumgebung 72
4.3.1 Systemüberblick OR-World 72
4.3.2 DBLom Editor 73
4.3.3 OR-World Portal 74
4.4 Entwurfsprinzipien interaktiver Benutzungsschnittstellen 76
4.4.1 Aufgabenangemessenheit 77
4.4.2 Selbstbeschreibungsfähigkeit 77
4.4.3 Steuerbarkeit 78
4.4.4 Erwartungskonformität 78
4.4.5 Fehlerrobustheit 79
4.4.6 Adaptivität 80
4.4.7 Erlernbarkeit 80
4.5 Anforderungen an die Software 81
5. Implementierung der Anwendung 83
5.1 Konzepte der Entwicklungsumgebung 83
5.1.1 Java Entwicklungsumgebung 83
5.1.2 Konfigurierbarkeit 85
5.1.3 Internationalisierung 86
5.2 Paketstruktur 89
5.3 Hypertree Komponente 89
5.3.1 Hypertree Java Bibliothek 90
5.3.2 Aufbau und Implementierung der Hypertree Java Bibliothek 91
5.3.3 Erweiterung der Hypertree Java Bibliothek 92
5.4 Datenbank 94
5.4.1 Implementierung einer Datenbankschnittstelle 94
5.4.2 Änderung des Datenbankmodells 95
5.4.3 Klassenstruktur des hypermedialen Netzwerkes 97
5.5 Grafische Benutzeroberflache 100
5.5.1 Menu und Color Panel 100
5.5.2 Hypertree Panel 102
5.5.3 Kontextmenü 103
5.5.4 Weitere Klassen 105
6. Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick 107
7. Literaturverzeichnis 110
Anhang A Herstellerverzeichnis 118
Anhang B Klassendiagramme in UML 119
Anhang C LOM Datenbankmodell 123
Anhang D Generierte Netzwerke 134
Anhang E Hyperbolische Geometrie 136
Anhang F Inhalt der beiliegenden CD 140
Anhang G Bedienungs- und Installationshinweise 141

Automatisiert erstellter Textauszug:

Eine Farbzuweisung für die Granularität der dargestellten LO kann nicht realisiert werden. Die Farben der Knoten werden benötigt, um die Art des Knotens genauer zu spezifizieren (überladen, singulär, selektiert, etc.) und dient somit als Navigationshilfe. Bei dieser Art der Darstellung liegen jedoch alle Knoten mit gleicher Granularität auf einer Ebene, so dass auf die Farbgebung verzichtet werden könnte. Die Cheops-Hierarchien sind für strenge Hierarchien konzipiert, und lösen das Problem der wiederverwendeten Knoten durch Knotenverdoppelung. Sie sind eher ungeeignet zur Darstellung von hypermedialen Netzwerken, da die Navigation aufgrund der Mehrdeutigkeit der Knoten nur top down möglich ist. Vorteil dieser Technik ist, dass sehr große Hierarchien auf kleinem Raum visualisiert werden können. 4.2.3.4 Cone Tree [...]

Kapitel 4: Konzeption der Anwendung 4.2.1.2 Prägnanz Prägnanz bezeichnet die Gestaltung von Bildschirmobjekten. Keil-Slawik fordert einfache und übersichtliche Formen. Hierbei soll die Wahrnehmung insofern unterstützt werden, dass die Auffindbarkeit und Selektierbarkeit von Objekten gut möglich ist. Wichtig ist hier auch die Unterscheidbarkeit von Wichtigem und Unwichtigem. Ausschlaggebend ist nicht die Gestaltung von Einzelelementen, sondern das Verhältnis der Objekte untereinander. Empfehlungen beinhalten die angepasste Darstellung von selektierten Objekten und einen geeigneten Kompromiss zwischen Abbildung und Abstraktion, so dass es nicht zu unnützen Detaildarstellungen kommt. Die Nutzung der Tiefe bei dreidimensionalen Darstellungen verletzten das Kriterium der Prägnanz in Bezug auf das Auffinden und Selektieren von Objekten. Kleinere Darstellungen weit entfernter Objekte erschweren das Auffinden und die Selektion. 4.2.1.3 Lokalität [...]

Bei der Strukturiertheit geht es primär um die räumliche Gestaltung von Texten und Grafiken, also um die Erstellung einer Arbeitsumgebung, die es ermöglicht, in Bezug auf Wahrnehmung und Manipulation, durch Interaktion Bedeutung zu erschließen. Als wichtigstes Strukturkriterium wird die räumliche Anordnung hervorgehoben. Hierbei spielt es eine Rolle, ob die Raumachsen linear oder, wie z. B. im hyperbolischen Raum, nichtlinear verlaufen. Hinsichtlich Wahrnehmung und Manipulation wird in zwei Darstellungsaspekte unterscheiden: die Angleichung der Darstellung an die Verhältnisse der realen Welt (Intuitivitätsaspekt) und die Vergrößerung des Darstellungsraums (Informationsdichteaspekt). Der Intuitivitätsaspekt unterstreicht eine bessere Benutzbarkeit durch die dem Menschen vertraute Darstellung des Informationsraumes. Der Informationsdichteaspekt hebt die Möglichkeit hervor, eine höhere Anzahl von Objekten gleichzeitig darstellen zu können. Die beiden Aspekte werden in Diskussionen der Informationsvisualisierung in der Regel als sich gegenseitig ausschließend behandelt. Welcher der beiden Aspekte dem anderen überlegen ist, lässt sich so pauschal nicht sagen, da diese Frage von weiteren Faktoren wie z. Β. den darzustellende Informationen abhängig ist. Die Strukturiertheit der Informationsdarstellung kann bei dreidimensionalen Visualisierungen zu weiteren Problemen führen: Desorientierung, Informationsverstopfung und Informationsverdünnung. Je höher die Freiheitsgrade im Raum sind, desto höher ist naturgemäß die Desorientierung. Die Überlagerung von Bildschirmobjekten wird als Informationsverstopfung bezeichnet. Außerdem kann es bei der Verteilung von Objekten im Raum zu einer Informationsverdünnung kommen, da sie zu weit auseinander liegen und so den konstruktiven Umgang verhindern. [...]

Arbeit zitieren:
Kantwerk, Boris August 2002: Interaktive Visualisierung von Netzwerken am Beispiel von Lernobjekten, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Hypermedia, Informationsvisualisierung, Hyperbolic Browser, Learning Object Metadaten, LOM

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