E-Learning und Digitale Bibliotheken · PDF fileKassel, 12.11.2002 Workshop ZKI Arbeitskreis...
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E-Learning und Digitale Bibliothekenmit MILESS und MyCoRe
http://miless.uni-essen.de/ http://www.mycore.de/
Frank LützenkirchenHochschulRechenZentrum der Universität Essen
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E-Learning und Digitale Bibliotheken: Einige Ansätze
- MILESS:Digitale Bibliothek multimedialer Lehr- und Lernmaterialien
- MyCoRe: Flexible Content Repositories mit konfigurierbarem Datenmodell
- Arbeitsteilung: Digitale Bibliotheken <<< >>> E-Learning-Systeme- Ariadne: Knowledge Pool System- E-Learning Standards:
Beschreibung von Inhalten: Lerneinheiten, Kurse- Lernobjekte in einer Digitalen Bibliothek verwalten:SCORM und IBM Content Manager V8 SCORM Prototyp
- Learning Content Management Systeme- Integration E-Learning-Plattform / Digitale Bibliothek:
Anbindung OpenUSS / Blackboard- Digitale Bibliothek als Backend für E-Learning Anwendung:
KUPFER- Standardisierung von Services: MIT Open Knowledge Initiative
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Intentionen und Ziele
Lehr- und Lernmaterial istvorhanden, aber Ziele des MILESS Projektes:
• oft mühsam auffindbar,verstreut in der Hochschule
• Zentraler, einheitlicher Zugangfür alle Fachbereiche,Suche und Navigation in einemhomogenen System• keine systematische Ordnung
• Sachliche, systematischeErschließung in bibliothekarischerQualität, Integration der Bibliothekin den Dokumentenworkflow
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Intentionen und Ziele
Lehr- und Lernmaterial ist Ziele des MILESS Projektes:• oft flüchtig,Verfügbarkeit nicht garantiert • Archivierung und Sicherung,
dauerhafte, zuverlässigeVerfügbarkeit
• Pflege des Distributionssystems(Web-Server) aufwendig
• Zentrale Plattform zur Verteilung von Materialien
• Manipulationsgefahr, Urheberschutzprobleme • Manipulationssicherheit,
Digitale Signatur, Zugriffsschutz• Elektronische Dissertationen
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Multimediales Material:
Intentionen und Ziele
Ziele in MILESS:
• Verschiedenste Formate• Unterstützung beliebiger Dateiformate
• Audio / Videomaterialien:Große Datenmengen
• Skalierbarkeit des Systems,Spezielle Audio-/Videosoftware
• "Zoo" verschiedener Systeme,verteilt über die Universität
• Schaffung einer Infrastrukturals nachhaltige, einheitliche Lösung
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Gemeinschaftsprojekt der zentralenEinrichtungen der Universität Essen
Fachbereiche
Universitäts-bibliothek
Medien-zentrum
Hochschul-rechenzentrum
http://miless.uni-essen.de/
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MILESS Überblick
• MILESS: Multimedialer Lehr- und Lernserver Essen• Genauer: Multimedialer Lehr- und Lernmittel-Server• Nicht: E-Learning-System (Kursmanagement, Diskussionsforen, ...)• Essener Digitale Bibliothek: Infrastruktur für die Universität Essen
• In Essen für Essen entwickelte Applikation, d .h. ursprünglichzugeschnitten auf Essener Anforderungen
• Dublin Core Datenmodell, XML-Schnittstellen, beliebige Dateitypen
• Benötigt IBM Content Manager, DB2 unter AIX / NT• Java-Applikation bestehend aus Servlets, Applets
• Open Source unter GNU General Public License, nichtkommerziell• Nachnutzung durch 12 andere Universitäten erfolgreich, z. B.Leipzig (Bach Digital), Jena (Urmel), ca. ein Dutzend Installationen
• Zunehmende Flexibilisierung zur einfacheren Nachnutzung• Teil der CampusSource Initiative NRW, Teil des MyCoRe Projekts
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MILESS Basis: Content Manager V7
Abbildung: Marc Schlüpmann, Universität Essen
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Content Manager: Wesentliche Funktionen
• Content Manager: Server-Komponenten mit DB2, TSM-Anbindung...• Enterprise Information Portal: Client-Komponenten u. Text Search
• Verwaltung und Speicherung von Metadaten und Content• Zentrale / dezentrale Object Server mit TSM Anbindung• Parametrische Suche, vergleichbar mit Suche in relationaler DB• Volltextsuche mit linguistischen Features• Über EIP verteilte Suche mit Anbindung an andere Backends• Programmier-Schnittstellen für Java, C++, C, ActiveX• Funktionen für Benutzer- und Rechtemanagement• Workflow-Funktionen• Einfache Beispiel-Applikationen (flaches Karteikarten-Datenmodell)• Administrations-Clients, ... (diese Liste ist nicht vollständig)
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RS/6000 SP mit mehreren Frames
Uni EssenCampusNetzwerk
Gigabit Ethernet30 GB
RAID
30 GB
RAID
Online Plattenpool (ca 800 GB)
IBM 3494 Tape Library(derzeit 12 TB)
3494-C2A 3494-L10 3494-D12
34903490
3590 3590
3590 3590
Ca. 800Band-lager-fächer
Internet via GWIN:155 Mbit/s
Anbindung an Gigabit Wissen-
schaftsnetz
36 GB
SSA
58 GB
SSA
58 GB
SSA
172 GB
SSA- Raid
172 GB
SSA- Raid
MILESSIBM DB2 ContentManagerObjectserverLibraryserverVideoserver
TSM
DB and WWWServices
login email services students
login email services staff
parallel batch
Serial batch
SCSI SSA
parallel batch
Web CMS
Mail-ServerIMAP
Neuer Video-Server
Scalable POWERParallel Switch
In 2002:Neue Tape-Library mitzunächst ca. >= 100 TB
In 2002:SAN-Lösung mit NAS-Gateway, ca.
1,6 TB Nutzspeicher0,8 TB Copy-Speicher
MILESS Hardware-Basis in Essen
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Architektur Content Manager V8
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Abbildung: Marc Schlüpmann, Universität Essen
MILESS Software-Architektur
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MILESS Datenmodell
• Dokumentenmodell ist Umsetzung des Dublin Core Element Set:Creator, Publisher, Contributor, Title, Subject, Description, Source, Coverage, Rights, Type, Format, Date, Language, ...
• Ergänzt um Modell für Personen / Körperschaftsdaten:Personen, Namensformen, Kontaktinformationen, ...
• Ergänzt um Modell für Dokumenten-Derivate und DateienEin Dokument in verschiedenen Formaten (HTML, PS, PDF, ...)
• Metadatensatz ist abgestimmt auf / mit
Deutsche Bibliothek:Elektronische Dissertationen
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Übersicht MILESS Datenmodell
Abbildung: Marc Schlüpmann, Universität Essen
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Allgemeine u. fachspezifische Suchmasken
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Liste der Suchergebnisse
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Anzeige der Dokumenten-Metadaten
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Applet-GUI für Autoren: Einstellen / Ändern
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Dissertation in verschiedenen Formaten
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Dissertation in LaTeX, Anzeige-Applet
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Java- oder Shockwave-Animation
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Video-Storyboard via XSL-Stylesheet
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Video-Storyboard, XML-Darstellung
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MyCoRe: Entstehung und Ziele
• Essener Lösung „MILESS“ ist spezialisiert auf die Essener Anforderungen (z. B. in Datenmodell, Graphische Oberflächen)
• „MILESS Community“ der Nachnutzer brachte zusätzliche Anforderungen, Flexibilisierungswünsche, neue Anwendungsgebiete ein
• Daher, ausgehend von MILESS, gemeinsame Entwicklung eines flexiblen, anpassbaren Software-Kerns („core“) zur Erstellung von digitalen Bibliothekssystemen / Archivlösungen (allgemein „Content Repositories“ -> CoRe), für verschiedene Backend-Datenbanken, unter anderem IBM Content Manager
• Entwicklung als Open Source auf Java-Basis unter GNU GPL• Kern, ergänzt um Anpassungen und Erweiterungen, bildet
jeweils eine lokale Lösung, z. B. für Münzsammlung, Papyri-Archiv, ...
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MyCoRe: Projektbeteiligte
• Universität Essen: Rechenzentrum, Bibliothek, Medienzentrum• Universität Jena: Rechenzentrum, Bibliothek• Universität Leipzig: Rechenzentrum• Universität Münster: Rechenzentrum, Bibliothek• Universität Halle: Rechenzentrum, Bibliothek• Universität Freiburg: Rechenzentrum • Universität Rostock: Rechenzentrum, Bibliothek, Informatik Prof. Heuer• Universität Bonn: Rechenzentrum• Universität Greifswald: Rechenzentrum• Universität Hamburg. Rechenzentrum, Bibliothek
• GWDG Göttingen mit Bayerischer Staatsbibliothek München• Universität Uppsala / Louisiana Tech University: Architectural History
• IBM Deutschland: Content Manager Gruppe, Forschung & Lehre
• Weitere potentielle Beteiligte / interessierte zukünftige Nutzer / KontakteDüsseldorf, Bochum, Mainz, BASF Ludwigshafen, Paul Hartmann AG ...
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MyCoRe: Ziele und Funktionalität
• Konfiguration statt Programmierung• Konfigurierbares Metadatenmodell• Konfigurierbares Layout über XSL Stylesheets• Flexibles internes logisches Dateisystem• Audio-/Video-Unterstützung• Unterstützung verschiedener Datenbank-Backends• Verteilte Suche über mehrere Systeme• XML Import/Export Schnittstellen• HTML GUI auch als Metadaten-Editor für Autoren• Anbindung Benutzer-/Rechteverwaltung an LDAP, ...• Schnittstellen für OAI, Z.39.50, Web Services: SOAP
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MyCoRe: Datenmodellierung
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MyCoRe Classification System:Browsing through classifications
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MyCoRe Internal Logical Filesystem:Separation of file metadata and content
MCRDirectory
*• directory structure • file names, types • size, MD5 checksum• date modified
stored in RDBMS
MCRNode
Manages file metadata
MCRFile
1
MCRFileContentStore
FCSContentManager FCSLocalFileSystem
Manages file content
FCSRealServer
various interfaceimplementations
FCSRemoteFTPServer FCSVideoCharger
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MyCoRe Internal Logical Filesystem:Audio/Video Stores and Extenders
MCRDirectory
*
1
• audio/video files can be treated asordinary files (import, export, ...)
• audio/video content will automatically bestored in appropriate streaming server
• audio/video files have additionalmetadata (bitrate, framerate, ...) and capabilities (start a streaming player)
MCRNode
MCRFile
MCRAudioVideoExtender MCRFileContentStore
FCSContentManager
FCSRealServer
FCSVideoCharger
AVXRealServer
AVCVideoCharger
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MyCoRe: Architektur
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Kassel, 12.11.2002 Workshop ZKI Arbeitskreis Netzdienste F. Lützenkirchen
Generation of HTML Pages by MyCoRe Servlets: Separation of Logic & Layout
MyCoRe Servlet
XML Document
Client Browser
MCRLayoutServlet
HTML Page
XSL Stylesheet
1
2
3
4
• Data
• Business Logic
• Layout instructions
• Independent functions, can be• changed• maintained• developed separately
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MyCoRe LayoutServlet:Three different sources of XML
Other MyCoRe Servlet
Static XML Document from Web Server Filesystem
Stored XML Document aspart of a MILESS derivate
Dynamically generated XML Document
ClientBrowser
1c
2b
2c
MILESS Derivate Servlet 2a1a
XSL Stylesheet
1b3
MyCoReLayoutServlet
4
Output HTML Page
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Verteilte Suche in MyCoRe:Remote Query Server & Clients
HTTP / XML
PräsentationSuchergebnisse
Lokale Suche
Lokale Suche
Lokale Suche
Lokale Suche
Lokale Suchez.B. Content Manager
Client
Server
Quelle: M. Zarick, Universität Rostock
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Digitale Bibliothekvs.
E-Learning-Plattform
Unterschiedliche Stärken / Schwerpunkte
Arbeitsteilung / Kooperation / Integration
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Digitale Bibliothek - Lehr- und Lernplattform
Schnittstellen,Services
DigitaleMultimediale
Bibliothek
• Lehrmaterial, Metadaten• Suche in Metadaten, inhaltsbasierte
Suche in Text, Bild, Video• Systematische Erschliessung,
Anbindung an externe Quellen• Audio-/Video-Streaming, ...• Archivierung, Backup• Konvertierung, Transcoding,
Versionsmanagement
E-LearningPlattform
• Lernender Benutzer, Lernprozess• Führung durch Lerninhalte
• Kursmanagement• Interaktive Tests, Gradebook
• Verwaltung der Studenten• Terminkalender, Ankündigungen
• Kommunikation: Foren, Chat
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Ariadne:
Wiederverwendbarkeit durchbeschreibende Metadaten und
Verteilungsplattform
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Ariadne: Tools overview
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Ariadne: Pedagogic header generator tool
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Ariadne: Learner interface tool
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Ariadne: Knowledge Pool System
• Distributed system• Replication• Oracle database
• Content Repository• A Digital Library!
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Standardisierung im E-Learning
- Voraussetzung fürWiederverwendbarkeit, Pflegbarkeit, ...
- Standards für E-Learning Content- Standards für Services: Datenaustausch, Systemintegration
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Players in establishing E-Learning Standards
• ADL SCORMAdvanced Distributed Learning Initiative des DoDhttp://www.adlnet.org/
• ARIADNEAlliance of Remote Instructional Authoring & Distribution Networks für Europehttp://www.ariadne-eu.org/
• AICCAviation Industry Computer Based Training Committeehttp://www.aicc.org/
• IEEE LTCS LOMLearning Technology Standards Committeehttp://ltsc.ieee.org/
• IMS Global Learning Consortium, Inc.http://www.imsglobal.org/
• MIT OKI: Open Knowledge Initiativehttp://web.mit.edu/oki/
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SCORM: Sharable Content Object Reference Model
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ADL - Advanced Distributed Learning
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Learning Management System in SCORM
Quelle: SCORM Dokumentation
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SCORM: Assets
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SCORM: SCO – Sharable Content Object
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SCORM: Content Aggregation
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SCORM: Package Interchange File
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SCORM XML Manifest File
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• Using SCORM data model in Content Manager 8
• Research prototype
• Operational
• University of Essen: Test & Evaluation in an exploratory environment
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Neue Entwicklung:
Learning Content Management SystemLCMS
http://www.learnexact.com/
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LearnExact E-Learning Suite:LCMS + LMS + Digital Repository
Quelle: Präsentation LearnExact
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LCMS ist vergleichbar mit Web CMS: Lerninhalte über Templates erstellen
Quelle: Präsentation LearnExact
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LCMS Packaging erzeugt Content Packagefür LMS oder zur Verwaltung in Repository
Quelle: Präsentation LearnExact
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Publishing von Learning Objects:Indizierung für Ablage in Repository
Quelle: Präsentation LearnExact
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Einsatz von Learning Objects:Verwendung / Tracking in LMS
Quelle: Präsentation LearnExact
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Integration E-Learning-Plattform – Digitale Bibliothek
- Direkte Zusammenarbeit zwischen
beiden Systemen
- MILESS / MyCoRe und OpenUSS- MILESS / MyCoRe und Blackboard
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MILESS und Lehr- und Lernumgebungen
MILESS ist Teil der CampusSource Initiative NRW:http://www.campussource.de/
Kooperation mit CampusSource-Partnern und anderen Partnern zur Schaffung von Schnittstellen zwischen Digitaler Bibliothek und E-Learning-Umgebungen
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OpenUSS (CampusSource NRW): E-Learning-Plattform der Universität Münster
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OpenUSS Komponenten: Foundation / Extension Components
Quelle: OpenUSS Dokumentation
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OpenUSS:Interfaces to MILESS / MyCoRe
OpenUSSwith MILESS
Extension
MILESSAuthor GUI
Applet
invoke
ID & XML metadata
OpenUSSwith MILESS
Extension
AppletCommunicator
Interface
MILESSFunctionality
HTTPXML
OpenUSSwith MyCoRe
ExtensionMyCoRe
SOAP WebServices
InterfacesSOAP
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Digitale Bibliothekals Backend für E-Learning Projekte
- Digitale Bibliothek bietet Services für E-Learning System an
- Java APIs- Web Services
- Standardisierung:MIT Open Knowledge Initiative
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Projekt KUPFER:Klausur- und Prüfungsvorbereitung
Quelle: KUPFER Prototyp Screenshot (Dipl.-Ing. Siegmar Klein)
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Projekt KUPFER:Zusammenarbeit mit MILESS
• Sammlung klausurtypischer Aufgaben zur Prüfungsvorbereitung• Interaktive Bearbeitung der Aufgabe mit Feedback und Hilfe vom System• Online-Version in MILESS, Offline-Version auf CD-ROM• Aufgabe wird in XML-Datei beschrieben:
Aufgabenstellung, Lösungsschritte, Hilfetexte, Bearbeitungszeit, Punkte, ...• Zusätzliche Dateien je Aufgabe: Grafiken, HTML, Audio, Video• Aufgabe ist Dokument in der Digitalen Bibliothek MILESS• Querverweise zu anderen Dokumenten (Skripte, Videos, Animationen, ...)• Arbeitsteilung MILESS:Suche nach AufgabenNavigation durch Fachgebiete / KlassifikationenStreaming von Audio- / Video, Archivierung, Zugriffsschutz, ...
• Arbeitsteilung KUPFER:Editoren für verschiedene AufgabentypenDarstellungsmodule für verschiedene AufgabentypenZusammenstellen und Durchführen einer Probeklausur
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Projekt KUPFER:Module für Aufgabentypen
• Tabellenmodul:Verarbeitet Aufgaben mit den Antworttypen Zahl, Multiple-Choice und Stichworten
• Grafikmodul:Ermöglicht die Beschriftung bzw. Ergänzung von vorgegebenen Grafiken sowie das Erstellen eigener Zeichnungen
• Mechanikmodul:Interaktive Aufbereitung statischer Systeme mit den dazugehörigen Informationen (Kräftegleichgewicht, Schnittgrößen)
• Städtebaumodul:Interaktive Umsetzung eines städtebaulichen Gestaltungsplanes (Plazieren von diversen vordefinierten Elementen wie z.B. Häusern, Straßen etc.).
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Projekt KUPFER:Präsentation einer Aufgabe
Quelle: KUPFER Prototyp Screenshot (Dipl.-Ing. Siegmar Klein)
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Quelle: KUPFER Prototyp Screenshot (Dipl.-Ing. Siegmar Klein)
Projekt KUPFER:Präsentation einer Aufgabe
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Projekt KUPFER:Graphischer Editor für Aufgaben
Quelle: KUPFER Prototyp Screenshot (Dipl.-Ing. Siegmar Klein)
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MIT Open Knowledge Initiative
• Definition von Services in E-Learning Software Systeme• Von Content-orientierten Standards zu Services-orientierten Standards• APIs mit Referenzimplementierung in Java• MyCoRe verfolgt ähnliche Ansätze, aber mit anderem Schwerpunkt(Digitale Bibliothek statt E-Learning Schwerpunkt)
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MIT Open Knowledge Initiative
Quelle: MIT OKI Whitepaper
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Haben Sie weitere Fragen?
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