Entwicklung einer interaktiven, mobilen E-Learning-Anwendung basierend auf .Net

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Motivation

1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise

1.3 Softwareentwicklung mit CASE

2 E-Learning

2.1 Begriffliche Grundlagen

2.2 Geschichte

2.3 Formen

2.4 Einsatzpotentiale und Beispiele

2.4.1 E-Learning in der Hochschule

2.4.2 E-Learning in der Schule

2.4.3 E-Learning im Unternehmen

2.5 Mobiles E-Learning als Herausforderung

2.5.1 Vom E-Learning zum M-Learning

2.5.2 Nutzenpotentiale des M-Learning

2.5.3 Praxisbeispiele

2.5.4 Drahtlose Internetverbindung als Problemfeld

2.6 Zusammenfassung

3 Systementwicklung

3.1 Analysephase

3.1.1 Istanalyse des UbiLearn Systems

3.1.1.1 Datenmodell

3.1.1.2 Fragetypen und das System der Punktevergabe

3.1.1.3 Datenbankserver

3.1.2 Istanalyse des Marktes mobiler Kleinrechner

3.1.2.1 Geräteklassen

3.1.2.1.1 PDA

3.1.2.1.2 Smartphone

3.1.2.2 Hardwareplattformen und Hersteller

3.1.2.2.1 Nokia

3.1.2.2.2 PalmOne

3.1.2.2.3 Hewlett-Packard

3.1.2.2.4 Sony Ericsson

3.1.2.2.5 Siemens

3.1.2.2.6 Andere

3.1.2.3 Betriebssysteme

3.1.2.3.1 Symbian OS

3.1.2.3.2 Linux

3.1.2.3.3 Palm OS

3.1.2.3.4 Windows CE

3.1.2.3.5 Alternative Betriebssysteme

3.1.2.4 Erkenntnisse der Marktanalyse

3.1.2.5 Erhebung zur Nutzung mobiler Kleinrechner

3.1.2.5.1 Vorgehensweise

3.1.2.5.2 Konzeption des Fragebogens und Durchführung

3.1.2.5.3 Ergebnisse

3.1.3 Grobkonzept einer mobilen E-Learning Anwendung

3.1.3.1 UbiLearn SQL-Inquirer

3.1.3.2 XML-Transportcontainer

3.1.3.3 UbiLearn mobile Anwendung

3.1.4 Auswahl einer geeigneten Zielplattform

3.1.5 Auswahl einer geeigneten Entwicklungsumgebung

3.1.5.1 Abgeleitete Anforderungen an die Entwicklungsumgebung

3.1.5.2 Java

3.1.5.2.1 Java 2 Standard Edition und Java 2 Enterprise Edition

3.1.5.2.2 Java 2 Micro Edition

3.1.5.3 Microsoft eMbedded Visual Tools 3.0

3.1.5.3.1 eMbedded Visual Basic 3.0

3.1.5.3.2 eMbedded Visual C++ 3.0

3.1.5.4 Microsoft eMbedded Visual C++ 4.0

3.1.5.5 Microsoft .NET

3.1.5.5.1 .NET Framework

3.1.5.5.2 .NET Compact Framework

3.1.5.6 Entscheidung für eine Entwicklungsumgebung

3.1.5.7 Auswahl einer geeigneten Programmiersprache

3.2 Entwurfsphase

3.2.1 Grundlagen der objektorientierten Systementwicklung

3.2.2 Grundlagen der Unified Modeling Language

3.2.3 Systementwurf

3.2.4 Pflichtenheft

3.2.4.1 Zielbestimmung

3.2.4.2 Einsatz

3.2.4.3 Umgebung

3.2.4.4 Funktionen

3.2.4.4.1 Laden eines neuen Lernprojekts

3.2.4.4.2 Starten eines neuen Lösungsversuchs

3.2.4.4.3 Beantwortung einer Frage

3.2.4.4.4 Lösen einer Aufgabe

3.2.4.4.5 Zurückstellen einer Aufgabe

3.2.4.5 Benutzeroberfläche

3.2.4.6 Entwicklungsumgebung

3.2.5 Programmentwurf

3.2.5.1 Schichtenarchitektur

3.2.5.2 Persistenzschicht

3.2.5.3 Anwendungsschicht

3.2.5.4 Präsentationsschicht

3.3 Realisierungsphase

3.3.1 Programmierung der UbiLearn mobile Anwendung

3.3.1.1 Elemente der Präsentationsschicht

3.3.1.1.1 Klasse ubilearnGui

3.3.1.1.2 Klasse frmMain

3.3.1.1.3 Klasse frmAnswer

3.3.1.1.4 Klasse frmAttachment

3.3.1.1.5 Klasse frmBrowser

3.3.1.1.6 Klasse frmEvaluation

3.3.1.1.7 Klasse frmHelpAbout

3.3.1.1.8 Klasse frmOpenProject

3.3.1.1.9 Klasse frmPictureView

3.3.1.1.10 Klasse frmProjectNew

3.3.1.1.11 Klasse frmProjectMain

3.3.1.1.12 Klasse frmQuestionMultipleChoice

3.3.1.1.13 Klasse frmQuestionSingleChoice

3.3.1.1.14 Klasse frmQuestionText

3.3.1.1.15 Klasse frmSettings

3.3.1.1.16 Klasse frmSystemParameter

3.3.1.1.17 Klasse frmTrial

3.3.1.2 Elemente der Anwendungsschicht

3.3.1.2.1 Klasse ubilearnApplication

3.3.1.2.2 Klasse ubilearnProject

3.3.1.2.3 Klasse ubilearnTrial

3.3.1.2.4 Klasse ubilearnExercise

3.3.1.2.5 Klasse ubilearnExercisePart

3.3.1.2.6 Klasse ubilearnQuestion

3.3.1.2.7 Klasse ubilearnQuestionSingleChoice

3.3.1.2.8 Klasse ubilearnQuestionMultipleChoice

3.3.1.2.9 Klasse ubilearnQuestionText

3.3.1.2.10 Klasse ubilearnAnswer

3.3.1.2.11 Klasse ubilearnAnswerMultipleChoice

3.3.1.2.12 Klasse ubilearnAnswerSingleChoice

3.3.1.2.13 Klasse ubilearnAnswerText

3.3.1.2.14 Klasse ubilearnAnswerTextItem

3.3.1.2.15 Klasse ubilearnGivenAnswer

3.3.1.2.16 Klasse ubilearnGivenAnswerText

3.3.1.2.17 Klasse ubilearnGivenAnswerChoice

3.3.1.2.18 Klasse ubilearnSolvedExercise

3.3.1.2.19 Klasse ubilearnSolvedExercisePart

3.3.1.2.20 Klasse ubilearnAttachment

3.3.1.3 Elemente der Persistenzschicht

3.3.1.3.1 Klasse ubilearnFile

3.3.1.3.2 Klasse ubilearnProjectFile

3.3.1.3.3 Klasse ubilearnQuestionCatalogFile

3.3.1.3.4 Klasse ubilearnProjectIO

3.3.1.3.5 Klasse ubilearnNetwork

3.3.1.4 Querschnittselemente

3.3.1.4.1 Klasse settings

3.3.1.4.2 Klasse settingshardcoded

3.3.1.4.3 Klasse stringformatter

3.3.1.4.4 Klasse encryption

3.3.1.4.5 Klasse Xtea

3.3.1.4.6 Klasse ubilearnException

3.3.1.4.7 OpenNETCF Smart Device Framework

3.3.1.5 Die Konfigurationsdatei appSettings.xml

3.3.2 Aufbau des UbiLearn SQL-Inquirers

3.3.2.1 Datenbankzugriff

3.3.2.2 Auswahl eines Lernprojekts

3.3.2.3 Speichern eines Lernprojekts

3.3.3 Aufbau des XML-Transportcontainers

3.3.3.1 Datenstrukturbeschreibung mit XML-Schemas

3.3.3.2 Aspekte der Verschlüsselung

3.3.3.3 Struktur der XML-Nutzdaten

3.3.4 Programmtest

3.3.4.1 Festlegung des Testszenarios

3.3.4.2 UbiLearn SQL-Inquirer

3.3.4.2.1 Installation

3.3.4.2.2 Programmstart und Extraktion eines Lernprojekts

3.3.4.3 UbiLearn mobile Anwendung

3.3.4.3.1 Installation

3.3.4.3.2 Programmstart und Konfiguration

3.3.4.3.3 Laden und Bearbeiten eines Lernprojekts

3.3.4.4 Fazit des Programmtests und Feststellung der Problemfelder

4 Fazit und Ausblick

4.1 Beurteilung

4.2 Entwicklungsperspektiven

4.3 M-Learning Trends

Zielsetzung & Themen

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer interaktiven, mobilen E-Learning-Anwendung unter der Verwendung des .NET Frameworks. Das primäre Ziel ist es, ein System zu schaffen, das es Lernenden ermöglicht, orts- und zeitunabhängig zu lernen, wobei der Fokus auf einer Offline-Funktionalität liegt, die sich nahtlos in die bestehende UbiLearn-Infrastruktur integrieren lässt.

• Analyse von E-Learning-Szenarien und Anforderungen mobiler Endgeräte (PDAs/Smartphones)
• Konzeption und systematischer Entwurf einer komponentenbasierten, objektorientierten Anwendung
• Implementierung einer mobilen Client-Anwendung sowie eines SQL-Inquirers zur Datenvorbereitung
• Entwicklung einer effizienten XML-basierten Datenübertragung und Verschlüsselungsstrategie
• Praktischer Programmtest und Evaluation der entwickelten Anwendung auf PDAs

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Motivation für die Arbeit im Kontext der Wissensgesellschaft und definiert das Ziel, eine mobile E-Learning-Anwendung zu entwickeln.

2 E-Learning: Hier werden die begrifflichen Grundlagen, die Geschichte und verschiedene Formen des E-Learnings sowie die spezifischen Herausforderungen von Mobile Learning (M-Learning) dargestellt.

3 Systementwicklung: Dieses Kapitel beschreibt detailliert die Analysephase, den Systementwurf, die Realisierung der UbiLearn mobile Anwendung sowie den Programmtest und die Feststellung von Problemfeldern.

4 Fazit und Ausblick: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen, bewertet den Entwicklungsprozess und gibt einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungsperspektiven und Trends im M-Learning.

Schlüsselwörter

E-Learning, M-Learning, Systementwicklung, .NET Compact Framework, C#, PDA, Softwarearchitektur, objektorientierte Programmierung, XML, Datenbankanbindung, UbiLearn, Offline-Anwendung, Schnittstellen, Mobile Devices, Applikationsentwicklung

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption, dem Entwurf und der Realisierung einer mobilen E-Learning-Anwendung, die auf der .NET-Plattform basiert und auf mobilen Geräten wie PDAs ausgeführt werden kann.

Welches sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?

Zentrale Themen sind die Anforderungen an mobiles E-Learning, die Marktsituation mobiler Endgeräte und Betriebssysteme, sowie der komplette Softwareentwicklungsprozess von der Analyse bis zum Programmtest.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Ziel ist es, eine interaktive E-Learning-Anwendung zu entwickeln, die als Offline-Modul in die bestehende UbiLearn-Infrastruktur integriert werden kann, um Benutzern orts- und zeitunabhängiges Lernen zu ermöglichen.

Welche wissenschaftliche Methode wird für die Entwicklung verwendet?

Die Autor verfolgt einen strukturierten Vorgehensansatz in vier Phasen: Analyse (inklusive Istanalyse), Entwurf (objektorientiert), Realisierung (Implementierung und Test) sowie Einführung.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Im Hauptteil (Kapitel 3) erfolgt die detaillierte Analyse der bestehenden IT-Infrastruktur, die Auswahl geeigneter Hardware- und Softwareplattformen (Entscheidung für .NET Compact Framework), die objektorientierte Modellierung mittels UML sowie die Programmierung und Dokumentation der Anwendungs- und Persistenzschichten.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Die wichtigsten Begriffe sind Mobile Learning (M-Learning), .NET Compact Framework, objektorientierte Softwareentwicklung, PDAs und XML-basierter Datenaustausch.

Warum wurde für die mobile Anwendung eine Offline-Architektur gewählt?

Aufgrund der unzureichenden und teuren Netzabdeckung sowie der technischen Limitierungen mobiler Endgeräte wurde ein Offline-Ansatz gewählt, bei dem Daten mittels eines SQL-Inquirers extrahiert und lokal auf dem PDA verarbeitet werden.

Wie werden die Daten vom UbiLearn-Server auf den PDA übertragen?

Die Daten werden als XML-Transportcontainer exportiert. Diese Dateien enthalten alle notwendigen Informationen für das Lernprojekt und können verschlüsselt auf das mobile Gerät übertragen werden.