Demo 2025

💡 Diese Seite dient primär der Live-Demo von GraphIT auf der DELFI 2025.

Überblick

A simple example graph about maths

• Projekt zur Verwendung von Abhängigkeitsgraphen um Studiengänge, Kurse und den eigenen Fortschritt zu modellieren
• exploratives Arbeiten (gleichzeitig testen und evaluieren)
• noch einige Baustellen bei Arbeit mit Graph (komplexe Daten)
• Bau eigener Frontends und Interaktionsmöglichkeiten nach Bedarf

Probleme im Studiengangsdesign

• aktuell one-size-fits-all Studiengänge, aber heterogenen Vorkenntnissen
• wenig Möglichkeiten Wissen zwischen Lehrenden gut zu transferieren
• Anpassung von Curricula nicht sehr flexibel

GraphIT

• Wissen als Netzwerk von Lerninhalten und deren Abhängigkeiten
• Themen bauen aufeinander auf
• Reihe an Vorkenntnisse bildet Lernpfad

Begriffe/Definitionen in GraphIT
Item	Ein Knoten, der mit anderen Knoten verlinkt wird. Z.b.: ein Lerninhalt oder eine Person
Property	Eine Kante, die die Beziehung oder Abhängigkeiten verschiedener Items abbildet
Statements	Item-Property-Item Verknüpfugen. Z.b.: Matrix Multiplication - depends on → Matrix
Qualifier	Annotationen einer Kante

Ein Lernpfad zu einem Item (hier: Virtual Cameras)
	Ein Item oder Lerninhalt baut darauf auf, dass man ein vorheriges Thema verstanden hat. Sie sind voneinander abhängig. Daraus ergibt sich ein Lernpfad, dem man vom einfachsten zum schwersten Thema folgen kann, um das eigene Wissen allmählich zu erweitern. Beispielweise ist hier Points and Vectors das Grunditem, auf dem alle nächsten Themen aufbauen.
Query-Ergebnis

→ Möglichkeit durch das verknüpfte Netze zentrale Punkte, Lernpfade, Strukturen oder Wissensüberlappung abzubilden

→ Dynamischeres Planen und Halten von Lehrveranstaltungen

→ Interaktion mit dem Graphen über User-Items

Anwendung

...für Dozierende

Dozierende haben die Möglichkeit Kurse zu erstellen, und ihnen (existierende) Lerninhalte zuweisen, die an einem bestimmten Termin besprochen werden. Dabei entsteht eine Graphstruktur, die genutzt werden kann um Strukturen aufzuzeigen, Queries zu stellen und Interaktion zu tracken.

Item: MMT 25WS
	Das Item zur Vorlesung "Multimedia Technology" im Wintersemester 25/26. Hier kann man die Datenstruktur sehen, die genutzt wird um einen Kurs auzubauen und benötigte Lerninhalte oder strukturelle Items zu verlinken.

Mithilfe des Kursitems kann eine Kursseite erstellt werden, auf der mithilfe von SPARQL-Queries alle möglichen Informationen angezeigt werden können.

Kursseite: Multimedia Technology 25 WS
	Die Kursseite zur Vorlesung "Multimedia Technology" im Wintersemester 25/26. Hier kann man sehen, in welcher Art der Graph im Rahmen einer Lehrveranstaltung genutzt wird. Zum Beispiel werden SPARQL-Queries genutzt um einen Zeitplan oder zentrale Themen anzuzeigen.

Um Lerninhalte einzuplegen muss man einzelne Items miteinander verlinken. Jedem Item können zusätzliche Ressourcen angehängt werden, die Studierende selbständig bearbeiten oder explorieren können.

Hierzu kann man die jeweilige Wiki-Seite nutzen:

Item: RGB
	Screenshot eines Items, das einen Lerninhalt darstellt. Andere Items können über Properties verlinkt werden, (z.B. Ressourcen oder Lernmaterialien zum jeweiligen Thema)

Items können auch als strukturierende Items genutzt werden, um beispielsweise eine Studienleistung oder ein Übungblatt zu repäsentieren

Quiz: Digital Audio
	Screenshot eines Quiz Items, das verschiedene Lerninhalte beinhaltet. Studierende können diese Items abhaken und damit ihre Fortschritt markieren.

Daraus ergibt sich ein wachsender Graph:

• große Menge an Daten
• komplizierte Strukturen
• starke interne Vernetzung
• Interaktion und Wartung ist umständlich

→ DESWEGEN:

TableEditor
Screenshot des Table Editors	Ein eigenes Frontend, mit dem Items abhängig und unabhängig voneinander bearbeitet werden können. Statements (Property-Item-Paare) können zwischen Items erstellt, übertragen, kopiert und gelöscht werden.

• Bearbeitung mehrerer Items gleichzeitig
• dezidierter Editor um Verknüpfungen zwischen Items zu erstellen, zu ändern, und zu kopieren
• aktive Weiterentwicklung in Tandem mit Nutzung

Am Ende ergibts sich daraus ein komplexes Netzwerk:

Query
Screenshot des Kurses "Multimedia Technology aus dem Wintersemester 24/25"	Eine Query, die alle Items anzeigt, die in einer Session des Kurses "Multimedia Technology" aus dem Wintersemester 25/26 besprochen wurden. Items sind farblich so kodiert, dass verschiedene Überthemen voneinander unterschieden werden können.

...für Studierende

Studierende können über ein User-Item eigene Verknüpfungen zu Items erstellen und damit Interessen, Vorkenntnisse oder Fortschritte dokumentieren.

User: Max Mustermann
	Screenshot eines User Items, mit dem Studierende mit dem Graphen interagieren können. Sichtbar sich zusätzlich Qualifier, die Properties weitere Informationen hinzufügen (z.B.: das Datum einer Markierung)

→ wieder kann die Graphstruktur abgefragt werden um diese Interaktionen sichtbar zu machen:

Nutzer-Queries
	Screenshot einer Seite mit nutzerspezifischen Queries. Sie enthält einige beispielhafte Queries um Nutzenden dynamisch ihre Interaktion mit dem Graphen anzuzeigen.

Um das Bearbeiten des Graphens zugänglicher, benutzerfreundlicher und übersichtlicher zu machen, wurde eine bearbeitbare Graphvisualisierung implementiert

Graph Editor
Screenshot des Graph Editors	Ein eigenes Frontend, mit dem der komplette Graph eines Kurses angezeigt wird. Hier können Items markiert (has completed, interested in) und Lernpfade erkundet werden. Zusätzlich werden Informationen und Ressourcen zu Items angezeigt. Es sind verschiedene Selektionsmöglichkeiten vorhanden um das Editieren zu erleichtern und den Graphen zu erkunden.

Aus den Markierungen von Studierenden kann man hilfreiche Abfragen erstellen. Etwa können die Interessens- und Vorkenntnisskonflikte abgebildet werden, um die geplanten Vorlesungen dynamisch auf die Studierenden anpassen zu können:

Eine Graph, der die Interessen und Vorkenntnisse von Studierenden anzeigt.
Query-Ergebnis

Die angezeigt Query-Visualisierung wurde für diese Abfrage erstellt und ist nicht Teil der normalen Wikibase-Views.

💡 Alle Daten können mit existierenden Tools importiert und exportiert werden

...zur Studiengangsplanung

Existierende Kurse
MMT 25 WS (Multimedia Technology)	Kursseite	Kurs-Item
MMT 24 WS (Multimedia Technology)	Kursseite	Kurs-Item
ASE 24 WS (Advanced Software Engineering)	Kursseite	Kurs-Item
CGBV 24SS (Computergrafik und Bildverarbeitung)	Kursseite	Kurs-Item
WissArb 24SS (Wissenschaftliches Arbeiten)	Kursseite	Kurs-Item
WissArb 23WS (Wissenschaftliches Arbeiten)	Kursseite	Kurs-Item
CGBV 23SS (Computergrafik und Bildverarbeitung)	Kursseite	Kurs-Item

Möglichkeit:

• Informationen möglichst zugänglich darstellen

• Aufzeigen von Interaktion von Kursen miteinander
  • Lerninhalte werden in mehreren Lehrveranstaltungen besprochen
  • Lerninhalte eines Kurses sind Voraussetzung für anderen
  • Lernziele setzen und geziehlt Kurse besuchen
• Lehrplanung dokumentieren

Überlappende Lehrninhalte
	Lerninhalte die in mehreren Kursen angesprochen werden. Hier wird Wissen wiederholt, das Studierende möglicherweise bereits wissen. Mithilfe des Graphen können diese Überlappungen erkundet werden. In Absprache mit Studierenden (zusätzlich über Graphmakerierungen von Vorkenntnissen/Interessen) kann dynamisch entschieden werden, ob diese Lerninhalte wiederholt oder übersprungen werden.
Query-Ergebnis

Vorwissen aus anderen Kursen
	Lerninhalte die als Vorwissen (rot) für einen Kurs (grün) vorausgesetzt werden. Sie werden nicht mehr direkt in diesem Kurs angesprochen, aber Kursinhalte bauen auf ihnen auf.
Query-Ergebnis

Probleme:

• sehr große, unübersichtliche Datenstrukturen
• noch keine Versionierung
• Abiguität von Lerninhalten (z.B.: unterschiedliche Definitionen/Verständnis von Lehrpersonal)
• ...

Fazit

Aktueller Stand

• Testen des Konzepts zusätzlich zu verschiedenen Vorlesungen an der Universität Regensburg
  • Dynamische Anpassung der Graphstruktur, wenn es sich Anforderungen ändern
  • Aufbau des Datensatzes während Einsatz
• Validierung durch Bachelorarbeiten und formlosen Evaluationen:
  • Entwicklung und Evaluation neuerartiger Selektionsmöglichkeiten
  • Qualitative Usabilitystudie einer Graphvisualisierung
  • formloses Feedback und Diskussionen

→ Interesse von Studierenden und Lehrpersonal am Konzept

→ inhärent komplizierte Datenstruktur

Offene Fragen

• Wie Datenvalidierung und -erweiterung schneller und übersichtlicher gestalten?
• Wie Dateninteraktion und Datenmenge zugänglicher zu machen?
• Andere sinnvolle Anwendungsbereiche?
• ...

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