Demo 2025: Difference between revisions
(13 intermediate revisions by 2 users not shown) | |||
Line 1: | Line 1: | ||
{{Note|type=info|text=Diese Seite dient primär als Materialsammlung für die Live-Demo von GraphIT auf der DELFI 2025. Sie können sie aber auch auf eigene Faust explorieren.}} | |||
== Überblick == | == Überblick == | ||
[[File:Math-example.png|thumb|right|350px|A simple example graph about maths]] | |||
<!-- Kurzzusammenfassung --> | <!-- Kurzzusammenfassung --> | ||
* | * GraphIT ist eine Plattform zur Arbeit mit Abhängigkeitsgraphen um Studiengänge, Kurse und den Fortschritt von Lernenden zu modellieren | ||
* | * GraphIT setzt auf WikiBase auf | ||
* | * wir entwickeln die Plattform explorativ seit 2022 (gleichzeitig testen und evaluieren) | ||
* wo notwendig entwickeln wir eigene Frontends und Interaktionsmöglichkeiten | |||
==== Probleme | ==== Ausgangspunkt: Probleme beim Studiengangsdesign ==== | ||
* aktuell one-size-fits-all Studiengänge, aber | * aktuell one-size-fits-all Studiengänge, aber heterogene Vorkenntnisse und Ziele | ||
* | * Überarbeitung und Erstellung von Studiengängen dauert lange | ||
* | * Dozierende wissen oft nicht, was in anderen Kursen passiert | ||
==== GraphIT ==== | ==== GraphIT ==== | ||
<!-- Grundidee GraphIT --> <!-- [[File:Graph-simple.png|thumb|right|600px|Symbolische Abbildung des Graphen]] --> | <!-- Grundidee GraphIT --> <!-- [[File:Graph-simple.png|thumb|right|600px|Symbolische Abbildung des Graphen]] --> | ||
* Wissen als Netzwerk von Lerninhalten und deren Abhängigkeiten | * wir modellieren Wissen als Netzwerk von Lerninhalten und deren Abhängigkeiten | ||
* Themen bauen aufeinander auf | * Themen bauen aufeinander auf ("B ''depends on'' A") | ||
* Reihe an Vorkenntnisse bildet Lernpfad | * Reihe an Vorkenntnisse bildet Lernpfad | ||
{| class="mw-collapsible mw-collapsed wikitable" | |||
! colspan="2"| 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 | |||
|} | |||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
Line 74: | Line 95: | ||
Daraus ergibt sich ein Lernpfad, dem man vom ''einfachsten'' zum ''schwersten'' Thema folgen kann, um das eigene Wissen allmählich zu erweitern. | Daraus ergibt sich ein Lernpfad, dem man vom ''einfachsten'' zum ''schwersten'' Thema folgen kann, um das eigene Wissen allmählich zu erweitern. | ||
Beispielweise ist hier [[Item:Q106|Points and Vectors]] das Grunditem, auf dem alle nächsten Themen aufbauen. | Beispielweise ist hier [[Item:Q106|Points and Vectors]] das Grunditem, auf dem alle nächsten Themen aufbauen. | ||
|- | |- | ||
| | | colspan="2" | [https://tinyurl.com/2av6rsyx Query-Ergebnis] | ||
| | |||
|} | |} | ||
→ | → Items (Knoten) im Graph: Topic, User (Studierende oder Dozierende), Session, Course, Ressource, ... (kein rigides Schema!) | ||
→ | → wir können durch Analyse des Graphen zentrale Themen, Lernpfade, Lücken und Überlappungen finden | ||
→ Direkter Vorteil: dynamischeres Planen und Halten von Lehrveranstaltungen | |||
== Anwendung == | == Anwendung == | ||
==== ...für Dozierende ==== | ==== ...für Dozierende ==== | ||
<!-- Kurse organisieren, aktualisieren, halten --> | <!-- Kurse organisieren, aktualisieren, halten --> | ||
Dozierende haben die Möglichkeit Kurse zu erstellen, und ihnen (existierende) Lerninhalte zuweisen, die an einem bestimmten Termin besprochen werden. | 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, | Dabei entsteht eine Graphstruktur, die genutzt werden kann um Strukturen aufzuzeigen, komplexe Abfragen zu stellen und Interaktionen zu tracken. | ||
{| class="mw-collapsible wikitable" style="margin:"auto" | {| class="mw-collapsible wikitable" style="margin:"auto" | ||
Line 114: | Line 120: | ||
Da GraphIT auf MediaWiki/WikiBase aufsetzt, können wir einfach eine Wiki-Seite für einen Kurs erstellen, auf der mithilfe von [https://www.w3.org/TR/sparql11-query/ SPARQL]-Queries Informationen zum Kurs visualisiert werden. | |||
{| class="mw-collapsible wikitable" style="margin:"auto" | {| class="mw-collapsible wikitable" style="margin:"auto" | ||
Line 124: | Line 130: | ||
|} | |} | ||
Um Lerninhalte | Um Lerninhalte einzupflegen 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: | |||
{| class="mw-collapsible wikitable" style="margin:"auto" | {| class="mw-collapsible wikitable" style="margin:"auto" | ||
Line 131: | Line 140: | ||
|- style="color:gray" | |- style="color:gray" | ||
| [[File:Example-Item.png|thumb|500px|center]] | | [[File:Example-Item.png|thumb|500px|center]] | ||
| Screenshot eines Items, das einen Lerninhalt darstellt. Andere Items können über ''Properties'' verlinkt werden. | | 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 repräsentieren | |||
** | {| class="mw-collapsible wikitable" style="margin:auto" | ||
* | |- | ||
! colspan="2" | '''[[Item:Q354|Quiz: Bresenham]]''' | |||
|- style="color:gray" | |||
| [[File:Screenshot-Quiz.png|thumb|500px|center]] | |||
| Screenshot eines Quiz-Items, das verschiedene Lerninhalte [[Property:P14|beinhaltet]] und auf ein einfaches Quiz verlinkt. 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 | |||
{| class="mw-collapsible wikitable" style="margin:" auto" | |||
|- | |||
! colspan="2" | [https://tinyurl.com/23oxregx Query] | |||
|- style="color:gray" | |||
| [[File:Screenshot MMT24WS.png|thumb|500px|center|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. | |||
|} | |||
Line 151: | Line 178: | ||
* Bearbeitung mehrerer Items gleichzeitig | * Bearbeitung mehrerer Items gleichzeitig | ||
* | * dedizierter Editor, um Verknüpfungen zwischen Items zu erstellen, zu ändern, und zu kopieren | ||
* aktive Weiterentwicklung in Tandem mit Nutzung | * aktive Weiterentwicklung in Tandem mit Nutzung | ||
==== ...für Studierende ==== | ==== ...für Studierende ==== | ||
Studierende können über ein User-Item eigene Verknüpfungen zu Items erstellen und damit Interessen, Vorkenntnisse oder Fortschritte dokumentieren. | Studierende können über ein User-Item eigene Verknüpfungen zu Items erstellen und damit Interessen, Vorkenntnisse oder Fortschritte dokumentieren. | ||
Line 173: | Line 188: | ||
|- style="color:gray" | |- style="color:gray" | ||
| [[File:Screeshot-User-Item.png|thumb|500px|center]] | | [[File:Screeshot-User-Item.png|thumb|500px|center]] | ||
| Screenshot eines User Items, mit dem Studierende mit dem Graphen interagieren können. Sichtbar | | Screenshot eines User Items, mit dem Studierende mit dem Graphen interagieren können. Sichtbar sind zusätzlich Qualifier, die Properties weitere Informationen hinzufügen (z.B.: das Datum einer Markierung) | ||
|} | |} | ||
→ wieder kann die Graphstruktur abgefragt werden um diese | → wieder kann die Graphstruktur abgefragt werden um diese Verbindungen sichtbar zu machen: | ||
{| class="wikitable mw-collapsible" style="margin:"auto" | {| class="wikitable mw-collapsible" style="margin:"auto" | ||
|- | |- | ||
Line 196: | Line 211: | ||
Aus den Markierungen von Studierenden kann man hilfreiche Abfragen erstellen. | Aus den Markierungen von Studierenden kann man hilfreiche Abfragen erstellen. | ||
{| class="wikitable" style="margin:" auto" | {| class="wikitable" style="margin:" auto" | ||
Line 210: | Line 225: | ||
SELECT DISTINCT ?known ?interests ?itemLabel # ?known ?interests ?item ?itemLabel | SELECT DISTINCT ?known ?interests ?itemLabel # ?known ?interests ?item ?itemLabel | ||
WHERE { | WHERE { | ||
wd: | wd:Q1986 wdt:P14* ?item. | ||
OPTIONAL { | OPTIONAL { | ||
SELECT ?item ?itemLabel (COUNT(DISTINCT ?student) as ?known) WHERE { | SELECT ?item ?itemLabel (COUNT(DISTINCT ?student) as ?known) WHERE { | ||
Line 228: | Line 243: | ||
} | height=25em | } | height=25em | ||
}} | }} | ||
|- | |||
| colspan="2" | [https://tinyurl.com/2a68x2sh Query-Ergebnis] | |||
|} | |} | ||
<small> Die | <small>(Die angezeigte Visualisierung wurde von uns für diese Abfrage erstellt und ist nicht Teil der normalen Wikibase-Visualisierungen)</small> | ||
{{Note|type=info|text=Alle Daten können mit existierenden Tools [https://www.mediawiki.org/wiki/Wikibase/Importing importiert] und [https://www.mediawiki.org/wiki/Extension:Wikibase_Export exportiert] werden}} | {{Note|type=info|text=Alle Daten können mit existierenden Tools [https://www.mediawiki.org/wiki/Wikibase/Importing importiert] und [https://www.mediawiki.org/wiki/Extension:Wikibase_Export exportiert] werden}} | ||
Line 319: | Line 336: | ||
<br> | <br> | ||
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. | 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. | ||
|- | |||
| colspan="2" | [https://tinyurl.com/24aodakm Query-Ergebnis] | |||
|} | |} | ||
Line 359: | Line 378: | ||
} | height=30em | } | height=30em | ||
}} | }} | ||
| style="color:gray" | '''Lerninhalte''' die als Vorwissen (rot) für einen Kurs (grün) | | style="color:gray" | '''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. | ||
|- | |||
| colspan="2" | [https://tinyurl.com/2dx2g5ap Query-Ergebnis] | |||
|} | |} | ||
Line 365: | Line 386: | ||
* sehr große, unübersichtliche Datenstrukturen | * sehr große, unübersichtliche Datenstrukturen | ||
* noch keine Versionierung | * noch keine Versionierung | ||
* | * Ambiguität von Lerninhalten (z.B.: unterschiedliche Definitionen/Verständnis von Lehrpersonal) | ||
* ... | * ... | ||
Line 389: | Line 410: | ||
* ... | * ... | ||
Lust auf eine Kooperation? → [mailto:raphael.wimmer@ur.de raphael.wimmer@ur.de] | |||
---- | ---- | ||
<!-- | |||
== Outline == | == Outline == | ||
Für jeden Abschnitt/Link einen guten Screenshot verwenden | Für jeden Abschnitt/Link einen guten Screenshot verwenden | ||
Line 426: | Line 450: | ||
## Viele offene Fragen -> Ziel ist auch, Fragen aufzuwerfen | ## Viele offene Fragen -> Ziel ist auch, Fragen aufzuwerfen | ||
## Was ist sinnvoll? Welche Fragen würde man damit beantworten? | ## Was ist sinnvoll? Welche Fragen würde man damit beantworten? | ||
--> |
Latest revision as of 11:35, 10 September 2025
💡 Diese Seite dient primär als Materialsammlung für die Live-Demo von GraphIT auf der DELFI 2025. Sie können sie aber auch auf eigene Faust explorieren.
Überblick
- GraphIT ist eine Plattform zur Arbeit mit Abhängigkeitsgraphen um Studiengänge, Kurse und den Fortschritt von Lernenden zu modellieren
- GraphIT setzt auf WikiBase auf
- wir entwickeln die Plattform explorativ seit 2022 (gleichzeitig testen und evaluieren)
- wo notwendig entwickeln wir eigene Frontends und Interaktionsmöglichkeiten
Ausgangspunkt: Probleme beim Studiengangsdesign
- aktuell one-size-fits-all Studiengänge, aber heterogene Vorkenntnisse und Ziele
- Überarbeitung und Erstellung von Studiengängen dauert lange
- Dozierende wissen oft nicht, was in anderen Kursen passiert
GraphIT
- wir modellieren Wissen als Netzwerk von Lerninhalten und deren Abhängigkeiten
- Themen bauen aufeinander auf ("B depends on A")
- 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.
|
Query-Ergebnis |
→ Items (Knoten) im Graph: Topic, User (Studierende oder Dozierende), Session, Course, Ressource, ... (kein rigides Schema!)
→ wir können durch Analyse des Graphen zentrale Themen, Lernpfade, Lücken und Überlappungen finden
→ Direkter Vorteil: dynamischeres Planen und Halten von Lehrveranstaltungen
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, komplexe Abfragen zu stellen und Interaktionen 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. |
Da GraphIT auf MediaWiki/WikiBase aufsetzt, können wir einfach eine Wiki-Seite für einen Kurs erstellen, auf der mithilfe von SPARQL-Queries Informationen zum Kurs visualisiert werden.
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 einzupflegen 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 repräsentieren
Quiz: Bresenham | |
---|---|
Screenshot eines Quiz-Items, das verschiedene Lerninhalte beinhaltet und auf ein einfaches Quiz verlinkt. 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
Query | |
---|---|
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. |
→ DESWEGEN:
TableEditor | |
---|---|
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
- dedizierter Editor, um Verknüpfungen zwischen Items zu erstellen, zu ändern, und zu kopieren
- aktive Weiterentwicklung in Tandem mit Nutzung
...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 sind zusätzlich Qualifier, die Properties weitere Informationen hinzufügen (z.B.: das Datum einer Markierung) |
→ wieder kann die Graphstruktur abgefragt werden um diese Verbindungen 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 | |
---|---|
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.
Eine Graph, der die Interessen und Vorkenntnisse von Studierenden anzeigt. | |
---|---|
| |
Query-Ergebnis |
(Die angezeigte Visualisierung wurde von uns für diese Abfrage erstellt und ist nicht Teil der normalen Wikibase-Visualisierungen)
💡 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.
| |
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
- Ambiguität 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?
- ...
Lust auf eine Kooperation? → raphael.wimmer@ur.de