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Forschungsbericht 2020
(2021)
Das vergangene Jahr 2020 war kein normales Jahr. Es begann
bereits unter schwierigen Vorzeichen. In einigen Branchen
verschlechterten sich die wirtschaftlichen Aussichten deutlich,
unsere Kollegen spürten dies daran, dass es schwieriger wurde
Praxispartner für Anträge mit einer fi nanziellen Beteiligung zu
fi nden. Anderen Hochschulen im Lande ging es nicht anders, so
wurde beim Programm „Angewandte Künstliche Intelligenz“ nur
zwei Verbünde überhaupt gefördert und nur ein Bruchteil der
Budgets des MWKs ausgeschöpft. Soweit war dies die Situation
Ende Februar zum Ende des Wintersemesters 2019/20.
Danach ging es dann Schlag auf Schlag. Zuerst wurde eine
wichtige Dienstreise nach China abgesagt. Anfang März waren
Kollegen und Kolleginnen bereits im Flieger in die USA, als deren
Konferenz abgesagt wurde und irgendwie schafften sie es gerade
noch vor dem Lockdown rechtzeitig nach Stuttgart zurückkehren.
Am 11.03. entschied die Landesregierung die Hochschulen
bis auf Weiteres zu schließen und auch die forschenden
Professorinnen und Professoren mussten aus dem Home-Offi ce
erst einmal ein virtuelles Sommersemester vorbereiten. Praxispartner
und Ansprechpartner bei Projektpartnern und -trägern
waren im Home-Offi ce oder in Kurzarbeit. Somit konnten
Anträge nicht weiterverfolgt werden und statt scheinbar sichere
Bewilligungen kamen Abwesenheitsnotizen. Für uns wichtige
Konferenzen und Messen wurden erst verschoben und dann im
besten Fall „virtualisiert“ oder ganz abgesagt. Während dies bei
einem jährlichen Rhythmus einfach ärgerlich ist, bedeutet es beispielsweise
für die nur alle vier Jahre stattfi ndende DRUPA, dass
eine ganze Generation wissenschaftlicher Mitarbeiter hier eben
nicht mit der HdM teilnehmen kann. Hier könnte das Vorwort
enden, mit einer Erklärung, besser noch einer Entschuldigung,
warum das Jahr 2020 unter den vorigen Jahren lag, warum
Vorträge nicht auf Konferenzen gehalten wurden, daraus keine
Papers wurden, warum Drittmittelprojekte nicht abgewickelt
werden konnten oder sich zumindest verzögerten.
Aber: es kam anders und so, wie unsere Kolleginnen und Kollegen
alles daransetzten, dass das Sommersemester 2020 kein
verlorenes Semester für unsere Studierenden war, so war auch
das Jahr 2020 für die Forschung an der Hochschule der Medien
kein verlorenes Jahr.
Gefühlt waren es unsere Doktoranden, welche als erste die
Fühler ausstreckten und selbst Mitstreiter auf der ganzen Welt
fanden, um sich in neuen Formaten untereinander austauschten.
Statt einmal im Jahr trafen sie sich nun mindestens einmal im
Monat virtuell. Schnell wurden
auch Konferenzen bis weit in
den Herbst hinein digitalisiert
und gaben den Forscherinnen
und Forschern Planungssicherheit
und ein gutes Gefühl,
dass die Einreichung sinnvoll
ist. Die aktive Teilnahme an
internationalen Tagungen mit
sonst prohibitiv teuren Kosten
für Reisen und Unterkunft war
nun möglich. Die Anzahl der gehaltenen Vorträge auf wissenschaftlichen
Veranstaltungen hat 2020 somit kaum gelitten und
der Output in Form von Veröffentlichungen ist gegenüber dem
Vorjahr sogar spürbar gestiegen.
Ab Juni öffnete die Hochschule langsam, Kollegen kehrten an
Ihre Arbeitsplätze zurück und nutzten die Ruhe im Haus – die
meisten Vorlesungen waren auf Big Blue Button und Zoom umgestellt
– das Arbeiten an Projekten und neuen Anträgen sowie
auch die Vernetzung untereinander profi tierte davon. Insgesamt
war 2020 gerade auch in den neuen Forschungsleuchttürmen
von einer Zusammenarbeit über die Studiengänge und Fakultäten
hinweg geprägt. Was folgte war ein wahres Feuerwerk an
Anträgen im zweiten Halbjahr in hoher Qualität mit entsprechenden
Bewilligungsquoten. Noch nie in der Geschichte der HdM
konnte mit knapp 6 Millionen ein solches Volumen an neuen
Drittmitteln akquiriert werden. Im Jahr 2020 liegen die harten,
d.h. die laut AGIV-Kriterien anzuerkennenden Drittmittel, mit
3.481.570,51 Euro über dem langjährigen Durchschnitt. Auch
das deutlich gestiegene Volumen wissenschaftlicher Publikationen
ist erfreulich und ein Indikator der gestiegenen Forschungsaktivität.
Die Bewilligung von Drittmitteln erfordert immer auch
eine Portion Glück, Publikationen sind vor allem das Ergebnis
harter Arbeit. Ein Dank somit an alle die – trotz aller Widrigkeiten
und auch persönlicher Herausforderungen – dazu geführt haben,
dass das Jahr 2020 für die Forschung an der HdM eben kein verlorenes
Jahr war, sondern ein Jahr wichtiger Weichenstellungen
für die kommenden Jahre. Neben den forschenden Kolleginnen
und Kollegen geht somit vor allem auch mein Dank an die Kolleginnen
im IAF, Alexandra Wenzel und Marina Hudjec.
Prof. Dr. Nils Högsdal
Seit dem vermehrten Zugang zum Internet und der damit einhergehenden Digitalisierung hat sich die Lehre aufgrund der technologischen Entwicklungen enorm verändert. Mittlerweile gehören vielfältige E-Learning-Angebote zum Alltag von Studierenden. Die vorliegende Arbeit verdeutlicht die Entwicklungen im E-Learning und den Wandel zu neuen medialen Formen und Konzepten. In vielen Bereichen, insbesondere mit technischen und wissenschaftlichen Schwerpunkten, spielt das Experimentieren im Labor in der Ausbildung der Studierenden eine wichtige Rolle, um die notwendigen praktischen Kenntnisse zu erwerben. Diese Laborerfahrung kann allerdings aufgrund verschiedener Aspekte, wie z.B. der teuren Ausstattung, des begrenzten Zugangs oder der eingeschränkten Kapazität, nicht allen Studierenden angeboten werden. Daher gewinnen seit einigen Jahren virtuelle Labore, welche die Laborarbeit einer höheren Anzahl an Studierenden zugänglich machen, immer mehr an Interesse. Die vorliegende Arbeit widmet sich diesem Thema, zeigt die Möglichkeiten auf und verdeutlicht die wichtige Rolle virtueller Labore in der Lehre. Allerdings werden auch die Defizite deutlich, z.B. der Mangel an didaktisch und qualitativ hochwertigen digitalen Lösungen in vielen Bereichen wie des Internet of Things. Anhand eines Fallbeispiels soll die vorliegende Arbeit den Forschungsstand in diesem Bereich erweitern und die Realisierbarkeit der Virtualisierung eines Smarthome-Labors untersuchen. Neben der Konzeptionsphase, in der die Anforderungen an die Lösung erörtert werden, wird die Implementierung des virtuellen Labors mit geeigneten Technologien sowie die Evaluation der Anwendung mit Hilfe von Benutzertests präsentiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Benutzer das virtuelle PUX-Labor als nützliche Alternative zum realen Labor sehen. Die identifizierten Schwachstellen aus den Benutzertests können genutzt werden, um den Prototyp für die Integration in die DigiLab4U-Plattform und den produktiven Einsatz in Lehrveranstaltungen und Workshops weiter zu verbessern.
Das zentrale Anliegen des vorliegenden Märchenbuches ist, Märchen in einen zeitgenössischen Kontext zu stellen. Es sollen die Vorteile von Märchen und fantasievollen Geschichten beleuchtet werden, die diese im Rahmen einer Bildung für mehr Digitalkompetenz von Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen haben. Sechs moderne Märchen und eine Kurzgeschichte bieten allen Leser:innen - egal ob jung oder alt - die Möglichkeit eine literarische Reise durch die Welt der Digitalen Ethik zu unternehmen. Darüber hinaus liefert ein Arbeitsbuch die passenden Methoden, damit die Märchen auch im Bildungskontext zur Anwendung kommen. Die Methoden reichen von narrativen Analysen bis hin zu philosophischen Fragen. Das Ziel ist dabei nicht nur, das Verständnis für die Digitale Ethik zu fördern, sondern auch die Neugierde der Leser:innen zu wecken, um das philosophische Staunen auch in den Zeiten der Digitalisierung zu bewahren. Das vorliegende Märchenbuch ist im Rahmen des vom MWK Baden-Württemberg geförderten Forschungsprojekt Digital Dialog 21 entstanden. Das Forschungsprojekt beschäftigt sich mit den gesellschaftlichen Auswirkungen der Digitalisierung.
Aktuelle Gesetze und Richtlinien wie der Americans with Disabilities Act und 2016/2102 der Europäischen Union dienen der Unterstützung von Menschen mit Behinderung. Gleichzeitig stellen sie aber auch eine Herausforderung für viele Website-Inhaber dar, welche die gesetzlichen Vorgaben erfüllen müssen. Anbieter sogenannter Overlay-Tools bieten hierfür unter anderem vollautomatische Lösungen an, welche nach eigenen Anga-ben innerhalb weniger Minuten installiert werden können und anschließend die Website so verbessern, dass diese barrierefrei und konform zu den Gesetzen und Standards ist.
Die vorliegende Masterthesis untersucht, ob und inwieweit Overlay-Tools tatsächlich Websites im Kontext der Barrierefreiheit unterstützen. Hierbei sollen Potenziale und Grenzen aufgezeigt werden sowie durch diese Erkenntnisse Verbesserungsmöglichkeiten abgeleitet werden.
Auf Basis einer Recherche nach aktuellen Anbietern wurden die Overlay-Tools von ac-cessiBe, EqualWeb und UserWay für diese Untersuchung herangezogen, wobei gleich-zeitig eine Vergleichsstudie dieser Anbieter durchgeführt wurde. Hierfür wurden insge-samt sieben Metriken definiert, welche sowohl auf den Angaben und Versprechen der Anbieter als auch auf den Anforderungen der Web Content Accessibility Guidelines 2.1 beruhen. Zur Untersuchung und Bewertung der Änderungen durch die Overlay-Tools auf einer Test-Website, wurde der BIK BITV-Test angewendet. Ebenso wurde die Sicht des Seiteninhabers berücksichtigt und die dementsprechenden Features und Funktionen in-nerhalb von vier Metriken analysiert und bewertet.
Wesentliche Unterschiede zwischen den Overlay-Tools sind primär bei den Anpassungen an der eigentlichen Website erkennbar. So behebt accessiBe im Vergleich mehr Fehler und Barrieren für blinde Nutzer sowie Nutzer, welche die Tastaturnavigation benutzen und erzielt auch in der Gesamtbewertung somit das beste Ergebnis. Trotz der Verbesse-rungen ist eine vollständige Konformität eindeutig nicht möglich. Allerdings wurden sowohl theoretische als auch konkrete Verbesserungsmöglichkeiten identifiziert.
Das menschliche Auge kann wesentlich mehr Farben wahrnehmen, als heutige
Bildschirme (engl. Displays) darstellen können. Diese Masterarbeit untersucht,
wie mit einem handelsüblichen Flüssigkristall Display (engl. Liquid Crystal
Display (LCD)) mittels Modifikation der Hintergrundbeleuchtung stark gesättigte
Farbtöne erzeugt werden. Standard-Farbräume sind als Referenz für die Farben
definiert, die ein Display darstellen kann. Der in der Recommendation ITU-R
BT.2020 (Rec.2020) definierte Farbraum deckt einen großen Bereich aller möglichen
Farbtöne ab und wird Rec.2020 Gamut genannt. Aber auch hier gibt es
Bereiche der menschlichen Farbwahrnehmung, die der Rec.2020 Gamut nicht
beinhaltet. Mit dieser Masterarbeit wird gezeigt, dass ein handelsüblicher LCD
mit speziell ausgewählten Leuchtdioden (engl. light-emitting diodes (LEDs)) Farbtöne
außerhalb von Rec.2020 erzeugt und somit stärker gesättigte Farbtöne zu
sehen sind.
Die Idee besteht darin, die Flüssigkristallschicht mit den integrierten Farbfiltern
zu verwenden und die Hintergrundbeleuchtung durch zwei Gruppen aus unterschiedlichen
LEDs zu ersetzten. Zur Optimierung der Hintergrundbeleuchtung
wird eine Simulation erarbeitet, die aus der spektralen Transmission der Farbfilter
im LCD und den Spektren verschiedener LEDs ein Transmissionsspektrum berechnet.
Aus dem Transmissionsspektrum wird mit Hilfe der Simulation der neue
Farbraum des LCDs bestimmt, der durch die modifizierte Hintergrundbeleuchtung
aus verschiedenen LEDs entsteht.
Einzelne LEDs und bestimmte Kombinationen aus zwei LEDs erzeugen als Hintergrundbeleuchtung
des LCDs die am stärksten gesättigten Farbtöne, die auch
außerhalb des Standard-Farbraumes Rec.2020 liegen. Den größten Farbraum
bei der Kombination verschiedener LEDs erzeugt das Tripel Rot, Grün und Blau.
Die Spektren des Tripels überlagern sich minimal und in der Transmission mit
den Farbfiltern sind die resultierenden Spektren immer noch schmalbandig und
die Farbtöne stark gesättigt. Wird das Tripel um die Amber-LED ergänzt, ist der
Farbraum etwas kleiner, deckt dafür mehr gesättigte Gelb-Farbtöne ab. Das ist
besonders wichtig für die Darstellung von Hauttönen und Warmweißfarbtönen.
Im zweiten Schritt der Simulation wird der Farbraum des LCDs berechnet, wenn
zwei Kombinationen verschiedener LEDs als alternierende Hintergrundbeleuchtung
eingesetzt werden. Die resultierenden Farbräume des Displays mit verschiedenen
Paare aus LED-Kombinationen erreichen Flächengrößen von bis zu 110
% der Fläche des Rec.2020 Farbraumes. Mit einer alternierenden Hintergrundbeleuchtung
aus zwei bestimmten LED-Kombinationen lassen sich stark gesättigte
Farben außerhalb des Rec.2020 Farbraumes erzeugen und zusätzlich mehr Farben
darstellen, als dieser Standard-Farbraum beinhaltet.
Der Schlaganfall ist die relevanteste Ursache bleibender Behinderungen im Erwachsenenalter. Eine häufige Beeinträchtigung der Patienten ist insbesondere die Lähmung eines Arms. Um die Funktion desselben wieder teilweise zurückzuerlangen, müssen Betroffene auch zu Hause regelmäßige Rehabilitationsübungen ausführen. Allerdings empfinden sie diese als langweilig und verlieren schnell die Motivation daran.
Gamification, also die Nutzung von Spielelementen in einem nicht-spielerischen Kontext, kann nachweislich dabei helfen, profane Aufgaben aufzuwerten und langfristige Verhaltensänderungen zu forcieren. Um bestmöglich zu funktionieren muss die Gamification sich an die jeweilige Zielgruppe, deren Vorlieben und Bedürfnisse anpassen. Bei der Zielgruppe der Schlaganfallbetroffenen handelt es sich um ältere Menschen, die körperlich eingeschränkt sind, ein geringes Technikverständnis haben, denen soziale Kontakte wichtig sind, die sich jedoch durch kompetitive Handlungen schnell demotiviert fühlen.
Soziale Mechaniken sind vielversprechende Motivationsmechanismen, die allerdings bisher nur wenig Anwendung in der Gamification finden. Für die gegebene Zielgruppe haben sie eine noch höhere Relevanz und eignen sich daher gut, sofern auf kompetitive Elemente verzichtet wird. Reziproke Handlungen wie das Senden und Empfangen von Geschenken und Nachrichten konnten in dieser Arbeit als geeignete Motivatoren herausgearbeitet werden.
Dafür wurden eine Literaturrecherche zur Funktionsweise der Gamification und eine Zielgruppenanalyse durchgeführt, mögliche Mechaniken anhand von Beispielen betrachtet und frühe Konzepte mit Experten der Gamification evaluiert. Auf Basis der erlangten Erkenntnisse konnte die bestehende gamifizierte Rehabilitationsanwendung “Subliminal Home Rehab” um neue, motivierende Mechaniken erweitert werden, die von Repräsentanten der Zielgruppe positiv validiert wurden.
OpenAPETutorial - eine problembasierte Lerneinheit zur Personalisierung von SmartHome Anwendungen
(2021)
Die Arbeit hat die Konzeption einer problembasierten Lerneinheit zur Personalisierung von SmartHome Anwendungen zum Thema.
Dafür wurde neben der Lerneinheit ein Java Client für das Personalisierungsframwork OpenAPE und eine Tutorial Anwendung für OpenAPE, welche in der Lerneinheit als praktische Übung genutzt wird, entwickelt.
Im theoretischen Teil der Arbeit werden drei Themen erörtert. Zu Beginn wird das Thema Personalisierung mit besonderem Schwerpunkt auf das genutzte Personalisierungsframework OpenAPE behandelt.
Darauf folgen die Themen problembasiertes Lernen, hier wird in problembasiertes Lernen im Allgemeinen und problembasiertes Lernen in der Informatik und Programmierung unterschieden.
Für das letzte Thema Learning Analytics wird untersucht, was Learning Analytics bedeutet und wie es in eine Lerneinheit integriert werden kann.
Im praktischen Teil wurde ein Java Client für OpenAPE entwickelt. Dieser kann in Zukunft von allen Java und Android Anwendungen verwendet werden. Außerdem wurde eine Lerneinheit konzipiert, mit welcher die Anwendung der Schnittstellen OpenAPE und OpenHAB erlernt werden kann. Hierfür wurde die sogenannte OpenAPETutorial Anwendung entwickelt. Diese Anwendung wird für die Studierenden in der Lerneinheit als eine Art Lückentext als praktische Übung verwendet. In der sehr einfach aufgebauten Anwendung können Lampen über die OpenHAB Schnittstelle angesprochen werden und Einstellungen, welche zur Personalisierung genutzt werden, können über OpenAPE synchronisiert werden.
Schlussendlich wird die Lerneinheit in qualitativen Benutzertests durchgeführt und somit auf ihre Funktionalität geprüft. Es soll herausgefunden werden, ob die konzipierte Lerneinheit so durchführbar ist. Durch diese Vorgehensweise wurden bereits einige Schwachstellen in der Lerneinheit entdeckt und behoben. Grundsätzlich haben die Benutzertests gezeigt, dass die Lerneinheit so wie geplant durchgeführt werden kann. Dennoch sollte die Lerneinheit in einer größeren Gruppe mit Studierenden der Zielgruppe durchgeführt werden, um herauszufinden, ob sie in einer echten Umgebung funktioniert. Hier sollte besonders auf die benötigte Zeit geachtet werden.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Podcasts aus Öffentlichen Bibliotheken, der dbv-Sektionen 1-3A, in Deutschland. Das Ziel ist eine Bestandsaufnahme von Bibliothekspo-dcasts, sowie eine Zusammenfassung der wichtigsten Faktoren und Erkenntnisse, die bei einer Podcastproduktion in Bibliotheken unterstützen können.
Zu Beginn wird ein kurzer Blick auf Marketing in Öffentlichen Bibliotheken geworfen. Darauf folgt eine Betrachtung von wichtigen Fakten im Hinblick auf Podcasts im Allgemeinen, sowie eine Analyse der wichtigsten Kennzahlen der Podcastnutzung in Deutschland. Basierend auf dieser Analyse wurden Bewertungsfaktoren angelegt, anhand derer die daraufhin recherchierten Bibliotheks-Podcasts beurteilt wurden. Zuletzt wurden fünf Experten-Interviews geführt und ausgewertet, um wichtige Erkenntnisse und Faktoren zu identifizieren, die aus der tatsächlichen Arbeit mit Podcasts in Bibliotheken herrühren. Aus diesen Erkenntnissen heraus wurde eine Handreichung für Bibliotheken erstellt, die bei der Erstellung von Bibliothekspodcasts unterstützen soll.
Der Traum von adaptiven und personalisierten Computerlernsystemen, welche die Lehrkräfte von langweiligen und mühseligen Arbeiten befreien sollen, beschäftigt die Forschung schon seit den 1920er Jahren. Jüngste Bemühungen setzen sich vor allem mit dem Personalisieren von Lernpfaden auseinander. Das Ziel dieser Bachelorthesis ist die Implementation einer adaptiven Erweiterung in ein bestehendes Lernmanagementsystem namens "Schule 4.0", sodass dadurch individueller auf die Bedürfnisse des Lernenden eingegangen werden kann. Hierfür wird ein Überblick über das Themenfeld des adaptiven Lernens gegeben, sowie die Verfahren und Funktionsweise adaptiver Lernsysteme erklärt. Weiter werden Verfahren zur Generierung von adaptiven Lernpfaden vorgestellt und der "State of the Art" von Lernpfade Editoren untersucht. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird ein Konzept für einen grafischen Lernpfade Editor zum Erstellen adaptiver Lernpfade erstellt und systematisch mit Vorgehensmodellen aus dem Software Engineering in das bestehende System implementiert. Mithilfe der Implementation werden Beispielszenarien konstruiert und durch Experten der Pädagogik in einer Fokusgruppe evaluiert. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein grafischer Lernpfade Editor für "Schule 4.0", welcher in vielen Szenarien pädagogisch sinnvoll eingesetzt werden kann.