Abstract Lectures still are and will remain the major teaching method in many formal and informal settings. However, according to cognitive learning theories, lectures as a teaching tool have a number of intrinsic deficiencies independent of the teacher or the topic. They are rooted in limited time, necessity for synchronous presence irrespective of student's and teacher's current ability and differences of students' previous knowledge and competencies in general. These deficiencies can be compensated with lecture captures enriched with additional content like: lecturer’s notes, links to prerequisite knowledge, quizzes, FAQ and other web based content. The proposed taxonomy of the rich lecture capture content serves as the foundation for creation of a digital textbook model based on rich lecture captures. Model also defines the rules for contextually synchronous presentation of all content elements as well as for discrete, continuous and indexed navigation in order to reduce cognitive load. The model was verified by developing two different software tools using different languages, tools and platforms. Architecture for publishing digital textbook is proposed enabling distributed publication of textbook’s elements allowing for open or restricted access, on-line or off-line usage and preservation of intellectual property rights. The architecture and model allow for a posteriori amendment and modification of the textbook’s content thus adjusting the textbook for a variety of users, needs and applications thereby extending textbook’s lifetime and reducing its unit production and usage cost. The hypothesis that rich lecture capture could yield better learning outcomes than previously known lecture captures was tested in real life situations and in the laboratory. Although validation shows improvements, they could not be proven to be statistically significant, one reason being rooted in reduced motivation of students to achieve good results on the final exam. Further research is proposed in directions of model validation in various educational settings with variety of designed learning outcomes and in direction of modifying the model for use during live lectures.
Abstract (croatian) Predavanja su bila, danas su i još će godinama biti dominantni oblik prenošenja znanja na svim obrazovnim razinama. Međutim, u svojstvu alata za poučavanje, imaju niz intrinzičnih nedostataka s aspekta kognitivnih teorija učenja koji ne ovise ni o predavaču ni o temi. Dio tih nedostataka može se kompenzirati snimkom predavanja. Jednostavne snimke nisu dovoljne s aspekta kognitivnih teorija učenja, pa rad predlaže obogaćene snimke predavanja. Snimanje predavanja počinje biti svjetskim trendom, no još nije stvoren ni standard ni konsenzus oko toga što čini dobru snimku predavanja. Stoga se u ovom radu pokušalo predložiti svojstva obogaćene snimke predavanja i načine njihove prezentacije. Također se želi ispitati hipoteza da se obogaćenim snimkama predavanja postižu bolji obrazovni ishodi nego uobičajenim jednostavnim snimkama. Rad također istražuje mogućnost načina objave materijala koji bi dozvolili i omogućili naknadne izmjene na digitalnom udžbeniku kako bi ga prilagodili različitim korisnicima i potrebama. Prvo, uvodno poglavlje rada ("1. Introduction") opisuje područje, motivaciju i ciljeve istraživanja te sadržaj rada. Sljedeće poglavlje ("2. Properties of lectures as a teaching method") sistematizira svojstva predavanja kao obrazovne metode analizom objavljenih istraživanja s aspekta kognitivnih teorija učenja te stvara klasifikaciju intrinzičnih nedostataka predavanja, klasterirane oko njihovih uzroka. Predlažu se metode prevencije, zaobilaženja i nadomještanja uočenih nedostataka. U trećem poglavlju ("3. Rich lecture captures") predlažu se i analiziraju svojstva snimki predavanja kao središnjeg sredstva kompenzacije nedostataka predavanja. Izrađena je taksonomija dopunskih materijala potrebnih uz snimku predavanja i njihovih nužnih svojstava s motrišta kognitivnih teorija učenja. Četvrto poglavlje ("4. Digital textbook model based on rich lecture capture") predlaže model digitalnog udžbenika zasnovanog na obogaćenim snimkama predavanja. Model podržava praktički neograničeni broj usporednih video snimki te sve vrste sadržaja opisanih taksonomijom dodatnih materijala. Model je u načinu prezentacije sadržaja, međusobnoj povezanosti i korisničkoj navigaciji usklađen s kognitivnim teorijama učenja. Tijekom prezentacije gradiva udžbenika, svi elementi prikazuju se kontekstualno sinkronizirano. Raspoloživa su tri oblika korisničke navigacije za smanjenje kognitivnog opterećenja. U petom poglavlju ("5. Digital textbook publishing architecture") predlaže se arhitektura za objavu digitalnog udžbenika kako za korištenje on-line na webu tako i za korištenje off-line na lokalnom računalu. Arhitektura podržava raspon poslovnih modela od besplatne dostupnosti do naplaćivanja po korištenju, bilo elemenata bilo cijelog udžbenika, te od javnog do privatnog korištenja. Omogućena je dopuna i izmjena sadržaja udžbenika aposteriori čime je udžbenik moguće prilagoditi korisnicima i namjeni, što u bitnome produljuje životni vijek udžbenika te smanjuje jedinične troškove njegove izrade i korištenja. Arhitektura podržava zaštitu intelektualnog vlasništva, praćenjem autorstva tijekom izmjena sadržaja. Šesto poglavlje ("6. Verification and validation of the proposed model and architecture") provjerava ostvarljivost predloženog modela udžbenika u praksi i njegova stvarna svojstva u usporedbi s modelom i potrebama. Prikazana su i analizirana dva programska alata uspješno izgrađena prema predloženom modelu, korištenjem različitih programskih jezika, alata i platformi, čime je model verificiran. Istraživanjem u stvarnoj nastavi i u laboratorijskim uvjetima provjerena je hipoteza da će obogaćena snimka predavanja usklađena s kognitivnim teorijama učenja dati poboljšane rezultate učenja u odnosu na poznate digitalne udžbenike zasnovane na snimci predavanja. Provjera je pokazala poboljšanje, ali ne i statistički značajno, što je objašnjeno manjkom motivacije ispitanika da kvalitetno riješe izlazni test. Rad završava zaključkom i prijedlogom mogućih budućih istraživanja na osnovi predloženog modela i arhitekture u sedmo, poglavlju ("7. Conclusion and future work"). Predlaže se usmjeravanje na daljnju validaciju modela u različitim obrazovnim okolinama, te na istraživanja mogućnosti primjene modela tijekom predavanja uživo. Rad je rezultat istraživanja predavanja kao metode poučavanja s motrišta kognitivnih teorija učenja te mogućnosti kompenziranja njihovih nedostataka izradom digitalnog udžbenika zasnovanog na obogaćenoj snimci predavanja. Izrađena je taksonomija mogućih dopunskih sadržaja koji su grupirani prema ključnim svojstvima. Za tako definiranu obogaćenu snimku predavanja izrađen je model udžbenika neovisan o implementaciji. Izradom dva različita programska alata zasnovana na predloženom modelu, model je verificiran. Istražena je i predložena arhitektura objave udžbenika koja podržava različite poslovne modele i zaštitu intelektualnog vlasništva te aposteriori prilagodbu sadržaja udžbenika različitim korisnicima i potrebama.
Izvorni znanstveni doprinos disertacije je: • originalni model digitalnog udžbenika usklađenog s kognitivnim teorijama učenja koji omogućuje realizaciju više različitih programskih rješenja za automatizirano oblikovanje obogaćenih snimki predavanja korištenjem različitih programskih alata i platformi. • arhitektura sustava i mehanizma objave digitalnog udžbenika koja omogućuje da se komponente višemedijskog sadržaja istog udžbenika nezavisno objavljuju na različitim mrežnim mjestima, bilo u slobodnom ili kontroliranom pristupu, da se dopunjuju i mijenjaju uključujući paralelne i alternativne sadržaje te da se slobodno rekombiniraju prilagođujući se tako ciljnoj populaciji i svrsi učenja. • taksonomija višemedijskih sadržaja dopunjene snimke predavanja na osnovi koje se definiraju svojstva višemedijskih udžbenika potrebna za integraciju raznovrsnih dopunskih sadržaja i osnovne snimke predavanja.
Keywords (croatian)
obogaćene snimke predavanja
kognitivne teorije učenja
intrinzični nedostaci predavanja
model digitalnog udžbenika
arhitektura za objavu udžbenika
taksonomija obogaćenog sadržaja
