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1 Einleitung und Problemstellung

1.1 Einleitung

Das Internet und insbesondere das World Wide Web (WWW) spielen eine zunehmend größere Rolle bei der Kommunikation in der wissenschaftlichen Forschung und Lehre. Konventionelle Lehrveranstaltungen in der regelungstechnischen Ausbildung besitzen viele Vorteile, zeigen aber vor allem im Bereich der Präsentation von komplexen dynamischen Systemen und Zusammenhängen Schwachpunkte. Die unterschiedliche Auffassungsgabe und Lerngeschwindigkeit einzelner Studierender sind die maßgeblichen Hindernisse für ein ideales individuelles Lernen.

Vorhandene rechnerunterstützte Lehrumgebungen bieten dem Lernenden viele grafische und multimediale Hilfen an, die jedoch aufgrund der Komplexität von regelungstechnischen Problemen nur in Einzelfällen zu verwenden sind. Für den Einsatz derartiger Systeme in der Regelungstechnik ist es darüberhinaus notwendig, regelungstechnische Werkzeuge einzubinden und Simulationsergebnisse in einer geeigneten textlichen oder grafischen Art und Weise darzustellen. Dabei sollte einerseits die Komplexität der Benutzung des zugrundeliegenden Programmpakets vor dem Lernenden verborgen werden, gleichzeitig jedoch sollte ein Höchstmaß an Interaktion zwischen dem Lernenden und der entsprechenden Lernumgebung erzielt werden.

Das WWW bietet durch die Möglichkeit der Hypertextverknüpfung gute Voraussetzungen für die Vernetzung von Lehreinheiten, so daß eine Vielzahl relevanter Problembereiche relativ problemlos erfaßt werden könnte. Über die Einbindung von multimedialen Objekten hinaus sind die dargestellten Informationen jedoch von statischem Charakter. Für die mathematisch formulierten Problemstellungen in der Regelungstechnik besteht außerdem der entscheidende Nachteil, daß mathematische Gleichungen bisher nicht in der Beschreibungssprache HTML enthalten sind und umständlich in der Form einzelner Bilder erzeugt werden müssen.

In dieser Arbeit wird über die herkömmlichen multimedialen Präsentationseigenschaften des WWW hinaus ein virtuelles regelungstechnisches Labor (VCLab) entwickelt, in dem durch die Einbeziehung und Integration eines regelungstechnischen Werkzeugs in den Internet Browser Netscape Navigator Berechnungen und Simulationen durchgeführt werden können. Dieser WWW-Browser kann sehr leicht durch die sogenannten Plugins erweitert werden, um zusätzlich benötigte Funktionen bereitzustellen und Informationen zu verarbeiten. Aufgrund der lokalen Implementierung der Plugins besteht die Möglichkeit, mit den vom Betriebssystem bereitgestellten Kommunikationsmethoden eine Verbindung zu lokal installierter Software aufzubauen. Die Verwendung des einheitlichen Benutzerinterfaces eines WWW-Browsers und der Standardsoftware MATLAB/SIMULINK führen dazu, daß die mit dem VCLab entwickelten Lehreinheiten von vielen Lernenden benutzt werden können.

1.2 Zum Inhalt der Arbeit

Die vorliegende Arbeit ist in 6 Kapitel unterteilt. Im Anschluß an dieses einleitende Kapitel wird im folgenden Kapitel eine allgemeine Einführung in Lehr- und Lernumgebungen präsentiert. Eine Zusammenstellung der bisher bekannten Ansätze zum Einsatz von Rechnern in der Ausbildung gibt einen Überblick über die eingesetzten Verfahren zur Präsentation von Lehreinheiten. In Kapitel 3 werden die im Netscape Navigator eingesetzten Objekte und deren Kommunikationsverfahren beschrieben. Die Architektur und die Implementierung der einzelnen Komponenten des VCLab ist Gegenstand von Kapitel 4. Abschließend wird anhand einer Reihe von Beispielen der Einsatz der entwickelten Plugins und Java Applet verdeutlicht. Der Anhang enthält neben dem Literaturverzeichnis eine Vielzahl der während der Entwicklung des VCLab entstandenen Software Listings und eine Auswahl der entstandenen HTML-Dokumente.

Im nachfolgenden Kapitel 3 erfolgt die Einführung und Diskussion der Elemente des WWW unter besonderer Berücksichtigung der Mechanismen zur Kommunikation auf einer HTML-Seite.

Die WWW-Adresse des VCLab lautet:

http://www.esr.ruhr-uni-bochum.de/VCLab/

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