GeNeMe ´99 - Virtuelle Organisation und Neue Medien 1999: Workshop GeNeMe99 - Gemeinschaften in Neuen Medien: TU Dresden, 28./29.10.1999

Aus dem Vorwort: 'Wir freuen uns, mit dem Band GeNeMe99 die Beiträge des zweiten Workshops zu GeNeMe - Gemeinschaften in neuen Medien - präsentieren zu können. Damit erfüllt sich zumindest im Ansatz die mit der GeNeMe98 verbundene Absicht, eine Arbeits und Veranstaltungslinie zu begründen. Treffend aktuell reflektiert folgende dpa-Meldung zum diesjährigen 'European IT Forum' in Paris vom 13. September des Jahres die Herausforderungen an Forschung und Praxis zur Verwirklichung des GeNeMe-Trends. Europa wird nach Einschätzung von Analysten in den nächsten Jahren im elektronischen Handel über das Internet kräftig aufholen. Damit könne Europa zum größten zusammenhängenden Markt im E-Commerce werden. Um im Wettbewerb bestehen zu können, müßten die Unternehmen aber ihre gesamte Firmenstruktur auf die elektronische Zukunft ausrichten. Das gelte auch für Unternehmen außerhalb der Technologie-Branche.:A. EINFÜHRUNG 1 Gemeinschaften in Neuen Medien - Quality of Service aus der Sicht von Nutzer, Betreiber und Service Provider 1 Dr.-Ing. habil. W. Pretzsch, Dipl.-Inform. D. Neumann B. AUSGEWÄHLTE ANSÄTZE ZUR ENTWICKLUNG UND TECHNOLOGIE VON VIRTUELLEN GEMEINSCHAFTEN 25 B. 1. Gruppenorientiertes Requirement Engineering auf der Basis von Lotus Notes 25 Prof. Dr. R Liskowsky, Dipl.-Ing. R Pjater, Dipl.-Inf. H. Steher B.2. Die technische Infrastruktur zur Teilnahme von unternehmen an Gemeinschaften in Neuen Medien 49 M. Ecks, M. Senft Prof. Dr. J. Raasch B. 3. Context modeling of agile software and a context-based approach to support virtual enterprises 73 Dipl.-Inform. Duy-TuanNguyen, Dr. V. Do B. 4. Stabilität und Sicherheit im Web - Der Test webbasierter Anwendungen 89 Dr. R Schröder C. REFERENZMODELLE UND ARCHITEKTUREN VON GEMEINSCHAFTEN IN NEUEN MEDIEN 109 C. l. Ein Referenzmodell für virtuelle Unternehmen 109 Dipl.-Inform. (FH) J. Homann, Dipl.-Inform. D. Neumann C.2. Ein Referenzmodell fü r Gemeinschaften und Medien - Case Study Amazon.com 125 Dr. U. Lechner, Prof. Dr. B. Schmid, Dr. P. Schubert, Dipl. Inform. M. Klose, Stud. oec. O. Miler VIII C.3. Formalisierung und Architektur von Medien und ihren Gemeinschaften 151 Dr. U. Lechner, Prof. Dr. B. Schmid, Dipl. Inform. M. Klose CA. Analyse und Bewertung von wirtschaftsrelevanten Internet-Auftritten Mittelständischer Unternehemen in den neuen Bundesländern 181 Dipl.-Wirtsch.-Inf. E. Kosilek D. KOMMUNIKATION IN VIRTUELLEN GEMEINSCHAFTEN 197 D. 1. Das Potential von Virtual Communities auf Basis von Distributed Virtual Environments für Kundengewinnung und -Bindung 197 J. Templin, Dipl.-Inform. R. Dachselt D.2. Der Einsatz von Desktop-VR für E-Commerce-Anwendungen - Konzepte für dreidimensionale Produktpräsentationen 213 Dipl.-Inform. R. Dachselt D. 3. Die 3D Community als ein Frontend für internetbasierte Anlagenmanagementsysteme 233 Dr.-Ing. K. Richter E. LERNEN IN VIRTUELLEN GEMEINSCHAFTEN 255 E. 1. Ein Web-basierter Compuiergraphik-Kurs im Baukastensysten 255 F. Hanisch, Dr. R. Klein, Prof. Dr. W. Straßer E.2. Integration von Telelearning- und Teleworking-Applikationen 271 Dipl.-Inform. I. Braun, Dipl.-Inform. K. Franze, Dipl.-Inform. R. HEss, Dipl.-Inform. O. Neumann, Prof. Dr. A. Schill E.3. Ein Dokumentmodell für Kursdokumente in Webbasierten Virtuellen Lernumgebungen 291 Prof. Dr. K. Meißner, Dipl.-Inform. F. Wehner E.4. Die Net Academy als Medium für die Learning Community eines Masterprogramms an der Universität St. Gallen 307 S. Seufert, P. Schubert E.5. Das Project Net Academy 329 Dipl.-Kffr. D. Wittig E.6. „Distributed Learning“ unter Lotus Notes - ein Erfahrungsbericht 351 W. Schröter IX F. FACHÜBERGREIFENDE ASPEKTE 371 F. 1. Information Systems for Managing Second Order Dynamics of Organizations 371 Dr. F. Wierda F.2. E-commerce und seine Marktplätze 385 M. Skrzypek F.3. Unternehmensübergreifendes Workflow-Management als Instrument zur Unterstützung von Lieferketten (SUPPLY CHAIN MANAGEMENT) 393 Dipl.-Inform. M. Halatchev, Dipl.-Phys., Dipl-SWTE. Közle G. ANSCHRIFTEN DER AUTOREN 409 H. HINWEIS AUF DIE SPONSOREN 41

Method and Technology for Model-based Test Automation of Context-sensitive Mobile Applications

Smartphone und Tablet Computer haben sich zu universalen Kommunikations- und Unterhaltungsplattformen entwickelt, die durch ständige Verfügbarkeit mobilen Internets die Verwendung mobiler, digitaler Dienste und Anwendungen immer mehr zur Normalität werden lassen und in alle Bereiche des Alltags vordringen. Die digitalen Marktplätze zum Vertrieb von Apps, sogenannten App Stores, sind Blockbuster-Märkte, in denen wenige erfolgreiche Produkte in kurzen Zeitintervallen den Großteil des Gesamtgewinns des Marktes erzielen. Durch dynamische, summative Bewertungssysteme in App Stores wird die Qualität einer App zu einem unmittelbaren Wert- und Aufwandstreiber. Die Qualität einer App steht in direktem Zusammenhang mit der Anzahl Downloads und somit mit dem wirtschaftlichen Erfolg. Mobile Geräte zeichnen sich gegenüber Desktop-Computern vorrangig dadurch aus, dass sie durch Sensoren in der Lage sind, Parameter ihrer Umgebung zu messen und diese Daten für Anwendungsinhalte aufzubereiten. Anwendungsfälle für solche Technologien sind beispielsweise ortsbasierte digitale Dienste, die Verwendung von Standortinformationen für Fahrzeug- oder Fußgängernavigation oder die Verwendung von Sensoren zur Interaktion mit einer Anwendung oder zur grafischen Aufbereitung in Augmented Reality-Anwendungen. Anwendungen, die Parameter ihrer Umgebung messen, aufbereiten und die Steuerung des Kontrollflusses einfließen lassen, werden als kontextsensitive Anwendungen bezeichnet. Kontextsensitivität hat prägenden Einfluss auf die fachliche und technische Gestaltung mobiler Anwendungen. Die fachliche Interpretation von Kontextparametern ist ein nicht-triviales Problem und erfordert eine sorgfältige Implementierung und gründliches Testen. Herausforderungen des Testens kontextsensitiver, mobiler Anwendungen sind Erstellung und Durchführung von Tests, die zum einen die zu testende Anwendung adäquat abdecken und zum anderen Testdaten bereitstellen und reproduzierbar in die zu testende Anwendung einspeisen. In dieser Dissertation wird eine Methode und eine Technologie vorgestellt, die wesentliche Aspekte und Tätigkeiten des Testens durch modellbasierte Automatisierung von menschlicher Arbeitskraft entkoppelt. Es wird eine Methode vorgestellt, die Tests für kontextsensitive Anwendungen aus UML-Aktivitätsdiagrammen generiert, die durch Verwendung eines UML-Profils zur Kontext- und Testmodellierung um Testdaten angereichert werden. Ein Automatisierungswerkzeug unterstützt die Testdurchführung durch reproduzierbare Simulation von Kontextparametern. Durch eine prototypische Implementierung der Generierung von funktionalen Akzeptanztests, der Testautomatisierung und Kontextsimulation wurde Machbarkeit des vorgestellten Ansatzes am Beispiel der mobilen Plattform Android praktisch nachgewiesen.Smartphones and tablet computers have evolved into universal communication and entertainment platforms. With the ubiquitous availability of mobile internet access, digital services and applications have become a commodity that permeates into all aspects of everyday life. The digital marketplaces for mobile app distribution, commonly referred to as App Stores, are blockbuster markets, where few extraordinarily successful apps generate the major share of the market's overall revenue in a short period of time. Through the implementation of dynamic, summative rating mechanisms in App Stores, app quality becomes a key value-driver of app monetarization, as app quality is directly associated with the number of app downloads, and hence with economic success. In contrast to desktop computers, mobile devices are uniquely characterized by a variety of sensors that measure environmental parameters and make them available as input to software. Potential uses of these technologies range from location-based digital services that use the user's location for vehicle or pedestrian navigation to augmented reality applications that use sensor information for user experience enhancement. Apps instrumenting physical and non-physical environmental parameters to control workflows or user interfaces are called context-aware applications. Context-awareness has a formative impact on the functional and technical design of mobile applications. The algorithmic interpretation of context data is a non-trivial problem that makes thorough implementation and careful testing mandatory to ensure adequate application quality. Major challenges of context-aware mobile application testing are test case creation and test execution. The impact of context-awareness on test case creation is the attainability of adequate test coverage, that in contrast to non-context-aware application extends beyond traditional input data. It requires the identification and characterization of context data sources and the provisioning of suitable, reproducible test data. This thesis addresses a method and technology to decouple test case creation and test execution from manual labor through the extensive use of model-driven automation technology. A method is presented that generates test cases for context-aware mobile applications from UML Activity Models by means of model transformation technology. A test execution framework facilitates the reproducible simulation of context data derived from an enriched system model. The approach is validated using a prototypical implementation of the test case generation algorithm. The simulation of context data during test execution ist validated using a modified implementation of the Android operation system

Modellierung und Generierung von Benutzeroberflächen für interaktive Softwaresysteme unter der Nutzung von Mustern

Die Dissertation umfasst den Entwurf einer Entwicklungsumgebung für Benutzeroberflächen, der modell- und musterbasierte UI-Entwicklung zu einem integrierten Entwicklungs- und Generierungsansatz kombiniert. Die Grundlagen der modell- und musterbasierten Entwicklung werden dargestellt und existierende Implementierungen analysiert. Die Ergebnisse der Untersuchungen fließen in den Entwurf der kombinierten Entwicklungsumgebung, der detailliert beschrieben wird, ein. Die Arbeit beinhaltet eine Fallstudie, die die praktische Bedeutung der theoretischen Ausführungen verdeutlicht

Interaction Design Patterns und CSCL-Scripts für Videolernumgebungen

In den letzten Jahren haben Lernvideos im Bereich des informellen und formellen Lernens an Bedeutung gewonnen. Inwieweit Lernende bei der Nutzung von Videos unterstützt werden und Lehrende didaktische Szenarien umsetzen können, hängt jedoch von der eingesetzten Videolernumgebung ab. Es ist Anliegen der vorliegende Arbeit, Prinzipien des User Interface Designs sowie Komponenten und Mechanismen videobasierter Lehr-Lern-Szenarien in Bezug auf Videolernumgebungen zu identifizieren, zu beschreiben und technisch zu realisieren. Das Ziel besteht darin, Gestaltungsprinzipien in Form von Interaction Design Patterns zu erarbeiten und computergestützte videobasierte Lehr-Lern-Szenarien mit Hilfe von CSCL-Scripts durch eine geeignete Spezifikation und Formalisierung zu realisieren. Für die Erarbeitung der Interaction Design Patterns wurden 121 Videolernumgebungen hinsichtlich 50 Kategorien in einer Inhaltsanalyse empirisch untersucht und dokumentiert. Unter Berücksichtigung ähnlicher Patterns aus thematisch verwandten Pattern Languages und den Erfahrungen aus der Implementierung und dem Einsatz von Videolernumgebungen entstanden 45 Interaction Design Patterns für verbreitete Lösungen für wiederkehrende Probleme bei der Gestaltung und Entwicklung von Videolernumgebungen. Diese Patterns wurden auf Pattern Konferenzen diskutiert und im Anschluss evaluiert sowie bei der Konzeption, Entwicklung und Bewertung mehrerer Videolernumgebungen angewendet. Zudem wurde das Software Framework VI-TWO vorgestellt, mit dem sich fast alle Patterns auf einfache Weise in Web-Anwendungen realisieren lassen. Zur Spezifikation videobasierter CSCL-Scripts wurden existierende videobasierte und nicht videobasierte Scripts analysiert. Im Ergebnis unterschieden sich videobasierte CSCL-Scripts von allgemeinen CSCL-Scripts vor allem hinsichtlich der mit dem Video verknüpften oder darin verankerten Aufgaben und Aktivitäten. Videos werden dabei nicht als monolithische Einheiten, sondern als zeitkontinuierliche Medien betrachtet, in denen weitere Informationen zeitgenau verankert und Lernaktivitäten stattfinden können. Außerdem ließen sich drei Typen videobasierter CSCL-Scripts identifizieren: (1) Scripts zur Analyse und Diskussion von Videoinhalten, (2) Peer Annotation Scripts einschließlich dem Peer Assessment und (3) Jigsaw-Scripts, die das problembasierte Lernen mit Hilfe von Videos ermöglichen. Unabhängig davon variiert die Komplexität der Scripts auf drei Stufen: (1) sofern voneinander abgegrenzte zeitliche Phasen von Lernaktivitäten bestehen, (2) wenn darüber hinaus die Teilnehmer innerhalb von Gruppen Aufgaben bearbeiten (intra-group) und (3) falls außerdem Aufgaben auch gruppenübergreifend bearbeitet werden (inter-group). Auf Grundlage der Spezifikation konnte ein Datenmodell und ein Modell für die nutzerseitige Modellierung von Scripts verschiedener Komplexitätsstufen sowie Typen entwickelt und in dem CSCL-System VI-LAB realisiert werden. Diese Arbeit leistet in zweifacher Hinsicht einen Beitrag zur Forschung im Bereich E-Learning. Zum einen beschreiben die Interaction Design Patterns wiederkehrende User Interface Lösungen und stellen somit ein Hilfsmittel für Designer, Software Entwickler und Lehrende bei der Gestaltung und Implementierung von Videolernumgebungen dar. Zum anderen wurden durch die Spezifikation und softwareseitige Umsetzung videobasierter CSCL-Scripts Voraussetzungen geschaffen, die den praktischen Einsatz und die weitere Untersuchung des kollaborativen Lernens mit Videos ermöglichen.:1 Einführung 19 1.1 Motivation 19 1.2 Herausforderungen und Forschungsfragen 20 1.2.1 Interaction Design Patterns 20 1.2.2 Videobasierte CSCL-Scripts 22 1.3 Kapitelübersicht und Forschungsmethoden 25 1.3.1 Kapitelübersicht 25 1.3.2 Forschungsmethoden je Kapitel 27 2 Lernen mit Videos 29 2.1 Terminologie, Einsatzfelder und Potentiale von Lernvideos 30 2.1.1 Begriffsbestimmung 30 2.1.2 Einsatzfelder und Szenarien für das Lernen mit Videos 32 2.1.3 Potentiale des Medium Video 34 2.2 Videos im Kontext kognitiver Lerntheorien 36 2.2.1 Theorie der kognitiven Last 36 2.2.2 Kognitive Theorie des Lernens mit Multimedia 38 2.3 Interaktivität audiovisueller Lernmedien 44 2.4 Lernformen 48 2.4.1 Rezeptives Lernen 49 2.4.2 Selbstgesteuertes Lernen 50 2.4.3 Kollaboratives Lernen 52 2.5 Zusammenfassung 56 3 Videolernumgebungen und Hypervideos 59 3.1 Terminologie und Modelle 60 3.1.1 Videolernumgebung 60 3.1.2 Terminologie: Video, Hypervideo und interaktives Video 62 3.1.3 Spezifikationen für Hypervideo-Dokumente 65 3.1.4 Modelle des zeitlichen Layouts 66 3.2 Human Video Interface 69 3.2.1 Gestaltungsraum von Hypervideos 70 3.2.2 Usability-Herausforderungen von Human Video Interfaces 74 3.3 Technische Herausforderungen 76 3.3.1 Download und Cache-Management / Echte Nicht-Linearität 77 3.3.2 Synchronisierung von Video und Annotationen 78 3.3.3 Adressierung und Abruf von Medienfragmenten 78 3.3.4 Deklarative Ansätze der Repräsentation von Multimedia 80 3.4 Produktion und Integration in Lernumgebungen 81 3.4.1 Produktion: Vorgehensweisen und Paradigmen 82 3.4.2 Integration in Lernumgebungen und Zusammenspiel mit Diensten im WWW 85 3.5 Zusammenfassung 87 4 Interaction Design Patterns für Videolernumgebungen 91 4.1 Einführung in Design Patterns 92 4.1.1 Design Patterns 95 4.1.2 Mustersprache 101 4.1.3 Verwandte Ansätze im Interaction Design 104 4.1.4 Verwandte Pattern Languages 106 4.2 Systematische Elaboration von Design Patterns 109 4.2.1 Stand der Forschung bzgldem Pattern Mining 110 4.2.2 Inhaltsanalyse von Videolernumgebungen 112 4.2.3 Analyse und Integration ähnlicher Muster bzwMustersprachen 128 4.2.4 Verfassen sowie Revision und Evaluation der Muster 130 4.2.5 Konstruktion der Pattern Language 135 4.3 Pattern Language für Videolernumgebungen 140 4.3.1 Struktur der Pattern Language 140 4.3.2 Angrenzende Mustersprachen 144 4.3.3 Repräsentation in einer Wissensbasis 145 4.3.4 Anwendungs- und Einsatzszenarien 148 4.3.5 Exemplarische Interaction Design Patterns 151 4.4 Zusammenfassung 168 5 Videobasierte CSCL-Scripts 171 5.1 Einführung 172 5.1.1 Hintergrund zu Scripts und CSCL-Scripts 172 5.1.2 Definition videobasierter CSCL-Scripts 175 5.1.3 Mehrwert und Potentiale 177 5.1.4 Typisierung videobasierter CSCL-Scripts 178 5.2 Spezifikation videobasierter CSCL-Scripts 184 5.2.1 Script-Komponenten 185 5.2.2 Script-Mechanismen 194 5.3 Modellierung von CSCL-Scripts 197 5.3.1 Komplexitätslevel 200 5.3.2 Verwandte Systeme und Ansätze zur Modellierung von Scripts 201 5.3.3 Konzept für eine formale Repräsentation 206 5.3.4 Konzept zur Modellierung im User Interface 209 5.4 Zusammenfassung 212 6 Realisierung von Patterns und Scripts 215 6.1 VI-TWO: JavaScript Framework für interaktive Videos 216 6.1.1 Anforderungen 217 6.1.2 Verwandte Arbeiten 219 6.1.3 Architektur von VI-TWO 222 6.1.4 Videoplayer 224 6.1.5 Videoannotationen 225 6.1.6 Makrointeraktivität in Kollektionen von Videos 229 6.1.7 Autorenwerkzeuge 232 6.2 VI-LAB: CSCL-System für videobasierte CSCL-Scripts 235 6.2.1 Anforderungen 236 6.2.2 Architektur von VI-LAB 238 6.2.3 Modellierung videobasierter CSCL-Scripts 241 6.2.4 Monitoring 244 6.3 Anwendungsbeispiele für VI-TWO und VI-LAB 246 6.3.1 Vi-Wiki 246 6.3.2 IWRM education 247 6.3.3 VI-LAB (Version 1) auf Basis von Wordpress 247 6.3.4 VI-LAB (Version 2) auf Basis von node.js 248 6.3.5 Theresienstadt explained 249 6.4 Zusammenfassung 252 7 Schlussbetrachtung 255 7.1 Beitrag der Arbeit zur Forschung 255 7.2 Kritische Würdigung 256 7.3 Ausblick 25

Konzeption einer elektronischen Studienplattform zur Durchführung umfangreicher internetbasierter Studien in der Psychosomatik am Beispiel SURE

Die vorgestellte Arbeit beschreibt die Konzeption einer elektronischen Studienplattform zur Durchführung umfangreicher internetbasierter Studien in der psychosomatischen Medizin. Als Anwendungsfall dient die SURE-Studie, in der die Schlüsselmethode, eine schneller zu erlernende Alternative zu etablierten Entspannungstechniken, untersucht werden soll. Zu diesem Zweck sollen mehrere tausend Teilnehmer aus Berufsgruppen mit hoher berufsbedingter, psychischer Belastung ausgewählt werden. Studienteilnehmer sollen zunächst über eine Onlineplattform die neue Entspannungstechnik per Videoanleitung erlernen. Anschließend soll über einen Beobachtungszeitraum von etwa einem Jahr der präventive Charakter der Entspannungsmethode zur Vermeidung stressbedingter Folgeerkrankungen untersucht werden. Im Wesentlichen setzt sich die Arbeit mit organisatorischen, rechtlichen, technischen und ökonomischen Problemen auseinander, die es zu lösen gilt, wenn sozialwissenschaftliche Studien auf elektronischem Weg durchgeführt werden. Analysiert wurden Hürden bei der Teilnehmerrekrutierung, der elektronischen Bereitstellung der Studienunterlagen sowie Erhebung der Daten unter Einhaltung gesetzlicher Rahmenbedingungen und nach Maßgaben der Good Clinical Practice. Es wurden häufig verwendete kostenfreie und kommerzielle Softwarewerkzeuge unter dem Aspekt des benötigten Funktionsumfangs, des Datenschutzes, von Ergonomie und nicht zuletzt ökonomischen Einschränkungen untersucht. Hierbei wurden auch in einschlägiger Literatur erwähnte Panels genauer betrachtet. Nachdem sich die großen, kommerziellen Panel-Lösungen aus Komplexitäts- und Kostengründen und die kostengünstigeren Cloud-basierten Varianten aus fehlender Skalierbarkeit, unzureichendem Funktionsumfang oder aus Datenschutzgründen für den geplanten Einsatz als untauglich erwiesen haben, erfolgte die Planung einer eigenen Onlineplattform. In der Konzeption wurden die Schwach- stellen bestehender Systeme berücksichtigt und eine Infrastruktur gemäß den Empfehlungen des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) und den Anforderungen an das Bundesdatenschutzgesetz (BSDG) geplant. Die vielfältigen, sich hieraus ergebenden Teilprobleme wurden im Detail beleuchtet und technische Lösungsstrategien entwickelt. Für die praktische Umsetzung eines Prototypen der Onlineplattform wurde als Grundlage hierzu das quelloffene Lernmanagementsystem Moodle herangezogen und um die benötigten Funktionen erweitert. Durch die entwickelten Erweiterungen ist die Plattform in der Lage, Teilnehmer über individualisierte Startseiten (Landing-Pages) automatisch in Studiengruppen zu erfassen, zu pseudonymisieren, Studienunterlagen und Medien für konventionelle und mobile Endgeräte bereitzuhalten und Onlinebefragungen durchzuführen. Studien und Fragebögen können über eine Weboberfläche aus Vorlagen oder neu erstellt und verwaltet werden. Ein Exportieren der gewonnenen Daten erlaubt die Auswertung mit gewohnter Software. Als technischer Unterbau der Studienplattform wurde im Sinne einer Best Practice eine hochverfügbare technische Infrastruktur (HA-Cluster) aufgebaut, die in Punkto Sicherheit dem neusten Stand der Technik entspricht. Das Gesamtkonzept sieht vor, dass auch in Zukunft teilnehmerstarke Studien mit etlichen tausend Teilnehmern und ressourcenintensiven Anwendungen (z.B. dem Abspielen von Videoclips) möglich sind. Um die Tauglichkeit der Studienplattform für den geplanten Einsatz (SURE) zu überprüfen wurden Bedrohungsanalysen gemäß IT-Grundschutz, sowie Tests zur Messung der Leistungsfähigkeit des Systems (Benchmarks) durchgeführt. Die Testergebnisse zeigten, dass die erstellte Plattform auch mit einer Vielzahl gleichzeitiger Nutzer zurechtkommt und den meisten kommerziellen Angeboten insbesondere in Punkto Sicherheit überlegen ist. Letztlich bleibt das entworfene System die Praxiserfahrungen noch schuldig. Vor dem Einsatz in einer großangelegten Studie wie SURE, sollte die Plattform zunächst im Rahmen einer Teststudie in kleinerem Umfang erprobt und ihre Alltagstauglichkeit evaluiert, Wünsche von Anwendern aufgenommen, sowie umgesetzt und mögliche Fehler eradiziert werden. Nach erfolgreichem Test steht einer Umsetzung des Prototypen in ein Produktivsystem, gegebenenfalls mit Unterstützung von Fördermitteln, nichts mehr im Wege

Assistierte Ad-hoc-Entwicklung von kompositen Webanwendungen durch Nicht-Programmierer

Mit der steigenden Verfügbarkeit komponenten- und serviceorientiert bereitgestellter Ressourcen und Dienstleistungen entwickelt sich das Web zu einer geeigneten Plattform für vielfältige Anwendungsszenarien. Darauf aufbauend entstehen komposite Webanwendungen durch das Rekombinieren und Verknüpfen vorhandener Bausteine. Auf diese Weise kann ein funktionaler Mehrwert zur Lösung situationsspezifischer Problemstellungen erzielt werden. Zunehmend wird angestrebt, dass Endnutzer selbst als Anwendungsentwickler in Erscheinung treten. Dieses Prinzip, das End-User-Development, ist ökonomisch lukrativ, da Nischenanforderungen effizienter erfüllt werden können. Allerdings stehen dabei insbesondere Domänenexperten ohne Programmiererkenntnisse noch immer vor substantiellen Herausforderungen, wie der bedarfsgerechten Auswahl von Bausteinen und deren korrekten Komposition. Diese Dissertation stellt daher neue Methoden und Werkzeuge für das assistierte End-User-Development von kompositen Webanwendungen vor. Im Ergebnis entsteht das ganzheitliche Konzept einer Kompositionsplattform, die Nicht-Programmierer in die Lage versetzt, eigenständig Anwendungen bedarfsgerecht zu entwickeln und einzusetzen. Als zentrales Element existiert ein hochiteratives Vorgehensmodell, bei dem die Entwicklung und die Nutzung kompositer Webanwendungen weitgehend verschmelzen. Ein wesentliches Merkmal des Ansatzes ist, dass aus Nutzersicht sämtliche Aktivitäten auf fachlicher Ebene stattfinden, während die Kompositionsplattform die technische Umsetzung übernimmt und vor den Nutzern verbirgt. Grundlage hierfür sind Konzepte zur universellen Komposition und eine umfassende Modellbasis. Letztere umfasst semantikbasierte Beschreibungen von Komponenten sowie Kompositionsfragmenten und von deren Funktionalitäten (Capabilities). Weiterhin wird statistisches und semantisches Kompositionswissen sowie Nutzerfeedback modelliert. Darauf aufbauend werden neue, anwendungsunabhängige Mechanismen konzipiert. Hierzu zählt ein Empfehlungssystem, das prozessbegleitend Kompositionsschritte vorschlägt und das erstmals mit Empfehlungsstrategien in hohem Maße an seinen Einsatzkontext angepasst werden kann. Weiterhin sieht der Ansatz semantikbasierte Datenmediation und einen Algorithmus vor, der die Capabilities von Kompositionsfragmenten abschätzt. Diese Konzepte dienen schließlich als Basis für eine in sich zusammenhängende Werkzeugpalette, welche die Aktivitäten des Vorgehensmodells durchgehend unterstützt. Zum Beispiel assistiert ein Wizard Nicht-Programmierern bei der anforderungsgetriebenen Identifikation passender Kompositionsfragmente. Weitere konzipierte Hilfsmittel erlauben es Nutzern, Anwendungen live zu komponieren sowie anzupassen und deren Funktionsweise nachzuvollziehen bzw. zu untersuchen. Die Werkzeuge basieren maßgeblich auf Capabilities zur fachlichen Kommunikation mit Nutzern, als Kompositionsmetapher, zur Erklärung funktionaler Zusammenhänge und zur Erfassung von Nutzeranforderungen. Die Kernkonzepte wurden durch prototypische Implementierungen und praktische Erprobung in verschiedenen Anwendungsdomänen validiert. Zudem findet die Evaluation von Ansätzen durch Performanz-Messungen, Expertenbefragung und Nutzerstudien statt. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die Konzepte für die Zielgruppe nützlich sind und als tragfähig angesehen werden können.:1 Einleitung 1.1 Analyse von Herausforderungen und Problemen 1.1.1 Zielgruppendefinition 1.1.2 Problemanalyse 1.2 Thesen, Ziele, Abgrenzung 1.2.1 Forschungsthesen 1.2.2 Forschungsziele 1.2.3 Annahmen und Abgrenzungen 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Grundlagen und Anforderungsanalyse 2.1 CRUISE – Architektur und Modelle 2.1.1 Komponentenmetamodell 2.1.2 Kompositionsmodell 2.1.3 Architekturüberblick 2.1.4 Fazit 2.2 Referenzszenarien 2.2.1 Ad-hoc-Erstellung einer CWA zur Konferenzplanung 2.2.2 Geführte Recherche nach einer CWA 2.2.3 Unterstützte Nutzung einer CWA 2.3 Anforderungen 3 Stand von Forschung und Technik 3.1 Kompositionsplattformen für EUD 3.1.1 Webservice-Komposition durch Endnutzer 3.1.2 Mashup-Komposition durch Endnutzer 3.1.3 Fazit 3.2 Empfehlungssysteme im Mashupkontext 3.2.1 Empfehlungsansätze in Kompositionsplattformen 3.2.2 Nutzerfeedback in Empfehlungssystemen 3.2.3 Fazit 3.3 Eingabe funktionaler Anforderungen 3.3.1 Textuelle Ansätze 3.3.2 Graphische Anfrageformulierung 3.3.3 Hierarchische und facettierte Suche 3.3.4 Assistenten und dialogbasierte Ansätze 3.3.5 Fazit 3.4 Ansätze zur Datenmediation 3.4.1 Ontology Mediation 3.4.2 Vertreter aus dem Bereich (Semantic) Web Services 3.4.3 Datenmediation in Mashup-Plattformen 3.4.4 Fazit 3.5 Fazit zum Stand von Forschung und Technik 4 Assistiertes EUD von CWA durch Nicht-Programmierer 4.1 Assistiertes EUD von Mashups 4.1.1 Modellebene 4.1.2 Basismechanismen 4.1.3 Werkzeuge 4.2 Grobarchitektur 5 Basiskonzepte 5.1 Grundlegende Modelle 5.1.1 Capability-Metamodell 5.1.2 Erweiterungen von Komponentenmodell und SMCDL 5.1.3 Nutzer- und Kontextmodell 5.1.4 Metamodell für kontextualisiertes Feedback 5.2 Semantische Datenmediation 5.2.1 Vorbetrachtungen und Definitionen 5.2.2 Techniken zur semantischen Datenmediation 5.2.3 Architektonische Implikationen und Abläufe 5.3 Ableiten von Capabilities 5.3.1 Anforderungen und verwandte Ansätze 5.3.2 Definitionen und Grundlagen 5.3.3 Übersicht über den Algorithmus 5.3.4 Detaillierter Ablauf 5.3.5 Architekturüberblick 5.4 Erzeugung eines Capability-Wissensgraphen 5.4.1 Struktur des Wissensgraphen 5.4.2 Instanziierung des Wissensgraphen 5.5 Zusammenfassung 6 Empfehlungssystem 6.1 Gesamtansatz im Überblick 6.2 Empfehlungssystemspezifische Metamodelle 6.2.1 Trigger-Metamodell 6.2.2 Pattern-Metamodell 6.3 Architektur und Abläufe des Empfehlungssystems 6.3.1 Ableitung von Pattern-Instanzen 6.3.2 Empfehlungsgründe identifizieren durch Trigger 6.3.3 Empfehlungen berechnen 6.3.4 Präsentation von Empfehlungen 6.3.5 Integration von Patterns 6.4 Zusammenfassung 7 Methoden zur Nutzerführung 7.1 Der Startbildschirm als zentraler Einstiegspunkt 7.2 Live-View 7.3 Capability-View 7.3.1 Interaktive Exploration von Capabilities 7.3.2 Kontextsensitive Erzeugung von Beschriftungen 7.3.3 Verknüpfen von Capabilities 7.3.4 Handhabung von Komponenten ohne UI 7.4 Wizard zur Eingabe funktionaler Anforderungen 7.5 Erklärungstechniken 7.5.1 Anforderungen und verwandte Ansätze 7.5.2 Kernkonzepte 7.5.3 Assistenzwerkzeuge 8 Implementierung und Evaluation 8.1 Umsetzung der Modelle und der Basisarchitektur 8.2 Realisierung der Mediationskonzepte 8.2.1 Erweiterung des Kompositionsmodells 8.2.2 Implementierung des Mediators 8.2.3 Evaluation und Diskussion 8.3 Algorithmus zur Abschätzung von Capabilities 8.3.1 Prototypische Umsetzung 8.3.2 Experten-Evaluation 8.4 Umsetzung des Empfehlungskreislaufes 8.4.1 Performanzbetrachtungen 8.4.2 Evaluation und Diskussion 8.5 Evaluation von EUD-Werkzeugen 8.5.1 Evaluation der Capability-View 8.5.2 Prototyp und Nutzerstudie des Wizards 8.5.3 Prototyp und Nutzerstudie zu den Erklärungstechniken 8.6 Fazit 9 Zusammenfassung, Diskussion und Ausblick 9.1 Zusammenfassung und Beiträge der Kapitel 9.2 Einschätzung der Ergebnisse 9.2.1 Diskussion der Erreichung der Forschungsziele 9.2.2 Diskussion der Forschungsthesen 9.2.3 Wissenschaftliche Beiträge 9.2.4 Grenzen der geschaffenen Konzepte 9.3 Laufende und weiterführende Arbeiten A Anhänge A.1 Richtlinien für die Annotation von Komponenten A.2 Fragebogen zur System Usability Scale A.3 Illustration von Mediationstechniken A.4 Komponentenbeschreibung in SMCDL (Beispiel) A.5 Beispiele zu Algorithmen A.5.1 Berechnung einer bestimmenden Entity A.5.2 Berechnung der Ähnlichkeit atomarer Capabilities A.6 Bewertung verwandter Ansätze Literaturverzeichnis Webreferenze

Flexible und plattformunabhängige Entwicklung mikrocontrollerbasierter mechatronischer Systeme für Nutzer ohne Vorwissen

Der steigende Bedarf an mikrocontrollerbasierten mechatronischen Systemen ist heute nicht mehr zu übersehen. Zur Deckung des Bedarfs werden gewöhnlich modellbasierte Methoden eingesetzt, welche die Arbeit der Experten beschleunigen. Diese Methoden sind aber selbst für technikbegeisterte Laien oft nicht einsetzbar, da sie ein fundiertes Vorwissen voraussetzen. An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit an. Sie stellt verschiedene Konzepte vor, mit welchen es möglich ist, die elektronische Hardware und die Software für mikrocontrollerbasierte mechatronische Systeme zu entwickeln, ohne dass hierfür Vorwissen auf den Gebieten der Elektronikentwicklung oder der Informatik benötigt wird. Eine solche Vereinfachung geschah bisher gewöhnlich nur durch die Kapselung hardwarenaher Funktionen in abstrakten Modulen. In der vorliegenden Arbeit wird jedoch ein anderer Weg gewählt. Die Nutzer sollen während der Nutzung ein Grundverständnis für die Funktionsweise mechatronischer Systeme erlangen.In this thesis new concepts for designing development systems for mechatronic systems are introduced. The concepts allow flexible and simple usage, even if the users don’t have prior expert knowledge. For this purpose, approaches are presented, which allow a transparent illustration of the mode of operation of sensors, actuators and used platforms, allowing users to understand related technical topics.In the first part of the thesis, basic knowledge and the state of the art are presented. After this, the concepts of the microsystems development systems “EasyKit” and “EasyKit macht Schule” are described. In these systems microcontrollers are used as platform, because they already contain a high functional integration. Because of this, novice users prefer to use them as platform of choice. The electronic circuits, including the microcontroller, are provided in shape modular hardware blocks. They are programmed graphically with modular software blocks. The approach of programming introduced, uses a combination of the advantages of sequential function charts and synchronous data flow charts which increases the flexibility. Tests showed that even users without prior technical knowledge were able to program the microcontroller with these languages.The EasyKit concept was advanced, to offer increased flexibility and simplicity during programming. Besides, there was the goal to give users without expert knowledge the capability of developing electronics on the circuitry level, which is far more flexible than developing on the modular level. For this purpose, requirements are analyzed and new approaches are presented in the thesis. The most important approach, to make the soft-ware development more flexible, is the introduction of a new additional programming level, which supports graphical and textual programming methods at the same time. For assisting the user during the hardware development on the circuitry level, approaches are presented, which allow modeling most sensors and actuators, by abstracting them to their types of interfaces. Through this, the user can be supported when developing driver circuits to be used between the sensors, actuators and the microcontroller. Besides, this approach allows a comprehensible visualization of the signal behavior and the signal transformation at the interface of the microcontroller. Further approaches to increase the usability during the development phase are also presented in the thesis.The most promising approaches were implemented to a development environment and tested with members of the target audience