Einsatzpotentiale von Wikis in der Softwareentwicklung am Beispiel von Requirements Engineering und Traceability Management

Wiki-Systeme sind günstige und einfach bedienbare Werkzeuge zur kollaborativen Erfassung und Verteilung von Wissen. Aufgrund der erfolgreichen Nutzung in vielen Internet-Gemeinschaften werden sie zunehmend auch im professionellen Unternehmensumfeld eingesetzt [MaWY06]. Insbesondere Softwareentwicklungsprojekte stellen ein klassisches Einsatzgebiet für Wikis dar. Die Anwendungsfelder reichen dabei von der Ideensammlung und Dokumentation über Fehlermanagement bis hin zur Projektkoordination. Damit werden jedoch nicht alle Potenziale für eine umfassende Unterstützung von Softwareentwicklungsprozessen ausgeschöpft. Es stellt sich unter anderem die Frage, wie die Kernaktivitäten im Software-Engineering (SE) besser als bisher unterstützt werden können. Dieser Beitrag zeigt die Einsatzpotenziale von Wikis in ausgewählten Aktivitäten des SE auf. Nach einer kurzen Vorstellung der Wiki-Technologie betrachten wir insbesondere den Nutzen von Wikis in der Softwareentwicklung. Im Hauptteil dieses Beitrags werden mit Requirements Engineering (RE) sowie Traceability und Rationale Management (TRM) zwei konkrete Anwendungsszenarien vorgestellt. Im Rahmen des RE, der initialen Phase eines Softwareentwicklungprojekts, werden die Anforderungen an das geplante System erhoben, analysiert, spezifiziert und validiert. Wikis stellen hierbei eine leichtgewichtige und agile Alternative zu einer Reihe anderer kommerzieller und teilweise sehr komplexer Lösungen dar. Im RE und in den folgenden Phasen der Softwareerstellung müssen neben den Abhängigkeitsbeziehungen der Anforderungen untereinander und zwischen den daraus entstehenden Artefakten auch die zugrunde liegenden Entscheidungsprozesse (engl. "Rationale") der beteiligten Personen festgehalten und nachvollziehbar gemacht werden. Zur Erfassung und Vernetzung dieser Informationen bedarf es eines systematischen TRM-Prozesses, für dessen Realisierung wiederum Wiki2 Systeme aufgrund ihrer einfachen Benutzbarkeit bei gleichzeitig hoher semantischer Mächtigkeit sehr gut geeignet erscheinen. Nach einer Vorstellung dieser beiden konkreten Einsatzmöglichkeiten folgt ein Ausblick auf so genannte „Semantische Wikis“, die traditionelle Wikis um die Möglichkeit einer maschinen-interpretierbaren Auszeichnung von Inhalten erweitern und somit zu einer integrierten Prozessunterstützung beitragen können. Die hier vorgestellten Methoden und Werkzeuge wurden im Rahmen des Forschungsprojekts CollaBaWue entwickelt. Die Anwendungsbeispiele basieren auf dem Wiki-System der kollaborativen Softwareentwicklungsplattform CodeBeamer der Firma Intland, sind aber im Wesentlichen auf die meisten anderen Wiki-Systeme übertragbar

Digital technologies in science education. Requirements for teacher training

Digitale Medien werden im MINT-Unterricht als Lern- oder künftige Arbeitsmedien in naturwissenschaftlich-technischen Berufsfeldern eingesetzt. Diese innovativen Techniken sind Bestandteil naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen, z.B. bei der Sequenzierung von Genomabschnitten, automatischer Messwerterfassung oder der Datenauswertung von naturwissenschaftlichen Experimenten. Darüber hinaus bieten digitale Medien die Möglichkeit, MINT-Unterricht stärker konstruktivistisch orientiert zu gestalten und aktive bzw. reflexive Lernprozesse zu fördern. Damit steigen auch die Anforderungen an die Schüler*innen, so dass der Einsatz digitaler Medien nicht nur Erfolg verspricht, sondern ohne geeignete Instruktion auch zu schlechteren Lernergebnissen führen kann. Ausgehend von diesen fachspezifisch zu erwerbenden Kompetenzen der Schüler*innen im Umgang mit digitalen Medien wird auch reflektiert, welche zusätzlichen Anforderungen sich für eine zeitgemäße Lehrerbildung der naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächer ergeben, um digitale Medien nachhaltig in den Fachunterricht zu integrieren. Diese werden vor dem Hintergrund aktueller Modelle zu professionellen Handlungskompetenzen (angehender) Lehrkräfte diskutiert. (DIPF/Orig.)Digital technologies are applied in STEM (science, technology, engineering and mathematics) classes as learning- or future working tools for the scientific-technological professional fields. These innovative techniques are a component part of the scientific way of thinking and working, e. g. for genome sequencing or automatic measured value acquisition and data analysis of scientific experiments. Furthermore, digital technologies promote a stronger constructivist focus and allow an active and reflexive learning pro-cess in STEM classes. By putting increasing requirements on students, the use of digital technologies not only promises success but may also lead to worse learning results when proper instruction is missing. Based on these subject-specific competences of students in dealing with digital technologies, further requirements for a contemporary teacher training and professional development to integrate digital technologies in science education are indicated. These requirements are discussed in the context of current models for professional competences of (prospective) teachers. (DIPF/Orig.

Einsatz semantischer Technologien für die Anforderungsanalyse

Softwareentwicklung im betrieblichen Kontext erfordert neben dem Zusammenspiel verschiedener Technologien auch die Zusammenarbeit mehrerer Beteiligter. Dank der Einführung von Standards und der damit einhergehenden Vereinheitlichung von Notationen und Schnittstellen wurde in den letzten Jahren das Zusammenspiel der verschiedenen Technolo-gien an vielen Stellen entscheidend vereinfacht. So hat sich beispielsweise UML (Unified Modeling Language) als Standard für den Softwareentwurf etabliert. Ebenfalls wurde eine große Zahl von Methoden und Werkzeugen entwickelt, die zur Unterstützung der Software-entwicklung im Ganzen verwendet werden können oder speziell auf die Unterstützung der Zusammenarbeit der Beteiligten ausgerichtet sind. Trotz dieser Verbesserungen bleiben einige Probleme im Spannungsumfeld der Softwareentwicklung bestehen. So wird während des Softwareentwicklungsprozesses eine Vielzahl an Artefakten erstellt, ohne dass die Nachver-folgbarkeit zwischen diesen Artefakten dauerhaft sichergestellt wird

eingesetzt wird. A. nutzt dazu die Boolesche Logik (Algebra) mit den Operatoren AND, OR und NOT. Die logischen Operatoren ergeben folgende Mengen: A AND B

N2- Drucker, die ein Verfahren zum schnellen und kostengünstigen Erstellen von dreidimensionalen physikalischen Modellen (Prototypen) nutzen. Sie verwenden Pulvermaterialien, die sich durch Einspritzen eines Bindemittels verfestigen. 3D-D. verarbeiten CAD-Daten und sind für das „rapid prototyping “ inzwischen für unter $ 5.000 zu erwerben

Jahresbericht Forschung und Entwicklung 2004

Forschungsjahresbericht 2004 der Fachhochschule Konstan

Adaption biotechnologischer Prozesse für die interaktive Umsetzung in digital unterstützter Laborumgebung, Entwicklung und Evaluation

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der digitalen Transformation des biotechnologischen Labors. Ziel der Bemühungen ist, einen Mehrwert sowohl in der Qualität der erzeugten Ergebnisse, als auch in den Arbeitsabläufen für den Wissenschaftler oder Laboranten zu schaffen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Interaktion des digitalisierten Laborsystems mit dem Benutzer. Es wird beschrieben, welche Maßnahmen notwendig sind, um ein solches Laborsystem aufbauen und betreiben zu können. Neben den Hardware-Voraussetzungen für den Betrieb wird insbesondere auf die standardisierte Anbindung von Laborgeräten eingegangen. Da momentan noch kein allgemeiner Kommunikationsstandard in diesem Bereich existiert, werden Mittel und Wege aufgezeigt, wie eine umfassende Integration trotzdem möglich ist. Dazu wurde u. a. ein Hardware-Modul zur Anbindung von Alt- oder Bestandsgeräten entwickelt und evaluiert. Um die Interaktion des Menschen mit dem Laborsystem so unkompliziert wie möglich zu gestalten, werden verschiedene Formen der Nutzerinteraktion (Sprachsteuerung, Head-Mounted-Displays, etc.) untersucht und vorgestellt. Das gesamte System ist so ausgelegt, dass die Steuerung von zentraler Stelle aus möglich ist und alle Daten in einem Laborserver zusammenfließen. Diese Architektur schafft die Voraussetzungen für eine generische und unkomplizierte Anbindung verschiedenster Nutzerinteraktionsgeräte. Im Rahmen der Arbeiten wurde weiterhin ein Prozessleitsystem entwickelt, dass die Formulierung und Durchführung von Arbeitsabläufen im digitalisierten Labor einfach und intuitiv ermöglicht. Dabei sollen Implementierungsdetails und konkrete Probleme der Geräteanbindung abstrahiert werden und die Abläufe möglichst unabhängig von den konkreten Modellen der Geräte werden, die zu ihrer Durchführung notwendig sind. Durch die zentrale Geräteanbindung und Datenverarbeitung werden Möglichkeiten für Abläufe geschaffen, die die FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable)-Richtlinien zum Umgang mit wissenschaftlichen Daten einhalten. Das digitalisierte Labor wurde für die Durchführung von Beispielabläufen und Nutzerinteraktionsstudien verwendet und steht voll funktional zur Verfügung. Die Software und Systemarchitekturen wurden in verschiedenen wissenschaftlichen Veröffentlichungen dokumentiert und viele Komponenten sind unter offenen Lizenzen verfügbar.This thesis deals with the digital transformation of the biotechnological laboratory. The goal of the efforts is to create benefit for the scientist or laboratory technician, both in the quality of the results produced and in the work processes. Special attention is paid to the interaction of the digitized laboratory system with the user. It is described which measures are necessary to set up and operate such a laboratory system. In addition to the hardware requirements for operation, the standardized connection of laboratory devices is discussed in particular. Since there is currently no general communication standard in this area, ways and means are shown how a comprehensive integration is still possible. For this purpose, a hardware module for the connection of old or existing devices was developed and evaluated. In order to make human interaction with the laboratory system as uncomplicated as possible, different forms of user interaction (voice control, head-mounted displays, etc.) are presented and evaluated. The entire system is designed in such a way that the control is possible from a central location and all data are merged in a laboratory server. This architecture creates the conditions for a generic and uncomplicated connection of various user interaction devices. Within the scope of the work, also a process control system was developed enabling the simple and intuitive formulation and execution of workflows in the digitalized laboratory. Implementation details and specific problems of device connectivity are abstracted from the processes themselves, so that they become as independent as possible from the specific types of devices necessary for their execution. The central device connection and data processing leverages the creation of processes that comply with the FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) guidelines for handling scientific data. The digitized laboratory has been used for the execution of sample procedures and user interaction studies and is fully functional. The software and system architectures have been documented in various scientific publications and many components are available under open licenses