Generative und Merkmal-orientierte Entwicklung von Software-Produktlinien mit noninvasiven Frames

Frames sind parametrisierte Elemente zur Erzeugung von Programmen in einer beliebigen Zielprogrammiersprache. Ihre Handhabung ist einfach und schnell zu erlernen. Allerdings findet bei Verwendung von Frames eine “Verunreinigung” des Programmcodes, der als Basis für die Generatorentwicklung dient, mit Befehlen der Generatorsprache statt. Dies erschwert die Weiterverwendung der gewohnten Entwicklungsumgebung für die Zielprogrammiersprache. Eine eventuelle Weiterentwicklung der Programmbasis muss anschließend in Form von Frames erfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgt die Beschreibung noninvasiver Frames, bei denen Informationen zur Position der Frames getrennt vom Programmcode aufbewahrt werden. Ihre Vermischung erfolgt in einem separaten Schritt zur Darstellung oder zur eigentlichen Codeerzeugung. Der Prozess der Generatorentwicklung auf der Basis noninvasiver Frames passt sich gut in die Prozesse von Merkmal-orientierter (FOSD) und Generativer Softwareentwicklung (GSE) ein, weil noninvasive Frames die automatisierte Prüfung aller mit dem Generator erzeugbaren Programme hinsichtlich Syntax und bestimmter semantischer Eigenschaften unterstützen und die Generierung durch Auswahl der gewünschten Programmeigenschaften ermöglichen. Die Machbarkeit der Entwicklung von Softwaregeneratoren mit noninvasiven Frames wird anhand zweier Fallstudien demonstriert

Die akustische Architektur des Computerspiels

Computerspiele sind Ausdruck einer Software-Kultur. Sie basieren auf der Prozesshaftigkeit von Programmen, die erst durch die kontinuierliche Ausführung von Befehlen unter Rückgriff auf Datenbestände das erzeugen, was wir als Software wahrnehmen. Die vorliegende Arbeit zielt darauf, durch die Analyse der akustischen Architektur des Computerspiels – einem theoretischen Umriss, der das Gesamtgefüge akustischer Elemente wie Musik, Soundeffekte und Sprache bezeichnet - einen Beitrag zum Verständnis des Computerspiels im Speziellen und unserer vom Spiel dominierten Software-Kultur im Allgemeinen zu leisten. Die akustische Architektur umfasst von der digitalen Repräsentation akustischer Elemente über ihre Verknüpfungen mit Spielaspekten bis hin zur akustischen Begleitung konkreter Spieldurchläufe alle Stufen des Vertonungsprozesses. Ausgangspunkt der Arbeit sind strukturelle Überlegungen zu Sound im Kontext von Software und dem Spannungsfeld zwischen Spiel und Erzählung. Anschließend rücken akustische Bausteine in den Mittelpunkt. Die dabei vorgenommene Konturierung der Sound-Technologien von 1971 bis 2011 konzentriert sich auf zwei zentrale Umbrüche: den Wechsel vom Hardware-Design zum programmierbaren Sound in Software und den Paradigmenwechsel der Klangerzeugung von der Synthese zum Sampling. Nachfolgende Abschnitte diskutieren Strategien für die zeitliche und räumliche Einbindung akustischer Elemente. Darauf aufbauend wird ausgelotet, welche kinematografischen Vertonungsstrategien das Computerspiel adaptieren kann und welche Änderungen sie dabei erfahren. Den Abschluss bilden Audio-Konfigurationen und die damit verbundene Frage, auf welche Weise konfigurative Akte in die akustischen Arrangements des Spiels eingreifen

Zur Motivierung im Informatikunterricht: eine Charakterisierung unterrichtspraktischer Einstiege aus der Perspektive von Lehrenden und Lernenden

Motivierungen ermöglichen es, Lernende für Unterrichtsinhalte zu interessieren und zu begeistern. Diese Arbeit untersucht Motivierung im Informatikunterricht anhand von unterrichtspraktischen Einstiegen. In einer explorativ angelegten Studie werden 12 Typen motivierender Unterrichtseinstiege herausgearbeitet, die eine Bandbreite von Themenbereichen des Informatikunterrichts abdecken. Die Typen motivierender Unterrichtseinstiege werden beschrieben, durch Beispiele illustriert und klassifiziert. Die Hauptuntersuchung erfolgt sowohl aus Lehrer- als auch aus Schülerperspektive. Als theoretische Grundlage dient das um eine didaktische Komponente erweiterte ARCS-Modell der Motivierung nach Keller. Mit Hilfe von Vignetten in Text- und Videoform wird eine Charakterisierung der ermittelten Typen anhand ihrer motivierenden Eigenschaften vorgenommen. Dabei können Top-Gruppen nachgewiesen werden, die einzelne Motivierungsfaktoren in besonderer Weise verkörpern. Hervorzuheben ist, dass die Motivierungstypen Aktuelle Sachverhalte erörtern, Entwicklung von Informatiksystemen als Ziel vorgeben und der Kopplungstyp Entwicklung von Informatiksystemen aus dem Alltag als Ziel vorgeben alle untersuchten Motivierungsfaktoren in hoher Ausprägung in sich vereinen (können). Lehrende und Lernende schätzen das Motivierungspotenzial derjenigen Typen als besonders hoch ein, die allgemeinbildende Informatikaspekte verkörpern. Dem Entwickeln von Informatiksystemen aus dem Alltag als vorgegebenes Ziel der Unterrichtseinheit wird von beiden Teilnehmergruppen insgesamt das höchste Motivierungspotenzial beigemessen. Insgesamt kann geschlussfolgert werden, dass Motivierungen im Informatikunterricht erfolgreich auf Schülerinnen und Schüler wirken, wenn sie flexibel mit den Interessen der Jugendlichen arbeiten, sie den Sinn und Zweck der Lernhandlung verkörpern und Möglichkeiten für die Arbeit mit und an Informatiksystemen (er)schaffen

Informatik und Kultur:4. Münsteraner Workshop zur Schulinformatik

Der Zugang zum elektronisch repräsentierten Wissen und die nutzbringende Verarbeitung von Information mit Hilfe von Informatiksystemen sind zu wichtigen Entwicklungsfaktoren unserer Gesellschaft geworden. Die Bedeutung der elektronischen Verarbeitung von Daten mit allgegenwärtigen Informationstechnologien drückt sich auch in der Bezeichnung „vierte Kulturtechnik“ aus (neben Lesen, Schreiben, Rechnen). Eine Kulturtechnik ist eine „durch Erziehung vermittelte Fähigkeit, die die Aneignung, Erhaltung u. Verbreitung von Kultur ermöglicht“ (Duden Deutsches Universalwörterbuch, 2007). In elf Artikeln von Experten aus Hamburg, Kiel, Berlin, Wuppertal, Jülich, Oldenburg, Paderborn, Münster und Groningen (Holland) wird der Beitrag des Informatikunterrichts zur Enkulturation der nachwachsenden Generation diskutiert

Prozedurale Anforderungen an die maschinelle Sprachverarbeitung : Workshop während der Jahrestagung KI-94 Saarbrücken

Die Verarbeitung gesprochener Sprache stellt besondere Anforderungen an die Architektur und die Gestaltung einzelner Komponenten in Systemen zur maschinelle Sprachverarbeitung Der Workshop thematisiert die Konsequenzen, die sich aus der Forderung nach inkrementeller und zeitsynchroner Verarbeitung, sowie aus der inhärenten Unsicherheit bei der Interpretation des Sprachsignals ergeben. Sprachliche Kommunikation, insbesondere in natürlichen Dialogsituationen, unterliegt einer Reihe von einschneidenden prozeduralen Anforderungen. Solche Anforderungen ergeben sich zum einen aus der strikten Bindung von Sprachperzeption und -produktion an die zeitliche Dimension des Sprachsignals. Die prinzipielle Begrenztheit der menschlichen (und maschinellen) Verarbeitungskapazität setzt hierbei zwangsläufig eine hocheffiziente Organisation der Verarbeitungsprozesse voraus, um auch unter dem Einfluß von Streßfaktoren ein Schritthalten der Verarbeitung mit den Erfordernissen der jeweiligen Kommunikationssituation gewährleisten zu können. Prozedurale Anforderungen resultieren zum anderen aus der erheblichen intra- und interindividuellen Varianz des Sprachsignals. Sie stellt eine wesentliche Quelle von Erkennungsunsicherheit dar und hat zur Folge, dass jedwede interpretierende Beschreibung des sprachlichen Inputs nur Hypothesencharakter tragen kann. Im Bereich der Schriftsprache ist die Zeitdimension auf Anordnungsrelationen zwischen sprachlichen Zeichen reduziert. Erkennungsunsicherheit spielt - zumindest bei der tastaturgebundenen Eingabe - keine entscheidende Rolle. Nur aufgrund dieser Abstraktionen ist es letztendlich auch möglich, eine Verarbeitungsaufgabe vollständig auf der Basis rein deklarativer Spezifikationen zu beschreiben und von einem kombinatorischen und atemporalen Deduktionsmechanismus verarbeiten zu lassen. Wenn nunmehr in diesem Workshop gerade die prozeduralen Aspekte der zeitlichen Strukturierung und der Verwaltung konkurrierender Hypothesen in den Mittelpunkt gestellt werden, so versteht sich das keineswegs als Absage an die Verwendung deklarativer Repräsentationsformalismen. Vielmehr wird hierbei gerade zu klären sein, auf welche Weise deklarative Spezifikationen in eine geeignete Verarbeitungsarchitektur eingebetet werden können, um auf dieser Grundlage die gewünschten Verarbeitungscharakteristika zu erzielen. Als Ausgangspunkt, Vergleichsmaßstab und Inspirationsquelle bietet sich naturgemäß das menschliche Vorbild an, ist es doch bisher einzig der Mensch der über Sprachverarbeitungskapazitäten der angestrebten Art verfügt. Eine wesentliche Eigenschaft natürlicher Sprachverarbeitung ist ihre Inkrementalität. Teilabschnitte einer sprachlichen Äußerung werden dabei auf den verschiedenen Ebenen zeitlich parallel und praktisch verzögerungsfrei bearbeitet Insbesondere schließt inkrementelle Verarbeitung ausdrücklich das traditionell dominierende Verarbeitungsmodell aus, das vom Vorliegen vollständiger Eingabedaten schon bei Verarbeitungsbeginn ausgeht. Zum einen ermöglicht erst eine inkrementelle Verarbeitung ein natürliches Dialogverhalten, das sich etwa durch unmittelbare Reaktionen auf die Beiträge der Dialogpartner, sowie die Fähigkeit zur Übernahme der Dialoginitiative auszeichne. Zum anderen ist sie Voraussetzung für die dynamische Generierung von Diskurserwartungen, dem wohl wirksamsten Mittel zur Suchraumbeschränkung beim Sprachverstehen. Die Forderung nach inkrementeller Verarbeitung besteht für ein Sprachverarbeitungssystem in seiner Gesamtheit Inkrementalität kann in ihren Vorzügen nur dann voll zur Wirkung kommen, wenn sie auf allen Ebenen des Verarbeitungsprozesses durchgängig realisiert ist. Nicht zuletzt aus diesem Grunde sind auf dem Workshop Beiträge zu inkrementellen Verfahren in so unterschiedlichen Bereichen wie der Worterkennung, der syntaktischen Analyse und der Generierung vertreten. Menschliche Sprachverarbeitung verläuft in ihren wesentlichen Zügen zeitsynchron. Eine solche Forderung auch auf maschinelle Sprachverarbeitungssysteme zu übertragen, scheint auf den ersten Blick nahe liegend, ist aber angesichts der kombinatorischen Eigenschaften der üblichen Verarbeitungsalgorithmen durchaus nicht selbstverständlich und schon gar nicht trivial. Die Anpassung der Verarbeitungsprozesse an den aktuell gegebenen zeitlichen Verarbeitungsdruck erfordert ein explizites und zeitsensitives Scheduling für die vorhandenen Verarbeitungskapazitäten Fragen der Aufmerksamkeitsfokussierung und des systematischen Vergessens von Teilergebnissen werden zwangsläufig eine wichtige Rolle spielen. Grundlage dafür sind Relevanzabschätzungen, die mit der erforderlichen Zuverlässigkeit wiederum nur vor dem Hintergrund von aussagekräftigen Diskurserwartungen getroffen werden können. Zu all diesen Fragestellungen befindet sich die Forschung noch ganz am Anfang

Prozedurale Anforderungen an die maschinelle Sprachverarbeitung : Workshop während der Jahrestagung KI-94 Saarbrücken

Die Verarbeitung gesprochener Sprache stellt besondere Anforderungen an die Architektur und die Gestaltung einzelner Komponenten in Systemen zur maschinelle Sprachverarbeitung Der Workshop thematisiert die Konsequenzen, die sich aus der Forderung nach inkrementeller und zeitsynchroner Verarbeitung, sowie aus der inhärenten Unsicherheit bei der Interpretation des Sprachsignals ergeben. Sprachliche Kommunikation, insbesondere in natürlichen Dialogsituationen, unterliegt einer Reihe von einschneidenden prozeduralen Anforderungen. Solche Anforderungen ergeben sich zum einen aus der strikten Bindung von Sprachperzeption und -produktion an die zeitliche Dimension des Sprachsignals. Die prinzipielle Begrenztheit der menschlichen (und maschinellen) Verarbeitungskapazität setzt hierbei zwangsläufig eine hocheffiziente Organisation der Verarbeitungsprozesse voraus, um auch unter dem Einfluß von Streßfaktoren ein Schritthalten der Verarbeitung mit den Erfordernissen der jeweiligen Kommunikationssituation gewährleisten zu können. Prozedurale Anforderungen resultieren zum anderen aus der erheblichen intra- und interindividuellen Varianz des Sprachsignals. Sie stellt eine wesentliche Quelle von Erkennungsunsicherheit dar und hat zur Folge, dass jedwede interpretierende Beschreibung des sprachlichen Inputs nur Hypothesencharakter tragen kann. Im Bereich der Schriftsprache ist die Zeitdimension auf Anordnungsrelationen zwischen sprachlichen Zeichen reduziert. Erkennungsunsicherheit spielt - zumindest bei der tastaturgebundenen Eingabe - keine entscheidende Rolle. Nur aufgrund dieser Abstraktionen ist es letztendlich auch möglich, eine Verarbeitungsaufgabe vollständig auf der Basis rein deklarativer Spezifikationen zu beschreiben und von einem kombinatorischen und atemporalen Deduktionsmechanismus verarbeiten zu lassen. Wenn nunmehr in diesem Workshop gerade die prozeduralen Aspekte der zeitlichen Strukturierung und der Verwaltung konkurrierender Hypothesen in den Mittelpunkt gestellt werden, so versteht sich das keineswegs als Absage an die Verwendung deklarativer Repräsentationsformalismen. Vielmehr wird hierbei gerade zu klären sein, auf welche Weise deklarative Spezifikationen in eine geeignete Verarbeitungsarchitektur eingebetet werden können, um auf dieser Grundlage die gewünschten Verarbeitungscharakteristika zu erzielen. Als Ausgangspunkt, Vergleichsmaßstab und Inspirationsquelle bietet sich naturgemäß das menschliche Vorbild an, ist es doch bisher einzig der Mensch der über Sprachverarbeitungskapazitäten der angestrebten Art verfügt. Eine wesentliche Eigenschaft natürlicher Sprachverarbeitung ist ihre Inkrementalität. Teilabschnitte einer sprachlichen Äußerung werden dabei auf den verschiedenen Ebenen zeitlich parallel und praktisch verzögerungsfrei bearbeitet Insbesondere schließt inkrementelle Verarbeitung ausdrücklich das traditionell dominierende Verarbeitungsmodell aus, das vom Vorliegen vollständiger Eingabedaten schon bei Verarbeitungsbeginn ausgeht. Zum einen ermöglicht erst eine inkrementelle Verarbeitung ein natürliches Dialogverhalten, das sich etwa durch unmittelbare Reaktionen auf die Beiträge der Dialogpartner, sowie die Fähigkeit zur Übernahme der Dialoginitiative auszeichne. Zum anderen ist sie Voraussetzung für die dynamische Generierung von Diskurserwartungen, dem wohl wirksamsten Mittel zur Suchraumbeschränkung beim Sprachverstehen. Die Forderung nach inkrementeller Verarbeitung besteht für ein Sprachverarbeitungssystem in seiner Gesamtheit Inkrementalität kann in ihren Vorzügen nur dann voll zur Wirkung kommen, wenn sie auf allen Ebenen des Verarbeitungsprozesses durchgängig realisiert ist. Nicht zuletzt aus diesem Grunde sind auf dem Workshop Beiträge zu inkrementellen Verfahren in so unterschiedlichen Bereichen wie der Worterkennung, der syntaktischen Analyse und der Generierung vertreten. Menschliche Sprachverarbeitung verläuft in ihren wesentlichen Zügen zeitsynchron. Eine solche Forderung auch auf maschinelle Sprachverarbeitungssysteme zu übertragen, scheint auf den ersten Blick nahe liegend, ist aber angesichts der kombinatorischen Eigenschaften der üblichen Verarbeitungsalgorithmen durchaus nicht selbstverständlich und schon gar nicht trivial. Die Anpassung der Verarbeitungsprozesse an den aktuell gegebenen zeitlichen Verarbeitungsdruck erfordert ein explizites und zeitsensitives Scheduling für die vorhandenen Verarbeitungskapazitäten Fragen der Aufmerksamkeitsfokussierung und des systematischen Vergessens von Teilergebnissen werden zwangsläufig eine wichtige Rolle spielen. Grundlage dafür sind Relevanzabschätzungen, die mit der erforderlichen Zuverlässigkeit wiederum nur vor dem Hintergrund von aussagekräftigen Diskurserwartungen getroffen werden können. Zu all diesen Fragestellungen befindet sich die Forschung noch ganz am Anfang

mArachna : Eine semantische Analyse der mathematischen Sprache für ein computergestütztes Information Retrieval System

Eine wichtige Komponente von eLearning-Plattformen ist ein Information Retrieval Mechanismus. Dazu müssen die vorhandenen Inhalte zunächst schematisiert und kategorisiert, und die dabei gewonnenen Informationen in ein Beziehungsnetzwerk eingeordnet werden. Benutzeranfragen können dann grundsätzlich anhand der in der Sprache manifestierten inhaltlichen Beziehungen beantwortet werden. Aufgrund der großen Menge der verfügbaren mathematischen Inhalte ist es wünschenswert, diesen Prozess weitestgehend zu automatisieren. In dieser Arbeit wird ein Verfahren für die grundsätzliche Erstellung eines solchen Beziehungsnetzwerks aus deutschsprachigen mathematischen Texten vorgestellt. Dabei liegt der Fokus auf der Analyse feingranularer mathematischer Textbausteine wie Definitionen und Theoremen. Die Inhalte in diesen sogenannten Entitäten sind der wesentliche Informationsträger in mathematischen Texten, weshalb die Entitäten auch die inhaltlichen Grundbausteine der mathematischen eLearning-Plattform Mumie bilden, als deren Teilprojekt diese Arbeit entstand. Es wird gezeigt, dass die Entitäten in mathematischen Texten linguistisch gut strukturiert und damit schematisierbar sind. Darauf aufbauend wird ein computerlinguistisches Verfahren entwickelt, um semantische Informationen aus den Entitäten zu gewinnen. Diese werden in eine Wissensbasis eingefügt, die auf einer eigens entworfenen Ontologie der mathematischen Fachsprache basiert. Dabei werden im Text vorkommende Begriffe als Knoten dargestellt, während die zwischen ihnen herrschenden sprachlichen Beziehungen als Kanten repräsentiert werden.Inhaltliche Beziehungen zwischen Begriffen werden dabei anhand der verwendeten Sprachkonstrukte erkannt (nicht aufgrund inhaltlicher mathematischer Abhängigkeiten). Auf der Grundlage der entwickelten Verfahren wurde ein experimenteller morphologischer, syntaktischer und semantischer Parser in Java implementiert, der in der Lage ist, einfache mathematische Definitionen und Theoreme computerlinguistisch zu analysieren. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeit ließe sich beispielsweise ein Retrieval Interface entwickeln, in dem ein Benutzer eine Anfrage zu einem mathematischen Begriff stellt, und vom System Informationen zu diesem und damit zusammenhängigen Begriffen etwa in Form eines Wissensnetzes dargestellt bekommt

Neue Konzepte und Instrumente zur Planungsdiagnostik

Die Autoren stellen klar erkennbare Defizite an planungsdiagnostischen Instrumenten in verschiedenen Aufgabenfeldern fest. Dieses Defizit an bestehenden diagnostischen Instrumenten ist ganz augenfällig geworden, sowohl im eher klinisch orientierten Bereich der Neuropsychologie als auch im eher diagnostisch orientierten Bereich der Personalauswahl und Personalentwicklung. Aber auch in der Entwicklungsdiagnostik wächst das Interesse an einer über klassische Intelligenzdiagnostik hinausgehenden Bestimmung höherer kognitiver Fähigkeiten. Diesem vielfältigen Interesse trägt die Edition Rechnung

Organized complexity

Die Bedeutung der Beziehungsgestaltung im psychotherapeutischen Prozess hat sich in den letzten Jahren als zentral herausgestellt. So hat sich zum einen gezeigt, dass die psychotherapeutische Beziehung ein wichtiger Prädiktor für den Therapieerfolg darstellt. Auf der anderen Seite hat sich zudem gezeigt, dass es sich bei der zwischenmenschlichen Interaktion um ein komplexes dynamisches Muster handelt. Es erscheint daher adäquat, die Dynamik mittels einer fein aufgelösten Mikroprozessanalyse zu erfassen. Mit einer Frequenz von 10 Sekunden werden im Rahmen zweier Einzelfallanalysen interaktionell bedeutsame Pläne des Therapeuten und der Klientin kodiert. Da neuere systemtheoretische Konzeptionen Psychotherapie als das Bereitstellen von Möglichkeiten für Selbstorganisationsprozesse begreifen, sollen diese in den Datensätzen mit den Methoden der Chaosforschung sichtbar gemacht werden. Für die Analyse psychotherapeutischer Prozesse sind dabei besonders Bifurkationspunkte interessant, bei denen das System an der Grenze zu einem neuen Verhalten steht. Hier entscheidet dann die Aufnahmebereitschaft des Klienten, ob eine solche Grenze mutig überschritten wird und sich tatsächlich neue Muster etablieren.The basic importance of client-therapist-relationship in psychotherapy has often been stressed. At the one hand, the quality of this relationship has proved to be an important prediction of therapy outcome, at the other hand, the relationship itself has been perceived as a complex dynamic pattern of interpersonal interaction. It seems appropriate to investigate these dynamics by a highly specified microprocess analysis. Interactive plans of client and therapist have been coded by a sampling frequency of 10 seconds. Based on newer system-theories, psychotherapy can be taken as a process, which activates the self-organizing tendencies of clients. Using methods from chaos theory, self-organizing processes have been demonstrated for the two data sets. In order to get a deeper understanding of psychotherapeutic change processes bifurcation points, where a system balances on the border between an old and a new behaviour, have been the main subjects of investigation. It can be shown that the client’s openness is an important factor and key to influencing the outcome of a bifurcation, which can either be a bold step forward or a jump backwards