Module des Studiengangs Medieninformatik (Bachelor), SPO 5

Die Studierenden werden befähigt, die grundlegenden Java-Programmiersprachenkonstrukte, wie Variablen, Kontrollstrukturen, Methoden, Klassen, Objekte und Felder zum Lösen einfacher Probleme anzuwenden.

Die Hörer der Vorlesung erlernen Programmier- und Dokumentationskonventionen, um Java-Programme lesbar zu schreiben.

Die Studierenden erkennen rekursive Problemstrukturen und lösen Sie mit rekursiven Algorithmen.

Das Zusammenspiel von Compiler und Virtual-Machine wird von den Hörenden verstanden, Anbindungsmöglichkeiten an das Betriebssystem sind ihnen bekannt.

Die Strukturierung von Java-Projekten in Module, Pakete, Dateien und Klassen ist den Studierenden geläufig und wird von der Paket- bis zu Klassenebene selbstständig eingesetzt.

Sie sind zum Einsatz von Vererbung, Information-Hiding und Polymorphie befähigt.

Die Teilnehmer der Vorlesung wenden ihre Kenntnisse anhand von Übungsaufgaben an.

• Tafelmitschrift, Vorlesungsskript
• Übungsaufgaben mit Lösungen
• Sammlung alter Klausuren und deren Lösungen
• Java-Programme und deren Dokumentation als Javadoc
• Weitere Java-Übungsaufgaben mit Lösungen zur Vertiefung.
• Joachim Goll, Cornelia Heinisch, "Java als erste Programmiersprache: Ein professioneller Einstieg in die Objektorientierung mit Java", Springer Vieweg, 7. Auflage, 2016.
• James Gosling, Bill Joy, Guy Steele, Gilad Bracha, Alex Buckley, "The Java Language Specification, Java SE 8 Edition", Oracle America, 8. Auflage, März 2015

Lösen einfacher Aufgaben während der Vorlesung.

Die Lehrveranstaltung führt in die Theorie der formalen Sprachen ein und legt den Schwerpunkt auf reguläre und kontextfreie Sprachen.

Die Lehrveranstaltung festigt zunächst Grundlagen im Bereich der Aussagenlogik, der Mengenlehre, des O-Kalküls und elementarer Beweistechniken. Danach werden die klassische Gebiete der theoretischen Informatik wie z.B. endliche Automaten und deren Minimierung, reguläre Ausdrücke, die Chomsky-Hierarchie, das Pumping-Lemma für reguläre und kontextfreie Sprachen sowie zugehörige Entscheidungsalgorithmen behandelt. Weiterhin werden Kellerautomaten, Normalformen sowie Abgeschlossenheitseigenschaften besprochen.

Ziel ist der Aufbau des Verständnisses für die prinzipielle Berechnungskraft klassischer Computermodelle mit begrenzter Speicherkapazität.

• Tafelanschrieb
• Skript
• Musterlösungen für alle Übungsaufgaben
• D. W. Hoffmann: Theoretische Informatik, 3. Auflage. Hanser, 2015.
• D. Sipser: Introduction to the Theory of Computation, 3rd edition. Cengage Learning, Inc., 2012.

Die Lehrveranstaltung findet als reine Vorlesung statt. Zahlreiche Übungsaufgaben vertiefen die vermittelten Gebiete und werden in evtl. zusätzlich angebotenen Tutorien diskutiert.

Mit wöchentlichen Übungsaufgaben vertiefen die Studierenden am Rechner die praktischen Inhalte der Vorlesung.

Sie benutzen eine integrierte Java-Entwicklungsumgebung, um damit Programme zu erstellen, zu testen und zu ändern. In den darauf folgenden Übungen programmieren die Studierenden einfache Berechnungen mit Java unter Verwendung von Variablen, Ausdrücke und Kontrollstrukturen. Dabei werden auch Aufgabenstellungen der grafischen Datenverarbeitung bearbeitet. Später entwickeln die Studenten objektorientierte Programme am Rechner. Am Ende lösen Sie rekursive Probleme und implementieren beispielsweise Lösungsstrategien mit Hilfe von Backtracking.

• Übungsaufgaben
• Programme mit Lösungen
• Online-Dokumentation im der Lernplattform ILIAS

Praktische Übungen

Die Studierenden setzen sich mit den theoretischen Grundlagen der Mediengestaltung auseinander. Dazu gehören die Kenntnisse von Kreativitätstechniken, Gestaltungsregeln und Gestaltgesetzen, Ordnungssystemen, Mikro- und Makrotypografie, Farbenlehre, Logo/Piktogramm/Icon sowie Layout und Gestaltungsrastern. Zudem bekommen sie einen Einblick in die Konzeption und Gestaltung digitaler Medieninhalte am Beispiel von Webanwendungen.

Die Studierenden werfen einen Blick in die Designgeschichte vom Beginn der Industrialisierung über stilprägende Designrichtungen des 19. und 20. Jahrhunderts bis hin zu aktuellen Strömungen des Designs. Dieser Überblick befähigt die Studierenden, unterschiedliche Designstile einzuordnen und zu beurteilen und ermöglicht ihnen, das erarbeitete Wissen in ihre Gestaltungsprozesse einfließen zu lassen.

• Vorlesungsunterlagen
• M. Jäger, "Grafik und Gestaltung: Mediengestaltung von A bis Z verständlich erklärt", Rheinwerk Verlag, 2014, ISBN 978-3-8362-2513-7
• S. M. Weinschenk, "100 Dinge, die jeder Designer über Menschen wissen muss", Addison-Wesley Verlag, 2011, ISBN 978-3827330994
• M. Pricken, "Kribbeln im Kopf", Schmidt Hermann Verlag, 2010, ISBN 978-3874397971
• C. Berents, "Kleine Geschichte des Design: Von Gottfried Semper bis Philippe Starck", C.H. Beck, 2011, ISBN 978-3406622410
• Christian Fries: „Grundlagen der Mediengestaltung: Konzeption, Ideenfindung, Bildaufbau, Farbe, Typografie, Interface Design“, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2021, ISBN: ‎ 978-3446469457
• Björn Rohlfs: „Grundkurs Gutes Webdesign: Alles, was Sie über Gestaltung im Web wissen müssen. Moderne und attraktive Websites designen.", Rheinwerk Design, 2023, ISBN: ‎ 978-3836293495

Seminaristischer Untericht mit Fallbeispielen.

Die in der Vorlesung erworbenen theoretischen Kenntnisse werden in Übungsaufgaben praktisch angewendet und die Ergebnisse anschließend im Plenum präsentiert und diskutiert. Die Studierenden erlangen die Fähigkeit, Entwürfe zu analysieren und zu beurteilen. Zudem erlernen sie diverse professionelle Software-Tools, um Designlösungen realisieren zu können.

• Vorlesungsunterlagen

Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer eignen sich Grundkenntnisse der Mathematik, insbesondere der linearen Algebra, an. Sie können die Methoden selbständig auf kleinere, mathematische Aufgabenstellungen anwenden. Der Schwerpunkt der linearen Algebra liegt dabei auf anwendungsorientierten Aspekten, wie sie in der Computergraphik und bei 3D Simulationen eingesetzt werden.

Die behandelten Themen umfassen: Indirekter Beweis, Lösungsmengen, Zweistellige Relationen, Ordnungsrelationen, Äquivalenzrelationen, Modulo-Rechnen, Euklidscher Algorithmus, Funktionen, Operationen, Gruppen, Ringe, Körper, Polynomringe, Endliche Körper, Horner-Schema, Interpolationspolynome, Vollständige Induktion, Kombinatorik, Vektorräume, Basis, Dimension, Lineare Gleichungssysteme, Rang, Gauß-Jordan-Algorithmus, Determinanten, Matrizen, Lineare Abbildungen, Invertieren von Matrizen, Rotationsmatrizen, Translationen, Skalierungen, Spiegelungen, Skalarprodukt, Norm, Vektorprodukt, Orthogonale Matrizen, Eigenwerte, Eigenvektoren, homogene Koordinaten.

• Tafelmitschrift
• Skript
• Übungsaufgaben in der Vorlesung und im Intranet
• Peter Stingl: Mathematik für Fachhochschulen, Hanser Verlag, 8. Auflage, 2009, ISBN-10: 3-446-42065-7
• Weitere kommentierte Literaturhinweise befinden sich im letzten Teil des Skriptes.

Die Lehrveranstaltung wird als Vorlesung durchgeführt. Begleitend werden Übungsblätter selbständig bearbeitet. Ferner sollte der Stoff der Vorlesung selbständig nachgearbeitet werden. Es werden Tutorien zur weiteren Unterstützung der Teilnehmer angeboten. In den Tutorien wird insbesondere eine Unterstützung beim Bearbeiten der Übungsaufgaben angeboten.

Das Labor vertieft die Kenntnisse der zugehörigen Vorlesung, vermittelt Grundkenntnisse im Umgang mit Computer-Algebra-Systemen und zeigt das selbständige Lösen mathematischer Aufgabenstellung mit Rechnerunterstützung.

Mit Hilfe des Computer-Algebra-System Maple werden verschiedene, angewandte, mathematische Fragestellungen aus den Bereichen Geometrie, Kurven, Interpolation und Gleichungssysteme gelöst. Einen weiteren Schwerpunkt bilden die durch Matrizen darstellbaren Abbildungen und homogene Koordinaten, wie sie für die Computergrafik grundlegend sind.

• Eine Kurzeinführung in Maple wird zur Verfügung gestellt.

Betreute Laborübungen und eigenständiges Arbeiten.

Im Rahmen der Veranstaltungen werden drei Übungsblätter bearbeitet, die in der Lehrveranstaltung verteilt werden. Die Blätter können auch im Intranet abgerufen werden.

Nach einem Einstufungstest können Studierende ihre Englischkenntnisse auf drei Niveaustufen vertiefen. Das Eingangsniveau setzt die Kompetenzstufe A2 (Basic User) im sechsstufigen Gemeinsamen Europäischen Referenzrahmen voraus. Die ersten zwei Niveaustufen (Englisch für Fortgeschrittene 1 und 2) beschäftigen sich neben einer Wiederholung der Grammatik vorwiegend mit Themen aus der berufsorientierten Allgemeinsprache und der Landeskunde, z. B. Bewerbungsschreiben, Beschreibung von Produkten und Dienstleistungen, Geschäftstelefonate, Ablauf von formellen und informellen Besprechungen, Präsentationen usw. Das damit erreichte Niveau entspricht einer Punktzahl im TOEFL von 173 (computer-based) bzw. der Kompetenzstufe B2 (Independent User) des Europäischen Referenzrahmens. Auf der anschließenden Niveaustufe werden fachsprachliche Kenntnisse (Englisch für Wirtschaft und Technik) erworben: In Business English liegt das Hauptgewicht auf gesprochener Sprache und Arbeit in kleinen Gruppen. Am Anfang des Semesters gründet jede Gruppe ein eigenes Unternehmen, das sich dann im Laufe des Semesters dynamisch weiterentwickelt. Parallel dazu werden systematisch Wortschatz und sprachliche Formulierungen zu solchen Themen wie Firmenstrukturen, Meetings, Verhandlungen, Marketing, Produktion und Verkauf, Finanzen, Erfassen von Berichten sowie Präsentationen kennengelernt, damit die Teilnehmer die sprachlichen Mittel beherrschen, jeden Schritt der Simulation auf Englisch zu bewältigen. Zu den Höhepunkten des Kurses gehören eine simulierte Messe, ein Einstellungsverfahren und die Gruppenpräsentation. In Technical English werden ein technischer Grundwortschatz und typische Ausdrucksformen technischer Kommunikation erworben und praktisch angewandt.

• Lehrbuch (je nach Kursstufe)
• PowerPoint-Folien
• Tafelmitschrift
• Übungsblätter
• Video/DVD
• Internetrecherchen

Vorlesungsteilnahme, Kurzvorträge fachlichen Inhalts sowie die Moderation der anschließenden Diskussion, Erstellung von Zusammenfassungen gehörter Fachvorträge und Gruppenarbeiten.

Die Vorlesung gliedert sich in mehrere Teile, die inhaltlich aufeinander aufbauen:

1. Im ersten Teil erwerben die Studenten Grundlagen, um Probleme genau zu definieren, Algorithmen für ein Problem in Pseudocode zu verstehen und zu formulieren, den Resourcenverbrauch eines Algorithmus abzuschätzen und die Korrektheit eines Algorithmus zu beweisen.
2. Darauf aufbauend erlernen die Studenten Such- und Sortierverfahren, wenden die im ersten Teil erworbenen Fähigkeiten darauf an und werden befähigt für ein Problem ein geeignetes Verfahren auszuwählen. Sie lernen die untere Schranke dieser Problem kennen und zu beweisen.
3. Im dritten Teil eignen sie sich detaillierte Kenntnisse über den Aufbau und Implementierung von Operation elementarer Datenstrukturen, wie Warteschlangen, Listen und Binärbäume an. Die Studenten lernen typische Anwendungsbeispiele für diese Datenstrukturen kennen.
4. Der vierte Teil der Vorlesung konzentriert sich auf weiterführende Datenstrukturen und die zugehörigen Algorithmen, wie Hashtabellen und binäre Suchbäume. Sie lernen, wie Suchbäume balanciert werden können.
5. Im abschließende fünften Teil beschäftigt sich die Vorlesung mit den Grundlagen von Graphen. Die Studenten lernen unterschiedliche Repräsentationen von Graphen, wie Adjazenzmatrix und Adjazenlisten, kennen und einzusetzen. Sie erlernen Basisalgorithmen, wie Kürzeste-Pfad-Suche, Union-Find und die Berechnung minimaler Spannbäume.

• Vorlesungsfolien
• Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest, Clifford Stein: Introduction to Algorithms. Third Edition. MIT Press.
• Robert Sedgewick: Algorithms in Java. Addison Wesley. Third Edition.

Zusätzliche wöchentliche Übungsaufgaben für die Vor- und Nacharbeit der Vorlesungsinhalte und zur Prüfungsvorbereitung.

Einfache Aufgaben in der Vorlesung.

Die Studierenden vertiefen das in der Vorlesung erworbene Wissen, indem sie ausgewählte Algorithmen in Java implementieren und testen. Dazu verwenden sie jeweils Standard-Entwicklungsumgebungen.

Die zu implementierenden Algorithmen und Datenstrukturen werden in einer abschliessenden Aufgabe kulminiert eingesetzt.

• Übungsaufgaben
• Quelltext mit vorgegebenen Rahmen und ausführlicher Dokumentation für die Aufgaben.

Gegenstand der Vorlesung ist die Einführung in die Programmiersprachen C/C++. Folgende Themen werden betrachtet.

1. Systemnahe Programmierung in C mit Hilfe von Bitoperationen und Speichermanipulation via Zeigern.
2. Manuelle Speicherverwaltung in C
3. Objekt-orientierte Programmierung in C++ mit Vergleich zu Java.
4. Komplexere Programmieraufgabe unter Ausnutzung der STL.

• Projektbeschreibung mit genauer Anleitung
• Skript zu C/C++ und der benötigten API
• zusätzliche Übungsaufgaben mit Musterlösungen
• Ulrich Breymann, C++ - Einführung und professionelle Programmierung, Hanser-Verlag

Diese Übung ergänzt die Vorlesung und ermöglicht den Studierenden, das theoretisch erlangte Wissen in kleinen Aufgaben zu C und C++ anzuwenden.

• Übungsaufgaben auf der Lehrplattform Ilias

Die Vorlesung bietet eine praktische Einführung in die Konzepte und Paradigmen verteilter Systeme am Beispiel von Web Technologien und der Anwendungsentwicklung im Web. Dies beinhaltet zunächst eine Vorstellung des World Wide Web mit Basisprotokollen wie HTTP und weiteren Standards im Kontext des Internets. Es folgt eine Einführung in den Entwurf und die Konstruktion von Web Anwendungen. Dazu gehört zum einen die Frontend-Entwicklung mit HTML5, CSS3 und clientseitigem JavaScript und zum anderen die Backend-Entwicklung mit serverseitigem JavaScript auf der Node.js Plattform. Zur Interaktion zwischen Frontend und Backend werden moderne REST/HTTP und AJAX Techniken behandelt. Zudem werden auch Mechanismen zur Personalisierung mit Cookies und Sessions sowie zur Authentifizierung von Nutzern vorgestellt. Schließlich erfolgt eine eingehende Diskussion von Sicherheitsaspekten.

In dieser Vorlesung erwerben die Studierenden praktische Fähigkeiten in der Entwicklung und Bereitstellung von Webanwendungen, die auf einem Verständnis verteilter Systeme und Webtechnologien basieren. Sie lernen den kompetenten Einsatz von HTML5, CSS3 und JavaScript für die Frontend-Entwicklung, sowie die serverseitige Entwicklung mit Node.js und verbessern so ihre Fähigkeit, dynamische Full-Stack-Webanwendungen zu erstellen. Darüber hinaus erwerben die Studierenden Kenntnisse in der Implementierung moderner REST/HTTP- und AJAX-Techniken für eine effiziente Frontend-Backend-Kommunikation sowie in der Anwendung von Cookies, Sessions und Authentifizierungsstrategien zur Personalisierung und zur Gewährleistung der Anwendungssicherheit. Diese umfassenden Fähigkeiten bereiten die Studierenden auf eine breite Palette von Aufgaben in der Webentwicklung und im Anwendungsdesign vor und rüsten sie mit den notwendigen Werkzeugen aus, um aktuelle und zukünftige Herausforderungen in diesem Bereich zu bewältigen.

• Semmy Purewal, "Learning Web App Development", O’Reilly, 1. Auflage, 2014
• David Gourley, Brian Totty, "HTTP: The Definite Guide", O’Reilly, 2002
• Mark Pilgrim, "HTML5 Up and Running", O’Reilly, 2010 (Online: http://diveintohtml5.info)
• Marijn Haverbeke, "Eloquent JavaScrip", No Starch Press, 2014 (Online: http://eloquentjavascript.net)
• Oliver Ochs, "JavaScript für Enterprise-Entwickler, Professionell programmieren im Browser und auf dem Server", dpunkt, 2012
• Peter Gasston, "The Book of CSS3 - A Developer’s Guide to the Future of Web Design", 2nd Edition, No Starch Press, 2014
• Andy Budd, Emil Björklund, "CSS Mastery", Third Edition, Apress, 2016 (Online verfügbar im Hochschulnetz)
• Ethan Brown, "Web development with Node and Express", O’Reilly, 2014
• Robert Prediger, Ralph Winzinger, "Node.js : Professionell hochperformante Software entwickeln", Hanser, 2015 (Online verfügbar im Hochschulnetz)
• Weitere Literatur wird in der Vorlesung bekanntgegeben.

Als Vorbereitung auf einzelne Vorlesungseinheiten wird das Selbststudium grundlegender Inhalte mittels der Begleitliteratur vorausgesetzt (relevante Kapitel werden in der Veranstaltung angekündigt). Weitere eigenständige Arbeitsanteile betreffen die Nachbereitung der Vorlesungsinhalte und die Klausurvorbereitung.

Im VS1-Labor erfolgt die praktische Anwendung verschiedener grundlegender Web Technologien. Die Auswahl folgt den Themen der VS1-Vorlesung. Im Labor wird in mehreren Schritten eine komplette Web Anwendung erstellt. In jedem Schritt wird jeweils ein Bereich von Web Technologien genauer betrachtet. Dadurch werden gezielt Kompetenzen bezüglich Verständnis und Anwendung von Web Technologien gefördert, u.a. in den Bereichen deklarativer Sprachen wie HTML, CSS, und JSON, der Programmierung mit JavaScript auf Client- und Serverseite sowie spezieller Technologien für Single-Page-Anwendungen und REST-Architekturen.

• Semmy Purewal, "Learning Web App Development", O’Reilly, 1. Auflage, 2014
• David Gourley, Brian Totty, "HTTP: The Definite Guide", O’Reilly, 2002
• Mark Pilgrim, "HTML5 Up and Running", O’Reilly, 2010 (Online: http://diveintohtml5.info)
• Marijn Haverbeke, "Eloquent JavaScrip", No Starch Press, 2014 (Online: http://eloquentjavascript.net)
• Oliver Ochs, "JavaScript für Enterprise-Entwickler, Professionell programmieren im Browser und auf dem Server", dpunkt, 2012
• Peter Gasston, "The Book of CSS3 - A Developer’s Guide to the Future of Web Design", 2nd Edition, No Starch Press, 2014
• Andy Budd, Emil Björklund, "CSS Mastery", Third Edition, Apress, 2016 (Online verfügbar im Hochschulnetz)
• Ethan Brown, "Web development with Node and Express", O’Reilly, 2014
• Robert Prediger ; Ralph Winzinger, "Node.js : Professionell hochperformante Software entwickeln", Hanser, 2015 (Online verfügbar im Hochschulnetz)
• Weitere Literatur wird in der Vorlesung bekanntgegeben.

Es werden Grundkenntnisse in den Bereichen allgemeiner Programmierung sowie deklarativer Web Sprachen vorausgesetzt (letztere können durch ein begrenztes Selbststudium der Begleitliteratur erlangt werden). Die Veranstaltung beinhaltet 50 % betreute Präsenszeit (1 SWS) im LKIT Labor sowie 50% selbständige Arbeit. Der Leistungsnachweis erfolgt durch Präsentation und Verteidigung der Lösung.

Die Vorlesung beginnt ihre Reise durch die technische Welt der Interfaces und ihrer Entwicklung bis hin zu den glatten Oberflächen unserer Smartphones im ersten aller Interfaces, mit dem wir der Welt begegnen - unserem eigenen Wahrnehmungsapparat.

Von dort aus führt uns die psychologische und kognitionswissenschaftliche Betrachtungsweise von Design durch Don Norman zu einer Grundlage für nachhaltiges Interface Design, das nicht kurzlebigen Moden und technischen Features, sondern den Bedürfnissen und Belangen der menschlichen Wahrnehmung, Gefühlswelt und Kognition entspricht. Die StudentInnen erlernen grundlegende Design-Prinzipien für Interfaces und Interaktionen zwischen Mensch und Maschine, die sich allgemeingültig anwenden lassen und mit denen vor allem auch die Zukunft von emotional und funktional erfolgreichen Interfaces und Interaktionen erdacht werden kann, da der Mensch, der an der Maschine hängt, langsamer evolviert als die technische Entwicklung der Maschinen.

Lernziele der Theorie:

• Das erste Interface zur Welt ist unsere Wahrnehmung - Wissen um die Natur unserer Wahrnehmung, Emotion und Kognition erleichtert und ermöglicht das Design emotional wirksamer und wirksam funktionierender Interfaces.
• Für Designer wichtige psychologische Modelle des menschlichen Erlebens und Verhaltens
• Daraus abgeleitete Design-Prinzipien, die sich dieses Wissens über Wahrnehmung, kognitiver Verarbeitung und emotionaler Bedürfnisse bedienen.

• Norman, Don, The Design of everyday things, Verlag Franz Vahlen GmbH, 2016
• Moggridge, Bill , Designing Interactions, The MIT Press, 2007
• Shneiderman, Ben, User interface design, 2002

Die Studierenden wenden das in der Vorlesung vermittelte theoretische Wissen in praktischen Übungen im begleitenden Übungskurs an.

Basierend auf dem vermittelten Wissen über Interface Design in der Vorlesung werden folgende Übungen erarbeitet:

• Zwei Übungen zu Gestalt-Gesetzen als klassische Design-Gesetze
• kompletter Design-Prozess für das Interface Design eines Computerspiels inkl. der
  • Evaluation der Spieltests und daraus abgeleiteten Design-Requirements
  • Entwicklung von Interface Design - Lösungen für die identifizierten Design-Herausforderungen

Die Vorlesung "Medientechnik" vermittelt ein grundlegendes Verständnis für die verschiedenen Medien, die in der Audio-Video-Produktion verwendet werden. Thematische Schwerpunkte umfassen Farbgebung, Bild, Ton, Bewegtbild, Aufnahmetechnik, Signalverarbeitung, Codierung und Übertragung.

Das Modul nutzt verschiedene Lehrmethoden und Ressourcen, um den Studierenden das erforderliche Wissen zu vermitteln. Dazu gehören Vorlesungen, praktische Übungen, Demonstrationen von Aufnahmetechniken und Signalverarbeitung, sowie der Einsatz von relevanten Tools und Technologien in der Medienproduktion.

Das Modul zielt darauf ab, den Studierenden ein fundiertes Verständnis für die Medientechnik zu vermitteln, das sie befähigt, erfolgreich in der Audio-Video-Produktion zu arbeiten. Durch das Verständnis der genannten Themenbereiche sollen die Studierenden in der Lage sein, Medienproduktionen zu planen, zu gestalten, aufzunehmen, zu bearbeiten und zu übertragen. Am Ende des Moduls sollen die Studierenden in der Lage sein, die unterschiedlichen Techniken und Prozesse der Medientechnik anzuwenden, um qualitativ hochwertige Audio-Video-Inhalte zu produzieren und zu präsentieren.

• Powerpoint-Folien
•  

Vorlesungsteilnahme, Vor- und Nachbereitung anhand der Vorlesungsfolien und des Vorlesungsprotokolls.

Der Laborkurs wird mit einer kurzen Geschichte der Entwicklung der Medientechnik eingeleitet. Diese historische Übersicht reicht von der Entwicklung der Sprache am Lagerfeuer bis zu den Anfängen des elektrischen Medienzeitalters (mit der Erfindung der Telegraphie, des Telephons und TVs). Das klingt nach einem langen Entwicklungsbogen, der da gespannt wird, aber Medientheoretiker wie Marshall McLuhan zeigten uns schon in den 60ern, dass es zwar technologisch ein weiter Weg vom Lagerfeuer zum Wohnzimmer-TV war, aber im Grunde die nun moderne elektronisch vernetzte Welt zum globalen Dorf wird und wieder ans - nunmehr elektronische - Lagerfeuer  (TV, Internet) zurückkehrt. Nach all der erstaunlichen Technologie-Entwicklung unserer Medien stehen wir nun etwas verdattert wieder vorm Lagerfeuer und erleben in den wärmenden Filterblasen von Facebook, Instagram und Whatsapp die Wiedergeburt der oralen Stammeskultur, die wir durch Gutenberg vor über 500 Jahren doch eigentlich verlassen hatten...Diese und andere Sichtweisen fädeln wir in den historischen Entwicklungsfaden der Medientechnik ein. Nach den medientheoretischen Betrachtungen über die physio-psychologische und kulturell-gesellschaftliche Wirkungsweise von technischen Medien wird dann der Fokus auf die technische Ableitung der Medien-Apparate aus den Vorbildern der Natur gelenkt.

Als Überleitung dieser technischen Sichtweise erfolgt eine Einführung in 3D-Computergrafik-Programme. Sie vereinen als aktuelle software-basierte Medientechnologie viele der bisherigen Medientechnologien digital und virtuell in sich: Moderne Software zur 3D-Content-Produktion integriert die Möglichkeiten der Leinwand und Ölmalerei, der Photographie und Filmkamera, der Lichttechnik, der Film- und Tonstudio-Technik, des Stop-Motion-Trickfilms bis hin zur programmierten Computersimulation in einem Medium.

Diese multimediale Integrationskraft der 3D-Software, ihr Vermögen, alle vorangegangenen Medientechnologien in ihrem 3D-Raum nachahmen zu können, machen wir uns zunutze, um dann im Laborkurs Theorie der Medientechnik und Praxis aktueller Medientechnologie zusammenzubringen: Wir bauen historische Medienapparate und -technologien wie die Camera obscura, das Zoetrop oder den Telegraphen in der 3D-Software "Maya" ("Autodesk") nach und animieren ihre Funktionsweise und -prinzipien in 3D-Computeranimation. Für die Praxis werden so praktische Kenntnisse und Fähigkeiten in der 3D-Modellierung, -Animation, -Beleuchtung und im -Rendering erworben. Für das theoretische Wissen um die Medientechniken sind diese Nachbau-Aufgaben in 3D als Wahrnehmungs-Experimente konzipiert, die Funktion und Wirkungsweise der Medientechniken simulieren. Durch den Nachbau wird die Konstruktion der Medienapparate verstanden ("Nur was ich bauen kann, kann ich verstehen" (Richard Feynman)) und durch das Wahrnehmungsexperiment die Wirkungsweise nachgewiesen. Dabei wird auch der Funktionsumfang der 3D-Software selbst untersucht: Verhält sich das Licht in der 3D-Software genauso wie draußen bei Mutter Natur die echten Photonen? Dann müßte eine in der 3D-Software nachgebaute camera obscura genauso funktionieren wie in der Physik draußen in der wirklichen Welt.

• Überblick über die historische Entwicklung der Medientechnik während dem Laborkurs (Präsentation)
• "Understanding media", Marshall McLuhan, Originalausgabe 1964 bei McGraw Hill
• Die Welt im Kasten, 1994, Thomas Ganz, Verlag Neue Zürcher Zeitung
• "The art of 3D computer animation and effects", Isaac Kerlow, 2009, vierte Edition, John Wiley & Sons, Inc.
• The Illusion of Life, Disney Animation, 1981,  Frank Thomas, Olli Johnston, Walt Disney Production
• The Animator’s Survivor Kit: A Manual of Methods, Principles and Formulas for Classical, Computer, Games, Stop Motion and Internet Animators, 2001, Richard Williams, Faber and Faber

Lernziele der Theorie:

• Geschichte der Medientechnologien unter technischen, medientheoretischhen, gesellschaftlichen und wahrnehmungspsychologischen Gesichtspunkten.
• Einführung in Konzepte und Produktionsprozesse der  3D-Computergrafik und -animation als aktuelle Medientechnologie, die die vorangegangenen Medientechniken und -apparate in sich integrieren kann.

Lernziele der praktischen Aufgaben:

• Grundlegende Kenntnisse und Fertigkeiten in der 3D-Animations-Software "Maya" von "Autodesk" in den Bereichen polygonale 3D-Modellierung, Animation, Beleuchtung und Rendering.
• Grundlegende Kenntnisse der 2D-Animation
• Praktische Einzelarbeit im Labor: Nachbau von historischen Medienapparaten (Camera obscura, Zoetrop, Telegraph). Der Nachbau inkludiert das eigenständige 3D-Design, die 3D-Modellierung, -Animation und das Rendering der nachgebauten Medienapparate, sowie der Nachweis der Funktion und Ergebnisse der damit durchgeführten "Wahrnehmungsexperimente" in einer eigenständig produzierten Animation (Zoetrop) oder eines gerendert Bildes (Camera obscura).

Die Bewertung der Labor-Kursteilnahme erfolgt durch die abgegebenen Arbeiten (Animation und Bild, sowie die dafür erstellten Maya-Dateien)

Elementare Funktionen, Folgen und Reihen, Grenzwerte und Stetigkeit, Differential- und Integralrechnung in einer und in mehreren Veränderlichen.

• Tafelanschrieb
• Vorlesungsmanuskript (Folien)
• Übungsblätter werden ausgeteilt bzw. auf den Webseiten der Dozenten zur Verfügung gestellt.
• Teschl G. und Teschl S. Mathematik für Informatiker. Band 1 und Band 2. Springer Verlag. Zum Beispiel 3. Auflage 2010.

Vorlesung. Bearbeitung der Übungsblätter, die in den Tutorien besprochen werden.

Die Statistik-Vorlesung vermittelt Kompetenzen im Umgang und der Analyse von emprischen Daten, sowie eine Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie.

Die Studierenden lernen Daten zu analysieren und zu modellieren, indem Sie die gängigen statistischen Verfahren und Modelle beispielhaft in Aktion sehen, womit Sie dann selbst in der Lage sind statische Methoden zur Datenauswertung anzuwenden.

Die Inhalte der Vorlesung umfassen:

• Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung
• Wahrscheinlichkeits­verteilungen
• Unabhängigkeit von Zufallsvariablen
• bedingte Wahrscheinlichkeiten
• Ausschnitte aus beschreibender und schließender Statistik.

• Tafelanschrieb
• Vorlesungsmanuskript (Folien)
• Übungsblätter werden ausgeteilt bzw. auf den Webseiten der Dozenten zur Verfügung gestellt.
• Teschl G. und Teschl S. Mathematik für Informatiker. Band 1 und Band 2. Springer Verlag. Zum Beispiel 3. Auflage 2010.

Vorlesung. Bearbeitung der Übungsblätter, die in den Tutorien besprochen werden.

Im Rahmen der Lehrveranstaltung Betriebssysteme werden nicht nur die grundlegenden Aufgaben und Arbeitsweisen moderner Betriebssysteme vermittelt, sondern die Studierenden erlernen auch diese Techniken selbständig und strukturiert im Team zur Lösung typischer systemnaher Entwicklungsaufgaben einzusetzen. Die Vorlesung selbst gliedert sich hierzu in vier Teile:

• Grundlagen, Prozessmanagement und Scheduling
• Dateisysteme und Persistenz
• Speichervirtualisierung
• Concurrency: Prozesse und Threads

Während im ersten Teil die Verbindung zwischen Rechnerarchitektur und Betriebssystem geschaffen wird und ein prinzipielles Verständnis für die Aufgaben eines Betriebssystems entwickelt wird, stehen in den darauffolgenden Abschnitten die Vermittlung der spezifischen Probleme, das Verstehen der typischen Lösungsstrategien und das Anwenden dieser Strategien im entsprechenden Kontext im Vordergrund. Insbesondere werden folgende Punkte behandelt: Prozessorvirtualisierung, Speichervirtualisierung, Limited Direct Execution, Scheduling-Algorithmen, Free-Space Management, Segmentierung, Page Frames, Prozesse, Threads, Mutex, Semaphor, Condition Variable, Monitore und Patterns zur parallelen Programmierung. Hinzu kommen die zentralen Konzepte von Dateisystemen, deren Aufbau und Realisierung, bis zur Behandlung von Raid-Konzepten und dem Umgang mit modernen SSDs.

• Foliensammlung und Videos
• Arpaci-Dusseau, Remzi H.; Arpaci-Dusseau, Andrea C. Operating Systems: Three Easy Pieces, (V. 1.00) Arpaci-Dusseau Books, 2018
• Tanenbaum, Andrew S.; Bos, H. Modern Operating Systems (4th Edition) – Pearson, 2014
• Stallings, W. Operating Systems: Internals and Design Principles (8th Edition) – Pearson, 2014
• Aufgabensammlung zur Vorlesung sowie Sammlung alter Klausuren und deren Lösung ebenfalls im ILIAS-Sytem verfügbar.

Die in Gruppen durchzuführende Aufgabe kommt aus dem Themenkomplex Dateisysteme. Im ersten Teil wird den Studierenden vermittelt, wie sich Dateisysteme mit Hilfe von FUSE (Filesystem in User SpacE) implementieren und in das Linux-Dateisystem einhängen lassen. Dazu wird die Struktur des Dateisystems entwickelt und Dateisystem-Abbilder generiert, auf die zunächst nur lesend zugegriffen werden kann. Im zweiten Teil werden Verwaltungsroutinen für das Dateisystem entwickelt, die es ermöglichen, Dateien dynamisch anzulegen und zu löschen. Dabei muss der verfügbare Speicherplatz effizient verwaltet werden. Die durchzuführende Implementierung in C++ vertieft die Fähigkeiten im Umgang mit Systembibliotheken, dynamischen Datenstrukturen, Speicherverwaltung und Zeigern.

• Folien-Skript
• R. Arpaci-Dusseau, A. Arpaci-Dusseau, Operating Systems: Three Easy Pieces, (V. 0.90). Arpaci-Dusseau Books, 2015. http://pages.cs.wisc.edu/~remzi/OSTEP/ (Kapitel 39 und 40).
• J. Pfeiffer, Writing a FUSE Filesystem: a Tutorial. https://www.cs.nmsu.edu/~pfeiffer/fuse-tutorial/ (abgerufen 12.10.2017)
• R. Stevens, S. Rago, Advanced Programming the UNIX Environment (3rd Edition). Addison Wesley, 2013. (Kapitel 3 und 4)

Seminaristischer Unterricht; betreutes Labor

Die Vorlesung behandelt die folgenden Themen:

• Einführung Informationssysteme
• Grundlagen von Datenbanksystemen
• Datenbankorganisation
• Datenmodelle
• Datenbankschema
• Architektur: 3-Schichten-Modell, Client-Server-Architektur
• Aktueller SQL-Standard (Abfragen, DDL, DML, insbes. auch SQL:2003 mit objektorientierten Erweiterungen, NF2, Fenster-Funktionen)
• Transaktionen
• JDBC
• ER-Modellierung
• Abbilden von Entitäten und Beziehungen auf relationale Datenmodelle
• Normalisierung
• OR-Mapping

• Skript
• Beispieldatenbanken der Vorlesung für die gängigen Datenbanksysteme
• Übungsaufgaben
• Beispielprogramme
• Sammlung alter Klausuren und deren Lösungen
• Edwin Schicker, "Datenbanken und SQL", Springer Vieweg, 2017, ISBN: 978-3834817327
• Gunter Saake, Kai-Uwe Sattler, "Datenbanken - Konzepte und Sprachen", mitp, 2013, ISBN: 978-3286694530

Seminaristischer Unterricht, Übungen teils mit direkter Erfolgskontrolle.

Einführung in Internet-Dienste und Protokolle, Netz-Rand und -Kern, Protokollschichten und Dienstmodelle; Architektur von Netzanwendungen, Kommunikation zwischen Prozessen, Web und HTTP, SMPT und Mail-Zugriffsprotokolle, DNS, Socket-Programmierung; Dienstmodelle der Transportschicht, verbindungsloser Transport mit UDP, Grundlagen der zuverlässigen Kommunikation und Überlastkontrolle, verbindungsorientierter Transport mit TCP; Dienstmodelle der Vermittlungsschicht, Weiterleitung und Routing, Aufbau eines Routers, Internet Protocol (IP), Routing-Algorithmen und Routing im Internet; Dienstmodelle der Sicherungsschicht, Fehlererkennung und -korrektur, Protokolle für Mehrfachzugriffe, ARP, Ethernet.

• Powerpoint-Foliensammlung im ILIAS-System
• Kurose/Ross, "Computernetzwerke - Der Top-Down-Ansatz", Pearson, 2014

Die in "Datenbanken 1" erlernten Kenntnisse werden in Gruppenarbeit vertieft und praktisch geübt. Das Zusammenspiel einer Datenbank mit einer höheren Programmiersprache (Java) wird verstanden. Der Einsatz von SQL (DCL; DML; DDL), Transaktionen und Isolationsebenen und die Vermeidung von Deadlocks wird beherrscht.

Es wird eine Datenbankanwendung für eine Lagerverwaltung entworfen und prototypisch realisiert. Dies umfasst das Aufsetzen eines DB-Schemas, den Entwurf und das Testen von SQL-Abfragen, den Einsatz von Transaktionen und Transaktionsebenen sowie die Programmierung von Abfragen und Transaktionen mit Java unter Verwendung von JDBC auf Basis von Oracle (die Vorbereitung zum Labor soll in PostgreSQL oder MySQL erfolgen).

Schließlich werden mehrere gegebene verbale Sachverhalte analysiert, in ein Entity-Relationship-Modell übertragen, normalisiert, in ein physikalisches Schema transferiert und zuletzt in SQL angelegt. Abschließend wird der Umgang mit dem OR-Mapper Hibernate geübt.

• Skript
• Beispieldatenbanken
• Programmierrahmen
• Edwin Schicker, "Datenbanken und SQL", Springer Vieweg, 2017, ISBN: 978-3834817327
• Gunter Saake, Kai-Uwe Sattler, "Datenbanken - Konzepte und Sprachen", mitp, 2013, ISBN: 978-3286694530

Betreutes Labor mit Abschlusspräsentation am Rechner, selbstständige Arbeit, Vor- Nachbereitung, Verfassen eines Laborberichtes zu den Aufgaben.

Das Labor vertieft ausgewählte Inhalte der Vorlesung "Kommunikationsnetze 1" in vier praktischen Versuchen. Die Versuche werden als Gruppenarbeit von zwei bis drei Studierenden durchgeführt. Behandelt werden die Themen Programmierung von Netzanwendungen in Java, zuverlässige Übertragung über fehlerbehaftete Netze, Konfiguration von Netzen und Subnetzen sowie Leistungsmessung von Netzanwendungen.

• Vorlesungsfolien zur Vorlesung "Kommunikationsnetze 1"
• Kurose/Ross, "Computernetzwerke - Der Top-Down-Ansatz", Pearson, 2014

Die Studierenden verfügen über fundierte Kenntnisse unterschiedlicher Interaktionsformen der Mensch-Maschine-Schnittstellen sowie der Konzeption und Gestaltung von multimodalen Benutzeroberflächen.

Sie beschäftigen sich intensiv mit Teilaspekten gestalterischer Prozesse wie z. B. Transition und Animation beim Einsatz von grafischen Benutzeroberflächen, Mikrointeraktionen und unterschiedlichen Arten des Prototypings. Zudem können sie die Merkmale aktueller Designrichtungen definieren und unterscheiden.

• Vorlesungsunterlagen
• A. Hinton, "Understanding Context: Environment, Language, and Information Architecture", O'Reilly and Associates, 2015, ISBN 978-1449323172
• Jan Seiler, Kira Tschierschke: „App-Design: Das umfassende Handbuch. Alles zur Gestaltung, Usability und User Experience von iOS-, Android- und Web-Apps", Rheinwerk Design, 2019, ISBN 978-3836270502
• A. Cooper, R. Reiman, D. Cronin, C. Noessel, "About Face: The Essentials of Interaction Design", John Wiley & Sons, 2014 ISBN 978-1118766576
• D. Wood, "Basics Interactive Design: Interface Design: An introduction to visual communication in UI design", Fairchild Books, 2014, ISBN 978-2940411993
• D. Saffer, "Microinteractions", O'Reilly and Associates, 2013, ISBN 978-1491945926
• S. Bochmann, "Prototyping Tools for Mobile Applications", Steinbeis-Edition, 2013, ISBN 978-3943356458
• „App Design A Complete Guide", 2021, 5STARCooks, ISBN 978-0655939719
• Dr. Michaela Kauer-Franz, Dr. Benjamin Franz„Usability und User Experience Design: Das umfassendes Handbuch zu UI und UX.", Rheinwerk Computing 2022, ISBN 978-3836287203

Die Studierenden können anhand von gestalterischen Aufgabenstellungen multimediale Projekte konzipieren und mit Hilfe von Wireframes, Mockups und interaktiven Prototypen umsetzen, die Lösungen begründen und präsentieren.

• Vorlesungsunterlagen

Software Ergonomie, Regeln für benutzergerechtes Design (Style-Guides, Typographie), Methodischer Entwurf von Benutzungsschnittstellen: Analyse, Design, Implementierung, Testen der Brauchbarkeit, Befragungstechniken.

• Skript
• Style-Guides
• Übungsaufgaben
• Sammlung alter Klausuren und deren Lösungen
• Markus Dahm, "Grundlagen der Mensch-Computer-Interaktion", Pearson Studium, 2005, ISBN: 3827371759
• Ivo Wessel, "GUI- Design", Hanser Fachbuch, 2002, ISBN: 3446219617

Seminaristischer Unterricht, Übungen.

Die in der Vorlesung Mensch-Maschine-Kommunikation erlernten Kenntnisse werden in Gruppenarbeit vertieft und praktisch geübt. Insbesondere der soziale Prozess des benutzerzentrierten Entwurfes sollen erfahren und dessen Probleme verstanden werden. Die Konfliktlösungskompetenz zur Lösung sich widersprechender Meinungen und Zielvorgaben wird eingeübt.

Die hohen Qualitätsanforderungen seitens der Benutzer werden anerkannt und in der praktischen Arbeit erfolgreich umgesetzt.

Es wird eine - der Praxis entstammende - Aufgabe der MMK analysiert und bis einschließlich zum Papierprototyp auch entworfen. Dieser Prototyp wird, gegebenenfalls mehrfach, einem Test der Brauchbarkeit unterworfen bis die vorgegebenen Qualitätsziele erreicht sind.

• Skript
• JoAnn T. Hackos, Janice C. Redish, "User and Task Analysis for Interface Design", John Wiley & Sons, 1998, ISBN: 0471178314
• Jeffrey Rubin, Dana Chisnell, "Handbook of Usability Testing: Howto Plan, Design, and Conduct Effective Tests", Wiley, 2008, ISBN: 0470185481
• Susan Weinschenk, Pamela Jamar, Sarah C. Yeo, "GUI Design Essentials", Verlag John Wiley & Sons, 1997, ISBN: 0471175498

Betreute Gruppenarbeit mit Präsentation und Diskussion; Test der Gebrauchstauglichkeit des Prototyps, Aufbereiten eines Testberichts mit Verbesserungsvorschlägen.

Die Studierenden werden in die Grundbegriffe der Allgemeinen Betriebswirtschaftslehre eingeführt. Sie lernen wirtschaftliche Abläufe und Zusammenhänge kennen und werden mit den typischen Prozessen und Anforderungen im Unternehmen bekannt gemacht. Sie sind in der Lage, die verschiedenen Bereiche der BWL zu benennen und zu skizzieren.

Mithilfe verschiedener Werkzeuge und Konzepte können die Studierenden die Situation eines Unternehmens beschreiben und einordnen.

Darüber hinaus werden die Studierenden in die Lage versetzt, unterschiedliche Kennzahlen, die Aufschluss über die Leistungsfähigkeit eines Unternehmens geben, selbständig zu berechnen und zu analysieren.

Im Rahmen der Vorlesung Betriebswirtschaftslehre werden die Bereiche Wirtschaftliches Umfeld (VWL), Unternehmensformen, Organisation, Investition und Finanzierung, Marketing sowie Rechnungswesen vertieft behandelt, damit die Studierenden einen ganzheitlichen Überblick über die Funktionsweise eines Unternehmens und die daraus resultierenden Anforderungen erhalten.

• Skript
• Fallstudien
• Übungsaufgaben

Seminaristischer Unterricht: Vorlesung 80%, Übungen 20%

Die Vorlesung behandelt die Kernprozesse des IT-Service Management sowie Methoden zur systematischen Planung, Erbringung und Unterstützung von IT-Dienstleistungen. Für jeden Prozess werden Zielsetzung, Aufgaben, Abgrenzung, Wirkungsweise und die Abhängigkeiten zu den jeweils anderen Prozessen erarbeitet. Die Studierenden erlangen damit die Kompetenz, die einschlägigen Fachbegriffe zu kennen und in in praktischen Situationen anzuwenden.

Die erforderlichen Rollen und Verantwortlichkeiten werden erlernt. Die Studierenden verstehen, wie IT-Prozesse in Referenzmodellen dargestellt werden. In der Vorlesung erfolgt eine Orientierung an der IT Infrastructure Library (ITIL), dabei handelt es sich um einen allgemein anerkannten Standard für den Aufbau und Betrieb von IT-Organisationen.

• Vorlesungsmaterial als PowerPoint-Folien
• Tafelaufschrieb bei interaktiver Erarbeitung von Kernproblemstellungen
• Zahlreiche Multiple-Choice Fragen zu jedem Prozess in ILIAS

Teilnahme am seminaristischen Unterricht.

Im Anschluss an die Veranstaltung besteht die optionale Möglichkeit zur Teilnahme an der herstellerunabhängigen, international anerkannten Zertifizierung "Foundation Certificate in IT Service Management". Die Zertifizierung erfolgt in Kooperation mit der itSMF Deutschland eV, 

Der Prozess wissenschaftlichen Schreibens wird in seiner Gesamtheit vorgestellt. Dazu werden einzelne Phasen schrittweise beleuchtet sowie Richtlinien zu einer gelingenden Umsetzung erarbeitet. Zudem wird das im wissenschaftlichen Umfeld verbreitete Textsatzsystem LaTeX eingeführt. Die Studierenden erstellen dabei Dokumente u.A. unter Beachtung einer korrekten Zitierweise.

Der zweite Veranstaltungsblock führt in das Vorgehensmodell Scrum ein. Hierzu werden zahlreiche praxisnahe Beispiele untersucht.

Nach dem Besuch der Veranstaltung sind Studierende in der Lage, Arbeiten nach gängigen wissenschaftlichen Standards zu verfassen.

Hinweis: Alternativ dürfen internationale und geflüchtete Studierende den zweiten Block durch das Seminar "Beruflich erfolgreich in der neuen Heimat - Einstieg in Praktikum und Beruf in Deutschland" im Studium Generale ersetzen.

• PowerPoint-Foliensatz
• begleitendes Skript zum Nachschlagen
• Übungsaufgaben.

Die Vorlesung behandelt den allgemeinen Umgang mit MS-Office-Produkten und gibt speziell eine Einführung in die wichtigsten Funktionalitäten von MS-Excel. Die Studierenden erlernen z.B. den Umgang mit Eingabemethoden, Formeln, Diagrammdarstellungen und Suchfunktionen. Grundlegende Kenntnisse bzgl. der Programmierung unter VBA werden ebenfalls vermittelt. Diese werden abschließend auch zur Erstellung von Makroskripten in MS-Word eingesetzt.

Der Fokus liegt auf dem effizienten Einsatz der MS-Office-Produkte. Teilnehmer der Vorlesung sind anschließend in der Lage, typische Aufgaben zügig zu lösen.

• Vorlesungsfolien
• Tafelmitschrift
• Einschlägige Einführungsliteratur zum Thema "Wissenschaftliches Arbeiten/Schreiben" (z.B. Autoren Helga Esselborn-Krumbiegel, Manuel René Theisen etc.)
• Einschlägige Einführungsliteratur/Online-Tutorials zum Thema "LaTeX"

Die Lehrveranstaltung setzt sich aus einer Vorlesung (50%) und betreuten, praktischen Übungen (50%) zusammen.

Gegenstand des Praxissemesters ist die qualifizierte Mitarbeit in typischen, dem Berufsbild eines Informatikers entsprechenden, Projekten. Hierbei werden aktuelle, in der Industrie zum Einsatz kommende Technologien im täglichen Arbeitsalltag erfahren und erlernt und durch die Erstellung eines begleitenden Berichts sowohl theoretisch als auch beschreibend aufgearbeitet. Seitens der Hochschule wird jedem Studierenden ein Mentor zugeordnet, der ihn betreut und gegenüber der Praxisstelle als erster Ansprechpartner fungiert. Ihm obliegt die Überwachung der Ausbildungsqualität.

Das Material hängt von der Aufgabenstellung ab und wird von dem betreuenden Betrieb zur Verfügung gestellt.

Mitarbeit in einem größeren Projekt

Aufbauend auf den Erfahrungen, die die Studierenden während ihrer Praxistätigkeit gesammelt haben, werden im Rahmen der Lehrveranstaltung "Softwareengineering" Techniken und Methoden zur strukturierten Softwareentwicklung im Großen erarbeitet. Neben der Wiederholung und Verfestigung bereits gelernter elementarer Begriffe wie: Objekt, Klasse, Assoziation, Methode, Vererbung oder Polymorphie, liegt der Schwerpunkt im Bereich des Softwareentwicklungsprozesses. Die Studierenden erkennen dabei, gestützt auf ihre Erfahrungen aus der Praxistätigkeit, welche Herausforderung eine moderne, agile Softwareentwicklung an einen strukturierten und organisierten Entwicklungsprozess stellt. Aufbauend auf etablierten Prozessmodellen, wie dem Unified Software Development Process (Jacobson, Booch, Rumbaugh), wird in Verbindung mit Scrum und UML als Beschreibungssprache den Studierenden ein Framework an die Hand gegeben, um diese Herausforderung zu meistern. Sie erlernen dabei selbstständig in einem agilen Umfeld zu agieren und Entwicklungsentscheidungen zu treffen und mithilfe der UML zu dokumentieren.

Im zugehörigen Labor, in dessen Verlauf die erste Iteration einer Softwareentwicklung an einem konkreten Beispielprojekt durchgeführt wird - beginnend mit dem Erfassen der Anforderung über die Erstellung eines Analyse- und Designmodells bis zur Implementierung in Java - erfahren die Studierenden nicht nur was sich hinter Begriffen wie use-case-driven, architekturorientiert, iterativ, inkrementell, komponentenbasiert verbirgt, vielmehr erleben sie es und werden damit befähigt in einem agilen Entwicklungsteam mitzuarbeiten.

• Slides and Papers
• Foliensammlung und Videos
• Arlow, J.; Neustadt, I.: UML 2 and the Unified Process: Practical Object-Oriented Analysis and Design, 2. ed. - Addison-Wesley Professional, 2005.
• Shimp, D. and Rawsthorne, D. Exploring Scrum: The Fundamentals – CreateSpace, 2011.
• Jacobson, I.; Booch, G. and Rumbaugh, J.: The unified software development process - Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1999.
• Kim, G.; Humble, J.; Debois, P. und Willis, J.: Das DevOps-Handbuch: Teams, Tools und Infrastrukturen erfolgreich umgestalten - Heidelberg: O'Reilly; Heidelberg: dpunkt.verlag, 2017.
• Larman, C.: Applying UML and Patterns: An Introduction to Object-Oriented Analysis and Design and Iterative Development, 3. ed. - Upper Saddle River, NJ : Prentice Hall, 2004.
• Larman, C. und Vodde, B.: Large-Scale Scrum: Scrum erfolgreich skalieren mit LeSS - Heidelberg: dpunkt.verlag, 2017.
• Oestereich, B.: Developing Software with UML: Object-Oriented Analysis and Design in Practice 2. ed. - Addison-Wesley Professional, 2003.
• Oestereich, B.: Analyse und Design mit UML 2.1: Objektorientierte Softwareentwicklung, 8. ed. - München; Wien : Oldenbourg, 2006.
• OMG Object Management Group. Unified Modeling Language (OMG UML) Version 2.5.1 – OMG, 2017.
• Seidl, M.; Scholz, M. and Huemer, C.: UML @ Classroom: An Introduction to Object-Oriented Modeling, Springer, 2015.
• Schwaber, K. and Sutherland, J. The Scrum Guide: The Definitive Guide to Scrum – Scrumguides.org, 2020.
• Sommerville, I.: Software Engineering, 10. Auflage - Pearson, 2018.
• Wintersteiger, A.: Scrum: Schnelleinstieg, 4. Auflage - Frankfurt am Main: entwickler.press, 2018.

Seminaristischer Unterricht; Übungsblätter

Die Vorlesung vermittelt sowohl grundlegende als auch erweiterte Prinzipien verteilter Systeme und veranschaulichen diese in praktischer Form anhand konkreter Paradigmen und Technologien. Das Spektrum behandelter Prinzipien umfasst grundlegende Aspekte der Zielsetzungen und Klassen verteilter Systeme sowie deren Architekturen, Prozesse, Kommunikation und Namenssysteme. Erweiterte Prinzipien beinhalten Koordination, Konsistenz und Replikation, Fehlertoleranz sowie Sicherheit. Die behandelten Prinzipien werden anhand verschiedener Paradigmen exemplarisch vertieft. Dabei werden beispielhafte Umsetzungen einzelner Prinzipien vorgestellt. Zudem erfolgt eine Einführung in die Entwicklung entsprechender Systeme anhand konkreter Technologien.

Nach Abschluss der Vorlesung werden die Studierenden ein umfassendes Verständnis der Prinzipien verteilter Systeme erlangen, die von ihren grundlegenden Zielen und Architekturen bis zu fortgeschrittenen Konzepten wie Koordination, Konsistenz, Replikation, Fehlertoleranz und Sicherheit reichen. Sie erhalten Einblicke in die praktische Anwendung dieser Prinzipien durch die Untersuchung spezifischer Paradigmen und Technologien und verbessern so ihre Fähigkeit, verteilte Systeme zu analysieren und zu entwerfen. Darüber hinaus wird die Einführung in die Entwicklung dieser Systeme unter Verwendung konkreter Softwaretechnologien die Studierenden mit den praktischen Fähigkeiten ausstatten, die für die Implementierung robuster, effizienter und sicherer verteilter Systeme in verschiedenen Computerumgebungen erforderlich sind.

• Andrew S. Tannenbaum, Marten van Steen, "Verteilte Systeme, Prinzipien und Paradigmen", 2. aktualisierte Auflage, Pearson Studium, 2008, ISBN 978-3-8273-7293-2
• George Coulouris, Jean Dollimore, Tim Kindberg, Gordon Blair, "Distributed Systems, Concepts and Design", Fifth Edition, Addison-Wesley, 2012, ISBN 978-0-13-214301-1
• Weitere Literatur wird in der Vorlesung bekanntgegeben.

Eigenständige Arbeitsanteile betreffen Vor- und Nacharbeit der Vorlesungsinhalte, Laborarbeit und Klausurvorbereitung.

Im Rahmen des Labors wird ein kompletter iterativer Software-Entwicklungsschritt im Team durchgeführt. Beginnend mit dem Erfassen der Anforderung über die Erstellung eines Analyse- und Designmodells bis zur Implementierung in Java, erfahren die Studierenden nicht nur, was sich hinter Begriffen wie use-case-driven, architekturorientiert, iterativ, inkrementell, komponentenbasiert verbirgt, vielmehr erleben sie es an einem konkreten Beispielprojekt. Sie werden damit befähigt in einem agilen Entwicklungsteam mitzuarbeiten, selbstständig Entwurfsentscheidungen zu treffen und diese gemäß den vorhandenen Vorgaben umzusetzen.

• Foliensammlung und Videos
• Aufgabenbeschreibungen und Vorlagen

• Arlow, J.; Neustadt, I.: UML 2 and the Unified Process: Practical Object-Oriented Analysis and Design, 2. ed. - Addison-Wesley Professional, 2005.
• Shimp, D. and Rawsthorne, D. Exploring Scrum: The Fundamentals – CreateSpace, 2011.
• Jacobson, I.; Booch, G. and Rumbaugh, J.: The unified software development process - Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1999.
• Kim, G.; Humble, J.; Debois, P. und Willis, J.: Das DevOps-Handbuch: Teams, Tools und Infrastrukturen erfolgreich umgestalten - Heidelberg: O'Reilly; Heidelberg: dpunkt.verlag, 2017.
• Larman, C.: Applying UML and Patterns: An Introduction to Object-Oriented Analysis and Design and Iterative Development, 3. ed. - Upper Saddle River, NJ : Prentice Hall, 2004.
• Larman, C. und Vodde, B.: Large-Scale Scrum: Scrum erfolgreich skalieren mit LeSS - Heidelberg: dpunkt.verlag, 2017.
• Oestereich, B.: Developing Software with UML: Object-Oriented Analysis and Design in Practice 2. ed. - Addison-Wesley Professional, 2003.
• Oestereich, B.: Analyse und Design mit UML 2.1: Objektorientierte Softwareentwicklung, 8. ed. - München; Wien : Oldenbourg, 2006
• OMG Object Management Group. Unified Modeling Language (OMG UML) Version 2.5.1 – OMG, 2017.
• Seidl, M.; Scholz, M. and Huemer, C.: UML @ Classroom: An Introduction to Object-Oriented Modeling, Springer, 2015.
• Schwaber, K. and Sutherland, J. The Scrum Guide: The Definitive Guide to Scrum – Scrumguides.org, 2020.
• Sommerville, I.: Software Engineering, 10. Auflage - Pearson, 2018.
• Wintersteiger, A.: Scrum: Schnelleinstieg, 4. Auflage - Frankfurt am Main: entwickler.press, 2018.

Betreutes Labor, Gruppenarbeit

Das Labor vermittelt praktische Einblicke in die Funktionsweise und Konstruktion verteilter Informationssysteme. Dabei werden aktuelle Paradigmen aufgegriffen und fundamentale Prinzipien im Kontext exemplarischer Realisierungen untersucht. Die Aufgabenstellungen orientieren sich an den Inhalten der Vorlesung, greift aber auch aktuelle Themenstellungen industrieller Forschung und Entwicklung auf. Die praktische Umsetzung erfolgt unter Verwendung moderner industrierelevanter Plattformen und Frameworks.

• Andrew S. Tannenbaum, Marten van Steen, "Verteilte Systeme, Prinzipien und Paradigmen", 2. aktualisierte Auflage, Pearson Studium, 2008, ISBN 978-3-8273-7293-2
• George Coulouris, Jean Dollimore, Tim Kindberg, Gordon Blair, "Distributed Systems, Concepts and Design", Fifth Edition, Addison-Wesley, 2012, ISBN 978-0-13-214301-1
• Weitere Literatur wird in der Vorlesung bekanntgegeben.

Es werden Grundkenntnisse in den Bereichen Programmierung, Betriebssysteme und Datenbanken vorausgesetzt. Die Veranstaltung beinhaltet 50 % betreute Präsenszeit (1 SWS) im LKIT Labor sowie 50% selbständige Arbeit. Der Leistungsnachweis erfolgt durch Präsentation und Verteidigung der Lösung.

Im Fokus der Vorlesung stehen Aufbau und Funktionsweise moderner relationaler und nicht-relationaler Datenbanksysteme sowie das Transaktionsmanagement:

Teil I behandelt insbesondere relationale Datenbankmanagementsysteme (RDBMS): Grundlagen, Architektur, Komponenten, interne Datenorganisation, Verarbeitung von SQL-Anfragen, Erzeugung optimierter Ausführungspläne, Besonderheiten der Pufferverwaltung, Einsatz von Indexstrukturen, Performanz.

Teil II ist dem Transaktionsmanagements in Datenbanksystemen gewidmet: Definitionen, wesentliche Komponenten in gängigen DBMS, Zustandsdiagramm, ACID-Kriterien, Isolation und Fehlerphänomene, Synchronisationsverfahren (2PL, S2PL, SS2PL, Snapshot Isolation), Serialisierbarkeit, Umsetzung in SQL, Grundlagen Logging und Recovery. 

Teil III betrachtet Mechanismen und Datenstrukturen in verteilten relationalen und nicht-relationalen Datenbanksystemen: Aufbau von Multi-RDBMS, Fragmentierung von Datenbanktabellen, Stufen der Datentransparenz und Auswirkungen auf Anwendungen, Techniken der verteilten Verbundberechnung, verteilte ACID-Transaktionen, Einordung nicht-relationaler (NoSQL-) Datenmanagementsysteme, Techniken der Datenpartitionierung, Replikation, BASE, Map-Reduce, Consistent Hashing.  

Powerpoint-Folien, Tafelmitschrift, Übungsblätter, empfohlene Lehrbücher:

• Edlich, Friedland, Hampe, Brauer, Brückner: "NoSQL - Einstieg in die Welt Nichtrelationaler Web 2.0 Datenbanken"
• Kemper, Eickler: "Datenbanksysteme - Eine Einführung"
• Saake et al.: "Datenbanken, Implementierungstechniken", 3. Auflage
• Silberschatz, Korth, Sudarshan: "Database System Concepts", 6th Edition

• Özsu, Valduriez: "Principles of Distributed Database Systems", 3rd Edition

Seminaristischer Unterricht mit insg. drei Übungseinheiten á 90 Min.

In der Vorlesung werden anhand der Funktionalitäten der einzelnen Schichten des Internet-Protokollstapels grundlegende Probleme beim Entwurf paketbasierter Netze erarbeitet, allgemeine Lösungsbausteine für diese Probleme identifiziert und deren Anwendung an konkreten Protokollen und Systemen veranschaulicht. In der Anwendungsschicht werden die Übertragung multimedialer Inhalte (Beispiele Netflix und Skype) sowie die Grundlagen sicherer Netzwerkkommunikation (Beispiele Secure Email und TLS) behandelt. Das Kapitel zur Transportschicht behandelt zuverlässige Paketübertragung (Beispiel TCP) und fortgeschrittene Staukontrolle (Beispiele CUBIC und Google BBR). Für die Vermittlungsschicht werden fortgeschrittene Adressierungs- und Konfigurationskonzepte (Beispiel IPv6), die Verallgemeinerung der Paketweiterleitung (Beispiel Software Defined Networking mit OpenFlow) und die Absicherung der Kommunikation (Beispiel IPsec) diskutiert. Abschließend wird die Flexibilisierung der Sicherungsschicht (Beispiele VLANs, MPLS und Datacenter Networks) betrachtet. Die Vorlesung versetzt die Studierenden in die Lage, die Funktionsweise und Leistungsfähigkeit von Abläufen auf verschiedenen Ebenen des Internet-Protokollstapels zu analysieren und Lösungsansätze für neue Problemstellungen zu entwickeln, indem sie die erlernten Lösungsbausteine anwenden und neu kombinieren, um auf die Entwicklung von performanten, sicheren und robusten Netzwerkanwendungen vorbereitet zu sein. 

• James Kurose, Keith Ross: Computer Networking - A Top-Down Approach, 7. Auflage, Pearson, 2017.
• Verschiedene Internet-Standards, siehe https://www.rfc-editor.org
• Vorlesungsfolien und -mitschriften

Weiter Literaturhinweise werden in der Vorlesung gegeben

• Raster- und Vektorgrafik:

 Speicherung, Codierung und Darstellung zwei-dimensionaler Grafiken im Computer und externen Speichermedien. Farbmodelle.

• Mathematische Grundlagen:

 Koordinatensysteme, Modellierung drei-dimensionaler Objekte mit Polygonen. Dreieckszerlegung.

 Anwendung linearer Algebra und Analysis um typische geometrische Probleme in der Computergrafik zu lösen

• Raytracing:

 Photorealistische Erzeugung von Bildern am Beispiel von Raytracing.

 Beleuchtungs- und Schattierungsmodelle.

• Transformationen

 Grundlagen der Transformationen im Ortsraum, homogene Koordinaten, Modelle und ihre Projektion, Transformationspipeline

• Rasterpipeline:

 Rasterung transformierter Objekte, Clipping, OpenGL

• Folien der Präsenzveranstaltung
• Steve Marschner, Peter Shirley. Fundamentals of Computer Graphics. O'Reilly Verlag.
• John Vince. Mathematics for Computer Graphics. Springer-Verlag.
• Matt Pharr, Wenzel Jakob, Greg Humphreys. Physically based Rendering. https://pbrt.org/
• Weitere vertiefende Literatur in der Veranstaltung zu einzelnen Themen.

Im ersten Teil der Vorlesung werden elementare Grundlagen der Bildverarbeitung von lokalen Punktoperationen bis zu Filtertechniken und geometrischen Operationen behandelt. Im zweiten Teil werden vermehrt Techniken des maschinellen Sehens, wie z.B. 3D-Techniken und die Hinführung zu Situationsbeschreibungen besprochen.

• Skripte in Folienform
• R. C. Gonzalez, R. E. Woods, "Digital Image Processing", Prentice Hall International. 2008
• Wilhelm Burger, Mark J. Burge, "Principles of Digital Image Processing: Fundamental Techniques", Springer-Verlag London, 2009

Vorlesung mit integrierten Einheiten der Gruppenarbeit.

Im Labor werden werden die in der Vorlesung vermittelten Kenntnisse der Computergrafik anhand folgender Aufgaben praktisch am Rechner vertieft:

• Eine vorhanden Arcade-Game Implementierung muss um eine eigene 2D-Sicht-Komponente ergänzt werden. Dazu kommt eine einfache 2D-API zum Einsatz.
• Ein rudimänter Raytracer auf Basis vorgegebenen Basisbibliotheken soll erstellt werden.
• Die Arcade-Game-Implementierung soll mit einer 3D-Sicht auf Basis einer API wie, z.B. OpenGL oder eigene Transformation, ergänzt werden.
• Als Implementierungssprache kommt C++ zum Einsatz.

• Material der Vorlesung
• Quelltextrahmen

Eine Projektarbeit ist eine selbstständige Bearbeitung eines Themas aus dem Bereich Soft- oder Hardware. Angestrebt wird die Durchführung einer praktischen Aufgabe; es sind aber auch Arbeiten aus den Bereichen Evaluation oder Literaturrecherche möglich.

Die Studierenden analysieren die Aufgabenstellung und recherchieren, mit welchen Hilfsmitteln sie die Aufgabe am besten umsetzen können. Diese verwenden sie anschließend auch entsprechend. Zur Projektarbeit ist eine umfassende Dokumentation zu erstellen, die alle Schritte der Aufgabe und Fertigstellung erfasst (z.B. die genaue Problemstellung, das Konzept, die Implementierung, eine Bedienungsanleitung und Weiteres) . Der Umfang und die genaue Ausprägung dieser Dokumentation werden nach den Erfordernissen der Arbeit festgelegt. Die Projektarbeit ist so eine Vorbereitung auf die spätere Abschlussarbeit, die die Studierenden nach ganz ähnlichen Richtlinien anfertigen werden.

• je nach Aufgabenstellung

Literaturstudium zur Vorbereitung der Arbeit. Durchführung der gestellten Projektarbeit in selbständiger, praktischer Arbeit.

Das Kolloquium bildet den Abschluss der Projektarbeit. Die Studierenden präsentieren hierbei in einem Kurzvortrag ihre Ergebnisse und stellen sich anschließend einer Diskussion. Sie weisen dadurch nach, dass sie in der Lage sind, die Problemstellung, die Durchführung der Arbeit und die gefundene Lösung in kurzer prägnanter Form zu erläutern und zu verteidigen.

• je nach Aufgabenstellung

Eigenständige Vorbereitung, Vortrag und Diskussion, mündliche Verteidigung der Arbeit, des Lösungsweges und der gefundenen Ergebnisse.

User Research - Methoden rund um fiktive und reale Nutzer, um
den "human centered approach" in Projekten zu leben. 


Es werden Methoden vermittelt, welche zu einem besseren Verstehen der Menschen und deren Anwendungskontexte beitragen,  um die Entwicklung, das Design und die Evaluierung interaktiver Produkte und Systeme zu verbessern.

Vermittelt und verprobt werden u.a.
 

• Gestalterischer und qualitative Research Methoden,  wie z. B. Zielgruppenanalyse, Mentale Modelle,  Persona-Design, Persona-Moodboard, Job Stories, Cultural Probes, Nutzer-Tagebuch,  Fokusgruppe, Interviews,  Szenarien und Storyboards, User Journey,  Acceptance Testing, Usability Testing.
Grundprinzipien verschiedener quantitativer Methoden: Umfragen- und Fragebogendesign, deskriptive Statistik, Laborbasierte Studien, experimentelle Studien
• Bewertung quantitativer Methoden, wie in Forschungsberichten beschrieben.