Module des Studiengangs Medieninformatik (Bachelor), SPO 6

Die Lehrveranstaltung führt in die Theorie der formalen Sprachen ein. Das Ziel ist die Vermittlung der Chomsky-Hierarchie als ein Stufenmodell unterschiedlich komplexer Sprachen. Weiterhin werden endliche Automaten als Repräsentanten heutiger Computer vorgestellt und ihre Beschränkungen aufgezeigt. Ein weiteres Lernziel ist die sichere Anwendung verschiedener Beweistechniken.

Die Lehrveranstaltung umfasst unter anderem die folgenden Gebiete der theoretischen Informatik: Aussagenlogik, formale Sprachen, Beweistechniken, das O-Kalkül, endliche Automaten, reguläre Sprachen und Ausdrücke, die Chomsky-Hierarchie, das Pumping-Lemma für reguläre und kontextfreie Sprachen sowie die Minimierung endlicher Automaten nach dem Satz von Myhill-Nerode. Weiterhin werden Kellerautomaten, der CYK-Algorithmus sowie Abgeschlossenheitseigenschaften von regulären und kontextfreien Sprachen besprochen.

• Tafelanschrieb
• Skript
• Musterlösungen für alle Übungsaufgaben
• D. W. Hoffmann: Theoretische Informatik, 5. Auflage. Hanser, 2022
• D. Sipser: Introduction to the Theory of Computation, 3rd edition. Cengage Learning, Inc., 2012

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

Die Studierenden lernen in dieser Veranstaltung die Grundlagen der objektorientierten Programmierung anhand der Programmiersprache Java kennen.

Klassische Programmierkonstrukte wie Variablen, Typen, Ausdrücke, Kontrollstrukturen und Arrays lernen die Studierenden zum Lösen einfacher Probleme kennen und anzuwenden.

Daneben sollen die Teilnehmer erste Kenntnisse in objektorientiertem Entwurf erwerben und die grundlegenden Begriffe der objektorientierten Programmierung, wie Methoden, Klassen, Objekte und Felder, kennen und in kleinen Programmen anwenden können.

Paradigma zur Problemlösung, wie Divide-and-Conquer, werden vorgestellt ebenso wie deren praktische Umsetzung durch rekursive Programme.

Den Studierenden sind auch, neben Arrays, grundlegende Datenstrukturen wie Listen und deren Implementierung geläufig und können zur Problemlösung eingesetzt werden.

Auch fortgeschrittenere objektorientierte Programmierkonzepte wie Vererbung, Interfaces, Information-Hiding und generische Programmierung sowie Polymorphie sind den Teilnehmern bekannt.

1. Tafelmitschrift, Folien
2. Übungsaufgaben mit Lösungen
3. Sammlung alter Klausuren und deren Lösungen
4. Java-Programme und deren Dokumentation als Javadoc
5. Weitere Java-Übungsaufgaben mit Lösungen zur Vertiefung.
6. Peter Pepper, "Programmieren lernen: Eine grundlegende Einführung mit Java", Springer Verlag, 3. Aufl., 2007.

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

Sie benutzen dazu anfangs Kommandos im Terminal, später eine professionelle, integrierte Java-Entwicklungsumgebung, um Programme zu erstellen, zu debuggen, zu testen und zu ändern.

Angefangen mit einfachen Berechnungen in Java unter Verwendung von Variablen, Ausdrücke und Kontrollstrukturen, werden die Aufgabenstellungen zunehmend komplexer und beziehen auch einfache Datenmodellierungsaufgaben mit ein. Am Ende werden einfache Spiele programmiert und mathematische Probleme automatisiert gelöst, z.B. durch Näherungsverfahren.

Neben der Korrektheit und Funktionsfähigkeit der Programme erlernen die Studierenden auch, auf einen guten Programmierstil zu achten und Codier-Konventionen einzuhalten, eine Voraussetzung für spätere Arbeit im Team.

1. Übungsaufgaben
2. Programme mit Lösungen
3. Online-Dokumentation in 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.

• Vorlesungsfolien
• M. Jäger, „Grafik und Gestaltung: Mediengestaltung von A bis Z verständlich erklärt", Rheinwerk Verlag, 2014, ISBN 978-3-8362-2513-7
• C. Fries: „Grundlagen der Mediengestaltung: Konzeption, Ideenfindung, Bildaufbau, Farbe, Typografie, Interface Design", Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2021, ISBN 978-3446469457
• 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
• T. Rempen, Uwe Stoklossa, „Blicktricks", Schmidt Hermann Verlag, 2005, ISBN 978-3874396813
• C. Berents, „Kleine Geschichte des Design: Von Gottfried Semper bis Philippe Starck", C.H. Beck, 2011, ISBN 978-3406622410
• K. Geisler, „Typographie - Das umfassende Handbuch", Rheinwerk Design, 2024, ISBN 978-3-8362-4066-6

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. Sie nutzen diverse professionelle Software-Tools, um Designlösungen realisieren zu können.

• Vorlesungsunterlagen

• Grundlagen (Aussagenlogik, Mengenlehre, Zahlenmengen und Umformungen)
• Teilbarkeit und Primzahlen
• Restklassen
• Funktionen (Eigenschaften, Basisfunktionen und Permutationen)
• Algebra (Gruppen, Ringe und Körper, Polynome)
• Lineare Algebra (Vektoren, Lineare Abbildungen und Matrizen, Gleichungssysteme und Determinanten, Eigenwertprobleme und Diagonalisierbarkeit)

• Tafelmitschrift
• Skript
• Übungsaufgaben werden elektronisch zur Verfügung gestellt
• Teschl G. und Teschl S. Mathematik für Informatiker. Band 1 und Band 2. Springer Verlag. Zum Beispiel 3. Auflage 2010.

Die Lehrveranstaltung wird als Vorlesung durchgeführt.

Im Labor werden die Inhalte der Vorlesung Mathematik 1 durch die Bearbeitung von Übungsaufgaben vertieft und die selbstständige Bearbeitung der Aufgaben geübt.

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 sollen die Studenten Probleme genau definieren, Algorithmen für ein Problem in Pseudocode verstehen und formulieren, den Resourcenverbrauch eines Algorithmus abzuschätzen und die Korrektheit eines Algorithmus beweisen können.
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 und Skript.
• 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
• Quelltexte mit vorgegebenen Rahmen und ausführlicher Dokumentation für die Aufgaben.

Vorführen und Diskussioin der Lösungen in den Übungen.

C/C++-Grundlagen.

1. Funktionen und grundlegende Datentypen
2. Zeiger und die Fallstricke der manuellen Speicherverwaltung
3. IO-Streams und Überladung
4. Klassen und virtuelle Methoden
5. C++11-Copy/Move Semantik

Aktuelle Erweiterungen und neue Richtungen.

1. C++20
2. Go
3. Rust

• 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 vermittelt die Entwicklung von Interfaces von ihren Ursprüngen der Computertechnologie bis hin zu aktuellen Touchscreens und AR- und VR-Technologien. Diese historische Entwicklung wird sowohl in der Perspektive von Technologie und Design als auch Gesellschaft (z.B. social media) anhand von Beispielen dargestellt.

Neben der Darstellung der historischen Entwicklung von Interface Design wird diese Design-Disziplin in andere, überschneidende Design-Felder wie Produkt-Design, Interaction Design, Experience Design, Story Design und Game Design eingeordnet. Ein besonderer theoretischer Schwerpunkt der Vorlesung ist Grundlagenwissen über das „erste aller Interfaces“, das wir alle nutzen und all diesen Design-Bereichen zugrunde liegt: Unsere Wahrnehmung und unsere emotionale und kognitive Verarbeitung. Die Entwicklung technischer Geräte verläuft schneller als die Evolution des Menschen, daher sind Designprinzipien grundlegender Natur für die Entwicklung zukünftiger Mensch-Maschine-Interaktionen notwendig. Der Kurs behandelt physio-psychologische und kognitions-wissenschaftliche Perspektiven, basierend auf Don Normans universellen Konzepten für Human-Centered Design. Diese Design-Prinzipien sind auf die menschliche Wahrnehmung, Emotion und Kognition abgestimmt und bieten eine Basis für langlebige, funktionale sowie emotional erfolgreiche Designs.

Die Prüfungsleistung findet im praktischen Übungsteil statt. In den Übungen werden die theoretischen Konzepte zu Design-Prinzipien in konkreten Design-Aufgaben angewandt. Die Abschluss-Aufgabe beinhaltet den Entwurf eines Interface Designs und inkludiert den kompletten Design-Prozess von der User Evaluation eines Prototypen bis hin zum Entwurf des User Interfaces auf Basis der ermittelten User Requirements. Die Abschluss-Aufgabe wird gemeinsam mit den anderen Übungen zur Benotung des Vorlesungs-Teils bewertet, wobei die Abschluss-Aufgabe den größten Anteil in der Bewertung hat.

• Don Norman, The Design of everyday things, Verlag Franz Vahlen GmbH, 2016
• Bill Moggridge, Designing Interactions, The MIT Press, 2007
• Ben Shneiderman et al., Designing the User Interface, Pearson Educated Limited, 2018

Vorlesungen mit Präsentationen, interaktiven Diskussionen und Graphic Recording an der Tafel

Praxisbeispiele zur Anwendung von Design-Prinzipien

Eigenständige Analyse und Reflexion anhand eigener Arbeiten und Feedback in der gesamten Gruppe

Interdisziplinäre Weitung des Felds „Interface Design“ durch Vergleiche von Gestaltungs-Grundlagen bei Produkt-Design, Story Design und Game Design.

Die Studierenden erstellen insgesamt fünf Übungen zum Thema Interface Design. Die Arbeitsergebnisse aller Übungen werden in den Übungsstunden von den Studierenden selbst präsentiert und gemeinsam besprochen, die Studierenden verbessern ihre Arbeiten - wie in der echten Design-Praxis - aufgrund von Feedback der Mitstudierenden und des Dozenten. So üben sie sich in Präsentationstechniken, in der Konzeption der Darstellungen und Erklärungen ihrer Ideen und Entwürfe. Sie erfahren während dem Arbeiten an den Übungen die iterative Natur des Design-Prozesses, der immer den Nutzer/Kunden in den Mittelpunkt stellt und sein Feedback zur ständigen Weiterentwicklung des Designs mit einbezieht. Vor allem bei den Übungen zu Gestaltgesetzen trägt das gemeinsame Besprechen der präsentierten Arbeiten in der Runde zu einem robusteren Verständnis der Eigenschaften und Wirkungen der Gestaltgesetze bei, da in der Besprechung verschiedene Wahrnehmungsapparate auf die gleiche Sache schauen…

Den Studierenden wird in diesen gemeinsamen Betrachtungen auch klar, daß ihre Mitstudierenden (oder auch der Dozent) unter Umständen ganz andere Lesarten ihrer Design-Arbeit und Design-Absichten haben oder sogar gegensätzliche Sichtweisen auf sie , und sowohl die Dinge anders sehen als auch andere Dinge sehen. Dadurch kann man nicht nur Neues und Anderes außerhalb der eigenen Erfahrung, Wahrnehmung und Gestaltung entdecken, sondern erlangt die für Designer so wichtige Befähigung, die eigenen Arbeiten durch die Integration von anderen Blick- und Interaktionsweisen zu erweitern und zu verbessern.

In der letzten großen Aufgabe wird das Interface für ein Computerspiel entworfen. Dieses Spiel stammt aus einem realen Projekt und wird vom User testing bis zum finalen visuellen Interface Design realistisch für die Studierenden als kompletter Projektdurchlauf eines „echten business case“ simuliert.

Die Studierenden reflektieren in dieser Arbeit auch reflektieren, welche der Design-Tools und -Konzepte, die sie in der Theorie gelernt haben, nun selbst in ihrer Design-Arbeit eingesetzt haben.

Der Übungskurs führt mit insgesamt sechs praktischen Übungen in sowohl in das Wesen als auch die Konzeptions- und handwerkliche Gestaltungsarbeit bei Interface Design ein.

Die ersten beiden Übungen machen den Studierenden zum Einstieg bewußt, dass mit Design Weltbilder entworfen und für Menschen im Alltag Realitäten erschaffen werden. Dazu unternehmen die Studierenden selbst eine Zeitreise in die Vergangenheit. In der ersten Übung schauen sie sich in Zukunftsvisionen aus der Vergangenheit in Büchern, Filmen und auch Computerspielen an, die im Heute spielen und in ihrer erzählten Zeit im Hier und Heute unserer Gegenwart liegen. Dann analysieren die Studierenden, wie sich die Designer:innen und Autor:innen damals die Zukunft von Interface Designs in unserer Jetzt-Zeit vorgestellt hatten und vergleichen diese nun alten Zukunftsvisionen aus der Vergangenheit mit den Realitäten der heutigen Gegenwart: Was wurde tatsächlich so Wirklichkeit, was erscheint uns heute lächerlich, wo sind wir viel weiter und anders als damals gedacht? Wo sind heute die fliegenden Autos, die uns versprochen wurden? Aber auch: Gott sei Dank können wir im Hier und Heute ohne gesten-basierte Datenhandschuhe im Internet browsen! In der zweiten Übung entwerfen die Studierenden dann selbst ein Bild der Zukunft, wie sie sich ein gesellschafts-relevantes Interface Design der Zukunft vorstellen. Genau wie die Produktions-Designer:innen der vergangenen Science-Fiction-Filme mit ihren Designs ein alternatives/zukünftiges Gesellschaftsbild entwerfen und visuell erzählen wollten, genauso entwerfen die Studierenden ein Gesellschaftsbild der Zukunft und leiten daraus die dafür notwendige Technik und schließlich die Benutzung (Interface) dieser Technik ab: Auch - oder gerade bei Science Fiction, und sei so noch so abgefahren - gilt: Human-Centered Design!

Die folgenden Übungen konzentrieren sich - begleitend zur Theorie der Gestaltgesetze -auf die wichtigsten Aspekte von Interface Design: auf das Handwerkliche und Psychologische visueller Gestaltung. In drei Gestaltungs-Aufgaben erarbeiten sich die Studierenden Kenntnisse und Fertigkeiten zur Anwendung von Gestaltgesetzen, Logo-, Icon- und Screen-Design. Bei den Übungen zu Gestaltgesetzen wird auch das Prinzip des Zerstörens von Gestaltgesetzen auf bestehenden Webseiten ausprobiert, um ein Gefühl für die Wirksamkeit und Funktionsweise der Gestaltgesetze zu gewinnen.

In der letzten und aufwändigsten Aufgabe arbeiten sie den kompletten Konzeptions- und Design-Prozess eines Interface-Designs für ein Computerspiel aus, das auf einem realen use case beruht. Dazu testen die Studierenden einen bestehenden Prototypen des Spiels selbst und machen anschließend eine User-Evaluation mit einer Auswertung. In einem Scoping-Prozess wird dann - wie in einer echten fest budgetierten und design-getriebenen Produktion - entschieden, welche die wichtigsten Evaluations-Ergebnisse mit den größten Erfolgsaussichten sind, die mit Hilfe von Interface-Design behoben werden könnten und daraus ein Pflichtenheft abgeleitet. Dieses wird dann als Lösung für die User-Probleme als Interface Design-Entwurf mit einem finalen Visual Design in einer für den Kunden verständlichen Präsentation zur Abnahme ausgearbeitet.

• Don Norman, The Design of everyday things, Verlag Franz Vahlen GmbH, 2016
• Bill Moggridge, Designing Interactions, The MIT Press, 2007
• Ben Shneiderman et al., Designing the User Interface, Pearson Educated Limited, 2018

Die Prüfung erfolgt durch Bewertung der fünf Übungen, wobei die letzte Übung bei der Gewichtung am stärksten gewichtet wird. Die Studierenden haben bis zum Ende des Semesters Zeit, ihre Arbeiten aufgrund von Feedback oder eigenen Ideen interaktiv weiter zu verbessern.

Die Vorlesung "Medientechnik" vermittelt den Studierenden ein grundlegendes Verständnis für die technischen Aspekte der Audio- und Videoproduktion. Ziel ist es, ein fundiertes Wissen über die verschiedenen Medien und Technologien zu erlangen, die in der Medienproduktion zum Einsatz kommen.

Thematische Schwerpunkte:

• Grundlagen der Farbgebung und Farbräume
• Bild- und Videotechnik
• Audiotechnik und Tonaufnahmetechniken
• Bewegtbildproduktion und -bearbeitung
• Signalverarbeitung und Codierung
• Übertragungsverfahren und Medienspeicherung
• Technische Anforderungen und Werkzeuge der Medienproduktion

Durch eine Kombination aus theoretischen Grundlagen und praktischen Anwendungen lernen die Studierenden die technischen Hintergründe und Prozesse, die für die Erstellung und Verarbeitung von Medieninhalten erforderlich sind.

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an diesem Modul sind die Studierenden in der Lage:

• Die Grundlagen der Medientechnik zu verstehen und auf verschiedene Medienformate anzuwenden.
• Unterschiedliche Aufnahme-, Bearbeitungs- und Übertragungsmethoden in der Audio- und Videoproduktion zu analysieren und praktisch umzusetzen.
• Die Prinzipien der Farbgebung, Bild- und Tontechnik zu erklären und deren Bedeutung für die Medienproduktion zu bewerten.
• Signale und deren Verarbeitung zu verstehen sowie moderne Codierungs- und Übertragungsverfahren anzuwenden.
• Medienproduktionen unter Berücksichtigung technischer Qualitätsstandards zu planen, durchzuführen und zu optimieren.

Lehr- und Lernmethoden

Die Lehrveranstaltung kombiniert verschiedene didaktische Ansätze, um den Studierenden sowohl theoretische als auch praktische Kompetenzen zu vermitteln:

• Vorlesungen zur Vermittlung der theoretischen Grundlagen
• Praktische Übungen zur Anwendung der Inhalte mit relevanten Tools und Technologien
• Demonstrationen von Aufnahmetechniken und Signalverarbeitung
• Analyse und Diskussion von Anwendungsbeispielen

Studien- und Prüfungsleistungen

Die Prüfungsleistungen besteht aus einer schriftlichen Prüfung.

• Powerpoint-Folien
•  „Bibliothek der Mediengestaltung“, Springer

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

Eine einführende Vorlesung über die ersten vier SWS gibt einen Überblick über die historische Entwicklung der Medientechnologien von den Anfängen des Mensch-Seins am Lagerfeuer bis hin zu den imersiven Illusions-Welten von Virtual Reality.

Danach werden von den Studierenden drei Wahrnehmungs-Experimente als praktische Übungen durchgeführt, deren Experiment-Aufbau, Experiment-Durchführung und -Analyse sie selbst in der 3D-Animations-Software „Maya“ bauen.

In diesen Wahrnehmungs-Experimenten zu Medientechniken bauen die Studierenden historische Medientechnologien wie die „Camera Obscura“ oder das „Zoetrop“ in der 3D-Animations-Software „Maya“ von „Autodesk“ nach, um selbst die medien-technologische Funktionsweise und wahrnehmungs-psychologische Wirkung dieser historischen Medien-Technologien.

Der pädagogisch-didaktische Ansatz folgt dabei der Maxime des Physikers Richard Feynman, dass man nur wirklich verstanden habe, was man selbst bauen kann.

Das Erlernen der für die Experimente notwendigen Grundlagen der Modellierung, Texturierung, Animation und des Rendering in „Maya“ werden in Workshops im Labor live in der Software vorgeführt und können dann von den Studierenden selbst zur Bearbeitung ihrer Aufgaben angewandt werden.



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.

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).

• 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

Praktische Einzelarbeit im Labor: Nachbau von historischen Medienapparaten (Camera obscura, Zoetrop, Telegraph).

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
• Differentialrechnung in einer und in mehreren Veränderlichen
• Anwendungen von Differentialrechnung in einer Veränderlichen (Taylorreihen, l'Hospital, Splines)
• Integralrechnung in einer Veränderlichen

• Tafelanschrieb
• Vorlesungsmanuskript (Folien)
• Übungsblätter werden elektronisch zur Verfügung gestellt
• Teschl G. und Teschl S. Mathematik für Informatiker. Band 1 und Band 2. Springer Verlag. Zum Beispiel 3. Auflage 2010.

Die Lehrveranstaltung wird als Vorlesung durchgeführt. Begleitend findet eine Übung statt, in der selbständig zu bearbeitende Übungsblätter besprochen werden.

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

• Tafelanschrieb
• Vorlesungsmanuskript (Folien)
• Übungsblätter werden im Rahmen des Tutoriums zur Verfügung gestellt
• Teschl G. und Teschl S. Mathematik für Informatiker. Band 1 und Band 2. Springer Verlag. Zum Beispiel 3. Auflage 2010.

Die Lehrveranstaltung wird als Vorlesung durchgeführt. Begleitend findet ein Tutorium statt, in dem Übungsaufgaben bearbeitet werden.

Die Lehrveranstaltung Betriebssysteme vermittelt die grundlegenden Aufgaben und Funktionsweisen moderner Betriebssysteme und befähigt die Studierenden, diese Techniken strukturiert und eigenständig im Team auf systemnahe Entwicklungsaufgaben anzuwenden. Die Veranstaltung gliedert sich in vier zentrale Themenbereiche:

Grundlagen, Prozessmanagement und Scheduling:

• Verbindung zwischen Rechnerarchitektur und Betriebssystem.
• Prinzipien der Prozessorvirtualisierung und Limited Direct Execution.
• Scheduling-Algorithmen (z. B. Round-Robin, Shortes-Job-First).

Dateisysteme und Persistenz:

• Anforderungen und Unterschiede bei HDDs und SSDs.
• Aufbau und Realisierung von Dateisystemen.
• Konzepte des Free-Space Managements und zur Konsitenzsicherung.

Speichervirtualisierung:

• Prinzipien der Speichersegmentierung und Paging.
• Verwaltung von Page Frames und Zuordnungsschemata.
• Mechanismen zur Isolation und Speicherverwaltung.

Concurrency: Prozesse und Threads:

• Einführung in Threads.
• Synchronisationsmechanismen: Mutex, Semaphore, Condition Variables, Monitore.
• Patterns für parallele und nebenläufige Programmierung.

Zusätzlich werden die spezifischen Herausforderungen der jeweiligen Bereiche sowie die typischen Lösungsansätze vorgestellt und in einem praxisnahen Kontext angewendet. Praktische Übungen begleiten die Veranstaltung, um den Transfer der theoretischen Inhalte auf realistische Szenarien zu fördern.

• Foliensammlung und Videos
• Arpaci-Dusseau, Remzi H.; Arpaci-Dusseau, Andrea C. Operating Systems: Three Easy Pieces, (V. 1.10) Arpaci-Dusseau Books, 2023
• 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.

Einführungsfolien zum Thema jeder Übung.

Vertiefende Informationen auf den Übungsblättern.

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.

In der Vorlesung „Kommunikationsnetze 1“ erwerben die Studierenden ein grundlegendes Verständnis der Architektur und Funktionalität von Kommunikationsnetzen. Nach Abschluss der Vorlesung können sie die Protokollschichten des Internet-Protokollstapels (Anwendungsschicht, Transportschicht, Vermittlungsschicht und Sicherungsschicht) erklären und spezifische Protokolle wie HTTP, TCP, UDP und IP analysieren und bewerten. Darüber hinaus sind sie in der Lage, Herausforderungen wie Flusskontrolle, Staukontrolle und Fehlerbehandlung zu beschreiben und in praktischen Szenarien anzuwenden.

Die Vorlesung behandelt die folgenden Inhalte:

• Grundlagen des Internets und seiner Dienste sowie der Protokollarchitektur.
• Detaillierte Betrachtung von Anwendungsschichtprotokollen wie HTTP, SMTP und DNS.
• Mechanismen der Transportschicht, darunter TCP und UDP, sowie Fluss- und Staukontrolle.
• Vermittlungsschicht mit Adressierung, Routing-Algorithmen und Protokollen wie IPv4, IPv6, OSPF und BGP.
• Sicherungsschicht mit Fokus auf Fehlererkennung, Medienzugriff und MAC-Protokollen.
• Eine praxisorientierte Zusammenfassung verdeutlicht das Zusammenspiel der Schichten anhand eines realistischen Szenarios.

Die Vorlesung wird im Flipped Classroom-Format unterrichtet. Die Studierenden bereiten sich eigenständig mithilfe von Vorlesungsfolien und Erklärvideos auf die Live-Termine vor. In den Präsenzveranstaltungen werden Inhalte durch Fallstudien und Übungen vertieft. Online-Tests bieten den Studierenden die Möglichkeit zur Selbstüberprüfung und zur Sammlung von Bonuspunkten für die Klausur. Die Prüfungsleistung besteht aus einer 60-minütigen Klausur, die Teil der Modulklausur „Datenbanken und Kommunikationsnetze 1“ ist.

Der Arbeitsaufwand beträgt insgesamt 75 Stunden, aufgeteilt in 25 Stunden Präsenzzeit, 25 Stunden asynchrones Lernen und 25 Stunden für Prüfungsvorbereitung und Nachbereitung.

• Foliensammlung und Erklärvideos im ILIAS-System
• Jim Kurose, Keith Ross, "Computernetzwerke - Der Top-Down-Ansatz", Pearson, 2014
• Verschiedene Internet-Standards, siehe https://www.rfc-editor.org
• Weitere Hinweise in der Vorlesung

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.

Im Labor „Kommunikationsnetze 1“ wenden die Studierenden praktische Kenntnisse und Fähigkeiten zur Vertiefung der Inhalte der Vorlesung „Kommunikationsnetze 1“ an. Nach Abschluss des Labors können sie Netzwerkprotokolle in verschiedenen Schichten analysieren, konfigurieren und programmatisch umsetzen sowie die Leistungsfähigkeit von Netzwerkanwendungen messen und bewerten.

Nach erfolgreicher Teilnahme sind die Studierenden in der Lage:

• die Funktionsweise von Protokollen der Anwendungsschicht (z. B. SMTP, POP3) zu erklären und diese durch Programmierung zu implementieren.
• Mechanismen der Transportschicht (z. B. Stop-and-Wait-Protokoll) in unzuverlässigen Netzwerken zu realisieren und zu evaluieren.
• Netzwerke und Subnetze zu planen, zu konfigurieren und zu analysieren, einschließlich Adressierung und Routing.
• Werkzeuge zur Netzwerkanalyse und -diagnose (z. B. iperf3, cpunetlog) zur Leistungsmessung einzusetzen und die Ergebnisse zu interpretieren.

Das Labor umfasst folgende Experimente, die in Teams von 2–4 Personen durchgeführt werden:

• Versuch 1: Anwendungsschicht: Konfiguration und Programmierung von E-Mail-Diensten (SMTP, POP3) mit Tools wie Postfix, Dovecot und Java-Mail-API.
• Versuch 2: Transportschicht: Implementierung eines zuverlässigen Datenübertragungsprotokolls basierend auf UDP. Simulation eines fehlerhaften Kommunikationsmediums und Nutzung des Stop-and-Wait-Protokolls.
• Versuch 3: Vermittlungsschicht: Netzwerkplanung und -konfiguration mit Mininet, einschließlich Routing, Subnetting und der Verwendung von Tools wie ping, traceroute und ifconfig.
• Versuch 4: Leistungsmessung: Analyse der Netzwerkleistung in simulierten Umgebungen mit iperf3 und cpunetlog. Untersuchung von Datenströmen und CPU-Auslastung.

Die Experimente werden in einer virtuellen Umgebung als Gruppenarbeit durchgeführt. Dabei dokumentieren die Studierenden ihre Ergebnisse und präsentieren sie abschließend. Die Prüfungsleistung besteht aus der erfolgreichen Bearbeitung der vier Laborversuche sowie der Präsentation der Ergebnisse. Der Arbeitsaufwand beträgt 30 Stunden, davon 15 Stunden Präsenzzeit und 15 Stunden eigenständige Vor- und Nachbereitung.

• Foliensammlung und Erklärvideos zu den Versuchen im ILIAS-System
• Unterlagen zur Vorlesung "Kommunikationsnetze 1"

Die Studierenden erwerben umfassende Kompetenzen in der Gestaltung von Mensch-Maschine-Schnittstellen und deren verschiedenen Interaktionsformen. Sie entwickeln die Fähigkeit, komplexe Multimediaprojekte von der Konzeption bis zur prototypischen Umsetzung eigenständig zu realisieren. Dabei setzen sie softwareergonomische Prinzipien gezielt ein und beherrschen die methodische Gestaltung interaktiver Anwendungen. Im Fokus steht die praktische Anwendung von Transitions und Animationen für grafische Benutzeroberflächen sowie die Integration von Mikrointeraktionen. Die Studierenden lernen verschiedene Prototyping-Methoden im Kontext von Usability und User Experience kennen und können diese zielgerichtet einsetzen. Sie entwickeln ein fundiertes Verständnis für aktuelle Designtrends und deren charakteristische Merkmale, was sie zur differenzierten Bewertung und Anwendung dieser Gestaltungsansätze befähigt.

• Vorlesungsunterlagen
• A. Hinton, „Understanding Context: Environment, Language, and Information Architecture", O'Reilly and Associates, 2015, ISBN 978-1449323172
• J. Jacobsen, L. Meyer: Praxisbuch Usability und UX: Bewährte Usability- und UX-Methoden praxisnah erklärt, 2024, ISBN-13: ‎978-3836299039
• J. Semler, K. Tschierschke: App-Design: Das umfassende Handbuch. Alles zur Gestaltung, Usability und User Experience von iOS-, Android- und Web-Apps, 2019, ISBN-13:‎ 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
• I. Pereya: Universal Principles of UX: 100 Timeless Strategies to Create Positive Interactions between People and Technology, 2023, ISBN-13: ‎978-0760378045

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

• Vorlesungsunterlagen

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 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.

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. Einzelne Phasen werden schrittweise beleuchtet sowie Richtlinien zu einer gelingenden Umsetzung erarbeitet. Einen weiteren Schwerpunkt der Veranstaltung bildet die gründliche Einführung in den Umgang mit dem im wissenschaftlichen Umfeld verbreiteten Textsatzsystem LaTeX. Die Studierenden erstellten dabei Dokumente unter Beachtung einer korrekten Zitierweise.

Der zweite Veranstaltungsblock führt in das Vorgehensmodell Scrum anhand praxisnaher Beispiele ein.

• 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. Teilnehmende Studierende sind anschließend in der Lage, typische Aufgaben zügig zu lösen.

Vorlesungsskript

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

Die Lehrveranstaltung „Software-Engineering“ baut auf den praktischen Erfahrungen der Studierenden aus ihrer Praxistätigkeit auf und vermittelt Techniken sowie Methoden für die strukturierte Entwicklung von groß angelegten Softwaresystemen. Zu Beginn der Veranstaltung werden elementare Konzepte wie Objekt, Klasse, Assoziation, Methode, Vererbung und Polymorphie wiederholt und gefestigt, um ein gemeinsames Verständnis der Grundlagen sicherzustellen. Anschließend liegt der Fokus auf den Herausforderungen moderner Softwareentwicklungsprozesse und deren strukturierter Bewältigung.

Die Studierenden lernen, wie agile Methoden wie Scrum mit etablierten Prozessmodellen, beispielsweise dem Unified Software Development Process, kombiniert werden können, um anspruchsvolle Entwicklungsprojekte erfolgreich umzusetzen. Dabei wird UML als zentrale Beschreibungssprache eingeführt, um Entwicklungsentscheidungen zu dokumentieren und klar zu kommunizieren. Ein besonderer Schwerpunkt liegt darauf, die Komplexität großer Softwareprojekte zu verstehen und durch die Anwendung strukturierter Methoden und Prozesse zu bewältigen.

Im Rahmen der Veranstaltung erwerben die Studierenden die Fähigkeit, selbstständig in agilen Umfeldern zu agieren, fundierte Entwicklungsentscheidungen zu treffen und diese methodisch zu dokumentieren. Die theoretischen Inhalte werden durch praxisorientierte Beispiele ergänzt, die den Transfer der vermittelten Methoden in reale Anwendungsfälle erleichtern.

Im zugehörigen Labor wenden die Studierenden das erlernte Wissen an wechselnden Beispielprojekten an, indem sie die erste Iteration eines Softwareentwicklungsprozesses durchführen. Dabei üben sie sowohl die Arbeit im Team als auch die Nutzung agiler Methoden und die professionelle Dokumentation mithilfe von UML.

• 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 Software-Engineering Labor durchlaufen die Studierenden einen vollständigen iterativen Softwareentwicklungsprozess in einem Team. Sie beginnen mit der Anforderungsanalyse, entwickeln darauf basierend ein Analyse- und Designmodell und setzen dieses schließlich in Java um. Dabei setzen sie sich aktiv mit Konzepten wie use-case-driven Entwicklung, Architekturorientierung, iterativen und inkrementellen Vorgehensweisen sowie komponentenbasierter Softwareentwicklung auseinander.

Anhand eines konkreten Beispielprojekts erleben die Studierenden die praktische Anwendung dieser Methoden und erlernen, wie sie eigenständig Entwurfsentscheidungen treffen und diese im Einklang mit vorgegebenen Anforderungen umsetzen können. Das Labor legt besonderen Wert auf die Förderung von Teamarbeit und Selbstständigkeit, sodass die Teilnehmenden befähigt werden, effektiv in einem agilen Entwicklungsteam mitzuwirken und die Herausforderungen komplexer Softwareentwicklungsprojekte zu meistern.

• 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 „Kommunikationsnetze 2“ erweitern die Studierenden ihre Kenntnisse über Kommunikationsnetze, insbesondere durch eine tiefgehende Betrachtung der Funktionalitäten und Herausforderungen der Schichten des Internet-Protokollstapels. Nach Abschluss der Vorlesung sind sie in der Lage, fortgeschrittene Mechanismen und Protokolle in der Anwendungsschicht, Transportschicht, Vermittlungsschicht und Sicherungsschicht zu analysieren, zu bewerten und praktisch anzuwenden. Sie können komplexe Netzwerkprobleme identifizieren, spezifische Lösungsbausteine kombinieren und innovative Lösungen entwickeln.

Die Vorlesung behandelt die folgenden Inhalte:

• Übertragung multimedialer Inhalte in der Anwendungsschicht, z. B. Netflix und Skype, sowie Grundlagen sicherer Kommunikation wie TLS und Secure Email.
• Mechanismen der Transportschicht, einschließlich Erweiterungen von TCP wie SACK und CUBIC, sowie neue Protokolle wie QUIC.
• Vermittlungsschicht mit Adressierungs- und Routingkonzepten, einschließlich IPv6, Software Defined Networking (SDN) und IPsec.
• Sicherungsschicht mit Fokus auf VLANs, MPLS und Rechenzentrumsnetzen.

Die Vorlesung wird im Flipped Classroom-Format unterrichtet. Die Studierenden bereiten sich eigenständig mit Vorlesungsfolien und Erklärvideos auf die Präsenzveranstaltungen vor. In diesen Terminen werden die Themen durch Fallstudien und Übungen vertieft. Online-Tests bieten den Studierenden die Möglichkeit zur Selbstüberprüfung und zur Sammlung von Bonuspunkten für die Klausur. Die Prüfungsleistung besteht aus einer 60-minütigen Klausur, die Teil der Modulklausur „Datenbanken und Kommunikationsnetze 2“ ist.

Der Arbeitsaufwand beträgt insgesamt 75 Stunden, aufgeteilt in 25 Stunden Präsenzzeit, 25 Stunden asynchrones Lernen und 25 Stunden für Prüfungsvorbereitung und Nachbereitung.

• Foliensammlung und Erklärvideos im ILIAS-System
• James Kurose, Keith Ross: Computer Networking - A Top-Down Approach, 8. Auflage, Pearson, 2021
• Verschiedene Internet-Standards, siehe https://www.rfc-editor.org
• Weitere Hinweise in der Vorlesung

Die Studenten lernen exemplarisch Speicherung, Codierung und Darstellung zwei-dimensionaler Grafiken im Computer und externen Speichermedien kennen und anzuwenden.

Sie werden in die Lage versetzt ihre mathematischen Fähigkeiten auf einfache Bereiche der Computergrafik anzuwenden, wie

die Verwendung von Koordinatensystemen, die Modellierung drei-dimensionaler Objekte mit Polygonen, den Entwurf von Algorithmen, um zum Beispiel Schnitte geometrischer Objekte zu berechnen.

Die Studenten lernen Verfahren zur Fotorealistischen Erzeugung von Bildern am Beispiel von Raytracing-Techniken kennen und anzuwenden.

Sie können im Ortsraum und Modellraum mit homogene Koordinaten beschreiben und durchführen.

OpenGL kann in Grundzügen praktisch zur Programmierung eingesetzt werden.

• 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/

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.

• Detaillierte Aufgabenbeschreibung
• Quelltextrahmen

Die Lösungen der Aufgaben werden in den Übungen dem Dozenten präsentiert und diskutiert.

Die Inhalte der Vorlesung stehen noch nicht fest.

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.

• Vorlesungsunterlagen,
• Fallbeispiele aus der Praxis,
• weitere Literaturhinweise werden in der Vorlesung gegeben.

Seminaristische Vorlesung mit Übungsaufgaben.

In dieser Vorlesung werden die grundlegenden Methoden der Kryptographie vorgestellt. Dabei wird nach den einführenden Grundlagen der Schwerpunkt auf die Mechanismen gelegt, die typischerweise bei modernen Anwendungen zum Einsatz kommen.

Wesentliche Themen sind symmetrische Verschlüsselungsverfahren, insbesondere Blockchiffren (DES, AES), Modes of Operation (z.B. EBC, CBC), Hash-Funktionen, Message-Authentication-Codes, Public-Key-Verfahren (z.B. RSA, Diffie-Helman, ElGamal), Key-Management und elektronische Unterschriften.

Im weiteren Verlauf werden verschiedene, aktuelle Anwendungen der IT-Sicherheit, die auf dem Einsatz kryptographischer Verfahren beruhen, behandelt: E/Mail-Sicherheit (z.B. PGP, S-MIME), WWW-Sicherheit (SSL), Netzwerksicherheit (IP-SEC), Sicherheit von Web-Servern (Authentifikations-Mechanismen). Anhand dieser Beispiele werden wesentliche Grundprinzipien der IT-Sicherheit erläutert.

Ausführliche Folien werden im Intranet angeboten. Die Foliensätze der einzelnen Themen enthalten jeweils gesondert Literaturhinweise.

Einen Überblick bietet:

• Claudia Eckert: IT-Sicherheit. Konzepte - Verfahren - Protokolle, München, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2013, 8. Auflage, ISBN 978-3-486-58270-3.

Die Lehrveranstaltung wird zu ca. 2/3 als Vorlesung durchgeführt. In der übrigen Zeit werden betreute Übungen durchgeführt, um die Techniken an praktischen Rechenbeispielen zu vertiefen.

ERP-Grundlagen, Einführung integrierte Geschäftsprozesse, Prozessautomatisierung am Beispiel Vertriebsprozess, Einführung von Standardsoftware: Unternehmensmodellierung und Customizing, Architektur von ERP-Systemen

• Vorlesungsmaterial vollständig in PowerPoint-Folien
• Tafelaufschrieb bei interaktiver Erarbeitung von Kernproblemstellungen
• ein Hauptlehrbuch zu ERP
• ein Hauptlehrbuch zu SAP ECC 6.0

Vorlesungsteilnahme

Die Studierenden werden befähigt, die grundlegenden Konzepte der Software-Entwicklung eingebetteter Echtzeitsysteme zu verstehen. Eingebettete Systeme im Sinne dieser Vorlesung sind alle durch Software kontrollierten Computer, die Teil eines größeren Systems sind und deren primäre Funktion nicht rechenorientiert ist. Bei Echtzeitsystemen kommen zusätzlich Aspekte der Rechtzeitigkeit hinzu, d.h., es geht um Systeme, die nicht nur eine korrekte Antwort liefern müssen, sondern die Systemantwort zusätzlich innerhalb einer vorgegebenen und garantierten Zeitspanne berechnen. Im Einzelnen werden Themen aus den folgenden Bereichen behandelt: Entwurf und Architektur von Kfz-Steuergeräten, Grundlagen der Echtzeitprogrammierung, Codierungen zur Datenübertragungen, Embedded-C. Die Teilnehmer der Vorlesung wenden ihre Kenntnisse anhand von Übungsaufgaben an.

• Powerpoint-Folien
• Tafelmitschrift
• Übungsblätter

Vorlesungsteilnahme + 50 % selbständige Arbeit

• Warum spielen wir?
• Spielen als Kompetenzerwerb
• gestalterische Aspekte, "Lenses" zur Beurteilung der Qualität von Spielen
• Ethik in Computerspielen, Belohnungsmechanismen und psychologische Wirkungsweisen
• Architektur von Computerspielen: Game View, Game Logik und Spielschleife
• Aufbau von Gaming Engines, Beispiele dazu. Event Management in Games. Physics Engines und ihre Programmierung. Modellierungssprachen X3D, COLLADA.

• Lehrbücher nach aktueller Vorstellung zu Veranstaltungsbeginn.

Vorlesungsteilnahme, ggf. Bonusaufgaben (Entwurf und Programmierung eigener Spiele).

Im Bildverarbeitungslabor werden die Inhalte der Vorlesung Computer Vision in praktischen Übungen angewandt und vertieft.

• Für das Labor stehen neben den Aufgabenbeschreibungen Frameworks und Beispielbilder zur Verfügung, die jeweils unter ILIAS abrufbar sind.
• D. L. Baggio, S. Emami, D. M. Escriva, K. Ievgen, N. Mahmood, J. Saragih, R. Shilkrot, "Mastering OpenCV with Practical Computer Vision Projects", 2012.

Für das Labor besteht zu allen Terminen Anwesenheitspflicht.

Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen der mobilen Anwendungsentwicklung anhand der Android-Plattform. Hierfür werden verschiedene Konzepte behandelt, die für die Erstellung einer Android-App von Bedeutung sind. Dazu zählen allgemeine Elemente, wie das Android Studio, Gradle, Activity, LifeCycle und Kotlin sowie die Verwendung des neuen UI-Frameworks Compose und weitere essenzielle Komponenten wie Architektur, ViewModel, Datenbank, Netzwerk und Coroutines. Ziel der Vorlesung ist es, den Studierenden das eigenständige Entwickeln einer einfachen Android-App zu ermöglichen. Begleitend dazu wird auch der unterstützende Einsatz von KI-Assistenten wie Github Copilot beleuchtet, bspw. für die Codevervollständigung und -generierung oder das Erklären von Codeabschnitten und Logik. Darüber hinaus werden Themen wie Tools, Profiling und Testing angesprochen.

• Vorlesungsfolien

Seminaristischer Unterricht mit Übungsaufgaben und Bonusaufgabe

Das Modewort "Cloud" vertritt eine Reihe interessanter Technologien, die aus dem Arbeiten eines Informatikers kaum noch wegzudenken sind. Diese werden umfassend gesammelt, ergründet, erklärt und verstanden. Dabei steht der Nutzen für die Studierenden im Vordergrund, egal ob sie in die Rolle des Anwenders, des Entwicklers, des Administrators oder des Entrepreneurs schlüpfen. Ziele der Veranstaltung sind das Verstehen der Hintergründe des weiten Begriffs "Cloud Computing" unter vielen Blickwinkeln: Definition, Use Cases, Technologische Grundlagen, Anbieter, APIs, Skalierung, Redundanz uvm.

• Powerpoint-Folien
• Tafelmitschrift

Vorlesung

Die Lehrveranstaltung vermittelt praxisnahe Methoden der empirischen Softwaretechnik und legt den Schwerpunkt auf die Analyse und Bewertung von Softwaresystemen im realen Einsatz. Im Mittelpunkt stehen Feld- und Fallstudien, die sich mit dem Verhalten von Nutzern, der Interaktion mit Software sowie deren technischen und funktionalen Eigenschaften befassen. Durch die Untersuchung in authentischen Nutzungskontexten werden realitätsnahe Erkenntnisse gewonnen, die sowohl für die Wissenschaft als auch für die Industrie von Bedeutung sind.

Studierende nehmen aktiv an der Planung, Durchführung und Auswertung einer realen Feldstudie teil, die in Kooperation mit dem Forschungsinstitut IDSS der Hochschule und Partnern aus der Industrie durchgeführt wird. Dabei arbeiten sie als Teil eines laufenden Forschungsprojekts und erproben wissenschaftliche Methoden in einem anwendungsnahen Umfeld. Die Aufgaben umfassen sowohl die systematische Erhebung und Auswertung von Nutzungsdaten als auch die organisatorische Begleitung der Studie und die technische Validierung der untersuchten Software.

Durch die praktische Erfahrung entwickeln die Teilnehmenden ein tiefgehendes Verständnis für die empirische Untersuchung von Softwaresystemen und deren Nutzung. Sie erwerben Kompetenzen im Projektmanagement, in der Anwendung empirischer Forschungsmethoden und in der softwaregestützten Datenanalyse. Zudem lernen sie, wissenschaftliche Erkenntnisse systematisch zu gewinnen und deren Relevanz für die Weiterentwicklung und Optimierung von Softwaresystemen kritisch einzuschätzen.

1. Vorlesungsfolien und Dokumentation in ILIAS
2. Wohlin, Claes, et al. Experimentation in Software Engineering. Springer Nature, 2024.
3. Weitere Literatur wird in der Veranstaltung bekanntgegeben

Seminaristische Arbeit mit praktischen Anteilen, Praktische Gruppenarbeit + Abschlusspräsentation

Der Vorlesungskurs von Medienprojekt 2 vermittelt den Studierenden eine Mediengeschichte, die von den Anfängen der Menschwerdung bis hin zur Virtual Reality der Gegenwart reicht. Die Vorlesungen greifen wichtige Stationen in dieser Entwicklungsgeschichte heraus und beleuchten die Verflechtung von (Medien-)Technik, Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft zu den jeweiligen Epochen der Zivilisationsgeschichte. So wird beispielsweise die historische Entstehung der Schrift als besonders einfluss- und folgenreiche Medien- und Kulturtechnik betrachtet, die die Welt und Wahrnehmung der Menschen jahrtausendelang bestimmt hat, da die Schrift Glaubens-Systeme wie die Schriftreligionen und Macht-Systeme wie die Gottkönige, ihre Staatsverwaltung und letztendlich - so Lewis Mumford - die „Megamaschine“ als Vorbedingung unserer modernen Wissenschafts- und Technik-Zivilisation entstehen lassen konnten. Es geht sogar noch tiefer in den Kaninchenbau unseres heutigen Denkens: Die Erfindung der Schrift war überhaupt die Geburt von Geschichte, und die Zeile, an der man die Entfaltung von Gedanken oder Geschichten entlang liest mündet schließlich im Zeitstrahl unseres modernen linearen Fortschrittglaubens. Die uralte „Machtmaschine Medien“ und ihre Mechanismen lassen sich auch heute in unserer aktuellen durch soziale Medien geprägten Lebensrealität wiederfinden.

Medientheorien und -philosohpien wurden zwar erst im (Massen-)Medienzeitalter des 20. Jahrhunderts zur Leitwissenschaft (medial turn), aber ihre Entstehung hat erkenntnistheoretische Vorläufer, die vom vedischen Konzept der verhüllten Wahrheit „Maja“ im 16. Jahrhundert vor Christus über die Steintafeln Moses’ und dem Aufstieg der Schriftreligionen, Platons Schriftkritik und Aristoteles’ Medienbegriff bis hin zum „Ding an sich“ bei Kant und der Dialektik bei Hegel und Marx und schließlich mit den radikalen Konstruktivisten im 20. Jahrhundert zur integrierten multimedialen Allmachts- und Gesamtschau explodieren - der prime time der Medienwissenschaften, Medientheorien und -philosophien.

Eine übersichtliche, ganzheitliche Entwicklungsgeschichte der Medien hat dem Dozenten selbst im Studium immer gefehlt, daher wird der Zeitstrahl zum Leitstrahl in dieser Vorlesung - die große Achse der Entwicklung der Dinge muß sichtbar werden, sonst verfängt man sich im Hier und Jetzt des Pixels. Medien und Medientechniken sind immer auch Kind ihrer jeweiligen Zeit. Sie beeinflussen die Menschen, werden aber eben auch vom Stand der Dinge - vor allem dem Stand der Technik beeinflusst. Es reicht nicht aus, die Meilensteine der Medientechnik auswendig zu kennen, sondern man muß die Medientechnik im Kontext einordnen können - jene Medienwirklichkeit hat in der ersten industriellen Revolution stattgefunden, oder diese Entwicklung gab es nach dem zweiten Weltkrieg, oder: die elektronischen Medien als sogenannte „neue Medien“ haben uns überhaupt erst wieder bewußt gemacht, dass Schriftlichkeit auch ein Medium ist. Im 20. Jahrhundert wurden Medientheorien zur Schrift entwickelt, weil die Gesellschaft - nach jahrtausendelangem Gebrauch von Schrift - schriftvergessen war. Die erste Funkübertragung des 20. Jahrhundert hatte sozusagen die Schaffung der Zeitungswissenschaft als erste „Medienwissenschaft“ des 20. Jahrhunderts zur Folge.

Der berühmteste Medientheoretiker im 20. Jahrhundert - Marshall McLuhan - wurde 1911 geboren und hat erst in der Mitte seines Lebens die neue Technologie des Digitalrechners erlebt. Trotzdem - oder gerade deshalb - war er durch sein Verständnis von Medien in der Lage, das Internet vorherzusehen, weil er das Wesen des Mediums Computer als „Ausweitung unseres zentralen Nervensystems“ erkannt hatte, zu einer Zeit, wo Rechner noch mit Röhren gearbeitet haben und riesige zimmerfüllende Schränke waren, die mit Lochkarten gefüttert wurden.

Die historische, gesellschaftliche, technologische und wissenschaftliche Entwicklung hin zu den Medientheorien und -philosophien der (Post-)Moderne vermittelt den Studierenden wichtigen geschichtlichen Kontext und Verortung im Zeitgeist, um die Entwicklung der Medientechnologien zu verstehen und letztendlich auch den aktuellen Stand unserer Medien-Realität herzuleiten und in Relation zu früheren Medienwirklichkeiten zu setzen.

Diese historische Einordnung ermöglicht den Studierenden auch informierte Projektionen in mögliche mediale Zukünfte, an deren digitalen Umsetzung sie mitwirken werden.

Medienprojekt 2 verbindet diese Theorien über die Medien mit der Praxis in den Übungsarbeiten. Die Studierenden überprüfen kritisch den Theorieanspruch am eigenen Arbeiten mit digitalen Medien: Helfen uns die Medientheorien des 20. und 21. Jahrhunderts in unserer praktischen Kommunikations- und Gestaltungsarbeit in digitalen Medien?

• Andreas Ströhl, Medientheorien kompakt, UVK Verlagsgesellschaft mbH, 2014
• Helmut Schanze (Herausgeber), „Handbuch der Mediengeschichte“, Kröner Verlag, Stuttgart 2001

Referat über Medientheoretikerin/Medientheoretiker oder Medienphilosophin/Medienphilosophen des 20. und 21. Jahrhunderts unter Betrachtung der Vita, des Werks, des gesellschaftlichen-technologischen Zeitgeist und historischen Kontexts, in dem das Werk verfasst wurde, die Aussagen über die verschiedenen

Lehr-/Lernmethode

Die Studierenden schlüpfen in die Rolle einer Medien- und Kommunikationsagentur mit dem Auftrag, eine wissenschaftliche Erkenntnis, die sie selbst für wichtig halten, in eine Kernbotschaft zu verwandeln und diese durch fünf Medienformen und -formate (Text, Bild, Fotografie, Film, Interaktivität) durchzudeklinieren. Die wissenschaftliche Kernbotschaft bleibt dabei immer die selbe und wird in den fünf aufeinanderfolgenden Übungen einmal als Text, einmal als Bild/Illustration, als Fotografie, Film oder interaktive Anwendung von den Studierenden in Einzel- oder Gruppenarbeit selbständig konzeptioniert, gestaltet und produziert.

Der Dozent gibt beim Briefing der 5 Übungen (Text, Bild, Fotografie, Film, Interaktivität) erfolgreiche Praxis-Beispiele aus der Welt des Marketings und der Werbung, der Kommunikations- und PR-Arbeit in Kommerz, Unterhaltung, Bildung und Öffentlichkeitsarbeit. Diese Beispiele beziehen sich auf die besonderen und unterschiedlichen Wirkungsweisen der Medien in den Konzeptions- und Gestaltungs-Disziplinen Texten, Copy writing, Grafik-Design, Illustration, Fotografie, Film, Animation und interaktiven Angeboten.

Die Arbeiten werden jede Übungsstunde präsentiert und in der Gruppe mit dem Dozenten besprochen. Das Feedback ist dabei zweigeteilt: Es gibt eine Inhaltsangabe, bzw. Bildbeschreibung, in der sprachlich und sachlich beschrieben wird, was medial dargestellt wird. Danach folgt eine Diskussion darüber, was die beabsichtigte Botschaft und Bedeutung der Medienproduktion war, und vergleichen sie mit dem Kommunikationsziel der Autor:innen.

Der Dozent gibt darüberhinaus fachliches Feedback zur Konzeption und Gestaltung der Arbeiten.

Bei den Präsentationen der Übungen besprechen die Studierenden die unterschiedlichen Wirkungen der für die Kampagne eingesetzten Medien und vergleichen ihre Erfahrung aus der Praxis der Medienproduktion im Übungsteil mit den Aussagen der im Vorlesungsteil behandelten Medientheorien und -philosophien: Sind Aussagen von Medientheorien des 20. Jahrhunderts zu Wirkung und Eigenschaften der Medien digitaler Medienproduktion im 21. Jahrhundert noch oder überhaupt brauchbar? Kritisches Hinterfragen der Medientheorien im Vorlesungsteil von Medienprojekt 2 in Bezug auf die eigene digitale Medienproduktion im Übungsteil.

Inhalt

Den Studierenden wird eine der größten gesellschaftlichen Kommunikations-Herausforderungen unserer Zeit als Übung übertragen:

Sie sollen der im Online-Ozean der digitalen Medien in Not geratenen Wissenschaftskommunikation helfen, sich in einem Meer von Zerstreuung, Unterhaltung, aber auch Desinformation und Falschmeldungen, Gehör für gesellschaftsrelevante Fakten und Erkenntnisse der Wissenschaften verschaffen. Dazu schlüpfen die Studierenden in diesem Übungskurs in die Rolle einer Medien- und Kommunikationsagentur, die den Auftrag hat, der Wissenschaftskommunikation, die in unseren Zeiten in Not geraten ist, zu helfen, ihre wissenschaftlichen Erkenntnisse oder Ergebnisse so zu kommunizieren, daß sie die Gesellschaft kognitiv UND emotional erreicht.

Die Studierende recherchieren, konzeptionieren, organisieren und produzieren selbst oder in Gruppenarbeit eine Medienkampagne zu einer wissenschaftlichen Erkenntnis oder Aussage. Die Studierenden entscheiden dabei selbst, welche wissenschaftliche Erkenntnis oder welche wissenschaftliches Ergebnis ihnen persönlich so wichtig erscheint, daß sie es mit einer Medienkampagne der Öffentlichkeit vermitteln möchten.

Dabei ist es wichtig, daß die ausgewählte wissenschaftliche Erkenntnis und der daraus resultierenden Handlungsbedarf in einer Kommunikations-Kampagne der Öffentlichkeit so präsentiert wird, daß diese davon in ihrem Wissen, ihrer Haltung und ihrem Verhalten entsprechend beeinflusst wird.

Die Studierenden wenden dabei die Arbeitsschritte und Arbeitsmethoden einer digitalen Medien- und Kommunikations-Agentur an, nur dieses Mal nicht um Marketing, Werbung und PR für das Wirtschaftssystem zu machen, sondern um Marketing, Werbung und PR für das Wissenschaftssystem zu machen: Sie suchen sich ein wissenschaftliches Thema aus, recherchieren dazu die wissenschaftliche Quellen, arbeiten im Sinne einer wissenschafts-journalistischen Arbeitsweise die wissenschaftliche Aussage oder Erkenntnis so heraus, daß sie in einem nächsten Schritt in der Lage sind, aus dieser Kernaussage mit den Mitteln des copy writing aus der Werbebranche eine kurze, emotionale, aber wissenschaftlich korrekte Kommunikations-Botschaft zu texten. Diese Kernbotschaft wird dann in der Kampagne in fünf aufeinanderfolgenden Übungen in den unterschiedlichen Medienformaten Text, Bild, Fotografie, Film und Interaktivität konzeptioniert, gestaltet und produziert. Da es immer dieselbe Botschaft ist, die in den verschiedenen Medien kommuniziert werden soll, können die Studierenden die unterschiedliche Erzähl- und Darstellungsweise mit den Medien, sowie ihre unterschiedlichen Wirkungsweisen beim Rezipienten an der eigenen Arbeit und Auseinandersetzung mit den Medienformen erlernen. Die medientheoretischen Konzepte und Begriffe aus dem Vorlesungskurs über Eigenschaften und Wirkungen von Medien ergänzen diese Untersuchung der praktischen Arbeit und lassen die Studierenden auch über die (Alltags-)Tauglichkeit und Anwendbarkeit der großen Medientheorien und -philosophien des ausgehenden 20. Jahrhunderts in ihrer praktischen Gestaltungs- und Produktionsarbeit in den Übungen nachdenken.

Im Raum steht dabei die spannendste Frage der Wirksamkeit von Medien im Raum zur Diskussion: Wirken Medien überhaupt bei Menschen und wenn ja, wie? Diese Fragestellung ist eng verknüpft mit den Medientheorien und -philosophien, die im Vorlesungskurs von Medienprojekt 2 besprochen werden.

Somit hat der Übungskurs drei Schwerpunkte, die Theorie, Praxis und Rezeption miteinander verknüpfen und ein ganzheitliche und gesellschaftsrelevante Lernerfahrung zur digitalen Medienproduktion ermöglichen: Der inhaltliche Schwerpunkt liegt auf der Wissenschaftskommunikation, der Design-Schwerpunkt liegt auf den unterschiedlichen Gestaltungsarten der verschiedenen Medienformen und der theoretische Schwerpunkt liegt auf der Wirkungsweise der Medien.

• Andreas Ströhl, Medientheorien kompakt, UVK Verlagsgesellschaft mbH, 2014
• Helmut Schanze (Herausgeber), „Handbuch der Mediengeschichte“, Kröner Verlag, Stuttgart 2001

In fünf Übungen recherchieren, konzeptionieren, entwerfen und produzieren die Studierenden eine durchgehende Medienkampagne für Wissenschafts-Kommunikation, in der sie die selbe Botschaft in fünf verschiedenen Medienformaten (Text, Bild, Fotografie, Film und Interaktivität) umsetzen. Diese fünf Medienproduktionen werden inhaltlich und gestalterisch als Gesamt-Produktion bewertet.

siehe Modulbeschreibung Intuitive und Perzeptive Benutzungsschnittstellen

Vorlesungsfolien

Die Vorlesungsinhalte werden anhand der Konzeption und der Umsetzung eines im Rahmen der Vorlesung gemeinsam definierten Aufgabe vertieft.

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 der Fertigstellung erfasst (z.B. die genaue Problemstellung, das Konzept, die Implementierung, eine Bedienungsanleitung und Weiteres). Ein gemeinsames Kolloquium bildet den Abschluss der Projektarbeit. Die Studierenden präsentieren hierbei in einem Kurzvortrag ihre Ergebnisse und stellen sich anschließend einer Diskussion. Die Projektarbeit ist somit eine Vorbereitung auf die spätere Abschlussarbeit, die die Studierenden nach ganz ähnlichen Richtlinien anfertigen werden.

Je nach Aufgabenstellung

Die Teilnehmer lernen die interkulturelle Kompetenz als strategischen Wettbewerbsfaktor zu begreifen und ihr eigenes Handeln kulturadäquat zu gestalten:

• Zentrale Aspekte der interkulturellen Kommunikation (z. B. kulturell bestimmte Normen, Verhaltensweisen, Werte, verbale und nonverbale Kommunikation) mit besonderer Betonung auf Unterschiede zwischen sachorientierten Kulturen wie Deutschland und beziehungsorientierten Kulturen wie China und Indien
• Einfluss verschiedener Kulturstandards auf internationale Geschäftsbeziehungen (z. B. Geschäftsanbahnung, Verhandlungen, Mitarbeiterführung, Entscheidungsfindung, Konfliktlösung usw.)
• Empirische Untersuchungen (z. B. Geert Hofstede, Fons, Trompenaars usw.)
• Fallstudien aus verschiedenen Kulturräumen (z.B. Deutschland, Frankreich, USA, Japan, China, Indien usw.).

• PowerPoint-Folien
• Übungsblätter
• weiterführende Informationen auf der Webseite für diese Lehrveranstaltung

Vorlesungsteilnahme und praktische Übungen

Die Studierenden lernen rechtliche Grundlagen kennen, die sie in die Lage versetzen, Verträge abfassen und beurteilen zu können.

• Einführung in das Recht
• Das Bürgerliches Gesetzbuch (BGB)
• Das gerichtliche Verfahren
• Arbeitsrecht (Arbeitsverträge, Kündigung, Fristen)

• PowerPoint-Folien zum Referat

In der Vorlesung werden Rechtsfragen im Informationstechnologie- und Medienrecht behandelt, die den Studierenden im beruflichen Alltag begegnen. Die Studierenden lernen z.B. die Grundlagen beim Umgang mit urheberrechtlich geschützten Werken, Daten, Marken, Designs oder Persönlichkeitsrechten sowie bei der rechtssicheren Ausgestaltung von Internetseiten, Webshops und Apps kennen.

• Grundzüge des Urheberrechts und der relevanten gewerblichen Schutzrechte
• (IT-)Vertragsrecht 
• KI und Datenschutz
• Vertragsschluss im Internet
• Allgemeine rechtliche Anforderungen an Webseiten
• Internet- und E-Mail-Marketing
• Rechtsbeziehungen bei Apps
• Rechtliche Besonderheiten bei Social Media

• PowerPoint-Folien zum Referat
• Herzog, Recht für Designer, 2. Auflage 2022

RA Josua Neudeck (https://www.vogel-partner.eu/team/josua-neudeck/)

RA Jeremias Held (https://www.vogel-partner.eu/team/jeremias-held/)

HsKAmpus soll umfassende Funktionen für Studierende aller Fakultäten der HsKA bereitstellen:

• https://www.h-ka.de/hskampus/
• https://www.youtube.com/watch?v=OcyRZrwXzVM

Hierzu gehören vorrangig Funktionen aus den sogen. Online-Services auf Basis des LSF-Servers (Veranstaltungen/Stundenplan, Einrichtungen, Personen, Studentisches Leben), des QIS-Servers (Notenansicht) und anderer Server (Mensa, KIT, KVV, …). Weitere Formate und Funktionen sind möglich:

• Erstellung bzw. Weiterentwicklung für Android, iOS, Windows, Web und unseren Broker/Server sowie die neue Ersti-Hilfe
• Bereitstellung in Google Play, Apple App Store, Microsoft Windows Store und als Web-App
• Marketing auf verschiedenen Kanälen (WebSite, FaceBook, Instagram, HsKA Site, Werbemittel, …)
• Benutzersupport
• Kommunikation an der Hochschule (Campustag).

http://www.hskampus.de

https://www.facebook.com/hskampus

https://www.instagram.com/hskampus/

Start-up Veranstaltung, Bildung von Gruppen, Projektplan, Projektmeetings, Entwicklung, Begleitung in allen Projektphasen

Die Studierenden lernen

• die Geschichte der Spionage und Cyberspionage kennen.
• was man unter hybrider Kriegsführung versteht und welche
• Techniken u. a. von Geheimdiensten angewendet werden.
• wie die Sicherheitsarchitektur Deutschlands aufgebaut ist.
• rechtliche Aspekte in Zusammenhang mit Cyberspionage kennen.
• Spionagetechniken von Nachrichten- und Geheimdiensten kennen.
• wie Cyberangriffe bestimmten Akteuren und Spionagegruppierungen (APTs) zugeordnet werden.
• welche Arten von Malware im Bereich der Cyberspionage eingesetzt werden.
• wie man Bedrohungen im Kontext der Cyberspionage technisch erfassen und anhand verschiedener Frameworks kategorisieren/analysieren kann.
• bekannte Cyberspionagefälle aus der Vergangenheit kennen.
• technische Möglichkeiten zur verdeckten Kommunikation kennen.

Inhalte:

• Geschichte der Spionage und Geheimdienste
• Sicherheitsarchitektur in Deutschland (BND, MAD, BfV, LfV, …)
• Rechtliche Aspekte der Cyberspionage (Artikel 10-Gesetz, BNDG, BVerfSchG, § 99 StGB, …)
• Geheimdienstliche Spionagetechniken
• Operative Sicherheit
• Attributionsverfahren
• Kritische Infrastrukturen
• Advanced Persistent Threats
• Hybride Kriegsführung
• Malware-Taxonomie
• Social-Engineering
• Stuxnet, SolarWinds, Pegasus, WannaCry, Krypto AG etc.
• Threat Intelligence
• Verdeckte Kommunikation
• Bedrohungen durch Künstliche Intelligenz

Grundkenntnisse im Bereich „Ethical Hacking“ sind vorteilhaft.

• Huber, E. (2019). Cybercrime: Eine Einführung. Springer VS.
• Oelmaier, F., Knebelsberger, U., & Naefe, A. (2023). Krisenfall Ransomware: Strategien für Wiederaufbau, Forensik und Kommunikation. Springer Fachmedien Wiesbaden.

Das Modul "Augmented & Virtual Reality" behandelt verschiedene Aspekte dieser aufstrebenden Technologien. Der theoretische Teil der Vorlesungen vermittelt ein grundlegendes Verständnis des Mediums, einschließlich Dimensionen der Realität, menschlicher Aspekte, Tracking, Interaktion & Interface, Bewegung, Stereoskopie und Content Creation.

Das Modul kombiniert theoretische Vorlesungen mit praktischen Übungen, um den Studierenden ein umfassendes Verständnis und praktische Fähigkeiten im Umgang mit Augmented & Virtual Reality zu vermitteln. Es werden Lehrmethoden wie Vorlesungen, Diskussionen, praktische Übungen, Projektarbeit und Kooperationen mit externen Institutionen verwendet. Zur Umsetzung der praktischen Übungen kommen verschiedene Technologien und Tools wie 360° Film-Erstellung, 3D-Modellierung, Licht & Texturierung, Unity-Entwicklungsumgebung, VR-Umsetzung mit HTC Vive oder Meta Quest und AR-Umsetzung mit Smartphones, jeweils mit Unity, zum Einsatz.

Das Modul zielt darauf ab, den Studierenden ein fundiertes Verständnis von Augmented & Virtual Reality zu vermitteln und sie mit praktischen Fähigkeiten auszustatten, um eigene Inhalte in diesen Technologien zu erstellen. Durch die theoretischen Kenntnisse und praktischen Erfahrungen sollen die Studierenden in die Lage versetzt werden, innovative und immersive AR- und VR-Anwendungen zu konzipieren, zu entwickeln und zu evaluieren. Am Ende des Moduls sollen die Studierenden in der Lage sein, eigenständig komplexe AR- und VR-Inhalte zu erstellen und zu präsentieren, um die Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologien in verschiedenen Bereichen zu demonstrieren.

• Matthias Wölfel, Immersive Virtuelle Realität: Grundlagen, Technologien, Anwendungen, Springer Vieweg Berlin, Heidelberg, Link: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-66908-2
• Folien zur Vorlesung
• Jason Jerald, The VR Book: Human-Centered Design for Virtual Reality, Morgan & Claypool Publishers-ACM, 2015
• Joseph LaViola,‎ Doug Bowman,‎ Ernst Kruijff,‎ Ivan Poupyrev & Ryan P. McMahan, 3D User Interfaces: Theory and Practice, Pearson Education, 2017
• Holger Tauer, Stereo-3D, Schiele & Schoen, 2010

Die Vorlesung findet teilweise in immersiver virtueller Realität statt. Es werden dafür VR-Brillen an die Studierenden ausgeteilt.

Technische und topologische Mechanismen zur Netzwerksicherung, Angriffsmuster und Abwehrstrategien, Grundlagen, Ausprägungen und Abwehr von malicious Software, Analyse und Beurteilung von Sicherheit und sicherheitstechnischen Vorgängen. Am Ende der Vorlesungsveranstaltung werden praktische Fallbeispiele geübt, die einen Eindruck von der Anwendung der Vorlesungsinhalte bieten.

• Powerpoint-Folien

Vorlesung mit gewünschten Zwischenfragen; praktische Übungen im Netzwerklabor unter Anleitung der Dozenten

Einsatzbereiche von Industrie- und Servicerobotern, Kinematiktypen, Koordinatentransformationen, kinematische Modellierung von Manipulatoren, Bahnplanung, Sensorik, Steuerungsarchitektur (Hardware und Software), Programmiermethoden, Programmiersprachen

• Skript

Seminaristischer Unterricht

Zunächst erhalten die Studierenden einen Überblick über den internationalen Consultingmarkt und lernen die methodische Grundlagen dieser Branche sowie die Arbeitsschwerpunkte des IT-Consultings kennen. Es wird auf verschiedene Ansätze der Strategieberatung, Prozessberatung und IT-Systemberatung mit den jeweiligen Beratungswerkzeugen und -methoden eingegangen. 

• Vorlesungsmaterial vollständig in Powerpoint-Folien
• Tafelaufschrieb bei interaktiver Erarbeitung von Kernproblemstellungen
• Vorgaben zu Case Study Material

Teilnahme Vorlesung, Bearbeiten von Case Studie in der Gruppe zur Anwendung und Vertiefung verschiedener Beratungsansätze

Die Studierenden werden befähigt, typische Algorithmen, die in eingebetteten Systemen zum Einsatz kommen, in der Programmiersprache C++ zu entwickeln. Die Studierenden entwickeln einen prototypischer CDMA-Decoder , der in der Lage ist, die von GPS-Satelliten gesendeten Bits aus einem Summensignal zu extrahieren.

• Aufgabenbeschreibung

Laborteilnahme

Es werden wichtige Frameworks für die "klassische" Anwendungsentwicklung mit Python vorgestellt (WAS):

1. FastAPI: Ein modernes Micro-Framework mit 72.800 Stars bei GitHub, um REST- und GraphQL-Schnittstellen zu entwickeln.
2. Flask: Ein populäres Micro-Framework mit 66.900 Stars bei GitHub, um REST- und GraphQL-Schnittstellen zu entwickeln.
3. Django: Ein populäres Web-Framework mit 75.000 Stars bei GitHub.

In einem fließenden Übergang zwischen Vorlesungen und Übungen wird für jedes Framework ein durchgängiges Beispiel bereitgestellt (WOMIT), und zwar von der Schnittstelle (REST, GraphQL) bis zur Datenbank (PostgreSQL, MySQL, SQLite). Das objektrelationale Mapping wird durch SQLAlchemy umgesetzt. Weiterhin wird jedes Beispielprojekt als Docker-Image gebaut und mit Docker Compose als Container zum Laufen gebracht. Die Beispiele werden gemeinsam auf den studentischen Notebooks mit VS Code installiert und erläutert.

Bei diesen angeleiteten Übungen mit fertigen und lauffähigen Anwendungen werden die Studierenden auch mit der notwendigen Infrastruktur für Python vertraut gemacht. Dazu gehört z.B.:

• eine virtuelle Umgebung mit venv
• ein Package Manager durch pip zzgl. pyproject.toml
• ASGI (Asynchronous Server Gateway Interface) durch wahlweise uvicorn, hypercorn und daphne
• Asynchrone Integrationstests mit pytest und requests
• Codeanalyse durch mypy, pyright, pylint, flake8 und SonarQube sowie refurb
• Security-Analyse durch bandit und safety
• Codeformatierung durch black
• Generierung der API-Dokumentation mit mkdocs mit Material Design zzgl. PlantUML für UML- und ER-Diagramme
• Lasttests mit locust

Dadurch erwerben die Studierenden die Kompetenz, um die Vor- und Nachteile von etablierten Python-Frameworks gegenüber Frameworks mit z.B. Java oder JavaScript abzuwägen (WOZU).

• FastAPI https://fastapi.tiangolo.com
• Flask https://flask.palletsprojects.com
• SQLAlchemy https://www.sqlalchemy.org
• Strawberry https://strawberry.rocks
• Pydantic https://github.com/pydantic/pydantic
• Marshmallow https://marshmallow.readthedocs.io

Die Vorlesung führt in verschiedene Konzepte und Bereiche des Sounddesign ein. Neben technischen Grundlagen zu:

• Raumklang und Wellen
• Aufnahmetechnik, Speicherung und Verarbeitung
• Klangsynthese

werden auch kreative Einsatzgebiete von Sounddesign wie:

• Audiobearbeitung
• Musik- und Audioproduktion
• Musiktheorie
• Einsatz und Wirkung von Sound in Anwendungen oder Filmen

angeschnitten. Es wird gezeigt, wie professionelle Klanglandschaften und Stimmungen gestaltet werden können, um gewünschte Wirkungen zu erzielen.

Die Vorlesung wird von Übungsaufgaben begleitet, in denen das Wissen praktisch angewandt wird. Die Inhalte der Aufgaben reichen von der Bearbeitung von Audiospuren, über Klangsynthese und Vertonung von Film-Szenen bis hin zur Entwicklung von Sound-Brands.

• Vorlesungsskript
• Fallbeispiele aus der Praxis

Seminaristische Vorlesung mit Übungsaufgaben

Im Rahmen der Vorlesung werden zunächst die Begrifflichkeiten des Geschäftsprozessmanagements geklärt, bevor dann unterschiedliche Konzepte zur Geschäftsprozessaufnahme und -modellierung dargestellt und untersucht werden. Hierbei wird auch auf die Unterstützung durch geeignete Vorgehensmodelle und Software-Tools eingegangen. Auch neuere Konzepte, wie etwa das Process Mining, werden hier behandelt. Mithilfe entsprechender Tools werden Geschäftsprozesse aufgenommen und anschließend im Rahmen einer Fallstudie simuliert. Abschließend werden Aspekte der Qualitätssicherung von Prozessen, der Bewertung der Leistungsfähigkeit von Prozessen sowie der Prozesskostenrechnung behandelt. Die Studiernden sollen dabei in die Lage versetzt werden, eigenständig die Prozesse im Unternehmensumfeld bearbeiten zu können (Erfassung, Modellierung, Analyse).

Im Überblick:

• Der Prozessbegriff und Prozessarten
• Vorgehensmodelle im Prozessmanagement
• Prozessanalyse (Aufnahme von Prozessen)
• Prozessmodellierung (Veränderung von Prozessen)
• Werkzeuge der Prozessmodellierung
• Prozesssimulation
• Process Mining
• Kennzahlen zur Bewertung von Geschäftsprozessen

• Skript
• Übungsaufgaben
• Fallstudien (im ILIAS-System der Hochschule Karlsruhe)
• Zugang zu verschiedenen Werkzeugen

Seminaristischer Unterricht: Vorlesung, Fallstudien, Übungen

Die Definition von Serious Games, ihre Ursprünge, geschichtliche Entwicklung und ihre inhaltliche und technische Evolution seit den 1970er Jahren wird beleuchtet. Die vielfältigen Einsatzgebiete von Serious Games in den Bereichen Lernen, Kommunikation, Engineering und Partizipation werden anhand zahlreicher veröffentlichter Produktionen der Serious-Game-Firma von Herrn Schwarz detailliert aufgezeigt und besprochen.

Die Vorlesung gibt einen Überblick über die Forschung an und Entwicklung von Serious Games. Lerntheoretische Grundlagen über Wirkung von und Wissensvermittlung mit Serious Games sowie Erkenntnisse aus der Forschung über digital game-based learning werden in der Vorlesung anschaulich vorgestellt und mit anderen digitalen Lehr- und Lernformaten wie e-learning, wissenschaftlichen Simulationen, aber auch Lernerfahrungen aus Entertainment Games verglichen. Es werden Konzeption, Design, Produktionsprozesse und Wirkungsweisen von Serious Games anhand veröffentlichter Serious Games-Produktionen der Serious-Games-Firma von Herrn Schwarz in ihren verschiedenen Einsatzgebieten detailliert präsentiert.

Nach dieser grundlegenden Wissensvermittlung über Serious Games erarbeiten die Studierenden dann ein Konzept für das „ultimative Serious Game“: Die echte Welt retten. Dazu wird ihnen eine Learning Game Design Methodologie theoretisch und in praktischer Anwendung schrittweise von der Themen-Findung für das Serious Game bis hin zur Erstellung eines Game-Konzept-Dokuments vermittelt.

• Salen, Katie, Zimmerman Eric, Rules of Play – Game Design Fundamentals, The MIT Press 2003
• Salen, Katie, Zimmermann Eric, The Game Design Reader – A Rules of Play Anthology, The MIT Press 2006
• Schell, Jesse, The Art of Game Design – A book of lenses, second edition, CRC Press, Tayler & Francis Group 2015
• Adams, Earnest, Dormans, Joris, Game mechanics: Advanced Game Design,
• McGonigal, Jane, Besser als die Wirklichkeit!: Warum wir von Computerspielen profitieren und wie sie die Welt verändern, Heyne Verlag 2011
• Hagner, Kerner, Thomä, Theorien des Computerspiels - zur Einführung, Junius Verlag GmbH, 2012
• Troy Dunniway, Jeannie Novak, Game Development Essentials: Gameplay Mechanics, Delmar Cengage Learning, 2008

Die Prüfungsleistung ist die Erstellung eines eigenen und vollständigen Spielkonzepts unter Anwendung der in der Vorlesung vermittelten Game Design-Methodologie.

Der Leistungsnachweis dieser Vorlesung wird die Abgabe eines Spielkonzepts für das "ultimative Serious Game" sein, das - in Einzel- oder Gruppenarbeit - mit der vermittelten Learning Game Design - Methodologie von den Studierenden erstellt wurde. Das Spielübersichts-Diagramm dieses Spielkonzepts wird als dynamisches System-Design mit einer visuellen Programmiersprache umgesetzt.

This course covers the following areas.

1. Embedded software engineering

2. Programming language design and analysis.

   We will use the Go programming language to cover various aspects of programming language design and analysis.

• Introduction to Go, a C style language with garbage collection.
• Type inference
• Method overloading
  • Go interfaces
  • Connection to other overloading approaches
• Syntax analysis
• Program analysis
• Concurrency
  • Multi-threading
  • Message-passing
  • Shared memory and data races

• Foliensammlung
• Tafelmitschrift
• Ausgearbeitete Beispiele und Übungen
• Online Referenzen

Voraussetzung:

• Grundkenntnisse in UML (Struktur- und Verhaltensdiagramme,)
• Programmierkenntnisse C++,
• Logik (zumindest Aussagenlogik),
• Lexer, Parser, EBNF (grundlegenden Compilerbaukenntnisse)

Seminaristischer Unterricht, ein Drittel der Vorlesung als betreute Projektarbeit (Labor) um die Anwendung des theoretischen Wissens zu ermöglichen.

Die Studierenden verfügen über umfassende theoretische und praktische Kenntnisse in der Konzeption, Gestaltung und Präsentation von interaktiven Projekten. Sie simulieren anhand von Webseitenprojekten oder Applikationen für mobile Endgeräte den Arbeitsalltag der Kreativabteilungen von Multimedia-Agenturen.

Sie lernen an Beispielen, wie Gestaltungsaufträge in der Praxis umgesetzt werden. Dazu gehören Arbeitsschritte wie Kundenbriefing, Brainstorming, Designkonzept, Moodboard, Entwurfsgestaltung, Prototypenbau und Präsentation der Projekte.

• Vorlesungsunterlagen
• Fallbeispiele aus der Praxis

Seminaristische Vorlesung mit Übungsaufgaben.

Die Studierenden erlernen auf praktische Art und Weise das Architekturprinzip der Microservices, die sich neben herkömmlichen, schwerfälligen Applikationsservern etabliert haben (WAS).

Anhand eines durchgängigen Beispiels werden Microservices mit folgender Plattform entwickelt (WOMIT):

• Kubernetes (einschl. Helm) und Docker-Images für Virtualisierung, Orchestrierung, Service-Registry, usw. Dazu werden die Produkte Docker Desktop Community und Lens als Administrationswerkzeug verwendet.
• Spring Boot als Framework, um Microservices mit REST und auch GraphQL als Schnittstelle zu implementieren.
• Spring Data JPA, um mit Hibernate und dem Standard Jakarta Persistence auf relationale Datenbanksysteme zuzugreifen.
• PostgreSQL, MySQL und Oracle 23c Free werden als relationale Datenbanksysteme mit den Administrationswerkzeugen pgadmin, phpMyAdmin und SQL Developer verwendet und allesamt in Kubernetes installiert und betrieben.
• IntelliJ IDEA Ultimate wird als IDE eingesetzt. Für IntelliJ IDEA Ultimate - und sonstige Produkte von JetBrains - können Studierende der HKA auf Initiative des Dozenten seit 2014 eine kostenlose Lizenz erhalten, die für 1 Jahr gültig ist.
• Gradle mit Cloud Native Buildpacks wird als Buildsystem benutzt.

Dadurch erwerben die Studierenden die Kompetenz, um die Vor- und Nachteile von Microservices gegenüber monolithischen Architekturen abzuwägen (WOZU).

"Spring Framework Documentation", https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference

"Spring Boot Reference Guide", https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/htmlsingle

"Spring GraphQL Reference", https://docs.spring.io/spring-graphql/docs/1.0.0-M2/reference/html

"Spring Data JPA", https://docs.spring.io/spring-data/jpa/docs/current/reference

Docker, https://www.docker.com/why-docker

Kubernetes, https://kubernetes.io/docs

"Learn Kotlin", https://kotlinlang.org/docs/reference
"Spring Framework Documentation", https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference
"Spring Boot Reference Guide", https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/htmlsingle
"Spring Data MongoDB", https://docs.spring.io/spring-data/mongodb/docs/current/reference/html
"Spring Security Reference", https://docs.spring.io/spring-security/site/docs/current/reference/htmlsingle

Docker, https://www.docker.com/why-docker
Kubernetes, https://kubernetes.io/docs
Istio, https://istio.io/latest/docs
"The MongoDB Manual", https://docs.mongodb.com/manual

Das Internet der Dinge (IoT) vernetzt eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren im privaten Smart-Home-Bereich wie auch im industriellen Umfeld. Dabei verfügen die Endgeräte nur über sehr begrenzte Ressourcen in Bezug auf Rechenleistung, Speichergröße und Energiebudget. Trotzdem müssen die Endgeräte in der Lage sein, ihre Aufgabe rechtzeitig und zuverlässig zu erfüllen, ohne dabei zur Zielfläche für Cyberangriffe zu werden.

Diese Veranstaltung vermittelt einen Überblick über die speziellen Anforderungen an die Softwareentwicklung für eingebettete, vernetzte Systeme, um diese energiesparsam und mit beschränkten Ressourcen betreiben zu können. Zu den behandelten Themen gehören Speichermanagement, Multitasking und Scheduling, Zugriff auf Hardware und Peripherie, verschiedene Busprotokolle sowie Konnektivität und Sicherheitsaspekte.

Diese Thematiken werden praktisch in einem Labor vertieft und die Studierenden werden das erlernte Wissen in einem Beispielprojekt umsetzen.

In der Lehrveranstaltung „Praktische Anwendung von Network Engineering und System Operations“ erwerben die Studierenden praxisnahe Fähigkeiten zur Planung, Konfiguration und Implementierung von Unternehmensnetzwerken. Sie lernen, Netzwerkkonzepte zu erstellen, Subnetting anzuwenden und Switches mit VLANs sowie redundanten Verbindungen zu konfigurieren. Außerdem werden grundlegende Firewall-Einstellungen mit PfSense vorgenommen, einschließlich Sicherheitsrichtlinien wie DMZ, NAT und Zero-Trust-Prinzipien.

Ein weiterer Fokus liegt auf der Einrichtung von NAS-Systemen mit geeigneten RAID-Leveln sowie der Erstellung hochverfügbarer Storage- und Proxmox-Cluster. Die Studierenden deployen virtuelle Maschinen und simulieren Systemausfälle. Im Abschlussprojekt entwickeln sie ein vollständiges Netzwerk- und Hosting-Konzept für ein praxisnahes Szenario, wobei sie Redundanz, VPN-Zugänge und verschlüsselte Kommunikation umsetzen.

Am Ende des Kurses sind die Studierenden in der Lage, Unternehmensnetzwerke sicher zu planen, aufzubauen und zu betreiben.

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul sind die Studierenden in der Lage:

• Netzwerkaufbau und -konfiguration:

Ein kleines Unternehmensnetzwerk zu konzipieren, zu planen und aufzubauen.

Netzwerkkomponenten wie Switches, Firewalls und Router zu bestimmen und ihre Aufgaben im OSI-Modell zu erklären.

Ein Netzkonzept zu erstellen und korrektes Subnetting durchzuführen.

VLANs zu konfigurieren (Access-, Tagged- und Trunk-Ports) und redundante Verbindungen zwischen Switches einzurichten.

• Systemkonfiguration:

Einen Switch über Konsolenkabel oder SSH zu konfigurieren und grundlegende VLAN-Einstellungen vorzunehmen.

Eine PfSense-Firewall zu installieren und zu konfigurieren (WAN-/LAN-Ports, DNS, DHCP).

Firewall-Regeln für Netzwerksicherheit einzurichten (DMZ, Default-no-Access, Zero-Trust, Microsegmentation, NAT, Port-Forwarding).

Die Kombination von Switches und Firewalls zur Umsetzung eines sicheren Netzwerks zu implementieren.

• Server- und Storage-Cluster:

NAS-Systeme mit geeigneten RAID-Leveln zu konfigurieren und Dateifreigaben einzurichten.

Hochverfügbare Storage-Cluster aufzubauen und zu administrieren.

Proxmox-Cluster zu installieren, zu konfigurieren und virtuelle Maschinen (VMs) zu deployen.

Live-Migrationen zwischen Cluster-Nodes durchzuführen und Systemausfälle zu simulieren.

• Praktische Netzwerkplanung und -betrieb:

Ein Unternehmensnetzwerk für den 24/7-Betrieb auszulegen und die Herausforderungen eines kontinuierlichen Betriebs zu bewältigen.

Fehlerquellen wie Single-Point-of-Failure zu identifizieren und zu eliminieren.

Netzwerksegmentierung und Verkabelungsstrategien für verschiedene Anwendungsfälle zu planen und umzusetzen.

• Abschlussprojekt – Umsetzung eines Szenarios:

Ein Netzwerk- und Hosting-Konzept für ein konkretes Szenario (z.B. Unternehmensnetzwerk) zu entwickeln.

VPN-Lösungen für unterschiedliche Nutzergruppen zu implementieren.

Sicherheitsrichtlinien wie „Default-no-Access“ und verschlüsselte Kommunikation konsequent umzusetzen.

Ein Konzept für ausfallsichere und redundante Netzwerke zu erstellen und teilweise zu implementieren.

Vorlesungsunterlagen KN1+2

Voraussetzungen:

• Erfolgreicher Abschluss von KN1
• KN2-Inhalte werden vorausgesetzt
• Erstellen eines Boot-Sticks sowie das eigenständige installieren eines Rechners mit einer Linux-Distribution

In dieser Veranstaltung erhalten Sie einen Einblick in die vielseitige Welt des Game Designs. Dabei werden Sie sich mit grundlegenden Fragen auseinandersetzen, wie zum Beispiel der Definition eines Spiels, den konstituierenden Elementen eines Spiels und was Spaß eigentlich ausmacht. Ziel der Veranstaltung ist es, Ihnen grundlegende Werkzeuge an die Hand zu geben, die Ihnen dabei helfen Spiele zu analysieren und zu entwerfen.

• Jesse Schell, "The Art of Game Design: A book of lenses", CRC Press. 1st edition, 2008.
• Ernest Adams, Joris Dormans, "Game Mechanics: Advanced Game Design", New Riders Publishing, 1st edition, 2012.
• Raph Koster, "Theory of Fun for Game Design", O'Reilly Media, 2nd edition, 2013.

In intensiver fachlicher Diskussion werden kommunikative Rahmenbedingungen und Erwartungen herausgearbeitet, Strategien und Taktiken für die Gesprächsführung sowie die Bewältigung von Krisensituationen geübt.

• Tafelanschriebe
• Whiteboard-Poster

Seminaristischer Unterricht als Blockkurs nach Semesterende.

Die Studierenden

• verstehen die rechtlichen und ethischen Probleme im Zusammenhang mit Ethical Hacking.
• lernen, wie man sich ein eigenes Pentest-Labor mit Kali Linux und VirtualBox aufsetzt.
• können Sicherheitslücken in Webanwendungen und Servern identifizieren und ausnutzen.
• sind in der Lage einfache Skripte zum Identifizieren und Ausnutzen von Schwachstellen zu entwickeln.
• lernen, wie man mit KI Cyberangriffe durchführen kann.
• lernen, wie man die gefundenen Sicherheitslücken zu einem Pentest-Bericht zusammenfasst.

Inhalt:

• Rechtliche und ethische Grundlagen des Ethical Hackings
• Cyber Kill Chain
• Pentesting-Werkzeuge, u. a. Hashcat, Hydra, Gobuster und Nmap
• Reverse-Shells
• Sicheres Speichern und Knacken von Passwörtern
• XSS, SQL-Injections, Buffer-Overflows
• OWASP Top 10
• Social Engineering
• Metasploit
• Die Rolle von KI in der Cybersicherheit
• Pentest-Reports

Florian Dalwigk, "Ethical Hacking - Das große Buch zum Hacking mit Python" (wird als Skript gestellt)

Voraussetzungen: Grundkenntnisse in der Programmierung (vorzugsweise Python), Grundkenntnisse in der Netzwerktechnik

Diese Veranstaltung ist ein Platzhalter für eine externe, benotete Veranstaltung einer anderen Fakultät oder Hochschule. Sie müssen sich das externe Fach vor dessen Besuch genehmigen lassen.

In dieser Veranstaltung erlernen Studierende die Kommunikation mit einem nicht-fachlichen Publikum, indem Sie mit Schülerinnen und Schülern Experimente durchführen bzw. diese demonstrieren. Die Experimente müssen für Schülerinnen und Schüler geeignet sein, weswegen zur Durchführung in der Regel keine besonderen Fachkenntnisse aus dem Studium benötigt werden. So können die Teilnehmenden sich in dieser Veranstaltung vollständig auf die Vermittlung konzentrieren und müssen sich nicht zusätzlich in neue Fachinhalte einarbeiten. Zusätzlich lernen die Studierenden durch den Kontakt mit den Schülerinnen und Schülern die Bedeutung ihres Studienfachs und der Tätigkeit in ihrem späteren Beruf im gesellschaftlichen Kontext zu reflektieren, indem Sie

• ihre eigene Motivation für ein technisches Studium beschreiben und mit den Motivationen Anderer vergleichen, sowie
• mögliche praktische Tätigkeiten im Berufsfeld skizzieren.

Dies ist nicht nur für das Ziel der Tätigkeit mit den Schülerinnen und Schülern (Begeisterung für Technik wecken) unerlässlich, sondern ermöglicht den Studierenden auch eine stärkere Identifikation mit ihrem eigenen Studienfach.

Die Studierenden können komplexe fachliche Inhalte (hier: Experimente) einem nicht-fachlichen Publikum (hier: Schülerinnen und Schüler) adressatengerecht vermitteln, indem Sie

1. den Wissensstand, die Interessen und Bedarfe der Zielgruppe erfassen,
2. die relevanten fachlichen Zusammenhänge auswählen und in einer angemessenen Sprache darstellen,
3. ihren eigenen Bezug zu Thema und Fach anderen möglichen Bezügen gegenüberstellen,
4. eine Präsentation unter Berücksichtigung der oben genannten Aspekte konzipieren, insbesondere zeitlich planen und geeignete Methoden zur Präsentation auswählen,
5. die Präsentation vor Publikum ansprechend durchführen
6. dabei interaktive Elemente anleiten,
7. das Verhalten des Publikums analysieren und darauf basierend die Präsentation ggf. zu modifizieren,

um im späteren Beruf die eigenen Kenntnisse Vorgesetzten und Fachfremden überzeugend kommunizieren zu können.

Inhalte

Im ersten Teil des Semesters leitet das Seminar die Teilnehmenden an, eigene Versuche auszuarbeiten. Themen hierbei sind: - Ziele von Kommunikation (hier: Schüler für Technik begeistern) - Erfassung des Wissensstands der Zielgruppe - (Didaktische) Reduktion des Inhalts/Stoffs - Präsentationsmethoden (z.B. Touch-Turn-Talk) - Methoden zur Arbeit mit Gruppen (z.B. Murmelgruppen) - Zeitplanung (z.B. Erstellen eines Planungsrasters) - Umgang mit unerwarteten/schwierigen Situationen Die selbst ausgearbeiteten Versuche sowie die Erfahrungen aus der Arbeit mit den Schülerinnen und Schülern werden in der Veranstaltung reflektiert und zur weiteren Arbeit an den oben genannten Themen genutzt.

Prüfungsleistungen

Im ersten Drittel des Semesters bereiten die Studierenden, begleitet durch ein Seminar, die Präsentation eines ca. 10-minütigen Experiments vor. Dieses Experiment präsentieren sie anschließend vor den anderen Studierenden, die die Rolle von Schülern einnehmen. Diese Präsentation prüft als mündliche Prüfung vor allem Teilkompetenzen 2. und 4. bis 6. Anschließend erstellen die Studierenden in Kleingruppen, begleitet durch das Seminar, den Ablaufplan für eine Lehreinheit. Diese kann zum Großteil aus den Experimenten der beteiligten Studierenden bestehen. Diese Lehreinheit führen die Studierenden mehrfach mit Schülerinnen und Schülern durch. Die Durchführung dieser Lehreinheit dient der weiteren Übung bzw. Vertiefung und wird nicht bewertet. Bis zum Ende des Semesters erstellen die Studierenden eine Versuchsbeschreibung, z.B. für das von ihnen in der mündlichen Prüfung präsentierte Experiment. Unter Einbeziehung ihrer Erfahrungen aus der Praxis mit den Schülerinnen und Schülern reflektieren sie hierbei ihre ursprüngliche Präsentation. Diese Versuchsbeschreibung und Reflexion dient als schriftliche Prüfung Teilkompetenzen 1. bis 4. und 7.

1. Didaktische Reduktion, Martin Lehner, UTB, 2012
2. Die wissenschaftliche Präsentation, Henning Lobin, UTB, 2012
3. Didaktisch und Praktisch: Ideen und Methoden für die Hochschullehre, Claudia Walter und Franz Waldherr, Schäffer-Poeschel, 2014
4. Theo Gray's Mad Science: Experiments You Can Do at Home - But Probably Shouldn't, Theodore Gray, Black Dog & Leventhal, 2011

Die Kommunikation mit Fachfremden wird in dieser Veranstaltung mit Schülerinnen und Schülern geübt, daher müssen die Teilnehmenden bereit sein mit Schülerinnen und Schülern zu Arbeiten.

Diese Veranstaltung ist ein Platzhalter für eine externe, unbenotete Veranstaltung einer anderen Fakultät oder Hochschule. Sie müssen sich das externe Fach vor dessen Besuch genehmigen lassen.

Diese Vorlesung vermittelt die Grundlagen des "Reinforcement Learning", welches einen wichtigen Teilbereich des Maschinellen Lernens darstellt. Das Ziel beim Reinforcement Learning  besteht darin in verschiedenen Situationen jeweils die optimale Aktion zu wählen, so dass das Verhalten eines Agenten optimal gesteuert werden kann. Bekannte Beispiele des Reinforcement Learning sind zum Beispiel:

• as Lernen von Atari-Spielen;
• Alpha-Go - der Algorithmus, der als erstes den Weltmeister beim Go spielen geschlagen hat;
• Das Lösen eines Zauberwürfels mit Hilfe eines Roboterarms.

Im Rahmen der Vorlesung wird zuerst die Grundidee des Reinforcement Learning vermittelt und das unterliegende formale Framework eingeführt. Beginnend mit einfachen Ansätzen werden zunehmend fortgeschrittenere Methoden beleuchtet, bis hin zum Training eines Agenten welcher automatisch lernt Atari-Spiele zu spielen.

Die Vorlesung enthält einen Praxisanteil, bei dem mit Hilfe von Python und PyTorch die vorgestellten Ansätze nachimplementiert werden.

Vorkenntnisse in Python sind wünschenswert aber nicht zwingend notwendig.

• Sutton and Barto, "Reinforcement Learning: An Introduction", The MIT Press, 2nd edition, 2018.

Diese Veranstaltung findet als Blockvorlesung statt und ist auf max. 20 Teilnehmer beschränkt.

Details zur Anmeldung finden sich im entsprechenden Ilias-Eintrag unter

"Lehrinhalte Dozenten Informatik" -> "Lehrinhalte von Prof. Dr. Patrick Baier" -> " Vorlesung Reinforcement Learning"

Dieser Veranstaltung ermöglicht es Studierenden, für an der Hochschule Karlsruhe oder während des Studiums geleistete soziale Arbeiten ECTS-Punkte zu erlangen. Die Tätigkeit muss eng mit einer Professorin oder einem Professor der Fakultät abgestimmt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Unterstützung der O-Phase oder auch die Betreuung sehbehinderter Studierender handeln. Im Fall der O-Phase werden Sie in der Regel an zwei Semestern mitarbeiten müssen, um die erforderliche Mindeststundenzahl zu erreichen.

Bei Interesse können Sie zusätzlich das "Certificate of International and Intercultural Competence (CIIC)" erhalten. Es bescheinigt die während des Studiums erworbenen interkulturellen Kompetenzen und Fremdsprachenkenntnisse, weist studienbezogene Auslandserfahrungen nach und führt auf, in welchem Rahmen sich die Teilnehmenden interkulturell engagiert haben. Um das CIIC zu erwerben, müssen Sie drei von vier Themenbereichen abdecken. Hauptbestandteil im Themenbereich 1 bildet das ehrenamtliche Engagement im Umfang von mindestens 50 Zeitstunden (etwa 2h/Woche in einem Semester), das in Einrichtungen oder Projekten mit einem internationalen und/oder interkulturellen Bezug absolviert werden kann. Zusätzlich zum Engagement besuchen Sie eine Einführungsveranstaltung sowie einen Reflexionsworkshop und erstellen einen Erfahrungsbericht, der zum Bestehen des Themenbereiches notwendig ist. Bei Fragen zum Zertifikat wenden Sie sich bitte an das Center of Competence: https://www.h-ka.de/ciic

Über das Center of Competence besteht auch die Möglichkeit, das "Zertifikat für Gesellschaftliches Engagement (ZGE)" zu erhalten. Es berücksichtigt eine noch größere Auswahl an Möglichkeiten, sich zu engagieren. Finden Sie Ihren passenden Bereich, egal ob es sich dabei um gesellschaftliches, soziales, kulturelles oder ökologisches Engagement handelt. Ihr gesellschaftliches Engagement sollte mindestens 100 Zeitstunden umfassen und mindestens ein Jahr lang andauern. Zusätzlich zum Engagement besuchen Sie verschiedene Seminare aus dem Studium Generale (insgesamt 8 ECTS), um Ihre praktischen Erfahrungen mit theoretischen Kenntnissen zu verknüpfen. Als Wahlpflichtfach kann dieses Zertifikat nicht anerkannt werden. Nähere Informationen finden Sie hier: https://www.h-ka.de/zge

In regelmäßigen Abständen bietet das Center of Competence Einführungsveranstaltungen und Reflexionsworkshops für HKA-Studierende an, die sich außerhalb des Studiums engagieren. So erhalten sie die Möglichkeit, sich mit anderen Teilnehmenden über ihre Erfahrungen als Ehrenamtliche auszutauschen und lernen, ihre gewonnenen Erkenntnisse zu reflektieren und einzuordnen. Die nächsten Termine entnehmen Sie der CIIC-Webseite.