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Konzeption eines integrierten Lehr-und Informationssystems
07.06.2002Vortragender: Mirko Beyer
Hauptseminar Informatik
Mirko Beyer07.06.2002
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Inhalt1. Definitionen2. Anforderungen an das System
1. Allgemeine Anforderungen2. Funktionalitäten3. Erweiterte Funktionalitäten
3. Systemkonzept1. Systemarchitektur2. Anbindung der Datenquellen3. Sicherheit
4. Fazit
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Definitionen• Informationssystem:
„Es handelt sich um soziotechnische Systeme, die menschliche und maschinelle Komponenten (Teilsysteme) als Aufgabenträger umfassen, die voneinander abhängig sind, ineinandergreifenund / oder zusammenwirken. ...“[WKWI - Wissenschaftliche Kommission Wirtschaftsinformatik: Gegenstand der Wirtschaftsinformatik. o.O., o. J.; http://isw.wiwi.uni-frankfurt.de/wi/gegensta.html]
• Lehrsystem:„Bei einem Lehrsystem handelt es sich um ein Informations-system, welches dialogorientiert zur Wissensvermittlung multi-medial aufbereiteter Inhalte eingesetzt wird. Die Nutzung von Lehrsystemen wird als Computer Assisted Learning (CAL) be-zeichnet. Je nach Grad der Verteilung spricht man bei Lehr-einheiten von Computer Based Training (CBT) oder Web Based Training (WBT)“[Thorsten Strufe: Architektur eines Frameworks für das Lehr- und Informationssystem der Technische Universität Ilmenau; Diplomarbeit; Technische Universität Ilmenau; 2001]
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Anforderungen• Im Folgenden:
– Lehr- und Informationssystem im Sinne eines Systems zur Verknüpfung von Informationen an einer Hochschule
– Focus auf Verknüpfung von existierenden Informationen an zentraler Stelle
– am Beispiel der TU-Ilmenau
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Anforderungen (allgemein)• Integration verschiedener (existierender)
Datenquellen• Unterstützung verschiedener Clients• leichte Bedienbarkeit• Personalisierbarkeit• entsprechende Sicherheitsmaßnahmen• Integration in existierende Systeme• Verwendung existierender Standards• Implementierung auf Basis von freier
Software
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Grobstruktur
Vorlesungsunter-lagen,
Mitteilungen
Dozenten
StudentendatenPrüfungs-ergebnisse
HIS
Vorlesungen, Mitarbeiter, Stundepläne
Dez. Planung
Veranstaltungen,Informationen
StudentenratStudentenrat
Integration in bestehende Portale
personalisiertes Web-Portal
WAPi-Modemobile HTML
Integration in Fachbereichsseiten
Informations-system
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Funktionalitäten [1|5]• Personalisierbarkeit
– Anmeldung mit Username/Passwort– Individuelle Benutzeroberfläche– ausgewählte Informationskanäle– Voreinstellungen
• Allgemeine Informationen– über Dozenten– Öffnungszeiten Prüfungsamt, etc.– aktuelle Informationen
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Funktionalitäten [2|5]• Stundenplan / Raumplanung
– existierende Lösung (S-PLUS) vom Dez. Planung ungeeignet, da• unübersichtlich• kompliziert zu bedienen
– Übernahme der Daten aus S-PLUS– individuelle Stundenpläne– geeignete Druckfunktion– Automatische Aktualisierung bei
Terminänderung– Funktion zur Raumsuche
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Funktionalitäten [3|5]• Dokumentenverwaltung
– Skripte, alte Klausuren, Übungsaufgaben, etc.– zugeordnet zu einzelnen Veranstaltungen– verschiedene Zugriffsebenen:
• weltweit• Universitäts-Subnetz• geschlossene Benutzergruppe
– Administratoren für bestimmtes Fach– Freigabe nur für bestimmten Zeitraum– Integration in Fachgebietshomepage– Copyshop-Benachrichtigung / -Freigabe
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Funktionalitäten [4|5]• Veranstaltungen/Terminplaner
– Datenübernahme aus StuRa Kalender und anderen Informationsquellen
– personalisierbare Hinweise auf aktuelle Veranstaltungen
– Vereinbarkeit mit Stundenplan– Aufbau eines persönlichen Terminkalenders
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Funktionalitäten [5|5]• Community
– Diskussionsforen / Chat• allgemein• zu bestimmter Veranstaltung
– Rundmail– Benachrichtigung bei Änderungen
• im Stundenplan• neue Dokumente• ...
– Statistiken– Aktuelle Informationen (nach Interesse
auswählbar)
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Erweiterte Funktionalität [1|2]
• Verbinden der Nutzerdaten mit Studentendaten aus HIS
• Problem: Datenschutz– erweiterte Sicherheitsmaßnahmen– komplexeres Anmeldeverfahren
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Erweiterte Funktionalität [2|2]
• Ergebnis-Dienst für Studenten– Anzeige von Prüfungsergebnissen– Übernahme der Daten aus HIS
• Einschreibung für Praktika und Prüfungen– derzeit existieren nur Insellösungen– setzt gesicherte Verknüpfung
Student/Nutzer voraus– rechtlich gültige Anmeldung ?– evtl. digitale Signatur
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Systemarchitektur [1|9]• Web-basierte Applikation
– Kompatibilität zu allen gängigen Betriebssystemen
– keine Installation von Zusatz-Software– Zugriff auch über Wireless Devices möglich
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Systemarchitektur [2|9]• J2EE
– Java 2 Platform Enterprise Edition (Sun Microsystems)
– enthält verschiedene Middleware-Standards• EJB, JMS, JDBC, JNDI, JSP, ...
– gut geeignet für Web-Applikationen– Design-Patterns existieren– verschiedene Frameworks als Grundlage
für Web-Applikationen vorhanden– aktuell: J2EE 1.3
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Systemarchitektur [3|9]• J2EE Server
– frei verfügbar– JonAS
• Dokumentation frei verfügbar• unterstützt noch nicht die neusten Versionen
der Standards– JBoss
• stark verbreitet• EJB 2.0• CMP 2.0• Dokumentation nicht frei verfügbar
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Systemarchitektur [4|9]• Datenbank:
– hohe Performance– gut skalierend– Datensicherheit / Recovery– kostenfrei verfügbar:
• MySQL• PostgreSQL• Interbase
– kommerziell:• Oracle• DB2
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Systemarchitektur [5|9]Model-View-Controller (MVC)
• Model– repräsentiert Geschäftsdaten und –logik
• View– stellt den Inhalt des Models dar– ist für die Aktualisierung seines eigenen Inhaltes
verantwortlich• Push oder Pull Model
• Controller– wandelt Nutzerinteraktion in Aufrufe an Model um– wählt neuen View basierend auf Nutzerinteraktion
und Rückantworten der Model-Aufrufe
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Systemarchitektur [6|9]Model-View-Controller (MVC)
http://java.sun.com/blueprints/patterns/j2ee_patterns/model_view_controller/
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Systemarchitektur [7|9]Model-View-Controller (MVC)
• Trennung von Inhalt und Layout• verschiedene Client-Sichten
– z.B. für HTML/WML/i-mode
• anerkannte Vorgehensweise• Frameworks• Nachteil: aufwändiger zu
implementieren
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Systemarchitektur [8|9]Multi-Tier-Konzept
• Multi-Tier-Konzept:– Client
• Web-Browser / WAP-Handy
– Presentation Layer• JSP für verschiedene Clients• FOP (Formatting Objects Processor) zur
Generierung von PDF-Stundenplänen• evaluieren: Verwendung eines
geeigneten Frameworks, z.B. Cocoon 2
Presentation Layer
Connectors
existierende Systeme
Client 1 Client 2
Business Logic
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Systemarchitektur [9|9]Multi-Tier-Konzept
• Multi-Tier-Konzept:– Business Logic
• umgesetzt als EJB• notwendige Services
(Transaktionsmanagement, Persistenz, Sicherheit) bereits von Container bereitgestellt
– Connectors• Anbindung der verschiedenen
Datenquellen
Presentation Layer
Connectors
existierende Systeme
Client 1 Client 2
Business Logic
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Anbindung der Datenquellen• Stundenplan/Dozenten/Räume
– Scientia S-PLUS im Dezernat Planung– bietet zwar COM-Schnittstelle– aber kein direkter Zugriff auf System– Datenbank-Export in proprietäres Format
vorhanden– Konsistenz bei Aktualisierungen über
eindeutige Bezeichner
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Anbindung der Datenquellen• Veranstaltungen
– StuRa-Kalender:• direkter Zugriff auf MySQL-Datenbank• Einigung auf Austauschformat• Web Services
• Übernahme von Studentendaten aus HIS:– kein Connector seitens HIS vorhanden– direkter Zugriff auf HIS-Datenbank– Änderungsaufwand bei HIS-Updates– Sicherheit der Schnittstelle an HIS-Datenbank ?
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Integration in andere Systeme
• Generierung von spezifischen Seiten unter Verwendung von Templates– z.B. für Fachgebietsseiten:
• Dokumente zu einem Fach• Liste der Veranstaltungen
• Anbieten von Web-Services– Integration in bestehende Portale
• neue Dokumente• aktuelle Informationen• Stundenplan-Änderungen
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Sicherheit• Grundfunktionalität:
– Anmeldung mit Nutzername/Passwort– Nutzer wird anhand seiner Uni-Mail-Adresse
erkannt -> Zusendung Freischalt-Code nur an Uni-Adresse
– Rollen / Berechtigungen für einzelne Komponenten
– Schreib-/Leserechte z.B. auf Dokumentenbereich– Verwendung der IP-Adresse als
Sicherheitsparameter möglich (Dokumente)– Verwendung der im EJB-Container definierten
Sicherheits-Funktionalität– abgesehen von Passwort keine Verschlüsselung
der Nutzerdaten notwendig.
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Sicherheit• erweiterte Funktionalität:
– Identifikation des Nutzer z.B. über Postweg– SSL-Verschlüsselung -> Hardware-Aufwand– Verschlüsselung personenbezogener Daten
innerhalb des Systems– Erweiterte Sorge um Sicherheit des
Systems– Verwendung von digitalen Signaturen, um
Einschreibevorgang zu bestätigen.– Datenschutz-Überprüfung
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Fazit• derzeit existieren viele Insellösungen• Informationssystem muss existierende
Quellen integrieren• J2EE-Techniken zur Verwirklichung gut
geeignet• Datenanbindung an proprietäre
Systeme teilweise sehr aufwändig• Verknüpfung mit persönlichen Daten
verkompliziert System in Hinblick auf Sicherheits-/Datenschutzaspekte
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Hauptseminar Informatik:Konzeption eines integrierten Lehr- und Informationssystems
Literatur• WKWI - Wissenschaftliche Kommission Wirtschaftsinformatik: Gegenstand der
Wirtschaftsinformatik. o.O., o. J.; http://isw.wiwi.uni-frankfurt.de/wi/gegensta.html
• http://java.sun.com/blueprints/patterns/j2ee_patterns/model_view_controller/• Thorsten Strufe: Architektur eines Frameworks für das Lehr- und
Informationssystem der Technische Universität Ilmenau; Diplomarbeit; Technische Universität Ilmenau; 2001
• http://java.sun.com/blueprints/patterns/j2ee_patterns/model_view_controller/• http://www.jboss.org• http://www.objectweb.org/jonas/index.html
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !