10Mirko-Konzeption eines integrierten Lehr- und...

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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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 !