Ein Ansatz zur Entwicklung von Modellierungswerkzeugen für die softwaretechnische Lehre
Creators: name: Pleumann, Jörg
Publisher: name: Technische Universität Dortmund
Year: 2007
Subjects: subject: Modellierung
subject: Werkzeuge
subject: Lehre
subject: Softwaretechnik
subject: 004

description: Beim Lehren und Lernen graphischer Modellierungssprachen wie der Unified Modeling Language (UML) ist eine Unterstützung durch entsprechende Werkzeuge sinnvoll und wünschenswert -- nicht zuletzt, weil es die Lernenden frühzeitig an einen Umgang mit Werkzeugen gewöhnt, wie er im professionellen Umfeld Standard ist. Die meisten existierenden Modellierungswerkzeuge (z.B. IBM Rational Rose oder Borland Together) richten sich jedoch ausschließlich an die Zielgruppe der professionellen Software-Entwickler und lassen einen Einsatz in der Lehre völlig außer Acht. Das Ergebnis sind ausgesprochen schwergewichtige Produkte (im Sinne von Funktionalitätsumfang, benötigtem Hauptspeicher und CPU-Leistung), deren reichhaltige Möglichkeiten zwar den Bedürfnissen eines professionellen Umfelds entgegenkommen, aber weit über das hinausgehen, was in einem Praktikum oder einer Übungsgruppe benötigt wird oder angemessen ist. Zu viele Funktionen lenken die Studierenden vom eigentlichen Lehrstoff ab und führen dazu, dass mehr Zeit in die Erlernung der Verwendung des Werkzeugs als in die eigentlich zu vermittelnde Modellierungssprache investiert wird. Kommen mehrere Modellierungssprachen -- und damit mehrere Werkzeuge -- zum Einsatz, multipliziert sich dieser Aufwand, da die einzelnen Werkzeuge einander meist nicht ähneln. Bei einer großen Anzahl von Studierenden können auch Lizenzkosten schnell zu einem Problem werden. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine Familie von graphischen Modellierungswerkzeugen auf der Basis eines speziellen Meta-CASE-Frameworks ausschließlich für die Lehre entwickelt. Diese Familie umfasst derzeit verschiedene Vertreter für strukturelle und dynamische Anteile der UML, Petrinetze sowie Prozessmodellierung und -begleitung auf der Basis des Unified Process. Bei der Planung und Realisierung dieser Werkzeuge wurde bewusst Wert darauf gelegt, nicht mit professionellen Produkten zu konkurrieren, sondern stattdessen leichtgewichtige Werkzeuge zu schaffen, die auf die Kernfunktionalität des Modellierens reduziert sind. Da alle Werkzeuge die gleiche technische Basis besitzen, war es möglich, eine einheitliche Benutzungsschnittstelle zu etablieren, die sich auf notwendige Elemente konzentriert und damit den Einarbeitungsaufwand minimiert. Gleichzeitig wurde didaktisch motivierte Funktionalität in die einzelnen Werkzeuge eingebracht, die in professionellen Produkten nicht zu finden ist. Diese zusätzliche Funktionalität beinhaltet zum Beispiel ein Hypertextsystem zur Integration von Lehrstoff sowie Simulations-, Analyse- und Visualisierungsmöglichkeiten, durch welche die Studierenden beim Lernen der jeweiligen Modellierungssprache unterstützt werden. Einige der Werkzeuge wurden im Rahmen der Lehre eingesetzt und evaluiert. Die Erfahrungen, die bei diesen Einsätzen gewonnen wurden, waren sehr positiv.
description: With today's software systems becoming more and more complex, teams getting larger, and development itself being distributed across space and time, the importance of a good model of the system under construction is growing. In order to prepare new software engineers for these requirements, it is necessary to teach them during their studies basic modeling concepts as well as concrete modeling languages, the Unfied Modeling Language (UML) surely being one, but not the only one of these. If the size of models used, for example, in assignments approaches that of real-life systems, tool support becomes necessary. Unfortunately, the industrial modeling tools typically used for that purpose, such as Borland Together or IBM Rational Rose, have significant drawbacks when applied in an educational setting. These drawbacks stem from the fact that industrial tools are rather heavyweight pieces of software, both in terms of their feature set and the hardware required to run them smoothly. As a consequence of the complexity, there is a risk that merely the tool handling is taught instead of the particular modeling language or method. If different tools are used for different notations, this situation becomes even worse, since the students have to be familiar with each of the tools before being able to work with them effectively. Being targeted at professional developers who are assumed to be proficient in modeling, industrial tools usually do not include functionality that supports learning a modeling language. Last, but not least, the price of industrial tools quickly becomes a problem for academic institutions. As a solution to the aforementioned problem, the author proposes a specialized Meta-CASE approach to building dedicated modeling tools for Software Engineering education. Based on the approach, a product family of modeling tools has been developed. This family currently provides support for modeling structural and dynamical aspects of the UML, for modeling Petri Nets, and for process modeling based on the Unified Process. While designing and implementing the tools, emphasis was placed upon not competing with professional tools. Instead, the tools are restricted to the core functionality of modeling -- thus lightweight -- and have a clear focus on usability. Since all tools are built upon the same technical foundation in form of a Java framework, it was easy to establish a consistent user interface that minimizes the learning effort for the tools themselves. Additionally, the tools have been augmented with new functionality that is motivated by didactical considerations and is typically not found in industrial tools. This includes, for instance, a hypertext system that allows linking hypertext pages to model elements and vice versa. It can be used for documenting a tool, a modeling language, or a particular model. Some of the tools also include facilities for simulating, analyzing, or visualizing models, in order to support learning the semantics of a modeling language. These facilities also play an important role in motivating the students. The tools have been and still are used in Software Engineering education with great success. Formative evaluations have been conducted for one representative tool of the family. The results of these evaluations have been very promising.