Studienplanung als Generierung von Workflows mit Compliance-Anforderungen: Planerstellung und Visualisierung

Motivation

Studienplanung muss Regelungen der Prüfungsordnung und umfangreiche Vorgaben und Abhängigkeiten der belegbaren Module des zu Grunde liegenden Modulhandbuchs berücksichtigen. Der Erstellung eines Studienplans liegt die Anordnung von Lehrveranstaltungen und Modulen, also ein Ablaufplan, zu Grunde. Beziehungen zwischen den Modulen, z. B. dass für das Belegen einer Lehrveranstaltung eine andere Lehrveranstaltung Voraussetzung ist, sowie weitere Eigenschaften wie die Mindestanzahl der Leistungspunkte für ein Modul sind Eigenschaften, die man einhalten muss. Diese Eigenschaften sind Constraints für den Ablaufplan und sollen verifiziert oder für die automatische Generierung oder Änderung des Studienplans genutzt werden können. So soll die Compliance des Studienplans mit den gegebenen Regelungen und Zielen erreicht werden.

Für die Modellierung von Abläufen werden häufig Workflows eingesetzt. Für die Qualitätssicherung dieser Workflows existieren Methoden zur Verifikation von Prozessmodellen, aber auch zur Generierung von Modellen aus gegebenen Constraints.

Unsere Forschung beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz neuer Verfahren zur Verifikation und zur Generierung von Prozessmodellen, und wir haben Erfahrung mit datenzentrierter Verifikation von Abläufen in an­deren Anwendungsbereichen, z. B. Test- und Inbetriebnahmeprozesse in der Automobil­pro­duk­tion. Auch dort geht es darum zu überprüfen, ob ein Ablauf gegebene Constraints erfüllt, und in einem zweiten Schritt in Gegenwart von Constraints einen möglichst guten (z. B. schnellen) Ablauf zu finden, der die Constraints erfüllt.

Diese Methoden können auch für die Studienplanung eingesetzt werden. Erweiterungen zur Unterstützung von spezifischen Anforderungen dieser Domäne, wie eingeschränkte Gültigkeitsbereiche für Constraints z. B. für Module, oder Nutzung von Lebenszyklen von Datenobjekten sind im Fokus aktueller Arbeiten. Die Abbildung veran­schau­licht die Vorgehensweise für die automatische Erzeugung eines Ablaufs. Das Ergebnis, ein gültiger Studienplan, muss studierbar sein. Definition und Festlegung der Abhängigkeiten, aber auch der Ziele der Studierenden bei der Studienplanung sollen dies unterstützen.

Aufgaben

Ziel dieses PSE-Projektes ist es, eine intuitive Web-Benutzeroberfläche für Studierende zur Planung ihres Studiums zu entwickeln.  In der Regel hat der/die Studierende bereits einen Teil des Studiums abgelegt und will die Weiterführung planen. Grundlage ist eine Modellierung des Studienplans als Workflow und die formale Repräsentation wesentlicher Eigenschaften der Lehrveranstaltungen und Module sowie von gültigen Constraints wie Abhängigkeiten zwischen Modulen und von Zielen, z. B. "Möglichst wenige 'unnötige' Kreditpunkte", “Möglichst wenige Lehrveranstaltungen". Schnittstellen nach unten, gegen die Sie Ihre Lösung entwickeln sollen, existieren zu Werkzeugen für die Prozess-Verifikation und –Generierung .

Die Entwicklung eins Systems zur Erstellung von Studienplänen beinhaltet

• die Ermittlung und Bereitstellung verschiedener Möglichkeiten
  • zur Verifikation wie z. B. "Ist ein bestimmter Studienverlauf in Einklang mit allen Vorgaben des Modulhandbuchs?"
  • zur Planung für Studierende, z. B. "Gibt es einen Weg, sowohl Lehrveranstaltung A als auch Lehrveranstaltung B zu besuchen, ohne mehr Kreditpunkte als insgesamt erforderlich zu erwerben?"
  • zur Formulierung von Zielen für die Studienplanung und Visualisierung der resultierenden Studienpläne.
• Sie machen sich vertraut mit den Schnittstellen der einzusetzenden Werkzeuge zur Verifikation von Constraints für Workflows und Generierung von Workflows aus einer Menge von geforderten Constraints (nicht jedoch mit der Arbeitsweise dieser Verfahren).
• Sie überlegen sich, wie die Benutzerführung und Unterstützung für Studierende gut gestaltet werden kann.
• Sie konzipieren und realisieren für einige wenige ausgewählte Fälle Studienplanungen mit Lehrveranstaltungen, Modulen, Constraints  und von Studierenden angestrebten Zielen.

Für die Darstellung der Prozessmodelle können Sie sich an der Modellierungssprache BPMN 2.0 orientieren, einem Standard für den Prozessentwurf. Die Implementierung erfolgt in Java; als Datenbanksystem für die Speicherung der erforderlichen Daten kann mySQL oder Postgres eingesetzt werden.

Die umgesetzte Software-Infrastruktur wollen wir als Plattform auch zur Integration von uns entwickelter Algorithmen und Werkzeuge und ihrer Evaluation mit Benutzern einsetzen. Daher steht die Entwicklung einer modular gestalteten Lösung mit einfacher Erweiterbarkeit sowie die Benutzerunterstützung im Vordergrund. Sollten Sie diese Aufgabe bearbeiten wollen, bitten wir Sie, im Anschluss Ihre Lösung unter einer nichtrestriktiven Software-Lizenz frei verfügbar zu machen.