Education in Programming Projects (EPP) - Förderung begabter Studierender durch praxisnahe Ausbildung oder Von der Ideenschmiede zur Softwareschmiede
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Forschung Lehre Wirtschaft VKW intern
Förderung begabter Studierender durch praxisnahe Ausbildung oder Von der
Ideenschmiede zur Softwareschmiede
Education in Programming
Projects (EPP)
„grundlegende Kenntnisse der Programmie- intensives Selbststudium von weit über den
rung am Beispiel der höheren Program- Vorlesungsinhalt hinausgehendem Stoff ge-
miersprache Java“ zu vermitteln. In der Re- zeigt, dass das am Biertisch entwickelte
alität ist es bei durchschnittlich ca. 700 Teil- Konzept zum Nutzen aller Beteiligten um-
DIPL.-WI.-ING. F. SCHLOTTMANN1, PROF. nehmenden pro Wintersemester sehr setzbar ist.
DR. D. SEESE2, DIPL.-MATH. TECHN. T. schwierig, ein Niveau zu finden, das sowohl Im aktuellen Wintersemester werden sich
STÜMPERT2, DIPL.-WI.-ING. M. den absoluten Programmieranfänger, als am Projekt EPP die Firmen entory AG, GIL-
WIEDMANN3 auch die Studentin gleichermassen an- LARDON AG financial software und intarsys
1 Institut AIFB, Universität Karlsruhe + GIL- spricht, welche bereits in der Schule oder consulting GmbH beteiligen. Leider über-
LARDON AG financial software zuhause erste Programmiererfahrungen ge- steigt trotz starkem Engagement der beitei-
2 Institut AIFB, Universität Karlsruhe
sammelt hat. Aus diesem Grund wurde EPP ligten Firmen die Zahl der am Projekt inter-
3 entory AG
ins Leben gerufen. Die Idee entstand beim essierten und befähigten Studierenden im-
Abschlusstreffen eines Praktikums im Som- mer noch die maximale Aufnahmekapazität.
PP ist ein Kooperationsprojekt mersemester 1999 in einem Karlsruher
E der Forschungsgruppe Komple-
xitätsmanagement des Instituts
Biergarten. Das Praktikum war in Koopera-
tion mit T-Systems (damals Firma debis),
Herausforderung EPP - Erlernen von
Projektmanagement und Teamarbeit
AIFB mit den Firmen entory AG, GILLAR- durchgeführt worden.Die Teilnehmer hatten
DON AG financial software und intarsys gerade erfolgreich einen servletbasierten, Das primäre Ziel des Projektes EPP für die
consulting GmbH. Das Projekt wird im Rah- virtuellen Marktplatz für den Handel von Studierenden ist der Erwerb von Kenntnis-
men der Vorlesung „Programmieren I: Java“ Autoersatzteilen programmiert und zur Be- sen über Grundlagen und Grundparadig-
des Instituts AIFB durchgeführt. Für ausge- geisterung der Kooperationspartner vorge- men der Programmierung, über Objekto-
wählte Studierende besteht die Möglichkeit, stellt. In der gemeinsamen Diskussion mit rientierte Analyse (OOA), Objektorientiertes
fundierte Programmierkenntnisse bei der den Betreuern des Praktikums, Dr. B. Kühn- Design (OOD) und das Objektorientierte
Durchführung realer Industrieprojekte zu er- apfel (T-Systems), D. Seese und T. Stüm- Programmieren (OOP), über die generelle
werben. Durch aktive Teamarbeit erhalten pert hatten die Teilnehmer die Idee, begab- Vorgehensweise bei Informatikprojekten
die Teilnehmenden natürlich auch einen te Studenten durch Kooperation mit Firmen und natürlich grundlegende Kenntnisse der
Einblick in das Management von Informatik- direkt und sehr frühzeitig an die mit realen Programmiersprache Java.
projekten und verbessern gleichzeitig ihre Praxisprojekten verbundenen Probleme Dazu gilt es in Absprache mit dem AIFB
soziale Kompetenz. heranzuführen. Im WS 99 wurde die erste und den beteiligten Firmen geeignete Pro-
EPP-Veranstaltung, damals unter dem Titel jekte auszuwählen. Auf einer Einführungs-
Ideenschmiede am Biertisch „Experiment Projektnahe Programmierung“, veranstaltung stellen sich dann die beteilig-
mit der entory AG durchgeführt. Am Projekt, ten Firmen den potentiellen Teilnehmern vor
Am Biertisch wurden schon so manche Pro- das inzwischen in „Education in Program- und präsentieren die zur Auswahl stehen-
jekte diskutiert, und aus den Diskussionen ming Projects (EPP)“ umbenannt wurde, den Projekte. Die Auswahl der Teilnehmer
gingen oftmals neue Ideen hervor. Da bildet und auch als Begleitprojekt zur Vorlesung erfolgt nach deren Bewerbung auf der
die Vorlesung „Programmieren I: Java“ des „Programmierung kommerzieller Systeme“ Grundlage der Ergebnisse einer Befragung
AIFB, die in jedem Wintersemester für Wirt- durchgeführt wird, haben bisher insgesamt über ihre Vorkenntnisse. Die Teilnehmen-
schaftsingenieure und Technische Volkswir- 114 Studierende teilgenommen. Sie haben den werden je nach Vorlieben zu den vor-
te im Grundstudium angeboten wird, sicher damit nicht nur die Scheine zum Abschluss gestellten Projekten in Gruppen (max. 4
keine Ausnahme. Laut Studienführer hat die dieser Vorlesungen erworben, sondern Personen) eingeteilt, wobei darauf geachtet
Vorlesung das Ziel, den Studierenden durch eine praxisnahe Projektarbeit und ein wird, dass jeder Gruppe mindestens ein
12 Nr. 28Forschung Lehre Wirtschaft VKW intern
„Spezialist“, d.h. jemand, der schon größere
Erfahrungen mit objektorientierter Program-
mierung hatte, zugeordnet wird. Nun wird
jedes Einzelprojekt in vier Phasen eingeteilt:
1. In der Angebotsphase sollen sich die
Gruppen Gedanken über die funktionalen
Anforderungen Ihres Programmes machen,
mit dem Ziel, eine Aufwandsschätzung an-
zugeben.
2. Die Phase Grobkonzept stellt eine detail-
lierte Ausarbeitung der technischen Spezifi-
kation dar. Die Art und Weise der Präsenta-
tion - ob professionell als UML-Diagramm
oder als einfache Zeichnung - ist dabei voll
und ganz den Studierenden überlassen.
Wichtig ist ein überzeugendes Konzept.
3. In der nächsten Phase muss ein erster
Prototyp mit Kernfunktionalität vorgestellt
werden. Abbildung 1: Navigation Map Designer
4. In der letzten Phase muss am Ende das
Programm den im Angebot angegebenen bundenen XSL-Transformationen gefördert, bei entory beweisen muss. Die Aufgaben-
Spezifikationen entsprechend präsentiert soweit die Kenntnisse für das jeweilige Pro- stellungen der entory AG für das EPP orien-
werden. jekt relevant sind. XML spielt beispielsweise tieren sich immer an aktuellen Projekten,
Der Fokus bei den Projekten liegt dabei eine große Rolle bei der Definition von Produkten und Technologien, die zu diesem
nicht nur in der Aneignung fundierter Java- Webservices. Zeitpunkt im Umfeld des Unternehmens ei-
Kenntnisse, sondern speziell auch in zu- ne Rolle spielen. Daher gehört es bei die-
sätzlichen Faktoren wie z.B. Projektpla- Beispielprojekte sen Lernprojekten für die Teilnehmer auch
nung, Teamarbeit, Eigenverantwortung und immer dazu, sich gemeinsam mit den Be-
interner sowie externer Kommunikation. Die Projekte bei der entory AG treuern Gedanken über die vier genannten
Gruppen haben bezüglich der Art und Termingerecht, zu den vereinbarten Kosten, Dimensionen ihres Projekts zu machen und
Weise, wie sie ihr spezielles Problem lösen mit der geforderten Qualität und dem richti- steuernde Maßnahmen zu ergreifen. Die
sollen, gänzlich freie Hand. Natürlich gibt es gen Leistungsumfang - das sind die Mess- Zielsetzung ist keineswegs, dass die Arbei-
Hilfestellungen und Kontrollstrukturen: Als latten, an denen sich jedes Fixpreisprojekt ten der Studierenden nach ihrer Vollendung
direkter Ansprechpartner für die Studieren-
den und kompetente Hilfe mit nie ermüden-
der Geduld und Sorgfalt steht ein Tutor be-
reit. Die Tutoren werden dabei unter den
Teilnehmerinnen und Teilnehmern des Vor-
jahres ausgewählt. Bei größeren program-
miertechnischen Problemen stehen jeder-
zeit Experten der Firmen zur Verfügung.
Um den Einstieg in die Programmierung
zu erleichtern, findet am Anfang ein Crash-
kurs statt, bei dem allgemeine Kenntnisse
von Java, wie z.B. Kontrollstrukturen, die
Java API, aber auch der Umgang mit der
Entwicklungsumgebung (beispielsweise
JBuilder) erlernt werden. Teilweise werden
auch projektbezogene Kenntnisse erwor-
ben. Als Ergänzung fand im Wintersemes-
ter 2001/2002 eine Einführung in Qualitäts-
management und die Benutzung von JUnit
statt; überdies wird das Erlernen der Aus-
zeichungssprache XML und der damit ver- Abbildung 2: JMondrian Swing GUI
Nr. 28 13Forschung Lehre Wirtschaft VKW intern
in irgendeiner Schublade Staub ansetzen, (sog. Value Objects), die zwischen den gegebene Problemstellung zu erfassen, so
sondern sofort nutzenstiftende Forschungs- Schichten ausgetauscht werden, in XML dass im fiktiven Festpreisangebot der Leis-
ergebnisse, Prototypen oder eingesetzte Datenströme gewandelt werden können tungsumfang in richtigem Maße abgegrenzt
Tools darstellen. und umgekehrt. Dafür entwickelten im Pro- wird. Natürlich helfen hier bereits die ersten
Durch eigene Erfahrung können sie ne- jekt JanuX mehrere Teams Konverteran- Hinweise der Betreuer von entory, die Tü-
ben der Programmiersprache Java lernen, wendungen zur Wandlung zwischen den cken und Risiken der Projektausschreibung
dass Softwareprojekte nicht nach dem Pa- unterschiedlichen Formaten. zu erkennen und das richtige Maß für das
radigma des Wasserfallmodells bearbeitbar Ein anderes Projekt war die JMondrian Machbare zu finden.
sind, sondern ein inkrementeller, iterativer Swing GUI, mit der für das bisher nicht in Zum zweiten Meilenstein liefern die Te-
und risikogetriebener Prozess notwendig Java implementierte Risikomanagement ams eine erste Oberflächenstudie ihrer Auf-
ist, um die Komplexität der Projekte hand- Produkt Mondrian der entory AG ein Teil- gabe als Ergebnis der Inceptionphase und
habbar zu machen. schritt zur Portierung auf die neue J2EE Ba- einen prototypischen Durchstich durch alle
Zu den Themenstellungen in den zurück- sistechnologie (siehe Abbildung 2) erreicht Implementierungsschichten als Ergebnis
liegenden Semestern gehörte beispiels- wurde. Dazu sei angemerkt, dass ein erster der Elaborationphase. Dieser funktionale
Prototyp überdeckt die von den Teilnehmern
identifizierten risikobehafteten Hauptanwen-
dungsfälle. Beim Navigation Map Designer
beispielsweise gehörte zum Prototypen ein
geeigneter Algorithmus, der die kritische
Problematik der überdeckungsfreien Dar-
stellung eines Zustandsgraphen löste.
In der Constructionphase lernen die
Teams Elemente des eXtreme Program-
ming anzuwenden: Insbesondere das
Schreiben von Unit-Tests zu den Implemen-
tierungsteilen wurde in EPP1 als fester Teil
in die Aufgabenstellung aufgenommen.
Dass gerade in EPP1 die Implementie-
rungsphase für die Java-Neulinge nicht oh-
ne engste Betreuung und Hilfestellung
durch studentische Tutoren zu meistern wä-
re, versteht sich von selbst.
Für die entory AG beginnt damit die Syn-
Abbildung 3: entory Web-Projektakte ergie von Wissenschaft und Wirtschaft be-
reits in der Lehre und der Ausbildung der
weise der Navigation Map Designer (siehe Prototyp von Mondrian selbst aus einer Di- zukünftigen Generation von Absolventen.
Abbildung 1), mit dem für die NavigationEn- plomarbeit in Zusammenarbeit zwischen Dabei darf nicht aus den Augen verloren
gine - ein J2EE basiertes Webframework, der entory AG und dem AIFB entstanden ist, werden, dass der Spassfaktor für die Teil-
durch das sich Geschäftsprozesse als Web- und sich das fertige Produkt seit Jahren bei nehmer nicht zu kurz kommen darf - so en-
komponenten abbilden lassen - XML Zu- einer großen deutschen Bank im Einsatz det die letzte Präsentation mit einem ge-
standsgraphen für die Ablaufprozesse zu befindet. meinsamen Abschlussessen und klingt
definieren sind. Diese Aufgabe war als er- Ein letztes Beispiel für ein täglich im Ein- nicht selten da aus, wo alles begonnen hat:
stes Projekt übergreifend für aufeinander- satz befindliches Resultat einer EPP-Grup- im Biergarten.
folgende Veranstaltungen von EPP1 (Pro- pe ist die Web-Projektakte (siehe Abbildung
grammieren I: Java) und 2 (Programmie- 3) - dabei handelt es sich um eine Applet- Projekte bei GILLARDON AG financial
rung kommerzieller Systeme) konzipiert Entwicklung, mit der alle zu einem Projekt software
worden. gehörenden Artefakte verwaltet werden. Die Die bei GILLARDON im Rahmen von EPP
Ebenfalls aus dem Bereich der Webser- Projektakte ist zum festen Bestandteil im durchgeführten Projekte betrafen drei in-
vices entstand das Projekt JanuX: Die Projektmanagement geworden und sorgt für haltliche Themenschwerpunkte, die jeweils
Schnittstelle zwischen der Web Schicht und Standardisierung und Transparenz bei der aus Sicht eines Finanzinstituts bzw. eines
der Schicht der Geschäftslogik basiert in Dokumentation. Finanzdienstleisters formuliert sind:
der Standard Architecture der entory AG auf Bereits in der Angebotsphase lernen die Erfassung und Analyse der Altersvorsor-
dem Austausch von XML Daten. In diesem Teams, wichtige und risikobehaftete Ele- gesituation eines Privatkunden inklusive
Zusammenhang müssen Datenobjekte mente des Auftrags zu identifizieren und die graphischer Auswertung (WS 2000/2001),
14 Nr. 28siehe Abbildung 4,
Erfassung und Analyse der Vermögensverhältnisse eines Privat-
kunden als Basis für Financial Planning (WS 2001/2002),
Kalkulation einer Absatzfinanzierung von Kraftfahrzeugen durch
Chefredaktion Bastian Schwark (V.i.S.d.P.)
ein Finanzinstitut in Konkurrenzsituation zu einer Finanzierung durch Christian Bock
die KFZ-Herstellerbank (SS 2002).
In allen Projekten, die sich dank aktueller Produkt- sowie Projekt- Layout Sebastian Leibold
anforderungen aus dem GILLARDON-Produktportfolio ergaben, be- Marcel Kling
stand das Ziel für die EPP-Teilnehmer darin, jeweils eine funktions- Christian Bock
fähige Komponente als Web-Lösung von der Anforderungsanalyse
bis hin zum lauffähigen Produkt zu entwickeln. Der Kunde aus Sicht Redaktion Sven Rothfuß
der Projektgruppe war stets ein Finanzdienstleister, der das fertige
Herausgeber Verein Karlsruher
Softwareprodukt bei GILLARDON erwerben wollte.
Wirtschaftswissenschaftler e.V.
Die Teilnehmer wurden zum Projektbeginn jeweils in kleine Grup-
pen von 2-4 Teilnehmern aufgeteilt, die sich komplett selbst organi- Druck Idee, Satz & Druck
sieren mussten und von Projektbeginn bis Projektende eigenverant- Scheffelstr. 52
wortlich die ihnen übertragenen Aufgaben bewältigten. Um neben 76135 Karlsruhe
den zu erlernenden technischen Fähigkeiten (OOP, JAVA, Power-
Point-Präsentationstechniken, dazu je nach Team z. T. Datenbank- Auflage 2500 Exemplare
kenntnisse, C++, UML, HTML, XML) gleichzeitig die soziale Kompe-
tenz und den Umgang mit Konkurrenzsituationen zu trainieren, wur- Bezug Der Karlsruher Transfer erscheint
einmal pro Semester. Er kann kos-
den gezielt bestimmte Teilaufgaben zwischen den Gruppen
tenlos von Interessenten bezogen
komplementär und andere substitutiv vergeben. D. h. es gab Teil- werden.
aufgaben, bei denen mehrere Teams zusammenarbeiten mussten, ISSN 0937-0803
Anschrift Karlsruher Transfer
Verein Karlsruher
Wirtschaftswissenschaftler e.V.
Waldhornstraße 27
76131 Karlsruhe
Tel.: 0721/608-3078
Fax: 0721/379824
transfer@vkw.org
www.vkw.org/transfer
wap.vkw.org
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Abbildung 4: Altersvorsorge Genehmigung der Redaktion und der Autoren.
da ihre Komponenten voneinander abhängig waren, während die Lö-
sungen der Teams bei anderen Teilaufgaben konkurrierten. Das
wechselnde Kooperationsumfeld wurde von den Teilnehmern selbst
durchweg als positiv beurteilt und sehr interessiert aufgenommen.
Insgesamt erlernten die Studierenden, sich in einem sehr libera-
len, aber gleichzeitig inhaltlich und technisch sehr interessanten so-
wie anspruchsvollen Arbeitsumfeld selbst zu organisieren, um die ih-
nen übertragenen Aufgaben in Eigenregie zu lösen. Die Endpräsen-
tationen, in denen die Studierenden ihre Lösungen den anwesenden
Kunden (vertreten durch mehrere GILLARDON- und Uni-Mitarbei-
ter) anpriesen, entpuppten sich als Highlight für die Präsentierenden.Forschung Lehre Wirtschaft VKW intern
Alle Projekte mündeten in eine Lösung, die erst so richtig bewusst, wie viel man eigent- fokussiert und umgesetzt. Dadurch war es
nach umfassender Weiterentwicklung und lich in diesem Projekt „Education in Pro- den Studierenden hier möglich zu erken-
entsprechender Qualitätssicherung in das gramming Projects“ mitgenommen hat. Da- nen, dass man in der Praxis nicht einfach ad
Produktspektrum bei GILLARDON aufge- bei gibt nicht das Erlernen von Program- hoc losprogrammieren kann, sondern dass
nommen wurden, so dass sich neben der mier-Techniken den Ausschlag, sondern im das eigentliche Schreiben des Programms
Förderung praxisnaher Ausbildung ein wei- Vordergrund steht insbesondere das zielge- nur ein Teil eines ganzen Systems ist, das
terer Vorteil aus Sicht der Firma ergab. Bei- richtete Arbeiten im Team an einem Soft- bei den Anforderungen beginnt und über die
spielsweise wurde das erste oben genann- ware-Problem. Architektur bis hin zur fertigen Software-Lö-
te Projekt „Altersvorsorge“ in modifizierter Da Voraussetzung für die Teilnahme an sung geht.“4
Form direkt im Anschluss an das WS EPP eine gewisse Eloquenz in den Berei- Das am Biertisch geschmiedete „Eisen“
2000/2001 auf der Ausstellung CeBIT 2001 chen Programmierung und Software-Ent- EPP hat sich als glücksbringendes „Hufei-
am GILLARDON-Stand präsentiert und von wicklung war, konnte man sich im Laufe des sen“ erwiesen, das den am Projekt Teilneh-
„echten“ GILLARDON-Kunden als sehr an- Projekts sehr stark auf Inhalte wie Projekt- menden ein weitaus besseres Verständnis
sprechend beurteilt. Dieser Erfolg im ersten management konzentrieren. Die wesentli- für die Praxis der Programmierung ver-
durchgeführten Projekt führte aus Sicht des che Arbeit bestand daher darin, wie man an mittelt, als das im Rahmen einer Vorlesung
Unternehmens letztlich zur Fortsetzung des das Problem herangeht und wie man dann möglich wäre. Da ein Pferd jedoch bekannt-
Engagements in den EPP-Folgeprojekten. Software-Konzepte zu fertigen Program- lich vier Beine, hat freuen wir uns über jede
Die intarsys consulting GmbH nahm im men weiterentwickelt. Dass man dabei nicht neue Idee, die uns weiter voranbringen
letzten Jahr erstmalig am Projekt EPP teil. nur bei den theoretischen Modellen stehen kann.5
Im ersten Semester bestand die Aufgabe für bleibt, sondern die direkte Umsetzung mit
die überschaubare Gruppe von zwei Stu- ihren Problemen durchführt, scheint eine
denten darin, ein Konsolenprogramm („File der großen Stärken der Idee des EPP zu
System Monitor“) mit einer Swing GUI aus- sein.
zustatten. Das Konsolenprogramm wird als Projekte im Bereich Programmentwick-
Clientkomponente eines Outputmanage- lung sind im Vergleich zu denen in anderen
mentsystems vor allem in Banken einge- Branchen sehr schwierig zu planen. Daher
setzt. ist es wichtig, dass man neben der reinen
Nach der Analysephase mit den Firmen- Programmierung auch Konzepte zur Hand
vertretern O. Scheffczyk und J. Steinbach hat, wie man Projekte möglichst gut durch- Weitere Informationen im Internet
erwies sich die Einarbeitung in den bereits führt. Diese Tatsache, so wichtig sie auch [url:com]
existierenden Programmcode und die Inte- für das Berufsbild des Wirtschaftsingenieurs www.aifb.uni-karlsruhe.de/CoM/
gration der Ergänzungen als die grösste ist, kann nur sehr schwer in Vorlesungen [url:entory]
Herausforderung, die erfolgreich gemeistert vermittelt werden. Eigene praktische Erfah- www.entory.com/
wurde und in einer gelungenen Endpräsen- rungen in diesem Bereich lassen sich nicht [url:epp]
tation endete. durch theoretisches Wissen ersetzen. Von www.aifb.uni-karlsruhe.de/CoM/EPP/
Im zweiten Semester erstellten die Stu- daher kann man sagen, dass das EPP eine
[url:gillardon]
denten eine Entwicklungsumgebung für die gelungene Sache ist, die Studenten, denen
www.gillardon.de/
hauseigene Skriptsprache ScriptML™ und wesentliche Vorlesungsinhalte prinzipiell
[url:intarsys]
eine Demoinstallation des Konzeptes e-Sig- schon bekannt sind, die Möglichkeit bietet,
www.intarsys.de/
ning. Dieses Konzept umfasst Erweiterun- auch über den „Tellerrand“ der universitären
[url:progI]
gen des Outputmanagementsystems Ausbildung hinauszuschauen und sich mit
www.aifb.uni-karlsruhe.de/JumpTo/prog1/
EForm™, die es im Verbund ermöglichen, ganz praktischen Problemen auseinander-
eine Unterschrift über das Intranet zu erfas- zusetzen.
sen, einem zentral aufbereiteten Dokument Die ausgewählten Praxispartner haben
hinzuzufügen und das Ganze anschließend sich hierbei als Idealbesetzung erwiesen.
lokal auf dem Client zu drucken. Beide Ar- Gerade in diesen Unternehmen werden As-
beiten werden bei der intarsys produktiv pekte wie Projektmanagement und Soft-
eingesetzt. ware-Development konzeptionell sehr stark
Resümee: Erfahrungsbericht eines 4 Matthias Scherer, Projektteilnehmer WS01/02, SS02,
EPP-Tutor WS 02/03
Teilnehmers 5 Über Anregungen und Hinweise freuen sich F. Schlott-
mann (fsc@aifb.uni-karlsruhe.de), D. Seese
„Wenn man rückblickend die vergangenen (seese@aifb.uni-karlsruhe.de), T. Stümpert
(tst@aifb.uni-karlsruhe.de, M. Wiedmann (Markus.Wied-
Monate Revue passieren lässt, wird einem mann@entory.com)
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