Modellierung
Wintersemester 2020/21
bei Prof. Dr. Sibylle Schwarz
Pflichtmodul C114
im 1. Semester Bachelor Informatik und Medieninformatik
Aktuelles
Aufgrund der aktuellen Situation sind im WS20/21 keine
Präsenzveranstaltungen zum Modul möglich.
Vorlesungen und Seminare finden für alle Teilnehmer gemeinsam als
synchrone Online-Veranstaltungen über BigBlueButton statt. Die
Zugangsdaten werden im OPAL-Kurs zum Modul bekanntgegeben.
Vertiefende begleitete Diskussionen der Inhalte und Übungsaufgaben
finden asynchon im Forum im OPAL-Kurs zum Modul statt.
Lernziele / Kompetenzen
Die Studierenden können mathematische und logische Grundkonzepte zur
Modellierung praktischer Aufgabenstellungen anwenden.
Sie können Anforderungen an Software und Systeme formal beschreiben und
wissen, dass deren Korrektheit mit formalen Methoden nachweisbar ist.
Inhalt
Modellbildung und formale Darstellung
in der Informatik mit praktischen Beispielen
Modellierung von
- Daten durch
- Mengen: Darstellungen (implizit, explizit),
Mengenoperationen, Potenzmengen,
Russells Paradox
- Zusammenhängen zwischen Daten durch
- Relationen: Eigenschaften,
Verkettung, Inverse, Projektionen, Abschlüsse,
spezielle binäre Relationen (Äquivalenzrelationen, Ordnungsstrukturen)
- Graphen als Darstellung von Relationen, Eigenschaften,
spezielle Graphen (Pfad, Kreis, Baum, vollständig, bipartit)
- Funktionen: Eigenschaften, Inverse, Verkettung, charakteristische Funktionen von Mengen
- strukturierten Daten durch
- Wörter, Sprachen
- Signaturen, Terme
- algebraische Strukturen
- abstrakte Datentypen (Softwareschnittstellen)
- Eigenschaften und Anforderungen durch Logiken
- klassische Aussagenlogik
- klassische Prädikatenlogik (der 1. Stufe)
(jeweils Syntax, Semantik, Folgern, Schließen)
- Abläufen durch Zustandübergangssysteme
- Abstrakte Maschinen
- Berechnungsmodelle
Vorlesung
Wöchentlich finden zwei Vorlesungen online synchron statt.
Übungen
Jeder Teilnehmer
nimmt an der wöchentlich online synchron stattfindenden Übung
teil.
In den Übungen werden vorwiegend die Lösungen der schriftlichen
Hausaufgaben besprochen und damit die Zulassungen zur Prüfung
erworben.
Zur vertieften begleiteten Diskussion der Modulinhalte und
Lösungsansätze zu den Übungsaufgaben sind die Foren im OPAL-Kurs vorgesehen.
Übungsaufgaben
Das Selbststudium zum Modul Modellierung besteht aus
- Vor- und Nachbereitung
- jeder Vorlesung und Übung,
- praktischen Übungsaufgaben:
- wöchentlich als Hausaufgaben im
Autotool zu bearbeiten.
(Hinweise
für Autotool-Neulinge).
Nicht rechtzeitig dort bearbeitete Lösungen der schriftlichen Aufgaben können nicht gewertet werden.
- schriftlichen Übungsaufgaben:
- wöchentlich als Hausaufgaben im
Opal-Kurs
zum Modul einzusenden (Ordner: Übungen).
Dort finden Sie auch alle Aufgaben als einzelne Dateien.
Nicht rechtzeitig dort eingesendete Lösungen der schriftlichen Aufgaben können nicht gewertet werden.
Lösung zu jeder Aufgabe X.Y von Übungsserie X einzeln in den Abgabeordner zu genau dieser Aufgabe einsenden:
- Übungen -> AufgabenserieX -> Abgabe -> ÜA X.Y -> Abgabeordner ->
Datei hochladen
(ausschließlich pdf)
- Lösung in Gruppen aus ≤ 3 Studierenden zulässig (und empfohlen)
- Dateiname serieX-aufgY-Z1-Z2-Z3.pdf für Lösung zu Aufgabe Y von Übungsserie X von den Studierenden mit Familiennamen Z1,Z2,Z3
- Namen aller Mitglieder der Gruppe oben auf der Lösung vermerken (auch bei Gruppen aus weniger als 3 Studierenden)
- jedes Gruppenmitglied sendet die (gemeinsame) Lösung in seinen
Abgabeordner ein
Literaturempfehlungen
Zusammenfassung,
alle Folien
Die vollständigen Unterlagen zum Modul Modellierung im WS 2019/20 stehen
hier.
Bücher:
- Modellierung:
- [KKB08]
Uwe Kastens, Hans Kleine Büning: Modellierung - Grundlagen
und formale Methoden, Hanser 2008
- [BS04]
Manfred Broy, Ralf Steinbrüggen: Modellbildung in der Informatik,
Springer 2004
- Logik
- Michael Huth, Mark Ryan:
Logic in Computer Science, Cambridge University Press 2010
- Uwe Schöning:
Logik für Informatiker,
Spektrum 2000
- Martin Kreuzer, Stefan Kühling:
Logik für Informatiker, Pearson 2006
- Graphen
- Reinhard Diestel: Graph Theory, Springer GTM 173, 5th edition 2016
Unter
http://wilfridhodges.co.uk/cognitive01.pdf
gibt es sieben uneingeschränkt richtige Hinweise zum Lernen von Mathematik, die
selbstverständlich genauso für die Grundlagen der Informatik gelten.
https://informatik.htwk-leipzig.de/schwarz
mailto:sibylle.schwarz@htwk-leipzig.de