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Beim Online-Lernen ist es wichtig, angemessenes Feedback zu geben, damit der Schüler aus seinen Fehlern lernen und sich weiterbilden kann. Oft besteht Feedback nur aus ungenügenden Informationen, wie etwa nur aus den Worten „Richtig“ oder „Falsch“, mit denen der Schüler nicht viel anfangen kann und somit nicht aus seinen Fehlern lernen kann. Ein gutes Feedback bei inkorrekten Antworten enthält wichtige Informationen, warum eine Antwort oder Aktion falsch ist und wie sie verbessert werden kann. Bei korrekten Antworten ist ein Lob oder eine Anerkennung der richtigen Antwort ebenfalls fördernd. In dieser Arbeit wird das Feedback des Systems XData, welches für das Erlernen von SQL (Structured Query Language) genutzt wird, verbessert. Dazu wird das aktuelle System beschrieben, um das aktuelle Feedback bei SQL-Queries beurteilen zu können. Um das aktuelle Feedback angemessen verbessern zu können, wird ein Einblick in die Themen Lernen und Feedback gegeben. Die aus den beiden Themen gewonnen Eindrücke und Erkenntnisse werden bestmöglich für das zu verbessernde Feedback genutzt. Um das System und sein Feedback beurteilen zu können, sowie das verbesserte Feedback bewerten zu können, werden verschiedene SQL-Queries (Abfragen) verwendet. Es wird die Implementierung des Feedbacks durch ein Textbausteinsystem beschrieben und die verschiedenen Feedback-Fälle vorgestellt. Abschließend werden die Resultate beschrieben und beurteilt, sowie über die Ausblicke des Systems diskutiert.

Debugging errors in software applications can be a major challenge. It is not enough to know that a specific error exists, but the cause of it must be found in order to be able to fix it. Finding the source of an error can be time and cost intensive. The general approach is to analyse and debug the presumably erroneous part of the software. The analysis can be accompanied by instrumentation to gather additional information during the program execution. The analysis is made more difficult by the existence of different errors categories. Each category may need to be handled individually. Especially in embedded software applications, which commonly lack features like process or memory isolation, error detection and prevention can be even more challenging. This is the kind of problem this thesis tackles. This thesis tries to support developers during debugging and troubleshooting. The main focus is on errors related to memory management and concurrency. Specific features and properties of Arm Cortex-M processors are used to try to detect errors as well as their causes. For example, the memory protection unit is used to isolate the stack memories of different tasks running in a RTOS. The thesis tries to provide as much information as possible to the developer when reporting errors of any kind. The solution developed in this thesis also contains a custom memory allocator, which can be used to track down errors related to dynamic memory management. Furthermore, a Eclipse plugin has been developed which provides assertions for array accesses to detect and prevent out-of-bound accesses. The resulting solution has been implemented in commercial embedded software applications. This ensures that the developed solution is not only suitable for newly developed applications, but also for the integration into already existing products.

Risikomanagement wird in einem sicheren Software-Entwicklungs-Lebenszyklus angewendet, um bei Produkten mögliche Risiken bereits in den frühen Entwicklungsphasen zu entdecken. Diese Arbeit ist aus Sicht eines Zulieferers für die elektrische Energiewirtschaft geschrieben. Das Ziel dieser Forschung ist es, bestehende Methoden zur Bedrohungsidentifikation und Metriken zur Risikoanalyse zu untersuchen. Dazu wurde die folgende Forschungsfrage gestellt: Welche Methoden zur Bedrohungsidentifikation und Metriken zur Risikoanalyse sollen verwendet werden, um im Produktentwicklungsprozess den Anforderungen an Unternehmen, die als Zulieferer für die elektrische Energiewirtschaft fungieren, zu entsprechen und potentielle Bedrohungen im Anfangsstadium eines Projektes zu identifizieren? Um diese Forschungsfrage zu beantworten, wurden Methoden zur Bedrohungsidentifikation (STRIDE, Angriffsbäume und Angriffsbibliotheken) und Metriken (aus CVSS, OWASP und Literatur entnommen) zur Risikoanalyse in die theoretische Wissensgrundlage aufgenommen, in Bezug auf den Kontext und die Anforderungen analysiert und ein Ergebnis hergeleitet. Die Analyse basiert auf dem Kontext und der definierten Anforderungen aus Standards und Normen, wie IEC 62443-4-1 (Anforderungen an den Lebenszyklus für eine sichere Produktentwicklung), spezielle Publikationen von dem National Institute of Standards and Technology 800-30 (Guide for Conducting Risk Assessments) und 800-82 (Guide to Industrial Control Systems Security). Zusätzlich wurden noch Empfehlungen von der UP KRITIS (Öffentlich-Private Partnerschaft zum Schutz kritischer Infrastrukturen) aufgenommen. Anhand der Analyse der Methoden zur Bedrohungsidentifikation wurde deduziert, dass aufgrund der Anforderungen keine konkreten Methoden empfohlen werden können. Basierend auf die Anforderungen an die Risikoanalyse konnten in dieser Arbeit die folgenden Schadensmetriken abgeleitet werden: Funktionale, lebensgefährliche oder -bedrohliche Auswirkungen, geschäftliche Auswirkungen, sowie Auswirkungen auf Daten und Informationsressourcen.

Zeros can cause many issues in data analysis and dealing with them requires specialized procedures. We differentiate between rounded zeros, structural zeros and missing values. Rounded zeros occur when the true value of a variable is hidden because of a detection limit in whatever mechanism was used to acquire the data. Structural zeros are values which are truly zero, often coming about due to a hidden mechanism separate from the one which generates values greater than 0. Missing values are values that are completely missing for unknown or known reasons. This thesis outlines various methods for dealing with different kinds of zeros in different contexts. Many of these methods are very specific in their ideal usecase. They are separated based on which kind of zero they are intended for and if they are better suited for compositional or for standard data. For rounded zeros we impute the zeros with an estimated value below the detection limit. The author describes multiplicative replacement, a simple procedure that imputes values at a fixed fraction of the detection limit. As a more advanced technique, the author describes Kaplan Meier smoothing spline replacement, which interpolates a spline on a Kaplan Meier curve and uses the spline below the detection limit to impute values in a more natural distribution. Rounded zeros cannot be imputed with the same techniques that would be used for regular missing values, since there is more information available on the true value of a rounded zero than there would be for a regular missing value. Structural zeros cannot be imputed since they are a true zero. Imputing them would falsify their values and produce a value where there should be none. Because of this, we apply modelling techniques that can work around structural zeros and incorporate them. For standard data, the zero inflated Poisson model is presented. This model utilizes a mixture of a logistic and a Poisson distribution to accurately model data with a large amount of structural zeros. While the Poisson distribution is only applicable to count data, the zero inflation concept can be applied to different kinds of distributions. For compositional data, the zero adjusted Dirichlet model is introduced. This model mixes Dirichlet distributions for every pattern of zeros found within the data. Non-algorithmic techniques to reduce the amount of structural zeros present are also shown. These techniques being amalgamation, which combines columns with structural zeros into more broad descriptors and classification, which changes columns into categorical values based on a structural zero being present or not. Missing values are values that are completely missing for various known or unknown reasons. Different imputation techniques are introduced. For standard data, MissForest imputation is introduced, which utilizes a RandomForest regression to impute mixed type missing values. Another imputation technique shown utilizes both a genetic algorithm and a neural network to impute values based on the genetic algorithm minimizing the error of an autoencoder neural network. In the case of compositional data, knn imputation is presented, which utilizes the knn concept also found in knn clustering to impute the values based on the closest samples with a value available. All of these methods are explained and demonstrated to give readers a guide to finding the suitable methods to use in different scenarios. The thesis also provides a general guide on dealing with zeros in data, with decision flowcharts and more detailed descriptions for both compositional and standard data being presented. General tips on getting better results when zeros are involved are also given and explained. This general guide was then applied to a dataset to show it in action.

Für die Verrechnung von Leistungen gegenüber dem Kunden sowie die Planung des weiteren Geschäftsjahres ist es wichtig, dass die Angestellten ihre Arbeitszeit so genau wie möglich dokumentieren. Da diesbezüglich bei der Firma IMA-Systems Information-Technology ZNL der NEXTCLINICS Austria GmbH (im Folgenden IMA-Systems) Verbesserungspotential besteht, gilt es Lösungen zu finden die Angestellten zu motivieren ihre Arbeits-Dokumentation möglichst genau anzufertigen. Gamification hat sich in vielen Bereichen als Hilfreich herausgestellt, wenn es um die Motivationssteigerung von Menschen geht. In dieser Arbeit wird der Fragestellung nachgegangen, inwiefern mittels Gamification die Motivation zur genaueren Zeitdokumentation der Arbeitnehmenden im Unternehmen IMA-Systems gesteigert werden kann. Um die Fragestellung zu beantworten wird eine Gamification-Anwendung entwickelt, welche die Angestellten zu einer genaueren Dokumentation ihrer Arbeitszeit motivieren soll. Hierfür wird mittels des User Centered Design Prozesses ein VB.Net Programm implementiert, welches mit Hilfe der passenden Spielelemente zur Motivationssteigerung beitragen soll. Hierbei wird unterschieden ob es sich um ein Mitglied der Entwicklungs- oder EDV-Abteilung handelt, da die Dokumentation sich in den Abteilungen unterscheidet. Während die Entwicklungsabteilung zeitgleich und minutengenau dokumentiert, dokumentiert die EDV-Abteilung indem nachträglich Zeiteinheiten zugeordnet werden. Vor der Implementierung der Anwendung werden die Teilnehmenden interviewt, um ihre Antworten in die Entwicklung einfließen zu lassen. Nach Fertigstellung des Prototyps wird die Testphase eingeleitet. Hierfür wird der Prototyp in den Arbeitsalltag der Angestellten der Firma IMA-Systems integriert. Auf die Feldphase folgen eine erneute Befragung der Angestellten sowie der Vergleich der Daten vor und nach der Einführung von Gamification. Die Auswertung der Ergebnisse ergab, dass die Anwendung auf die EDV-Abteilung mit einer Steigerung von 18,6% einen deutlichen, positiven Effekt hat, welcher sich in der Entwicklungsabteilung mit einem Rückgang von 5% nicht verzeichnen lässt. In der abschließenden Diskussion wird die Auswertung der Ergebnisse kritisch betrachtet, der Grund für die Verschlechterung in der Entwicklungsabteilung erläutert und ein Ausblick für mögliche Verbesserungen und Erweiterungen des Prototyps aufgezeigt.