Navigationsrichtung Komposition / Vererbung incl. Name ... · 2 Entferne eine Vererbung, bei der A...

A

B

c2..*

0..1

D

C

a

1

b1

2c : C y

a : A

z

: By

x x

Which of the links in theobject diagram (OD)corresponds to whichrelationship in theclass diagram (CD)?

Marcellus Siegburg und Janis Voigtländer 19.02.2020

Generating Diverse Exercise Tasks on UML Class and Object Diagrams, Using Formalisations in Alloy

www.uni-due.de/fmi 19.02.2020 2

• Objektdiagramm (OD) ‣ Kanten (Links)

» incl. Name, Navigationsrichtung

• Klassendiagramm (CD) ‣ Kanten (Beziehungen):

Assoziation / Aggregation / Komposition / Vererbung » incl. Name, Multiplizitäten

UML – Vereinfachte Klassen- und Objektdiagramme

c : C y

a : A

z

: By

x x

A

B

x2..*

0..1

D

C

z

1

y

1

2

http://www.uni-due.de/fmi


• Ordnen Sie den CDs ihre validen OD- Instanzen zu!

• Generierung mittels CD2Alloy nach [KSV19]

Bereits existierender Aufgabentyp

1) 2)

a) b) c)

d) e)

A

B

z0..1

1

C

D

y

2

A

B

z1..2

1

C

x0..1

0..1

D

y2

b : B

c : C

: Cx

a : Aa1 : A

: Bz

z

c : C

x

: A

c : C

c1 : Cz

d : Dy

y a : A

c : C

: C

d : D

zy

ya : A

b : Bz



• Ordnen Sie den CDs ihre validen OD- Instanzen zu!

• Generierung mittels CD2Alloy nach [KSV19]

Bereits existierender Aufgabentyp

1) 2)

a) b) c)

d) e)

1: c, d, e 2: b, d, e

A

B

z0..1

1

C

D

y

2

A

B

z1..2

1

C

x0..1

0..1

D

y2

b : B

c : C

: Cx

a : Aa1 : A

: Bz

z

c : C

x

: A

c : C

c1 : Cz

d : Dy

y a : A

c : C

: C

d : D

zy

ya : A

b : Bz



• Alloy: deklarative Sprache, Beschreibung mittels Relationen, verwendet SAT-Solver

⇒ Übersetzung von CDs in Alloy-Spezifikationen

➡ Interpretation der gefundenen OD-Instanzen

Benutzung von Alloy (spezieller CD2Alloy [MRR11])

... one sig y extends FName {}... fun ASubsCD : set Obj { A }  fun BSubsCD : set Obj { B + CSubsCD }fun CSubsCD : set Obj { C + ASubsCD }... ObjLUAttrib[ASubsCD, y, BSubsCD, 1, 1] ObjLU[BSubsCD, y, ASubsCD, 0, 1] ...

⇒ ➡

d : D

: D

a : A

z

a1 : A

y

z

y

A

B

0..1

C

D

0..1

1..*z

1

y



• Aufgaben mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden • verschiedene Aufgaben (idealerweise pro Studierender) mit

ähnlichem Schwierigkeitsgrad • Korrektheit durch Synthese von Aufgaben

↪ Automatische Überprüfung von Einreichungen und automatisches Feedback zu Einreichungen

⇒ Abrufen und Überprüfen unterschiedlicher Lernkompetenzen durch verschiedene Aufgabentypen

Ziele der automatischen Generierung von Übungsaufgaben


www.uni-due.de/fmi 19.02.2020

A

B

c2..*

0..1

D

C

a

1

b1

2

6

• Aufgabe: ‣ Ordnen Sie allen Links im OD,

Beziehungen im CD zu! • Generierung: ‣ CD erstellen, wie bei altem

Aufgabentyp ‣ OD erstellen, wie bei altem

Aufgabentyp ‣ CD Beziehungen neu benennen

Aufgabentyp: Zuordnen von OD-Links zu CD-Beziehungen

c : C y

a : A

z

: By

x x








A

B

x2..*

0..1

D

C

z

1

y

1

2

c : C y

a : A

z

: By

x x


www.uni-due.de/fmi 19.02.2020

A

B

c2..*

0..1

D

C

a

1

b1

2

6






c : C y

a : A

z

: By

x x



• Aufgabe: ‣ Entscheiden Sie für die

gegebenen CD, ob sie gültig sind!

• Generierung: ‣ Erstellung eines

ungültigen CD ‣ Änderung des CD

» 4 (un)gültige CDs

Aufgabentyp: Gültigkeit von CDs entscheiden

A

C

B

x1

0..1

v1

D

y0..1

z

2..*

A

B

C

x1

0..1

D

y

0..1z2..*

A

B

C

x1

0..1

D

y

0..1z2..*

A

C

w*..2

*..2

B

x1

0..1

D

y0..1

z

2..*



• Aufgabe: ‣ Entscheiden Sie für die

gegebenen CD, ob sie gültig sind!

• Generierung: ‣ Erstellung eines

ungültigen CD ‣ Änderung des CD

» 4 (un)gültige CDs

Aufgabentyp: Gültigkeit von CDs entscheiden

A

C

B

x1

0..1

v1

D

y0..1

z

2..*

A

B

C

x1

0..1

D

y

0..1z2..*

A

B

C

x1

0..1

D

y

0..1z2..*

A

C

w*..2

*..2

B

x1

0..1

D

y0..1

z

2..*

A

C

B

x1

0..1

D

y0..1

z

2..*



• CD besteht aus Klassen und Beziehungen

• Eigenschaften des CD werden durch Prädikate ausgedrückt ‣ z.B. keine Vererbungszyklen ‣ Prädikate können gezielt

(de)aktiviert werden • Generator erzeugt alle CDs, die zur

entsprechenden Beschreibung passen (bis zu festgelegter Größe)

Alloy: Generierung von CDs

abstract sig Class {}

abstract sig Relationship { from : one Class,   to : one Class} ... sig Inheritance extends ↩↪ Relationship {}... pred noInheritanceCycles [is : ↩↪ set Inheritance] { no c : Class | c in ↩↪ c.^((~ from :> is).(is


• die Anzahl der Kompositionen mit falschen Multiplizitäten am Rautenende,

• die Anzahl der Relationen mit anderen falschen Multiplizitäten

• die Anzahl der Selbst-Beziehungen • ob es Doppelbeziehungen gibt • ob es gegenläufige Beziehungen gibt • ob es Mehrfachvererbungen gibt • ob es Vererbungszyklen gibt • ob es Kompositionszyklen gibt

Alloy: Prädikat zur Klassifikation von CDs

classDiagram[ ..., 0, 0, 0, False, False, False, False, False]



• Definition von Veränderungen eines CD als Hinzufügen / Entfernen maximal einer Beziehung

• Definition von Eigenschaften eines veränderten CD mit Hilfe des Prädikats classDiagram

Alloy: Änderungen von CDs

...

abstract sig Change { add : lone ↩↪ Relationship, remove : lone ↩↪ Relationship }

...



• Aufgabe: ‣ Wählen Sie alle gültigen Reparaturen für das

gegebene CD! 1 Füge eine Aggregation für C aus Bs hinzu, bei

der C 0..* mal und B genau einmal partizipiert 2 Entferne eine Vererbung, bei der A von C erbt 3 Ersetze eine Vererbung bei der A von C erbt

durch eine Vererbung bei der C von A erbt 4 Ersetze eine Vererbung bei der A von C erbt

durch eine Assoziation von A nach C, bei der A *..2 mal und C *..2 mal partizipiert

• Generierung: ‣ exakt wie bei vorherigem Aufgabentyp

Aufgabentyp: Reparieren eines invaliden CD

A

C

B

x1

0..1

D

y0..1

z

2..*










A

C

B

x1

0..1

D

y0..1

z

2..*

A

B

C

x1

0..1

D

y

0..1z2..*










A

C

B

x1

0..1

D

y0..1

z

2..*

A

C

w*..2

*..2

B

x1

0..1

D

y0..1

z

2..*



• Weitere Konfiguration der Aufgabentypen ist möglich: ‣ Komplexität anpassbar durch Änderung der Anzahl der

Elemente ‣ Wahl der angezeigten Komponenten in CD und OD

(Navigationsrichtung, Name) • Aufgabenvariationen möglich • Automatische Bewertung der erstellten Aufgaben möglich • Verwendung der Generatoren ‣ E-Learning-Kurs mit Aufgaben aller vorgestellter Typen ‣ Großflächiger Einsatz im Wintersemester 2020/21 geplant

Generierung verschiedener Aufgabentypen



Demo der E-Learning-Integration

https://autotool.fmi.iw.uni-due.de/mohol20
http://www.uni-due.de/fmihttps://autotool.fmi.iw.uni-due.de/mohol20

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