Programmierausbildung mehrsprachig von Anfang an eine erste Bilanz

Transkript

1 Programmierausbildung mehrsprachig von Anfang an eine erste Bilanz Roland Rüdiger 6. Norddeutsches Kolloquium über Informatik an Fachhochschulen, FH Brandenburg 11./12. Mai 2001

2 Übersicht 1 Motivation 2 Gegenwärtiger Stand 3 Beginn mit Oberon warum? 4... und weiter nicht nur mit Oberon 5 Erhoffte Synergieeffekte erste Bilanz

3 1. Motivation Beginn mit mehreren Sprachen in den ersten 3 Semestern: denkbare (aber weniger überzeugende) Gründe: Die Dozenten konnten sich nicht einigen. Viele Sprachen sind wichtig, also lehren wir viele Sprachen.... weitere... Andere (und hoffentlich eher überzeugende) Gründe: gelehrt werden sollen Konzepte, nicht nur Sprachdetails Wie vermittelt man Konzepte? Ansätze liegen im Spektrum populär mathematisch formalisiert Verständnis für Abstraktion setzt das Vorhandensein einer ausreichenden Anzahl konkreter Beispiele voraus. alles mit einer Sprache? mehrere Sprachen / Auswahl konkreter Sprachen: unabhängige Aspekte

4 2. Gegenwärtiger Stand Sem. Lehrveranstaltung Studiengänge Sprache (Vorl./Labor: 4/2 SWS) PI MI TI Oberon Java C/C++ 1 Informatik I 2 Informatik II Alg. und Datenstrukt. I 3 Informatik III Alg. und Datenstrukt. II Studiengänge in dieser Form erstmalig im WS 99/00 Generelles Ziel: Sprachgemeinsamkeiten und -unterschiede herausarbeiten Einige Schwerpunkte: Informatik I/II: Grundbegriffe der Programmierung, dyn. Datenstrukturen, Klassen, Vererbung, erweiterbare Strukturen (Oberon) Algorithmen und Datenstrukturen I (AuD I): Einf. in Java, Standardalgorithmen (Oberon und Java), Anwendungen des Java API AuD II: weitere Algorithmen, speziellere Themen Informatik III: Einführung in C/C++, STL

5 3. Beginn mit Oberon warum? Oberon Sprache in der Algol/Pascal/Modula-Tradition und ein Betriebssystem mit grafischer Oberfläche (gadgets, visuelle Programmierung) Autoren : Niklaus Wirth, Jürg Gutknecht; erste lauffähige Version: 1988 wesentliche Besonderheit: extrem kompakt und effizient: compiliertes Laufzeitsystem (1. Version): 150 kb! EBNF der Sprache Oberon: 1 DIN A4-Seite; komplette Sprachreferenz: 22 Seiten Sprache Oberon: hybrid (modular/objektorientiert) Symbiose von Sprache und Betriebssystem führt zu besonderem Potenzial: z. B.: Compilation von Beispielprogrammen aus einem elektronischen Lehrbuchs heraus (als Folge des Konzepts Text als ADT ) vollständige Neukonzipierung/Neuentwicklung: (bewußt) keine Kompatibilität mit dem Rest der Welt

6 Vorteile für die Lehre teilweiser Ausgleich unterschiedlicher Vorkenntnisse erste Schritte in der Lehre: faktisch wie Pascal Abstraktionsstufenmodell (prozedurale Abstraktion / Abstrakte Datenstrukturen/ Abstrakte Datentypen / OO) kann in Details studiert werden: Unabhängigkeit der Ebenen Folge der kompakten Syntax / Sprachbeschreibung: erhebliche Tiefe innerhalb der ersten 2 Semester ist erreichbar (z.b.: erweiterbare Strukturen, extensible programming, erhebliche Schritte Richtung Programmieren im Großen) Nachteile isoliertes System, aber: Component Pascal mit Entw.-Umgebung BlackBox nur marginaler Industrieeinsatz verglichen mit C/C++, Java Nachteil (oder doch eher Vorteil, Schulung in Flexibilität?): Eingewöhnung in andersartige Maushandhabung

7 Prototypisches Beispiel: Modulstruktur eines Grafik-Editors Design Pattern Erweiterbare Struktur, isolation of different concerns weitere Beispiele potenziell gleichartiger Struktur, etwa Rahmenstruktur für Algorithmen, Analyse-Tool für CAN-Bus,... Umsetzung mit handler große Anwendung: message-verteilung im Oberon-System selbst

8 4.... und weiter nicht nur mit Oberon Gründe technischer Art: Oberon realisiert ausdrücklich Minimalprogramm (Einstein: Make it simple, as simple as possible but no simpler. ) in Oberon (Variante aus der Standarddistribution) nicht realisierte Konzepte, u. a.: exception handling templates overloading abstract methods / classes interfaces Gründe didaktischer Art: keine zu enge (emotionale) Bindung an eine einzige Sprache Umsetzung auch von bekannten, verstandenen Konzepten in einer (noch) ungewohnten Sprache: nicht-trivial Ausbildung sollte auch Anteile an Schulung enthalten

9 5. Erhoffte Synergieeffekte erste Bilanz Synergieeffekte Entwicklung von Urteils- und Kritikfähigkeit im Bereich Programmiersprachen, aber fachlich adäquat und kompetent! Einsichten gewinnen Was ist wichtig, was weniger wichtig? Was sind die Konsequenzen von Entscheidungen der Sprachdesigner? (z. B. Existenz von garbage collector, Mehrfachvererbung) Man kann später in abstrakterer Weise über Sprachkonzepte sprechen, weil stets mehrere konkrete Beispiele zur Verfügung stehen. erste Reaktionen von Studierenden OK oder vielleicht doch Überforderung? Aufgabenstellung: Programme zwischen Sprachen übersetzen Risiken und Nebenwirkungen? evtl. doch verlieren in syntaktischen Details der einzelnen Sprachen? das Wald/Bäume-Problem

10 ENDE und Danke