Programmieren Lehren Bericht über einen erneuten Anlauf

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1 Programmieren Lehren Bericht über einen erneuten Anlauf Johannes Brauer NORDAKADEMIE Hochschule der Wirtschaft 3. Mai 2007 Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 1 / 18

2 Warum nur? Überblick Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 2 / 18

3 Warum nur? Die alte Frage: Warum nur? Überblick Wie unterrichten wir Programmieren? Welche Programmiersprache? Welche Entwicklungsumgebung? Überhaupt eine Entwicklungsumgebung? Welches Programmierparadigma? wird aktuell bleiben! Beweise : Konferenzen wie SIGCSE Technical Symposium on Computer Science Education ITiCSE Innovation and Technology in Computer Science Education Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 3 / 18

4 Ausgangssituation: Warum nur? Überblick Programmierung 1: Einführung in die objektorientierte Programmierung (mit Smalltalk) Programmierung 2: Übertragung erlernter Grundbegriffe der Objektorientierung auf eine zweite Programmiersprache (zur Zeit Java) Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 4 / 18

5 Warum nur? Überblick Unzufriedenheit der Programmierung-2-Dozenten OO-Paradigma durch Studierende nicht verinnerlicht Prozedurale Denkweise bricht immer wieder durch. Schwierigkeiten beim Klassenentwurf Missbrauch von Vererbung Fallunterscheidung anstelle der Nutzung von Polymorphie Wechsel von Diplom- zu Bachelor-Studiengängen Moodle wurde zum Thema. Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 5 / 18

6 Überblick Warum nur? Überblick Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 6 / 18

7 Konzept Umsetzung Beispiele Fragen / Probleme Maßnahmen Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 7 / 18

8 Konzept Leitgedanken Konzept Umsetzung Beispiele Fragen / Probleme Maßnahmen Projektorientiertes Lernen: Jede Studentin bearbeitet während des ganzen Semesters eine Aufgabe. Testen von Anfang an Abduktives Lernen ermöglichen Web(Moodle)-gestützter Kurs Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 8 / 18

9 Umsetzung Konzept Umsetzung Beispiele Fragen / Probleme Maßnahmen Erstellung eines Moodle-Kurses, bestehend aus einem Vorlauf (Grundbegriffe der Informatik) projektbezogenen Lehreinheiten Die Lehreinheiten sollten einen weitgehend selbständigen Arbeitsfortschritt durch die Studierenden ermöglichen; bestehen aus: Verknüpfungen zu externen Dokumenten (Foliensätze, andere Quellen) Gruppenaufgaben Einzelaufgaben (Moodle-Tests) Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 9 / 18

10 Beispiele Konzept Umsetzung Beispiele Fragen / Probleme Maßnahmen Programmierung 1 Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 10 / 18

11 Fragen / Probleme Konzept Umsetzung Beispiele Fragen / Probleme Maßnahmen Wagnis: keinerlei Erfahrung mit dieser Art Programmierkurs Werden die Studierenden damit umgehen können? Was machen die Überflieger? Wie können die Nachzügler Anschluss halten? Wie geht man mit 60 Lösungsvarianten um? Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 11 / 18

12 Maßnahmen Konzept Umsetzung Beispiele Fragen / Probleme Maßnahmen Zerlegung der Gesamtaufgabe in Teilaufgaben Detaillierte Anleitungen für die Lösung der ersten Teilaufgaben Teilaufgaben bilden Synchronisationspunkte Überflieger präsentieren Musterlösungen. Dozent diskutiert Lösungsvarianten. Regelmäßiger Einsatz der statischen Code-Analyse Prüfung von Teillösungen durch vordefinierte Unit-Tests Testklassen in Moodle bereitgestellt Einstieg in testgetriebene Entwicklung Einstieg in die Benutzung des Debuggers Zwei Lehrpersonen für 18 Studierende Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 12 / 18

13 Erkenntnisse... Abduktives Lernen Was bleibt zu tun? Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 13 / 18

14 Erkenntnisse... Erkenntnisse... Abduktives Lernen Was bleibt zu tun?...gewonnen aus Beobachtung der Studierenden Feeback-Gespräche nicht durch systematische Erhebung...sind z. B. Projektaufgabe ist motivationssteigernd. Online-Kurs begünstigt konzentrierte Arbeitsatmosphäre. Studierende haben immer was zu tun. Online-Kurs ermöglicht selbständiges Nacharbeiten. Problem: der Das-mache-ich-später-Effekt Zum Ende der Veranstaltung hin klaffen die Ergebnisse auseinander. Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 14 / 18

15 Abduktives Lernen Erkenntnisse... Abduktives Lernen Was bleibt zu tun? Allgemein Erkenntnisgewinn durch abduktives Schließen Verfeinerung des induktiven Schließens Ableitung der besten Erklärung für ein Phänomen Abduktives Lernen wird gefördert durch interaktive Arbeitsweise mit Smalltalk Inspektion von Beispiel-Programmen mehrfache Ausführbarkeit von Moodle-Tests Belohnung durch grünen Balken Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 15 / 18

16 Was bleibt zu tun? Erkenntnisse... Abduktives Lernen Was bleibt zu tun? Experiment ist noch im Gange. Evaluationsmethode gesucht Verbesserung Abstimmung von Programmieraufgabe und E-Texten Verfeinerung der Unit-Tests Überflüssig machen des Dozenten Ausbau des Konzepts zum testgetriebenen Lernen Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 16 / 18

17 Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 17 / 18

18 [1] Atanas Radenski Python first : a lab-based digital introduction to computer science. In Proceedings of the 11th Annual SIGCSE Conference on innovation and Technology in Computer Science Education (Bologna, Italy, June 26-28, 2006). [2] Atanas Radenski Digital support for abductive learning in introductory computing courses In Proceedinds of the 38th SIGCSE Technical Symposium on Computer Science Education (Covington, Kentucky, USA, March 07-11, 2007). [3] Janzen, D. S. and Saiedian, H Test-driven learning: intrinsic integration of testing into the CS/SE curriculum. In Proceedings of the 37th SIGCSE Technical Symposium on Computer Science Education (Houston, Texas, USA, March 03-05, 2006). Johannes Brauer Norddeutsches Kolloqium 18 / 18

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