Roland KüstermannSoftwareunterstützung in der Programmierausbildung

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Wissen im Bereich Informations- und Kommunikationstechnologien gehört zu den wichtigsten Erfolgsfaktoren einer Unternehmung, nicht nur in wirtschaftlichen, sondern auch in wissenschaftlichen Einsatzgebieten. Bedingt durch die Aufgabe der Universitäten, Studierende auf den Berufseinstieg vorzubereiten, ist die Vermittlung fundierter Grundlagen der Informatik in der Regel Bestandteil aller natur- und ingenieurswissenschaftlich ausgerichteten Studiengänge. Zu diesen Grundlagen gehören unter anderem Programmierkenntnisse.

Nicht zuletzt die Anforderungen des Bologna-Prozesses und die Einführung der Studiengebühren haben dafür gesorgt, dass immer mehr Dozenten die traditionellen Lehrformen kontinuierlich weiterentwickeln. Dabei wird speziell in technologieorientierten Veranstaltungen über eine automatisierte Softwareunterstützung der Lehre nachgedacht. Allerdings müssen die jeweiligen Besonderheiten der Anwendungsdomäne hinsichtlich didaktischer Anforderungen analysiert, Potentiale für Verbesserungen identifiziert und Einsatzszenarien abgeleitet werden. Die Einbettung elektronischer Unterstützung in ein ganzheitliches Ausbildungskonzept ist darüber hinaus von großer Wichtigkeit.

Der Verfasser entwickelt ein ganzheitliches Blended-Learning-Szenario für große Veranstaltungen sowie unterstützende Softwarewerkzeuge. Es deckt alle Phasen der Ausbildung von der Vermittlung der Inhalte bis hin zur abschließenden Lernkontrolle ab. Dazu wurden didaktische Anforderungen aus den Besonderheiten der Anwendungsdomäne abgeleitet und Verbesserungspotentiale identifiziert. Exemplarisch wurde dies am Beispiel der Programmierausbildung in Form eines integrierten Konzepts vorgestellt, bei dem der Problemlösungsprozess theoretisch und praktisch in Präsenzphasen und die Vermittlung der Konzepte der gewählten Programmiersprache in einer Onlinephase erlernt werden. Zur Unterstützung der Onlinephase wurden didaktische Anforderungen aufgestellt, verwandte Arbeiten und Werkzeuge analysiert und anhand eines Kriterienkatalogs gezielt Anwendungen neu- bzw. weiterentwickelt. Stellvertretend seien Visualisierungen zum Verständnis der hinter Syntax und Semantik verborgenen Dynamik und ein entwickeltes semiautomatisches Verfahren zur Reduktion des Korrekturaufwands um durchschnittlich 54% genannt.

Für die Organisation der Ausbildung wurde eine OpenSource Lernplattform um auf WebServices basierende, standardisierte Schnittstellen erweitert. Das Konzept wurde durch lernzielorientierte und erfolgsabhängige Lernpfade realisiert. Zur engen Verknüpfung von Inhalt und Softwaretools wurden die eingesetzten Werkzeuge über die geschaffenen Schnittstellen in den Lernkontext eingebettet. Abschließend stellt der Autor ein Konzept für die Durchführung von Onlineprüfungen vor, das die mannigfaltigen Anforderungen aus technischer und organisatorischer Sicht erfüllt, sich aber speziell durch Rechtssicherheit auszeichnet.

Das Konzept und die Werkzeuge wurden nicht nur an Studierenden des Studiengangs „Wirtschaftsingenieurwesen“ der Universität Karlsruhe (TH) prototypisch getestet, sondern auch an Schülern der Oberstufe. Mittels statistischer Tests wurden Lernerfolge verglichen und Einflussfaktoren der verschiedenen Technologien untersucht. Umfragen zu Konzepten, Inhalten, Technologie und Anwendung schließen die Studie ab. Insgesamt wurden bereits über 1500 Studierende durch Onlineklausuren in Zusammenarbeit mit der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften und dem Rechenzentrum geprüft.

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