Erlernen von Programmieren an Oberstufen der Gymnasien Österreichs durch Computergrafik- unterstützte Ausgabe

Abstract

Das Lernen von Programmieren ist für Anfänger eine Herausforderung. Verschiedene Fähigkeiten und Fertigkeiten müssen miteinander kombiniert werden, um die Kompetenz Programmieren erlangen zu können. Die erforderten Fähigkeiten für erfolgreiches Verständnis des Programmierens sind mathematischer, logischer und EDV-technischer Natur. Zu den EDV Fertigkeiten zählen der Umgang mit dem Computer und die Beherrschung einer Programmiersprache. Der Prozess des Lernens einer Programmiersprache und die Entwicklung der Denkweise ist ein Prozess, der neben dem regelmäßigen Auseinandersetzen mit der Thematik ausreichend Zeit zum Verarbeiten erfordert. In den Lehrbüchern wird Programmieren mit einer Programmiersprache vermittelt und wirkt für Einsteiger meist sehr komplex und trocken. Ein Grund für diese trockene Wirkung ist das textbasierte Arbeiten, welches in den meisten Lehrbüchern gezeigt wird. In den letzten Jahren stellten sich zum klassischen Frontalunterricht andere motivierende Faktoren, wie aktive Gestaltung des Unterrichts oder Förderung unterschiedlicher Sinne beim Lernen als förderlich heraus. Eine zentrale Rolle nimmt aktives Lernen und eine Kombination aus auditivem und visuellem Lernen ein. Speziell die visuelle Aufbereitung in der Vermittlung von Wissen ist förderlich bezüglich der Lerneffizienz. An Österreichs Oberstufen der Gymnasien ist für die Anzahl der zu vermittelnden Lehrinhalte die Zeit knapp bemessen und Lerneffektivität ist bei SchülerInnen gefordert, um in kurzer Zeit eine stark ansteigende Lernkurve zu generieren. Aus diesem Grund ist eine Methode gefordert, die dieses Vorhaben in der Vermittlung der Kenntnisse im Programmieren effektiv unterstützt. Aus persönlicher Erfahrung in der Programmierung ist das Begreifen von abstrakten Lehrinhalten durch Visualisierung einfacher und effektiver. Dies führt zur hier vorgestellten Methodik zum Lernen des Programmierens durch visuell basierte Ausgabe zur Beschleunigung in der Vermittlung von Wissen. In dieser Arbeit werden zu Beginn aktuelle Forschungen und Grundlagen für die vorgestellte grafisch basierte Lernmethodik des Programmierens erarbeitet. Im Anschluss wird ein Vergleich zwischen der textbasierten „klassischen“ und grafisch basierten „grafischen“ Methodik gezogen und die Ergebnisse beschrieben. Am Ende werden die Ergebnisse konsolidiert und die Effektivität der „grafischen“ Methode beschrieben.

Learning programming is a challenging task as several skills, have to be learned. Some of those are mathematical knowledge, logical knowledge and knowledge about handling the computer. By having these skills, someone could start learning programming in a more or less effective way. However, the skill „programming“ describes the way of thinking some-one should achieve, not only writing correct code with the help of a programming language. But learning to think like a programmer needs time, as described above. Many different skills for solving software problems are needed. Therefore the way of learning is essential. Many books teaching how to program only show the right way of using a programming language and do not focus on the essential part: the way of thinking. Another problem shown in past researches is based on the way of teaching. Motivated by the right factors, student could achieve better results when learning new content. Using the method of active learning with combined audio and video sources for teaching caused much more effective learning results as humans are trained to remember faster and longer what they have seen or heard. In Austria, students are forced to learn a variety of clearly seprated topics within three years to gain knowledge about informatics before leaving high school. Breaking it down, the time for learning programming basics within a year are about 8 weeks, having 2 units à 50 minutes. So time is short and the teacher is forced to use an effective way to teach programming and show students how to think like a programmer. Having all these facts in mind, a method shown in this document is developed that is effective enough to achieve the goal of an effective learning curve. As personally experienced, learning programming is much easier having the right way of representing what is going on. The „classic“ way of showing what is going on is by having textual output, while the method developed here uses graphical output to represent what has been programmed. The aim of this research is to analyse the effectivness of graphical output over textual out-put. The structure of the document is as follows: analysis of actual research, basics used in the learning method developed and comparison between programming with textual output and programming with graphical output. In the end, the results are shown and a perspective is shown.