Einstieg in das objektorientierte Programmieren mit Hilfe von Lernumgebungen

Abstract

Wie der Unterricht an einer Schule möglichst zielorientiert und effizient gestaltet werden kann, um die grundlegenden Konzepte der objektorientierten Programmierung darzustellen, ist die zentrale Fragestellung dieser Arbeit.<br />Um die Konzepte der objektorientierten Programmierung in didaktisch aufbereiteter Form im Unterricht zu behandeln, werden für eine Auswahl von geeigneten Lernumgebungen Unterrichtsszenarien erstellt.<br /> Die Auswahl der Lernumgebungen erfolgte mittels Evaluation anhand einer Liste von Kriterien, die einerseits prüfen, in welchem Ausmaß die Konzepte der objektorientierten Programmierung jeweils umsetzbar sind, andererseits aber auch Aspekte rund um den Schulkontext sowie der didaktischen Aufbereitung berücksichtigen. Dabei wurden nicht nur die Möglichkeiten der Lernumgebungen analysiert, sondern auch ihre Grenzen ausgelotet. In die engere Wahl für den Einsatz im Unterricht kamen die Lernumgebungen BYOB, Greenfoot, BlueJ und Java-Editor, für die jeweils Unterrichtsszenarien erstellt wurden.<br />Die entwickelten Unterrichtsszenarien basieren auf zwei verschiedenen Ansätzen, die die jeweils vorhandenen Hauptmerkmale der Lernumgebungen berücksichtigen. Spielerischer Ansatz Der spielerische Ansatz lässt sich mit den Lernumgebungen BYOB und Greenfoot wegen ihrer grafischen Ausgabe gut umsetzen und hat als Hauptmerkmal die sehr niedrige Einstiegsschwelle. Durch die Visualisierung der Objekte kann mit gezielter Auswahl von Beispielen die Vorstellung des Objektbegriffs gefördert werden, allerdings muss man bei der Behandlung der objektorientierten Modellierung auf die durch die Lernumgebungen vorgegebenen Beschränkungen achten.<br />Modellierungs-Ansatz Der Modellierungs-Ansatz, für welchen sich BlueJ und Java-Editor als Lernumgebungen eignen, geht von den Konzepten der objektorientierten Modellierung aus. Da keine Einschränkungen durch die Lernumgebungen vorhanden sind, ist hier der Vorteil der freien Wahl des Objektdesigns gegeben, der durch die höhere Einstiegsschwelle etwas relativiert wird. In den Unterrichtsszenarien werden nicht nur die schon genannten Aspekte berücksichtigt, sondern unter anderem auch bekannte Fehlvorstellungen, die von den Schülern und Schülerinnen entwickelt werden können.<br />

How to teach the concepts of object oriented programming in the context of secondary school in an efficient manner, is the central point of this diploma thesis.<br />To achieve this, it is proposed to employ selected programming environments tailored to programming novices in class together with learning scenarios, which have been developed during the work on this thesis. The set of programming environments was selected according to an evaluation process considering not only the capabilities of the programming environments regarding objectoriented programming but also including aspects with regards to the school context as well as didactic issues. The goal was to identify the feature set and the constraints of each programming environment.<br />As a result of the evaluation process the programming environments BYOB, Greenfoot, BlueJ and Java-Editor were selected.<br />Learning scenarios tailored to the selected programming environments have been developed based on two different approaches as outlined in the following.<br />Playful approach For the playful approach learning scenarios with a low barrier for pupils were created using BYOB and Greenfoot. Due to the grafical output objects are visualized and therefore it is possible to foster the imagination of objects with this approach. The main drawback is that during the object design phase one has to consider the given limitations of these programming environments. Modelling-based approach No limitations originating from the programming environments regarding object design are given when using BlueJ or Java-Editor, but the barrier for beginners is a bit higher.<br />Not only the points mentioned above were considered during creation of the learning scenarios, but also aspects like avoiding object misconceptions of pupils.<br />