Programmieren

Aus Unterrichtsmaterial
Version vom 26. Januar 2022, 13:16 Uhr von Maik Krisanov (Diskussion | Beiträge) (Definitionen von Programmierung ergänzt; PRIMM ergänzt)

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Bei der Definition des Programmierens kann zwischen einem engeren und weiteren Begriffsverständnis unterschieden werden. Thuné & Eckerdal (2009) unterscheiden daher fünf unterschiedliche Arten, wie Programmieren wahrgenommen werden kann. Die Wahrnehmungsweisen steigern sich dabei dahingehend, dass das Verständnis von Programmieren schrittweise immer weiter gefasst wird. Das wohl engste Verständnis von Programmieren ist das Nutzen einer Programmiersprache, um Programmtexte zu schreiben. Weiter kann Programmieren als eine Denkweise gesehen werden, die Anweisungen in einer Programmiersprache so zueinander in Beziehung setzt, dass sie bei der Ausführung des Programms geschehen. Darüber hinaus kann Programmieren als Herstellung von Computerprogrammen, wie sie im täglichen Leben vorkommen, verstanden werden. Ein noch weiteres Begriffsverständnis wird dadurch definiert, dass zusätzlich zum oben Beschriebenen, Computerprogrammierung als Argumentationsmethode gesehen wird, die eine Problemlösung ermöglicht. Das weiteste Begriffsverständnis sieht letztlich das Programmieren als eine Art des Denkens, um Probleme zu lösen, die zur Erstellung von Computerprogrammen führen, wie sie im täglichen Leben vorkommen. Zusätzlich wird Programmieren als eine Fertigkeit wahrgenommen, die außerhalb des Programmierkurses und für andere Zwecke als die Computerprogrammierung eingesetzt werden kann.  

Definitionen von Programmierung

In der Literatur gibt es einige Definitionen von Programmierung, welche einander z.T. ergänzen und z.T. widersprechen. Hier sind einige aufgeführt

Programmierung als präzise Kommunikation zwischen Menschen

Matthias Felleisen sieht Programmierung als den Prozess, Code zu schreiben. Code, nach seiner Auffassung, ist ein Stück Information, welches auf möglichst präzise Weise Ideen zwischen Menschen kommuniziert. Daraus folgt unmittelbar der Anspruch, für jedes Feld der Expertise eine Programmiersprache zu haben, welche die Ideen aus dem jeweiligen Feld möglichst einfach in hoher Präzision darstellen kann. Wenn Programmierung also primär als Kommunikation zwischen Menschen gesehen wird, ist die Wahl (oder Entwicklung) der verwendeten Programmiersprache von zentraler Bedeutung. [1]

Programmierung als Prozess mit Blick auf das Endprodukt

Programmierung wird von einigen Expert:innen als ein Prozess gesehen, in dem einer Maschine Anweisungen gegeben werden, welche zu einem späteren Zeitpunkt oder wiederholt auszuführen sind[2][3]. Eine Zusammenfassung solcher Anweisungen zu einer Abfolge aus Eingabe, Verarbeitung, und Ausgabe wird auch "Programm" genannt. Manche Definitionen enthalten des Weiteren, dass die Eingabe variabel sein kann, was z.B. das Einstellen einer Mikrowelle oder das Verwenden von Markdown aus der Definition von Programmierung ausschließt - nicht aber das Programmieren von Office-Skripten[3].

Diese Definition von Programmierung beinhaltet auch den Prozess, von einer Idee angefangen zu einem Endprodukt zu gelangen, welches die gewünschte automatisierte Funktion erfüllt. Dazu muss eine programmierende Person u.A. Komplexität abstrahieren und in einem kreativen Prozess neue Lösungen suchen und finden.

Ansätze zum Unterrichten von Programmierung

PRIMM

PRIMM ist ein Ansatz zur Unterrichtung von Programmierung in fünf Schritten: Predict, Run, Investigate, Modify, Make[4]. Es hat eine empirisch nachgewiesene Effektstärke von r=0.13 auf die Leistungen in Programmier-Tests.

Predict & Run

Im ersten Schritt geht es darum, dass Lernende vorhersagen, was ein Programmcode tun wird, wenn er ausgeführt wird. Nach der vollständigen Vorhersage werden die Vorhersagen unterschiedlicher Lernender miteinander verglichen und diskutiert. Erst dann wird der Code ausgeführt und das tatsächliche Ergebnis beobachtet.

Investigate

Im Investigate-Schritt bekommen die Lernenden Fragen gestellt, welche die Effekte einzelner Code-Teile abfragen. Das Beantworten der Fragen sollte in der Form von Diskussionen stattfinden, welche zwischen den Lernenden geführt werden. Damit kann u.A. auch das Vokabular zum Beschreiben von Code trainiert werden.

Um geeignete Fragen zu stellen, kann z.B. das Block-Modell verwendet werden. So können zuerst Fragen zu nicht-intuitiven Atomen, danach zu Blöcken, und schließlich zu Relationen und dem ganzen Programm gestellt werden.

Modify & Make

Zuletzt geht es darum, den Lernenden den Schritt vom Lesen und Verstehen von Code zum Schreiben von Code zu ermöglichen. Dazu werden den Lernenden Aufgaben gestellt, in denen sie ein bereits fertiges Programm modifizieren müssen, um z.B. seine Funktionalität zu ändern oder einen Bug zu fixen. Diese Aufgaben werden zunehmend umfangreicher, bis die Lernenden schließlich Aufgaben bekommen, in denen sie ein vorgegebenes Problem mit komplett neuem Code lösen müssen.

Strategien zum Gestalten von Einsteigerkursen Programmierung (Merrienboer et al.)

Experten-Ansatz

Spiral-Ansatz

Lese-Ansatz

STREAM

Schwierigkeiten von und Strategien für das Unterrichten von Programmierung

  1. Felleisen, M.; ACM. 2018. A Programmable Programming Language. CACM 2018. https://www.youtube.com/watch?v=91hynuuM_As
  2. Alan F. Blackwell. 2002. First Steps in Programming: A Rationale for Attention Investment Models. In Proceedings of the IEEE 2002 Symposia on Human Centric Computing Languages and Environments (HCC'02) (HCC '02). IEEE Computer Society, Washington, DC, USA
  3. 3,0 3,1 Schulte, Carsten. 2013. Reflections on the role of Programming in Primary and Secondary Computing Education. https://panda.uni-paderborn.de/pluginfile.php/1835874/mod_resource/content/2/Schulte_2013_Reflections%20on%20the%20role%20of%20programming%20in%20primary%20and%20secondary%20computing%20education.pdf
  4. Sentance, S.; Waite, J.; Kallia, M. 2019. Teaching computer programming with PRIMM: a sociocultural perspective. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/08993408.2019.1608781