Lehr- Lernprozesse im Informatik-Anfangsunterricht

Das life3-Unterrichtskonzept
„Was wir brauchen, um die Essenz einer komplexen Entwurfsaufgabe in den Griff zu bekommen,
sind Code erzeugende Werkzeuge, die das konzeptionelle Modell 'zum Laufen bringen', es sprachlich
umformen in ein Programm.“
Durch den Einsatz Code generierender Werkzeuge wie Fujaba sollte also das Bereichswissen
auf der Ebene bleiben, die mit den CRC-Karten betreten wurde: das Design bzw. das Modellieren.
Damit sollte also die Notwendigkeit entfallen, ein mentales Modell über die Interna
des Rechners zu vermitteln, damit die Schülerinnen und Schüler ihre CRC-Karten-Modelle
implementieren können. Ob das gelingt, wird in der empirischen Untersuchung zu prüfen
sein.
Die bereits angedeuteten unterrichtsmethodischen Zugänge zur Softwareentwicklung und
Werkzeugunterstützung (vgl. Kap 5.3 ab S. 52), also die Inhalte, die im Cognitive Apprenticeship
'tricks of the trade' – heuristisches Wissen – genannt werden, spielen eine wichtige
Rolle. Durch die Benutzung von Story-Pattern ändert sich, wie oben beschrieben wurde, tendenziell
der Implementationsstil: Assoziationen werden eher zur Laufzeit geändert,
Objektstrukturen werden dynamischer (vgl. Kap 5.3 ab S. 52). Durch die Verbindung von
Modellierung und Implementierung wird die Vernetzung der beiden Bereiche in der Vorstellung
des Novizen gefördert. Daher kann die Verwendung von Fujaba dazu führen, dass die
Implementation in der Wahrnehmung der Lernenden 'objektorientierter' wird: Die Implementation
erfolgt ebenso wie die Modellierung der CRC-Karten und der UML-Klassendiagramme
auf der Ebene des Modellierens. Aktivitätsdiagramme beschreiben, welche Objektstrukturen
aufgebaut und welche Änderungen an den Objektstrukturen erfolgen sollen. Wesentlich ist,
dass es beim Beschreiben dieser Änderungen bleibt – die algorithmische Umsetzung wird
durch den im Hintergrund generierten Quelltext zur Laufzeit erfolgen und muss nicht implementiert
werden.
Implementieren wird so zu einem Formalisierungsschritt, der den Entwurf mit CRC-Karten in
der UML-Notation präzisiert. Diese Möglichkeit führt zu einer Thematisierung wichtiger objektorientierter
Grundkonzepte wie Klasse, Verantwortlichkeit und Beteiligte nicht nur in der
Anfangsphase auf CRC-Karten, sondern auch beim Klassendesign in UML und der Implementation
in Fujaba. Die semantische Lücke zwischen Implementation und Design ist klein,
da die Implementation mit Aktivitätsdiagrammen und Story-Pattern auf eine Art erfolgt, welche
Klassen, Objekte und deren Beziehungen (sprich: Objektstrukturen) in den Mittelpunkt
der Aufmerksamkeit rückt. Dadurch werden diese Begriffe und Konzepte im Sinne kognitiver
Flexibilität (siehe oben S. 77) in verschiedenen Anwendungszusammenhängen und aus verschiedenen
Blickwinkeln wiederholt thematisiert.
Die Schülerinnen und Schüler lernen etwas über die generelle Vorgehensweise der Softwareentwicklung,
über die Phasen Analyse, Design und Implementation. Die Unterrichtsmethodik
vermittelt eine Art didaktischen Softwareentwicklungsprozess, dessen Umrisse in Tabelle 24
beschrieben werden.
1. Analyse mit CRC-Karten
2. Design mit UML (und Story-Pattern)
3. Implementation der Fachlogik mit Story-Pattern (Fällt also mit dem Design zusammen)
4. Implementation der Benutzungsschnittstelle
Tabelle 24 Unterrichtsmethodische Vorgehensweise zur Erstellung von Programmen.
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