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Programmierung in der Lehrerausbildung

Bettina Timmermann, TU Dresden

Abstract: In diesem Artikel wird der Frage nachgegangen, welche Rolle die Programmierung und die Vermittlung von Programmiersprachen in der Lehrerausbildung spielen soll. Im Vordergrund stehen dabei grundlegende Konzepte der Problemlösung und deren Umsetzung in verschiedenen Programmierparadigmen. Außerdem wird über Erfahrungen berichtet, die an der TU Dresden in der seit Wintersemester 1991/1992 durchgeführten Lehrerausbildung gewonnen wurden.
 

1. Algorithmierung/Programmierung - eines der Kerngebiete der Informatik

Die Algorithmierung/Programmierung ist eines der zentralen Wirkprinzipien der Informatik. Auch im Alltag nimmt die Programmierung ständig weiter zu, so sollen z.B. Videorecorder, Anrufbeantworter, Handy, aber auch Waschmaschine oder Elekroherd programmiert werden.
Bei Waschmaschine oder Herd geschieht dies meist mit einfachen Schaltereinstellungen - bei Handys kann dies schon etwas mehr Aufwand erfordern. Wichtig ist dabei stets eine gewisse Strukturierung von Abläufen.
Sowohl in der Schule und erst recht im Studium ist deshalb eine Arbeitsmethodik zum Problemlösen zu vermitteln, die sich in die folgenden vier Schritte fassen läßt: Problemanalyse, Modellbildung, Algorithmierung/Implementierung und Modellkritik
 

2. Klassische Programmierung im Kleinen versus Objektorientierung und Programmierung im Großen

Die Grundprinzipen der verschiedenen Programmierstile wie imperative, funktionale oder logische Programmierung lassen sich relativ gut bereits anhand kleinerer Problemstellungen erfassen und umsetzen. Dabei stellen Funktionen eine besonders einfache Umsetzung der Begriffe: Eingabe (über Parameter) - Verarbeitung (Berechnungsvorschrift) - Ausgabe (Rückgabe des Funktionswertes) dar. Allen diese "klassischen" Programmierstilen liegt letzten Endes eine sequentielle Arbeitsweise zugrunde (Fließbandarbeit).
Die Objektorientierung bringt eine ganz neue Sichtweise zum Tragen, die bereits in der Modellierungsphase eine Rolle spielt: Man arbeitet mit Objekten, die aus Objektklassen abgeleitet werden und über deren Eigenschaften und Methoden verfügen. Die Objekte können Botschaften miteinander austauschen und auf diese Botschaften reagieren. Dies läßt sich durchaus mit "Teamwork" vergleichen. Bei der Programmierung der Methoden wird jedoch auf die klassische imperative oder funktionale Programmierung zurückgegriffen.
Ein wichtiger erster Schritt in Richtung Objektorientierung kann darin bestehen, daß man vordefinierte Objektklassen zur Gestaltung einer nutzerfreundlichen Oberfläche für die Ein- und Ausgabe verwendet und zunächst die elementaren Grundbegriffe der imperativen oder funktionalen Programmierung vermittelt und nutzt. Die ist sowohl mit MSW Logo, Delphi, JavaScript und anderen Sprachen möglich. (bezgl. Delphi s. /2/)
 

3. Ereignissteuerung in Logo - oder: Logo - eine nach wie vor aktuelle Programmierumgebung für die Schule

Mit diesem Beitrag soll keinesfalls eine Neuauflage des uralten Sprachenstreites wieder entfacht werden. Vielmehr soll auf die Ergebnisse der Arbeitsgruppe „Programmiersprachen„ des 5. Fachdidaktischen Gesprächs verwiesen werden. Dort wurden einige wesentliche Kriterien für die Auswahl einer Sprache für den Informatikunterricht herausgearbeitet. Diese Kriterien erfüllt Logo sicher nicht in allen einzelnen Punkten. Dennoch eignet sich Logo sehr gut für die Umsetzung eines Gesamtkonzeptes der informatischen Bildung: Außerdem stellt MSW Logo eine Reihe von Grundprozeduren und Grundfunktionen zur Arbeit mit vordefinierten Objektklassen wie Fenstern, Labels, Button usw. bereit. Dies ist eine wesentliche Erleichterung für die Ein- und Ausgabe, da man ja sonst bei allen Logo-Funktionen die genaue Anzahl und vor allem auch Reihenfolge der Argumente beim Aufruf einer Funktion beachten muß (bezgl. Logo s. /3/).
 

4. Erfahrungen aus der Ausbidung von Lehrern an der TU Dresden

In der Ausbildung der Informatiklehrer für Mittelschulen (Realschulen) und Gymnasien wird in den ersten 3 Semestern des Grundstudiums ein relativ großer Zeitrahmen für die Algorithmierung/Programmierung bereitgestellt. Seit mehreren Jahren beginnen wir im 1. Semester mit der funktionalen Programmierung in Logo und setzten danach mit imperativer Programmierung in PASCAL fort. Dabei wird die Grafik erst am Ende des Vorlesungszyklus zur funktionalen Programmierung geboten. Seit dem Wintersemester 1999/2000 wird nach der Grafik auch bereits auf die ereignisgesteuerte Programmierung mit MSW Logo eingegangen. Dies soll den Übergang zur imperativen Programmierung unter Delphi erleichtern. Dennoch macht die wesentlich komplexere Programmierumgebung Delphi den Anfängern sehr große Probleme.
Leider bleibt im Hauptstudium der Mittelschullehrer nur noch wenig Zeit. So wurde im Sommersemester 2000 erstmalig ein Kurs zur Programmierung für das Web (Sprache: Javascript) angeboten, der sehr großen Zuspruch fand. Im Hauptstudium der Gymnasial- und Berufsschullehrer hingegen wird seit Anfang an sowohl logische Programmierung mit Prolog als auch objektorientierte Programmierung (bisher mit Borland Pascal, ab Sommersemester 2000 mit Objekt Pascal unter Delphi) angeboten. Außerdem gibt es eine Vertiefungsrichtung "Algorithmierung/Programmierung - Programmierparadigmen".
 

Literatur:

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