Objektorientierter Softwareentwurf in der Sekundarstufe II

Der objektorientierte Softwareentwurf spielt in der Bildung eine immer wichtigere Rolle. Mit ihm kann die Modellbildungskompetenz und die Problemlösefähigkeit, wie sie u.a. in der Pisa-Studie gefordert werden, gut gefördert werden. In dieser Arbeit wird ein Konzept hierfür entwickelt, umgesetzt und evaluiert. Als Leitgedanken bei der Entwicklung dient die Förderung der Modellbildungskompetenz und der Problemlösefähigkeit, wobei der objektorientierte Softwareentwurf in seiner ganzen Breite von der Anforderungsanalyse über das Design bis zur Implementierung bearbeitet wird. Dazu werden zuerst die fachlichen Inhalte strukturiert und diese anschließend zusammen mit einer Lernzieltaxonomie in einer Lehrzielmatrix verknüpft, um so die Lernziele festzulegen. Als didaktisches Konzept wird ein dem üblichen Entwicklungsverlauf beim Softwareentwurf entgegengesetztes Vorgehen gewählt und begründet. Die entwickelten Lernprozesse werden dann mit Hilfe von Aktivitätsdiagrammen dargestellt und feiner ausgearbeitet. Zur Evaluation des Konzepts wurden die ausgearbeiteten Einheiten an 3 Schulen umgesetzt und mit einer Kontrollgruppe an 3 weiteren Schulen verglichen. Dazu wurde ein Test entwickelt und zusammen mit einem IQ-Test und Fragebögen zu den Randbedingungen von den Schülern und Eltern ausgefüllt. Das Ergebnis der Evaluation zeigt, dass die Verwendung dieses Konzepts aber auch der Einfluss des Lehrers und die Beschäftigung der Schüler mit dem Programmieren in der Freizeit wichtige Faktoren sind. Das entwickelte Konzept ist gut geeignet in den objektorientierten Softwareentwurf einzuführen und die Problemlösefähigkeit und die Modellbildungskompetenz im Vergleich zur Kontrollgruppe zu fördern

Entwicklung und Erprobung eines Instruments zur Messung informatischer Modellierungskompetenz im fachdidaktischen Kontext

Die Auswertung der Ergebnisse internationaler Vergleichsstudien haben Mängel am deutschen Bildungssystem aufgedeckt. In diesem Zusammenhang rückte die Vermittlung von Kompetenzen in das Zentrum bildungspolitischer Lösungsstrategien. Um die Qualität des deutschen Bildungssystems zu sichern, wird die Entwicklung nationaler Bildungsstandards gefordert, die verbindliche Anforderungen an das Lehren und Lernen in der Schule darstellen. Diese Bildungsstandards sollen sich nach Vorgaben des Bildungsministeriums für Bildung und Forschung auf wissenschaftlich fundierte Kompetenzmodelle stützen, die in Zusammenarbeit von Fachdidaktikern, Fachwissenschaftlern und Psychologen entwickelt werden. Ebenso wird hier explizit die Einbeziehung und Entwicklung entsprechender Verfahren zur Testentwicklung gefordert.In Anbetracht dieser bildungspolitischen Umstände, beschreibt die vorliegende Dissertationsschrift die Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten Kompetenzstrukturmodells und eines Kompetenzmessinstruments für einen zentralen Teilbereich der informatischen Bildung, der objektorientierten Modellierung. Um die Bedeutung des Gegenstandsbereichs zu verdeutlichen, wird die Relevanz der Modellierung für die Informatik aus fachwissenschaftlicher und fachdidaktischer Perspektive erörtert. Im weiteren Verlauf wird dargestellt, wie die Gestaltung eines Kompetenzstrukturmodells in zwei Schritten erfolgen kann. Zunächst erfolgt eine normativ theoretische Ableitung von Kompetenzdimensionen und -komponenten anhand von einschlägiger Fachliteratur. In einem weiteren Schritt findet die empirische Verfeinerung des theoretischen Rahmenmodells durch eine Expertenbefragung (durchgeführt in 2009 und 2010), bei der Fachwissenschaftler, Fachdidaktiker und Fachleiter für das Fach Informatik befragt wurden, statt. Auf Grundlage des wissenschaftlich fundierten Kompetenzmodells wirdBased on the outcomes of international studies, which show the inadequateness of the German education system, fostering learners' competencies becomes increasingly relevant. In order to further improve the quality of the German education system, educational policy requires the education system to implement national educational standards. These standards delineate how learning and teaching in schools should take place. Teaching and learning should be based on empirically-grounded competence models that should be developed by domain experts and psychologists cooperatively. For the evaluation of these competence models, educational policy demands the development of appropriate instruments to measure relevant competencies as well. In order to fulfill these demands, the development of an empirically-grounded competence model and a respective instrument will be described for the domain of computer science modeling. First, the relevance of object-oriented modeling for computer science education will be shown. Hereafter, the development of an empirically-grounded competence model and an associated test instrument will be shown.The development of the competence model requires two intermediate steps: In the first step it will be shown how the dimensions and components of the model can be derived theoretically. In a second step, the competence model will be refined empirically by referring to the results of the qualitative content analysis of experts interviews conducted in 2009 and 2010. In the interviews, three groups of experts have been interviewed: (1) experts of computer science, (2) experts of computer science education and (3) expert computer science teachers.Based on the empirically-grounded competence model, the development of an instrument for measuring competencies will be described. Here, the creation of items to prove the respective competencies covered in the competence model will be illustrated.Tag der Verteidigung: 05.06.2013Paderborn, Univ., Diss., 201