Lehre
Nr. 44

Studieneinstieg, nicht –ausstieg!

Elisabeth Reingard Wetzinger, Gertrude Kappel, Gerald Futschek | Institute of Software Technology and Interactive Systems

Was Sie schon immer übers Programmieren wissen wollten…

An der Fakultät für Informatik herrscht eine große Heterogenität der Studierenden in Bezug auf deren Bildungsvoraussetzungen, besonders beim Vorwissen über Programmierung.

Gerade im ersten Studienjahr der Studienrichtungen Informatik bzw. Wirtschaftsinformatik steht ein intensiver und anspruchsvoller Einstieg in das Programmieren am Plan –  Grundlage, Inhalt und Werkzeug für viele Lehrveranstaltungen im weiteren Studium. Das Erlernen bzw. Üben des Programmierens braucht Zeit und eine selbstbewusste und aufgeschlossene Herangehensweise. Mit START Informatik hat die Fakultät für Informatik ein Projekt zur Evaluierung und Optimierung der Qualität der Lehre im ersten Studienjahr geschaffen, um nicht zuletzt der aktuell hohen Drop-out Rate im ersten Studienjahr entgegenzuwirken.

Die Brücke zum Programmieren

Mit dem Brückenkurs Programmieren sowie dem PROLOG existieren bereits zwei äußerst erfolgreiche Angebote zur Angleichung der unterschiedlichen Kompetenzlevels der angehenden Erstsemestrigen in den Bereichen Mathematik und Programmieren. Noch vor dem eigentlichen Studienbeginn können in drei Wochen im September Grundlagen der Mathematik und des Programmierens aufgefrischt, nachgeholt und gefestigt werden, um den Studienbeginn zu erleichtern.

Warum ein MOOC?

Um angehenden Studierenden zusätzliche Unterstützungsangebote zum Studieneinstieg in Bezug auf Programmierung zu bieten, wurde die Idee eines offenen, einfach zugänglichen und kostenlosen Kurses als ideal für alle 581 mit Studienplatzzusage gesehen. Besonderer Fokus lag dabei auf jenen mit wenig bis keiner Programmiererfahrung, und jenen, die etwa aus Kapazitäts- oder Zeitgründen nicht an Prolog oder Brückenkurs teilnehmen können. Dadurch sollte ein orts- und zeitunabhängiges Erarbeiten der Inhalte im individuellen Lerntempo ermöglicht und die Vernetzung der angehenden Studierenden bereits vor Studienbeginn unterstützt werden. Diese Anforderungen lassen sich mittels eines sogenannten MOOC (massive open online course) erfüllen, einem frei zugänglichen Online-Kurs mit unbegrenzter Teilnehmer_innenzahl.

Vorläufer von MOOCs wurden bereits ab 2008 an der University of Manitoba in Kanada und ab 2011 an der Stanford University eingesetzt. Ab 2012 entstanden international bekannte Lernplattformen für MOOCs, sowohl kommerzielle als auch Open Source-Varianten.

MOOCs @ TU Wien

Die TU Wien sieht die Potentiale des Kursformats MOOC insbesondere als konkreten Schritt in der Förderung innovativer Lehr- und Lernformen, wie etwa inverted classroom, und der Digitalisierung in der Hochschule.

Dem Grundgedanken von MOOCs folgend, soll mit ihnen auch an der TU Wien zukünftig einem potentiell internationalen Publikum offener Zugang zu Bildung und Wissen auf höchstem Niveau angeboten werden. Gegenüber der breiten Öffentlichkeit, insbesondere Studieninteressierten, können MOOCs zudem als Kommunikationsmittel fungieren und transparent über Anforderungen und benötigte Studienvoraussetzungen informieren. Zugleich wird mit den Kursinhalten ein bedarfsorientiertes Werkzeug angeboten, um etwaige Wissens- oder Kompetenzlücken gezielt zu schließen.

Unser MOOC “Programmieren mit Processing”

Der Informatik MOOC wird derzeit durch ein interdisziplinäres Team mit Expertise in verschiedenen Schwerpunkten der Informatik, Programmierung und Fachdidaktik sowie Erfahrung in Wissenschaft, Forschung und Lehre an der Fakultät für Informatik der TU Wien entwickelt und beinhaltet eine Einführung in das Programmieren. In enger Zusammenarbeit mit den Lehrenden und Tutor_innen der Programmier-Lehrveranstaltung und Fachdidaktik-Expert_innen wurden zunächst der Umfang, die Ziele und die Konzepte für die einzelnen Kapitel des MOOC entwickelt. Es wird in der Programmiersprache Processing gearbeitet, die einen Schwerpunkt auf die Programmierung von Grafiken, Animationen und Benutzerinteraktionen ermöglicht und  so einen niederschwelligen und kreativen Einstieg ins Programmieren und schnelle, sichtbare Erfolge ermöglicht. Vorteilhaft ist auch, dass Processing auf JAVA basiert, das im ersten Studienjahr verwendet wird. Mit Hilfe eines didaktischen „roten Fadens“ durch den gesamten Kurs können Programmierkonzepte und Programmierbeispiele Schritt für Schritt eingeführt, vertieft, erweitert und geübt werden Zusätzlich ist der Kurs durch eine Bottom-Up-Herangehensweise in der Vermittlung von Programmierkonzepten charakterisiert: Zunächst wird an einem anschaulichen Beispiel ein neues Konzept einfach und verständlich erklärt, danach wird das entsprechende Konzept herausgearbeitet und auf die abstrakte Definitionsebene gehoben.

Produktion der Kursmaterialien und Aktivitäten

Ein Schwerpunkt bei der Entwicklung unseres MOOC war die Produktion der Erklärvideos. Basierend auf dem inhaltlichen Konzept des Kurses wurden detailliert ausgearbeitete Drehbücher geschrieben, die gesprochenen Text, Vermerke zu den visuellen Inhalten sowie konkrete Regie-Anweisungen enthalten. Diese wurden im Anschluss gemeinsam mit einem professionellen Filmteam produziert. Für die Produktionsarbeiten stellte uns GESTU (gehörlos erfolgreich studieren an der TU Wien) des Teaching Support Centers der TU Wien deren Produktionsraum zur Verfügung. Nachdem die Videos gedreht waren, wurden diese geschnitten, animiert und mit visuellen Einblendungen versehen. Insgesamt entstanden so bisher 23 Erklärvideos von je 3-8 Minuten.
Parallel zur Drehbuch- und Videoproduktion entwickelte das Kurs-Team Zusammenfassungen der Videoinhalte sowie weitere schriftliche Lernunterlagen, die zusammen ein umfassendes Skriptum des Kurses ergeben. Diese wurden um kreative Übungs- und Self-Assessment Beispiele ergänzt, die zum einen aus – teilweise aufeinander aufbauenden – Programmierbeispielen, sowie Multiple Choice, Zuordnungs-, Lückentext- sowie Drag&Drop Aufgaben bestehen.

Status und Ausblick

Im Juli und August 2017 wurden die ersten sechs der geplanten 10 Kapiteln fertig gestellt, in TUWEL implementiert und intensiv getestet. Diese wurden am 16. August für alle 581 Studierenden im Sinne eines Testlaufs als SPOC (small private online course) freigeschaltet, welche nach Absolvierung des Reihungstests eine Studienplatzzusage für ein Bachelorstudium der Wirtschaftsinformatik oder der  Informatik-Studienrichtungen für das Wintersemester 2017/18 erhalten haben.

In der Zeit zwischen der Freischaltung des Kurses bis zum Beginn des PROLOG wurde den Teilnehmer_innen zusätzlich zur generellen Kontaktmöglichkeit via eigener E-Mailadresse, in jeweils zwei zweistündigen Online- Sprechstunden pro Woche die Möglichkeit geboten, sich mit Fragen, Unklarheiten oder Anregungen direkt an das Kursteam zu wenden. Dieses Angebot wurde besonders in den ersten drei Kurswochen intensiv genutzt.

Mit Oktober 2017 beginnt für unser Kurs-Team die Evaluierung und Optimierung des aktuellen Kurses auf Basis des umfangreichen Feedbacks der Studierende und ausgewählter Testpersonen. Bereits jetzt zeigt sich, dass der Kurs von den Teilnehmenden sehr gut akzeptiert wurde: Von insgesamt 578 eingeschriebenen angehenden Studierenden des WS17/18 waren 404 im Kurs aktiv. Von diesen haben 66 den gesamten Kurs abgeschlossen bzw. über 80 TN mit Ausnahme eines Übungsbeispiels absolviert.

Im diesjährigen Brückenkurs zeigte sich außerdem, dass die Studierenden sicherer und experimentierfreudiger im Umgang mit der Laboreinrichtung, der Programmierumgebung und den Aufgabenstellungen sind. Sie waren selbstbewusster im Kontakt mit den Lehrenden und kamen bereits mit deutlich größerem fachlichem Vorwissen zur Lehrveranstaltung als jene im vergangenen Jahr.

Zurzeit wird der MOOC „Programmieren mit Processing“ auf Basis der Erfahrungen weiterentwickelt und um zusätzliche Kapiteln ergänzt. Damit soll ab Sommer 2018 für die nächsten angehenden Studierenden und für alle interessierten Studierenden, Lehrenden an Schulen wie Hochschulen, Schülerinnen und Schülern sowie der breite  Öffentlichkeit der vollständige Kurs als erster TUWien-MOOC öffentlich und kostenfrei zur Verfügung stehen.

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