Spaß und Erfolg beim Programmieren begleitet von guter Unterstützung wünschen sich vermutlich alle Studierenden, die Informatik oder ein verwandtes Fach studieren. Das Projekt „Learning by Coding“ beschäftigt sich damit, dass diese Erwartungen erfüllt werden. Hierzu wurden die Programmieren-Vorlesungen im 1. Studienjahr grundlegend überarbeitet und neu gedacht, begleitet von didaktischen Evaluationen und dem Aufbau einer unterstützenden, technischen Infrastruktur.
Technologische Kompetenzen, wie Softwareentwicklung und speziell das Programmieren, zählen als Schlüsselfaktoren für die erfolgreiche Bewältigung der digitalen Transformation und gewinnen somit in allen Studiengängen an Bedeutung. Im Projekt „Learning by Coding“, das im Jahr 2023 vom Stifterverband und dem MWK mit rund 40.000 Euro gefördert wurde, geht es um die Verbesserung der Grundlagenveranstaltungen Programmieren. Hierfür wurden innovative Konzepte erarbeitet, die nicht mehr auf traditionellem Frontalunterricht basieren. Self-paced Learning, Peer Learning, Pair Programming, Programmieren mit dem Einsatz von Robotics sind nur einige Beispiele von neuen Methoden, die von den beiden Professoren Melanie Baur und Sebastian Speiser, didaktisch begleitet von Johanna Sedlmair vom SkiLL (Servicezentrum für kompetenzorientiertes & innovatives Lernen & Lehren an der HFT Stuttgart), erprobt und pilotiert wurden.
Schon in der Vorbereitungswoche Ende September ging es für die neuen Erstsemester des Bachelor-Studiengangs Informatik mit dem Programmieren los. In einer interdisziplinären Projektaufgabe gründeten diese ein fiktives Start-up, das selbstfahrende Autos entwickelt. Die Studienanfänger analysierten zunächst, welche Expertise dafür notwendig ist und in welchen Vorlesungen aus dem Informatikstudium sie diese erwerben können. Danach wurde es praktisch und die Teams entwickelten Prototypen der Autos, die durch individuelle Programmierung für das fiktive Start-up optimiert wurden. Die Jury kürte abschließend die Gewinnerteams (siehe Fotos). Die herausfordernde Projektaufgabe fand bei allen Teilnehmenden großen Anklang, zum Beispiel bei Rafael Lettieri, der „ein großer Fan der Projektaufgabe war.“ Auch der stellvertretende Semestersprecher Miro Liebel „kann die Vorbereitungswoche nur weiterempfehlen. Es ist eine tolle Möglichkeit schon vor Vorlesungsbeginn vor allem einige Kommiliton:innen kennen zu lernen und erste Kontakte zu knüpfen.“ Was den Erstsemestern aber vor allem in der Vorbereitungswoche gefallen hat? Lego, wie die am Ende der Woche durchgeführte Umfrage zeigt (siehe Abbildung). Die Autos wurden mit den Lego Spike Prime Education Sets umgesetzt, einer sehr niederschwelligen und zugleich motivierenden Art mit blockbasiertem Programmieren anzufangen.
Die Studierenden hatten nicht nur Spaß am kreativen Bauen, sondern nutzten die Zeit, um sich besser kennenzulernen und erste Einblicke in die Studien- und Prüfungsordnung sowie das Studium selbst zu gewinnen – alles in allem ein äußerst gelungener Auftakt ins Studium.
Bei der Lehr- und Lernkonferenz von Stifterverband und MWK, die am 18.10.2023 in der Liederhalle in Stuttgart stattfand, wurden das Konzept und die Gewinnerautos präsentiert. Petra Olschowski, die Ministerin für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg, begutachtete die selbstfahrenden Autos mit den programmierten Zusatzfeatures neugierig.
Im neu angelegten „Programmieren-Café“ treffen sich nun wöchentlich die Studierenden des ersten Semesters der Informatik und Wirtschaftsinformatik, um in ungezwungener Atmosphäre Vorlesungsstoff gemeinsam zu wiederholen und Programmieraufgaben zu bearbeiten. In diesem informellen Umfeld stehen Mentorinnen und Mentoren aus dem dritten und vierten Semester bereit, um offene Fragen zu klären und gezielt Unterstützung zu bieten. Das Peer-Learning-Konzept findet so großen Anklang, dass nach der ersten Durchführung ein größerer Raum gefunden werden musste. Nach mehreren Wochen erfreut sich das Café mit 40-50 Teilnehmenden weiterhin großer Beliebtheit.
Weitere Unterstützung erfahren sowohl die Lernenden als auch die Lehrenden durch eine neu angelegte Datenbank mit Übungsaufgaben, zu der alle Professor:innen des Fachbereichs beigetragen haben. Mit wenigen Befehlen lassen sich nun adressatengerecht Aufgaben mit Lösungsweg zu den gewünschten Themen freischalten.
Für die Programmier-Vorlesungen in der Studieneingangsphase gibt es ebenfalls neu entworfene und bereits erprobte innovative Konzepte, die sich bewusst von den traditionellen Methoden des Frontalunterrichts mit Code auf Folien und separaten Übungsterminen abwenden. Die Lerneinheiten werden in kleinere und leichter zu handhabende Abschnitte mit integrierten Übungsaktivitäten aufgeteilt. Diese neue Herangehensweise ermöglicht es den Studierenden, das frisch Gelernte direkt in der Vorlesung anzuwenden und sofort festzustellen, ob noch Unklarheiten bestehen. Dabei werden die Beispiele bei Bedarf von der Lehrperson direkt in einer Entwicklungsumgebung präsentiert. Dies ermöglicht eine verstärkte Interaktion mit Studierenden, die häufig Fragen zu bestimmten Schritten im Programm oder zur Durchführbarkeit alternativer Lösungskonzepte haben.
In einer weiteren Vorlesung wurden Jupyter Notebooks verwendet. Statt herkömmlichen Folien erhielten die Studierenden interaktive Skripte, in denen der Beispiel-Code direkt von den Studierenden bearbeitet werden konnte. Diese Form erlaubt auch die Integration von Miniübungen, die oft nur 1-3 Zeilen Code erfordern und in wenigen Minuten erledigt werden können.
Die neu entwickelten Konzepte für die Einführung in die Programmierung verfolgen das Ziel, höhere Effektivität, verstärkte Interaktion und mehr Praxisnähe zu ermöglichen. In dieser Lernumgebung übernimmt die Lehrperson die Rolle eines Lerncoachs, der flexibler auf die individuellen Programmierkenntnisse der Studierenden eingehen kann, um sie bei der Erreichung ihrer Lernziele zu unterstützen.
Eine abschließende TAP-Evaluation (Teaching Analysis Pol), die das SkiLL durchgeführt hat, bestätigte, dass dieses Lehrkonzept bei den Studierenden gut ankommt. Dabei konnten diejenigen Bereiche ermittelt werden, in denen möglicherweise Änderungen oder Anpassungen vorgenommen werden können, um die Lehrveranstaltungen weiter zu optimieren.
Die im Projekt „Learning by Coding“ erprobten Methoden und Konzepte, haben die Grundlage für eine individualisierte und effektivere Lehr- und Lernumgebung geschaffen, die von den Studierenden sehr positiv aufgenommen wurde. Auch wenn das Projekt offiziell zum Jahresende 2023 ausgelaufen ist, soll es im Jahr 2024 weitergehen, damit Studierende aller Fächer ihre algorithmischen Fähigkeiten weiterentwickeln können, um komplexe Probleme zu analysieren, systematisch Lösungen zu entwickeln und Daten effektiv zu interpretieren, eine Basiskompetenz im digitalen Zeitalter.
Die nun anstehende Vorbereitungswoche wird in der Informatik erneut nach diesem Vorgehen durchgeführt werden. In diesem Sinne wünschen wir allen Studierenden happy Coding!