English Title: Object-oriented Software Engineering in the secondary Education

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Abstract

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.

Translation of abstract (English)

Object-oriented software engineering becomes more and more important in education. Modelling competence as well as problem-solving skills, as postulated by the PISA study, can be well improved by it. In this thesis a concept for it will be developed, implemented and evaluated. The guiding ideas behind are the enhancement of both, the modelling competence and the skills of problem-solving, while object-oriented software engineering will be covered in its entire spectrum from requirement analysis through design up to implementation. The technical subjects will be structured first. Then they will be linked to the taxonomy of learning objectives for formulating educational goals. As didactic concept a procedure will be chosen and justified which runs contrary to the common way of software engineering. The resulting learning processes will then be presented by means of the well known UML activity diagrams and further elaborated. These final units are then implemented at three academies and compared against a control group at three other academies. For this purpose a test was designed. It was filled out by the students together with an IQ test and questionaires about basic conditions. The outcome of this evaluation shows that the implementation of this concept as well as the influence of the teacher and programming by the students during their free time are important factors. The newly developed concept is highly suitable as an introduction to object-oriented software engineering and is improving modelling competence as well as problem-solving skills.