KIF460:Wie lernt man Programmieren (sinnvoll, effizient) ? (Austausch, Brainstorming)

Programmieren lernen

Beispiele

• TU Darmstadt:
  • Programmiervorkurs (1 Woche vor Semester)
    • reines Programmieren (Java, da in Vorlesungen verwendet)
    • Computersysteme in der Uni verwenden
    • ohne Vorkenntnisse
    • Schematisches ist ein Wenig enthalten
      • Wird in der Vorlesung ausfürlich genug behandelt
  • Java & Racket im 1. Semester und Java weiterhin im 2.
  • bis ins 3. Semester in Uebungen enthalten
  • 4. Semester Programiersprachen werden

• TU Dortmund:
  • Programmiervorkurs (1 Monat vor Semester)
    • Auch für Studierende mit Vorkenntnissen geeignet
    • Es wird auf wenigstem Vorwissen aufgebaut
      • schnelles Tempo
      • Fortgeschrittene helfen Anderen
    • Einschraenkung auf basis Befehlssatz, erweiterte Befehle nachbauen
  • Caffeine & Code
    • gegen Ende des Semesters / Anfang der Semesterferien
    • Tutoren von Veranstaltungen bieten privat selbstgestellte Zusatzaufgaben an
    • in großer Runde
    • quasi private Klausurvorbereitung
  • Vorlesungen
  • 1. S: typisch Java einstieg
  • 2. S: Algorithmik realisieren
  • 3. S: Softwaretechnik (UML, ...)
  • 4. S: Softwarepraktikum (Projektgruppen, Selbststaendig, ...)
  • 5. S+: Wahlpflicht Softwareentwicklungs-Vorlesungen
  • 30% nur Programmieren, Algorithmik und Datenstrukturen (Java, C, Haskell)
• Kiel:
  • Aehnlich zu TU Dortmund
  • Sozialproblematik wird mit Bonusaufgaben angegangen
  • Programming challenges kurs von Fachschaft ausgehend
    • Raetselaufgaben mit grossen Eingaben
    • Teamarbeit
    • 1.-5. Fachsemester empfohlen
    • zum Spass, nicht pflicht
  • 1. Semester: OOP (Java + Konzepte)
  • 2. Semester: Betriebs-/Kommunikationssysteme (ein wenig C)
  • 2. Semester: (Algorithmen in Java Umsetzen)
  • 3. Semester: Java Nebenlaeufigkeit + Generics
  • 3. : Prolog
  • 4. : Softwaretechnik
  • weiter nicht bekannt
• HU Berlin:
  • 1 Modul 1. Semester
    • Code wird vorgelesen
    • Begleitend entsprechende Uebungen
• Tuebingen:
  • 1. S: OOP
  • 2. S: Prozedurell (Racket)
  • Nichts weiter bis Projektarbeiten
    • dort *koennen* ca. 1 bis 2 pro 10er gruppe "programmieren"
• Goettingen:
  • 1. S: Java
  • 1.5 S: C-Kurs
  • 2. S: Haskell und Assembler
  • 2. S: Gruppenarbeit Java
• Heidelberg:
  • Vorkurs
    • begrenzt viele Plaetze (50)
    • C++
    • Skript durcharbeiten mit Hilfe vor Ort
    • breit gefaecherte Durcharbeitungsquote
  • 1. S: C++ in 2 Modulen (Vorlesung + Uebung / Kurs mit live-Uebung)
  • 2. S: Algorithmen und Datenstrukturen (Python)
  • allgemein Veranstaltungen mit C++/Python ein Wenig
• HSK:
  • 1. S: Clicky Bunty (Lego Mindstorms)
  • 2. S: Java (langsames tempo)
  • Theorie und Praxis laufen Zeitlich sehr auseinander
    • Thematisch auch, Zeitlich ist groesseres Problem
    • Mit Prof muss darueber gesprochen werden
      • (Gespräche werden aktuel begonnen)
• TU Dresden:
  • 1. S: Lego Mindstorms + Python
  • C, Python, Java wie bei Anderen
  • Diverse Programmierkurse von Fachschaft ausgehend
    • keine Pflichtveranstaltung, wird jedoch so wahrgenomen
    • nicht zwangslaeufig fuer Vorlesung benoetigt
• Emden:
  • 1. S: kein Programmieren
  • 2. S: Verzweiflung

Probleme / Loesungen

Ausstehende Fragen:

• Wie geht man mit unterschiedlichen Erfahrungen um?
• Balance Praxis/Theorie?
• Wie stellt man Aufgaben verstaendlich? (Praxis vs Prinzip)
• Welche Sprache eignet sich? Wahlkriterien?
• Best practices / Coding conventions (in welchem Rahmen?)
• Ziel?
  • Spass?
  • Vorbereitung Studium?
  • Freizeit-Motivation?
• Spannende Beispiele?
  • nicht nur langweiliger Pytagoras

Meinungen

• Nur Folien statt ausprobieren ist nicht zu empfehlen
  • => Live-Coding
    • grosse Probleme bei Anderen, da Prof zu schnell und Anfaenger*innen kommen nicht mit ("keine Chance")
• Abstraktes Prinzip lernen ist schwierig
  • Algorithmen + Datenstrukturen Modul ist sehr hilfreich
    • Problemstellung
    • Algorithmus vorstellen
    • Loesung selbsstaendig
      • Problem wird erkannt
      • Algorithmen zusammensetzen erforderlich
      • "Baukasten" von Algorithmen
  • Darmstadt Vorkurs
    • Anfang: Was ist programmieren Einfuehrung
    • Beispiel: Kochrezept
      • Anweisungsschreibweise
        • 1. Kartoffeln schneiden
        • 2. Kartoffeln anbraten
        • 3. ...
    • Fuer Schulklassen:
      • 2 Personen teams
      • Aufgabe: "Druecke den Lichtschalter"
      • 2. Person muss in Teilanweisungen exakt unterteilen
        • "Hebe den Arm"
        • ...
  • Meinungsbild "Ist Unterteilung in Einzelanweisungen hilfreich?"
    • Hilft nicht jedem
      • eher labyrinth algorithmisch loesen (java-kara like)
    • Anderen hilft es
      • gerade bei niedrigem Wissensstand mit computern
    • Neukombination von elementaren Bestandteilen ist essentiell zu Lernen
  • Java-Kara als Beispiel
    • "Zum Kleeblatt laufen" mit Kochrezeptsystem erklaeren
  • 2 geschachtelte Schleifen als Einstiegsaufgabe schon schwierig
    • klein anfangen "wie gebe ich x aus"
• Praxis / Theorie
  • 3 Mal snake implementieren
    • mit Array
    • mit Liste
    • mit OOP
    • positive Erfahrung
      • Es gibt nicht nur einen Weg zur Lösung
      • Bausteine kennengelernt
        • koennen verschieden zusammengefuegt die gleiche Aufgabe loesen

• Beispiel Kiel Haskell Vorlesung
  • grossteil Sprachelemente kennenlernen
  • es werden nur Methoden benutzen, welche auch selber implementiert werden können
  • aufteilung auf
    • Vorlesung
    • Uebung
    • Testat
• Meinung: Von Hand auf Papier programmieren ist nicht effektiv zum Lernen
  • Grund: Leute, die nur am Rechner programmieren greifen auf IDE funktionen zurueck
    • => fallen in (nicht E-) Klausur durch
  • Goettingen
    • in bis zu 5 Kohorten, genuegend Computer vorhanden fuer E-Klausur
    • paar Ersties installieren IDE trotz Abraten
    • Vorteil von Start am PC: Als Anfaenger*innen schnell Erfolgserlebnisse
• Meinung: Mit IDE beschaeftigen ist Sinnvoll
  • hirzu giebt es gemischte meinungen.

Welche Sprache?

• Wurde in vielen AKs bereits ausgiebig besprochen
• ist sehr abhaengig von Situation vor Ort

Coding conventions

• Meinung:
  • Anfangen mit schlecht Formatierten und Kommentierten Code
  • Spaeter verbessern
• Gegenmeinung:
  • Am Anfang immerhin erwahnen, nicht durchzwingen, aber erwaehnen
    • "So macht man einen Kommentar"
    • Kommentare sind Sinnvoll
    • Variablennamen sind wichtig
    • ...
• Aufgabenstellung enthalten "Alle funktionen muessen kommentiert werden"
  • Bei nicht dokumentierten funktionen gibt es 0 Punkte
  • Es wird als Sinnvoller erachtet, conventions von vornhinein zu lernen
• Nutzt guidelines nach eigener Auswahl, aber einheitlich
• Vorlesung beinhaltet haeufig code quality Bemerkungen
  • ab 2. Vorlesung wird code quality in Uebungspunkte einbezogen
• Meinung: Selbsterkenntnis schwierig fuer Korrektur
  • 1. S Helfen ist schwieriger bei geringer code quality
    • Unnoetige Arbeit
    • => Am Anfang richtige Grundzuege beibringen ist Sinnvoller
• Viel manuelle Auswertung bei anwesenden Hochschulen, bei einigen automatisch, auch mischungen existieren
  • Wenn Tutor bei Korrektur nicht durchsteigt gibt es 0 Punkte
  • Testate
    • => Tutor muss nicht selbst den code verstehen
    • Kandidat*inn muss Code selbst erklären
    • Hat Kandidat*inn seinen Code "selbst geschrieben"/verstanden
• Prof: "Bestanden."
  • ohne feedback, ohne nachfragen, einfach draufschauen

Unit Tests automatisch

• Fall A: sehr gut, da instant feedback und gute Rueckmeldung
• Fall B: schlecht, falls nur einmalige Abgabe und intransparente tests
• Fall C: 3 Versuche
  • mit Rueckmeldung
  • bei 3 Fehlfaellen manuelle ueberpruefung mit Teilpunkten
  • Zeitbeschraenkt
  • Vorgehende uebungen unbegrenzt
• Fall D: Oeffentliche und private tests

• Fall C wird allgemein nicht gut angesehen
  • zu hoher Druck fuer Studierende
  • mehrfaches Hochladen besser, als automatische Sperre
  • Schafft aber wohl eine geringere Durchfallquote (da als Klausurzulasung nötig)
• Compileprobleme bei Abgabe sind problematisch
  • imports
  • Systemabhaengige Fehler
  • ab 2. Semester 0 Punkte bei fehlschlagender Kompilation

Fehlermeldungen - Wie gehte ich damit um?

• 1. Live-coding im Vorkurs:
  • befehl absichtlich Falsch schreiben
  • "was denkt ihr passiert?"
  • ausfuehren => Fehlermeldung
  • Aufbau von Fehlermeldung erklaeren
  • Exkurs Fehlermeldungstypen
    • Ausfuehren macht nichts kaputt, keine Angst!
• Testen von Abgaben, bei Fehlern darauf eingehen
  • wie gibt man Rueckmeldung?
    • strittig
• Musterloesungen Sinnvoll?
• An HS mit IDE (Eclipse) wird funktion von IDE verwendet, um Fehler zu beheben
• 1. + 2. Vorlesung: Helpdesk
  • Tutor fuer Problemfragen bzgl. Fehler (Stacktraces, ...)
  • Tutoren bieten bereitwillig Hilfe an (Sprechstunden)
• Programmierkurse
  • Probleme mit Fehlermeldungen wegen anderen Begrifflichkeiten in Vorlesung
  • Fachbegriffe unterscheiden sich von Professor*in zu Professor*in
• Viele Begriffe aus der Informatik sind nicht allen bekannt
  • aufpassen
  • ermutigen zu Nachfragen
• Prof hat Schwierigkeiten, Programmierkompetenzen einzuschaetzen
  • zu schnell ueber LinkedList, ...
  • auch wenn leicht erscheint kann Aufgabe sehr schwierig sein

Fehlgeleitete Professoren

• Fall A: 1., 2. S (Jena):
  • 1. S: C
  • 2. S: Java
  • Vorlesung mit Folien
    • formale Anschauung, sehr abstrakt
    • keine Beispiele
    • kein live coding
  • Pro Woche mind. 4 Uebungsserien
    • Pflichtabgaben
    • Pruefungszulassung durch Uebungen
    • ~8% Klausur pro Woche durch Uebungspunkte
  • Problematisch fuer Programmieranfaenger*innen, da schon erste Uebung zur Klausur gehoert
    • ca. 10h Aufwand pro Uebungsserie fuer Anfaenger*innen
    • Testate und Kurzklausren zusaetzlich
    • zu wenig Zeit am Tag
  • mit Prof geredet
    • Problem besteht seit Jahren
    • Studierende merken, dass Vorlesung ihnen nichts bringt
      • gehen ggf. nichtmehr zu Vorlesung und lernen sebststaendig
    • Professor merkt, dass Vorlesung sich leert
    • interpretiert als Erfolg seiner im Vorraus hochgeladenen Folien
    • Meinung: Es sollte immer einen Mehrwert haben in der Vorlesung zu sein
• Fall B: Professor*in bringt getrennt Aufgaben fuer Studierende mit Vorkenntnissen
  • gaben Zusatzpunkte fuer Klausur
  • dadurch bevorzugung von Studierenden mit Vorkentnissen
  • direkt geblockt vom Dekan
• Fall C: Mindstorm
  • Vorlesung: Hier habt ihr das Programm, hier die Blaetter, macht mal.
  • Profesor*in musste mild korrigieren, um das Problem zu umgehen
• Fall D: Darmstadt:
  • neuer Professor hat im "rechtlichen Rahmen" ein programm aufgebaut
    • hat Fachschaft und Studierende abgeblockt "nur weil ich es anders mache"
    • Gespräche haben geholfen

Herangehensweisen an Professor*innen

• Fall C
  • Email mit details und klagen
  • Prof hat sich schliesslich entschuldigt
• Als Fachschaft an Prof herangehen
  • nicht als Studierende, sondern als Repraesentant
    • Vertreter*innen statt Individuen
    • => braucht Fachschaft, die sich fuer Studierende einsetzt und "nicht nur am Saufen interessiert ist"
• Fall B
  • Klausur musste stark runtergesetzt werden
  • Es haette proaktiver gehandelt werden muessen
• Fall D
  • ein Student ist nun Hilfskraft und schreibt das Skript
• Mehrfach aufgetreten, dass Studierende selbst Skript schreiben und in Vorlesungen mitwirken
• Abblocken von Professor*innen ist von Fall zu Fall extrem
  • Auch andere Organisationen (Hilfsgruppen, etc.) moeglich von Fachschaft ausgehend
  • Fallstudie: Angebot zum Bessern
    • Protokolliertes Gespraech
    • Regelmaessige Ruecksprachen
    • => Auf Dauer hat sich die Situation gebessert
    • Evaluation der Vorlesung mit Ampel system zur Verstaendlichkeit
      • explizit am Ende eines Kapitels
      • Ampel gruen => melden
      • Ampel gelb => melden
      • Ampel rot => melden
      • Alternativ mit Link (anonymisiert)
        • ggf. geringere Motivation?
          • muesste getestet werden

Ziele der Programmierkurse

• Viele Professor*innen
  • moeglichst schnell, moeglichst viel halbwegs laufender code
  • z.B. 10 minuten Sprint fuer Aufgaben ("3-Zeiler", aber enormer Stress mit Aufgabe lesen)
• einfachen Klartext in Algorithmen uebersetzen -> nicht immer Sinnvoll
  • existierende Loesung implementieren wird selten in Praxis verlangt
• Softwareengineering
  • Klartext Aufgaben (bis zu 2xA4)
    • Pseudo-real
    • Sinnvoller, als "pseudo-code-text"
• Motivation zu Programmieren
  • Wofuer ist es gut?
  • kann Spass machen!
  • Warum will ich programmieren koennen?
  • Keine schwierigen Probleme am Anfang
    • besser kleine Probleme für schnelleres Erfolgserlebnis
• Anregen das eigene Probleme oder Ideen in Programmen umgesetzt werden können
  • Neue Sachen lernen durch eigenen Ansporn
• Wie kann ich mir selbst Informationen beschaffen?
  • Negativbeispiel: Hier ist die C Referenz, lern das
  • Bekannte Websites
    • stack overflow
      • Anekdote: Es gibt Programm das automatisch bei Fehlern stack overflow befragt und ersten fix testet
  • Selber erforschen von Websites ist wichtig

Erfolgreiche Freizeitanregungen?

• Bsp: Links zu online-Raetseln fuer Freizeit
  • Vorschlag für Professor*innen: Pflichtabgaben erweitern
    • Normaler Teil
    • + Zusatzfunktionen ohne Vorgabe koennen implementiert werden
      • "Bauen Sie noch 2 Zusatzfeatures fuer 2 Bonuspunkte"
      • Zusatzfeatures koennen selbst ausgedacht werden
      • Kreativitaet wird gefoerder
    • Im Bereich Spielentwicklung
      • Bsp. Worms
        • Mögliche Zusatzimplementierungen:
          • andere Projectiele
          • Huepfen
          • ...
    • Erfolgsmodell mit sehr kreativen zusatzfeatures
• Code wars AK
  • Spass, foerdert motivation
• Professor*innen live-coding
  • nicht einfach, da verschiedene Lerngeschwindigkeiten
  • nach und nach an ein Problem herangehen ist vorteilhaft
• Lego Mindstorm als Motivation gemeint
  • hier gescheitert, haette ggf. funktionieren koennen
• ACM Library fuer grafische objekte
  • Graphisches Resultat sichtbar
  • sehr einfache Programme waren am "coolsten"
  • grafische Herangehensweise fuehrt zu kreativem Umgang
    • ueber Aufgabe hinaus
    • library weiter erforschen
  • Motivationsfoerdernd
  • kann aber auch einschuechternd wirken (depends on library)

Cheat sheet fuer Programmierkurse?

• TU Darmstadt ist dabei, so etwas zu entwickeln
  • Link folgt [hier]
  • (Wenn ich das bis zur naechsten KIF nicht gemacht haben sollte erinnert mich dran, Viele Grueße Kevin)