Projektunterricht vs. Softwareprojekt

                                       von Michal Opel, 2002

Historisches zum Projektunterricht

Charakteristische Merkmale des Projektunterricht

Das Software-Projekt im Informatikunterricht

Phaseneinteilung von Unterrichtsprojekten

Phasen eines Software-Projekts

Links zum Thema

Projekt (latein: proiectum = nach vorn Geworfenes) = Plan; Vorhaben; Absicht; Entwurf.

Hinter dem im pädagogischen Umfeld benutzten Begriff „Projekt“ verbergen sich sehr viele - teilweise stark unterschiedliche - Bedeutungen. 

Definitionen: 

• Projektunterricht: Unter diesem Begriff soll ein Unterricht verstanden werden, der (nach Möglichkeit!) in erster Linie durch Selbstbestimmung und Selbsttätigkeit der Schüler bestimmt ist (Dabei sollte man realistisch sein und keine vollständige und echte Selbstbestimmung fordern, die die Schüler lediglich überfordert). In einem möglichst hohen Maße bestimmt die Gruppe durch plausibles, selbstständiges Handeln den Weg und löst die gestellte Aufgabe durch fächerübergreifendes Handeln in ihrer „natürlichen Umgebung“.
• Projektorientierter Fachunterricht: Hiermit ist ein Unterricht nach den Grundprinzipien des Projektunterrichts gemeint, der die Fachgrenzen nicht oder nur unwesentlich überschreitet.
• Fachbezogenes Unterrichtsprojekt: Die Grundgedanken des Projektunterrichts sind noch weiter reduziert. Der Lehrer gibt viel vor; steuert manche Aktionen.

Das im Projektunterricht durchgeführte pädagogische Projekt stellt den Versuch von Schülern, Lehrern, Experten, Eltern dar, Leben, Lernen und Arbeiten zu verbinden, so dass ein gesellschaftlich relevantes, schülergerechtes Thema innerhalb und außerhalb der Klasse bearbeitet werden kann. Der Arbeits- und Lernprozess ist dabei ebenso wichtig, wie das entwickelte Produkt. 

Organisationsformen des Projektunterrichts

• Projektwoche: Dies ist eine Organisationsform des Projektunterrichts, die sich seit Jahren eingebürgert hat. Vielfach wird „Projektunterricht“ bloß noch als „Projektwoche“ gedacht. Die zeitliche Festlegung ist insgesamt für das Ergebnis ungünstig. Sie hat zwar organisatorische Vorteile, damit lässt sich die ziemlich allgemeine Verbreitung jedoch nicht begründen.
• Projekttag: Dies ist eine weitere Organisationsform des Projektunterrichts, in der die anderen Formen verwirklicht werden können. Die zeitliche Begrenzung selbst bedeutet zwar eine Einschränkung bei den Zielen, ist aber keine Qualitätsminderung.

Einordnung des Projektunterrichts in die Unterrichtsform

• Sozial- und Aktionsformen im Unterricht

Beispiel für Projektunterricht: Typhusprojekt

„Das Typhusprojekt nimmt von einem Problem, das die Schüler bewegt, seinen Ausgang, nämlich von der Frage, warum Angehörige der Familie Smith, der zwei ihrer Klassenkameraden angehören, regelmäßig im Herbst an Typhus erkranken. Die Schüler versuchen zunächst eine gedankliche  Analyse des Problems, indem sie Hypothesen über mögliche Ursachen anstellen (Brunnenwasser, verdorbene Milch, Fliegen). Die Schüler erkunden dann die realen Lebensbedingungen der Familie Smith, indem sie ihr einen Besuch abstatten. Sie identifizieren nach diesem Besuch die Fliegen als  mögliche Ursache des Typhus und versuchen, eine reale Problemlösung zu erarbeiten. Diese Problemlösung, die unter Verwendung von Literatur und durch Befragung eines Experten erfolgt, mündet u.a. im Bau einer Fliegenfalle und eines Müllkübels mit Deckel, die Herrn Smith mit einem Bericht übermittelt werden. Herr Smith wendet diese Lösung in der Praxis an und hat damit Erfolg. Sein Haus bleibt künftig von Fliegen und damit von Typhus verschont." 

E. Collings (1923)

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Historisches zum Projektunterricht

unter Benutzung einer Vorlage von: Ludwig, M.: Projektorientierter Mathematikunterricht, in Zeitschrift „Mathematik in der Schule“, H. 34

 

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Charakteristische Merkmale des Projektunterrichts

Hier sind unterschiedliche Elemente des Projektunterrichts genannt, die unterschiedlich ideal realisiert werden können. Je nach der eigenen Einstellung, nach der eigenen Geübtheit und der Geübtheit der Schülerinnen und Schüler wird man eine Mischform nutzen, die dem Ideal möglichst nahe zu kommen versucht.

aus Klaus Mie/Karl Frey (Hrsg.): Physik in Projekten. Angelehnt an: Matthias Ludwig, Projektorientierter Mathematikunterricht, Folge 1, in Mathematik in der Schule 34 (1996), S. 5 ff

Charakteristischen Merkmale für Projektunterricht nach Gudjons

• Situationsbezug und Lebensweltorientierung
• Interessen der Beteiligten einbeziehen
• Selbstorganisation und Selbstverantwortung
• Gesellschaftliche Praxisrelevanz
• Zielgerichtete Projektplanung
• Produktorientierung
• Einbeziehen vieler Sinne
• Soziales Lernen
• Interdisziplinarität

 

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Das Software-Projekt im Informatikunterricht

Der Begriff des (Software-) Projekts findet sich in den Richtlinien und Lehrplänen aller Bundesländer, z.B. heißt es in den niedersächsischen Rahmenrichtlinien:

"Um praxisorientierte Problemstellungen zu bearbeiten und den prinzipiellen Ablauf der Erstellung von Software-Lösungen kennen zu lernen, bietet es sich an, ein Projekt durchzuführen. Es ergeben sich dabei Möglichkeiten, gesellschaftliche Auswirkungen der Verarbeitung von Daten und von Informatikmethoden zu erfahren."

Aus der etwas schwammigen und damit offenen Formulierung leiten wir ab:

• es handelt sich um eine Empfehlung, keine zwingende Vorschrift
• Projekte kommen so gut wie nie in der Schulrealität vor

ABER weil Informatiker projektartig arbeiten, gehört Projektarbeit in den Informatikunterricht.

Unter einem Software- oder informatischen Projekt verstehen wir eine Methode zur Verbesserung von Produkten und zur Leistungs- und Effizienzsteigerung. Dies steht dem Begriff des pädagogischen Projekts, das im Unterricht durchgeführt werden soll und durch soziales Lernen geprägt ist, gegenüber. Die gleichen Widersprüche werden beim Begriff Teamarbeit sichtbar. In informatischen Projekten sind die Teammitglieder Spezialisten, die die Gesamtprojektstruktur nicht kennen müssen, wobei im pädagogischen Projekt jeder als Generalist Überblick über das Gesamtsystem besitzen soll. Das Problem wird gelöst durch geschickte Zusammenstellung von Modulteams und organisatorische Maßnahmen (s. hierzu auch Schwill - Grundlagen des Projektunterrichts).

Bei einem informatischen Projekt handelt es sich um ein größeres Vorhaben, das in Gruppen- oder Partnerarbeit durchgeführt wird. Nach der Zeitdauer und dem Umfang des Projekts können wir drei Arten unterscheiden:

• Kurz- (ca. ein Viertel des Kurshalbjahres),
• Mittel- (Dauer wie Kurzprojekt, aber mehrere Projektteams),
• Langprojekt (Halbjahr, Teams arbeiten themengleich an einem Produkt).

Schwierigkeiten der Lehrer im Umgang mit Projekten

• keine praktische Erfahrung
• ungewisser Zeitaufwand
• "neue" Rolle des Lehrers
• Problematik der Leistungsmessung

Die Durchführung von Projekten im Unterricht bedarf einer guten Vorbereitung durch den Lehrer (hohe Anforderung an die Fachkompetenz).

Die Schaffung von konkret, anschaulichen Problemstellungen fördert eine erhöhte Aufnahmebereitschaft bei Schüler und fördert damit die Vermittlung der abstrakten informatischen Lerninhalte.

Der Begriff "Problem" ist aus lernpsychologischer Sicht durch drei Komponenten gekennzeichnet (Edelmann, 86):

• unerwünschter Ausgangszustand
• erwünschter Zielzustand
• Barriere, die die Überführung des Anfangszustands in den Zielzustand im Augenblick verhindert.

(Der Begriff "Aufgabe" unterscheidet sich hierzu, da wir bei einer Aufgabe Regeln kennen, die angewandt zur Lösung führen)

Das Ausbilden einer Problemlösefähigkeit bei Schülern wird durch die Informatik in Form von Strukturierungshilfen und Simulationsmöglichkeiten gefördert (Brauer u. Brauer, 73). Das Problemlösen mit Informatiksystemen ist eine allgemein anerkannte Leitlinie der informatischen Bildung (Friedrich, 95). 

Inhaltliches Hauptgewicht des Informatikunterrichts sollte nicht auf das Kennenlernen des technischen Aufbaus von Rechenanlagen oder auf das Erlernen einer Programmiersprache gelegt werden, sondern vielmehr auf 

• Methoden des Strukturieren, Mathematisieren und Algorithmisieren von Problemkreisen verschiedenster Gebiete, auf 
• Methoden des systematischen Programmierens und 
• Möglichkeiten des Einsatzes von DV-Systemen zur Behandlung komplexer Aufgaben.

Strukturierung des Informatikunterrichts 

• Projektphase (vermitteln neuer Lerninhalte, motiviert durch ausgewählte Problemfälle)
• Festigungsphase (zwischen Projektphasen dienen der Systematisierung, Wiederholung und Zusammenfassung; in diesen Phasen können Tests und Prüfungen stattfinden)

Aus Hubwieser, Didaktik der Informatik

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Phaseneinteilung von Unterrichtsprojekten

Durch die Stufen des unterrichtlichen Vorgehens (Motivation, Schwierigkeiten, Lösung, Tun und Ausführen, Behalten und Einüben, Bereitstellen-Übertragen-Integration), sowie die allgemein gültigen lernpsychologischen Vorgaben (Schaffung entspannter Arbeitsatmosphäre, Einordnung der Lerninhalte in größere Sinnzusammenhänge, Förderung aktiver Auseinandersetzung mit dem Stoff, Anbieten verschiedener Perspektiven und Zugänge (cognitive flexibility), Erzeugung möglichst authentischer Problemsituationen, Altersgemäße Darbietung der Lerninhalte) wird die Phaseneinteilung der Unterrichtsprojekte motiviert.

Problembegegnung     

Ein erster Kontakt mit der Problemstellung durch einen Praxisbezug wird hergestellt. Den Schülern wird die Notwendigkeit des Einsatzes neuer Techniken klar. Ziel der Phase ist Motivation, Veranschaulichung, Wiederholung und Festigung von früher Gelerntem. Typisch für diese Phase ist der Lehrer-, bzw. der Schülervortrag und das Unterrichtsgespräch. Als Medien sind originale Begegnungen, Film- und Bildmaterial, sowie Simulationen am Rechner denkbar.

Informelle Problembeschreibung

Die Schüler beschreiben das Problem. Die Beschreibung soll verbal oder graphisch möglichst ausführlich mit all seinen Randbedingungen durchgeführt werden. Ziel ist Schüler zu planmäßigem Handeln zu erziehen und das Training von Sorgfalt und Umsicht. Die Schüler arbeiten allein, bzw. in Gruppen. Medien: Textverarbeitung, Grafikprogramm. Das Ergebnis dieser Phase ist vergleichbar mit dem Pflichtenheft in der Softwareentwicklung.

Formale Modellierung

Die Schüler werden in dieser Phase

• Techniken zur Strukturierung von Information kennenlernen,
• zu Sorgfalt, Genauigkeit, systematischen Denken und Handeln erzogen werden, 
• lernen standardisierte Modellierungsverfahren kennen (z.B. ER, OO), 
• gewinnen Einblicke in Methoden zum Entwurf komplexer Informationssysteme und 
• ihre Abstraktionsfähigkeit wird gefördert.

Die Schüler arbeiten in Gruppen zusammen. Es wird ein Abschlussdokument erarbeitet. 

Implementierung und Realisierung

Ziel der Phase ist die Überprüfung und Veranschaulichung der entwickelten Modelle der letzten Phase. Sie dient überwiegend der Motivation der Schüler, die Vermittlung von Programm- und Programmierkenntnisse wird nicht angestrebt. Es wird in Gruppen gearbeitet.

Bewertung 

Ziel der Phase ist die Förderung der Kritik- und Urteilsfähigkeit der Schüler. In Diskussionen werden die Entwürfe und Realisierungen bewertet und mit Alternativen verglichen. Es werden Fragen beantwortet wie

• Was kann man verbessern?
• Welche Teilprobleme wurden nicht gelöst?
• Wo wurde das Problem vereinfacht?
• Welche alternativen Realisierungen gibt es?
• Welche Fehlerquellen gibt es und wie reagiert das System darauf?
• Konsequenzen im Hinblick auf Datenschutz, Arbeitsplätze?

In Unterrichtsprojekten werden Teamfähigkeit, Zeitplanungsstrategien und Kommunikationstechniken entwickelt und eingeübt. 

Ein Wort zur Leistungsmessung bei Unterrichtsprojekten

Grundsätzlich sollte man unterscheiden zwischen der Beurteilung des Projektprozesses bzw. der Ergebnisse (Produkte) einerseits und der Schülermitarbeit im Sinne der Leistungsbeurteilung andererseits. Bei Prozessen und Produkten gibt es die Möglichkeiten der Selbst- bzw. Fremdbeurteilung. Bei der Selbstbeurteilung sind erfahrungsgemäß viele Schüler und Schülerinnen kritischer und strenger mit sich selbst als manche Lehrer und Lehrerinnen bzw. Außenstehende. Am besten ist es, wenn man je nach Bedarf beide Arten der Beurteilung miteinander kombiniert.

Bei der Fremdbeurteilung können andere Schüler, Lehrer, Direktoren, Eltern oder sonstige außenstehende Personen ihr Urteil abgeben. Meist können sie allerdings nur die Ergebnisse beurteilen, nicht aber die Prozesse. Hier ist natürlich die Selbstbeurteilung von äußerster Wichtigkeit.

Die Leistungsbeurteilung ist auch bei Unterrichtsprojekten von Bedeutung, weil man einerseits als Lehrer ja zur Beurteilung verpflichtet ist, andererseits haben auch die Schüler den Wunsch nach Belohnung guter Arbeit in Projekten.

Je nach der Projekterfahrung einer Gruppe / Klasse ist es sinnvoll, den jeweiligen Schwerpunkt für die Beurteilung unterschiedlich zu setzen. So ist es bei einer unerfahrenen Klasse wichtiger, instrumentelle und soziale Fähigkeiten zu fördern und einzuüben. Die konkreten Ergebnisse werden natürlich auch beurteilt, aber weniger stark gewichtet. Bei Klassen mit viel Projekterfahrung läuft es meistens ohnehin "wie am Schnürchen", hierbei werden die Ergebnisse stärker gewichtet als die Prozesse.

Auf jeden Fall müssen den Schülern die Beurteilungskriterien von Anfang an bekannt und klar sein.

Möglichkeiten für die Beurteilung

• Die ständige Beobachtung der Mitarbeit, in diesem Falle innerhalb der Gruppe, durch die Lehrer
• Die Beurteilung der Zwischenergebnisse, -produkte etc.
• Die Beurteilung von Referaten, Berichten, Protokollen etc.
• Die gegenseitige Beurteilung der Schüler innerhalb einer Gruppe
• Die Beurteilung der Gruppen untereinander
• Die Beurteilung des Grades, wie die ursprünglich gesetzten Ziele erreicht wurden (Soll - Ist - Analyse)

Die Summe der Beurteilungsmöglichkeiten sollte es nicht zu schwer machen, auch bei Projekten ohne "Prüfung" zu einer einigermaßen stimmigen und gerechten Note zu kommen. Speziell bei Projekten, wo für die Schüler sehr hohe Transparenz gegeben ist, kann man als Lehrer die Gelegenheit nützen, auch den Leistungsbegriff, die Form der Beurteilung und den Sinn der Notengebung zu diskutieren.

Zum Weiterlesen: HyFISCH: Leistungsmessung im Projektunterricht

Die große Ähnlichkeit mit der Struktur gängiger Vorgehensmodelle bei der Software-Entwicklung liegt im gemeinsamen Prinzip der Problemorientierung begründet. 

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Phasen eines Software-Projekts

Der Entwicklungszyklus von Software-Produkten wird hier kurz anhand des Software Life cycle beschrieben:

• Ausgangspunkt ist ein Problem

• Problemanalyse (Erfassung des Problems mit allen wichtigen Umgebungsbedingungen)
  • Istanalyse
  • Sollkonzept
  • Durchführbarkeitsstudie
  • Projektplanung

  Das Ergebnis der Analyse ist die Anforderungsdefinition. 

   

• Entwurf (Modellierung)

  • Modularisierung
    • TOP-DOWN (Zerlegen eines komplexen Problems in kleinere Teilprobleme)
    • BOTTOM-UP (Aus elementaren Anweisungen komplexe Anweisungen zusammensetzen)
  • Funktionsbeschreibung der Module
  • Schnittstellenbeschreibung der Module
  • Anwendungshinweise
  • Gesamtüberblick über die Abhängigkeit aller Module

  Das Ergebnis des Entwurfs ist die Spezifikation.

   

• Implementierung (dokumentiertes Programm)

• Funktions- und Leistungsüberprüfung (modifiziertes Programm)

• Installation, Abnahme (Produkt gemäß Anforderung)

• Wartungszyklen

• Schlusspunkt des Zyklus ist die Verschrottung des Produkts

Wird dieser Zyklus von oben nach unten durchlaufen (streng sequentiell) spricht man vom klassischen Phasenmodell, werden Rücksprünge zur vorherigen Phase möglich, spricht man vom Wasserfallmodell. Noch weitere Verallgemeinerung beim iterativen Modell, hier sind Rücksprünge zu beliebigen Phasen möglich (bei sehr großem Aufwand) und beliebige Wiederholbarkeit einzelner Phasen. Mit Prototyping bezeichnet man die Methode bei der die Software so früh als möglich (als Prototyp der Spezifikation) einsetzbar ist. In jeder Phase wird die Software vervollständigt und vom Auftraggeber "ausprobiert".

Einen Überblick über die Methoden des Software Engineering bietet das Dokument Software Engineering der Fachhochschule Wedel.

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Links zum Thema

• Beispiel zur Organisation eines Projekts: Projektleitfaden
• Uni Potsdam HyFisch
• Fachhochschule Wedel Software Engineering

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