Dissertation Dr.-Ing. Fabian Deitelhoff

Wissen in den MINT-Disziplinen wird immer entscheidender, um Technologien in der aktuell entstehenden Gesellschaft zu nutzen, zu verstehen und zu erschaffen. Das Verständnis von Technologie, ihrer Bedeutung sowie Nachteile ist für die Teilnahme an einer aufstrebenden Gesellschaft unerlässlich. Die Anpassung der Bildung von Kindern sollte ein Schlüsselziel sein, um sie auf eine kaum vorhersehbare Zukunft vorzubereiten. Programmieren zu lernen und zu lehren, als eine Domäne der MINT-Disziplinen, gilt als schwierig und stellt sowohl Lehrende als auch Lernende vor große Hindernisse. Einführende Programmierkurse sind größtenteils nicht so effektiv und erfolgreich, wie sie sein könnten. Ein Ergebnis umfangreicher Forschung in der Informatik-ausbildung ist, dass Studierende in Einführungskursen überhaupt nicht programmieren lernen.

Daher ist die Unterstützung von Lernenden ein wesentlicher Bestandteil in Veranstaltungen zur Einführung in die Programmierung, um 
ihnen bei der Bewältigung der technischen und semantischen Probleme zu helfen, mit denen sie konfrontiert sind. Modifizierte Programmiersprachen, angepasste Instruktionen und intelligente Tutorensysteme (ITS) sind mögliche Maßnahmen, um das Ergebnis von Programmierkursen positiv zu beeinflussen. Eye Tracking als Technologie eignet sich zur Analyse des Verständnisprozesses beim Lesen von Quellcode und ist eine technologische Grundlage zur interaktiven Unterstützung der Lernenden.

Viele Forschungsprojekte konzentrieren sich auf die Unterschiede zwischen Anfänger*innen und Expert*innen hinsichtlich ihrer Blickbewegungsstrategien und -muster. Bis heute fehlen spezialisierte Methoden zur Analyse und Visualisierung von Blickbewegungsmustern, z.B. mit dem Ziel, nützliche Daten für ein Unterstützungssystem zu ermitteln. Um das Wissen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft der Source Code Comprehension voranzubringen, konzentriert sich diese Arbeit daher auf die Entwicklung und Erprobung spezialisierter Visualisierungs- und Analysemethoden sowie passender Werkzeuge. Die für diesen Schritt notwendigen Forschungsansätze und Ideen werden in drei Fallstudien genutzt, um neue Visualisierungen, Analysemethoden, Modelle und Lernhinweise zu testen. Die Ergebnisse dieser Fallstudien dienen als Beiträge zur Forschungsgemeinschaft der Source Code Comprehension und zur Vision eines dynamischen Unterstützungssystems zum Programmieren lernen. Die Beiträge dieser Arbeit zielen in erster Linie darauf ab, Strategien zum Verständnis von Quellcode besser erkennen zu können und Methoden und Werkzeuge zu identifizieren, die diese Erkennung unterstützen.

Die Dissertation von Fabian Deitelhoff entstand im Rahmen des DFG-Graduiertenkollegs „User Centered Social Media“ in Kooperation mit der Universität Duisburg-Essen. Fabian Deitelhoff wurde betreut von Andrea Kienle und verteidigte seine Arbeit am 11. Dezember 2020.