Einführung in die Programmierung

4 SWS Seminaristischer Unterricht und 3 SWS Praktikum

Gesamtaufwand: 300 Zeitstunden, davon ca. 80 Stunden Kontaktzeit

Keine, das Modul setzt insbesondere kein Vorwissen in Programmierung voraus.

Die Studierenden …

• erklären in eigenen Worten die Bedeutung der Softwareentwicklung für ihren fachlichen Kontext.
• beschreiben den Unterschied zwischen einzelnen programmiersprachlichen Konstrukten.
• begründen, welches Sprachkonstrukt in welchem Kontext zu verwenden ist, und warum.
• wägen systematisch ab, welches Konzept der Programmiersprache am besten geeignet ist, um eine bestimmte Anforderung in einem Algorithmus umzusetzen.
• identifizieren Stärken und Verbesserungspotenzial in gegebenem Quelltext.
• bewerten eine von ihnen selbst erstellte Software kritisch hinsichtlich Stärken und Schwächen, die in Bezug zu grundlegenden Qualitätsanforderungen bestehen (Lesbarkeit, Testbarkeit, Korrektheit).
• bewerten KI-generierte Software kritisch hinsichtlich Stärken und Schwächen sowie ihrer Eignung für den Anwendungszweck.
• entwickeln für ein einfaches Problem aus einer gegebenen Anforderungsspezifikation heraus eine Umsetzung in Software. Diese erfüllt dabei grundlegende Qualitätsanforderungen.
• erstellen schematisch grundlegende Testfälle.
• nutzen ein Werkzeug, um Testfälle automatisiert auszuführen.
• setzen systematisch Werkzeuge ein, die den Grad der erreichten Testabdeckung ermitteln.
• nutzen Werkzeug zur Versionsverwaltung sowie eine moderne IDE.
• gleichen beim Verwenden des Debuggers das, was der Debugger anzeigt, ab mit der eigenen mentalen Erwartung, bis beides nicht mehr zueinander passt und zeigen so Soll-/Ist-Differenzen auf.
• nutzen gängige KI-Modelle zur Unterstützung im Software-Entwicklungsprozess.

Es werden folgende Themen behandelt:

• Imperative Grundlagen: Variablen, Datentypen (primitive Typen, Strings, Arrays, Listen), Ausdrücke, Kontrollstrukturen (Verzweigungen, Schleifen)
• Algorithmische Basiskonzepte: Systematische Problemlösung, Entwurf einfacher Algorithmen, Funktionen und Methoden.
• Objektorientierung (OO): Klassen und Objekte, Attribute und Methoden, Konstruktoren, Kapselung, Vererbung, Polymorphie, abstrakte Klassen und Interfaces
• Anwendung von generischen Container-Klassen
• Testen
• Entwicklungswerkzeuge (Tooling): Einsatz einer Integrierten Entwicklungsumgebung (IDE), Debugging, Grundlagen der Versionskontrolle (z.B. Git Basics), Code-Qualität (Stylechecker, AI/MCP)
• Softwarequalität: Vorgehen beim Testen (schreiben, ausführen), Test-Systematik, Abdeckung (Coverage)
• Fehlerbehandlung: Umgang mit Ausnahmen (Exceptions)
• Systematische Fehlersuche und Debugging
• Systematisches Arbeiten mit KI-Modellen

Im Praktikum werden die theoretischen Konzepte unmittelbar an Programmieraufgaben geübt und die Nutzung der Entwicklungswerkzeuge trainiert.

• Medien: Präsentationsmedien (Folien, Tafel, Whiteboard), Digitale Lerninhalte (E-Learning-Plattform, Videos), Software-Tools (IDE, Versionskontrollsystem, Debugger, Test-Frameworks), Haptische Materialien

• Methoden: Seminaristischer Unterricht, Live-Übungen, Eigenständiges Programmieren (Praktikum), Aufgabenorientierte Diskussion und Arbeit in Kleingruppen, Aktivierende Lehr-/Lernmethoden

• Ullenbloom, Christian: Java ist auch eine Insel, Rheinwerk Computing, 2022/16, ISBN 978-3-8362-8745-6 R. Schiedermeier, K. Köhler: Das Java-Praktikum, dpunkt, ISBN 978-3-89864-513-3
• Harrer, Simon; Lenhard, Jörg; Dietz, Linus: Java by Comparison, Pragmatic Programmers, 2018
• Dörn, S.: Java lernen in abgeschlossenen Lerneinheiten, Springer Vieweg, 1. Auflage, 2019
• Abts, D.: Grundkurs JAVA, Springer Vieweg, 11. Auflage, 2020