Bionics als Kreativitätstechnik für die Anforderungserhebung

Kurzzusammenfassung:

Bionics oder Biological Inspired Engineering ist eine Kreativitätstechnik, bei der Abläufe in der Natur auf technische Systeme übertragen werden. Diese Kreativitätstechnik ist gut für die Erhebung von Anforderungen geeignet. Zu Beginn erhalten die Studierenden ein Thema natürlichen Ursprungs (beispielsweise: das Verhalten einer Ameisenkolonie) und recherchieren darüber. Anschließend wird überlegt, wie sich diese natürlichen Eigenschaften als technische Anforderungen an ein System übertragen lassen.


Übersicht

Ziele:

  • Die Studierenden lernen eine Kreativitätstechnik zur Anforderungserhebung kennen.
  • Die Studierenden können Anforderungen anhand eines Themas natürlichen Ursprungs erheben.

Didaktische Funktion(en):

  • Einstieg & Aktivierung
  • Informationsaneignung
  • Transfer & Anwendung
  • Beurteilung

Hintergrund / didaktisch-methodische Einordnung:

Als historischer Vordenker von Bionics (auch „Bionik“ genannt) gilt Leonardo da Vinci. 1505 beschrieb er in seinem Manuskript „Über den Vogelflug“ wie sich Erkenntnisse des Vogelflugs auf Flugmaschinen übertragen lassen.

Sozialform(en):

Einzelarbeit, Partnerarbeit, Kleingruppenarbeit (3-5), Großgruppenarbeit (ab 6),
Plenum

Anzahl der Lernenden:

ab 2 Personen


Voraussetzungen und Ressourcen

Voraussetzungen:

Für die Recherche benötigen die Studierenden Internetzugang. Vorkenntnisse von Studierenden und Lehrenden sind nicht notwendig.

Ausstattung & Medien:

Seminarraum je nach Anzahl der Lernenden, PC (einer pro Studierendem), Notiz-, Klebezettel (mehrere pro Studierendem),
Projektor


Ablauf

Beispiele oder Materialien:

Beispielaufgabe:

1. Recherchieren Sie über die Eigenschaften von Ameisenkolonien.

2. Wie lassen sich die von Ihnen recherchierten Eigenschaften auf das System XY übertragen (Beispiel: in Ameisenkolonien ist die Arbeit zwischen den Individuen der Kolonie aufgeteilt). In unserem System soll jede Aufgabe von einer Systemeinheit (einem Microservice) übernommen werden, um gängige systemarchitektonische Eigenschaften wie Seperation of Concerns einzuhalten.

Hinweise zur Vorbereitung:

Konzeption einer Aufgabe mit einem geeigneten Thema natürlichen Ursprungs.
Pro Studierenden sollten mehrere Notiz- oder Klebezettel vorhanden sein.

Hinweise zur Nachbereitung:

Die Ergebnisse werden auf einem Projektor festgehalten.

Hinweise zur Dauer: Insgesamt ca. 90 Minuten


Kritische Einordnung

Vorteile und Stärken:

Sehr gut geeignet für Anfänger(innen), es unterstützt die Kommunikation und Interaktion zwischen den Studierenden. Sie lernen eine Kreativitätstechnik kennen, die sich vielfach einsetzen lässt.

Grenzen und Schwächen:

Vergleichsweise zeitaufwängig.

Sonstige Hinweise:

Das hier beschriebene Lehr-Lern-Arrangement beschreibt eine Kreativitätstechnik mit deren Hilfe sich Eigenschaften eines in der Natur vorkommenden Organismus in technische Eigenschaften transformieren lassen.


Literatur und weiterführende Hinweise

Chiu, W; Chiou S. (2010): On Design Methodology and Practice of Bionics, In: 2010 Third IEEE International Conference on Digital Game and Intelligent Toy Enhanced Learning, Kaohsiung, pp. 210-212, doi: 10.1109/DIGITEL.2010.24.

Kundengespräche mit anschließender Anforderungserhebung

Kurzzusammenfassung:

Das Erheben von Anforderungen stellt Studierende immer wieder vor Herausforderungen. Dieses Lehr-Lern-Arrangement beschreibt ein Szenario, in dem Studierende die Anforderungserhebung im Plenum mit einer Lehrperson üben. Die Lehrperson gibt sich dabei als Kunde der Studierenden aus. Die Studierenden müssen die Wünsche des Kunden an ein bestimmtes Produkt erfragen und erheben.


Übersicht

Ziele:

  • Studierende lernen Anforderungen anhand eines Szenarios zu erheben.
  • Studierende lernen, worauf es bei der Anforderungserhebung ankommt.

Didaktische Funktion(en):

  • Einstieg & Aktivierung
  • Informationsaneignung
  • Wiederholung & Festigung
  • Transfer & Anwendung

Hintergrund / didaktisch-methodische Einordnung:

Das Lehr-Lern-Arrangement lehnt sich an die Methode des Rollenspiels an. Besonders bekannt sind jene Formen, in welchen menschliches Handeln von mehreren Personen „nachgespielt“ wird, etwa indem ein Mitarbeitergespräch oder eine Konfliktsituation mit mehreren Akteuren gespielt wird. Dabei eröffnen sich mehrere Lernfelder: Zum einen können Erfahrungen durch das eigene Erleben gesammelt werden, aber auch durch die Beobachtung und Reflexion können wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden. Mehr Informationen zur Methode Rollenspiel sind im konstruktivistischen Methodenpool von Kersten Reich zu finden.

Sozialform(en):

Plenum

Anzahl der Lernenden:

ab 5 Personen


Voraussetzungen und Ressourcen

Voraussetzungen:

Lehrperson(en) müssen sich ein Szenario ausdenken.
Studierende benötigen theoretische Kenntnisse über die Erhebung von Anforderungen.

Ausstattung & Medien:

Seminarraum je nach Anzahl der Lernenden, Projektor oder Tafel


Ablauf

Beispiele oder Materialien:

Beispielaufgabe:

Eine Bank benötigt neue Software für ihre Geldautomaten. Der Filialleiter (gespielt durch die Lehrperson) ist heute bei uns zu Gast und stellt Ihnen die Vorstellungen und Wünsche der Bank vor. Ihre Aufgabe ist es die Interessen und Wünsche des Kunden zu erfragen (z.B. möchte der Filialleiter, dass seine Kunden während dem Abheben von Geld immer Werbung angezeigt bekommen?). Bitte erheben Sie die Anforderungen anhand einer Schablone oder einem anderen strukturierten Vorgehen.

Hinweise zur Vorbereitung:

Konzeption eines Szenarios, dem Studierende folgen können.
Hilfreich wäre Anschauungsmaterial (falls vorhanden).

Hinweise zur Nachbereitung:

Die Ergebnisse werden schriftlich festgehalten und die Lernenden können diese in ihre Unterlagen übernehmen.

Hinweise zur Dauer: Insgesamt ca. 65 Minuten


Kritische Einordnung

Vorteile und Stärken:

Studierende lernen aktiv anhand eines bestimmten Szenarios.

Grenzen und Schwächen:

Kundengespräch mit anschließender Anforderungserhebung ist zeitaufwendig.

Sonstige Hinweise:

Das hier beschriebene Lehr-Lern-Arrangement beschreibt eine Methode, mit deren Hilfe Studierende aktiv das Erheben von Anforderungen anhand eines realistischen Szenarios üben können.


Literatur und weiterführende Hinweise

Reich, K. (Hrsg): Rollenspiele. In: Konstruktivistischer Methodenpool. Abrufbar unter: http://methodenpool.uni-koeln.de/rollenspiel/frameset_rollenspiel.html

Unterstützung der Abstraktionsfähigkeiten mithilfe von Augmented Reality

Kurzzusammenfassung:

In diesem Lehr-Lern-Arrangement (LLA) wurde das Potenzial von Augmented Reality (AR) untersucht, um die Visualisierung abstrakter Konzepte zu ermöglichen, sowie die erste Iteration eines Unterrichtsexperiments präsentiert, in dem die Verwendung von AR als Unterstützung für Abstraktionsfähigkeiten bewertet wurde. Studierende wurden mit der Aufgabe konfrontiert, Informationen am Beispiel einer Kaffeemaschine verschiedenen Interessengruppen vorzustellen und zu erklären. Die Ergebnisse zeigen, dass es für Studierende hilfreich ist, einen visuellen App-Prototyp zu haben, insbesondere einen, der auf verschiedenen Ebenen zerlegt werden kann. Das Hauptziel war es, Studierende für die Notwendigkeit zu sensibilisieren, über bestimmte Rollen und Perspektiven nachzudenken und Informationen für verschiedene Interessensgruppen zu abstrahieren.


Übersicht

Ziele:

  • Die Studierenden verstehen die Notwendigkeit der Abstraktion für bestimmte Rollen und Perspektiven.
  • Die Studierenden lernen Informationen zu abstrahieren.

Didaktische Funktion(en):

  • Abstraktes Denken fördern und unterstützten

Hintergrund / didaktisch-methodische Einordnung:

Sozialform(en):

Einzelarbeit

Anzahl der Lernenden:

ab 1 Personen


Voraussetzungen und Ressourcen

Voraussetzungen:

Lehrperson muss AR Brille bedienen können und hinreichende Kenntnisse in UML haben

Ausstattung & Medien:

Schreibmaterial pro Lernendem, Seminarraum,


Ablauf

Beispiele oder Materialien:

Creative Commons Lizenzvertrag
Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung – Nicht-kommerziell – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

Beispielaufgabe:

Die Studierenden sollten einzeln die Rolle des Erfinders einer Kaffeemaschine übernehmen und diese einem (Software-) Entwickler anhand einer Merkmalsliste und einem technisch unerfahrenen Kunden erklären.

Angenommen Sie sind der Erfinder des ersten Kaffeeautomaten – das heißt niemand außer Ihnen kennt seine Funktionsweise. Der Kaffeeautomat hat alle unten aufgeführten Funktionen. Sie wollen nun die Software für den Kaffeeautomaten entwickeln lassen. Erklären Sie dem Entwickler die Funktionsweise des Kaffeeautomaten, sodass er die Software entwickeln kann. Nachdem der Kaffeeautomat fertig entwickelt ist, stellen Sie ihn auf einer Messe vor. Ein technisch unerfahrener Kunde kommt auf Sie zu und zeigt Interesse an Ihrem Kaffeeautomaten. Erklären Sie Ihrem Kunden die Funktionsweise des Kaffeeautomaten, sodass er ihn zuhause einsetzen kann.

Aufgabe: Sehen Sie sich die Kaffeemaschine genau an. Gehen Sie durch die verschiedenen Abstraktionsebenen und erklären Sie die Unterschiede.

Aufgabe: Wenn Sie sich nochmal an Erklärungen für den Kunden/Entwickler zurückerinnern, würden Sie etwas ändern? Warum?

Hinweise zur Vorbereitung:

Konzeption des Szenarios und Implementierung und Bereitstellung der Applikation.

Hinweise zur Nachbereitung:

Auswertung der Audioaufnahmen kann zeitaufwendig sein.

Die Daten müssen mit relevanten Codes gekennzeichnet werden, um die Aussagen der Teilnehmer kategorisieren.

Hinweise zur Dauer: Gesamt ca. 150 Stunden: 1 volle Woche (ca. 50 Stunden) + drei Einzeltermine + Vorarbeitszeit von etwa (ca. 70-100 Stunden)


Kritische Einordnung

Vorteile und Stärken:

Eine qualitative Auswertung der Befragungsergebnisse zeigt, dass die Studierenden die Notwendigkeit und Wichtigkeit unterschiedlicher Perspektiven erkennen.
Die Studierenden finden es gut, zwischen den Abstraktionsstufen wechseln zu können und die Möglichkeit zu haben, die Maschine zu zerlegen.

Grenzen und Schwächen:

Die Ergebnisse zeigen keine Verbesserung der Abstraktionsfähigkeiten nach Verwendung der Anwendung. Die Teilnehmer erzielten im Durchschnitt eine hohe Punktzahl und hatten im Allgemeinen wenig bis gar keine Änderungen, die sie in Phase drei vornehmen wollten.
(Mind.) Zwei Teilnehmer haben die Aufgabenstellung insofern falsch interpretiert, dass sie eindeutig nicht über einen Softwareentwickler, sondern über einen Hardwareentwickler sprachen.

Sonstige Hinweise:

Studierende sollten explizit darauf hingewiesen werden, dass sie den Kaffeeautomaten einem Software und keinem Hardware Developer erklären sollen.


Literatur und weiterführende Hinweise
  • Akcayir M., and Akcayir, G. (2016): Advantages and challenges associated with augmented reality for education: A systematic review of the literature. Educational Research Review 20, S. 1–11.
  • Kramer J. and Hazzan O. (2006): Introduction to The Role of Abstraction in Software Engineering. Proceedings of the 2006 international workshop on Role of abstraction in software engineering (ROA ’06), S. 1–2.
  • Rumbaugh, J.; Blaha M.; Premerlani, W.; Eddy, F. and Lorenson, W. (1991): Object-Oriented Modeling and Design. Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J.
  • Kramer, J. (2007): Is Abstraction the key to computing? Abstraction: What is it? Why is it so important? Communications of the ACM, 50(4), S. 37–42.
  • Balzert, H., & Balzert, H. (2009):  Was ist Software? (H. Balzert, Hrsg.), Lehrbuch der Softwaretechnik: Basiskonzepte und Requirements Engineering (3. Aufl.). Heidelberg: Spektrum.
  • Kramer, J. (2006): Abstraction in Computer Science & Software Engineering: A Pedagogical Perspective. System Design Frontier Journal, 3(12), S. 1–9.
  • Pennington, N., Lee, A. Y., & Rehder, B. (1995). Cognitive Activities and Levels of Abstraction in Procedural and Object-Oriented Design. Human-Computer Interaction, 10(2–3), S. 171–226.
  • Rumbaugh, J., Eddy, F., Blaha, M., & Premerlani, W. (1991): Object-Oriented Modeling and Design. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall.