Informatik · Klasse 11

Ideen für aktives Lernen

Parameterübergabe und Rückgabewerte

Aktive Lernmethoden eignen sich besonders gut für Parameterübergabe und Rückgabewerte, weil diese Konzepte durch praktisches Experimentieren und Fehleranalysen besser verständlich werden. Schülerinnen und Schüler begreifen die Unterschiede zwischen Call-by-Value und Call-by-Reference leichter, wenn sie selbst Code schreiben und Veränderungen live beobachten können.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe II - Implementieren
• KMK: Sekundarstufe II - Strukturieren

• 20–45 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Problemorientiertes Lernen
• 30 Min. · Partnerarbeit

Pair Programming: Call-by-Value vs. Reference

Paare schreiben eine Funktion, die eine Liste modifiziert, und testen Call-by-Value mit einer Kopie sowie Call-by-Reference mit dem Original. Sie protokollieren Änderungen und diskutieren Unterschiede. Abschließend tauschen sie Code aus und debuggen.

Erklären Sie den Unterschied zwischen Call-by-Value und Call-by-Reference bei der Parameterübergabe.

Moderationstipp

Während der Pair-Programming-Aktivität ist es wichtig, dass beide Partner abwechselnd Code schreiben und Veränderungen kommentieren, um den Lernprozess zu vergleichen.

Worauf zu achten ist

Geben Sie den Schülerinnen und Schülern drei kurze Code-Snippets: eines mit Call-by-Value, eines mit Call-by-Reference und eines mit einer Funktion ohne Rückgabewert. Bitten Sie sie, für jedes Snippet kurz zu notieren, was die Ausgabe sein wird und warum.

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Entscheidungsfähigkeit
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 02

• Problemorientiertes Lernen
• 45 Min. · Kleingruppen

Small Groups: Rückgabewerte debuggen

Gruppen erhalten Code mit fehlenden return-Statements und analysieren Ausgaben. Sie ergänzen Rückgabewerte, testen Varianten und vergleichen Ergebnisse. Eine Präsentation der Lösungen schließt ab.

Analysieren Sie die Auswirkungen fehlender Rückgabewerte auf die Funktionalität einer Funktion.

Moderationstipp

Bei der Debugging-Aktivität sollten die Schülerinnen und Schüler konkrete Fehlermeldungen ausgeben lassen, um die Bedeutung von Rückgabewerten zu erkennen.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie die Frage: 'Warum ist es wichtig, dass Funktionen klare Rückgabewerte haben, besonders wenn sie Teil einer größeren Anwendung sind?' Leiten Sie eine Diskussion, die die Bedeutung für die Fehlerbehebung und die Zusammensetzbarkeit von Code hervorhebt.

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Entscheidungsfähigkeit
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 03

• Problemorientiertes Lernen
• 20 Min. · Einzelarbeit

Individual: Parameter-Wiederverwendung

Jede Schülerin und jeder Schüler erstellt eine Funktion mit Parametern für Berechnungen, ruft sie mehrmals auf und passt Argumente an. Sie dokumentieren Vorteile gegenüber hartkodierten Werten.

Begründen Sie die Notwendigkeit von Parametern für die Wiederverwendbarkeit von Funktionen.

Moderationstipp

Für die Einzelarbeit zur Parameter-Wiederverwendung benötigen die Lernenden klare Beispiele mit und ohne Parameter, um die Flexibilität direkt zu erleben.

Worauf zu achten ist

Lassen Sie jede Schülerin und jeden Schüler eine Funktion schreiben, die zwei Zahlen als Parameter entgegennimmt, deren Summe berechnet und das Ergebnis zurückgibt. Bitten Sie sie, zusätzlich eine Zeile Code aufzuschreiben, die diese Funktion aufruft und das Ergebnis ausgibt.

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Entscheidungsfähigkeit
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 04

• Problemorientiertes Lernen
• 25 Min. · Ganze Klasse

Whole Class: Szenario-Analyse

Die Klasse diskutiert reale Code-Beispiele mit und ohne Parameter. Jeder Schüler votet per Handzeichen zu Funktionalität, gefolgt von gemeinsamer Korrektur am Whiteboard.

Erklären Sie den Unterschied zwischen Call-by-Value und Call-by-Reference bei der Parameterübergabe.

Moderationstipp

Bei der Szenario-Analyse als Klasse sollten Sie gezielt Fragen stellen, die die Schülerinnen und Schüler dazu bringen, ihre Annahmen zu begründen.

Worauf zu achten ist

Geben Sie den Schülerinnen und Schülern drei kurze Code-Snippets: eines mit Call-by-Value, eines mit Call-by-Reference und eines mit einer Funktion ohne Rückgabewert. Bitten Sie sie, für jedes Snippet kurz zu notieren, was die Ausgabe sein wird und warum.

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Entscheidungsfähigkeit
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Erfahrene Lehrkräfte beginnen mit einfachen, aber präzisen Beispielen, die die Unterschiede zwischen Call-by-Value und Call-by-Reference sichtbar machen. Sie vermeiden abstrakte Erklärungen und setzen stattdessen auf visuelle Darstellungen und schrittweise Code-Analysen. Wichtig ist, dass die Lernenden selbst Fehler machen und diese korrigieren, um ein tiefes Verständnis zu entwickeln. Rückmeldungen sollten stets auf konkreten Beobachtungen basieren und die Schülerinnen und Schüler dazu anregen, ihre eigenen Schlüsse zu ziehen.

Erfolgreiches Lernen zeigt sich darin, dass Schülerinnen und Schüler sicher zwischen Call-by-Value und Call-by-Reference unterscheiden, Rückgabewerte gezielt einsetzen und die Auswirkungen von Parametern auf die Wiederverwendbarkeit von Funktionen erklären können. Sie dokumentieren ihre Beobachtungen präzise und wenden Konzepte in neuen Kontexten an.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während der Pair-Programming-Aktivität 'Call-by-Value vs. Reference' beobachten Sie, dass einige Schülerinnen und Schüler annehmen, Originaldaten würden bei Call-by-Value verändert.

  Nutzen Sie die Pair-Programming-Session, um gezielt zu fragen: 'Was passiert mit dem Originalwert, wenn wir die Funktion mit Call-by-Value aufrufen?' Fordern Sie die Schülerinnen und Schüler auf, den Code schrittweise auszuführen und die Speicheradressen zu vergleichen.

• Während der Debugging-Aktivität 'Rückgabewerte debuggen' nehmen einige Lernende an, dass Funktionen ohne Rückgabewert fehlerfrei arbeiten.

  Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in der Debugging-Session explizit Ausgaben mit print() hinzufügen, um zu sehen, dass None zurückgegeben wird. Diskutieren Sie im Anschluss, warum dies Kettenrufe unterbricht.

• Bei der Einzelarbeit 'Parameter-Wiederverwendung' glauben einige, dass Parameter optional sind und die Wiederverwendbarkeit nicht beeinflussen.

  Fordern Sie die Schülerinnen und Schüler auf, eine Funktion einmal mit und einmal ohne Parameter zu schreiben. Lassen Sie sie vergleichen, wie flexibel der Code in beiden Fällen ist und welche Szenarien jeweils möglich sind.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Problemorientiertes Lernen