Die Essenz des Software Engineering – spielerisch und integriert Jöran Pieper, Institute for Applied Computer Science, FH Stralsund Joeran.Pieper@fh-stralsund.de Wert auf die Übertragbarkeit der erlangten Er- Zusammenfassung kenntnisse auf andere Kontexte gelegt. Softwareprozesse und Software Engineering Me- thoden gehören zu den Wissensgebieten des Soft- Einleitung ware Engineering (SE), deren anschauliche Vermitt- Probleme / Herausforderungen lung besonders herausfordernd ist. Ein idealtypischer Grundsatz konstruktivistischer Mit der Spezifikation „Essence – Kernel and Lan- Didaktik lautet: „Jeder Sinn, den ich selbst für mich guage for Software Engineering Methods“ (Object Ma- einsehe, jede Regel, die ich aus Einsicht selbst auf- nagement Group, 2014) der SEMAT Initiative (SE- gestellt habe, treibt mich mehr an, überzeugt mich MAT, 2014) existiert nun ein Ansatz, der u.a. ver- stärker und motiviert mich höher, als von außen spricht, alle essentiellen Dimensionen von SE- gesetzter Sinn, den ich nicht oder kaum durch- Aufgaben in einem kompakten universellen und schaue…“ (Reich, 2008: S. 95). ausführbaren Kernel zusammenzufassen. Die Notwendigkeit von definierten Prozessen Dieser Beitrag beschreibt die Eigenschaften der und Methoden in der Softwareentwicklung er- Essence-Spezifikation im Hinblick auf Ihre Eignung, schließt sich Studierenden erfahrungsgemäß nicht Studierende in die Welt der SE-Methoden einzu- zwingend intuitiv. Häufig besteht hier die Auffas- führen. sung, dass (überschaubar komplexe) eigene Projek- Um ein tiefes Verständnis der Essence-Konzepte te in der Vergangenheit mehr oder weniger gut zu ermöglichen, bedarf es eines geeigneten Ansat- auch ohne "einschränkende Vorschriften" zu bewäl- zes. Der hier vorgestellte integrierte Ansatz führt tigen waren. In Vorlesungen wird eine tiefergehen- Studierende schrittweise in Essence-Konzepte ein, de Diskussion, Analyse bzw. der Vergleich von SE- lässt sie diese in einer virtuellen Spielumgebung Methoden durch einen meist (noch) relativ engen erproben und schließlich erfolgreich praktisch in Erfahrungshorizont erschwert und begrenzt. In SE-Aufgaben einsetzen. Dabei unterstützt eine effi- Kursprojekten, welche Lehrveranstaltungen beglei- ziente und vielseitige Lernumgebung bei der akti- ten oder abschließen, können häufig folgende Be- ven Konstruktion von Wissen. Sie regt die Eigenak- obachtungen angestellt werden: tivitäten der Lernenden an, ermöglicht die Betrach- tung des Lerngegenstands aus verschiedenen Per-  Es fällt Studierenden nicht leicht, sich in ei- spektiven und fördert früh Artikulation und Refle- ner gegebenen SE-Methode zu orientieren. xion im sozialen Austausch. Ziel dieses Ansatzes ist  Es fällt Studierenden schwer, die Frage(n) es, Studierende des SE für die Vielfalt der zu be- WER, WIE, WANN und insbesondere rücksichtigenden Dimensionen einer SE-Aufgabe WARUM bestimmten Aktivitäten nachge- zu sensibilisieren und ihnen darüber hinaus eine hen sollte, zu beantworten. wertvolle Orientierungshilfe für die Verwendung von SE-Methoden innerhalb und außerhalb des  Eine an sich sinnvolle und gewollte Ar- beitsteilung innerhalb der Projektteams Curriculums zu erschließen. Dabei wird großer lenkt den Fokus der Beteiligten auf die Er- Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 41 stellung von geforderten Artefakten und  Fragestellung 3: Wie kann eine Lernumge- führt schnell zur Spezialisierung Einzelner bung gestaltet werden, welche den Einstieg im Team. Es entsteht eine Fixierung auf in Essence erleichtert, auf den praktischen fachliche und/oder technologische Details. Einsatz vorbereitet und ein möglichst tiefes Dabei geht mehrheitlich der Blick für "das Verständnis fördert? große Ganze" der SE-Aufgabe verloren. Gliederung  Die gewonnen Erkenntnisse lassen sich Im Folgenden untersucht dieser Beitrag die o.g. häufig nur schwer auf andere Kontexte Fragestellungen. Da die Essence-Spezifikation ver- und kommende Herausforderungen über- gleichsweise jung ist, werden vorab zentrale Kon- tragen. zepte und Elemente der Spezifikation und des SE- Die Gesellschaft für Informatik e.V. empfiehlt, „… MAT Essence Kernel in Kürze vorgestellt. Der Bei- nicht nur gegenwartsnahe Inhalte zu vermitteln trag schließt mit einem Fazit, gibt einen kurzen sondern auch theoretisch untermauerte Konzepte Ausblick und beschreibt die nächsten geplanten und Methoden, die über aktuelle Trends hinweg Schritte des Sim4SEEd-Projekts. Bestand haben. … Dabei wird … ‚strukturelles’ … Denken verlangt. … ‚Strukturelles’ Denken … ist SEMAT Essence mehr-dimensional, es erfordert die gleichzeitige Die Spezifikation „Kernel and Language for Software Erfassung mehrerer Entitäten mit ihren strukturel- Engineering Methods (Essence)“ (Object Management len und Verhaltens-Beziehungen.” (Gesellschaft Group, 2014) ist ein Ergebnis der SEMAT Initiative für, Gesellschaft für Informatik e.V. (GI), 2005: S. 8) (SEMAT, 2014). Sie liegt aktuell in der Version 1.0 Fragestellungen beta 2 vor und definiert einen Kernel sowie eine Mit Essence liegt nun ein Standard (Object Ma- Sprache für die Erzeugung, Nutzung und Verbes- nagement Group, 2014) vor, welcher verspricht, die serung vorliegender und zukünftiger SE- essentiellen Dimensionen einer jeden SE-Aufgabe Methoden. Die Trennung zwischen Sprache und (endeavour), die notwendigen Aktivitäten und Kompetenzen in einem kompakten, universellen, erweiterbaren und ausführbaren Kernel zusam- menzufassen (Object Management Group, 2014). Daraus erwachsen folgende Fragestellungen:  Fragestellung 1: Sind Essence und der Es- sence Kernel geeignet, Studierende theore- tisch und praktisch in SE-Methoden einzu- führen?  Fragestellung 2: Wie unterstützen Essence und der Essence Kernel aufgrund ihrer Cha- rakteristik Lehrende in didaktischer und organisatorischer Hinsicht? Die Förderung eines tiefen Verständnisses von Abb. 1: SEMAT Essence: struktureller Aufbau Inhalten und deren Aufnahme in den eigenen Wer- tekanon sollte Ziel der SE-Ausbildung sein Kernel unterscheidet Essence von vorangehenden (Ludewig, 2009). Um sich den tiefen Sinn eines Ansätzen wie SPEM (Object Management Group, Themas zu erschließen, bedarf es einer aktiven 2008) und ISO 24744 (International Organization kognitiven Auseinandersetzung mit diesem. Dar- for Standardisation (ISO), 2007). Essence zielt nicht aus folgt: vorrangig auf Prozessingenieure sondern auf SE- Praktiker (Object Management Group, 2014). 42 Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 Abbildung 1 stellt den strukturellen Aufbau und Endeavour) ersichtlich, welche für eine Struktu- des Standards dar. Die Sprache (Language) liefert rierung sorgen. Jedes Alpha verfügt über eine Men- mit einem Metamodell die syntaktische Infrastruk- ge definierter Zustände, sog. Alpha States. Ziel einer tur, mit welcher die grundlegenden Konzepte in jeden SE-Aufgabe ist es, für jedes Alpha von einem einem Kernel abgebildet werden (1). Auf Basis die- Anfangszustand über dessen Folgezustände hin zu ser Konzepte werden Praktiken (Practices) definiert einem gewünschten Endzustand zu gelangen. Da- (2), welche schließlich zu Methoden (Methods) zu- bei müssen die Alphas balanciert weiterentwickelt sammengesetzt werden können (3). Der Essence werden. Eine Checkliste mit Checkpoints für jeden Kernel verfolgt nicht das Ziel, jedes denkbare Detail Alpha State dient als Basis für die Feststellung des einer jeden verfügbaren SE-Methode abzubilden. aktuellen Zustands eines Alpha. Ausgehend vom Sein Ziel ist es, so klein und universell wie möglich aktuellen Zustand der Alphas ergeben sich deren die Essenz dessen abzubilden, was jeder SE- angestrebten Folgezustände. Die Alphas des Essence Aufgabe innewohnt. Dazu verwendet der Essence Kernel sind sehr universell gehalten und werden Kernel die Konzepte von Alphas, Activity Spaces und häufig nicht für die detaillierte Beschreibung einer Competencies. SE-Methode ausreichen. Daher kann der Essence Alphas (Abkürzung für Abstract-Level Progress Kernel durch Kernelerweiterungen flexibel nach Health Attribute) repräsentieren die essentiellen Bedarf ergänzt werden. Die in der Spezifikation Elemente, deren Fortschritt (Progress) und Gesund- enthaltene Development Extension bspw. fügt die heit (Health) ein jedes Team andauernd im Blick Sub-Alphas Requirement Item, Software System Ele- Abb. 2: Essence Kernel: Alphas und deren Beziehungen (Object Management Group, 2014) behalten sollte. Sie beschreiben die Dinge, mit wel- ment und Bug ein, welche die Kernel Alphas Requi- chen immer gearbeitet wird, sobald Software ent- rements und Software System weiter strukturieren wickelt, gewartet oder unterstützt wird. Abbildung und genauer beschreiben. Mit ihrer Verwendung 2 stellt die 7 Alphas des Kernel sowie deren Bezie- kann zur Laufzeit eines Softwareprojekts nicht hungen untereinander dar. Die Alphas des Essence mehr nur der Fortschritt aller Anforderungen (Re- Kernel sind: Stakeholder, Opportunity, Requirements, quirements) in ihrer Gesamtheit, sondern jeder ein- Software System, Team, Work und Way of Working. zelnen Instanz eines Anforderungselements analy- Aus der Abbildung ist auch die Organisation des siert und gesteuert werden. Kernel in 3 sog. Areas of Concern (Customer, Solution Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 43 Tabelle 1 stellt in Spalte 3 die Activity Spaces des eines bestimmten Alpha State. Diese Beziehungen Essence Kernel dar. Diese dienen als abstrahierte sind in Abbildung 3 zusammengefasst. Platzhalter für konkrete Aktivitäten. Jeder Activity Die freie Komposition von Practices erfolgt in Space zielt auf die Erreichung eines oder mehrerer Methoden (Methods). Essence fordert dazu auf, auch Area of Alphas Activity Spaces Competencies Concern  Opportunity  Explore Possibilities  Stakeholder Represen-  Stakeholders  Understand Stakeholders Needs tation Customer  Ensure Stakeholder Satisfaction  Use the System  Requirements  Understand the Requirements  Analysis  Software System  Shape the System  Development  Implement the System  Testing Solution  Test the System  Deploy the System  Operate the System  Work  Prepare to do the Work  Leadership  Team  Coordinate Activity  Management Endeavour  Way of Working  Support the Team  Track Progress  Stop the Work Tabelle 1: Essence Kernel: Die Areas of Concern und ihre zugeordneten Alphas, Activity Spaces und Competencies Alpha States. Aktivitäten erfordern spezifische während einer laufenden SE-Aufgabe agil auf neue Kompetenzen (Competencies) auf einem definierten Entwicklungen und Erkenntnisse zu reagieren, und Kompetenzniveau (Competency Level). Der Essence Practices bei Bedarf in die verwendete SE-Methode Kernel definiert 6 Kompetenzen mit verschiedenen einzuführen oder auszutauschen. Niveaus. Diese sind ebenfalls in Tabelle 1 darge- Die Essence-Spezifikation in ihrer Breite und Tie- stellt. fe vorzustellen, würde den Rahmen dieses Beitrags Da der Kernel unabhängig von jeder SE- sprengen. Hier sei auf weitere Literatur verwiesen Methode definiert ist, fehlen hier designbedingt (Jacobson u. a., 2013; Object Management Group, methodenspezifische konkrete Aktivitäten (Activi- 2014; Striewe, Goedicke, 2013). ties) und Arbeitsergebnisse (Work Products). Diese Kritik werden erst in Praktiken (Practices) auf Basis des Kernels definiert. Practices stellen wiederholbare Es soll nicht unerwähnt bleiben, dass die SEMAT- Ansätze dar, begrenzte Aspekte innerhalb einer SE- Ideen nicht ohne Kritiker waren (Alistair Cockburn, Aufgabe systematisch und verifizierbar mit einem 2007; Fowler, 2010; Ivar Jacobson u. a., 2010). Ein spezifischen Ziel anzugehen. Eine Practice könnte Großteil der Kritik beruht auf frühen Missver- bspw. die Verwendung von User Stories sein, um ständnissen über die Ausrichtung der SEMAT Ini- Benutzeranforderungen festzuhalten. Die in Prac- tiative. Ein relativ häufiges Missverständnis beruht tices definierten konkreten Aktivitäten sind jeweils darauf, Essence mit einer bestimmten SE-Methode, einem Activity Space des Kernels zugeordnet. Activi- z.B. Scrum oder RUP, zu vergleichen. "But the ty Spaces dienen somit der Organisation von Activi- comparisons […] should not be Scrum versus Es- ties. Arbeitsergebnisse (Work Products) können auf sence, or CMMI versus Essence, or RUP versus verschiedenen Detaillierungsstufen (Levels of Detail) Essence. But rather they should be Scrum versus definiert werden. Sie beschreiben praktikspezifisch (Scrum + Essence), or CMMI versus (CMMI + Es- Alphas und dienen als Nachweis für die Erreichung sence), or RUP versus (RUP + Essence). Essence is not in competition with any existing practice or 44 Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 method. It is agnostic to your chosen approach and gangene Ansätze (International Organization for can be implemented by your team today without Standardisation (ISO), 2007; Object Management changing what you are currently doing. It is more Group, 2008). about helping you do what you are already doing Der Kernel ist auch im physischen Sinne „greif- so you can keep doing it even better in the future." bar“ (tangible). Über eine Kartenmetapher lassen (Paul E. McMahon, 2013) sich die wichtigsten Aspekte der Alphas und deren Alpha States als Karten – ganz wie in einem Karten- Sind Essence und der Essence spiel – betrachten und tatsächlich anfassen. Essence Kernel geeignet, Studierende theore- definiert hierzu die Anatomie verschiedener Kar- tisch und praktisch in SE-Methoden tentypen. Druckt man sich die Karten des Kernel einzuführen? oder einer SE-Methode aus, lässt sich bei Diskussi- onen sehr agil damit arbeiten. So werden bspw. Bei der Beantwortung dieser Frage sollen zwei Alpha State-Karten einfach verschoben, um gegen- Aspekte besondere Berücksichtigung finden: wärtige und angestrebte Situationen zu visualisie-  Wie erleichtert Essence den Zugang zu SE- ren. Dies verdeutlicht, dass es sich nicht „nur“ um Methoden? abstrakte Konzepte, sondern um handfeste prakti- sche Unterstützung bei der Bewältigung einer SE-  Welche zusätzlichen Kompetenzen können Aufgabe handelt. mit Essence vermittelt werden? „[Essence] focuses on the needs of the software Der folgende Abschnitt widmet sich der Beantwor- professional and values the ‘use of methods’ over tung dieser beiden Fragen. ‘the description of method definitions’ (the normal priority in the past).“ (Jacobson u. a., 2012: S. 10) Wie erleichtert Essence den Zugang zu SE- Der Essence Kernel ist ausführbar (actionable). Er Methoden? beschreibt nicht nur, was getan werden sollte, son- Die Verbreitung von SE-Methoden in unter- dern dokumentiert über die erreichten Alpha States schiedlichsten Formaten verwehrt Einsteigern ei- auch was tatsächlich bereits getan wurde. Die er- nen einheitlichen Zugang. "This can get very con- lernten Konzepte lassen sich praktisch, bspw. in fusing [...] as the lack of any common ground be- einem Kursprojekt, erleben. Dabei lässt sich die tween the sources can lead to people saying the Frage „Wo stehen wir gerade?“ über die aktuellen same thing in different ways and different things in Alpha States jederzeit schnell beantworten. Das the same way." (Jacobson u. a., 2013: S. 55) Essence unterstützt Studierende, welche sich i.d.R. nicht bietet ein gemeinsames Vokabular und mit dem exklusiv um ein Kursprojekt kümmern, sondern Kernel einen einheitlichen Bezugspunkt. parallel andere Lehrveranstaltungen besuchen. Die Beschreibung von Praktiken auf Basis des Das Konzept der Alphas und ihrer Zustände Kernels, erleichtert deren Einordnung. Ist der (Alpha States) fordert die andauernde Auseinander- Kernel bekannt, so bezieht sich jede Essence-Praktik setzung mit den essentiellen Dimensionen der SE- auf etwas bereits Bekanntes, was das Erlernen einer Aufgabe. Fortschritt und Gesundheit aller relevan- Praktik nachhaltig erleichtert. ten Dimensionen werden strukturiert und regel- "[Essence promotes] learning and training fo- mäßig bewertet. In Kursprojekten bietet dies einen cused on the essentials..." (Jacobson u. a., 2013: hervorragenden Anlass, im Team über den aktuel- S. 48) - mit Essence und dem Essence Kernel liegt der len Stand zu diskutieren und neue Ziele zu verein- Fokus zuerst auf dem Universellen und Essentiel- baren – ohne sich dabei ausschließlich in fachlichen len. Auch ohne alle Details der Essence Language oder technischen Details des Projekts zu verlieren. oder einer speziellen SE-Methode zu kennen, las- Der Essence Kernel hilft dabei, Diskussionen im sen sich die Konzepte des kompakten Essence Kernel Team zu steuern. Die verfügbaren Checklisten hal- sehr gut in jeder SE-Aufgabe verwenden. Die Ein- ten dazu an, über Bereiche nachzudenken, welche stiegshürde – auch zur teilweisen Verwendung – zu Problemen heranwachsen könnten – auch dann, liegt damit sehr viel tiefer. Essence priorisiert die wenn das Team dies aus eigener Erfahrung noch tägliche Anwendbarkeit vor einer allumfänglichen nicht vorhersehen würde. Die Checklisten helfen, detaillierten Prozessbeschreibung und wendet sich in der Diskussion die richtigen Fragen zu stellen, damit an eine viel breitere Zielgruppe als vorange- um zu besseren Entscheidungen zu gelangen. Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 45 Die Beziehungen zwischen Alphas, Alpha States, tenzen für jede Aktivität verdeutlichen, dass es Activity Spaces, Activities, Work Products und Com- auch außerhalb der Solution Area of Concern wichti- petencies ergänzt um das Konzept der Patterns ge Betätigungsfelder gibt. (sichtbar in Abbildung 3) sorgen dafür, dass sich Welche zusätzlichen Kompetenzen können ausgehend von den aktuellen Zuständen der Alphas mit Essence vermittelt werden? die notwendigen Aktivitäten zur Erreichung der als nächstes angestrebten Zustände ableiten lassen. Im Berufsleben werden Studierende auf eine Viel- Es ist die Aufgabe von SE-Methoden, zu be- zahl von SE-Methoden und Praktiken treffen. Die schreiben, WER WAS WANN in einer SE-Aufgabe Kompetenz, diese neuen Praktiken und Methoden tun sollte. Im Hinblick auf ein angestrebtes tiefes auf einer gemeinsamen Basis einzuordnen, Ge- Verständnis, ist insbesondere die Frage nach dem meinsamkeiten und Unterschiede zu erkennen, um WARUM von Bedeutung. Essence bietet hier mit daraus eigene Schlüsse zu ziehen, wird im Berufs- dem Bezug der Activities und Work Products auf leben von großem Wert sein. Sie erleichtert die Alpha States ein methodenübergreifendes einheitli- Kommunikation zwischen verschiedenen Projekt- teams und Organisationen, welche unterschiedliche Abb. 3: Essence Language: konzeptioneller Überblick (Object Management Group, 2014) ches Konzept. SE-Praktiken und SE-Methoden verwenden. Damit liefert Essence neben einem einheitlichen Die fortwährende Berücksichtigung aller rele- Vokabular in vielfacher Hinsicht Orientierung und vanten Dimensionen in Form von Alphas und ihren strukturiertes direkt einsetzbares Expertenwissen Alpha States schärft die Kompetenz, über die aktuell in Form von Checklisten. Die Greifbarkeit über die wichtige Detailaufgabe hinauszuschauen und „das Kartenmetapher nimmt dem Lerngegenstand etwas große Ganze“ im Blick zu behalten. Checklisten, von seiner Abstraktheit. Der Kernel dient als Weg- welche helfen, die richtigen Fragen zu stellen, un- weiser, regt fortlaufend zur Reflexion an, WARUM terstützen beim Aufbau einer kritischen Denkwei- etwas getan wird und fordert die Betrachtung aller se. Es wird zu zielgerichteter, strukturierter und essentiellen Dimensionen. Die definierten Kompe- 46 Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 verifizierbarer Arbeitsweise angehalten – mit einem Kernel erleichtern? Der folgende Abschnitt stellt starken Fokus auf dem Zweck jeder Aktivität. einen integrierten Ansatz vor, welcher auf die Be- Die freie Kombination von Best Practices zu Me- reitstellung einer geeigneten Lernumgebung ab- thods schafft mehr Flexibilität und Freiheit als eher zielt, um die Eigenaktivitäten der Lernenden anzu- monolithisch anmutende vorangehende Ansätze. regen und die aktive Konstruktion von Wissen zu Die Einbindung neuer Ideen und Praktiken in be- unterstützen. Die Betrachtung des Lerngegenstands stehende SE-Methoden und in laufenden Software- aus verschiedenen Perspektiven, Artikulation und projekten wird dadurch erleichtert. Vermittelt wird Reflexion im sozialen Austausch tragen grundle- hier die Kompetenz, die erlernten Konzepte auf gend zum erfolgreichen Lernen bei (Kritzenberger, andere Kontexte zu übertragen. 2005). Daher stellen diese Aspekte zentrale Ziele des entworfenen Ansatzes dar. Wie unterstützen Essence und der Warum „spielerisch“ und „integriert“? Essence Kernel aufgrund ihrer Cha- rakteristik Lehrende in didaktischer „Integriert“ meint im Sinne der Duden-Definition und organisatorischer Hinsicht? „so beschaffen, dass Unterschiedliches, Verschie- denartiges miteinander verbunden, vereinigt ist“. Verschiedene SE-Methoden und Softwareprozesse Im Ansatz, welcher in diesem Beitrag vorgestellt sind unterschiedlich gut für bestimmte Anwen- wird, werden aktivierende spielbasierte Konzepte dungskontexte geeignet. Ohne sich früh auf einzel- und Simulation dort eingebunden, wo sie aufgrund ne Anwendungskontexte festzulegen, können auf ihrer Charakteristik einen Beitrag zur Erreichung Basis des Essence Kernel verschiedene Ansätze vor- der Lernziele leisten. Der Begriff „integriert“ passt gestellt werden. Essence gestattet es dabei sehr gut, an dieser Stelle nur bedingt, denn wie der folgende den Detaillierungsgrad einer SE-Methode zu gestal- Abschnitt zeigt, sind Spielen und Lernen grund- ten. So können Anzahl, Breite und Tiefe der vorge- sätzlich nichts Verschiedenartiges. Simulation und stellten SE-Methoden flexibel an den Bedarf von spielbasierte Ansätze unterstützen in den Phasen, Lehrveranstaltungen angepasst werden. wo es ohne sie traditionell an Interaktivität man- Veranstaltungsübergreifend bietet Essence mit gelt, wo die aktive Konstruktion von Wissen sonst dem Kernel eine gemeinsame Basis und Anknüp- nicht optimal unterstützt wird. Sie tragen zur Errei- fungspunkte. Sind die Grundkonzepte erlernt, so chung der Lernziele bei, indem Sie eine motivie- lassen sich verschiedene Praktiken und Methoden rende, fesselnde Lernumgebung schaffen, die zur didaktisch daraus entwickeln. aktiven Auseinandersetzung mit einem traditionell Die Arbeit mit Essence wird bereits durch digi- eher abstrakten Lerngegenstand einlädt. tale Werkzeuge unterstützt, ist jedoch nicht an die- In einem Kursprojekt, in welchem die Lernen- se gebunden. So wird eine Vielzahl von Lernarran- den aktiv sind, bedarf es aus dieser Sicht keiner gements ermöglicht, welche den Lerngegenstand weiteren Aktivierung. Hier liefert der vorgestellte weniger abstrakt erscheinen lassen. Ansatz jedoch Orientierungshilfe und Anlässe zur Neu auftauchende SE-Praktiken werden sich Artikulation, Diskussion und Reflexion, welche auf Basis des Kernels leichter in SE-Methoden in- erneut der aktiven Wissenskonstruktion dienen. tegrieren und vermitteln lassen. Die Phase der theoretischen Einführung und die Phase des praktischen Einsatzes von SE- Wie kann eine Lernumgebung ge- Methoden werden in diesem Ansatz durch eine staltet werden, welche den Einstieg Phase verbunden, in welcher die kennengelernten in Essence erleichtert und auf den Konzepte in einem Simulationsspiel virtuell er- probt und vertieft werden. Werkzeuge aus dieser praktischen Einsatz vorbereitet? Phase des virtuellen Einsatzes finden auch im prak- In der Antwort auf eine Kritik bemerkte einer tischen Einsatz Verwendung, so dass hier ein wei- der SEMAT Initiatoren, „… be prepared to read teres verbindendes Element besteht. carefully since it unfortunately takes time to get Damit integriert dieser Ansatz Theorie- und under the skin of the ideas. “ (Alistair Cockburn, Praxisphasen und bindet unterstützende Elemente 2007) Wie lässt sich im Rahmen der SE-Ausbildung aus spielbasierten Konzepten ein. Er gibt den Stu- der Zugang und Einstieg in Essence und den Essence dierenden die Möglichkeit, schrittweise auf Be- Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 47 kanntes aufzubauen, das erlangte Verständnis zu Phase 1: Den Essence Kernel kennenlernen erweitern, es zu vertiefen und auf andere Kontexte In dieser Phase machen sich Studierende mit Essen- zu transferieren. ce und dem Essence Kernel vertraut. Ziele, Vorteile Simulation und digitale Spiele in der Soft- und die grundsätzliche Struktur des Kernels wer- ware Engineering Ausbildung den kennengelernt. Als passende Lernmethoden dienen hierbei Literaturstudium, Fallstudien sowie In einem Beitrag der SEUH 2013 (Jöran Pie- Lehrvorträge in der klassischen Vorlesung. In die- per, 2013) wurden Vorzüge und Beispiele für den ser Phase soll das Interesse geweckt und zur akti- Einsatz von Simulation und Digital Game-Based ven Auseinandersetzung mit dem Thema angeregt Learning (DGBL) für den Bereich der Softwarepro- werden. Zum Literaturstudium sind zahlreiche zesse in der SE-Ausbildung beschrieben. Zusam- Quellen, einschließlich der gut lesbaren Spezifika- menfassend lässt sich festhalten, dass Spiel und tion, verfügbar. Auch Fallstudien zur Verwendung Nachahmung als natürliche Lernstrategien lebens- des Essence Kernel in verschiedenen Projektphasen lang wichtige Akkommodations- und Assimilati- sind zu finden (Jacobson u. a., 2013). onsstrategien bleiben (Rieber, 1996). Der fesselnde Für ein interaktives Kennenlernen des Essence und motivierende Charakter von Spielen fördert Kernel, insbesondere der Alphas und ihrer Bezie- die intrinsische Motivation der Lernenden, indem hungen untereinander, wurde im Sim4SEEd- er sie dazu motiviert, die Verantwortung für den Projekt ein Lernspiel entwickelt, welches sich ohne eigenen Lernfortschritt zu übernehmen (Akilli, weitere Installationen im Browser ausführen lässt. 2007). Jede Verbindung von Ausbildungsinhalt Spieler sollen mit Hilfe des Spiels in die Lage ver- (educational content) und digitalen Spielen wird setzt werden, die Elemente des Essence Kernel zu dabei als Digital Game-Based Learning (DGBL) be- benennen, Definitionen korrekt zuzuordnen und zeichnet (Prensky, 2007). DGBL fördert den Lern- Beziehungen zwischen den Elementen herzustellen. prozess, indem durch die Integration attraktiver Spielelemente – wie Interaktivität, Herausforde- Um die Vorlesung in dieser Phase interaktiv, rungen, kontinuierlichem Feedback, Multimediali- motivierend und fesselnd zu gestalten, eignet sich tät, dem Gefühl der Selbstwirksamkeit, Wettbe- das kostenfrei online verfügbare Kahoot! (Kahoot! werb und Belohnungen – eine motivierende und AS, 2014) hervorragend. Kahoot! ist ein “game-based fesselnde Lernumgebung bereitgestellt wird. „Digi- blended-learning and classroom response system” und tale Spiele können demnach […] ein selbstgeleitetes integriert dabei spielbasierte und soziale Ansätze. Lernen durch Exploration ermöglichen und beför- Mit Kahoot! lassen sich Quiz, Umfragen und Dis- dern.“ (Breuer, 2010: S. 12) kussionen vorbereiten und live in die Präsenzver- anstaltung integrieren. Es bedarf dafür keiner be- Bisherige Forschungsergebnisse zeigten, dass sonderen Infrastruktur. Der bei einem Quiz entste- die sorgfältige Planung und Einbettung von hende Wettbewerbscharakter weckt Emotionen Spielaktivitäten in das Curriculum, ausreichende und wirkt nach Erfahrungen des Autors überaus Anleitung, detailliertes Feedback, Diskussion sowie motivierend. Studierende erhalten unmittelbar die gründliche Auswertung und Erklärung von Feedback über ihren individuellen Lernstand. Leh- Spielresultaten eine essentiell wichtige Rolle für rende erhalten unmittelbar einen Eindruck, wie gut einen Lernerfolg spielen (Wangenheim, Shull, einzelne Sachverhalte in der Kursgruppe bereits 2009). verstanden wurden. Falsch beantwortete Fragen bieten Anlässe zur Diskussion und können dazu Integrierter Ansatz beitragen, Missverständnisse oder Wissenslücken Der hier vorgestellte integrierte Ansatz gliedert sich aufzudecken und zu beseitigen. Um den Einstieg in 3 + X Phasen. Die einzelnen Phasen bauen aufei- zu erleichtern, stellt das Sim4SEEd-Projekt bereits nander auf. Die Phasen 1 bis 3 dienen dabei der ein vorbereitetes frei verfügbares Kahoot!-Quiz zum Einführung in Essence und den Essence Kernel sowie Essence Kernel bereit. der praktischen Erprobung in virtuellen und realen Zum Ende dieser Phase sollten allen Teilneh- Projektumgebungen. Die Phasen 4 bis X dienen der menden die grundlegenden Konzepte und Elemen- weiteren Vertiefung und lassen die Lernenden über te des Essence Kernel bekannt sein. Je nach Fokus die Rolle von Essence Method-Konsumenten hin- wurden evtl. schon einzelne Konzepte vertieft. auswachsen. 48 Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 Phase 2: Essence virtuell praktizieren Spielwelt, als auch in einem echten Projekt einge- setzt werden zu können. Er dient damit als weiteres In dieser nächsten Phase werden die erlernten verbindendes Element zwischen dieser und der Konzepte angewendet, um deren Zusammenspiel nächsten Phase 3. zu verdeutlichen und die bereits erlangten Er- Die Konstruktion des dem Spiel zugrunde lie- kenntnisse zu vertiefen. Als Lernmethode wird hier genden Simulationsmodells erfolgt transparent in ein interaktives kollaboratives Simulationsspiel mehreren Stufen. In der ersten Stufe wird eine ver- genutzt, welches im Rahmen des Sim4SEEd- fügbare Essence Method ausgewählt. Alternativ wird Projekts entwickelt wird. auf Basis des Essence Kernel mit Kernelerweiterun- Lernziel dieses Simulationsspiels ist es, sich in gen, verfügbaren oder selbst kreierten Practices einem simulierten Softwareprojekt mit Hilfe des werkzeugunterstützt selbst eine Essence Method Essence Kernel und einer zuvor gewählten SE- definiert. Im Projekt wird dafür gegenwärtig die Methode, welche auf Basis des Kernels definiert EssWork Practice Workbench (Ivar Jacobson Interna- wurde, zurechtzufinden. Dabei stoßen die Spieler tional, 2014) verwendet. Die Verwendung eines auf Kernel-Erweiterungen und Praktiken (Prac- Standards und eines Standardwerkzeugs wird im tices), welche den Essence Kernel methodenspezi- Projekt gegenüber anderen Ansätzen klar favori- fisch ergänzen. Spieler sollen dabei die vorgegebe- siert, denn ein Lernaufwand an dieser Stelle nützt ne SE-Methode – wie in einem Adventure-Spiel – weit über diese Simulations- und Spielumgebung erkunden und die entdeckten Methodenelemente hinaus. einsetzen. Dabei ist es wichtig, die richtigen Dinge In der nächsten Stufe wird aus der gewählten (Activities) in der richtigen Reihenfolge zu tun und SE-Methode ein Simulationsmodell generiert. Das über alle relevanten Dimensionen (Alphas, Alpha Simulationsmodell folgt dabei der Philosophie des States) der Aufgabe nachzudenken. Die Spieler Essence Kernel. Es ist ebenso konkret und detailliert, erkennen dabei, dass unterschiedliche Aktivitäten wie die gewählte Methode. Enthält die gewählte (Activities) verschiedene Kompetenzen erfordern. Methode bspw. detaillierte Activities zur Errei- Die Einschätzung der Alpha States wird durch chung der Alpha States, so werden diese auch im die Rückmeldung der virtuellen Spielfiguren er- Simulationsmodell abgebildet. Enthält die gewählte möglicht. Dabei orientieren sich deren Rückmel- Methode keine Activities für einen Activity Space, so dungen an den Checkpoints der Alpha State- wird stattdessen der generischere Activity Space Checklisten aus der gewählten SE-Praktik. verwendet. Je nach Fokus und Lernziel kann so Durch die Zuordnung von Aufgaben an das gezielt die Komplexität des Modells und damit die virtuelle Projektteam, die aktive Verfolgung der Komplexität des Spiels gesteuert werden. An- Rückmeldungen sowie Analyse der Alpha State- schließend erfolgen notwendige Quantifizierungen Checklisten kann ein Spieler den Verlauf des virtu- innerhalb des Simulationsmodells. Hier wird bspw. ellen Projekts steuern. Spielfiguren stellen im Spiel festgelegt, wieviel Aufwand in Personenstunden wiederkehrend Fragen zu zugeteilten Aktivitäten, mit einem bestimmten Competency Level in eine Alphas etc. Die richtige Beantwortung der Multiple Aktivität investiert werden muss, um einen be- Choice Fragen wirkt sich dabei positiv auf das stimmten Alpha State oder ein bestimmtes Level of Spielergebnis aus. Detail eines Work Product zu erreichen. Um aus dem Um sich in der SE-Methode zu orientieren nut- Simulationsmodell ein Spiel zu generieren, bedarf zen die Spieler den Essence Method & Alpha State es noch eines Spielszenarios, welches bspw. fest- Navigator, welcher im Sim4SEEd-Projekt entwickelt legt, in welchem Umfeld das virtuelle Projekt statt- wird. Über diesen ist es möglich, durch die SE- findet und welches virtuelle Personal dafür zur Methode zu browsen und die Dokumentation der Verfügung steht. einzelnen Methodenelemente abzurufen. Gleichzei- Bisherige Spielansätze im Bereich der Software tig bietet er die Möglichkeit, die Alphas im Verlauf Engineering Ausbildung setzten auf reine Einzel- der SE-Aufgabe auf die jeweils eingeschätzten Al- spielerumgebungen, welche kaum Unterstützung pha States zu setzen. Dabei unterstützen die hinter- für spielübergreifende Auswertungen und Diskus- legten Checklisten eines jeden Alpha State. sion bieten. Das Hinzufügen eines Team-Konzepts Der Essence Method & Alpha State Navigator wird zum individuellen Spiel jedes Einzelnen schafft mit dem Ziel entwickelt, sowohl in der simulierten hier Mehrwert. Dabei erkunden und bearbeiten alle Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 49 Spieler individuell eine ganze SE-Methode. Gleich- Kursumfang angepasste Aufgabenstellungen han- zeitig jedoch agiert jeder Spieler auch in einem delt, kommen in einem solchen Projekt viele Dinge Team und sammelt für dieses Punkte. Indem die zusammen. Dieser kognitive Load kann in Teilen Performance des Teams – die Kumulation der Ein- überwältigend wirken. Es besteht die Gefahr, dass zelspielerergebnisse – als primärer Erfolgsfaktor in einen Deadline-getriebenen Arbeitsmodus ver- herangezogen wird, werden Zusammenarbeit und fallen wird, der allein darauf fixiert ist, die gefor- Diskussion innerhalb der Teams gefördert. Dash- derten Artefakte zum jeweiligen Termin zu liefern, boards, Einzel- und Teamrankings bieten dabei ohne über die Arbeitsweise, die ausgeführten Akti- zusätzliche Orientierung. Sie zeigen an, wie gut vitäten und deren Motivation zu reflektieren. bisher getroffene Entscheidungen in Relation zu Mit dem Essence Kernel, welcher in den zwei anderen Spielern waren. Diese zusätzliche Orien- vorangegangenen Phasen kennengelernt wurde, tierung dient als Ausgangspunkt für Interaktionen steht dem Projektteam nun ein Werkzeug zur Ver- innerhalb der Teams und als Anlass für den ständi- fügung, welches Orientierung bietet, was dabei gen Versuch, Entscheidungen zu optimieren. Das unterstützt, im Entwicklungsprozess allen wichti- Simulationsspiel bietet an dieser Stelle eine Quali- gen Dimensionen die notwendige Aufmerksamkeit tät, welche in Kursprojekten in dieser komprimier- zukommen zu lassen und die richtigen Fragen zu ten Form nicht geboten werden kann: Lernende stellen. Wird die gleiche SE-Methode wie in der erhalten kontinuierlich Feedback zu einem viel Phase 2 verwendet, können gleiche Aktivitäten früheren Zeitpunkt, als dies in einem realen (Kurs- wiedererkannt und noch einmal aus einer anderen )Projekt der Fall wäre. Durch die vorgeschlagene Perspektive erlebt werden. Dabei kann der bereits Kombination aus Einzelspiel und Zusammenarbeit in der vorangegangenen Phase kennengelernte im Team, kann parallel auch aus Erfahrungen an- Essence Method & Alpha State Navigator eine bekann- derer Spieler gelernt und profitiert werden. Das te Umgebung und Orientierung bieten. Spiel bietet damit die Basis für einen „probe, hypoth- Assessment Poker fördert eine reflektierte Ar- esize, reprobe, rethink cycle“ (Gee, 2007: S. 87 ff.), der beitsweise aller Teammitglieder. Dabei wird von zu einer tieferen Auseinandersetzung mit der simu- allen Teammitgliedern unabhängig voneinander lierten SE-Methode führt. eine Einschätzung des gegenwärtigen Projektzu- Zum Ende dieser Phase haben die Teilnehmen- stands vorgenommen. Jedes Teammitglied denkt den die erlernten Konzepte bereits einmal selbst in dabei über alle relevanten Dimensionen (Alphas) einem definierten simulierten Kontext angewendet. nach und schätzt deren aktuellen Zustand (Alpha Dafür haben sie sich notwendigerweise in einer SE- State) ein. Der Vergleich der individuellen Ein- Methode orientiert. Die Spielenden haben alle es- schätzungen offenbart schnell unterschiedliche sentiellen Dimensionen (Alphas) der SE-Aufgabe Sichtweisen und ist wertvoller Anlass zum Gedan- betrachtet und andauernd deren Fortschritt und kenaustausch. Wird der Projektfortschritt auch von Gesundheit beurteilt. Die Alphas und deren Alpha den Lehrenden zu verschiedenen Zeitpunkten States halfen bei der Orientierung und gaben Emp- (bspw. Meilensteinen) bewertet, so erfolgt hier ein fehlungen für die jeweils nächsten Schritte. Das zusätzlicher Abgleich und Feedback. Die Homoge- Spielumfeld, welches Zusammenarbeit und Wett- nität der individuellen Einschätzungen kann ein bewerb förderte, hat dazu beigetragen, dass Spiel- Indiz für die mehr oder weniger erfolgreiche Zu- ansätze und -züge im Team artikuliert und ideal- sammenarbeit im Team sein und erneut als Anlass erweise reflektiert wurden. Spielergebnisse wurden für reflektierende Diskussionen dienen. kursweit ausgewertet und diskutiert. Damit wur- Der Essence Kernel wurde international bereits den ideale Bedingungen für die nächste Phase ge- in Lehrveranstaltungen eingesetzt. Es wurde schaffen. eingeschätzt, dass sich sein Einsatz positiv auf den Phase 3: Essence in einem echtem Projekt Lernerfolg ausgewirkt hat: „By matching the pro- praktizieren ject results against the kernel alphas, the students could easily identify the good and bad sides of their Inhalt der nächsten Phase ist es, Essence in einem development methods. [...] By following all the realen Projekt einzusetzen. Studierende erfahren in kernel alphas, the students could learn the total einem Kursprojekt einen bemerkenswerten kogni- scope of the software-engineering endeavor and tiven Load. Obwohl es sich i.d.R. „nur“ um dem 50 Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 thereby see what would be required of them in täglichen Anwendbarkeit für SE-Praktiker als Ent- their future as professionals.“ (Jacobson u. a., 2012) wurfsziel der Spezifikation machen Essence zu ei- Zum Ende dieser dritten Phase haben die Stu- nem wertvollen Werkzeug und Denk-Framework dierenden Essence in einem realen Projektumfeld für alle SE-Studierenden. Der universelle Charakter eingesetzt. Anders als im virtuellen Umfeld der des Essence-Standards und des Essence Kernel sor- Phase 2 wurden hier die in der SE-Methode enthal- gen für eine hohe Übertragbarkeit der erworbenen tenen Praktiken tatsächlich angewendet und ausge- Kenntnisse auf andere Kontexte innerhalb und führt. Dabei galt es, auch soziale und teamdynami- außerhalb des SE-Curriculums. sche Aspekte zu bewältigen. Die beschriebenen Der hier vorgestellte integrierte Ansatz führt Maßnahmen sorgten dafür, dass alle Teammitglie- schrittweise in die Konzepte und die Verwendung der regelmäßig über den aktuellen Projektstatus von Essence ein. Er versetzt Studierende in die La- nachgedacht haben und regelmäßig im Team über ge, schrittweise die enthaltenen Konzepte kennen- den Fortschritt und die Gesundheit der relevanten zulernen, dabei auf Bekanntes aufzubauen und SE- Dimensionen reflektiert wurde. Somit kann davon Methoden erfolgreich praktisch in SE-Aufgaben ausgegangen werden, dass an dieser Stelle alle einzusetzen. Um die aktive Konstruktion von Wis- Teilnehmenden grundsätzlich in der Lage sind, sen zu unterstützen, wird dabei eine effiziente und eine SE-Methode auf Basis des Essence Kernel prak- vielseitige Lernumgebung bereitgestellt, welche die tisch anzuwenden. Eigenaktivitäten der Lernenden anregt, die Betrach- tung des Lerngegenstands aus verschiedenen Per- Phase 4 bis X: Essence weiter vertiefen spektiven ermöglicht und Artikulation und Refle- Je nach Ausrichtung des Curriculums bieten sich xion im sozialen Austausch fördert. Simulation und weitere Aktivitäten im Essence-Umfeld an. Eine Digital Game-Based Learning (DGBL) sind dabei naheliegende Vertiefung wäre, Essence erneut mit wichtige Bausteine. einer anderen SE-Methode virtuell zu praktizieren. Mit Essence und dem Essence Kernel kann über Im Anschluss können die Ergebnisse und Erlebnis- die Grenzen einzelner Lehrveranstaltungen hinaus se der Teilnehmer mit denen aus der Phase 2 und eine gemeinsame Basis verwendet werden. Interes- Phase 3 verglichen werden. sant wäre es zu untersuchen, ob sich auch ein gan- Studierende werkzeugunterstützt eine eigene zes Informatik-Curriculum mit Hilfe des Essence SE-Methode kreieren zu lassen, kann sie aus ihrer Kernel strukturieren ließe. Auch Nicht-SE- Konsumenten- und Anwenderrolle in eine Produ- Kernfächer zur Stärkung von Soft Skills, wirtschaft- zenten-Rolle schlüpfen lassen. Die Erzeugung eige- lichen und organisatorischen Kompetenzen etc. ner Practices und/oder die Komposition von ver- sollten sich bspw. über die Areas of Concern Custo- fügbaren Practices zu einer Method sind geeignet, mer sowie Endeavour abbilden lassen. das Verständnis von Essence über die reine An- wendung vorgefertigter SE-Methoden und Prakti- Nächste Schritte ken hinaus zu vertiefen. Die in der Simulation und Sim4SEEd (www.sim4seed.org) ist ein laufendes im Kursprojekt gewonnenen Erkenntnisse lassen Forschungsprojekt. Der derzeitige Fokus der Pro- sich dabei verwenden. In der anschließenden Dis- jektaktivitäten liegt neben der Implementierung kussion der erzeugten Methoden können verschie- eines Essence-Simulationsmodells und der Kom- dene Standpunkte und Denkweisen thematisiert plettierung eines Simulationsspiels auf dem Einsatz werden. und der Evaluierung des hier vorgestellten Ansat- zes. Dazu ist der Einsatz dieses Konzepts mit an- Fazit und Ausblick schließender empirischer Auswertung im Sommer- Der SEMAT Essence Kernel erscheint aufgrund semester 2015 geplant. Lehrende, die ebenfalls an der beschriebenen Charakteristik bestens geeignet, einem Einsatz interessiert sind, sind eingeladen, Studierende in die Welt der SE-Methoden einzu- mit Unterstützung des Autors den Einsatz in eige- führen. Besser als vorhergehende Standards ermög- nen Lehrveranstaltungen anzugehen. licht Essence einen Einstieg, der sich flexibel an den Anforderungen des jeweiligen Curriculums anpas- sen lässt. Der Fokus auf die essentiellen Dimensio- nen von SE-Aufgaben und die Priorisierung der Axel Schmolitzky, Anna Sabine Hauptmann (Hrsg.): SEUH 2015 51 Literatur Lichter (Hrsg.) Tagungsband des 13. Work- shops „Software Engineering im Unterricht der Akilli, Göknur (2007): „Games and Simulations: A New Hochschulen“ 2013. Aachen: CEUR Workshop Approach in Education?“. In: Games and Simu- Proceedings, S. 131–139. lations in Online Learning: Research and De- velopment Frameworks. Information Science Kahoot! AS (2014): „Kahoot! | Game-based blended Pub., S. 1–20. learning & classroom response system“. Abge- rufen am 30.10.2014 von Alistair Cockburn (2007): „A Detailed Critique of the https://getkahoot.com/. SEMAT Initiative“. Alistair.Cockburn.us. Ab- gerufen am 14.10.2014 von Kritzenberger, Huberta (2005): Multimediale und inter- http://alistair.cockburn.us/A+Detailed+Critique aktive Lernräume. München : Oldenbourg. +of+the+SEMAT+Initiative. 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