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    <article-meta>
      <title-group>
        <article-title>Alles nur Spielerei? Neue Ansätze für digitales spielbasiertes Lernen von Softwareprozessen</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <string-name>Jöran Pieper</string-name>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <string-name>Institute for Applied Computer Science</string-name>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <string-name>FH Stralsund</string-name>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <fpage>131</fpage>
      <lpage>139</lpage>
      <abstract>
        <p>Softwareprozesse beschreiben Ansätze für die Produktion und Evolution von Software. Sie gehören zu den Wissensgebieten des Software Engineering (SE), die sich weniger gut allein durch klassische Vorlesungen vermitteln lassen. Kursprojekte, die Vorlesungen häufig begleiten, werden durch akademische Rahmenbedingungen begrenzt. Simulation und Digital Game-Based Learning (DGBL) werden große Potentiale bei der Erweiterung der Lernerfahrung über Vorlesungen und Kursprojekte hinaus zugesprochen. Sie können dazu genutzt werden, Einsicht in die Notwendigkeit von Softwareprozessen zu erzeugen und den Erfahrungshorizont von Studierenden des SE auf virtuelle und effiziente Art und Weise zu erweitern. Verschiedene Anstrengungen unterschiedlicher Forschungsgruppen weltweit zeigen ermutigende Ergebnisse. Im Forschungsprojekt Sim4SEEd werden existierende Erfahrungen gesammelt und neue Ideen entwickelt, um das Potential digitaler Lernspiele in dieser Domäne zu erweitern und zu einer weiter verbreiteten Nutzung in der SE-Ausbildung anzuregen. Die vorgestellten Ideen dienen als Kernelemente für die Entwicklung einer neuen Spielumgebung, welche das Erlernen von Softwareprozessen effektiv und effizient unterstützt.</p>
      </abstract>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec-1">
      <title>Zusammenfassung</title>
    </sec>
    <sec id="sec-2">
      <title>Einleitung</title>
      <p>Die Entwicklung komplexer Softwaresysteme
verlangt nach gut ausgebildeten Softwareingenieuren,
welche in der Lage sind, die richtigen
Technologien, Werkzeuge und Prozesse auszuwählen, um
dynamischen Anforderungen gerecht zu werden.</p>
      <p>
        Zu den großen Herausforderungen heute und
in Zukunft gehören dabei die zunehmende Vielfalt
und die Forderung nach kürzeren
Entwicklungszeiten bei gleichzeitiger Sicherstellung
vertrauenswürdiger Qualität
        <xref ref-type="bibr" rid="ref18">(Sommerville, 2010)</xref>
        . Die
zunehmende Vielfalt umfasst neben Technologien,
Plattformen, Werkzeugen und
Anwendungsdomänen auch Methoden und Softwareprozesse.
Variierende Szenarien erfordern die Berücksichtigung
verschiedener Aspekte und das Setzen
unterschiedlicher Prioritäten.
      </p>
      <p>Die Ausbildung im Software Engineering (SE)
muss dieser Vielfalt Rechnung tragen, um die
Softwareingenieure von morgen zu befähigen. Aus
Zeitgründen können die Lerninhalte stets nur eine
Auswahl aus einem breiten Spektrum sein.
Während die Auswahl der Inhalte im Detail variieren
wird, ist es breiter Konsens, dass neben allen
technologischen Aspekten und Werkzeugen ein
fundiertes Wissen über Softwareprozesse essentiell für
die erfolgreiche Gestaltung von Softwareprojekten
ist.</p>
    </sec>
    <sec id="sec-3">
      <title>Motivation</title>
      <p>Aufkommende und sich in den Vordergrund
drängende agile Prozesse propagieren den Verzicht auf
Ballast – die Nicht-Nutzung von Methoden und
Werkzeugen, welche wichtige Bausteine
traditionellerer Entwicklungsprozesse bilden. Ohne
Erfahrung in der Entwicklung komplexerer
Softwaresysteme können die Konsequenzen der
NichtNutzung von Methoden und Werkzeugen jedoch
nur schwerlich qualifiziert eingeschätzt werden.
Das Kennenlernen verschiedener Softwareprozesse
kann an dieser Stelle helfen, Methoden und
Werkzeuge sowie deren Wirkung besser einschätzen zu
können.</p>
      <p>Durch Lehrende gesteuerte Kursprojekte
ergänzen heute gewöhnlich klassische Vorlesungen
im Bereich des SE. Akademische
Rahmenbedingungen, wie begrenzte Zeit und die
Notwendigkeit, individuelle Leistungen der Studierenden zu
bewerten, begrenzen Größe, Umfang und Typen
solcher Projekte. Um eine positive Lernerfahrung
der Studierenden und einen positiven
Projektabschluss zu ermöglichen, wird durch Lehrende
häufig eine Vorauswahl von geeigneter Technologie,
Werkzeugen, Methoden und Prozessen getroffen,
der die Studierenden dann folgen sollen. Die
Erhöhung des Projektumfangs und der Anzahl der
Projektmitglieder, die Anhebung des
Kommunikationsbedarfs, eine stärkere Teilung von Aufgaben
und Verantwortlichkeiten sowie das Beharren auf
einem definierten Projektergebnis erhöhen die
Realitätsnähe und vermitteln Studierenden
idealerweise einen Eindruck von echter Projektarbeit
nach dem Studium.</p>
      <p>Der Blick auf den Softwareprozess als Ganzes
geht in solchen Projekten jedoch allzu schnell
verloren, wenn Projektmitglieder unter Zeitdruck
damit beschäftigt sind, Projektartefakte zu liefern.
Studierende erhalten nicht die Möglichkeit in
verschiedene Rollen zu schlüpfen, um bspw. in der
Rolle eines Projektmanagers Zielkonflikte zu
spüren und richtungweisende Entscheidungen treffen
zu müssen. Die begrenzte zur Verfügung stehende
Zeit ermöglicht es nicht, alternative Strategien zu
verfolgen oder gar andere Softwareprozesse
auszuprobieren.</p>
      <p>
        Sommerville betont, „engineering is all about
selecting the most appropriate method for a set of
circumstances“
        <xref ref-type="bibr" rid="ref18">(Sommerville, 2010, S. 7)</xref>
        . Um dies
zu ermöglichen, müssen zukünftige
Softwareingenieure ihre Optionen kennen. Sie müssen in der
Lage sein, vielfältige Aspekte und Perspektiven zu
berücksichtigen. Simulation und Digital
GameBased Learning (DGBL) können neben
Kursprojekten einen wichtigen Beitrag dabei leisten,
Softwareprozesse kennenzulernen.
      </p>
    </sec>
    <sec id="sec-4">
      <title>Simulation und digitale Spiele in der</title>
    </sec>
    <sec id="sec-5">
      <title>Software Engineering Ausbildung</title>
      <p>
        Ziel der SE-Ausbildung sollte es sein, ein tiefes
Verständnis von Inhalten und deren Aufnahme in
den eigenen Wertekanon zu fördern.
        <xref ref-type="bibr" rid="ref7">(Ludewig,
2009)</xref>
        . Folgende Aussage zeigt, wie dies gelingen
kann: „Jeder Sinn, den ich selbst für mich einsehe,
jede Regel, die ich aus Einsicht selbst aufgestellt
habe, treibt mich mehr an, überzeugt mich stärker
und motiviert mich höher, als von außen gesetzter
Sinn, den ich nicht oder kaum durchschaue…“
        <xref ref-type="bibr" rid="ref13">(Reich, 2008, S. 95)</xref>
        . Folgt man diesem
idealtypischen Grundsatz konstruktivistischer Didaktik, so
besteht die Aufgabe einer geeigneten
Lernumgebung darin, die Eigenaktivitäten der Lernenden
anzuregen, um die aktive Konstruktion von Wissen
bei der Bearbeitung komplexer authentischer
Situationen und Probleme zu unterstützen. Die
Betrachtung des Lerngegenstands aus verschiedenen
Perspektiven, Artikulation und Reflexion im sozialen
Austausch tragen grundlegend zum erfolgreichen
Lernen bei
        <xref ref-type="bibr" rid="ref5">(Kritzenberger, 2005)</xref>
        . Verschiedene
Ansätze aus dem konstruktivistischen
Methodenbaukasten finden in der SE-Ausbildung bereits
Anwendung
        <xref ref-type="bibr" rid="ref3">(Hagel, Mottok, 2011)</xref>
        . Simulationen
und digitale Spiele bieten in diesem Umfeld
besonders geeignete Merkmale.
      </p>
      <p>Simulation eröffnet Wege, relevante Aspekte
einer (fast) realen Welt mit den flexiblen
Fähigkeiten von Simulationsexperimenten zu verbinden. Zu
diesen Fähigkeiten gehört die Möglichkeit,
 Zeit zu komprimieren oder auszudehnen,
 Quellen von Variationen gezielt zu steuern,
 Experimente zu beliebigen Zeitpunkten
anzuhalten und zu analysieren,
 Systemzustände (wieder-)herzustellen um
Experimente zu wiederholen, sowie
 den Detaillierungsgrad zu definieren.</p>
      <p>Ergänzt man Kursprojekte um Lernformen mit
diesen Merkmalen, so lässt sich ein hohes Maß an
Flexibilität gewinnen. Studierende und Lehrende
sind in diesem Fall nicht an das operative
Erfordernis gebunden, tatsächlich Software zu
produzieren, um den damit verbundenen Prozess lebhaft zu
erfahren. Die gezielte Erkundung verschiedener
Softwareprozesse in verschiedenen Szenarien wird
damit auch in einem begrenzten Zeitfenster
möglich. Da keine Ergebnisse in einem echten
Kursprojekt gefährdet werden, kann ungezwungenes
spielerisches Experimentieren Teil der Lernerfahrung
werden. Studierende können auch in (simulierten)
Situationen agieren, welche aufgrund begrenzter
Ressourcen real nicht denkbar wären.</p>
      <p>
        “Simulations are most engaging wh
        <xref ref-type="bibr" rid="ref1">en made
into games” (Prensky, 2007</xref>
        , S. 225). Spiel und
Nachahmung bleiben als natürliche Lernstrategien
lebenslang wichtige Akkommodations- und
Assimilationsstrategien
        <xref ref-type="bibr" rid="ref14">(Rieber, 1996)</xref>
        . Der fesselnde und
motivierende Charakter von Spielen fördert die
intrinsische Motivation der Lernenden, indem er
sie dazu motiviert, die Verantwortung für den
eigenen Lernfortschritt zu übernehm
        <xref ref-type="bibr" rid="ref1">en (Akilli, 2007</xref>
        ).
Jede Verbindung von Ausbildungsinhalt
(educational content) und digitalen Spielen wird dabei als
Digital Game-Based Learning (DGBL) bezeichnet
(Pr
        <xref ref-type="bibr" rid="ref1">ensky, 2007</xref>
        ). DGBL fördert den Lernprozess,
indem durch die Integration attraktiver
Spielelemente – wie Interaktivität, Herausforderungen,
kontinuierlichem Feedback, Multimedialität, dem
Gefühl der Selbstwirksamkeit, Wettbewerb und
Belohnungen – eine motivierende und fesselnde
Lernumgebung bereitgestellt wird. „Digitale Spiele
können demnach […] ein selbstgeleitetes Lernen
durch Exploration ermöglichen und befördern.“
(Breuer, 2010, S. 12)
      </p>
      <sec id="sec-5-1">
        <title>Bisherige Ansätze</title>
        <p>Wir finden heute bereits eine Reihe von
verfügbaren Anwendungen von Simulation und DGBL für
den Bereich des SE. Tabelle 1 fasst Charakteristik
und Fähigkeiten verschiedener Ansätze zusammen,
in welchen es explizit um SE-Inhalte,
Softwareprozesse und deren Elemente geht. Nicht alle in der
Tabelle aufgeführten Projekte sind für den direkten
Einsatz in der SE-Ausbildung verfügbar. Einige
Ansätze werden nicht mehr aktiv entwickelt. Die in
den jeweiligen Projekten gewonnenen Erkenntnisse
sind jedoch auch in diesen Fällen in Publikationen
dokumentiert. In der letzten Spalte der Tabelle
werden den bestehenden Ansätzen die Ziele des
Projekts Sim4SEEd gegenübergestellt.</p>
        <p>)
)5 2060
,y200 )2000 )2030 .,.sau
ud ,g ,.a r
,i)rr(aa60o20vSSENm ,jir(eaaaohvSSPSDwmm ,i(reaaudppSSLEwDAM .itti/rr(IeeuSEEAmMM lir(rrIaeaaeecognbdnBM ,,ll)(raa0002phSSSHO
)
7
..,(r-sseecanou200PSEEYOM ,,ii()Jeaohn0206SSEBBVmm ,iir()ee2p0*d421PSSEEm</p>
        <p>M E M
E
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1
o
+</p>
        <p>E
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o
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o
+
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o
o
+
+
+
o
+
+</p>
        <sec id="sec-5-1-1">
          <title>Einzel(E)/Mehrspieler(M)-Spiel</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-2">
          <title>Zusammenarbeit und</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-3">
          <title>Wettbewerb unter Spielern</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-4">
          <title>Dashboards für Team,</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-5">
          <title>Kurs und Lehrende</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-6">
          <title>Spieler in der Rolle eines Projektmanagers</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-7">
          <title>Spieler mit verschiedenen</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-8">
          <title>Aufgaben</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-9">
          <title>Wiederholbarkeit von</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-10">
          <title>Spielabschnitten</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-11">
          <title>Ermöglicht Abbildung verschiedener Softwareprozesse</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-12">
          <title>Anzahl verfügbarer</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-13">
          <title>Softwareprozesse</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-14">
          <title>Domain Specific Language (DSL) für die Prozessmodellierung</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-15">
          <title>Regeleditor für die</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-16">
          <title>Prozessmodellierung</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-17">
          <title>Trennung von Softwareprozess</title>
          <p>und Anwendungsszenarios</p>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-18">
          <title>Integration von Industriestandards</title>
          <p>für die Beschreibung des</p>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-19">
          <title>Softwareprozesses</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-20">
          <title>Grafische Repräsentation der</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-21">
          <title>Nicht-Spieler-Figuren</title>
          <p>mit welchen interagiert wird</p>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-22">
          <title>Nutzung echter Werkzeuge aus der Softwareentwicklung</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-23">
          <title>In Komponenten für teilweise</title>
        </sec>
        <sec id="sec-5-1-24">
          <title>Wiederverwendung entworfen</title>
          <p>Öffentlich verfügbar
E
+
+
+
6
+
+
+</p>
          <p>E
+
1
o</p>
          <p>E
+
+
+
1
+
+</p>
          <p>Die typische Aufgabe für einen Spieler besteht in
diesen Lernspielen i.d.R. darin, als Projektmanager
simulierte Softwareentwickler erfolgreich durch ein
simuliertes Softwareprojekt zu dirigieren. Dazu
werden Personen in das Projektteam aufgenommen
oder aus diesem entfernt. Den simulierten Figuren
im Team werden dann verschiedene Aufgaben,
welche mit dem abgebildeten Softwareprozess
korrespondieren, zugewiesen. Dabei entscheidet
der Spieler, wer wann welche Aufgabe im
Softwareprozess erhält. Die Aufgaben umfassen
SETätigkeiten, die Auswirkungen auf den Fortschritt
und die Qualität eines Softwareprojekts haben. Das
eingesetzte virtuelle Personal wird virtuell
entlohnt. Erfolgreich ist, wer sein virtuelles Projekt
fristgemäß und ohne Budgetüberschreitung in
akzeptabler Qualität abliefert.</p>
          <p>
            Abb. 1: SimSE im Einsatz
“+” = ja/enthalten, “-“ = nein/nicht enthalten, “o” = teilweise enthalten,
"*" = Projektziele
Tabelle 1: Vergleich von DGBL-Anwendungen
Abb. 2: Ausschnitt aus SimSE’s Regeleditor
Abbildung 1 zeigt einen Screenshot von SimSE
            <xref ref-type="bibr" rid="ref9">(Navarro, 2006)</xref>
            , einer an der University of
California, Irvine, entwickelten Spielumgebung,
welche aktuell die Erkundung der zahlreichsten
Softwareprozesse erlaubt. Die simulierten
Softwareentwickler mit ihren verschiedenen
Eigenschaften, welche durch das simulierte
Softwareprojekt gesteuert werden, sind neben bereits erstellten
Artefakten zu erkennen. Abbildung 2 stellt den
grafischen Regeleditor von SimSE dar, über
welchen sowohl der Softwareprozess als auch das
spezifische Anwendungsszenario modelliert werden.
Sichtbar ist hier nur ein kleiner Ausschnitt der
modellierten Regeln des Simulationsmodells, welches
die Basis des Spiels darstellt.
          </p>
        </sec>
      </sec>
      <sec id="sec-5-2">
        <title>Ergebnisse bisheriger Forschungsprojekte</title>
        <p>
          Die Auswertung bisheriger Forschungsprojekte
zeigt großes Potential aber auch einige
Ambivalenzen. Bisherige Ansätze scheinen besser geeignet,
bereits erworbenes Wissen zu festigen, als neues
Wissen zu vermitteln
          <xref ref-type="bibr" rid="ref20">(Wangenheim, Shull, 2009)</xref>
          .
Einige Projekte waren nicht in der Lage eine
Wirkung von spielbasiertem Lernen nachzuweisen.
Andere ermutigende Studien zeigten, dass der
Einsatz von Lernspielen geeignet war, auf Seiten
der Studierenden Empathie für die Notwendigkeit
von Methoden und Prozessen im SE zu entwickeln.
Die Lernenden fanden eingesetzte Spiele fesselnd,
einfach zu benutzen und zogen sie traditionellen
Lehrmethoden vor. Die sorgfältige Planung und
Einbettung von Spielaktivitäten in das Curriculum,
ausreichende Anleitung, detailliertes Feedback,
Diskussion sowie die gründliche Auswertung und
Erklärung der Spielresultate werden dabei als
essentiell wichtig erachtet
          <xref ref-type="bibr" rid="ref20">(Wangenheim, Shull, 2009)</xref>
          .
        </p>
        <p>
          Die verwendete Methodik der Evaluierungen
dieser spielbasierten Ansätze wird durchaus
kritisch bewertet
          <xref ref-type="bibr" rid="ref20">(Wangenheim, Shull, 2009)</xref>
          , was
auch in anderen Anwendungsdomänen von
spielbasiertem Lernen der Fall ist (Rieber, 1996; S.
Eg
          <xref ref-type="bibr" rid="ref1">enfeldt-Nielsen, 2007</xref>
          ).
        </p>
      </sec>
      <sec id="sec-5-3">
        <title>Das Potential ist bei weitem noch nicht ausgeschöpft.</title>
        <p>Die meisten verfügbaren digitalen Lernspiele sind
ausschließlich für Einzelspieler konzipiert. Als
solche fordern Sie von jedem Spieler die
Auseinandersetzung mit dem gesamten abgebildeten
Softwareprozess, fördern also den Blick auf den Prozess als
Ganzes. Jedoch mangelt es bei einer isolierten
Spielerfahrung an motivierender Zusammenarbeit
und an motivierendem Wettbewerb.</p>
        <p>Die Architekturen der Spiele erlauben es
Lehrenden nicht, sich einen schnellen Überblick über
den bisherigen Fortschritt aller Spieler im Kurs zu
erhalten.</p>
        <p>Die meisten verfügbaren Ansätze unterstützen
nur einen spezifischen Softwareprozess. Angesichts
aktueller Entwicklungen und der Vielfalt
verfügbarer Prozesse erscheinen die Anpassungsfähigkeit
und die Auswahlmöglichkeit verschiedener
Prozessmodelle äußerst wichtig.</p>
        <p>Die Erzeugung und Anpassung von
Simulationsmodellen erfordern einen erheblichen
Einarbeitungsaufwand, der außerhalb der jeweiligen
Spielwelt kaum direkt von Nutzen ist.</p>
        <p>Es mangelt an einer Trennung von
Softwareprozessmodell und dem konkreten
Anwendungsszenario dieses Prozesses im Spiel, was eine
Wiederverwendung erschwert. Visualisierungen der
Softwareprozesse werden nicht angeboten. Diese
würden die Validierung der schnell komplex
werdenden Modelle enorm erleichtern und
Transparenz erzeugen. Lehrende könnten leichter
überblicken, ob das Modell den Softwareprozess korrekt
abbildet und die gewünschten Lerninhalte
transportiert. Visualisierung in Kombination mit der
Trennung von Softwareprozess und seinem
Anwendungsszenario im Spiel wäre als
unterstützendes Lernmaterial auch für die Studierenden
hilfreich. Die Einbindung von unterstützendem
Lernmaterial über den jeweiligen Softwareprozess in die
Spielwelt wird in existierenden Ansätzen nicht
unterstützt.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec-6">
      <title>Sim4SEEd – Kernelemente einer</title>
      <p>neuen digitalen Spielumgebung für</p>
    </sec>
    <sec id="sec-7">
      <title>Softwareprozesse</title>
      <p>Nach einer Analyse existierender Ansätze und
Anwendungen wurde eine Reihe von
Kernelementen identifiziert, welche die Basis einer neuen
webbasierten Spielumgebung bilden. Diese wird
aktuell im Rahmen des Forschungsprojekts Sim4SEEd –
Simulation and Digital Game-Based Learning for
Software Engineering (Process) Education entwickelt.
Dabei werden zwei wesentliche Ziele verfolgt:
1. Um Lernerfolg zu maximieren, wird die
Spielumgebung die Anforderungen an
konstruktivistische Lernumgebungen umfassender als
bisherige Ansätze unterstützen. Die
Unterstützung sozialer Interaktion, frühes Feedback als
Anreiz für Artikulation und Reflexion sowie
die Bereitstellung multipler Perspektiven auf
den jeweiligen Softwareprozess bilden hierbei
Schwerpunkte.
2. Auch gute Lösungen finden nur dann ihren
Weg in die Praxis, wenn sich ihre Nutzung für
Anwender nicht unnötig kompliziert gestaltet.
Lehrende werden unter Ausnutzung von
Synergien von der transparenten Erstellung des
Simulationsmodells über die Administration
des Lernspiels bis hin zu kursweiten
Auswertungen unterstützt.</p>
      <p>Die nun folgenden Abschnitte beschreiben die
Kernelemente, welche zur Erreichung dieser Ziele
beitragen werden.</p>
      <sec id="sec-7-1">
        <title>Soziale Interaktion als Kollaboration und</title>
      </sec>
      <sec id="sec-7-2">
        <title>Wettbewerb</title>
        <p>Die Kombination aus Einzelspiel, in dem alle
Entscheidungen selbst getroffen werden, und
motivierenden sozialen Elementen ist wünschenswert. Das
Hinzufügen eines Teams zum individuellen Spiel
jedes Einzelnen erscheint hier erfolgsversprechend.
Dabei erkunden und bearbeiten alle Spieler
individuell einen gesamten Softwareprozess. Gleichzeitig
jedoch agiert jeder Spieler auch in einem Team und
sammelt für dieses Punkte. Indem die Performance
des Teams – die Kumulation der
Einzelspielerergebnisse – als primärer Erfolgsfaktor herangezogen
wird, werden Zusammenarbeit und Diskussion
innerhalb der Teams gefördert.</p>
        <p>Dashboards, welche einerseits Teamrankings
und andererseits Rankings einzelner Spieler
innerhalb dieser Teams zur Verfügung stellen, bieten
dabei Orientierung. Sie zeigen an, wie gut bisher
getroffene Entscheidungen in Relation zu anderen
Spielern waren. Diese Orientierung dient als
Ausgangspunkt für Interaktionen innerhalb der Teams
und als Anlass für den ständigen Versuch,
Entscheidungen zu optimieren.
nicht geboten werden kann. Lernende erhalten
Feedback zu einem viel früheren Zeitpunkt, als dies
in einem realen (Kurs-)Projekt der Fall wäre.</p>
        <p>
          Mehr noch – durch die vorgeschlagene
Kombination aus Einzelspiel und Zusammenarbeit im
Team, kann parallel auch aus Erfahrungen anderer
Spieler gelernt und profitiert werden. Das Spiel
bietet damit die Basis für einen „probe, hypothesize,
reprobe, rethink cycle“
          <xref ref-type="bibr" rid="ref15 ref2">(Gee, 2007, S. 87 ff.)</xref>
          , der zu
einer tieferen Auseinandersetzung mit dem
simulierten Softwareprozess führt. Die im Spiel
gebotene Transparenz geht über die in vielen Projekten
vorgefundene Realität hinaus und ist im Idealfall
ein Anstoß für das Hinterfragen von Intransparenz
in erlebten oder noch folgenden (Kurs-)Projekten
der Lernenden.
        </p>
        <p>Abbildung 3 zeigt einen Mockup-Entwurf des
webbasierten Spiels mit Kollaborationselementen.
Im Kopf der Seite ist erkennbar, dass der Spieler
Austin Mitglied des Teams 3 ist. Auf der rechten
Seite befinden sich Informationen über das aktuelle
Ranking, ein Team-Chat und Nachrichten vom
Spielleiter. Das Ranking stellt dar, dass sich das
Team 3 momentan an Platz 3 (von 10 Teams)
befinAbb. 3: Mockup mit Kollaborationselementen
Dazu bietet das Spiel die Möglichkeit, einzelne
Spielabschnitte zu wiederholen. Wiederholbarkeit
in Kombination mit verfügbarer Orientierung
unterstützt die Analyse und Reflexion getätigter
Schritte und fördert somit die Anwendung des im
Spiel erworbenen Wissens. Gleichzeitig stärkt Sie
das Gefühl der Selbststeuerung (control) der
Spielenden und steigert damit deren Motivation.</p>
        <p>An dieser Stelle zeigt sich eine Qualität, welche
in Kursprojekten in dieser komprimierten Form
det. Auf das Team bezogen drückt es aus, dass
Austin innerhalb seines Teams von vier
Teammitgliedern am zweitbesten agiert hat. Ein
Teammitglied hat bisher also noch bessere Entscheidungen
getroffen. Dies ist in diesem Beispiel Anlass für
eine kleine Diskussion im Team-Chat. Die
Teammitglieder verabreden sich zu einem persönlichen
Treffen, in welchem Entscheidungen analysiert und
optimiert werden.</p>
        <p>Eine Architektur, welche Lehrenden einen
schnellen Überblick über den Spielfortschritt des
gesamten Kurses bietet, unterstützt die gezielte
Interaktion bei Verständnisproblemen sowie die
kursweite vergleichende Auswertung und
reflektierende Nachbesprechung der Spielergebnisse.</p>
      </sec>
      <sec id="sec-7-3">
        <title>Nutzung von Synergien mit Industriestandards</title>
        <p>
          Der einheitliche Zugang zu Softwareprozessen
wird durch deren verschiedene
Darstellungsformen erschwert. Die Softwareindustrie hat einigen
Aufwand in die vereinheitlichte Dokumentation
und Kommunikation von Softwareprozessen
investiert. Basierend auf der Software and Systems Process
Engineering Metamodel Specification (SPEM) Version
2.0
          <xref ref-type="bibr" rid="ref10">(Object Management Group, 2008)</xref>
          und ihrer
Vorgängerin Unified Method Architecture (UMA)
stehen mit dem Eclipse Process Framework (EPF)
          <xref ref-type="bibr" rid="ref19">(The Eclipse Foundation, 2012)</xref>
          Werkzeuge bereit,
um Softwareprozesse und Methoden zu
dokumentieren, zu konfigurieren und zu veröffentlichen.
Inhalte werden mit den EPF-Werkzeugen
standardisiert und relativ komfortabel erstellt. Dabei
kommt ein gemeinsames einheitliches Vokabular
mit definierter Semantik zum Einsatz. Der in der
Abbildung 4 dargestellte EPF Composer verwendet
die vertraute Unified Modeling Language (UML) um
grafische Visualisierungen der modellierten
Softwareprozesse zu erzeugen. Diese Visualisierungen
unterstützen die komfortable Erkundung der
erzeugten Prozessmodelle.
        </p>
        <p>Der hierbei erbrachte Einarbeitungsaufwand
der Lehrenden und Lernenden ist über eine
spezifische Simulations- und Spielwelt hinaus von Wert
und Nutzen.</p>
      </sec>
      <sec id="sec-7-4">
        <title>Unterstützung der Erkundung neuer Softwareprozesse</title>
        <p>
          Die Evaluation bestehender Ansätze digitaler
SELernspiele hat ergeben, dass diese weniger geeignet
waren, neue Lerninhalte zu vermitteln
          <xref ref-type="bibr" rid="ref20">(Wangenheim, Shull, 2009)</xref>
          . Ein Grund dafür dürfte sein,
dass diese Umgebungen die Einbettung von
LernAbb. 4: EPF Composer im Einsatz
        </p>
        <p>EPF stellt über diese Werkzeuge hinaus bereits
eine umfangreiche Bibliothek von
Softwareprozessinhalten bereit.</p>
        <p>Die Nutzung dieser Industriestandards zur
Generierung (von Teilen) der Simulationsmodelle als
Basis digitaler Spiele bietet eine Reihe von
Vorteilen. Rollen, Phasen, Aufgaben, Prozessschritte,
Artefakte, Templates und Leitfäden können
extrahiert und in die Simulations- und Spielwelt
eingebettet werden. Bereits vorhandene Inhalte der EPF
Bibliothek werden dabei effizient genutzt. Neue
material nicht unterstützen.</p>
        <p>Die Verwendung des Eclipse Process Framework
(EPF) bietet sich auch an, um Lerninhalte eines
Softwareprozesses in die Simulations- und
Spielwelt zu integrieren. So bietet der EPF Composer die
Möglichkeit, den dokumentierten Prozess in ein
HTML-Format zu exportieren, welches dann, lokal
oder auf einem Webserver veröffentlicht, ohne
weitere Werkzeuge mit einem Webbrowser
erkundet werden kann.</p>
        <p>Nach vorheriger Aufbereitung der exportierten
Softwareprozessbeschreibung ist es somit möglich,
diese für die Erkundung im Stile eines Adventures
zu verwenden. Adventures sind ein Spiele-Genre, in
welchem Spieler aktiv ihre Spielwelt erkunden und
dabei typischerweise Gegenstände und
Informationen sammeln, welche sie im weiteren Spielverlauf
anwenden und kombinieren, um gestellte Rätsel
und Aufgaben zu lösen. Übertragen auf ein
digitales Lernspiel in der SE-Ausbildung bedeutet dies,
dass ein Spieler die Prozessbeschreibung erkundet
und dabei Informationen und Werkzeuge sammelt,
welche anschließend im Spiel verwendet werden
können. Eine bestimmte Aufgabe mit einem
spezifischen Werkzeug kann erst dann an eine
simulierte Software-Entwicklerin übertragen werden, wenn
zuvor die zugehörige Dokumentation der Aufgabe
in der Prozessbeschreibung besucht und das
entsprechende Werkzeug „eingesammelt“ wurde.</p>
        <p>Da die Spielumgebung die
Erkundungsaktivitäten der Spieler verfolgt, erhalten auch Lehrende
einen Überblick darüber, wie aktiv Einzelspieler,
Teams und der gesamte Kurs im Spiel
voranschreiten. So werden Verständnisprobleme frühzeitig
erkannt und durch Interaktionen zwischen
Lehrenden und Lernenden aufgelöst.</p>
        <p>Durch die standardisierte Struktur der
Prozessbeschreibungen fällt Studierenden die Erkundung
eines zweiten oder dritten Softwareprozesses
zunehmend leichter. Sie erhalten spielerisch Zugang
zum Kennenlernen verschiedener
Softwareprozesse in einem Industriestandard.</p>
      </sec>
      <sec id="sec-7-5">
        <title>Effiziente Erzeugung transparenter Simulationsmodelle</title>
        <p>
          Bisherige Ansätze verwenden eine Domain Specific
Language (DSL) (Drappa, Ludewig, 2000) oder
einen Regeleditor mit grafischer Oberfläche
          <xref ref-type="bibr" rid="ref9">(Navarro, 2006)</xref>
          . Die Entwicklung der Modelle erfolgt in
den verfügbaren Spielumgebungen von Null an,
d.h. jedes einzelne Attribut einer jeden Entität und
jedes Element des Softwareprozesses muss aufs
Neue modelliert werden. Auch die Steuerung der
zugrundeliegenden Simulation muss über Regeln
implementiert werden. Ein Konzept der
Wiederverwendung existiert hierbei nicht. Erschwerend
kommt hinzu, dass in den Modellen nicht zwischen
dem eigentlichen Softwareprozess und seiner
Anwendung in einem spezifischen Kontext
(Spielszenario, Simulationsexperiment) unterschieden wird.
        </p>
        <p>Abb. 5: Erzeugung eines Simulationsmodells
Abbildung 5 stellt einen anderen Entwurfsprozess
für derartige Simulationsmodelle dar. In diesem
mehrstufigen Modellierungsprozess werden in
einem ersten Schritt Inhalte aus der EPF Bibliothek
ausgewählt bzw. mit dem EPF Composer erzeugt. In
einem zweiten Schritt wird daraus ein noch
unvollständiges Simulations(meta)modell generiert. Dazu
werden Rollen, Aufgaben, Prozessschritte,
Artefakte, Leitfäden etc. aus dem EPF-Modell extrahiert. In
einem dritten Schritt wird ein passendes Szenario
für die Anwendung dieses Softwareprozesses
ausgewählt. Dieses Szenario charakterisiert das
simulierte Projektumfeld und enthält bspw. Details über
verfügbare simulierte Softwareentwickler. Im
vierten Schritt wird aus dem gewählten Szenario und
dem teilfertigen Simulations(meta)modell ein
Simulationsmodell und ein darauf basierendes Spiel
generiert, welches anschließend für den konkreten
Einsatz konfiguriert und angepasst werden kann.
An dieser Stelle werden Parameter eingestellt oder
Exkurse in Form von Minispielen in das Spiel
integriert. Ziel dieses vorgestellten Entwurfsprozesses
ist es, den Aufwand des Lehrenden für die
Erstellung eines Simulationsmodells gegenüber
bestehenden Ansätzen zu verringern. Die Tätigkeit des
Modellerstellers wird sich dabei idealerweise auf
das Mapping des gewählten
Softwareprozessmodells auf das Anwendungsszenario und die
Parametrisierung der Simulation bzw. des Spiels
beschränken.</p>
      </sec>
      <sec id="sec-7-6">
        <title>Nutzung von Werkzeugen aus dem echten</title>
      </sec>
      <sec id="sec-7-7">
        <title>Softwareentwicklerleben</title>
        <p>Aktuelle kommerzielle Spieletitel begeistern Spieler
mit fotorealistischen Darstellungen virtueller
Welten. Einen Wettbewerb um Realitätsnähe auf dieser
Ebene kann ein digitales Lernspiel mit viel
geringerem Budget und Ressourceneinsatz nur verlieren.
Wie kann ein Lernspiel jenseits solcher
Dimensionen dennoch relevant und realistisch wirken?</p>
        <p>
          Die Integration von Werkzeugen aus dem
echten Softwareentwicklerleben in das Spielerlebnis
trägt an dieser Stelle dazu bei, den realistischen
Charakter des Lernspiels zu unterstreichen. Diese
Werkzeuge werden durch simulierte
Softwareentwickler getrieben. Hierzu ein kleines Beispiel: der
simulierte Softwareentwickler Bob hat gerade seine
Arbeit am Anforderungsdokument beendet. Er
stößt ein Commit in der verwendeten
Versionsverwaltung an und schließt anschließend das
Ticket im Ticket-Verwaltungssystem – so wie in
einem echten Softwareprojekt. Der Spieler sieht diese
Aktivitäten anschließend in den Aktivitäten- und
Repository-Sichten der jeweiligen Werkzeuge und
kann sie nachvollziehen. Aktuelle Werkzeuge, wie
bspw. das an der FH Stralsund eingesetzte Redmine
          <xref ref-type="bibr" rid="ref6">(Lang, 2012)</xref>
          , sind quelloffene Webanwendungen
und verfügen über Schnittstellen für die
Integration, so dass sie auch von simulierten
Softwareprojekten verwendet werden können.
        </p>
        <p>Studierende, welche bereits mit derartigen
Werkzeugen gearbeitet haben, werden diese
wiedererkennen und Parallelen herstellen können.
Anderen Studierenden werden sie im Laufe ihres
Studiums noch begegnen und dann schon etwas
vertrauter vorkommen.</p>
      </sec>
      <sec id="sec-7-8">
        <title>Förderung von Analyse und Reflexion</title>
        <p>Neben der aktiven Problemlösung,
kontinuierlichem Feedback und sozialer Interaktion in Teams
tragen verschiedene Perspektiven zu einer
konstruktivistischen Lernumgebung bei.</p>
        <p>Das aktive Steuern der simulierten Charaktere
in der Spielumgebung stellt eine erste Perspektive
dar. Die gesammelten Statistiken während des
Spiels liefern eine aggregierte zweite Sicht.
Integrierte Werkzeuge aus dem echten
Softwareentwicklerleben liefern eine dritte realitätsnahe
Perspektive. Die verfügbare Beschreibung des
Softwareprozesses, welche während des Spiels
erkundet wird, stellt eine weitere Perspektive dar, die
gleichzeitig vom gespielten Anwendungsszenario
abstrahiert.</p>
        <p>Da die Spielumgebung mit dem Eclipse Process
Framework (EPF) auf einem frei verfügbaren
Industriestandard basiert, ist es ohne weiteres möglich,
Studierende im Anschluss an ein Spiel in dieses
einzuführen. Mit dem EPF Composer können
bspw. eigene Prozesse modelliert, analysiert und
diskutiert werden, was die Reflexion und die
Übertragung des erworbenen Wissens auf andere
Szenarien und Kontexte fördert.</p>
      </sec>
      <sec id="sec-7-9">
        <title>Bessere Wiederverwendbarkeit und webbasierte Architektur</title>
        <p>Die Trennung von Spiel- und
Simulationskomponente eröffnet die Möglichkeit, nur einzelne
Bestandteile der Umgebung (wieder) zu verwenden.
So können Spiele mit einem anderen Spielfluss
oder anderen Benutzeroberflächen die gleiche
Simulationskomponente nutzen.</p>
        <p>Aktuelle Entwicklungen im Bereich der
Webtechnologien (HTML5, CSS3, WebSocket, Server-Sent
Events, etc.) ermöglichen attraktive
Spielerfahrungen im Webbrowser – ganz ohne die Nutzung
proprietärer Erweiterungen. Die Nutzung des
Webbrowsers, in welchem sich heutige Studierende
daheim fühlen, vereinfacht gleichzeitig die
nahtlose Integration von webbasierten Werkzeugen aus
der echten Softwareentwicklung und die
Einbindung von Prozessbeschreibungen, welche über das
EPF veröffentlicht wurden.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec-8">
      <title>Fazit und Ausblick</title>
      <p>Simulation und Digital Game-Based Learning
(DGBL) können bei geeigneter Implementierung
den Aufbau einer effizienten konstruktivistischen
Lernumgebung unterstützen.</p>
      <p>Bestehende Lösungen für die Anwendung von
Simulation und Digital Game-Based Learning in
der SE-Ausbildung haben Pionierarbeit geleistet
und zeigen ermutigende Ergebnisse. Sie schöpfen
das vorhandene Potential jedoch nicht aus.
Anforderungen an die Gestaltung einer
konstruktivistischen Lernumgebung sind in Teilen nicht erfüllt.
Dies betrifft insbesondere die Unterstützung
sozialer Interaktion, frühe Anreize für Artikulation und
Reflexion und die Bereitstellung multipler
Perspektiven auf den jeweiligen Softwareprozess als
Lerngegenstand.</p>
      <p>Im Forschungsprojekt Sim4SEEd wurden Ideen
entwickelt, mit welchen vorhandenes Potential
weiter ausgeschöpft wird. Diese Ideen bilden die
Kernelemente einer neuen Spielumgebung, welche
im Rahmen des Projekts entwickelt wird.</p>
      <p>Sim4SEEd (www.sim4seed.org) ist ein laufendes
Forschungsprojekt. Der derzeitige Fokus der
Projektaktivitäten liegt auf der Konzeption einer
passenden Gesamtarchitektur und der Modellierung
der Simulationskomponente, welche die
Einbindung von Softwareprozessen aus dem Eclipse
Process Framework (EPF) unterstützt.</p>
    </sec>
    <sec id="sec-9">
      <title>Literatur</title>
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    </sec>
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