Lebenslanges Lernen im Spannungsfeld von Agilität und Disziplin

– eine Perspektive für Qualität und Funktionale Sicherheit

Jürgen, Mottok

Regensburg University of Applied Sciences

Jürgen Mottok

Rugby Scrum – What‘s agile?

23.04.2011 2

Jürgen Mottok

Agilität als Prinzip der Philosphie?Die Schule von Athen (Raffael, 1510-1511)

23.04.2011 3

Jürgen Mottok

Was ist Lernen?

23.04.2011 4

Jürgen Mottok

Behaviorismus in der Softwareentwicklung?

23.04.2011 5

• Black Box • Verhaltensänderung durch Belohnung & Bestrafung • Reiz-Reaktions-Lernen • Klassisches Konditionieren • Lernender steht unter Beobachtung (sofortige Korrektur möglich) • Lernschritte werden vom Lehrenden so gewählt, dass Erfolge erzielt

werden können

Jürgen Mottok

Behaviorismus in der Softwareentwicklung?

23.04.2011 6

Irrglaube: Software Factory

Der Black-Box-Mensch oder Long Dark Night of Behavorismus

Der Arbeitnehmer bekommt sein Geld und arbeitet dafür sachlich und ohnepersönliche Eigenheiten, die er professionell hinten anstellt. Das Innere des Menschen stört tendenziell und hat am Arbeitsplatz nichts zu suchen.

Jürgen Mottok

Kognitivismus in der Softwareentwicklung

23.04.2011 7

• Entwicklung von Lösungen durch den Lernenden • Selbstfindung von Infos • Schüler = Empfänger • Lehrer = Sender • Neugier, Interesse, implizites Lernen, Intuition • Entdeckendes Lernen (Bruner) • Lernender steuert Lernprozess • Eigenaktivität & Intrinsische Motivation • Interne Verarbeitungsprozesse • Lösung bereits vorhandener Probleme

Beispiel: XP-Praktikten wie Pair-Programming

Jürgen Mottok

Konstruktivismus – EinordnungDie „agile“ Lerntheorie

23.04.2011 8

Was heißt „Konstruktivismus“?

… ist Teil der Erkenntnistheorie John Locke (1631-1704)

• Ursprung, Gewissheit und Umfang der menschlichen Erkenntnis untersuchen

Ernst von Glasersfeld (1996)• Wissen existiert nur in den Köpfen von Menschen• das denkende Subjekt konstruiert sein Wissen nur auf der Grundlage der eigenen Erfahrung

Paul Watzlawick (1976)• Wirklichkeit ist das Ergebnis von Kommunikation• Wirklichkeit ist die Konstruktion von Bedeutung

Kein einheitliches fertiges Theoriegebäude, sondern philospohisch-erkenntnistheoretische „Baustelle“

Kanizsa Dreieck

Jürgen Mottok

Konstruktivismus - Grundannahmen

23.04.2011 9

Wissen und Erkenntnisse gehen nicht unmittelbar aus unserer Wahrnehmung hervor, sondern durch eigenes Handeln.

Lebende Systeme organisieren sich selbst ihre kognitiven Strukturen und können sich dabei grundsätzlich nur auf Ihre eigenen Zustände beziehen.

Die Selbstorganisation verläuft nicht zufällig oder beliebig, sondern wird durch die eigenen biologisch gegebenen und lebensgeschichtlich entwickelten Strukturen bestimmt.

Jürgen Mottok

Der Lernprozess- auch in der Softwareentwicklung

23.04.2011 10

Wenn Lernen die Weiterentwicklung einer subjektiven Wirklichkeit ist, dann impliziert dies eine Selbststeuerung des Lernprozesses:

Der Lernende findet seinen Weg (und muss diesen finden), um möglichst effektiv sein Wissen zu erweitern.

[Waldherr2009].

Jürgen Mottok

Der konstruktivistische Bildungsansatz

23.04.2011 11

Wissen kann nicht von einem Lehrer an Lernende übertragen werden.

Schaffung optimaler Bedingungen für Lernende derart, dass sie Wissen selbst für sich konstruieren können.

Anstatt Lernenden Informationen sowie verschiedene Skills zur Verfügung zu stellen, bevorzugt der Konstruktivismus es, ein Umfeld zu fördern, in dem Lernende Wissen erwerben durch Erforschen und Untersuchen sogenannter authentischer Fragen, entweder alleine oder in Gruppen [Aviram2000].

Jürgen Mottok

Lernen – die konstruktivistische Sicht

23.04.2011 12

Lernen im didaktisch konstruktivistischen Kontext bedeutet:

1. Konstruktion(„Wir sind Erfinder unserer Wirklichkeit“)

„Selbst erfahren, ausprobieren, untersuchen, experimentieren, immer in eigene Konstruktion ideeller oder materieller Art überführen und in den Bedeutungen für die individuelle Interessen-, Motivations- und Gefühlslage thematisieren.“ [Reich2008]

Jürgen Mottok

Lernen – die konstruktivistische Sicht

23.04.2011 13

2. Rekonstruktion („Wir sind die Entdecker unserer Wirklichkeit“

- sammelnde Wiedergabe)

• Wer hat es damals so und wer hat es anders gesehen?

• Welche Handlungsmöglichkeiten haben Beobachter damals festgestellt und welche fallen uns hierzu ein?

• Welche unterschiedlichen Experten kommen zu welcher Aussage und wie stehen wir dazu?

In dieser Perspektive wird gefragt, welche Motive derdamalige Beobachter hatte, um seine Festlegungen zutreffen. Faktenwissen steht dabei nicht im Vordergrund.

Jürgen Mottok

Lernen – die konstruktivistische Sicht

23.04.2011 14

3. Dekonstruktion

(„Es könnte auch anders sein! Wir sind die Ent-Tarner unserer Wirklichkeit!“)

• Erkennung selbst vollzogenen Auslassungen• Mögliche anderen Blickwinkel einnehmen• Nachentdecken der Erfindungen anderer• Öffnung neuer Perspektiven• Selbstgefälligkeit der eigenen Erfindung erkennen

In dieser Perspektive will der Ent-Tarner kritischgegenüber den eigenen blinden Flecken sein.

Jürgen Mottok

Vier Grundpostulate

23.04.2011 15

Vier Grundpostulate (Reich [1997])

1. Unterricht ist als konstruktiver Ort der „möglichst weitreichender eigener

Weltfindung“

2. Aufklärung und Reflexion in Eigenverantwortung der Lehrenden und

Lernenden

3. Festlegung von Zielen gemeinsam in Selbst- und Mitbestimmung

4. Neugestaltung der Beziehung zwischen Lehrenden und Lernenden

Kein traditionell autoritärer, allwissender Idealtypus eines Lehrenden

Lehrender steigert die intrinsische Motivation der Lernenden

Lernender lernt zu lernen

Lehrmethode ist Planen, Fragen und Reflektieren

Jürgen Mottok

Kennzeichen des Projektlernens

23.04.2011 16

Projektlernen (John Dewey [1910])

1. Menschliche Erfahrungen entstehen dabei als ein Wechselspiel von erfahrenen und erzeugten Handlungen.

2. Im Handeln wird somit Wissen konstruiert.

Kennzeichen sind:

• Handlungsorientierung, wobei körperliche und geistige Arbeit gefragt

sind und möglichst alle Sinne angesprochen werden sollen

• Selbstorganisation und Selbstverantwortung der Lernenden wie bei

freier Arbeit und Lernerautonomie

• Teamwork (kooperatives Lernen)

Jürgen Mottok

Projektlernen – Fünf Stufen

23.04.2011 17

Die fünf Stufen des Projektlernens sind:

1. praktische Tätigkeit und primäre Erfahrung

2. das Problem und das reflektierende Denken

3. Tatsachen-Material entdecken

4. die Hypothese und die vorgeschlagene Lösung des Problems

5. die Erprobung und Überprüfung durch praktische Handlungen

Jürgen Mottok

Gruppen Puzzle Beispiel UML

Proj

ektte

ams

ohne

UM

L-K

ennt

niss

e Projektteam 1

Projektteam 2

Projektteam 3

Projektteam 4

Projektteam 5

Teams zur Erarbeitungvon UML-Know-how

Use Cases

Abläufe

Klassen

Interaktion

U UU UU

A AA AA

K KK KK

I II II

Gruppen von Spezialisten

Use Cases

Abläufe

Klassen

Interaktion

U A K I

U A K I

U A K I

U A K I

U A K I

Proj

ektte

ams

mit

UM

L-Sp

ezia

liste

n Projektteam 1

Projektteam 2

Projektteam 3

Projektteam 4

Projektteam 5

Umstrukturierender Teams

Umstrukturierender Teams

Aufbau vonSpezialwissen

Jürgen Mottok

Ideenquellen für Software Engineering : „Methodenbaukästen“

23.04.2011 19

Reich, K.: Konstruktivistische Didaktik – Lehr- und Studienbuch mit Methodenpool, 4. Auflage, Beltz Verlag, 2008,url: http://methodenpool.uni-koeln.de

Macke, G., Hanke, U., Viehmann, P., Hochschuldidaktik, Lehren, vortragen, prüfen, Beltz Verlag, Weinheim, 2009.

Waldherr, F, Walter, C., didaktisch und praktisch, Ideen und Methoden für die Hochschullehre, Schäffel-Poeschel, Stuttgart, 2009.

Jürgen Mottok

Lehr-Lern-Prinzipiender Neurodidaktik

23.04.2011 20

Die zwölf Lehr-Lern-Prinzipien der ganzheitlichen Informationsverarbeitung im Gehirn als integrierte Interpretation unterschiedlicher Ergebnisse der Gehirnforschung übersetzt aus dem Englischen basierend auf [Caine2004].

Jürgen Mottok

Wissenschaft: Sozialpsychologie findet universalen Wertekreis (Schwarz 1992).

23.04.2011 21

KontinuitätKomplementaritätPluralität

Jürgen Mottok

Spiraldynamik und WertekreisMensch und Firmenkultur

23.04.2011 22

Beige:Beat!

Purple:Revere!

Red: Grab!

Blue: Earn! Orange: Win!

Org Green: Care!

Org Yellow: Excel!

Strack, 2008

Jürgen Mottok

Ein sich ändernder,zyklischer Prozess

23.04.2011 23

Jürgen Mottok

Erste Farbe Akzeptanz bzw. Ablehnung

23.04.2011 24

Jürgen MottokSeite 25

„Lernen von der Natur als Anregung für eigenständiges technisches Weiterarbeiten“ – Werner Nachtigall

Düsseldorfer VDI-Tagung 1993: Bionik als Wissenschaftsdisziplin• systematisch mit der technischen Umsetzung und Anwendung von Konstruktionen,

Verfahren und Entwicklungsprinzipien biologischer Systeme beschäftigt

Soziobiologie• Aspekte des Zusammenwirkens belebter und unbelebter Teile und System sowie die

wirtschaftlich-technische Anwendung biologischer Organisationskriterien

Bionik

Jürgen MottokSeite 26

Zehn Grundprinzipien natürlicher Konstruktion

Integrierte statt additive Konstruktion• die Teammitglieder in der Software-Entwicklung sind multifunktionell

Optimierung des Ganzen statt Maximierung eines Einzelelements• Zusammenspiel des Teams wird optimiert und nicht die Arbeit des Einzelnen• Erhöhte Fehlertoleranz durch N-Augen-Prinzip

Multifunktionalität statt Monofunktionalität• der Mitarbeiter soll mehrere Rollen erfüllen können

Feinabstimmung gegenüber der Umwelt• dynamisch Adaption der Teamgröße (dynamisches Team)

Energieeinsparung statt Energieverschleuderungeffizientes, statt ausuferendes Arbeiten: (XP-Prinzip:40 Stundenwoche, „Man hat nur

begrenzte Energie für die kreative Arbeit

Bionik

Jürgen MottokSeite 27

Zehn Grundprinzipien natürlicher Konstruktion

Direkte und indirekte Nutzung der Sonnenenergie [Fremdenergie]• Energiemanagement in technischen Systemen, auch in Automotive Embedded

Systemen

Zeitliche Limitierung statt unnötiger Haltbarkeit• Teamzusammenstellung den Projektgegebenheiten anpassen• Refaktorierung ermöglicht das Ersetzen von „Alt“-Code und die Weiterentwicklung

von Code

Totale Rezyklierung statt Abfallanhäufung• Reuse, d.h. Wiederverwendung von Design und Code auf verschiedenen

Abstraktionsebenen wie beispielsweise Architekturen, Frameworks, Bibliotheken und Klassen

Bionik

Jürgen MottokSeite 28

Zehn Grundprinzipien natürlicher Konstruktion

Vernetzung statt Linearität• keine Filterung von Informationen im Team, Sender und Empfänger verständigen sich

im Dialog (Kommunikation anstelle Information, Diversität und Fehlertoleranz)

Entwicklung im Versuchs-Irrtums-Prozess• aus Fehlern lernen: im Entwicklungsprozess wird Buch (Lernlogbuch,

Retrospektive, Reflexion) über in der Vergangenheit aufgetretene Fehler und die Fehlerursachen geführt.

• Ein adaptiver, lernender Entwicklungsprozess führt zu einer stetigen Verbesserung der Entwicklungskultur. Damit kann ein hoher CMMI Reifegrad kann erreicht werden. „Lebenslanges Lernen“

Bionik

Jürgen Mottok

Agiler Roundtrip

23.04.2011 29

RequirementsUse-Cases

Konzept & Realisierung Test &AbsicherungTests

Requirements

vervollständigen

Use-Cases

detaillieren

Continuous

Integration

(Build-Server)

Implementierung und SW-Architektur erfolgen

entsprechend der Requirements und Use-

Cases.

Umfangreiche Unit-Tests erlauben zu jeder

Iteration ein Architektur-Refactoring.

Integrations-Tests orientieren sich an den

vorgegebenen Use-Cases.

Unbekannte Requirements, unvollständige Use-

Case-Beschreibungen werden vervollständigt.

Tillmann Schumm, 15.4.2011, FDAK-SE

Jürgen Mottok

Safety Lifecycle gem. ISO 26262

23.04.2011 30

Jürgen Mottok

Agiler Roundtrip erweitert für sicherheitsrelevante Systeme

23.04.2011 31

Requirements,Use-Cases,

Konzept & Realisierung Test &AbsicherungTests

Continuous

Integration

(Build-Server)

Requirements & Safety-Eigenschaften

HW & technischesKonzept

Safety-Req.,techn. Safety-Concept

zusätzliche Automatismen

Zu den Requirements und Use-Cases werden Safety-Ziele und Technisches Sicherheits-

Konzeptals Vorgabe verwendet

Safety-Requirements und SW-Architektur werden automatisiert überprüft ( im Rahmen des Continuous Integration)

Tillmann Schumm, 15.4.2011, FDAK-SE

Jürgen Mottok

Lernende Softwareentwicklung- ein paar Thesen

23.04.2011 32

1. Lernende Individuen sind wichtiger als extrinsisch vorgegebene

Ordnung und Struktur.

2. Funktionierende Programme sind das Ergebnis von Lernkurven der

Individuen. Eine Reflexion der Erfahrungen und eine Dokumentation

findet statt. Agilität und Disziplin ergänzen sich.

3. Gemeinsame offene Lernkultur mit dem Kunden.

4. Lernen heißt Veränderung:

Offene Lernkulturen ermutigen Veränderungsbereitschaft.

Jürgen Mottok23.04.2011 33

Lebenslanges Lernen

ist nicht das Bewahren von Fakten,

sondern das Weitergeben

des Feuers der Neugierde.

Frei nach Gustav Mahler