Diese Arbeit zeigt, wie moderner Informatik- bzw. Programmierunterricht entsprechend etablierter Erkenntnisse aus Instruktionspsychologie, Pädagogik, allgemeiner Didaktik und Informatikdidaktik geplant, implementiert bzw. evaluiert werden kann und welche Effektstärken durch derartigen Unterricht zu erzielen sind.

Moderner Programmierunterricht betrifft nach Auffassung dieser Arbeit die vier Aspekte Lernziele, Lernzielkontrollen, Grundprinzipien der Unterrichtsgestaltung und Instruktionsdesign. Für jeden einzelnen dieser vier Bereiche gibt die Arbeit vor dem Hintergrund einer definierten informatikdidaktischen Basis (bestehend aus lerntheoretischen Grundlagen, Cognitive Load Theorie, Understanding by Design, Constructive Alignment, Kompetenz-, Handlungs-, und Konzeptorientierung sowie Transferlernen) einen theoretischen Ein- bzw. Überblick. Dabei werden nicht nur Theorien, Konzepte, Methoden oder empirische Befunde aufgearbeitet. Es geht vor allem auch darum, diese vier Aspekte aus informatikdidaktischer Perspektive und mit starkem Fokus auf der praktischen Relevanz für den Programmierunterricht darzustellen.

Auf Basis des so konstruierten Theoriegebäudes wird ein Instruktionsdesign namens FUSION entwickelt. FUSION kann als Vertreter einer neuen Art von Instruktionsdesigns gesehen werden, die kognitivistische und konstruktivistische Kernelemente verschmelzen, um eine optimale Lernerfahrung zu bieten. FUSION wird in der Folge als Basis für die Realisierung eines umfangreichen Moodlekurses zum Schwellenkonzept Subtypenpolymorphismus verwendet. Dieser Kurs nutzt fortgeschrittene LMS-Funktionalitäten und besteht aus einer großen Anzahl von selbst erstellten Inhalten. Er realisiert eine leicht gamifizierte, konzept-, handlungs- und kompetenzorientierte sowie gemäßigt konstruktivistische Lernerfahrung, die wesentliche Elemente des stressfreien, selbstgesteuerten, reflexiven und kooperativen Lernens mit neuen Medien aufgreift.

Der erstelle Moodlekurs wurde im Unterricht mit knapp 100 Lernenden und vier Lehrpersonen erprobt und evaluiert. Über einen Vortest-Nachtest-Vergleich wurden die Lernzuwächse der Lernenden eruiert. Der mit dem Moodlekurs durchgeführte Unterricht führte zu einem signifikanten Lernzuwachs. Die berechneten Effektstärken sind hoch. Sie liegen bei 1,16 für Cohen's d bzw. 0,58 für Cliff's delta. Die Auswertung von drei durchgeführten Onlinebefragungen zeigte Kandidaten für mögliche Ursachen des gemessenen Lernzuwachses zusammen mit einigen Verbesserungsmöglichkeiten auf. Einer der verwendeten Fragebögen bezog sich auf die Unterrichtsqualität mit dem durchgeführten Moodlekurs, die von den Beteiligten insgesamt als überdurchschnittlich bis hoch eingestuft wurde. Die Lernenden bewerteten den Kurs mit 4,27 von 5 Sternen, die Lehrpersonen mit 5 von 5 Sternen. Alle beteiligten Lehrpersonen und 84 Prozent der Lernenden würden ihren Unterricht auch in Zukunft lieber mit Kursen solcher Art verbringen.

Zusammenfassend wird mit dieser Arbeit gezeigt, dass selbst für schwierige informatische Themen Unterricht gestaltet werden kann, der den beteiligten Personen Spaß macht und dabei gleichzeitig beachtliche Lernfortschritte ermöglicht.

This thesis shows how to plan, implement and evaluate modern programming instruction according to established knowledge from instructional psychology, pedagogy, general didactics and computer science education. Furthermore, it shows which effects can be achieved through such instruction. The thesis characterizes modern programming instruction by taking into account four dimensions: learning objectives, assessment, basic principles of good instruction and instructional design. For each of these four areas, the thesis presents important theoretical foundations (theories, concepts, methods, empirical findings). These examinations are focussed on the practical relevance for programming education and they are based on a defined didactical foundation (important learning theories, Cognitive Load Theory, Understanding by Design, Constructive Alignment, concept and competence orientation, transfer of learning). Subsequently the thesis introduces a new instructional design called FUSION with reference to the defined theoretical framework. FUSION is a representative of a new kind of instructional design, that fuses cognitivist and constructivist core elements in order to provide an optimal learning experience. FUSION is used as a basis for the development of an extensive Moodle course on the threshold concept subtype polymorphism. This course uses advanced LMS functionality and consists of a large number of self-created content. It realizes a slightly gamified, concept-oriented, action-oriented and moderately constructivist learning experience, which takes up essential elements of stress-free, selfcontrolled, reflective and collaborative learning with new media. The Moodle course was used and evaluated in the classroom with almost 100 learners and 4 teachers. The learning outcomes were determined via a pretest-posttest design. The lessons given with the Moodle course led to a significant learning progress. The calculated effec t sizes are high (1.16 for Cohens d and 0.58 for Cliffs delta). The evaluation of three online surveys showed possible reasons for the considerable learning progress together with some possibilities to improve the course implementation. One of the questionnaires referred to the quality of the lessons taught with the Moodle course. The participants rated this course quality as being clearly above average to high. The learners awarded the course with 4.27 out of 5 stars; the teachers gave 5 out of 5 stars. Eightyfour percent of the learners and all teachers involved would appreciate to continue using such courses in class as a substitute for traditional instruction. In summary, it can be stated that this thesis shows how to teach difficult computer science topics in a way that is fun for the people involved, while at the same time enabling considerable learning progress.