OOPR Java Bootcamp

Objektorientiertes Programmieren (OOPR) gehört zu den anspruchsvollsten Modulen im Wirtschaftsinformatikstudium. Konzepte wie Klassen, Objekte, Vererbung und Kapselung lassen sich nur durch aktives Üben verinnerlichen. Klassische Lehrmittel bieten dabei wenig unmittelbares Feedback, und individuelle Fragen bleiben oft offen. Das Java Bootcamp ist eine eigenentwickelte Webanwendung, die OOPR-Grundlagen in zwölf aufeinander aufbauenden Übungen vermittelt. Ein integrierter KI-Tutor gibt Hinweise, erklärt Konzepte und prüft den Code direkt im Browser. So entsteht eine personalisierte Lernumgebung zur Vertiefung des Stoffs und zur Prüfungsvorbereitung.

Eckdaten

Fachgebiet	Informatik und Softwareentwicklung, objektorientierte Programmierung mit Java auf Bachelorstufe
Lehrformat	Blended Learning und Selbststudium: Das Bootcamp ergänzt die Vorlesung als interaktive Übungsplattform. Es eignet sich für betreute Übungsstunden ebenso wie für das eigenständige Lernen zu Hause. Adaptive Unterstützung entsteht durch den KI-Tutor, der auf den individuellen Wissensstand eingeht.
Zeitrahmen	Erste Einführung und Konfiguration des KI-Tutors: 15 bis 20 Minuten (in der Klasse) Bearbeitung der zwölf Übungen: je nach Vorkenntnissen rund 2 bis 4 Stunden Repetition zur Prüfungsvorbereitung: flexibel, in Einheiten von 20 bis 30 Minuten
Zielgruppe	Studierende der Wirtschaftsinformatik in den ersten Semestern, insbesondere im Modul OOPR Dozierende, die ihren Programmierunterricht mit einem KI-gestützten Übungstool ergänzen wollen Selbstlernende mit Grundinteresse an Java und objektorientierter Programmierung
Gruppengrösse	Das Bootcamp ist primär für die Einzelarbeit geeignet, da jede Person selbstständig am eigenen Gerät arbeitet.
Mögliche Tools	Java Bootcamp Webanwendung, eine eigenentwickelte HTML-Seite Webbrowser auf Laptop oder Desktop integrierter Code-Editor und Konsole für die Ausführung von Java-Code KI-Tutor mit Anbindung an Google Gemini, Groq, OpenAI oder ein lokales Modell via Ollama API-Key eines KI-Anbieters (Google oder OpenAI) oder eine lokale Ollama-Installation Webanwendung: https://ipm.ost.ch/java/lb2.html

Lernziele

Studierende sollen:

• die zentralen Konzepte der objektorientierten Programmierung (Klassen, Objekte, Attribute, Methoden, Vererbung, Kapselung) verstehen und in Java anwenden können

• eigenständig Java-Code schreiben, ausführen und die Ausgabe in der Konsole interpretieren können

• typische Programmierfehler erkennen und mithilfe des KI-Tutors selbstständig beheben können

• das in der Vorlesung vermittelte Wissen durch praktische Übungen festigen und sich selbständig auf die Modulprüfung vorbereiten können

• ein grundlegendes Verständnis dafür entwickeln, wie KI-Sprachmodelle als Lernbegleiter funktionieren und wo ihre Grenzen liegen

KI-Kompetenzrahmen

Dieser Use Case zahlt in die folgenden Dimensionen des St.Galler KI-Kompetenzrahmens ein:

Anwenden & Zusammenarbeiten

Ablauf

Die Umsetzung des Java Bootcamps folgt einem mehrschrittigen Prozess:

1. Zugang: Die Studierenden öffnen die Webanwendung im Browser. Eine Installation entfällt.

2. KI-Tutor konfigurieren: Über die Einstellungen wählen die Studierenden einen KI-Provider (Google Gemini, Groq, OpenAI oder Ollama) und tragen ihren API-Key direkt in der Benutzeroberfläche ein. Alternativ verbinden sie ein lokales Modell über Ollama.

3. Übungen bearbeiten: Das Bootcamp führt in zwölf aufeinander aufbauenden Schritten durch die OOPR-Grundlagen, beginnend mit der ersten eigenen Klasse.

4. Code schreiben und ausführen: Im integrierten Editor schreiben die Studierenden Java-Code und führen ihn per Klick oder Tastenkürzel aus. Das Ergebnis erscheint unmittelbar in der Konsole.

5. KI-Tutor nutzen: Bei Schwierigkeiten gibt der KI-Tutor Hinweise, liefert Erklärungen zu Konzepten oder prüft den eingegebenen Code und zeigt Verbesserungsmöglichkeiten auf.

6. Fortschritt: Nach erfolgreicher Lösung gelangen die Studierenden zur nächsten Aufgabe und vertiefen den Stoff schrittweise.

7. Prüfungsvorbereitung: Die Studierenden nutzen das Bootcamp eigenständig zur Repetition und festigen ihr Wissen vor der Modulprüfung.

Vorteile

• Niederschwelliger Zugang: Das Bootcamp läuft direkt im Browser, ohne Installation einer Entwicklungsumgebung.

• Unmittelbares Feedback: Der Code wird sofort ausgeführt, Fehler werden direkt sichtbar.

• Personalisierte Unterstützung: Der KI-Tutor beantwortet individuelle Fragen jederzeit und passt sich dem Wissensstand an.

• Flexible KI-Wahl: Studierende können zwischen kostenlosen, kostenpflichtigen und lokalen Modellen wählen.

• Gezielte Prüfungsvorbereitung: Die strukturierten Übungen festigen den Stoff Schritt für Schritt.

• KI-Kompetenz: Studierende lernen den praktischen und kritischen Umgang mit KI-Werkzeugen.

Nachteile

• API-Key erforderlich: Studierende müssen sich selbst einen Zugang einrichten, was eine erste Hürde darstellt.

• Mögliche Kosten: Kostenpflichtige Anbieter wie OpenAI verursachen je nach Nutzung Gebühren (API-Key).

• Technische Einrichtung: Die lokale Ollama-Variante setzt etwas technisches Vorwissen voraus.

• Abhängigkeit von Drittanbietern: Verfügbarkeit und Verhalten der KI-Modelle liegen ausserhalb der Kontrolle der Hochschule.

• Gefahr der Überabhängigkeit: Der KI-Tutor sollte als Hilfe und nicht als reiner Lösungsgeber genutzt werden, damit der eigene Lerneffekt erhalten bleibt.

• Datenschutz bei Cloud-Anbietern: Bei der Nutzung von Cloud-Modellen werden Eingaben an externe Dienste übermittelt.

Beispielprompts

Mögliche Eingaben der Studierenden an den KI-Tutor:

• Ich verstehe den Unterschied zwischen einer Klasse und einem Objekt nicht. Kannst du mir das mit einem einfachen Beispiel erklären?

• Mein Code lässt sich nicht ausführen. Wo liegt der Fehler?

• Gib mir einen Hinweis zur aktuellen Aufgabe, aber verrate mir noch nicht die ganze Lösung.

• Prüfe meinen Code und sag mir, ob ich die Kapselung korrekt umgesetzt habe.

• Erkläre mir, wozu ein Konstruktor dient und wann er aufgerufen wird.

Weitere Aspekte

Da der API-Key lokal in der Benutzeroberfläche eingetragen und nicht zentral gespeichert wird, behalten die Studierenden die Kontrolle über ihre Zugangsdaten. Die offene Architektur der Webanwendung erlaubt es, das Bootcamp auf weitere Module oder Programmiersprachen zu erweitern.