Digitale Lehrbriefe mit Jupyter Notebooks

Das Projekt zielt darauf ab, Studierende dabei zu unterstützen, niederschwellig und praxisorientiert Kompetenzen im Programmieren und in den datengetriebenen Wissenschaften zu entwickeln.
Erstellt am 16.01.2020

Eckdaten

Kann Lösungsansätze für folgende Problemstellungen der Lehre bieten:

  • Hohe Komplexität der Lerninhalte
  • Passivität der Studierenden
  • Begrenzte Möglichkeiten zum individualisierten Lernen

Nutzt folgende Medieneigenschaften zur Unterstützung des Lernprozesses:

Interaktivität: 5 (trifft vollkommen zu)
Adaptivität: 1 (trifft überhaupt nicht zu)
Synchronizität: 1 (trifft überhaupt nicht zu)
Selbststeuerung: 5 (trifft vollkommen zu)

Eignet sich für folgende Virtualisierungsgrade:

  • Anreicherung

Forschendes Lernen erfordert Zugang zu Informationen und Inhalten, aber auch zu Technologien, auf deren Grundlage mit Erfahrungswissen Innovationen entstehen können. Das Projekt zielt darauf ab, Studierende dabei zu unterstützen, niederschwellig und praxisorientiert Kompetenzen im Programmieren und in den datengetriebenen Wissenschaften zu entwickeln. Dazu werden interaktive Lernmaterialien auf Basis von Jupyter Notebooks online erstellt, die Lehrinhalte, Programmcodes und daraus erzeugte Resultate in einem Onlinedokument integrieren. So können beispielsweise Lehrbücher online umgesetzt und digital aufbereitet werden. Durch eine automatische Auslagerung der Berechnungen auf Hochleistungsrechner sind auch sehr komplexe, anwendungsrelevante Fallstudien möglich. Die so selbst erstellten Materialien und Werkzeuge werden in nachfolgenden Lehrveranstaltungen eingesetzt und evaluiert; ggf. verbessert. Die notwendige IT-Infrastruktur wird im Projekt als Referenzplattform entwickelt, erprobt und veröffentlicht werden, um perspektivisch weit über den Kontext des Projektes Anwendung zu finden.
Das Projekt wird durch das „Fellowship für Innovationen in der digitalen Hochschullehre“ des Ministeriums für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen und dem Stifterverband gefördert. An der FH Südwestfalen wird angestrebt, bereits im Sommersemester 2020 Veranstaltungen auf einer Basisinstallation der Lehrplattform auszuführen. Die Ergebnisse der Evaluation lägen dann spätestens im Juni 2020 vor und können noch in die weitere Entwicklung einfließen. Die Anbindung der HPC Systeme wird vermutlich im 3. Quartal 2020 abgeschlossen sein. An der Universität Paderborn wird das System im ersten Schritt für Teile des Modul High-Performance Computing im Wintersemester 2020/21 und im Rahmen der regelmäßigen HPC Schulungen für Nutzer der PC 2 HPC-Systeme eingeführt und evaluiert.

Medieneigenschaften zur Unterstützung des Lernprozesses

Interaktivität: 5 (trifft vollkommen zu)

Studierende arbeiten mit digitalen, interaktiven Lehrbriefen, in denen Modulinhalte multimedial aufbereitet und anhand von Beispielen und Fallstudien demonstriert werden. Darüber hinaus ist ein weiterer Teil dieses Projekts eine Web-gestützte Ausführungsplattform, die den Studierenden Zugriff auf hoch performante Computersysteme auf einfache Art und Weise ermöglicht.

Adaptivität: 1 (trifft überhaupt nicht zu)

Synchronizität: 1 (trifft überhaupt nicht zu)

Selbststeuerung: 5 (trifft vollkommen zu)

Das Ziel des Projekts ist die Förderung und Verbesserung des Selbststudiums der Studierenden. Durch die Nutzung der digitalen Möglichkeiten sind die Studierenden selbst in der Lage, die Ergebnisse von Aufgabenstellungen durch Experimentieren zu generieren. Dabei ist jede*r in der Lage ein eigenes Lerntempo anzusetzen.

Lösungsansätze für Problemstellungen der Lehre

Für die folgenden Problemstellungen kann das Praxisbeispiel Lösungsansätze bieten:

  • Hohe Komplexität der Lerninhalte:
    Mittels der vorgefertigten Aufgaben können Studierende komplexere Sachverhalte leichter selbst erfassen. Darüber hinaus sind Studierende in der Lage, über die Web-gestützte Ausführungsplattform auf Hochleistungscomputer zuzugreifen, um selbstständig Aufgaben zu bearbeiten, die eine hohe Rechenleistung verlangen.
  • Passivität der Studierenden:
    Durch das individuelle Experimentieren mit den digitalen Inhalten sind Studierende dazu verpflichtet, aktiver am Geschehen teilzunehmen. Anderenfalls würden sie dieErgebnisse einer Fallstudien nicht erfahren.
  • Begrenzte Möglichkeiten zum individualisierten Lernen:
    Durch die neuen Möglichkeiten werden Wege geschaffen, die individuelles Lernen ermöglichen.

Virtualisierungsgrad

Der Virtualisierungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen Präsenz- und virtuellen Phasen. Das Praxisbeispiel unterstützt die folgenden Virtualisierungsgrade:

  • Anreicherung

Ressourcen

Soft- und Hardware

  • Jupyter Notebooks

Open Educational Resources

Kontakt

Sie möchten mehr über das Praxisbeispiel erfahren? Hier können Sie Kontakt zu den Autorinnen und Autoren aufnehmen:

Prof. Dr. Christial Plessl
Warburger Straße 100
D- 33098 Paderborn
Mail: christian.plessl@upb.de
Home: https://www.uni-paderborn.de/person/16153/

 

Prof. Dr. Heiner Giefers
Frauenstuhlweg 31
D- 58644 Iserlohn
Mail: giefers.heiner@fh-swf.de
Home: https://www4.fh-swf.de/de/home/ueber_uns/standorte/is/fb_in/doz_in/profs_in/giefers/index.php

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