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Abbildung Literate Programming

Literate Programming

Newsletter Lehre 03 2021
Abbildung Literate Programming
Foto: Prof. Dr. Alexander Brenning

Prof. Dr. Alexander Brenning

Foto: Prof. Dr. Alexander Brenning

Literate Programming: Moodle-Aufgaben automatisiert erzeugen und variieren

Prof. Dr. Alexander Brenning (Lehrstuhl für Geoinformatik, Institut für Geographie)

Wer kennt sie nicht, die durchaus berechtigten Bitten von Studierenden um mehr ?bungsaufgaben insbesondere zur Klausurvorbereitung? Am besten Aufgaben, die die unterschiedlichen Interessen von Studierenden ansprechen? Doch ?bungs- und Klausuraufgaben sind auch für Lehrende ein knappes Gut, sie sind aufw?ndig in der Erstellung und Validierung, und durch die Umstellung auf Online-Formate in Moodle entstehen neue technische Hürden.

Literate Programming (textbasierte Programmierung) bietet einen L?sungsansatz. Hierbei handelt es sich um die automatisierte Erzeugung von Text und Abbildungen – zum Beispiel Aufgabenbeschreibungen und -l?sungen – aus Daten und Textfragmenten mit speziellen Programmiertechniken. Um ein Beispiel aus der Statistik für Studierende der Geographie zu w?hlen, kann ein zuf?lliger Datensatz aus einer Datenbank gew?hlt werden und hieraus eine Einfachauswahlfrage zur Anwendung der linearen Regression erzeugt werden, einschlie?lich Streudiagrammen und Regressionstabelle. Ein etwas komplexeres Beispiel aus dem M.Sc. Geoinformatik zeigt Abbildung 1.

Abbildung 1 - Literate Programming für ?bungsaufgaben: Beispiel aus dem M.Sc. Geoinformatik

Foto: Prof. Dr. Alexander Brenning

Solche Aufgaben k?nnen in beliebiger Anzahl erzeugt und durch Lehrende nach Moodle importiert werden, um Studierenden gleichartige, aber doch variierende ?bungsaufgaben zur Verfügung zu stellen. Wird aus dem gleichen ?Pool“ von Aufgaben eine Klausuraufgabe ausgew?hlt, so hat diese ?garantiert“ das gleiche Lernniveau und den selben Aufgabentypus wie die bekannten Aufgaben.

Diese Technik kommt seit Sommer 2020 am Lehrstuhl für Geoinformatik in bereits sechs Modulen der Geographie- und Geoinformatik-Studieng?nge zum Einsatz und wird von Studierenden sehr gesch?tzt. Insgesamt sind es über 200 Aufgaben, die sich wiederum in mehr oder weniger viele zuf?llig variierte Aufgabenvarianten aufspalten und teils mit zuf?llig ausgew?hlten Datens?tzen oder zu interpretierenden Diagrammen hinterlegt sind.

Was genau steckt technisch dahinter? Beim verwendeten Programmieransatz laufen alle F?den in der Open-Source-Programmiersprache R zusammen. Diese wird zusammen mit ihrer ?exams“-Erweiterung genutzt, um Daten zu analysieren oder Textalternativen zu erzeugen und diese in RMarkdown-Aufgabenvorlagen einzuspeisen. Mit ein paar Zeilen R-Code k?nnen schlie?lich Aufgaben für ein Moodle-Quiz oder eine Klausur gebündelt und nach Moodle oder auch Word exportiert werden. In Moodle sind es dann nur noch wenige Handgriffe zur fertigen ?bungsaufgabe oder Online-Klausur.

Im Rahmen eines durch die Akademie für Lehrentwicklung gef?rderten Projekts soll dieser Ansatz, für den Prof. Brenning mit dem ?Lehre in Pandemiezeiten“-Award ausgezeichnet wurde, weiterentwickelt werden. Insbesondere sollen verbesserte M?glichkeiten der Interaktion der Studierenden ausprobiert werden, um spielerisch grundlegende Geoinformatik-Methoden auszuprobieren. Auch sollen vorhandene geographische Datens?tze, etwa zu regionalem Klimawandel oder Immobilienpreisen, mit Hilfe einer Fallbeispiel-Datenbank genutzt werden, um Studierenden interessengeleitete Auswahlm?glichkeiten anzubieten.

Auch nach einer Rückkehr zur Pr?senzlehre werden die aufw?ndig erstellten Aufgaben weiter eingesetzt und fortentwickelt, da sie sich als Erg?nzung zu den Lehrveranstaltungen bew?hrt haben.

Prof. Brenning ist ferner gerne dazu bereit, den gew?hlten Ansatz anderen Fachbereichen vorzustellen. Durch Randomisierung über unterschiedliche Datens?tze sowie Literate Programming in R k?nnen zahllose Varianten der Aufgabe generiert werden – sogar automatisierte Feedbacktexte. Im folgenden Dokument k?nnen Sie sich einen ersten ?berblick verschaffen:

Mehrteilige Geostatistik-Quizaufgabe in Moodle (Geo408A, WS20/21). Durch Randomisierung über unterschiedliche Datens?tze sowie Literate Programming in R k?nnen zahllose Varianten der Aufgabe generiert werden – sogar automatisierte Feedbacktexte.pdf,?612?kb

Alexander Brenning, Prof. Dr.
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