WEB-basierte Interaktive Notebooks und Tutorials für das maschinell geführte Selbststudium

Maschinelles Lernen einmal anders!

PD Dr. Stefan Bosse
University of Bremen, Dept. Mathematics & Computer Science
4.12.2019

Digitale Lehre

  • Allumfassende Lehrmethodik oder nur Ergänzung?
  • Digital == Multimedial und Multimodal??

  • Digital == Interaktiv??

  • Digital == Automatisiert??

  • Digital == Präsenzlehre $\vee$ Hausarbeit??

  • Digital == Maschineller Lerner??

  • Digital == Tafelersatz??

Gelungener Mix aus Online- und Präsenzphasen

Blended Learning

“Bring your own device (BYOD)”-Anwendung

Hilfsmittel im technischen Unterricht

Programmieren Lernen

  • Programmieren wird häufig entweder im Selbststudium oder in einer Gruppe erlernt

    • Verwendung von klassischen Integrated Devlopment Environments (IDE)
    • Teils hoher Installationsaufwand (Zeit und Speicher)
    • Meist komplexe Werkzeuge mit nicht angepassten Funktionsumfang
  • Selbstbelohnung und Rückkopplung ist möglich - aber bei Fehlern kann es zu langwierigen Iterationen kommen

    • Hilfe eines Tutors hilfreich! Digitaler Avatar als Ersatz??
  • Problem: Programme und Datenverarbeitung können schnell komplex werden und es fehlt an Strukturierung

    • Zerlegung eines komplexen Programms in aufeinander folgende Teile sinnvoll!

Hilfsmittel im technischen Unterricht

  • Der Lernende steht häufig im Fokus bei der Auswahl geeigneter Methoden

  • Aber wie sieht es bei dem Lehrenden aus?

    • Aufwand (Zeit)
    • Komplexität der Erstellung digitaler Inhalte
    • Nutzen
    • Übertragbarkeit und Wiederverwendbarkeit!

Ziele

  • Eigenständige Bearbeitung von Tutorials und Übungen durch Studenten

  • Nur ein WEB Browser wird benötigt, offline und online nutzbar

  • Virtuelle Interaktion der Teilnehmer untereinander

  • Schnell und einfach zu erstellen (Mittagspause)!

  • Also KISS Prinzip!

Methodiken

Bearbeitungsfluss

IDE

  • Keine klare Richtung, keine Führung, keine Fokussierung und aufgabenabhängige Toolselektion


figflow1

Formular

  • Klar gekennzeichneter Bearbeitungsfluss Top-Down mit Rücksprungmöglichkeit


figflow2

WEB-basierte Lösungen

WEB IDE

Der erste Schritt

  • Programmieren lernen mit rein WEB-basierten Technologien und WEB Applikationen

  • Reine Browser Implementierungen mit vollständigem IDE, i.A. keine Serverdienste erforderlich

  • Online und Offline nutzbar Fully Self-contained!

  • Mit integrierter

    • Online Hilfe
    • WEB Clipboard (Gruppeninteraktion)
    • Chat
    • Compiler
    • REPL Konsolen
    • Editoren mit Syntaxhervorhebung
    • Virtuelle Maschinen zur direkten Ausführung des Codes

Beispiel 1: WEB Haskell Laboratory

  • Integrierter Haskell Compiler (unterstützt Haskell Subset)

  • Wurde für erste kleine Übungen und Live Programming im Kurs Grundlagen der funktionalen Programmierung eingesetzt

    • Universität Koblenz, 2. Semester, heterogene Studiengangszusammensetzung
  • WEB Clipboard erlaubte das teilen von Beispielcode während der Vorlesung zwischen Dozenten und Studenten (> 100 Teilnehmer, großer Hörsaal)

Haskell Laboratory

Beispiel 2: WEB Embbeded LuaOS Laboratory