Automatisierte Bewertung in der Programmierausbildung
1st Edition
Published on 10. August 2017
Book
Paperback/Softback
420 pages
978-3-8309-3606-0 (ISBN)
Description
Praktische Übungen anhand von Programmieraufgaben sind ein gängiger und zentraler Bestandteil der Programmierausbildung in der Informatik und verwandten Fächern. Die manuelle Korrektur von Lösungen zu Programmieraufgaben ist jedoch zeitaufwändig und nicht immer einfach. Gerade in Szenarien, die auf sogenanntes "formatives Assessment" setzen, ist jedoch ein zeitnahes Feedback zumindest zu den wesentlichen Aspekten einer Lösung sehr wünschenswert. In diesem - aber auch in weiteren Szenarien - kann eine automatisierte Bewertung der Lösungen von Programmieraufgaben einen wertvollen Beitrag zur Verbesserung der Lehre leisten. Darüber hinaus ermöglichen geeignete Systeme eine Darstellung des Lernfortschritts, halten Lernende durch regelmäßig bewertete Übungsaufgaben zur kontinuierlichen Mitarbeit an und unterstützen Lehrende durch einen Überblick über Lernfortschritte und Lernhürden einzelner Studierender und der gesamten Gruppe bei der Planung und Ausrichtung ihrer Lehre.
Dieses Buch richtet sich an Lehrende an Hochschulen, Schulen und anderen Ausbildungseinrichtungen, an Hochschuldidaktiker mit Bezug zur Programmierausbildung und an Informatiker, die mit der Entwicklung oder Integration von Systemen zur automatischen Programmbewertung beschäftigt sind. Die Ziele dieses Buches sind zum einen, Lehrenden die praktische Relevanz und Tauglichkeit automatisierter Programmbewertung aufzuzeigen und damit den Einsatz automatischer Programmbewertung durch die Darstellung erfolgreicher Ansätze zu fördern. Zum anderen soll dem Thema der automatisierten Programmbewertung ein größerer Bekanntheitsgrad in der Fachöffentlichkeit verschafft und Arbeitsergebnisse aus Forschungs- und Praxisprojekten einem größeren Anwenderkreis präsentiert werden.
Dieses Buch richtet sich an Lehrende an Hochschulen, Schulen und anderen Ausbildungseinrichtungen, an Hochschuldidaktiker mit Bezug zur Programmierausbildung und an Informatiker, die mit der Entwicklung oder Integration von Systemen zur automatischen Programmbewertung beschäftigt sind. Die Ziele dieses Buches sind zum einen, Lehrenden die praktische Relevanz und Tauglichkeit automatisierter Programmbewertung aufzuzeigen und damit den Einsatz automatischer Programmbewertung durch die Darstellung erfolgreicher Ansätze zu fördern. Zum anderen soll dem Thema der automatisierten Programmbewertung ein größerer Bekanntheitsgrad in der Fachöffentlichkeit verschafft und Arbeitsergebnisse aus Forschungs- und Praxisprojekten einem größeren Anwenderkreis präsentiert werden.
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Editor
Oliver J. Bott studierte Medizinische Informatik an der Universität Hildesheim. 2001 promovierte er am Institut für Medizinische Informatik der Technischen Universität Braunschweig zum Dr.-Ing. Nach Tätigkeiten in Forschung und Lehre sowie Privatwirtschaft 2007 dann Ruf als Professor für Medizinische Informatik an die Hochschule Hannover (HsH). Seine Arbeits- und Forschungsgebiete umfassen Medizinische Informationssysteme und E-Learning-Technologien, ein Schwerpunkt ist die automatisierte Programmbewertung in der Informatikausbildung.
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Peter Fricke schloss sein Informatikstudium 2014 an der Hochschule Hannover ab. Seit 2012, noch als studentische Hilfskraft, später als wissenschaftlicher Mitarbeiter im E-Learning Center der Hochschule Hannover, widmet er sich verstärkt der automatisierten Programmbewertung. Weiterhin beschäftigt er sich mit Lernmanagementsystemen (insb. Moodle, LON-CAPA) und die Anbindung dieser Systeme mit Autobewertungstools.
Uta Priss hat im Bereich mathematischer Anwendungen in der Linguistik promoviert und anschließend 15 Jahre erst als Assistant Professor (Indiana University) und dann als Lecturer (Edinburgh Napier University) in der Informationswissenschaft und Informatik geforscht und gelehrt. Seit 2011 ist sie Didaktikerin im eCULT-Projekt der Ostfalia, wo sie sich mit dem Einsatz von eLearning-Technologien in der Lehre und insbesondere mit der automatisierten Bewertung von Programmieraufgaben in MINT-Fächern beschäftigt.
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Dr. Michael Striewe ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Duisburg-Essen. Er studierte Informatik an der TU Dortmund und promovierte in Essen mit einer Arbeit zur automatischen Bewertung von Programmier- und Modellierungsaufgaben. Unter dem Oberbegriff "Integrated E-Assessment" forscht er fachübergreifend zu organisatorischen, technischen und didaktischen Aspekten von Technology-Enhanced Assessment. Schwerpunkte seiner Arbeit sind u. a. die automatische Erzeugung von kompetenzorientiertem Feedback sowie Verfahren zur automatischen Erzeugung von Übungs- und Prüfungsaufgaben.
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Contributions
Oliver J. Bott studierte Medizinische Informatik an der Universität Hildesheim. 2001 promovierte er am Institut für Medizinische Informatik der Technischen Universität Braunschweig zum Dr.-Ing. Nach Tätigkeiten in Forschung und Lehre sowie Privatwirtschaft 2007 dann Ruf als Professor für Medizinische Informatik an die Hochschule Hannover (HsH). Seine Arbeits- und Forschungsgebiete umfassen Medizinische Informationssysteme und E-Learning-Technologien, ein Schwerpunkt ist die automatisierte Programmbewertung in der Informatikausbildung.
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Joachim Breitner studierte Mathematik und Informatik auf Diplom in Karlsruhe und promovierte 2016 dort über Compilerbau und formale Verifikation mit Fokus auf funktionale Programmierung und Haskell. Während dieser Zeit betreute er den in Karlsruhe entwickelten Grader "Praktomat". Seit Sommer 2016 arbeitet er als Post-Doc an der University of Pennsylvania in Philadelphia.
Alexander Dallmann studierte bis 2012 Informatik an der Universität Würzburg. Schon während seiner Tätigkeit als studentische Hilfskraft arbeitete er an einem webbasierten E-Learning Tool zur automatischen Bewertung von Programmieraufgaben (PABS), das er bis 2014 aktiv entwickelte und welches auch in den von ihm betreuten Programmierpraktika sowie verschiedenen Vorlesungen eingesetzt wird. Heute arbeitet er an seiner Promotion im Bereich "Deep Learning".
Peter Fricke schloss sein Informatikstudium 2014 an der Hochschule Hannover ab. Seit 2012, noch als studentische Hilfskraft, später als wissenschaftlicher Mitarbeiter im E-Learning Center der Hochschule Hannover, widmet er sich verstärkt der automatisierten Programmbewertung. Weiterhin beschäftigt er sich mit Lernmanagementsystemen (insb. Moodle, LON-CAPA) und die Anbindung dieser Systeme mit Autobewertungstools.
Robert Garmann studierte und promovierte am Fachbereich Informatik der Universität Dortmund. Nach verschiedenen Softwareprojekten in der Privatwirtschaft wechselte er 2006 als Professor an die Fachhochschule Stralsund und 2009 an die Hochschule Hannover. Er lehrt zu allen Aspekten der Programmierung von Softwaresystemen. Forschend widmet er sich schwerpunktmäßig lehrbezogenen Fragestellungen der Softwareentwicklung. Insbesondere befasst er sich mit der automatischen Bewertung von Computerprogrammen.
Helmar Gust studierte Mathematik und Physik an den Universitäten Marburg und Göttingen. 1988 promovierte er am Fachbereich Informatik der Technischen Universität Berlin zum Dr.-Ing. und habilitierte sich 1994 in Computerlinguistik und Künstlicher Intelligenz an der Universität Osnabrück. Von 1993 bis 2001 war er Mitglied des Instituts für Semantische Informationsverarbeitung und seit 2001 ist er Mitglied des Instituts für Kognitionswissenschaft an der Universität Osnabrück. Seine Arbeits- und Forschungsgebiete umfassen logische Methoden in der Künstlichen Intelligenz, Logisches Programmieren, Constraints und analoges Schließen.
Martin Hecker ist seit dem Abschluss seines Informatikstudiums an der Universität Münster wissenschaftlicher Mitarbeiter am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Dort beschäftigt er sich mit der statischen Sicherheitsanalyse verteilter und nebenläufiger Programme. Er ist seit 2011 Mitentwickler von Praktomat, einem System zur Qualitätskontrolle in Programmierpraktika. In der Lehre betreut er Veranstaltungen des Lehrstuhls für Programmierparadigmen sowie den Einsatz von Praktomat am KIT.
Felix Heine ist seit 2010 Professor für Datenbanken und Informationssysteme an der Hochschule Hannover. Er studierte Informatik an der Universität des Saarlandes und an der Universität-GH Paderborn. 2006 promovierte er an der Universität Paderborn zum Dr. rer. nat. Zwischenzeitlich arbeitete er in verschiedenen Stationen als IT-Berater in der Privatwirtschaft. Prof. Heine forscht u.a. im Bereich der automatisierten Bewertung von SQL-Aufgaben und der Integration von Bewertern in Lernmanagementsysteme.
Britta Herres studiert im Masterstudiengang Informatik an der Hochschule Trier und ist dort seit 2012 wissenschaftliche Mitarbeiterin im Fachbereich Informatik. Neben unterstützenden Tätigkeiten in der Lehre beschäftigt sie sich mit der Entwicklung von Systemen zur automatischen Bewertung von Software und zur Stundenplanung.
Lukas Iffländer schloss sein Informatikstudium 2016 an der Universität Würzburg ab. Derzeit ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Lehrstuhl für Software Engineering an der Universität Würzburg. Seine Forschung fokussiert sich auf Verlässlichkeit und Widerstandsfähigkeit cyberphysischer Systeme. Sein Interesse an der Entwicklung automatischer Bewertungssysteme entspringt seiner langjährigen Betreuung des Programmierpraktikums und des Ziels der Aufwandsreduzierung.
Marianus Ifland studierte bis 2008 Informatik an der Universität Würzburg. Anschließend arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter, wobei er sich hauptsächlich mit fallbasiertem Training beschäftigte und maßgeblich an der Entwicklung des "CaseTrain"-System beteiligt war. Er promovierte 2014 zur Feedbackgenerierung in E-Learning-Systemen. Seit 2014 ist er an der Universität Würzburg in der Lehre für das Programmierparaktikum für Informatiker verantwortlich.
Nils Jensen ist seit 2010 Professor für Medieninformatik an der Ostfalia Hochschule. Er arbeitete unter anderem am Forschungszentrum L3S/RRZN und promovierte 2007 an der Leibniz Universität Hannover zum Doktor-Ingenieur. Seine Gebiete umfassen die Softwareentwicklung, die wissenschaftliche Visualisierung und das Autonomic Computing. Nils Jensen ist Mitglied der Gesellschaft für Informatik.
Carsten Kleiner studierte Mathematik an der Universität Hannover sowie Computer Science an der Purdue University. Vor und nach seiner Promotion (2003) zum Dr. rer. nat. an der Universität Hannover war er als Softwareentwickler, Technischer Berater und Projektleiter in Wirtschaftsunternehmen in Köln und Hamburg tätig. Seit Ende 2004 ist er Professor für Sichere Informationssysteme an der Hochschule Hannover. Seine Arbeits- und Forschungsgebiete umfassen neben Grundlagen und Anwendungen der Datenbank- und Informationssysteme die automatisierte Bewertung von Studierendenabgaben, insbesondere im Bereich der Datenbanksysteme sowie der theoretischen Informatik.
Elmar Ludwig studierte Mathematik an der Universität Osnabrück und promovierte dort 2006 am Institut für Informatik. Seit 2006 arbeitet er am Zentrum für Informationsmanagement und virtuelle Lehre der Universität Osnabrück (virtUOS) und beschäftigt sich dort unter anderem mit derWeiterentwicklung der Lernplattform Stud.IP (als Mitglied der Core Group) und leitet die Entwicklung des an der Universität entstandenen Aufgabentools "Vips".
Oliver Müller studierte Wirtschaftsinformatik an der Technischen Universität Clausthal. Seit dem Ende seines Studiums im Jahr 2013 ist er im eCULT Projekt der TU Clausthal beschäftigt. Dort befasst er sich mit dem Einsatz und der Weiterentwicklung von Systemen zur automatisierten Bewertung von Programmier- beziehungsweise Modellierungsaufgaben und promoviert in diesem Themenbereich am Institut für Informatik der TU Clausthal.
Rainer Oechsle studierte Informatik an der Universität Stuttgart und promovierte an der Universität Karlsruhe (heute KIT) im Bereich Betriebssysteme. Nach der Tätigkeit bei IBM am Europäischen Zentrum für Netzwerkforschung in Heidelberg und im IBM-Forschungslabor Rüschlikon bei Zürich folgte er 1994 einem Ruf auf eine Professur für Rechnernetze und Verteilte Systeme an der Hochschule Trier. Neben der automatischen Softwarebewertung umfassen seine Arbeitsgebiete parallele, verteilte und mobile Anwendungen sowie Softwarekomponenten.
Niels Pinkwart (pinkwart@hu-berlin.de) studierte Mathematik und Informatik an der Universität Duisburg-Essen und promovierte dort im Jahr 2005. Nach Stationen an der Carnegie Mellon University und der TU Clausthal wechselte er im Jahr 2013 an die Humboldt-Universität Berlin. Dort leitet er den Lehrstuhl "Didaktik der Informatik/Informatik und Gesellschaft" und das Zentrum für technologiegestütztes Lernen. Innerhalb der GI ist er in den Leitungsgremien der Fachgruppen eLearning und CSCW aktiv und ist Sprecher des Arbeitskreises zu Learning Analytics. Seine Arbeitsgebiete umfassen digitale Medien und Technologien, die menschliches Lernen, Kooperation, Kommunikation und soziale Interaktion unterstützen.
Uta Priss hat im Bereich mathematischer Anwendungen in der Linguistik promoviert und anschließend 15 Jahre erst als Assistant Professor (Indiana University) und dann als Lecturer (Edinburgh Napier University) in der Informationswissenschaft und Informatik geforscht und gelehrt. Seit 2011 ist sie Didaktikerin im eCULT-Projekt der Ostfalia, wo sie sich mit dem Einsatz von eLearning-Technologien in der Lehre und insbesondere mit der automatisierten Bewertung von Programmieraufgaben in MINT-Fächern beschäftigt.
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Frank Puppe studierte bis 1983 Informatik an der Universität Bonn, promovierte bis 1986 an der Universität Kaiserslautern und habilitierte bis 1991 an der Universität Karlsruhe mit dem Thema "Problemlösungsmethoden in Experten". Seit 1992 hat er den Lehrstuhl für Künstliche Intelligenz und Angewandte Informatik an der Universität Würzburg. Seine Forschungsgebiete umfassen Wissensbasierte Systeme, E-Learning, Data Mining, Deep Learning, Sprachverarbeitung, Bildverarbeitung und Medizinische Informatik.
Thomas Richter studierte an der TU-Berlin Physik und Mathematik. 2000 promovierte er an der TU-Berlin am Institut für Mathematik zum Dr. rer. nat. Nach einer zweijährigen Tätigkeit in der Privatwirtschaft zum Thema Bilddatenkompression nahm er eine Stellung am Multimediazentrum der TU-Berlin an, bevor er 2007 an die Abteilung für "Neue Medien in Lehre und Forschung" des Rechenzentrums der Universität Stuttgart (heute TIK) wechselte. Seine Arbeitsfelder sind E-Learning-Technologien, insbesondere virtuelle und ferngesteuerte Labore sowie elektronische Klausuren.
Peter Riegler hat Physik an der University of New Mexico und der Universität Würzburg studiert mit Forschungstätigkeiten in Quantenoptik, Statistischer Physik und Maschinenlernen. Nach Industrietätigkeit in Telekommunikation, Sensorik und Automatisierungstechnik ist er seit 2002 Professor für Mathematik an der Ostfalia Hochschule. Seine Forschungsinteressen umfassen charakteristische studentische Verständnisschwierigkeiten, wirksame Lehre und Medieneinsatz in der Lehre.
Oliver Rod studierte bis 2011 Elektrotechnik an der Ostfalia Hochschule. Von 2011 bis März 2019 arbeitete er im Zentrum für erfolgreiches Lehren und Lernen der Ostfalia Hochschule als Softwareentwickler und Didaktisch-Technischer Experte und entwickelte dort u. a. eine Middleware-Lösung zwischen LONCAPA und dem Praktomat. Seit April 2018 ist er an der TU Braunschweig als Mitarbeiter der Projektgruppe Lehre und Medienbildung beschäft igt und dort verantwortlich für die Bereitstellung des zentralen LMS der Hochschule. Sein Interesse liegt im formativen Assessment von Programmieraufgaben.
David Schuster schloss sein Informatikstudium (B.Sc.)
2015 an der Hochschule Trier ab. Derzeit studiert er Informatik
im Masterstudiengang und arbeitet als wissenschaftlicher
Mitarbeiter im Fachbereich Informatik, ebenfalls an
der Hochschule Trier. Neben seiner Lehrtätigkeit umfasst
seine Arbeit die Entwicklung einer verteilten Anwendung
zur automatisierten Analyse und Bewertung von Software.
Gregor Snelting, Jahrgang 1958, schloss 1982 das Studium der Informatik und Mathematik mit Auszeichnung ab, und promovierte 1986 mit Auszeichnung zum Dr.-Ing. 1992 wurde er zum C3-Professor an der TU Braunschweig berufen, 1999 übernahm er den Lehrstuhl Softwaretechnik an der U. Passau; seit 2008 ist er Inhaber des Lehrstuhls für Programmierparadigmen am KIT und erhielt 2012 den Fakultätslehrpreis. Er forscht zu Programmiersprachen, Compilern, Programmanalyse und Softwaresicherheit. Seit 2008 ist er Sprecher des Beirates der Universitätsprofessoren in der Gesellschaft für Informatik. Ferner ist er gewähltes Mitglied des KIT-Senats und spielt als Lead-Gitarrist des "MetalMint"-Projektes jedes Jahr eine Live-Rockshow zur Begrüßung der Informatikerstsemester.
Frauke Sprengel studierte Mathematik an der Universität Rostock und promovierte dort 1997 über ein Thema aus der angewandten Analysis. Nach Tätigkeiten in der angewandten Forschung in Amsterdam und St. Augustin erfolgte 2001 der Ruf zur Professorin für Computergraphik und Mathematik an die Hochschule Hannover. Neben Themen aus Computergraphik und Bildverarbeitung gilt ihr Interesse dem Einsatz von E-Learning-Technologien in den Grundlagenfächern der Informatik, insbesondereL der automatisierten Bewertung von Aufgaben zur Theoretischen Informatik.
Sven Strickroth studierte Informatik an der TU Clausthal. Danach arbeitete er an der TU Clausthal sowie an der Humboldt-Universität zu Berlin alsWissenschaftlicher Mitarbeiter, wo er im Bereich E-Learning forschte und Ende 2016 promoviert wurde. Er beschäftigte sich unter anderem mit Unterstützungssystemen für die Programmierausbildung, ist an der Entwicklung des Austauschformats ProFormA für Programmieraufgaben maßgeblich beteiligt und koodiniert aktuell ein universitätsweites E-Learning-Projekt an der Universität Potsdam als PostDoc.
Dr. Michael Striewe ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Duisburg-Essen. Er studierte Informatik an der TU Dortmund und promovierte in Essen mit einer Arbeit zur automatischen Bewertung von Programmier- und Modellierungsaufgaben. Unter dem Oberbegriff "Integrated E-Assessment" forscht er fachübergreifend zu organisatorischen, technischen und didaktischen Aspekten von Technology-Enhanced Assessment. Schwerpunkte seiner Arbeit sind u. a. die automatische Erzeugung von kompetenzorientiertem Feedback sowie Verfahren zur automatischen Erzeugung von Übungs- und Prüfungsaufgaben.
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Dr. Tobias Thelen ist stellvertretender Geschäftsführer des Zentrums für Digitale Lehre, Campus-Management und Hochschuldidaktik sowie wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe "Artificial Intelligence" im Institut für Kognitionswissenschaft der Universität Osnabrück. Er befasst sich mit der Implementierung von Open-Source-E-Learning-Tools und der Erprobung technologisch und didaktisch innovativer Lehr-/Lernszenarien im Hochschullalltag. Er studierte Computerlinguistik & Künstliche Intelligenz, Informatik und Philosophie und promovierte im Fach Computerlinguistik.