Monthly Archives: April 2011

Automatische Korrektur von Programmieraufgaben (I)

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In einigen (mathematischen) Lehrveranstaltungen zählt das Bearbeiten und Lösen von Programmieraufgaben zu den wesentlichen Lernzielen, zum Beispiel

  • in Numerik-Vorlesungen mit Matlab oder
  • in Statistik-Vorlesngen mit R.
  • oder andere

Bisher verlaufen Abgabe und Korrektur der wöchentlichen Programmieraufgaben für Studierende und Assistierende recht aufwändig.

screen_ablauf.png

In Zusammenarbeit mit dem Seminar für Statistik (SfS) und dem Seminar für Angewandte Mathematik (SAM) entwickelt das LEMUREN-Team am D-MATH eine Web-Umgebung, welche

  • diesen Prozess effizienter gestaltet und
  • neue Lehr/Lern-Szenarien erlaubt.

Pilot mit Computational Statistics

Mit einer Online-Prüfung in diesem Sommer findet das Pilotprojekt für die Lehrveranstaltung Computational Statistics (mit knapp 90 Studierenden aus unterschiedlichen Bsc/MS-Studiengängen) einen ersten Abschluss.

Studierende bearbeiten die Aufgaben mit ihrem Lieblingseditor lokal auf ihrem Rechner, zum Beispiel unter Linux mit Kate:

kate.png

Sodann können sie ihren Code mit Copy & Paste in die LEMUREN-Umgebung hochladen, wo er evaluiert und weiterverarbeitet wird:

dka.png

Wieder erfolgt die Individualisierung und Organisation mittels SHA-Links.

Für weitere Informationen und Fragen: LEMUREN-Team

Elektronische Mikroskopie-Prüfung

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Sporen eines Krankheitserregers im Prüfungs-Präparat

Sporen eines Krankheitserregers im Prüfungs-Präparat

Hintergrund: Im Master-Kurs Plant Pathology Diagnostic lernen Studierende des D-AGRL die “Identifikation der wichtigsten Krankheiten und ihrer pilzlichen Erreger von ein- und mehrjährigen, landwirtschaftlich wichtigen Pflanzenarten, basierend auf der Symptomatologie sowie den Mikro-Strukturen“. In der abschliessenden Prüfung müssen ausgehend von Pflanzenmaterial drei Präparate erstellt und charakterisiert werden. Die Präparate werden während der Prüfung von den Experten hinsichtlich ihrer Qualtiät bewertet.
Dies ist ab einer gewissen Anzahl von Studierenden (>10) nicht mehr durchführbar. Statt auf die Bewertung der Präparate zu verzichten, wird die Dokumentation der Prüfungs-Präparate nun mittels Digitaler Mikroskop-Kameras durchgeführt.

Szenario: In den Mikroskopier-Übungen kommen e-Learning Einheiten zum Einsatz, welche im Rahmen des FILEP-Projektes DigiScope entwickelt wurden: Die Studierenden können die Diagnostikübungen im eigenen Tempo computerunterstützt durchführen, die Experten stehen für Fragen zur Verfügung. Im Rahmen dieser Übungen wird das Erstellen digitaler Präparat-Bilder mit Tubuskameras und Photoscope-Software trainiert.
Die Semesterprüfung 2009 (Dauer 120′) fand auf der ILIAS-Lernplattform statt, die Studierenden benutzten  Laptops der ETH. 2010 haben die Studierenden erstmals eigene Laptops verwendet – der Kontrollaufwand war gross, da die Installationen trotz Testläufen bis zum Prüfungstag potentiellen Systemänderungen ausgesetzt sind.

Praxis: Die Studierenden fanden sich mit der technischen Ausrüstung (Tubuskameras und Bilderfassungs-Software) schnell zurecht. In der elektronischen Prüfung mit SEB-Browser können neben dem Browser bestimmte Programme (hier: Bildbearbeitungssoftware) auf dem Computer freigegeben werden. Die dazu nötigen Schritte wurden ebenfalls vorgängig geübt. Während der Prüfung traten keine Probleme auf.

Die beiden Dozierenenden schätzten es sehr, dass sie die Beurteilung der Präparate nach der eigentlichen Prüfung vornehmen konnten und nicht unter Zeitdruck standen. Im FS2010 trat dieser Aspekt bei doppelter Studierendenzahl noch särker in den Vordergrund.

Im FS2011 werden den Studierenden erstmals Netbooks für die elektronische Dokumentation der Mikroskopierarbeiten während des Semesters zur Verfügung stehen.

USB-Kamera für Mikroskope

Fazit: Die Umstellung auf elektronische Bilderfassung ermöglicht die Dokumentation der Prüfungsleistungen und lässt eine Bewertung der erstellten Präparate ohne Zeitdruck zu. Zusätzlich ergeben sich die gewohnten Vorteile elektronischer Prüfungen (z.B. Lesbarkeit der Antworten)
Der technische Aufwand ist im Vergleich zu Prüfungen in den Computerräumen höher, da im Moment keine mobilen Prüfungscomputer zur Verfügung stehen. Bei Verwendung von mobilen Klassenzimmern kann die Software zentral verteilt werden, sonst müssen Einzelinstallationen durchgeführt und überprüft werden. Da auch spezielle Hard-&Software (Kameras) verwendet wird, ist die Prüfung nicht unabhängig vom Betriebssystem – für MacOS gibt es im Moment keine Lösung.
Zukünftig sollen in den hochgeladenen Bildern auch Strukturen direkt markiert und benannt werden können. Dies bedingt allerdings die Entwicklung eines geeigneten Fragetyps im LMS.

Die Tubus-Kameras können übrigens auch verwendet werden, um von den Mikroskopen der Studierenden Präparat-Bilder zu übertragen. Die Kamera wird an ein Net-Book angeschlossen, das die Bilder an den Computer am Beamer überträgt (via Screen-Sharing mit der Team-Viewer Software)

Kontakt: Urs Brändle, DELIS agrarerdumwelt; Ueli Merz, Institut für Integrative Biologie

Mitarbeit beim Literaturseminar im WIKI organisieren

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Hintergrund: Im 3.Bachelorjahr finden in allen Vertiefungsrichtungen beim D-UWIS (und in vielen anderen Departementen) Literaturseminare zu den aktuellen Themen dieser Richtungen statt. Im Seminar “Aquatische Systeme” erhalten die Studierenden zu Beginn eine Einführung in Präsentationstechnik und in die Fachbibliothek. Im Verlauf des Semesters präsentieren Sie ausgewählte Publikationen und moderieren eine anschliessende Diskussion. Anknüpfungspunkte für die Diskussion bilden Fragen, welche die Teilnehmenden vor dem Seminar nach einem ersten Studium der Papers stellen. Um an diesem Punkt mehr Verbindlichkeit und Übersichtlichkeit zu schaffen, werden alle Aktivitäten zentral über ein Veranstaltungs-WIKI koordiniert.

Seite einer Sitzung mit Frage-Abgabe

Szenario: Zu Semesterbeginn schreiben sich die Teilnehmenden zu einem von 10 Themen als ReferentIn und zu zwei Themen als ModeratorIn ein. Referentinnen bereiten den Vortrag vor, besprechen sich mit Fachexperten und stellen ihren Vortrag nach der Sitzung auf dem WIKI bereit. Die Teilnehmenden ohne spezielle Funktion lesen die Papers und stellen eine Woche vor der Veranstaltung ein Frage zum Paper mit der Kommentarfunktion im Wiki. Moderatorinnen bereiten die Diskussion aufgrund dieser Fragen und ihres eigenen Literaturstudiums sowie der Diskussion mit den Referentinnen vor.
Regelmässige Beteiligung via WIKI ist neben der Übernahme von Moderation oder Referat Bedingung für das Erhalten der Kreditpunkte.

Praxis: Die Studierenden begrüssten die Übersichtlichkeit des verwendeten Wikis. Sie stellten regelmässig Fragen zu den Publikationen ins Wiki. Die Moderatoren verwendeten diese in der Diskussion, die Referenten waren darauf vorbereitet. Im Vergleich mit früheren Durchführungen nahmen die Studierenden grösseren Anteil bei den Themen, welche sie nicht selbst präsentierten.
Um den Nachahmungseffekt beim Stellen der Fragen zu vermindern, werden diese auf einer separaten Seite publiziert. Es wäre auch möglich, diese Sammlung nur für die Referierenden und Moderatoren zugänglich zu machen.
Den Studierenden wurde zusätzlich die PQ4R-Methode zum Lesen von wissenschaftlichen Texten erläutert. Sie wurden aufgefordert, bei Ihren Fragen jeweils anzugeben, in welcher Phase des Lesens die gestellte Frage aufgetaucht ist. Durch diese Massnahme würde der Prozess verinnerlicht – allerdings wurde dieser Teil der Aufgabe von den Studierenden mehrheitlich nicht erfüllt.
Vertieftere Wiki-Kenntnisse waren auf Seiten der Studierenden nicht erforderlich, da einer der Dozierenden neben dem Aufsetzen des Wikis auch das Einstellen der Präsentationen übernahm.

Fragen der Teilnehmenden zu einem Paper

Fragen der Teilnehmenden zu einem Paper

Fazit: Durch die Organisation des Seminars via Wiki können Referierende, Studierende und Teilnehmende unkompliziert und gleichzeitig ihre verschiedenen Aufgaben wahrnehmen. Alle nötige Information ist zentral verfügbar. Die Dozierenden können die Teilnahme einfach nachvollziehen  (u.a. für die Erteilung der Kreditpunkte).
Angesichts der geringen Anzahl an Studierenden stellte sich die Frage, ob der Aufwand für ein Wiki nicht zu gross sei. Dieses kann jedoch in fast unveränderter Form für weitere Seminare verwendet werden – mittlerweile erfolgreich im HS2009 und HS 2010. Die Dozierenden der Veranstaltung sind mit dem Verlauf sehr zufrieden und werden auch im nächsten Herbstsemester (HS2011) wieder das Wiki verwenden.

Kontakt: Edith-Durisch Kaiser,  Gerhard Furrer, Institut für Biogeochemie und Schadstoffdynamik; Urs Brändle, DELIS agrarerdumwelt

Übungsaufgaben mit Moodle selbst korrigieren!

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Hintergrund: Im ersten Semester erhalten die ca. 120 Studierenden der Umweltnaturwissenschaften eine Einführung in die Umwelt-Systemanalyse durch Barbara Schmied und Peter Frischknecht. Das Gelernte wird laufend in praktischen Übungsbeispielen angewendet. Assistierende aus höheren Semestern korrigieren diese Gruppenübungen, geben detailliertes Feedback und stellen einen Lösungsvorschlag bereit. Danach besteht die Möglichkeit, in einer Besprechungsstunde unklare Punkte noch zu vertiefen.

Da die Übungen nicht obligatorisch sind, kamen viele Studierende in die Besprechungsstunden, ohne sich mit den Aufgaben eingehender befasst zu haben. Es wurden so auch Fragen diskutiert, die durch Selbststudium beantwortbar waren. Daraus entstand die Idee, die Besprechungsstunden gezielter nur auf die problematischen Punkte in den gelösten Übungen auszurichten und dafür auf die Korrektur zu verzichten. Die Information über die Lösungsansätze der Studierenden sollte vorgängig aus einem Online-Werkzeug ersichtlich sein.

Numerischer Lückentext mit Feedback beim Überfahren der Antwort

Numerischer Lückentext mit Feedback beim Überfahren der Antwort

Lernszenario: Den Studierenden steht die Übung zu einem bestimmten Kapitel elektronisch auf der Vorlesungs-Website zur Verfügung. Sie lösen die Aufgaben auf Papier und korrigieren sie anschliessend mit einem Test im zugehörigen Moodle-Kurs. Zu jeder Übungsaufgabe enthält der Test eine oder mehrere Fragen (MC, Auswahl, Selbstbeurteilung) und gibt dazu auch Feedback. So beschäftigen sich die Studierenden ein zweites Mal mit dem Stoff. Sie können bei jeder Aufgabe Kommentare hinterlassen. Die Assistierenden ersehen aus dem Log von Moodle, welche Aufgaben zu vielen inkorrekten Lösungen geführt haben. In der Übungsbesprechung gehen sie dann auf diese Punkte und die Kommentare ein.


Praxis: 15 Gruppen mit je 3-4 Mitgliedern korrigierten ihre Aufgaben innerhalb von zwei Wochen nach Auftragsererteilung mit dem Tool. Die Korrekturhilfen auf MC-Basis mit detailliertem Feedback wurden mehr genutzt als diejenigen, bei denen die eigenen Lösungen mit einem Kriterienkatalog verglichen und selbst bewertet werden sollte. Wenige Studierende gaben Kommentare ab. In der Besprechungsstunde erschienen nur 2 Personen. Den Studierenden stehen der Selbstkorrektur-Test bei der Prüfungsvorbereitung zur Verfügung – die Nutzung wird dann sicher nochmals steigen.

Kommentare der Studierenden zu einzelnen Aufgaben

Kommentare der Studierenden zu einzelnen Aufgaben

Fazit: Bei der Erstellung der Lösungsvarianten haben die Assistierenden mit den Dozierenden die bisherigen Bewertungskriterien präzisiert. Die meisten Teilaufgaben konnten so durch das automatische Feedback abschliessend erklärt werden und führten zu keinen weiteren Anfragen. Gleichzeitig ist für die Aufgabenstellenden klar ersichtlich geworden, wo beim Lösen Schwierigkeiten aufgetreten sind.
Der Zeitaufwand für die Erstellung der Selbsttests entsprach in etwa demjenigen für die Korrektur der Aufgaben durch die Assistierenden. Es ist vorgesehen, weitere geeignete Übungen für die Selbstkorrektur aufzubereiten.

Kontakt: Urs Brändle, DELIS agrarerdumwelt