Fördergeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Laufzeit: 04/2019 - 03/2021

AKoFOOP - Automatisierte Kompetenzmessung und Feedbackerzeugung zum Objektorientierten Programmieren

Systeme zur automatisierten Bewertung von Lösungen zu Programmieraufgaben können Lehrpersonen von aufwändiger Korrekturarbeit entlasten, um Kapazitäten der Präsenzlehre zu erhöhen und ergänzende Online-Angebote verbessern. Bisher geht automatische Codeauswertung stark in Richtung bloßer Korrektheitsprüfung der Lösungen und ignoriert den allgemeinen Trend zur Ausbildung von Kompetenzen statt bloßem deklarativem Wissen. Im Projekt AKoFOOP sollen daher drei Forschungsgebiete der Informatik bzw. ihrer Didaktik verknüpft werden, um die oben beschriebenen Forschungslücken zu füllen.


Aktuell besteht ein hoher Bedarf an Studien- und Ausbildungsplätzen in der Informatik. Systeme zur automatisierten Bewertung von Lösungen zu Programmieraufgaben könnten einerseits Lehrpersonen von aufwändiger Korrekturarbeit entlasten, um so die Kapazitäten der Präsenzlehre zu erhöhen und andererseits ergänzende Online-Angebote verbessern. Bisher geht automatische Codeauswertung stark in Richtung bloßer Korrektheitsprüfung der Lösungen. Wenn man den allgemeinen Trend zur Ausbildung von Kompetenzen statt bloßem deklarativem Wissen ernst nimmt, sollte sich das ebenso in der Prüfungspraxis wie auch in der Art des Feedbacks widerspiegeln.

Im Projekt AKoFOOP sollen daher drei Forschungsgebiete der Informatik bzw. ihrer Didaktik verknüpft werden, um die oben beschriebenen Forschungslücken zu füllen: (1) die automatisierte Analyse und Bewertung von Programmcode als Lösung von Programmieraufgaben, (2) die evidenzbasierte Definition und Messung von Kompetenzen zur objektorientierten Programmierung und (3) die Generierung von hilfreichem Feedback zu Schwachstellen im Programmcode auf der Grundlage von solchen Kompetenzdefinitionen. Damit wollen wir die folgende Ziele erreichen:

1. Definition, Eingrenzung und Aufklärung von Kompetenzen zur OOP:

  • Aufklärung der fachlich-kognitiven Struktur von OOP-Kompetenzen durch Analyse der Item-Demands der Teilaufgaben von Miniprojekten anhand der Aufgabenstellungen und Lösungen,
  • Identifikation der für diese Kompetenzen relevanten Abstraktionsebene (bzw. Patternstruktur),
  • Einordnung dieser Kompetenzen in ein geeignetes OOP-Kompetenzmodell sowie
  • Identifizierung von häufigen Kompetenzdefiziten und relevanten Lernbarrieren in der Informatik-ausbildung zur Verbesserung der Lehre.

2. Entwicklung und Pilotierung eines automatisch auswertbaren Testinstruments zur Implementierung von abstrakten Datentypen wie Array, Liste, Binärbaum:

  • Entwicklung passender Items über mehrere Iterationen,
  • Automatische Erhebung im Rahmen mehrerer großer Lehrveranstaltungen und halbautomatische Auswertung unter Anwendung der Item Response Theory.

3. Erforschung der Möglichkeiten und der Wirkung von kompetenzbasiertem Feedback bei AA-Systemen:

  • Anpassung des Feedbacks an die Ergebnisse unserer Kompetenzanalysen,
  • Nutzung eines Messinstruments für bestimmte Kompetenzen zur Erzeugung von individuellem, auf Kompetenzen bezogenem Feedback,
  • Klärung des wechselseitigen Zusammenhangs von automatisiertem Feedback und Qualität der eingereichten Lösungen,
  • Verbesserung des Feedbacks auf dieser Grundlage,
  • Erforschung des Aufwand-Nutzen-Verhältnisses von kompetenzbasiertem Feedback im Alltagsbetrieb einer Vorlesung,
  • Auswertung des Pilot-Einsatz des verbesserten automatisierten Feedback-Systems im Rahmen von MOOCs.

Keyfacts

Programm: Allgemeine DFG-Förderung

Typ: DFG-Sachbeihilfe

Fördersumme: 201.000 EUR (Gesamtfördersumme 402.000 EUR)

Ansprechpartner

Universitätsprofessor

Prof. Dr. Michael Goedicke

Specification of Software Systems (S3)

Gerlingstraße 16
45127 Essen
Germany
Mehr Informationen

Dieses Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unter der Projektnummer 412374068 gefördert.

Partner

  • Technische Universität München (TUM)
  • Universität Duisburg-Essen (UDE)