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Das Projekt JupyterHub.nrw umfasst den Aufbau eines landesweiten Jupyter-Dienstes für NRW-Hochschulen, einschließlich LMS-Integration, Schulungen, Materialentwicklung und Prüfungstools, zur Unterstützung von Lehre, Lernen und Prüfungen in einer digitalen Umgebung.

Ziel des Projekts ist es, die Qualität der Lehre und Forschung zu verbessern, indem für Studierende, Lehrende und Forschende in NRW ein niederschwelliger Zugang zu einer vorgefertigten virtuellen Arbeitsumgebung mittels eines zentralen JupyterHubs bereitgestellt wird. Dieser soll auch von Lehrenden verwendet werden können, um Studierenden Übungsaufgaben in Form von vorbereiteten Notebooks anbieten zu können und Abgaben zu bewerten Der niederschwellige Zugang zu Werkzeugen der Datenanalyse und Skriptsprachen ermöglicht Studierenden die Entwicklung von digitalen Kompetenzen und dies sowohl zeit- und ortsunabhängig als auch unabhängig von der eigenen Hardwareausstattung. Das gesamte Projekt gliedert sich in die vier Bereiche JupyterHub, Infrastruktur, LMS-Integration und Didaktik. Die Teilziele im Bereich JupyterHub sind die Erstellung und Pflege von Container-Images als Ausführungsumgebung mit der durch die Nutzenden benötigten Software sowie die notwendigen Anpassungen am JupyterHub, um die Verfügbarkeit des Dienstes für alle Hochschulen in NRW zu gewährleisten. Im Bereich Infrastruktur ist das maßgebliche Ziel die Sicherstellung eines störungsfreien und sicheren Betriebs inklusive kontinuierlicher Updates und Weiterentwicklung der eingesetzten Cloud-Plattform. Im Bereich LMS-Integration besteht ein Teilziel darin, den Dienst JupyterHub.nrw sowohl über Moodle als auch ILIAS in die hochschulspezifischen LMS zu integrieren. Die Teilziele im Bereich Didaktik liegen in der Weiterbildung von Lehrenden, um die didaktische Integration von Jupyter Notebooks in die Lehre zu unterstützen und in der Unterstützung von Studierenden zur Nutzung von Jupyter Notebooks.

Beteiligte Universitäten in NRW

  • Universität Münster: Als konsortialführende Hochschule zuständig für die Bereiche JupyterHub und die darunter liegende Cloud Infrastruktur.
  • Hochschule Bonn-Rhein-Sieg: Seit 2012 setzt die Hochschule Jupyter Notebooks in Lehre und Prüfungen ein und entwickelt im Rahmen des Projekts E2X Softwarepakete, die Aufgabenstellung, Übungsmanagement und Prüfungen unterstützen. Innerhalb von JupyterHub.nrw übernimmt sie deren Integration und erprobt sie in Pilotprüfungen.
  • Ruhr-Universität Bochum: Die Ruhr-Universität Bochum ist für die LMS-Integration in Moodle und ILIAS zuständig.
  • Technische Universität Dortmund: Diese Universität befasst sich mit den didaktischen Aspekten des Projekts.

Warum JupyterHub.nrw wählen?

  • Einfacher Zugang: JupyterHub.nrw bietet über den Browser vorgefertigte Arbeitsumgebungen, die Studierenden den Einstieg in die Benutzung neuer digitaler Werkzeuge erleichtern.
  • Kollaboratives Lernen: Mithilfe von Jupyter Notebooks lassen sich Analysen leicht dokumentieren und mit anderen Personen, wie Studierenden oder Forschenden, teilen.
  • Leistungsstarke Tools: Die Plattform stellt eine leistungsfähige Arbeitsumgebung mit verschiedenen Anwendungen zur Verfügung, die unabhängig vom Endgerät der Nutzer zugänglich ist. Notebook-Images mit einer Vielzahl von Tools wie VSCode und RStudio werden angeboten.

Das Projekt ist in eine Pilotphase mit ausgewählten Hochschulen. Ab Ende 2025 soll der Dienst allen interessierten Hochschulen in NRW zur Verfügung stehen.

JupyterHub.nrw: Mehr als nur Notebooks

JupyterHub NRW bietet eine leistungsstarke Plattform für Datenanalyse und -visualisierung. Eines seiner wichtigsten Werkzeuge, das Jupyter-Notizbuch, ermöglicht es Studierenden und Forscher*innen, Analysen interaktiv und reproduzierbar zu dokumentieren und zu teilen. Obwohl Jupyter-Notebooks weit verbreitet in MINT-Fächern (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) sind, werden sie auch in nicht-technischen Disziplinen wie der digitalen Geisteswissenschaft genutzt.

An der Universität Münster wird JupyterHub intensiv in der digitalen Geisteswissenschaft eingesetzt. JupyterHub ermöglicht es Studierenden und Forscher*innen, Notebooks direkt im Webbrowser zu bearbeiten und auszuführen, wobei zentrale Hardware genutzt wird. Dies ermöglicht es Studierenden mit weniger leistungsfähigen Geräten, leicht zusammenzuarbeiten und fördert so gleiche Chancen.

Im Laufe der Zeit wurde die Plattform erheblich erweitert, wobei Hochleistungsrechner (HPC) und Cloud-Ressourcen integriert wurden. Eine moderne Benutzeroberfläche, JupyterLab, bietet eine intuitive Arbeitsumgebung mit verschiedenen Anwendungen, einschließlich einer Kommandozeile. Diese Umgebung ist ideal für den Unterricht, da die Studierenden sich auf die Aufgaben konzentrieren können, ohne komplexe Tools einrichten zu müssen.

JupyterHub als zentrale und leicht zu bedienende Arbeitsumgebung ermöglicht es den Studierenden, mit Jupyter-Notebooks an Übungen zu arbeiten und die gelernten Konzepte direkt anzuwenden. Zudem bietet es Werkzeuge zur Kursverwaltung, mit denen Lehrende Aufgaben verteilen, Studierende Lösungen einreichen und automatische Bewertungen durchführen können.

Wichtige Funktionen von JupyterHub.nrw:

Virtuelle Arbeitsumgebung für Datenanalyse und Softwareentwicklung im Webbrowser, mit Unterstützung für Notizbücher, IDEs, X11-Anwendungen (grafische Software) und Zugriff auf die Kommandozeile. - Git-Integration für die verteilte Arbeit an Programmierprojekten. - Vorinstallierte Softwareumgebungen für den einfachen Zugriff auf beliebte Tools und Bibliotheken. - Nutzung leistungsstarker zentraler Serverhardware für ressourcenintensive Aufgaben. - GPU-Unterstützung für die Fernvisualisierung und CUDA für maschinelles Lernen. - Integration mit Sciebo für den Datenaustausch und die -speicherung.

Anwendungsfälle für JupyterHub.nrw

  • Studium + Forschung:
  • Zugängliche Umgebung zum Erlernen von Programmiersprachen und Skripten, mit vordefinierten Umgebungen zur Minimierung der Einrichtungskomplexität.
  • Geeignet für eine Vielzahl von Disziplinen, einschließlich digitaler Geisteswissenschaften, neben MINT-Fächern.
  • Während JupyterHub NRW sich auf die Einbindung von Nutzerinnen konzentriert, werden Forscherinnen mit höheren Ressourcenbedarfen (CPU/RAM/GPU) ermutigt, dedizierte HPC-Systeme zu nutzen.
  • Lehre: Verteilen Sie Notebooks als Übungen, die die Studierenden bearbeiten sollen.
  • Bewertung: Verwalten Sie Kursaufgaben, Einreichungen und automatische Bewertungen von Notizbüchern.
  • Testen: Bewerten Sie die Nutzung von JupyterHub für Prüfungen unter Berücksichtigung organisatorischer und rechtlicher Einschränkungen.