Seminar JupyterLab – Grundlagen und sichere Notebook-Praxis

Inhaltsverzeichnis

Beschreibung

JupyterLab verbindet ausführbaren Code, Erläuterungen und Ergebnisse in einer gemeinsamen Arbeitsoberfläche. Das Seminar schafft eine belastbare Grundlage für den Einsatz in Datenanalyse, Forschung, Schulung und technischen Fachabteilungen. Behandelt werden die Bedienung der Oberfläche, die Struktur von Notebook-Dateien und das Zusammenspiel von Browser, Jupyter Server und Kernel. Der Unterschied zwischen gespeichertem Dokument und laufendem Rechenprozess wird anhand typischer Fehler unmittelbar nachvollziehbar.

Die praktische Arbeit führt von einem leeren Projektverzeichnis zu einem kommentierten Notebook mit einer kleinen Datenauswertung. Dabei stehen saubere Dateipfade, verständliche Zellfolgen und die Wiederholbarkeit nach einem Kernelneustart im Vordergrund. Auch fremde Notebooks, sensible Ausgaben und die Grenzen des Vertrauensstatus werden behandelt. Eine vorbereitete Python-Umgebung hält Installationsfragen überschaubar; die Bedienung wird dennoch so vermittelt, dass lokale und über JupyterHub bereitgestellte Arbeitsplätze eingeordnet werden können.

Lernziele

• Arbeitsbereiche, Dateien, Notebooks und laufende Kernel sicher unterscheiden und organisieren.
• Code, Markdown, Tabellen und Grafiken zu einer nachvollziehbaren Darstellung verbinden.
• Verdeckte Abhängigkeiten zwischen Zellen erkennen und eine vollständige Neuausführung prüfen.
• Fremde Notebooks vor der Ausführung beurteilen und Ergebnisse kontrolliert weitergeben.

Seminarinhalte

1. Arbeitsumgebung und Orientierung
2. Notebooks und Zellen
3. Lesbare technische Dokumentation
4. Dateien und kleine Auswertungen
5. Fehler und Ausführungszustände
6. Vertrauen, Speicherung und Weitergabe
7. Angeleitete Gesamtübung

Arbeitsumgebung und Orientierung

• Aufgaben von JupyterLab, Jupyter Server, Kernel und JupyterHub abgrenzen.
• Launcher, Dateibrowser, Tabs, Arbeitsbereiche und Befehlspalette bedienen.
• Projektverzeichnis festlegen und bereitgestellte Python-Umgebung überprüfen.

Notebooks und Zellen

• Code- und Markdown-Zellen anlegen, verschieben und strukturieren.
• Bearbeitungsmodus, Befehlsmodus und wichtige Tastenkombinationen einsetzen.
• Ausführung, Unterbrechung, Neustart und Beenden eines Kernels unterscheiden.

Lesbare technische Dokumentation

• Überschriften, Listen, Tabellen und Formeln in Markdown einsetzen.
• Annahmen und Verarbeitungsschritte unmittelbar beim Code erläutern.
• Ein Inhaltsverzeichnis aus der Dokumentstruktur nutzen und große Ausgaben begrenzen.

Dateien und kleine Auswertungen

• Relative Pfade, Arbeitsverzeichnis und Eingabedaten konsistent verwenden.
• Eine vorbereitete CSV-Datei laden, kontrollieren und mit einfachen Kennzahlen auswerten.
• Tabellarische Ergebnisse und eine erste Grafik in das Notebook aufnehmen.

Fehler und Ausführungszustände

• Fehlermeldungen lesen und Fehler auf eine einzelne Zelle eingrenzen.
• Nicht definierte Variablen, veraltete Ergebnisse und falsche Ausführungsreihenfolgen erkennen.
• Ein Notebook nach einem Neustart vollständig ausführen und Ergebnisse vergleichen.

Vertrauen, Speicherung und Weitergabe

• Die Ausführung fremden Codes von der Vertrauenskennzeichnung für Ausgaben unterscheiden.
• Zugangsdaten, personenbezogene Beispieldaten und unnötige Ausgaben entfernen.
• Notebook und statischen HTML-Export für unterschiedliche Empfänger vorbereiten.

Angeleitete Gesamtübung

• Ein neues Analyseverzeichnis anhand einer Aufgabenstellung aufbauen.
• Ein dokumentiertes Notebook ohne versteckte Zustandsabhängigkeiten fertigstellen.
• Das Projekt in einer frischen Sitzung öffnen und anhand einer Prüfliste abnehmen.

Praktische Übungen

1. Ein Projektverzeichnis mit getrennten Ordnern für Eingaben und Ausgaben anlegen und den passenden Kernel auswählen.
2. Ein Notebook aus mehreren Code- und Markdown-Zellen erstellen und eine kleine Auswertung ergänzen.
3. Eine absichtlich fehlerhafte Zellreihenfolge untersuchen, den Fehler korrigieren und alle Zellen neu ausführen.
4. Das Notebook bereinigen, als HTML exportieren und die Ausführbarkeit in einer frischen Sitzung prüfen.