Digitaler Unterricht: Auch gut gemachte Programme können Lehrer nicht ersetzen

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MÜNCHEN. Guter Unterricht ist digital, aber nicht ausschließlich. In einer Studie  zeigten Münchener Forscher jetzt, dass Schüler in Naturwissenschaften und Mathematik bessere Leistungen erzielten, wenn im Unterricht digitale Medien eingesetzt werden. Allerdings hängt der Erfolg von der Gestaltung der Mediennutzung ab. Ein weiteres Kernergebnis der Studie: Ohne den Lehrer geht’s nicht.

Selten zeigt sich der Charakter der Institution Schule, als ein der Gesellschaft gegenüber hochgradig offenes System so deutlich wie beim Thema Digitalisierung. Die Digitalisierung des Unterrichts wird seit Jahren heiß diskutiert. Längst sind digitale Medien in den Unterricht eingezogen. In der Praxis hat sich allerdings noch kein Königsweg aufgetan.

Gute Programme für den Unterricht regen das Gespräch zwischen den Schülern an. Foto: AIGA/NY / flickr (CC BY 2.0)
Gute Programme für den Unterricht regen das Gespräch zwischen den Schülern an. Foto: AIGA/NY / flickr (CC BY 2.0)
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Lehrer sind im Kern mit dem Problem alleine gelassen, flankiert von einer unüberschaubaren Zahl von Beratern mit unterschiedlichen Interessen. Wann, wie oft und welche Programme sollen Lehrer am Computer einsetzen? Welchen Nutzen haben sie? Welche Funktionen können sie im Unterricht übernehmen? Dazu gibt es eine schwer zu überschauende Fülle an Forschungsprojekten. Das Zentrum für internationale Bildungsvergleichsstudien (ZIB) an der Technischen Universität München (TUM) hat nun im Auftrag der Kultusministerkonferenz 79 Studien ausgewertet, die seit 2000 weltweit erschienen sind.

Die Untersuchung zeigt: Schüler aus Klassen, in denen mit digitalen Unterrichtsmedien gearbeitet wird, erzielen bessere Leistungen als Kinder und Jugendliche aus Klassen, die traditionell unterrichtet werden. Außerdem sind sie motivierter für das jeweilige Fach. Dies gilt für alle Jahrgangsstufen höherer Schulen (Sekundarbereich) und für alle untersuchten Fächer, im Rahmen der Studie Mathematik, Biologie, Chemie und Physik.

Allerdings garantieren digitale Materialien an sich noch keinen Erfolg. Ihre Wirkung auf Leistung und Motivation hängt nach Meinung der Forscher davon ab, wie sie im Unterricht eingesetzt werden:

Kinder und Jugendliche profitierten von digitalen Unterrichtsmedien stärker, wenn sie nicht allein, sondern in Paaren arbeiten. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass Computerprogramme in besonderer Weise Gespräche zwischen ihnen anregen, die das Lernen fördern.

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Schüler erzielen außerdem bessere Leistungen, wenn sie bei der Arbeit mit Digitalmaterial von Lehrkräften begleitet werden. Arbeiten sie vollkommen selbstständig mit Computerprogrammen, sei deren positiver Effekt gering geblieben. Digitale Medien steigerten dabei die Leistungen stärker, wenn sie von professionell geschulten Lehrern in den Unterricht integriert wurden.

Die erwünschte Wirkung digitaler Medien war größer, wenn sie klassische Unterrichtsmaterialien nicht vollständig ersetzten. Erfolgversprechend sei besonders gewesen, sie ergänzend zu analogen Methoden zu verwenden.

„Digitale Medien sollten im Unterricht mit Augenmaß eingebaut werden“, sagt Prof. Kristina Reiss, Leiterin des ZIB und Dekanin der TUM School of Education. „Es würde über das Ziel hinaus schießen, bewährte analoge Formate zu verbannen. Außerdem sehen wir, dass auch sehr gut gemachte Lernprogramme nicht die Lehrerinnen und Lehrer ersetzen können.“

Bei einem durchdachten Einsatz könnten die Vorteile digitalen Materials gerade bei komplexen und abstrakten Inhalten in Naturwissenschaften und Mathematik voll zur Geltung kommen, beispielsweise mit der Visualisierung chemischer Verbindungen und geometrischer Formen.

„Wenn mit neuen Unterrichtsmethoden darüber hinaus die Motivation der Schüler erhöht wird, ist das eine große Chance für die MINT-Fächer“, betont Reiss. Die jüngste PISA-Studie habe gezeigt, dass Jugendliche in Deutschland vergleichsweise wenig an Naturwissenschaften in Schule und Beruf interessiert sind.

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Die Metastudie zielte auch darauf ab, zu erkunden, welche Typen digitaler Medien besonders erfolgversprechend für den Unterricht nutzbar sind. Die größte positive Wirkung hatten demnach sogenannte intelligente Tutorensysteme. Dabei handelt es sich um Programme, die Inhalte in kleinen Einheiten vermitteln und Übungen ermöglichen.

Entscheidend sei, dass sich die Anwendungen mit Geschwindigkeit, Schwierigkeitsgrad und Hilfestellungen an die Kompetenzen der Nutzer anpassen. Vergleichsweise wenig wirksam hätten sich Hypermediasysteme gezeigt, die mit Video-, Audio- und Textmaterial auf ein freies Erkunden ausgelegt sind, ohne dass die Anwendungen ein Lernziel vorgeben.

Der Auftrag für die Publikation geht auf die Gesamtstrategie der Kultusministerkonferenz zum Bildungsmonitoring zurück. Aufbauend auf der aktuellen Studie sollen in den nächsten Jahren weitere Forschungssynthesen erstellt werden, um auch zu anderen Themen wissenschaftliche Erkenntnisse für die Schulpraxis nutzbar zu machen.

Das ZIB hat die Metastudie in einer Broschüre aufbereitet. Neben der Darstellung der Ergebnisse werden Beispiele für den erfolgreichen Einsatz digitaler Medien geschildert. Der Broschürentext kann auch kostenfrei heruntergeladen werden. (zab)

• Die Studie zum Download steht auf der Internseite des Waxman Verlags zur Verfügung.

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15 KOMMENTARE

  1. Was für ein großartiges Ergebnis: Programme sinnvoll eingesetzt steigern die Leistungen der Schüler im Fach Mathematik!

    Das ist haarstäubend banal und kommt gleich nach: Regelmäßiger Zugang zu Nahungsmitteln verringert die Anzahl der Hungerstoten dramatisch!

    • ihr analogbeispiel gefällt mir. ich hätte es eher mit mangelerscheinungen bei einseitiger ernährung formuliert.

      methodenmix bringt es also, geometrische formen in 3d-programmen helfen bei der vorstellung abstrakter inhalten, tutorensysteme beim üben, digitale medien an sich motivieren.

      das dachte ich mir auch schon. eine metastudie fasst ja auch nur vorhandene studien zusammen.

      jetzt brauchen die Schüler nur noch geräte und geeignete apps. math42 wäre ein ganz brauchbarer kandidat, wenn er nicht so teuer wäre. andere Produkte der verlage sind auch viel zu teuer oder unbrauchbar oder beides. Für physik ist mir keine gute app bekannt, einige wirklich gute simulationensexperimente gibt es als html5-applet.

  2. Redaktion
    Wie groß war die Zahl der untersuchten Schüler, wie erfolgte die Zuordnung zu der Kontrollgruppe mit den konventionellen Methoden ,sowie der Gruppe der mit digitalen Medien arbeitenden Schülern.

  3. Ich verstehe diesen Artikel ehrlich gesagt nicht bzw. finde das innovative Neue darin nicht.
    Es sollte doch mittlerweile jedem bekannt sein, dass digitale Lehrmittel nur ein Zusatzangebot oder ein zusätzlich Werkzeug darstellen. Das habe ich schon an der Uni nicht anders gelernt.

    Den Unterricht gestalte ich selber, also auch die Schülerliteratur dazu, dabei kommt dann sowieso eine “digitale” PDF heraus (wobei ich die ausdrucke und austeile – hat sich am Effektivsten erwiesen).
    Schulbücher benutze ich in der Klasse überhaupt nicht (nur ich in der Vorbereitung).

    Die zusätzlichen verwendeten “digitalen Medien” kommen dann entsprechend des geplanten Unterrichts zustande z.B. Experimente, die die Schüler mit phyphox durchführen, oder Quizlet Live für Quizze. Es gibt wahrscheinlich für jedes Fach gute Freeware und Open-Source-Produkte.

    Der Artikel legt seinen Schwerpunkt auf die Technik, aber die war noch nie das Problem. Problem sind die (fehlenden) Lehrkräfte, die Ahnung davon haben und diese angemessen in ihrem Unterricht einsetzen können.

    Viele von den Programmen können die Schüler auch gar nicht ohne die Anleitung von Lehrern nutzen, wie GChemPaint (zur “Visualisierung chemischer Verbindungen” 😉 ), ein “freies Erkunden” ist bei solcher Software sowieso unmöglich.

  4. Das Thema Digitalbildung ist mir sehr nahe. Ich arbeite in der Schule als Lehrerin. Nach kurzem Recherchieren habe ich folgende Daten gefunden:
    http://www.spiegel.de/lebenundlernen/schule/informatikunterricht-an-schulen-eine-kostenlose-app-fuer-alle-a-1142037.html
    Kinder sollten aber die Verantwortung lernen, die sie im Netz tragen und die Gefahren kennen lernen. Auch dies gehört zum Unterricht Informatik dazu. Es macht sicher viel Spaß Technik zu lernen und auch Technik zum Lernen zu nutzen aber immer mit der Kenntnis um deren Gefahren. Mobbing in Schulen ist auch via Internet mittlerweile Tagesordnung. Da sind auch die Eltern gefordert ihre Kinder gut anzuleiten und deren Aktivitäten zu überwachen. Dass IT-Firmen auf den Schulbuchmarkt drängen ist durchaus positiv, ersetzen werden sie die Lehrer allerdings nicht!
    https://www1.wdr.de/nachrichten/bertelsmann-studie-digitale-bildung-100.html
    Aber bleiben immer noch große Probleme an Schulen. 21 Prozent der Lehrer geben an, an ihrer Schule überhaupt kein WLAN zur Verfügung zu haben. Viele Schulen sind aber baulich nicht auf eine Umstellung vorbereitet bzw. dafür geeignet. Hier einige Beispiele:
    Es muss mindestens ein Raum, wenn nicht sogar einige Räume zur Verfügung stehen für die Server, Router etc.
    Die WLAN-Router müssen baulich so angebracht werden, dass sie nicht nach kurzer Zeit beschädigt oder gestohlen sind.
    Server, Router, Endgeräte brauchen viel Strom. Meist sind keine ausreichende Kapazitäten vorhanden.
    Alle Räume und Flure müssen mit Strom- und Netzwerkkabeln nachgerüstet werden, denn Verteilung nur über W-LAN ist ja nicht möglich. Also, und das sind noch nicht alles..
    „selbstverständlichen Umgang mit Computern und Programmen“. Ich kann sagen, das ist gar nicht so leicht, besonders für Kinder. Die sollen jeden Tag mit Computern üben und nicht einfach Auswendig lernen. https://essayhilfe.de/lernen/ hier geht es um Lernen. Außerdem gibt es viele Tipps, wie wir unser Gehirn besser aktivieren können.
    Viele Grüße!

    • “Viele Schulen sind aber baulich nicht auf eine Umstellung vorbereitet bzw. dafür geeignet. Hier einige Beispiele:
      Es muss mindestens ein Raum, wenn nicht sogar einige Räume zur Verfügung stehen für die Server, Router etc.”

      Nö, muss es nicht. Es fragt sich überhaupt wozu die Schule Server benötigt. Selbst für die Informatikunterrichte benötigt man keine Server. Alle Serverdienste, die für den Informatikunterricht relevant werden könnten lassen sich locker auf den Schulrechnern oder sogar 30,- € teuren Raspberry Pis umsetzen. Für sowas benötigt man keine ‘echten’ Server.

      Auch müssen nicht extra Räume für die IT zur Verfügung stehen. Die Infrastruktur kann in den Klassenräumen realisiert werden. Wie? Dazu unten mehr.

      “Die WLAN-Router müssen baulich so angebracht werden, dass sie nicht nach kurzer Zeit beschädigt oder gestohlen sind.”

      Die WLAN-Router (hier sind wohl eher die Hot Spots oder Access Points gemeint) werden einfach an der Decke angebracht und es auch (in der Regel) nicht nötig, dass jeder Raum einen Access Point bekommt.

      Selbst Geräte, die in niedriger Höhe gelagert werden müssen, werden in kleinen, abschliessbaren Racks vor dem Zugriff Unbefugter geschützt. Diese Racks, wenn es die Kleinen sind und mehr braucht man eigentlich in der Schule nicht, werden einfach an die Wände angeschraubt.

      “Server, Router, Endgeräte brauchen viel Strom. Meist sind keine ausreichende Kapazitäten vorhanden.
      Alle Räume und Flure müssen mit Strom- und Netzwerkkabeln nachgerüstet werden, denn Verteilung nur über W-LAN ist ja nicht möglich. Also, und das sind noch nicht alles..”

      Das würde nur stimmen, wenn es in den Klassenräumen keine Steckdosen geben würde, was ich mir nicht vorstellen kann, aber ansonsten lassen sich, in den Ferien, relativ schnell Wanddurchbrüche und Wandkabelkanäle mit Kabeln und Steckdosen durch Fachfirmen verlegen.

      Der Stromverbrauch ist dabei nun wirklich zu vernachlässigen, außer ihre Schule hat den gleichen Verbrauch wie ein Rechenzentrum von Google.

    • PS:
      “Nach kurzem Recherchieren habe ich folgende Daten gefunden:
      http://www.spiegel.de/lebenundlernen/schule/informatikunterricht-an-schulen-eine-kostenlose-app-fuer-alle-a-1142037.html

      Das ist wieder einer der Stussartikel, die weiter an einer Verflachung (oder anders Verschlechterung) des Informatikunterrichts arbeiten. Du Folgen wären Informatikunterrichte, die noch weniger nützen und wo die Lehrer noch weniger Ahnung von der Materie haben als die Schüler.
      Man stelle sich einmal vor, dass in Mathematik ein Lehrer unterrichten würde, der weniger Ahnung hat als die Schüler oder Deutsch oder Geschichte. Warum meint man sich bei der Informatik so etwas erdreisten zu können? Ich bin wirklich erbost über die Verachtung, die gegenüber einem Fachbereich ausgedrückt wird, der Deutschlands Zukunft als Industriestandort mit sichern soll.

      Und entschuldigen sie, aber das Thema Cybermobbing ist besser im Sozialkunde- oder Ethikunterricht aufgehoben. Im Physikunterricht diskutiert man ja auch nicht die Auswirkung der Atombombe auf die Menschheit. Und bevor das kommt: nein, eine Schulung in MS Office ist auch kein Informatikunterricht.

  5. Ich betrachte die Computer als ein Zusatzangebot , wenn es damit gelingt die Schüler zusätzlich zu motivieren.
    Allerdings sollte man im Hinterkopf behalten, dass das Gehirn stärker aktiviert wird, wenn man zusätzlich sich aktiv Schreibnotizen anfertigt, während man Lerninhalte sich aneignet, diese Inhalte sich noch vorliest.
    Um flüssig das Schreiben zu lernen, sollte die Schüler erst einmal manuell schreiben lernen. Wir haben in unserer Jugend doch auch erst sehr viel später mit Schreibmaschinen zu schreiben gelernt.

  6. Beruhigend ist es schon, wenn wissenschaftliche Studien genau das ergeben, was wir Lehrer uns sowieso gedacht hätten. Jetzt wünschte ich mir noch zwei Dinge:
    – wenn gute Programme, Simulationen, Zusammenstellungen bei der rasanten Umwälzung von hardware und Betriebssystemen weiter verfügbar blieben (viele großartige DOS-Programme und – später – java-Programme haben es nicht geschafft und funktionieren jetzt nicht mehr)
    – dass endlich, endlich mal die vorhandenen Programme systematisch gesammelt, bewertet und übersichtlich verfügbar gemacht würden. Das wäre vielleicht sogar mit dem Kooperationsverbot vereinbar. Aber von der KMK erwartet keiner mehr was.

    • @Pfälzer

      “– später – java-Programme haben es nicht geschafft und funktionieren jetzt nicht mehr)”

      Java ist plattformunabhängig und sollten daher immer lauffähig sein, egal welches Betriebssystem sie benutzen. Können Sie da einige Beispiele nennen, bitte?

      “dass endlich, endlich mal die vorhandenen Programme systematisch gesammelt, bewertet und übersichtlich verfügbar gemacht würden. Das wäre vielleicht sogar mit dem Kooperationsverbot vereinbar. Aber von der KMK erwartet keiner mehr was.”

      Ganz ehrlich? Das sehe ich auch nicht als eine Aufgabe für die KMK. Das ist eine Aufgabe für die Lehrer, bestenfalls für einige fleißige Kollegen ein Buch darüber zu schreiben und diese vorzustellen.

    • Danke für den Link und den interessanten Artikel. Er deckt sich inhaltlich mit meinen Erfahrungen. Die Kommentare zu dem Artikel sind auch recht interessant zu lesen.

      Durch digitalen Unterricht, wie er derzeit propagiert wird, nehmen schwache Schüler mehr Schaden als Nutzen, weil sie dem Ablenkungspotenzial nicht widerstehen können. Guten Schülern dürfte er kaum Unterschied machen, weil sie so oder so für die Schule arbeiten.

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