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Digitale Praxis

Die Schule auf dem Weg ins digitale Zeitalter

Wirkungsvoller Unterricht mit Smartphones und Tablets

Patrick Bronner

Bild 1: Werbeplakat zur Schülerausstellung

Bundesweit gibt es zahlreiche Schulen, die sich bereits vor Jahren auf den Weg ins digitale Zeitalter gemacht haben. Von deren vielfältigen Erfahrungen und den bezwungenen Herausforderungen können andere profitieren. Ein gelungenes Beispiel für die langsame und kleinschrittige Einführung von Smartphones und Tablets in den alltäglichen Unterricht ist das Friedrich-Gymnasium in Freiburg: Aus der Not heraus wurde ein fünfstufiges Medienkonzept etabliert, das bereits im Jahr 2016 mit dem Deutschen Lehrerpreis ausgezeichnet wurde.

Fehlendes Medienkonzept: die mediale Ausgangslage der Schule im Jahr 2015

Bild 2: Kreislauf zur Orientierung beim forschenden Lernen

Bild 3: Schüler messen mit externen Sensoren den Spannungsverlauf einer Schütteltaschenlampe

Die Medienausstattung am humanistischen Friedrich-Gymnasium war noch im Jahre 2015 zum Verzweifeln: In den 30 Klassenzimmern standen verstaubte Overheadprojektoren und es gab einen Computerraum mit 15 langsamen Rechnern. Vor allem die jungen Kolleginnen und Kollegen forderten, dass jedes Klassenzimmer eine zeitgemäße Medienausstattung mit Beamer, Computer, Dokumentenkamera und interaktivem Whiteboard erhalten sollte. Die dafür notwendige Investition von über 200.000 € wurde jedoch vom Schulträger abgelehnt. Zudem bemängelten einige der erfahrenen Lehrerinnen und Lehrer, dass die Nutzung der teuren Medien­einheiten nur lehrerzentriert in Form von Frontalunterricht möglich sei. Not macht bekanntlich erfinderisch und so kam im Kollegium die Idee auf, die Mini-Computer im Unterricht zu nutzen, die nahezu jeder Lernende und Lehrende stummgeschaltet in seinen Taschen hat: Smartphones!

Methodischer Einschub: Smartphones & forschendes Lernen

Aufgrund verschiedener Smartphone-Modelle, Betriebssysteme und Apps können zu vielen Experimenten im MINT-Unterricht keine experimentellen „Kochrezepte“ vorgegeben werden. Die Formulierung der Aufgabenstellung mit mobilen Endgeräten sollte daher möglichst offen und forschend erfolgen [4]: Schülerinnen und Schüler stellen eigene Fragen, formulieren Hypothesen, planen Versuche mit Smartphones, führen diese durch, finden Erklärungen und kommunizieren die Ergebnisse (Bild 2). Ein solch forschender Arbeitsauftrag kann mit Smartphones oder Tablets nicht nur im Klassenzimmer, sondern auch im Alltag der Schülerinnen und Schüler und zu Hause durchgeführt werden. Mit einer offen formulierten Aufgabenstellung können in heterogenen Lerngruppen sowohl leistungsschwache als auch leistungsstarke Lernende entsprechend ihres Vorwissens und ihres Leistungsvermögens gefördert werden. Schülerinnen und Schüler erleben dabei einen hohen Grad an Handlungsorientierung, Kreativität und Selbstbestimmung. Die Verbindung von Smartphones und Tablets mit offenen, projektartigen und forschenden Aufgaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Individualisierung, Differenzierung und fördert zahlreiche prozessbezogene Kompetenzen.

Medienkonzept Schritt 1: Schülerausstellung zum Smartphone-Einsatz im Unterricht – Mai 2015

Zwischen dem schriftlichen und dem mündlichen Abitur 2015 sollte der Physik-Leistungskurs des Gymnasiums herausfinden, welche Möglichkeiten das Smartphone im MINT-Unterricht bieten kann. Das Ziel des Schülerprojekts war die Gestaltung einer Ausstellung mit dem Titel „Smartphones im Unterricht? Schüler zeigen, was möglich ist!“ (Bild 1). Als Smartphone-Experten für den Physik-Unterricht konnten wir Dr. Patrik Vogt von der Pädagogischen Hochschule Freiburg als Berater gewinnen [1 – 3]. Trotz der kurzen Vorbereitungszeit von vier Wochen konnten die Schülerinnen und Schüler den ca. 250 Ausstellungsbesuchern an acht Ständen über 60 Smartphone-Experimente für den MINT-Unterricht präsentieren. Danach fragte selbst der Lateinlehrer, wie das Smartphone auch seinen Unterricht verzaubern könnte.

Medienkonzept Schritt 2: Smartphone-BYOD-Schulversuch – Schuljahr 2015/16

Bild 4: Kompakte Medienausstattung aller Klassenzimmer: WLAN, Beamer, AppleTV

Nach dem Erfolg des Schülerprojekts und dem Interesse von zahlreichen Lehrerinnen und Lehrer, wurde in der nächsten Gesamtlehrerkonferenz entschieden, dass im Schuljahr 2015/16 die privaten Smartphones der Schüler gemäß des „Bring Your Own Device“-Konzepts (BYOD) für den Unterrichtseinsatz in allen Fächern probeweise zugelassen werden.

Zur Verbindung der Schüler-Smartphones mit dem Internet wurden vier WLAN-Access-Points in tragbaren Kisten angeschafft. Die WLAN-Kisten standen im Lehrerzimmer zum Ausleihen für die Klassenzimmer bereit und mussten dort mit der bereits vorhandenen Netzwerkdose verbunden werden. Für den einjährigen Probelauf wurde die Schulordnung um klare Regeln für den sinnvollen Smartphone- und WLAN-Einsatz im Unterricht ergänzt. Um die Lehrmittelfreiheit nicht zu verletzen (pro Klasse besitzen 1-2 SchülerInnen kein Smartphone) erfolgte der Kauf von acht Leih-Geräten. Ist im Unterricht ein 1:1 Szenario erforderlich nimmt der Lehrer die entsprechende Anzahl an mobilen Endgeräten aus dem Lehrerzimmer in den Unterricht mit. Die Evaluation am Ende des Smartphone-Schulversuchs zeigte, dass viele Kolleginnen und Kollegen vom Mehrwert der mobilen Endgeräte im Unterricht überzeugt wurden. Zudem konnte dem Schulträger in der Schulpraxis demonstriert werden, dass ein gutes Tablet in Lehrerhand eine fest installierte Medieneinheit mit Computer, Dokumentenkamera und interaktiven Whiteboard in allen Klassenzimmern vollständig ersetzen kann.

Medienkonzept Schritt 3: BYOD-Medienausstattung der Klassenzimmer – September 2016

In der Schulkonferenz am Ende des Schuljahres 2015/16 sprachen sich Schüler, Lehrer und Eltern einstimmig dafür aus, mobile Endgeräte dauerhaft in den Unterricht zu integrieren und die Schritte 3 bis 5 des Medienkonzeptes in Angriff zu nehmen. Im Herbst 2016 erhielten alle 30 Klassenzimmer des Gymnasiums eine fest installierte Medientechnik für mobile Endgeräte (Bild 4). Die mediale Infrastruktur beinhaltet einen fest installierten WLAN-Access-Point mit Schalter, einen Beamer mit AppleTV-Aufsatz, einen HDMI-Dongle für Android und Windows sowie einen Smartphone- und Tablet-Halter zum Einsatz der mobilen Endgeräte als Dokumentenkamera. Die mediale Ausstattung der Klassenzimmer ist somit mit allen mobilen Endgeräten und Betriebssystemen kompatibel.

Technischer Einschub: Der Vorteil von Tablets

Bild 5: Hochwertiges Lehrer-Tablet mit Stift und Tastatur

Am Friedrich-Gymnasium Freiburg wurde entschieden, das BYOD-Smartphone-Konzept um einheitliche Lehrer-Tablets und 1:1 Tablet-Klassen zu erweitern (Schritt 4 und 5 des Medienkonzepts). Der Vorteil eines Tablets im Vergleich zum Smartphone ist der größere Bildschirm, mit dem längere Recherchen, genauere Analysen und komplexere Aufgabenstellungen möglich sind. Zudem enthalten Tablets keine Mobilfunkverbindung, was eine größere Kontrolle der Schülerarbeit durch die Lehrkraft ermöglicht. Die Vielfalt an mobilen Betriebssystemen (Android & iOS) kann die gemeinsame Nutzung von Tablets schnell an pädagogische und technische Grenzen führen. Zur Festlegung eines zukunftsfähigen Tablet-Betriebssystems wurden die folgenden Aspekte ausführlich und teilweise sehr emotional diskutiert: Schulische „Art des Arbeitens“, Anbindung an Mobilgeräteverwaltung, Zuverlässigkeit, App-Auswahl, Updates, Gerätenachfolge, Individualität, Datenschutz und Preis. Nach langen Gesprächsrunden und Produktvergleichen wurde das Betriebssystem iOS von Apple gewählt. Zur einfachen Installation, der Verteilung von kostenpflichtigen Apps, dem Zuordnen von Restriktionen auf Schülergeräte und der Fernwartung ist die Einbindung der Tablets in eine Mobilgeräteverwaltung (Mobile-Device-Management – MDM) zu empfehlen. Über die MDM-Lösung können auch Apps wie Apple Classroom konfiguriert werden, um z. B. alle Bildschirme der Schülerinnen und Schüler zu verfolgen, die Aufmerksamkeit der Lernenden auf eine App festzulegen und Dokumente mit einem Klick an alle zu verteilen.

Medienkonzept Schritt 4: Tablet-Ausstattung aller Lehrerinnen und Lehrer – Juni 2017

Für den Einsatz im Unterricht und die Unterrichtsvorbereitung zu Hause erhielt jeder Lehrer der Schule das Angebot, ein eigenes Tablet zu erhalten (iPad Pro 10,5'' mit Stift und Tastatur). Damit die 900 € teuren Lehrer-Tablets (Bild 5) auch wirklich sinnvoll im Unterricht eingesetzt werden, müssen bei einer Leihgabe bestimmte Bedingungen erfüllt werden. So verpflichten sich die Lehrerinnen und Lehrer, Erfahrungsberichte nach einem halben Jahr und nach zwei Jahren Tablet-Einsatz zu verfassen und die Verantwortung bei Beschädigung oder Diebstahl der Geräte zu übernehmen. Diese und weitere Bedingungen wurden in einem privatrechtlichen Tablet-Leihvertrag festgehalten, den im ersten Schuljahr 90 % aller Kolleginnen und Kollegen unterschrieben. Im Rahmen eines pädagogischen Tages erhielten die Lehrerinnen und Lehrer eine ganztägige Fortbildung zum Tablet-Einsatz im Unterricht. Zudem wurden mehrere schulinterne Fortbildungen angeboten.

Die Erfahrungsberichte der Lehrerinnen und Lehrer nach dem ersten halben Jahr Tablet-Einsatz zeigten einen beachtlichen Erfolg: „Durch das iPad in Lehrerhand lässt sich der Unterricht viel abwechslungsreicher gestalten“, „Das Lehrer-Tablet ist so vielseitig wie ein Schweizer Taschenmesser“, „Das iPad ist zu einem unverzichtbaren Teil meines Unterrichts geworden.“ Aber es zeigte sich auch, dass einige Kolleginnen und Kollegen trotz der Fortbildungen nur einen kleinen Bruchteil der neuen digitalen Möglichkeiten im Unterricht einsetzen: „Leider fehlt mir die Zeit, um mich mit den vielen Möglichkeiten auseinanderzusetzen, die das Lehrer-Tablet tatsächlich bietet.“

Nach der Auswertung der positiven Erfahrungsberichte wurde in der Gesamtlehrerkonferenz entschieden, die analogen Klassenbücher abzuschaffen und durch eine digitale Klassenbuch-App zu ersetzen.

Medienkonzept Schritt 5: Tablet-Ausstattung der Schülerinnen und Schüler – Januar 2018

Zunächst war geplant, die Schülerinnen und Schüler am Friedrich-Gymnasium jeweils in der 9. Klasse mit eigenen Tablets auszustatten. Der Unterrichtseinsatz des Tablets sollte dann über vier Schuljahre hinweg bis zum Abitur erfolgen. Beim Kauf von Schüler-Tablets führt an einer Elternfinanzierung nahezu kein Weg vorbei. Diskutiert wurden dazu Modelle wie Leasing, Ratenzahlung oder die 50-%-Finanzierung durch Sponsoren. Aufgrund der Lehrmittelfreiheit müssen bei jedem Modell für einkommensschwache Familien auch Leih-Tablets angeboten werden. Mit den Erfahrungen des Tablet-Einsatzes in den Klassen 9 – 12 sollte dann geprüft werden, ob es sinnvoll ist, bereits Schülerinnen und Schüler in Klasse 5 (Nutzung in der Klassenstufe 5 – 8) mit Tablets auszustatten.Im Jahr 2017 wurde das Friedrich-Gymnasium in den Tablet-Schulversuch des Kultusministeriums Baden-Württemberg aufgenommen, weshalb die ursprünglichen Schüler-Tablet-Pläne verworfen wurden. Im Rahmen des Schulversuchs werden alle Schülerinnen und Schüler der 7. Jahrgangsstufe zwei Jahre nacheinander mit eigenen Tablets ausgestattet, die komplett vom Kultusministerium finanziert werden. Das Hector-Institut für Empirische Bildungsforschung der Universität Tübingen begleitet den Schulversuch wissenschaftlich. Bei der Evaluation wird untersucht, ob und unter welchen Voraussetzungen digitale Endgeräte Lernprozesse fördern können.

Die Umstellung vom traditionellen Unterricht zum Unterricht mit 30 Schüler-Tablets verlangte von den beteiligten Lehrerinnen und Lehrern zunächst einen hohen zeitlichen Arbeitsaufwand. Die Lehrerinnen und Lehrer müssen sich in Apps und Lernplattformen neu einarbeiten und dazu passende Aufgabenstellungen erarbeiten. Zusätzlich sollte in Tablet-Klassen immer die Frage im Vordergrund stehen, ob der Einsatz der Technik an dieser Stelle im Unterricht sinnvoll ist und ob durch die Aufgabe am mobilen Endgerät wirklich ein Mehrwert für die Lernenden entsteht. Nach ersten Erfahrungen in den Tablet-Klassen beantragten einige Lehrerinnen und Lehrer zusätzliche fachspezifische Fortbildungen, um den Unterricht mit Schüler-Tablets noch besser zu machen.

Rechtlicher Einschub: Datenschutz und Lernplattformen

Aus Gründen des Datenschutzes dürfen im schulischen Kontext Plattformen wie WhatsApp oder Dropbox nicht genutzt werden. Zum sicheren Umgang mit personenbezogenen Daten wurde am Friedrich-Gymnasium ein eigenes Kommunikationsportal (Kopano – Mail, Termine, Kontakte, Chat, Videokonferenz …) und eine eigene Cloud (Nextcloud) auf dem internen Schulserver (LogoDIDACT, SBE) eingerichtet. Als großen Mehrwert für den Unterricht in Tablet-Klassen zeigte sich der spontane und flexible Einsatz von Lernplattformen, mit denen individuell und binnendifferenziert gearbeitet werden kann. Am Friedrich-Gymnasium werden derzeit die Lernplattformen Bettermarks im Fach Mathematik, FeedBook im Fach Englisch und Tipp10 im Fach Deutsch erprobt. Bei Bettermarks kann der Lehrende allen Schülerinnen und Schülern Rechenaufgaben in Form eines digitalen Arbeitsblattes passend zum Unterricht zuweisen (Bild 6). Der Lernprozess beim Lösen der Matheaufgabe am Schüler-Tablet wird dabei durch gestufte Hilfen und diagnostische Rückmeldungen konstruktiv unterstützt. Die Lehrkraft sieht auf seinem Tablet sowohl zu Hause als auch im Unterricht, mit welchem Erfolg die einzelnen Schüler das Arbeitsblatt bearbeitet haben. Gleichzeitig wird ihm angezeigt, wenn bei einer gestellten Aufgabe wiederholt Probleme aufgetreten sind. Abhängig von den Ergebnissen, kann er einzelnen Lernenden weitere Aufgabenblätter digital zuweisen oder die problematischen Aufgaben im Unterricht im Plenum besprechen. Aufgrund der hohen Akzeptanz der Lernplattform bei Schülern, Eltern und Lehrern, ist diese inzwischen zu einem alltäglichen und beinahe unverzichtbaren Bestandteil des Mathematikunterrichts geworden. Da Lernplattformen personenbezogene Daten verarbeiten und speichern, dürfen diese im Unterricht nur pseudonym eingesetzt werden. Im Landesdatenschutzgesetz von Baden-Württemberg gelten Pseudonyme jedoch als personenbezogene Daten. Jede Schule muss daher mit dem Anbieter der jeweiligen Lernplattform einen individuellen Vertrag zur Auftragsdatenverarbeitung abschließen, der bis zu 14 Seiten umfassen kann.

Bild 6: Arbeiten mit der Lernplattform Bettermarks

Fazit

Die Einführung von Smartphones und Tablets in den regulären Unterricht erfolgte am Friedrich-Gymnasium Freiburg über mehrere Jahre hinweg in fünf Schritten. Der abgestufte Weg bot die Möglichkeit, durch unterrichtspraktische Beispiele viele Vorbehalte von Lehrern, Schülern und Eltern gegenüber dem mobilen Lernen und der Technik abzubauen. Gleichzeitig konnten die technischen Komponenten (WLAN, Dongles, Cloud, MDM-Systeme) schrittweise erprobt, ausgewählt und an die pädagogische Nutzung im Klassenzimmer angepasst werden.

Der Weg zur digitalen Schule ist am Friedrich-Gymnasium noch längst nicht abgeschlossen: Mit den täglichen Erfahrungen im Klassenzimmer, der Nutzung von immer mehr Lernplattformen, dem Einsatz von neuen Sensoren und der Erprobung von neuen Technologien wie Augmented-Reality entwickelt sich der digitale Unterricht, die pädagogische Erfahrung und somit die ganze Schule ständig weiter.

Immer wieder betont werden muss jedoch, dass der Einsatz von Smartphones und Tablets nur eine von vielen Möglichkeiten ist, den Unterricht noch besser zu machen. Es kommt auf die ausgewogene Mischung von analogen und digitalen Unterrichtsinhalten an: Nach jeder Hausaufgabe auf dem Tablet gibt es eine Hausaufgabe im Heft. Das Ziel am Friedrich-Gymnasium ist nicht die papierlose Schule und auch die alte Kreidetafel behält ihren festen und bewährten Platz im Klassenzimmer. Der Erfolgsfaktor für guten Unterricht ist nicht der Einsatz von Smartphones und Tablets – es ist und bleibt der begeisterte, motivierte und engagierte Lehrer.

Anmerkungen

[1] Vogt, P.; Kuhn, J. & Gareis, S. (2011). Beschleunigungssensoren von Smartphones: Beispielexperimente zum Einsatz im Physikunterricht. In: PdN-PhiS. 7/60, S. 15 – 23.

[2] Kuhn, J. & Vogt, P. (Hrsg). iPhysicsLabs. Monatlich erscheinende Kolumne in The Physics Teacher (seit 02/2016).

[3] Literaturübersicht mit 60 Artikeln zu Experimenten mit dem Smartphone (Stand: 01. 05. 2015) Download: http://bit.ly/1RCtK2q

[4] Bronner, P. (2013). Differenzierung im Physikunterricht mit offenen Aufgaben und forschendem Lernen, PdN Physik, 6(62)

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