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MINT-Unterricht

Lernen in Bewegung

iPads im naturwissenschaftlichen Unterricht

Charles Max

Richtig eingesetzt, heben Tablet-Computer wie das iPad den MINT-Unterricht auf ein ganz neues Qualitätsniveau: Die Schüler können mit ihnen Experimente dokumentieren, Daten sammeln und analysieren, audiovisuelle Präsentationen gestalten und – etwa in einer schulinternen Cloud – anderen Lerngruppen zur Verfügung stellen

Zusammen mit Paul und Isabel erstellt Anna gerade eine Präsentation zu „Atmung und Blutkreislauf“ auf einem iPad ihrer 6. Klasse. Sie haben bereits die angefertigten Fotos und Zeichnungen aus der Schul-Cloud heruntergeladen und in ihre Präsentation eingefügt (s. Abb. 1). Zusätzlich möchte die Gruppe auch noch ein Video von einem Versuch einbauen, mit dem sie ihren Mitschülern erklärt, wie man das Luftvolumen in den Lungen messen kann (s. Abb. 2). Leider entspricht das Video nicht genau ihren Erwartungen, und so beschließen die drei Schüler, den Versuch erneut aufzuzeichnen. Nach mehreren Aufnahme-Versuchen sind schließlich alle mit Inhalt, Blickwinkel, Bild- und Tonqualität des Clips zufrieden.

Jetzt muss alles ganz schnell gehen, da ihre Gruppe als erste die Ergebnisse vor der Klasse präsentieren soll. Die Lehrerin hat bereits das AppleTV eingeschaltet. Anna muss nur den Airplay-Knopf an ihrem iPad drücken und schon wird ihre Präsentation auf die große Leinwand projiziert.

Aktives Erkunden mit dem iPad

Das aktive Erkunden naturwissenschaftlicher Sachverhalte mit Tablets und einer schulinternen Cloud erfolgt im Rahmen des sciPADs-Projekts der Universität Luxemburg.1 Das iPad wird in diesem Projekt als interaktives Erkundungswerkzeug eingesetzt, das neben einem permanenten Internetzugang ein breites Spektrum an integrierten Datenerhebungsfunktionen aufweist.

Videoaufzeichnungen aus der Unterrichts-praxis belegen, wie intuitiv Schülerinnen und Schüler innerhalb und außerhalb des Klassenzimmers Daten mit dem iPad erheben. An unterschiedlichsten außerschulischen Lernorten, wie etwa beim Erkunden der Hecke im Herbst oder bei den Arbeitsabläufen auf der Baustelle, erstellen die Kinder ganz gezielt eigene Daten in Form von Foto-, Video- und/oder Tonaufnahmen.

Im Klassenzimmer werten die Schülerinnen und Schüler ihre Aufzeichnungen aus bzw. bearbeiten und diskutieren sie mit ihren Mitschülern. So suchen die Kinder von ihrem Arbeitsplatz aus nach weiterführenden Informationen im Internet oder in Dokumenten, die der Lehrer ihnen per E-Mail oder via App (z. B. Evernote) direkt auf den Tablets bereitgestellt hat. Mit bestimmten Apps scannen sie Buchseiten zum Unterrichtsthema oder fotografieren Wandkarten, Modelle bzw. Präparate im Klassenraum ab. Die Kinder tragen so Informationen zusammen, die über unterschiedliche Unterrichtsmedien verteilt sind, um diese anschließend im Hinblick auf das Lernthema miteinander zu kombinieren. Die iPads verlagern dabei das Sammeln von relevanten Informa­tionen aus spezifischen Klassenbereichen, wie etwa der Computer- oder Bibliothek-Ecke, in die Mitte der Schülergruppen.

Digitale und materielle Ressourcen im Einklang

Abb. 1: a) Zeichnung der Lunge in Paper53 und b) Mindmap in iThoughts HD

In den Projekt-Klassen führt der Einsatz der iPads zu einer Steigerung der Internet-Suchaktivitäten. Der regelmäßige Rückgriff auf web-basierte Technolo­gien wird durch den Umstand gefördert, dass die Tablets ohne aufwendige Anschlussvorrichtungen wie z. B. Kabel auskommen und unmittelbar am Arbeitsplatz der Schülerinnen und Schüler verfügbar sind.

Videoaufnahmen aus den Projektklassen zeigen, dass die Kinder die Tablets komplementär zu anderen Schulmaterialien wie Bücher, Taschenrechner, Papier, Stifte … bei ihren Lernaktivitäten einsetzen. Die iPads erweitern somit die Vielfalt der Lernressourcen zum Unterrichtsthema, sie ersetzen bestehende Unterrichtsmedien aber nicht.

Ergebnisse der eigenen Erkundungen kreativ aufbereiten

Die Tablets verfügen über vielfältige Apps, um gesammelte Informationen kreativ zu bearbeiten und zu neuartigen, multime-dialen Schülerproduktionen zusammenzufügen. Fotos, Bilder und Videos werden bearbeitet, beschriftet, neu zusammengesetzt und anschließend mit Textblöcken zu digitalen Präsentationen oder multimodalen Themenbüchern kombiniert (s. Abb. 3). Zudem produzieren die Schüler eigene Videos, wie etwa Erklärungen von Sachverhalten, Visualisierungen von eigenen Versuchen, digitale Erzählungen, Schülerkommentare zu eigenen Lernprodukten und -prozessen. Diese Produktionen verleihen mündlichen Ausdrucksformen einen bedeutsamen Rahmen und eine größere Relevanz im Unterricht. Einzelne Apps regen die 8- bis 12-jährigen Kinder an, inhaltliche Aspekte ihrer Beiträge mithilfe von Tabellen zu strukturieren bzw. sie mittels Schemata und Grafiken zu veranschaulichen.

Lernen im 21. Jahrhundert

Abb. 2: Einbinden des Versuchsvideos in die Präsentation

Dieser komplexe Schaffungsprozess appelliert nicht nur an die Kreativität und Imagination der Schülerinnen und Schüler, er fördert und erfordert auch kritisches Denken, digitale Medienkompetenz bzw. Fähigkeiten, wie etwa Information zu sammeln und auf ihre Relevanz hin zu filtern. Eine Zunahme der Ressourcen durch digitale Suchaktivitäten erfordert zudem, dass die Kinder Fähigkeiten und Strategien entwickeln, sich angesichts der Informationsflut selbstständig zurechtzufinden.

Strategien, die das Suchen und Eingrenzen von Informatio­nen betreffen, sind z. B., Suchbegriffe zu überlegen, adäqua­te Schlüsselwörter zu definieren oder einfache Konzeptkarten zu erstellen. Sie beinhalten auch das Verstehen der informationsspezifischen Strukturierung der Information über textliche, bildliche, grafische und tabellarische Darstellungsformate hinweg bzw. in unterschiedlichen multimodalen Kombinationen.

Arbeitsergebnisse mitteilen

Über alle Stadien einer Lernaktivität hinweg erlaubt das AppleTV-Gerät, die Arbeitsergebnisse der jeweiligen Schülergruppen unmittelbar mit der gesamten Klasse zu teilen und zu besprechen. Die meisten Kinder mögen es, ihre Arbeit und ihr personalisiertes Endprodukt mit ihren Klassenkameraden auszutauschen.

Daten auf der schulinternen Cloud sichern

Die meiste Zeit über arbeiten die Kinder paarweise oder in Gruppen mit den Tablets. Individuell nutzen es die Schülerinnen und Schüler vor allem, wenn sie eigene Lernerfahrungen mündlich, bildlich oder schriftlich dokumentieren. Ein expliziter 1:1-Einsatz, d. h. ein Gerät pro Schüler, wird bewusst nicht angestrebt. Die Schülerinnen und Schüler werden deshalb angehalten, ihre Daten stets auf der Cloud abzuspeichern um sie – unabhängig vom jeweiligen Gerät – bei der nächsten Lernaktivität wieder zur Verfügung zu haben. Das erfordert eine schnelle Anbindung der Schule an das Netz sowie ein gut funktionierendes WLAN in den Klassen. Dies stellte in den Projektschulen eine erste größere Herausforderung dar.

Aus der Flut der Apps, die für den schulischen Einsatz interessant erscheinen, kommen aus rechtlichen Gründen nur Programme zum Einsatz, die es erlauben, Daten und Dokumente auf der schulinternen Cloud abzuspeichern. Die kontrollierte Archivierung der Daten ist so jederzeit gewährleistet, denn deren Sicherheit hat oberste Priorität.

Gemeinsam lernen

Abb. 3: a) Foto mit dem iPad machen; b) Informationen im Internet suchen; c) Foto bearbeiten und beschriften; d) Endprodukt in der Klasse vorstellen; e) Online-Test über den Blütenaufbau

In den Projektklassen schaffen die iPads neue Lernkontexte, in denen jeder vom anderen lernen kann. Im Vorfeld sind keine großen Vorkenntnisse über die Tablets nötig. Es muss jedoch ein grundlegendes Interesse beim Lehrenden bestehen, mit den Geräten im Unterricht zu arbeiten. Die Motivation und das Engagement der Lehrperson sind ausschlaggebend und eine Grundvoraussetzung für einen produktiven und erfolgreichen Einsatz der Tablets im Unterricht.

Unsere Untersuchungen zeigen, dass iPads das Lernen im NaWi-Unterricht in verschiedener Hinsicht unterstützen:

  • Sie gewähren Zugang zu einem breiten Spektrum von Lernressourcen, die sich leicht miteinander verknüpfen lassen.
  • Sie vereinfachen die multimediale Dokumentation naturwissenschaftlicher Phänomene und das Erstellen multimodaler Schülerproduktionen.
  • Sie ermöglichen einen unmittelbaren Austausch zu Schülerproduktionen im Prozess ihrer Entstehung (via AppleTV und Cloud).
  • Sie unterstützen die Ko-Konstruk­tion von Sachzusammenhängen und die Selbstreflexion der Schülerinnen und Schüler zu eigenen Lernleistungen.

Der Einsatz der iPads im Unterricht weckt bei den Schülerinnen und Schülern ein starkes Interesse und eine große Begeisterung, die sich motivationssteigernd auf ihr Engagement und Lernen auswirken. Im Laufe der zwei Projektjahre sind die Tablets zu einem vertrauten Lerntool in den Klassen geworden, welche die Kinder inzwischen auch in andern Schulfächern ganz selbstverständlich benutzen.

! Anmerkung

(1) Das Forschungsprojekt sciPADs untersucht die Auswirkungen mobiler Technologien auf das Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht der Grundschule bzw. der Sekundarstufe I; s. a. http://wwwen.uni.lu/recherche/flshase/education_culture_cognition_and_society_eccs/research_institutes/cognitive_science_and_assessment_cosa/cosa_projects_phd_theses_and_publications/scipads_creative_inquiry_through_ipads_and_cloud_learning_in_elementary_science

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