Sind intelligente Lernplattformen bereits praxistauglich?

Intelligente Lernplattformen wollen das individuelle Lehren und Lernen fördern, indem sie sich an die Lernpräferenzen ihrer Lerner anpassen, Empfehlungen bei „Wissenslücken“ geben oder Übungsaufgaben automatisch korrigieren. Sie streben an, Lehrkräfte zu entlasten, um ihnen mehr Freiraum zur individuellen Lernförderung zu geben. Am Beispiel der in Entwicklung befindlichen MINT-Lernplattform von SupraTix werden diese Herausforderungen hier betrachtet.

So könnte die Unterrichtsvorbereitung der Zukunft aussehen: Es ist 20.00 Uhr. Die Planung für den morgigen Chemie-Unterricht in der 8. Klasse steht an. Bevor Sie starten, schauen Sie auf der Lernplattform nach, ob alle Schülerinnen und Schüler ihre Hausaufgabe zum virtuellen Experimentieren erledigt haben. Schnell können Sie sehen, ob sie den Lehrinhalt verstanden haben. Mit dem Ergebnis sind Sie unzufrieden? Dann planen Sie über die Lernplattform per Drag-and-drop Ihren morgigen Unterricht neu. Dabei setzen Sie kostenfreie OER-Inhalte (Open Educational Resources) ein, die Sie noch etwas an Ihre Anforderungen anpassen. Zusätzlich werden Sie mit der Klasse virtuelle Experimente durchführen. Nach dem Unterricht teilen Ihnen einige Schülerinnen und Schüler dann mit, dass ihnen diese Wiederholung geholfen hat und sie sich auf die nächste Stunde freuen. Sie bemerken: Seitdem Sie eine intelligente Lernplattform für Ihre Unterrichtsplanung, für die Erstellung Ihrer Lehrinhalte und die Binnendifferenzierung einsetzen, ist Ihre Vorbereitung kürzer und Sie werden noch mehr zu einem Lernberater, der das individuelle Lernen seiner Schülerinnen und Schüler stärkt.

Was müssen Lernplattformen können?

Damit dieses Szenario in naher Zukunft eintreten kann, stehen die Lernplattformen vor großen Herausforderungen. So müssen sie sich der Frage stellen, wie z. B. die Lehrzieltaxonomien von Bloom zu integrieren sind und müssen die unterschiedlichen Tempi zwischen technologischer und pädagogischer sowie sozialer Entwicklung abstimmen. Dieser Spagat kann nur geleistet werden, wenn der einzelne Lernende im Fokus der Entwicklung steht. Dies erfordert eine enge Zusam­men­arbeit mit Medienpädagogen und Fach­didaktikern, um Lösungen für das aktive, selbstgesteuerte Lernen zu finden.

Vier Merkmale des E-Learning

Damit das individuelle Lernen gefördert werden kann, muss jede Lernplattform folgende vier zentrale Merkmale des E-Lear­ning erfüllen:

  • Multimedialität (Einbinden verschiedener Medien)
  • Multimodalität (Ansprechen verschiedener Sinnesorgane)
  • Multicodalität (Einbinden verschiedener Informationscodierungen)
  • Interaktivität (Verfügbarkeit diverser Steu­erungs- und Eingriffsmöglichkeiten)

Diese vier Merkmale beeinflussen aber nicht zuletzt auch den wirtschaftlichen Aspekt der Projekte, denn Lernplattformen mit ihren digitalen Inhalten benötigen Personal, Technologien, Know-how und Kapital. Damit ein nachhaltiger Wandel sowie die alltägliche Nutzung der digitalen Bildung möglich sind, werden also tragfähige Geschäftsmodelle benötigt. Bekanntlich steht z. B. Schulen für die digitale Bildung kaum Budget zur Verfügung. Dennoch profitieren sie von Lernplattformen, da kostenfreie OER-Inhalte deren Einsatz im Schulalltag ermöglichen.

Die MINT-Lernplattform von SupraTix

Die im Oktober 2016 startende MINT-Lernplattform von SupraTix ist gekennzeichnet durch ihren Fokus auf die Fächer Chemie, Mathematik, Biologie, Informatik und Physik sowie durch eine Vielzahl an weiteren Funktionen (z. B. „Intelligenz“, „Factory“, „Teaching“). Sie unterstützt den Einzelnen beim Lernen und virtuellen Experimentieren in Echtzeit mittels Cloud-Simulator. Zudem werden auf der Lernplattform Konzepte der Gamifizierung realisiert. Sie motivieren durch High­scores und gewonnene Awards zum selbstständigen Lernen.

Spezielle Funktionen auf der Lernplattform wie z. B. „Intelligenz“ (Lernpräferenz, Qualifikationsprofil und Wissenslücke), stehen den Lernenden zur Seite. Die „Lernpräferenz“ wird automatisch aus dem Lernverhalten des Nutzers und seiner Ergebnisse bei den Überprüfungen ermittelt. Im Hintergrund passt sich die Lernplattform so an die Lernpräferenz an, sodass die Lernmotivation steigen kann. Mittels „Qualifikationsprofil“ wird dem Lerner sein Potenzial aufgezeigt. Hieraus leitet sich dann die „Wissenslücke“ ab. Sie bietet jedem einzelnen Lerner individuelle Lernempfehlungen an.

Forschendes Lernen im virtuellen Labor

Lernplattformen können exploratives Lernen fördern. Dafür bietet – nach Schulmeister – der Einsatz digitaler Medien zur Information, Kommunikation und Reflexion eine bestmögliche, individuelle Unterstützung an. Auf der MINT-Lernplattform realisiert bzw. unterstützt dies ein Labor, das virtuelles Experimentieren in Echtzeit ermöglicht. Dieses virtuelle Experimentieren (z. B. zum Thema chemische Reaktion) basiert auf einem mathematischen Modell. Besonders sind die Parameter (z. B. Druck, Temperatur), über die virtuell der Reaktionsverlauf beeinflusst werden kann.

Vielfalt der MINT Inhalte auf der Lernplattform

Grundsätzlich bezieht sich Lehr- und Lerninhalt auf der Lernplattform von SupraTix auf eine konkrete Frage wie „Was sind Eigenschaften von Sauerstoff?“ Dadurch erhöht sich der Merkeffekt beim Lernenden. Folgende Arten von Inhalten stehen zur Verfügung: multimediale Inhalte, interaktive Grafiken und Mini-Spiele. Diese stehen als OER- und überprüfte Open Access- sowie Premium-Inhalte zur Verfügung. Die Inhalte sind fachdidaktisch überprüft. Parallel können Lehrende über die Lernplattform auch eigene Inhalte intuitiv erstellen und an Dritte unter einer CC- oder kommerziellen Lizenz anbieten.

MINT-Lernplattform SupraTix

Lernen im virtuellen Labor

Ausblick

Erste Erfahrungsberichte zeigen sowohl für den Bereich des forschenden Lernens als auch für die Lernplattform selbst eine große Akzeptanz. Alle Beteiligten, sowohl die Schülerinnen und Schüler als auch die Lehrkräfte beginnen beim Lernen mit der Lernplattform gemeinsam von vorne. So werden die Lehrerinnen und Lehrer selbst wieder zu Lernenden, wobei ihnen zusätzlich Funktionen den Alltag vereinfachen. In der Praxis verwenden Lehrende Schul­bücher unterschiedlicher Verlage, um ihren Unterricht durchzuführen. In naher Zukunft möchte die Lernplattform durch die Funktion „Teaching“ Lehrkräften ermöglichen, aus einem Fundus von Lehr­inhalten den Unterricht zu planen und durchzuführen. Zusätzlich können sie eigene OER-Inhalte erstellen und der Community zur Verfügung stellen. Dafür werden keine Programmierkenntnisse benötigt. Ob in der Schule oder in Unternehmen, letztendlich soll Lernen Spaß machen und nachhaltig sein. Intelligente Lernplattformen sind auf dem Weg dahin, ihren Beitrag dafür zu leisten. Sie können Lehrende entlasten, damit diese sich noch mehr ihren pädagogischen Aufgaben widmen können.

Ralph Scholze

Links und weitere Informationen

#excitingEDU – neues Forum für digitalen Unterricht

Als Computer in den 60ern langsam begannen, die Arbeitswelt zu revolutionieren, hätte es wohl kaum jemand für möglich gehalten, dass diese sperrigen Geräte in verschlankter Form als Personal Computer (PC) zwanzig Jahre später die Schreibtische der Privathaushalte erobern würden. Aus dem Großrechner war ein Arbeitsinstrument für den Hausgebrauch und ein Freizeitmedium geworden. Aktuell beobachten wir eine umgekehrte Entwicklung: Was als Unterhaltungs- und Alltagstechnik begann, erweist sich zunehmend auch für andere Lebensbereiche als sinnvoll.

 

Tablets und Smartphones, aber auch alle anderen digitalen Gadgets dringen als nützliche Werkzeuge in die Arbeitswelt, inbesondere aber auch in den Bildungsbereich vor. Von einer sich ankündigenden Bildungsrevolution ist verschiedenen Ortes gar die Rede. Welche Auswirkung hat die Digitalisierung auf die Schulpraxis, wie lassen sich digitale Medien bestmöglich in den Unterricht integrieren? Welche technischen Anforderungen müssen bewältigt werden?

Bei aller Umbruchsrhetorik

Das digitale Klassenzimmer ist in Deutschland derzeit weit eher Vision als Realität. Die Gründe hierfür sind vielschichtig. Sie beginnen bei Problemen der technischen Ausstattung von Schulen, reichen über ungeklärte Lizenzfragen bei der Nutzung von Inhalten und Programmen und enden bei verbreiteten Vorbehalten gegenüber dem Einsatz neuer Technologien, die sich für Lehrer im Berufsalltag nicht selten zunächst einmal als Ärgernis bemerkbar machen, z. B. in Gestalt von abgelenkten Schülern, die das Facebook-Posting dem Fachunterricht vorziehen. Ein Masterplan für die Einführung digitaler Techniken an Schulen existiert bis dato nicht. Einzelne Bundesländer, wie Baden-Württemberg, preschen mit digitalen Bildungsoffensiven vor, vermeiden aber angesichts der drohenden Investitionskosten allzu verbindlich zu werden.

Basis ergreift die Initiative

Dort wo Unterricht mit digitalen Medien gemacht wird, geht die Initiative zum digitalen Klassenzimmer zumeist von der Basis aus. Pioniere sind am Werk: Lehrer, die das Potenzial der neuen Medien für die Ausbildung erkannt und Spaß am Umgang mit Technik haben, entwickeln eigene Ideen, wie sie einzelne Anwendungen und Medien didaktisieren und gewinnbringend in die Schulpraxis integrieren können. Auch wenn der Prozess der Digitalisierung im Bildungsbereich weitgehend unreguliert verläuft und nicht selten noch skeptisch betrachtet wird, so hat sich doch auf vielen Ebenen inzwischen die Erkenntnis durchgesetzt, dass die Chancen der Digitalisierung überwiegen.

Mittelfristig dürfte die Entwicklung unumkehrbar sein

Der Wandel wird angetrieben durch die Begeisterung, mit der junge Menschen neue Medien verwenden, durch die Selbstverständlichkeit, mit der digitale Techniken inzwischen im Alltag der Schülerinnen und Schüler verankert sind und schließlich durch die nicht wegzudiskutierenden Möglichkeiten, die sich durch die neuen Werkzeuge für deren Qualifizierung ergeben.

Digitale Bildung

Zur digitalen Bildung gehört zuvorderst die mediengestützte Wissensvermittlung allgemeinbildender Inhalte. Dazu gehört aber auch der Erwerb von Informatikkenntnissen als Teil einer berufsqualifizierenden Vorbereitung auf die digitale Arbeitswelt von morgen. Und schließlich gehört dazu auch Aufklärungsarbeit: Die Sensibilisierung von Schülerinnen und Schülern für die möglichen Konsequenzen ihres digitalen Handelns und für die Gefahren eines unreflektierten Mediengebrauchs, mit dem Ziel, sie auf diesem Wege in ihrer Urteilsfähigkeit hinsichtlich einer situationsadäquaten Verwendung von Medien zu stärken.

Einsatz im Unterricht

Die Möglichkeiten neuer Technologien für die Umsetzung dieser Ziele sind vielfältig. Sie reichen vom spielerischen Wissenserwerb, über die mediale Kollaboration bis hin zum Einsatz von Erklärvideos: Digitale Medien können das Lehren in vielen Aspekten so unterstützen und das Lernen erleichtern. Neue Schulformen wie etwa die Gemeinschaftsschule, die das Prinzip der Differenzierung von außen nach innen verlagern, erhöhen zusätzlich den Bedarf nach individueller Förderung und damit nach Lernmitteln, die auf den jeweiligen Leistungsstand der Schülerinnen und Schüler abgestimmt werden können.

Community

Es ist also viel in Bewegung und die Situation für Entscheidungsträger, Lehrer und Eltern häufig unübersichtlich. Die neue digitale Plattform #excitingEDU der Klett MINT GmbH sorgt für Orientierung. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, den technisch induzierten Wandel im deutschen Schulsystem mit zahlreichen Hilfestellungen zu begleiten und sich das Ziel gesetzt, im schulischen Bereich zur ersten Adresse für alle Fragen rund um das Thema Digitale Bildung zu werden. Angeboten wird ein Forum, das Lehrer zusammenführt, Ratsuchenden weiterhilft und Informationen rund um das Thema bündelt.
Das Angebot ruht im Wesentlichen auf drei Säulen. Im Bereich „Netzwerk“ finden Akteure im Feld Digitale Bildung Gleichgesinnte. Pioniere treffen hier auf Pädagogen, Pädagogen auf Administratoren, mit dem Ziel sich gegenseitig zu unterstützen, Hilfestellungen zu geben und neue Ideen voranzubringen. Entwickler haben wiederum die Chance mit den Nutzern in den Dialog zu treten. Die zweite Säule bildet das Informationsangebot zum Thema Digitale Bildung. Erfahrungsberichte beleuchten Best Practice-Beispiele, journalistische Beiträge stellen neue Applikationen vor, Profis geben Tipps zur digitalen Infrastruktur. Die dritte Säule bilden Beteiligungsformate – ein Markt der Möglichkeiten: Wer dabei sein will, findet hier verschiedene digitale Interaktionsformate.

Veranstaltungen

Bei allen medialen Möglichkeiten bleibt aber auch bei der Digitalisierung die persönliche Begegnung der zentrale Motor aller Entwicklungen. #excitingEDU führt den Anwender nicht nur virtuell zusammen, sondern veranstaltet auch hochkarätig besetzte Kongresse zum Thema, wie den „Lehrerkongress“, bei dem auf einer Vielzahl von Workshops der persönliche Austausch rund um das Thema Digitale Bildung gepflegt wird.

Der Einsatz digitaler Medien kann natürlich nicht darauf abzielen, Lehrkräfte zu ersetzen. Vielmehr geht es um den kreativen Umgang mit neuen Lehr- und Lernmitteln, um die Unterrichtsgestaltung den vielfältigen Bedingungen und Bedürfnissen entsprechend zu optimieren. Welche Mischung hier Erfolg verspricht, welche Voraussetzungen einzelne Lösungen bieten und welchen Spaß und welche Faszination der Einsatz digitaler Medien bieten – all dies klärt: #excitingEDU.

Unsere kosmische Nachbarschaft im All – das Sonnensystem

Wie entstand unser Sonnensystem? Was gehört zu unserem Sonnensystem alles dazu? Wie schwer ist die Sonne im Vergleich zu allen anderen Himmelskörpern des Sonnensystems? Und wie viele Erden passen entlang des Sonnendurchmessers aufgereiht in die Sonne? Antworten liefert das erste Kapitel des Materials „Unser Sonnensystem“.

 

Die alters- und lehrplangerechte Material „Unser Sonnensystem“ wird gemeinsam vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und von Klett MINT herausgegeben und sind für Grundschulen und weiterführende Schulen (3. bis 6. Jahrgangsstufe) konzipiert. Das Material macht die Schülerinnen und Schüler mit unserer „kosmischen Nachbarschaft“ bekannt und ermuntert sie dazu, sich mit naturwissenschaftlichen Fragen und Technik zu befassen.

Faszinierende Mitmach-Experimente zu unserem Sonnensystem

Und wie weit sind Merkur, Venus, Erde und Mars von der Sonne entfernt? Anhand der einfachen Mitmach-Experimente entwickeln die Schüler ein Grundverständnis für unsere kosmische Nachbarschaft im All: das Sonnensystem. Der Einstieg in das Thema Sonnensystem wird im Plenum behandelt. Beispielsweise mit einer Wasserschale und Pfefferkörnern können Sie nachstellen, wie sich das Sonnensystem gebildet hat und schaffen so ein Gefühl für die Dimensionen und Maße des Planetensystems.

Das Sonnensystem im Überblick

1. Sonnensystem im Überblick

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Blick ins Universum

Astronomie in der Schule – ist das nicht nur ein Nischenfach? Zahlreiche Lehrerinnen und Lehrer, die zum Teil seit Jahrzehnten astronomische Inhalte unterrichten, wissen, dass Astronomie vor allem ein Thema ist, mit dem sich auch solche Schülerinnen und Schüler an die Physik heranführen lassen, die sich ansonsten kaum oder gar nicht für das Fach begeistern.

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Mehr Wohlbefinden für Schüler und Lehrer

Die „gute gesunde Schule“ rückt zunehmend in den Fokus – ein Konzept, das Pädagogik und Prävention zusammenführt. Fast ist es eine Binsenweisheit: An einer guten Schule – also in einer Schule, in der das soziale Klima stimmt, in der Lehrkräfte mehr als nur ihr jeweiliges Fach im Blick haben, in der das Kollegium gemeinsam stets um Verbesserungen bemüht ist – passieren weniger Unfälle und es gibt weniger Gewalt unter Schülerinnen und Schülern. Gleichzeitig wird dort mehr gelernt, weil sich die Schulqualität auch auf die Schülerleistungen auswirkt. Der Zusammenhang ist naheliegend.Continue reading

Naturwissenschaftliche Herausforderungen

Eigene Ideen verfolgen, Praxisluft schnuppern oder sich mit anderen klugen Köpfen messen – Argumente für die Teilnahme an Schülerwettbewerben gibt es viele. Aktuell zählt die Arbeitsgemeinschaft bundesweiter Schülerwettbewerbe mehr als 300 Wettbewerbe für Schülerinnen und Schüler. Viele davon haben einen naturwissenschaftlichtechnischen Schwerpunkt.

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Functional Food – wie funktioniert das?

Naschen und gleichzeitig etwas für die Gesundheit  tun, wen würde das nicht locken? Vitamin-C angereicherte Süßigkeiten und  Säfte gehörten zu den ersten Produkten, bei  denen mit einem gesundheitlichen Effekt von  Zusatzstoffen geworben wurde. Inzwischen  ist das Angebot solcher funktioneller Lebensmittel  groß und unübersichtlich geworden.

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