Gastbeitrag

Das intelligente Klassenzimmer

Egal ob mit analogen oder digitalen Medien – der Großteil des Lernens findet im Klassenzimmer statt. Zusammen können sie Lernräume verändern. Von Julia Knopf, Kevin Müller und Michael Nagel

14.10.2020 Bundesweit Artikel didactaDIGITAL - Aktuelles rund ums Lehren & Lernen mit neuen Technologien
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Digitale Medien in Klassenzimmern gehören zum Schulalltag. Der Laptop während Recherchephasen, das Arbeiten im Computerraum oder auch das private Smartphone in der Pause – Schüler/-innen und Lehrkräfte erweitern den Lernraum Schule tagtäglich mit digitalen Angeboten. Doch finden digitale Medien selten auch Einzug in den konkreten Unterricht. Es ist eher ein Nebeneinander der digitalen und analogen Medien und weniger eine Kombination.

Der Unterricht im klassischen Klassenzimmer lässt sich schon heute mit einfachen Mitteln digital unterstützen. Ob Whiteboards, Augmented Reality oder Learning Management Systeme – durch die digitale Erweiterung des Klassenraumes werden Lernsituationen flexibel und individuell gestaltet.

Möglichkeit 1: Kollaborativ und kooperativ arbeiten mit dem Whiteboard

Seit jeher ist die Tafel der Fokus eines jeden Klassenraumes. In vielen Klassenzimmern wird die klassische Tafel von einer digitalen Alternative, einem Whiteboard, ergänzt oder ersetzt. Das Whiteboard ist ein überdimensionaler Bildschirm, der wie eine Tafel beschrieben werden kann. Gleichzeitig kann es aber auch wie ein Computerbildschirm digitale Inhalte anzeigen. Konkret: Es verbindet alle Möglichkeiten der analogen Tafel mit digitalen Elementen wie einem Internet-Browser, Textverarbeitungs- und Zeichenprogrammen. Der größte Vorteil eines Whiteboards: Auf ihm können Inhalte wie gelöste Aufgaben im Mathematikunterricht oder geschriebene Texte im Deutschunterricht blitzschnell angezeigt werden. Verknüpft mit Tablets oder Notebooks der Schüler/-innen wird das Whiteboard so zur kollaborativen Tafel – Arbeitsergebnisse werden unmittelbar für alle angezeigt. Das Brainstorming einer Gruppe kann direkt mit den Ergebnissen einer anderen verglichen werden. Oder aber ein gemeinsames Tafelbild wird gleichzeitig und kollaborativ gestaltet.

Das Whiteboard geht über eine reine Tafel-Alternative hinaus. Es macht den Klassenraum zum Makerspace. Die Schülerinnen und Schüler produzieren selbst Inhalte, die flexibel am Whiteboard angezeigt und verändert werden können. Im Gegensatz zur klassischen Tafel können die Inhalte nicht nur jederzeit ausgetauscht und verglichen, sondern vor allem auch abgespeichert werden. So kann die Klasse auch Tage später an einer Mind-Map oder einem Tafelbild weiterarbeiten.

Möglichkeit 2: Multimediales Lesen mit Augmented Reality

Da sich das Lesen in digitalen Medien vom Lesen in analogen Kontexten unterscheidet, sind traditionelle Bücher nicht aus dem Repertoire von Lehrkräften wegzudenken. Die klassischen Medien können jedoch digital unterstützt werden.

Augmented Reality-Apps nutzen das analoge Buch als Anker in der Realität. In den Büchern werden Wörter, Überschriften oder Bilder zu Markern, die – werden sie mit einem Tablet oder Smartphone gescannt – zusätzliche digitale Erweiterungen wie Spiele, Videos oder weiterführende Informationen auf dem Bildschirm des Gerätes einblenden. Das analoge Buch wird dadurch zu einer multimedialen Lesewelt und führt zu einer neuen Flexibilität im Leseprozess: Die Schüler/-innen entscheiden während der Lektüre selbstständig, welche der digitalen Erweiterungen sie rezipieren möchten, oder an welcher Stelle sie Zusatzinformationen benötigen. Oder aber sie lesen das Buch ganz ohne digitale Erweiterungen. Für Lehrkräfte bedeutet das: Neben dem analogen Buch, dem rein digitalen E-Book oder Ähnlichem wird das Handlungsrepertoire von Lehrkräften durch digitale Erweiterungen ergänzt – beispielsweise zur Leseförderung, zur Differenzierung oder als Unterrichtsgegenstand.

Möglichkeit 3: Flexibles Lernen mit Learning Management Systemen

Digitale Unterstützung im Klassenzimmer macht die Schülerinnen und Schüler zu Entscheidern über ihr eigenes Lernen. Zwar erweitern die Angebote das Handlungsrepertoire von Lehrkräften enorm, doch der digitale Lernraum ist für Lehrkräfte schwerer zu organisieren als das physische Klassenzimmer. Häufig fehlen den Lehrkräften technologische Kenntnisse und Kompetenzen.

Einige Schulen setzen zur Organisation und zur Dokumentation digitaler Lernelemente auf ein Learning Management System, kurz LMS. Innerhalb eines LMS werden Lerndaten wie Stundenpläne, Noten und Bewertungen sowie bearbeitete Aufgaben und ihre Lösung gespeichert. Gerade der digitale Klassenraum muss aufgeräumt und organisiert werden: Wo genau lege ich Arbeitsergebnisse ab? An welcher Stelle gebe ich an, welche Aufgaben bearbeitet wurden? Gibt es eine Funktion, um sich mit Mitschülern auszutauschen? In einem klassischen LMS werden die generierten Lerndaten lediglich gespeichert. Aufgabe eines modernen LMS sollte es aber sein, eine ganzheitliche Analyse der Lerndaten zu gewährleisten, um passgenaue Lehr- und Lernmodule zu generieren. Nur dann ist es möglich, eine individualisierte Kompetenzförderung auf der Basis der erhobenen Daten zu erreichen.

Von der traditionellen Umgebung zum intelligenten Lernraum
Die Beispiele zeigen, dass durch den Einsatz und die intelligente Vernetzung unterschiedlicher Medien neue Lernsituationen geschaffen werden können. Als Smart Learning Environment bezeichnet man Lernräume, in denen analoge und digitale Medien zu einer Einheit verschmelzen. Solche Lernräume bringen Schüler/-innen in neue Lernsituationen, in denen sie sowohl kollaborativ als auch selbstbestimmt und individuell agieren. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten – sowohl für Lehrkräfte als auch für die Schülerinnen und Schüler.

Die Verbindung von Didaktik und Technologie
Es braucht für Smart Learning Environments didaktische und technologische Kompetenzen. Ein Beispiel: Ein regulärer Raum wird an allen vier Wänden mit Videoprojektoren bestrahlt. Dadurch entsteht eine 360-Grad-Darstellung, die den gesamten Klassenraum zu einem Projektionsraum werden lässt. Je nach Inhalt der digitalen Projektionen, taucht man in unterschiedlichste Welten ein, beispielsweise in eine Unterwasserwelt, das antike Griechenland oder den Weltraum. Diese immersiven Erlebnisse können durch weiterführende Hintergrundinformationen in Form von Texten, Videos und interaktiven Grafiken didaktisch aufgewertet werden. In den neu entstandenen Lernräumen können die Schülerinnen und Schüler über Sensoren mit den Elementen an der Wand interagieren, sie bewegen und neu anordnen.

Die Vorteile intelligenter Lernräume
Smart Learning Environments erweitern den didaktischen Horizont und bieten grundlegende Vorteile: Es ist aufgrund der digitalen Geräte möglich, den Lernkontext exakt zu bestimmen. Hierzu zählen triviale Eigenschaften wie Ort und Zeit – darüber hinaus aber auch die medialen Gegebenheiten und die bereitgestellte Infrastruktur. Daraus ergeben sich neue Möglichkeiten zur Schaffung intelligenter Lernsituationen. Auf der Grundlage persönlicher Faktoren und Lernvoraussetzungen kann eine umfassende Lernstandsanalyse eines jeden Schülers durchgeführt werden. Dadurch ist es im letzten und entscheidenden Schritt möglich, die Lernsituation adaptiv auf die Bedürfnisse anzupassen – jede Schülerin und jeder Schüler wird zur richtigen Zeit und am richtigen Ort adäquat beim Lernen unterstützt. Dabei können sowohl das gewählte Medium, die Benutzeroberfläche sowie der Lerninhalt selbst und die Gestaltung der Aufgaben- und Übungsformate individuell angepasst werden. Ein Beispiel: Mithilfe eines intelligenten Stifts werden während des Schreibens
über Sensoren wichtige Daten wie der Schreibdruck oder die Schreibgeschwindigkeit erhoben. Anschließend kann die Lehrkraft aus diesen Daten Schwierigkeiten identifizieren.

Mit Lerndaten zu individuellen Lernprofilen
Wie bei den meisten intelligenten Anwendungen benötigt man zur effektiven Umsetzung von Smart Learning Environments eine umfassende Datengrundlage. Diese besteht aus den benötigten Lernmaterialien, die zusammen mit methodischem sowie didaktischem Wissen in einer Datenbank gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden. Eingespeiste Daten aus Learning Management Systemen und anderen Wissensdatenbanken wie Lehrpläne ergänzen diese Datengrundlage. Darüber hinaus verfügen alle Lernenden über persönliche Lernprofile, in denen sowohl individuelle Lernhistorien als auch -präferenzen hinterlegt sind. Durch den Zugriff auf die persönlichen Profile lässt sich ein hoher Grad an Differenzierung erreichen.

Solche Daten können sowohl aus Interaktionen mit den digitalen Lerninhalten stammen als auch physiologischer Natur sein, zum Beispiel wenn Blickbewegungen aufgezeichnet werden.

Mit didaktischem Wissen zu neuen Lehr- und Lernmodulen
Ein wichtiger Faktor zur Schaffung authentischer Lernszenarien in intelligenten Lernräumen sind Kontextinformationen wie den Lernfortschritt. Diese Daten werden im intelligenten Lernraum kontinuierlich erfasst. Vor dem Hintergrund der persönlichen Lernprofile und des Lernkontexts schaffen Smart Learning Environments auf diese Weise individualisierte Lehr- und Lernmodule – der Lernraum wird kontextsensitiv didaktisiert. Konkret bedeutet das: Je nach Lernsituation fügen Smart Learning Environments die Lerninhalte in unterschiedlichen Kombinationen zusammen. Soll beispielsweise zum Mittelalter gelernt werden, bietet der Lernraum eine Burg als virtuelle Realität oder Romane oder Sachbücher zur vertiefenden Lektüre, an. Kurzum: Der Lernraum stellt zur richtigen Zeit und am richtigen Ort die richtigen Lerninhalte zur Verfügung.

Vernetzte Medien ermöglichen flexibles Lernen
Je nach Ausstattung kann bei der Bereitstellung der Lerninhalte auf unterschiedlichste digitale Medien zurückgegriffen werden. Allgemein gesprochen lassen sich die idealen Medien für einen intelligenten Lernraum in vier Kategorien einteilen: etablierte Medien, Datenbrillen, Appliances und immersive Projektionen. 

Prof. Dr. Julia Knopf leitet den Lehrstuhl Fachdidaktik Deutsch Primarstufe und das Forschungsinstitut Bildung Digital an der Universität des Saarlandes. Sie ist Gründungspartnerin der Beratungsunternehmen für digitale Medien KLEE – kreativ lernen und Erfolg erleben und der Didactic Innovations GmbH.

Kevin Müller ist Software Engineer bei der Didactic Innovations GmbH.

Michael Nagel ist Junior Consultant bei der Didactic Innovations GmbH und Lehrbeauftragter an der Universität des Saarlandes.

Etablierte Medien wie Tablets, Smartphones oder Laptops erlauben eine unkomplizierte Bereitstellung der Lerninhalte. Mittels Brillen für Augmented und Virtual Reality werden immersive Lernerlebnisse geschaffen
und verschiedenste Lerninhalte wie Lebensräume, historische Epochen oder physikalische Phänomene räumlich dargestellt sowie realitätsnah erfahrbar gemacht. Durch immersive 360-Grad-Projektionen mittels Beamern und großen Bildschirmen verändert sich der gesamte Klassenraum – die Nutzer/-innen können vollständig in authentische Lernsituationen eintauchen. Bei Appliances und IoT-Geräten – IoT steht für Internet of Things, das Internet der Dinge – handelt es sich um gewöhnliche Alltagsgegenstände, die durch bestimmte Computerhardware und -software intelligenter werden, beispielsweise eine intelligente Tafel oder ein intelligenter Füller. In Smart Learning Environments schaffen solche Geräte eine nahtlose Verbindung des analogen Lernraumes und der darin befindlichen Materialien mit digitalen Lerninhalten.

Das Besondere in Smart Learning Environments: Sämtliche Medien sind miteinander vernetzt. Eine Aufgabe, die auf einem Tablet begonnen wurde, kann beispielsweise in der virtuellen Realität weitergeführt werden. Die Sensordaten, die mittels Eye-Tracking beim Lesen eines Textes erhoben wurden, können zur Differenzierung genutzt werden. Daraus ergeben sich neue und personalisierte didaktische Möglichkeiten.

Dieser Beitrag wurde zuerst veröffentlicht in:
didacta DIGITAL - Aktuelles rund ums Lehren & Lernen mit neuen Technologien, Ausgabe 1/2020, S. 4-8, https://didacta-magazin.de/


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