Wenn es darum geht, den Schulunterricht zu digitalisieren, denkt und handelt Deutschland noch sehr technisch. Digitale Bildung benötigt aber mehr als optimale IT-Infrastrukturen. Soll digitaler Unterricht zum Erfolg führen, müssen pädagogische Konzepte und Lernmaterialien ein digitales Update bekommen. Dazu braucht es auch einen engeren Schulterschluss zwischen Bildungsforschern und IT-Unternehmen.
Es ist Montag. Physik in Klasse 9a. Nora und Paul schimpfen. Auswertungen der Wetterstationen ergaben, dass die Feinstaubbelastung an diesem Tag auf ihrem Sportplatz sehr hoch ist. Und der Sensor, der den Verkehr auf den Straßen erfasst, meldet: Es war in den vergangenen Tagen viel los auf den Straßen. „Warum müssen die Erwachsenen immer so viel Auto fahren. Das schadet der Umwelt“, sagt Nora.
Dataport stellt IoT-Hub für praxisnahen Unterricht bereit
Nora und Paul forschen zu aktuellen Themen. Was früher oft trockener Physikunterricht war, hat sich an ihrer Schule zu einem praxisnahen Experimentieren entwickelt: Die beiden recherchieren mit ihrer Klasse anhand von Daten, wie Wetter- und Verkehrsbedingungen sich auf die Luftqualität in ihrer Stadt auswirken. Die entsprechenden Daten beziehen sie aus öffentlichen Messstationen. Ihre Smartphones sind außerdem mit Sensoren ausgestattet, die die Feinstaubemission in Echtzeit messen.
Die erhobenen Daten werden auf einer Plattform zusammengeführt, beispielsweise dem IoT-Hub von Dataport. IoT steht für „Internet of Things“, Internet der Dinge. Der IoT-Hub ist eine von uns betriebene „Sammelstation“ von Daten, die durch Sensoren oder andere Messgeräte erfasst werden.
Unser IoT-Hub kann damit auch zum Dreh- und Angelpunkt für einen praxisnahen Unterricht werden. Wo früher noch Formeln mit Kreide an die Tafel geschrieben wurden, liefert die Plattform eine Grundlage für die Simulation und Visualisierung von Livedaten. Über den IoT-Hub können beispielsweise die Smartphone-Daten oder Feinstaubberechnungen aus dem Physikunterricht der Klasse 7a veranschaulicht und weiterverarbeitet werden.
Wir nutzen die Digitalisierung, um Schule erlebbar und praxisnah zu gestalten
Der Umgang mit Daten ist vielen Schüler*innen aus dem Unterricht zwar schon bekannt, doch noch nie war es so einfach, diese Daten eigenständig und digital zu erheben. Mit positiven Effekten für jedes Unterrichtsfach. Schüler*innen wie Nora und Paul beschäftigen sich mit aktuellen Themen. Sie experimentieren – zeitgemäß – mit den Geräten, mit denen sie ohnehin oft viel Zeit verbringen, ihren Smartphones. Die Ergebnisse ihrer Experimente vergleichen sie mit den Ergebnissen aus anderen Schulen. So wird aus einem lokalen Klassenprojekt vielleicht sogar städteübergreifend ein größeres Forschungsprojekt, das auch ihrer Kommune hilft.
Genau das wollen wir bei Dataport fördern: Lernen, das Spaß macht und zeitgemäß ist. „Digitale Bildung“ ist dabei das Stichwort. Im deutschen Bildungssystem gibt es bei der Digitalisierung allerdings noch viel zu tun. Das hat nicht zuletzt die Corona-Pandemie gezeigt, als von einem Tag auf den anderen die Klassenräume verwaist waren und Nora, Paul und Co. zu Hause in die Schule gingen.
Technik allein bildet nicht. Wir brauchen digitale Bildungskonzepte
Digitale Bildung ist dabei nicht nur eine technische Aufgabe. Die Corona-Pandemie zeigt deutlich: Der Ausbau der Infrastruktur, die Versorgung der Schüler*innen mit Endgeräten und die Verfügbarkeit von digitalen Lernräumen sollten Mindeststandards sein, damit zeitgemäßes Lernen gelingen kann. Darüber hinaus benötigen wir entsprechende pädagogische Konzepte, damit digitale Bildung ein Erfolg wird. Hier hilft es, digitale Bildung auch aus der Sicht von Bildungsexperten zu betrachten. Aus naturwissenschaftlicher Perspektive hat vor allem die Psychologie wesentlich dazu beigetragen, dass wir heute unser Lern- und Leistungsverhalten besser verstehen.
Bei der Frage, welche innovativen digitalen Hilfsmittel wir entwickeln können, um das Lernen bedeutsam zu unterstützen, orientiere ich mich an den Befunden aus der Experimentalpsychologie. Wir wissen, dass Lernen besonders in den MINT-Fächern (MINT steht für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) dann auf größeres Interesse und höhere Motivation bei den Lernenden stößt, wenn zu abstrakten Texten hilfreiches Bildmaterial dargeboten wird. Dies können Abbildungen, Animationen, Simulationen oder Tabellen zur Veranschaulichung der Lerninhalte sein. Studien zeigen zum Beispiel, dass ein simulationsbasiertes Lernen im Fach Physik dazu führt, dass Schüler*innen wie Nora und Paul die Materie besser verstehen.
Sichere Datenräume für spannende Experimente
Die Art und Weise, wie Lernmaterial dargeboten wird, ist entscheidend, um Sachverhalte zu verstehen und Wissen zu erzeugen. Diesen Effekt nutzen wir aktuell auch in einem interdisziplinären Projekt. Darin entwickeln wir eine webbasierte Anwendung für den Schulunterricht, die es ermöglicht, Experimente mit Sensordaten durchzuführen – physikalische Experimente oder das Berechnungen, wohin sich derzeit die International Space Station (ISS) im All hinbewegt. Die Idee dahinter: sensorbasierte Daten nach didaktischen Kriterien in Echtzeit zu visualisieren, um Lerninhalte wirksamer zu vermitteln. Was früher nur als Experiment im Physikunterricht möglich war, lässt sich heute ortsunabhängig beispielsweise mit Sensoren aus dem eigenen Smartphone durchführen.
Bildung ist ein öffentliches Gut, das adäquate und datenschutzkonforme Lösungen braucht. Wichtig dabei: Schülerdaten sind sensible Daten. Deshalb gilt auch hier unser Grundsatz: Digitalisierung: Ja, unbedingt – aber nur unter Wahrung der digitalen Souveränität und den strengen Vorgaben des Datenschutzes.
Wir lernen lebenslang
Ein weiterer wichtiger Aspekt: Wir denken digitale Bildung größer, nicht nur im Kontext von schulischer Bildung. In unserer modernen Wissensgesellschaft ist lebenslanges Lernen gefragt, für jede und jeden von uns. Digitalisierung im Bildungswesen darf deshalb nicht nur auf die Schule begrenzt betrachtet werden. Sie spielt auch in der Hochschul- und der beruflichen Aus- und Weiterbildung sowie der Erwachsenenbildung eine zentrale Rolle.
Auch dafür brauchen wir einen engeren Schulterschluss zwischen der Bildungsforschung und den IT-Unternehmen. Da wir bereits wissen, unter welchen Umständen das Lernen besser gelingen kann, sollte nun die Frage gestellt werden, welche digitalen Produkte diese Effekte noch verstärken können. Dies gilt von der Grundschule bis zum Weiter- oder Umlernen im fortgeschrittenen Lebensalter.
Unterricht mit Messdaten, die live im Unterricht genutzt werden, mag noch eine recht neue Methode sein, das Verständnis von Sachverhalten zu fördern. Wir sind davon überzeugt, dass wir Lernende beim Wissenserwerb und Lehrende bei der Vermittlung von Wissen zukünftig unterstützen können. Und noch einen Effekt kann das neue Lernen haben: Spaß. Denn für digitalen Unterricht gilt auch: Er darf und soll Spaß machen. Unbedingt.