Kai Kaspar, Michael Becker-Mrotzek, Sandra Hofhues, Johannes König, Daniela Schmeinck (Hrsg.) BILDUNG, SCHULE, DIGITALISIERUNG Bildung, Schule, Digitalisierung Kai Kaspar, Michael Becker-Mrotzek, Sandra Hofhues, Johannes König, Daniela Schmeinck (Hrsg.) Waxmann 2020 Münster • New York Print-ISBN 978-3-8309-4246-7 E-Book-ISBN 978-3-8309-9246-2 doi: https://doi.org/10.31244/9783830992462 © Waxmann Verlag GmbH, Münster 2020 www.waxmann.com info@waxmann.com Umschlaggestaltung: Anne Breitenbach, Münster Umschlagabbildung: © VLADGRIN – shutterstock.com, modifiziert durch Judith Hofmann Satz: Roger Stoddart, Münster Bibliografische Informationen der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar. Dieses Buch ist verfügbar unter folgender Lizenz: CC-BY-NC-ND 4.0 Namensnennung-Nicht kommerziell-Keine Bearbeitungen 4.0 International Inhalt Vorwort der Herausgeber*innen.................................................................................................. 11 Kristina Reiss Lernen mit digitalen Medien: das Beispiel des Fachs Mathematik .............................................13 Kategorie 1 – Empirische Originalbeiträge Marion Brüggemann, Izumi Klockmann, Andreas Breiter, Falk Howe & Michael Reinhold Berufsschule digital – Kooperation, Fortbildung und Praxisentwicklung im Netzwerk .................19 Marco Rüth, Johannes Breuer, Thomas Morten & Kai Kaspar Bedeutet mehr Feedback auch mehr lernen? ............................................................................. 25 Daniela Conze, Kerstin Drossel & Birgit Eickelmann Lehrer*innenbildung in virtuellen Lernnetzwerken – Warum engagieren sich Lehrkräfte im #twitterlehrerzimmer? ....................................................31 Ilona Andrea Cwielong & Sven Kommer „Wozu noch Schule, wenn es YouTube gibt?“ ............................................................................. 38 Kerstin Drossel, Melanie Heldt & Birgit Eickelmann Die Implementation digitaler Medien in den Unterricht gemeinsam gestalten: Lehrer*innenbildung durch medienbezogene Kooperation ........................................................... 45 Raja Reble, Jennifer Meyer, Johanna Fleckenstein & Olaf Köller Am Computer oder handschriftlich schreiben? ........................................................................... 51 Dennis Hövel, Friederike van Zadelhoff, Thomas Hennemann & Silvia Fränkel „Das kennt man, das macht man [...] und das Neue ist dann letztendlich hinten runtergefallen“.................................................................................. 57 Daniela J. Jäger-Biela, Kai Kaspar & Johannes König Lerngelegenheiten zum Erwerb von digitalisierungsbezogenen Medienkompetenzen..................64 Maren Zühlke, Claudia Steinberg, Helena Rudi & Florian Jenett #digitanz.lite – Ergebnisse der Begleitforschung zum Einsatz digitaler kreativer Tools im Sportunterricht und deren Bedeutung für die Lehrer*innenbildung .............................................71 Daniel Otto Offene Bildungsmaterialien in der Schule für das Lehren und Lernen in der digitalen Welt: Cui bono? ....................................................................................... 77 Maik Philipp Reading into the Future?! ............................................................................................................ 83 Franco Rau Open Educational Practices im Lehramtsstudium ....................................................................... 90 Frank Reinhold & Kristina Reiss Relevanz, Selbstwirksamkeit und Ängstlichkeit bezogen auf das Unterrichten von Mathematik mit digitalen Medien ......................................................................................... 96 6 Inhalt Robin Schmidt & Christian Reintjes ICT-Beliefs und ICT-Professionalisierung.................................................................................... 103 Julia Weber & Christian Rolle Überzeugungen von Lehrkräften zu Musik und Technologie....................................................... 109 Daniela Schmeinck Akzeptanzstudie „Hands on Coding“ – ausgewählte Tools, Softwareapplikationen und Programmiersprachen aus der Sicht von Grundschullehrer*innen .....................................115 Nadine Sonnenburg Veränderungen durch die Digitalisierung in der Schule – wie können digitale Tools Lehrkräfte unterstützen? ................................................................... 121 Sven Thiersch & Eike Wolf Organisation unterrichtlicher Interaktion durch digitale ‚Tools‘ .................................................. 127 Kategorie 2 – Gelungene Praxisbeispiele (Best Practices) Benjamin Apelojg Die Felix-App: neue Wege zur bedürfnis- und emotionsorientierten Gestaltung von Schule und Unterricht ..................................................... 133 Mike Barkmin, Michael Beißwenger, Swantje Borukhovich-Weis, Torsten Brinda, Björn Bulizek, Veronika Burovikhina, Inga Gryl & David Tobinski Vermittlung digitalisierungsbezogener Kompetenzen an Lehramtsstudierende ..........................139 Michael Beißwenger, Veronika Burovikhina & Lena Meyer Präsenzunterricht bereichern mit digital gestützten Arbeitsformen ...........................................145 Gunhild Berg Digitale Quiz-Didaktik in der Lehrer*innenbildung ...................................................................... 152 Anna Immerz, Claudia Spahn, Christian Burkhart & Bernhard Richter „stimmig digital“ – ein E-Learning-Programm zur Vermittlung der Inhalte „Gesundheitsförderung und Stimme“ an Lehramtsstudierende im Studiengang Master of Education am Standort Freiburg ................................................................................ 158 Sven Strickroth & Julian Dehne Digitale Unterstützung der (kooperativen) Unterrichtsplanung .................................................. 165 Sascha Neff, Alexander Engl, Alexander Kauertz & Björn Risch Virtuelle Labore – Schultransfer und multiperspektivische Evaluation .......................................172 Ulrike Franke, Armin Fabian, Judith Preiß & Andreas Lachner TPACK 4.0 – interdisziplinäre, praxisorientierte und forschungsbasierte Förderung von fachspezifischem mediendidaktischem Wissen bei angehenden Lehrpersonen .................178 Christian Spoden, Andreas Frey, Aron Fink & Patrick Naumann Kompetenzorientierte elektronische Hochschulklausuren im Studium des Lehramts.................184 S. Franziska C. Wenzel, Claudia Krille, Sabine Fabriz & Holger Horz Adaptive formative E-Assessments in der Lehrer*innenbildung ................................................ 190 7 Inhalt Alice Gruber Die Förderung mündlicher Fertigkeiten im Fremdsprachenunterricht mithilfe von interaktiven Videos und Virtual Reality ............................................................................... 197 Luca Moser, Sabine Seufert & Josef Guggemos Lehrer*innenbildung von digitalen Kompetenzen in einer forschungsbasierten Lerngemeinschaft .................................................................................... 203 Sandra Hofhues, Bence Lukács & Mandy Schiefner-Rohs Medien als ‚Changemaker’ in der Lehrer*innenbildung: zu Übertragbarkeit und Grenzen eines partizipativen Designs .................................................... 210 Isabel Schmoll, Anna-Lisa Max, Holger Weitzel & Johannes Huwer Nachhaltigkeit: DIGITAL – fächerübergreifender Erwerb digitaler Kompetenzen im Kontext der Nachhaltigkeit .............................................................. 216 Marco Rüth, Daniel Zimmermann & Kai Kaspar Mobiles Eye-Tracking im Unterricht........................................................................................... 222 Kirsten Schindler & Matthias Knopp Kooperatives digitales Schreiben an der Schnittstelle von Lehrer*innenbildung und Deutschunterricht .............................................................................. 229 Nina Skorsetz, Nadine Weber & Diemut Kucharz ePortfolio zur Medienbildung im Grundschullehramtsstudium ................................................... 236 Sebastian Zangerle, Jochen Kuhn & Artur Widera Classroom-Response-Systeme in vorlesungsbegleitenden Übungen für Lehramtsstudierende in der Physik ....................................................................... 242 Christiane Lenord Professionelle Wahrnehmung von Musikunterricht durch Unterrichtsvideos – kreativ und strukturiert .................................................................... 247 Rebekka Schmidt Lehre digital umstrukturieren und neu denken – ein Praxisbeispiel ...........................................253 Tanja Schreier Die Lingscape-App als digitales Lehr- und Lernmedium in Schulen? ........................................259 Yvette Völschow & Julia-Nadine Warrelmann Gelingensbedingungen für eine reflexivitätsfördernde ePortfolioarbeit ......................................265 Till Woerfel Sprachbildungs- und digitalisierungsbezogene Kompetenzen als Gegenstand der Lehrer*innenbildung .................................................................................. 271 8 Inhalt Kategorie 3 – Studienkonzepte Katharina Asen-Molz, Christian Gößinger & Astrid Rank Im Tandem politische Medienbildung stärken .......................................................................... 278 Mario Frei, Katharina Asen-Molz, Sven Hilbert, Anita Schilcher & Stefan Krauss Die Wirksamkeit von Erklärvideos im Rahmen der Methode Flipped Classroom .......................284 Michael Becker-Mrotzek, Till Woerfel & Sabine Hachmeister Potentiale digitaler Schreibwerkzeuge für das epistemische Schreiben im Fachunterricht der Sekundarstufe ............................................................................................. 291 Denise Demski, Grit im Brahm, Gabriele Bellenberg, Robin auf’m Kamp, & Romy Schade Digitales Lernen in der gymnasialen Oberstufe ......................................................................... 297 Kathrin Racherbäumer, Anke B. Liegmann, René Breiwe & Isabell van Ackeren Unterrichtsentwicklung in Research Learning Communities – digital und inklusiv ....................303 Raphael Fehrmann & Horst Zeinz Digitale Bildung in der Hochschule ........................................................................................... 309 Christoph Dähling & J utta Standop Kollaboratives Annotieren in der Videofallarbeit aus cognitive-load- Perspektive .......................315 Isabell van Ackeren, Heike Buhl, Birgit Eickelmann, Martin Heinrich & Günther Wolfswinkler Digitalisierung in der Lehrerbildung durch Communities of Practice .........................................321 Jennifer Meyer, Thorben Jansen, Johanna Fleckenstein, Stefan Keller, Jens Möller & Olaf Köller Become an Expert in Assessing Student Texts (BEAST) .......................................................... 327 Johanna Fleckenstein, Jennifer Meyer, Thorben Jansen, Raja Reble, Maleika Krüger, Emily Raubach & Stefan Keller Was macht Feedback effektiv? ................................................................................................ 333 Johanna Heinrichs Programmieren im Sachunterricht............................................................................................. 339 Sarah Hellwig Förderung von Kindern im inklusiven Sachunterricht durch kooperatives Lernen mit digitalen Medien ....................................................................... 345 Matthias Herrle, Markus Hoffmann & Matthias Proske Unterricht im digitalen Wandel: Methodologie, Vorgehensweise und erste Auswertungstendenzen einer Studie zum Interaktionsgeschehen in einer Tabletklasse ............351 Marit Kastaun, Monique Meier, Norbert Hundeshagen & Martin Lange ProfiLL – Professionalisierung durch intelligente Lehr-Lernsysteme .........................................357 Kristina Gerhard, Kai Kaspar, Marco Rüth, Charlotte Kramer, Daniela J. Jäger-Biela & Johannes König Entwicklung eines Testinstruments zur Erfassung technologisch- pädagogischen Wissens von Lehrpersonen ............................................................................. 364 9 Inhalt Michi S. Fujii, Jana Hüttmann & Nadia Kutscher Informelle, non-formale und formale Bildung im Kontext digitalisierter Lebenswelten geflüchteter Jugendlicher ............................................................ 370 Carina Troxler & Mandy Schiefner-Rohs Medienbasierte pädagogische Praktiken .................................................................................. 376 Kategorie 4 – Theoretische Beiträge Luisa Lauer, Markus Peschel, Sarah Bach & Johann Seibert Modellierungen Medialen Lernens ............................................................................................ 382 Kai Kaspar, Georg Bareth, Michael Becker-Mrotzek, Jörg Großschedl, Sandra Hofhues, Kai-Uwe Hugger, Jörg Jost, Matthias Knopp, Johannes König, Benjamin Rott, Kirsten Schindler, Daniela Schmeinck & Dorothea Wiktorin Förderung digitalisierungsbezogener Kompetenzen von angehenden Lehrkräften im Projekt DiSK....................................................................................................... 388 Steven Beyer & Katja Eilerts Mit Mobile Learning Professionalisierungsprozesse von (angehenden) Mathematiklehrkräften in Fort- und Ausbildung unterstützen .................................................... 395 Karen Binder & Colin Cramer Digitalisierung im Lehrer*innenberuf ......................................................................................... 401 Kai-Uwe Hugger, Angela Tillmann, Kai Kaspar, Ivo Züchner, Harald Gapski, Alena Bührer, Maike Groen, Franziska Schäfer, Jennifer V. Meier, Hannah Jäkel & Sonja Klann Medienbildung in der Ganztagsschule ....................................................................................... 408 Marcel Capparozza & Gabriele Irle Digitale Kompetenzen von Lehrerausbildenden ......................................................................... 414 Albert Teichrew & Roger Erb Hauptsache Augmented? ......................................................................................................... 421 Ömer Genc, Felix Johlke, Marcel Schaub, Nora Feldt-Caesar, Renate Fournier, Ulrike Roder & Regina Bruder Mathematikdidaktische Forschungsansätze und Entwicklungsarbeiten zu digitalen Diagnose- und Förderangeboten an der TU Darmstadt ...........................................427 Julia Suckut & Sabrina Förster Ein Kategoriensystem zur digitalisierungsbezogenen Beschreibung von schulischen und hochschulischen Lehr-Lernumgebungen ......................................................... 433 Mina Ghomi & Niels Pinkwart Die Förderung lehrkräftespezifischer digitaler Kompetenzen gehört in die Lehramtsausbildung – ist das Aufgabe der Informatik? ............................................................. 439 Christian Kraler & Daniela Worek Schule als Resonanzraum gesellschaftlicher Digitalisierungsprozesse ......................................445 Johann Seibert, Luisa Lauer, Matthias Marquardt, Markus Peschel & Christopher W. M. Kay deAR: didaktisch eingebettete Augmented Reality ................................................................... 451 10 Inhalt Torben Bjarne Wolff & Alke Martens Zur Mehrdeutigkeit des Begriffs Digitalisierung im schulischen Kontext ..................................457 Anke Redecker Kontrollsubjekte in der digitalisierten Lehrer*innenbildung ........................................................ 464 Falk Scheidig Digitale Formate des Praxisbezugs im Lehramtsstudium .......................................................... 470 Die Herausgeber*innen ............................................................................................................. 476 Vorwort der Herausgeber*innen Zur „Digitalisierung“ gibt es im Schnittbereich von Schule und Lehrer*innenbildung einen lebendigen und vielschichtigen Diskurs. Dieser umfasst viele Facetten, ange- fangen von Vorstellungen zur Digitalisierung und diversen Programmatiken über un- terschiedliche Medienkonzepte und Einsatzszenarien bis hin zu empirisch fundier- ten Erkenntnissen zur Wirksamkeit innovativer Lehr-/Lernformate. Die Blicke aus der Lehrer*innenbildung auf Digitalisierung bringen dabei meist unterschiedliche Stand- punkte zwischen Fachwissenschaften, Fachdidaktiken und Bildungswissenschaften zum Ausdruck. Darüber hinaus wird offenbar, dass viele zugehörige (Forschungs-)Fragen nur gemeinsam und interdisziplinär zu beantworten sind. Hier setzen der vorliegen- de Sammelband und die begleitende Tagung mit dem Schwerpunkt auf „Bildung, Schu- le und Digitalisierung“ an. Ziel dieses Bandes ist es, den aktuellen Stand der Forschung zur Lehrer*innenbildung und -ausbildung in Deutschland beim Thema Digitalisierung möglichst breit abzubilden und festzuhalten. Das Buch umfasst insgesamt 73 Vollbeiträge, die sich über vier Beitragsarten verteilen: 1. Empirische Originalbeiträge Beiträge in dieser Kategorie adressieren konkrete Forschungsfragen, die mit quantitati- ven wie qualitativen Methoden untersucht wurden, und präsentieren sowie diskutieren die gewonnenen Ergebnisse vor dem Hintergrund des aktuellen Forschungsstandes. Die Beiträge dieser Kategorie helfen somit maßgeblich und evidenzbasiert zu entscheiden, welche Maßnahmen im Bereich mediengestützten Lehrens und Lernens weiterverfolgt werden sollten. 2. Gelungene Praxisbeispiele (Best Practices) Beiträge in dieser Kategorie stellen interessante und innovative Beispiele digitaler Lehr- oder Lernformen auf den unterschiedlichen Stufen der Lehrer*innenbildung ausführ- lich dar. Die Güte der dargestellten Beispiele wird dabei durch Ergebnisse einer Begleit- evaluation verdeutlicht und es werden Gelingensbedingungen für einen Transfer in die Schulpraxis, in andere Hochschulen und/oder Fächer skizziert. 3. Studienkonzepte Beiträge in dieser Kategorie präsentieren geplante Studien und den durch sie erhoff- ten Erkenntnisgewinn. Ausgehend von einer zentralen Forschungsfrage wird das Stu- dienkonzept im Detail beschrieben. Dadurch sollen mögliche methodische Zugänge zu noch ungeklärten Forschungsfragen skizziert und zukünftige Forschung angeregt wer- den. 4. Theoretische Beiträge Beiträge in dieser Kategorie forcieren einen substantiellen Beitrag zur Theorien- und Konzeptentwicklung, zu aktuellen wissenschaftlichen Diskursen und/oder der Klä- rung von Begrifflichkeiten im weiten Feld der Digitalisierung im Kontext Schule und 12 Kai Kaspar, Michael Becker-Mrotzek, Sandra Hofhues, Johannes König & Daniela Schmeinck Lehrer*innenbildung. Diese kritisch-reflexiven Beiträge liefern eine wichtige Ergänzung zu den vielen empirisch orientierten Beiträgen der anderen Kategorien. Ein vergleichender Überblick über alle Beiträge und Beitragsthemen macht deutlich, dass im Kontext der Lehrer*innenbildung empirisch wie theoretisch sehr breit gearbei- tet wird. Entsprechend finden sich wichtige Impulse aus verschiedenen Fachrichtungen im Diskurs wie auch in diesem Band. Diese Vielfalt darf auch zukünftig im Themen- feld erwartet werden und unterstreicht den interdisziplinären Charakter des Themen- bereichs. Zugleich wurde uns bei der Sichtung der Beiträge bewusst, dass es bei den prä- sentierten mediengestützten Lehr-/Lernformaten im Zuge einer Digitalisierung der Lehrer*innenbildung selten darum geht, etablierte Formate, in denen die direkte ver- bale wie nonverbale Interaktion zwischen Lehrenden und Lernenden (und untereinan- der) im Zentrum steht, durch digitale und „kontaktlose“ Formate gänzlich zu ersetzen. Vielmehr zielen die vielen innovativen Maßnahmen darauf ab, digitale Medien gewinn- bringend und komplementär in Schule und Lehrer*innenbildung einzubinden. Gleich- wohl stellt sich am Ende oft die Frage, welchen Mehrwert alle Formate haben und ob die jeweilige Kosten-Nutzen-Relation eine Veränderung von Bildungssettings nahelegt. Tatsächlich steht der Begriff des „Mehrwerts“ digitaler Lehr- und Lernformate oft im Fokus der Diskussion der einzelnen Maßnahmen und Beiträge. An dieser Stelle müssen wir feststellen, dass sich die Frage, ob digitale Formate genutzt werden sollten, in Zeiten der aktuellen, durch das neuartige Coronavirus hervorgerufenen Pandemie so gar nicht stellt. Vielmehr sind digitale Lehr- und Lernformate an Schulen wie Hoch- schulen vorübergehend alternativlos geworden. Diese Situation wird vermutlich weit- reichende, aber noch nicht gänzlich abschätzbare Auswirkungen auf den Stellenwert haben, der den digitalen Formaten zukünftig zugeschrieben werden wird – auch in der Zeit nach der Pandemie. Insofern erscheinen alle gemachten und zukünftigen Anstren- gungen im hier behandelten Themenbereich besonders begrüßenswert. Wir hoffen, dass dieser Sammelband und seine Beiträge einen entsprechenden Im- puls setzen können und bedanken uns sehr bei allen Autor*innen, die diesen Band mit ihren Beträgen bereichern. Schließlich danken wir auch herzlich den vielen Gutachter*innen verschiedener Hochschulen, die im Rahmen der Qualitätssicherung des Sammelbandes an einem mehrphasigen Peer-Review-Prozess mitgewirkt haben. Durch ihre Unterstützung ist es gelungen – so zeigten uns viele Rückmeldungen der Autor*innen – die Qualität der an- genommenen Beiträge noch einmal deutlich zu erhöhen. Die Herausgeber*innen Prof. Dr. Dr. Kai Kaspar Prof. Dr. Michael Becker‐Mrotzek Prof.’ Dr.’ Sandra Hofhues Prof. Dr. Johannes König Prof.’ Dr.’ Daniela Schmeinck Kristina Reiss 1 Lernen mit digitalen Medien: das Beispiel des Fachs Mathematik Zusammenfassung Seit einem knappen halben Jahrhundert wird nicht nur in Deutschland die (bessere) Einbindung von Computern und anderen Bildungstechnologien in den Schulunterricht diskutiert. Dieser Beitrag zeigt Aspekte der Diskussion auf und schlägt den Bogen zwi- schen den Anfängen der Rechnernutzung und dem derzeitigen Alltag an Schulen. Er plädiert aus Sicht des Fachs Mathematik für den gezielten Einsatz digitaler Medien auf Grundlage geeigneter kognitiver Theorien und empirischer Forschungsergebnisse. Schlagworte: Digitalisierung, Digitale Medien im Mathematikunterricht, Kriterien für den Einsatz 1. Digitale Medien im Unterricht: ein Rückblick Den Zeitpunkt, an dem digitale Medien die Schulen erreichten, kann man – nicht nur in Deutschland – recht genau datieren. Bis in die Mitte der 1970er-Jahre war die Welt der Schule analog: Es gab Tafel und Kreide, das Schulbuch sowie ab und an die Nut- zung von Lernumgebungen mit Video- oder Audiounterstützung. Dann kamen die ers- ten Taschenrechner und auch die ersten Computer in die Klassenzimmer. Es waren sehr teure Einzelstücke, für die sinnvolle Anwendungen insbesondere außerhalb des schlichten Rechnens gesucht und auch gefunden wurden. Zu Beginn waren es so gut wie ausschließlich Lehrkräfte mit dem Fach Mathematik, die Spaß an den neuen He- rausforderungen entwickelten. Sie nahmen einzelne Schülerinnen und Schüler mit in die digitale Welt, allerdings im Wesentlichen außerhalb des Curriculums. Die ersten Computer in der Schule waren Geräte, die vor allem für das Programmieren genutzt wurden. Dabei wurden im engeren Sinn mathematische Probleme – wie die Lösung ei- nes Gleichungssystems in mehreren Unbekannten – genauso adressiert wie breitere An- wendungen, also etwa die Simulation der Landung einer Raumfähre auf dem Mond (mit der Möglichkeit des harten Aufschlags). Im Zentrum stand, einen Algorithmus für ein Problem zu entwickeln und in ein lauffähiges Programm umzusetzen. Damit waren zwei Lernerfahrungen verbunden, nämlich zum einen das explizite Formulieren einer Problemlösung und zum anderen direktes Feedback als Kontrolle durch das Programm, das bei der Ausführung diese Problemlösung Schritt für Schritt umsetzt. Man hatte so zeitnah die Kontrolle, ob Algorithmus und Übertragung korrekt oder eben auch nicht korrekt sind. Taylor (1980) sprach in seinem damals viel beachteten Aufsatz vom Computer als tutee , also dem Lernenden, der durch die Schülerin oder den Schüler angeleitet wird, und dessen Rückmeldung es erlaubt, die eigenen Arbeitsprozesse zu kontrollieren und zu bewerten. Der Computereinsatz in den 1980er-Jahren folgte mit Bezug zum Mathe- matikunterricht vielfach dieser Idee. Man wollte mathematisches Denken im Gegensatz 1 TUM School of Education, Technische Universität München, Deutschland Kristina Reiss 14 zum schlichten Rechnen in den Vordergrund stellen und digitale Hilfsmittel boten sich an, dieses Ziel besser zu erreichen. Seymour Papert entwickelte mit LOGO schon früh eine eigene, listenorientierte Programmiersprache, die Schülerinnen und Schülern den Zugang dazu erleichtern sollte, und band sie in ein psychologisches Konzept des Ler- nens ein (Papert, 1980). Es gab national und international zahlreiche Projekte, in de- nen die Rolle des Computers als tutee auf der Grundlage von Programmiersprachen wie etwa LOGO untersucht wurde (z. B. Hoyles, 1985). Die Ergebnisse darf man ins- besondere als wichtige Erfahrungen werten, zeigten doch viele, wie schwierig es für Schülerinnen und Schüler ist, über schlichte, lineare Programmstrukturen hinauszu- kommen (z. B. Haussmann & Reiss, 1987). Dem Computer konnten im Unterricht zwei weitere Rollen zukommen, die Taylor (1980) herausgearbeitet hatte. Sie folgten in der praktischen Umsetzung einem gänz- lich anderen Ansatz, in dem die Nutzung eines „fertigen“ Programms im Vordergrund stand (wobei auch diese natürlich spezifischen Regeln folgen kann). Da war zunächst der Computer als tutor , als Lehrender im Sinne eines programmierten Unterrichts, in dem Inhalte und Ziele klar und im Wesentlichen auch in fester Reihenfolge vorgegeben waren. Insbesondere zu Beginn der 1980er-Jahre existierten Programme dieser Art, mit denen beispielsweise die Grundrechenarten in der Mathematik oder das Lernen einfa- cher Vokabeln in einer Fremdsprache geübt werden konnten. Darüber hinaus wurde die Rolle als tool , also als Werkzeug für das Arbeiten thematisiert. Der Computer stell- te dabei spezifische Lerngelegenheiten, die in einer nicht digitalen Umgebung allenfalls schwer oder auch gar nicht möglich gewesen wären. Im Mathematikunterricht wur- den beispielsweise Tabellenkalkulationsprogramme genutzt, um das einfache Rechnen zu entlasten oder auch um Ergebnisse grafisch darzustellen. Schon damals deutete die Spannweite auch Werkzeuge an, die als Grundlage für heute gebräuchliche dynamische Geometriesysteme wie Cinderella anzusehen sind. Natürlich ging auch die Nutzung des Computers als Werkzeug über das Fach Mathematik hinaus. So arbeiteten Dörner et al. (1981) in ihrer Forschung zum Problemlösen aus psychologischer Sicht mit einer Simulation, bei der man als Bürgermeister einer Stadt Entscheidungen treffen musste und mit den langfristigen Folgen konfrontiert wurde. Ähnliche Simulationen wurden auch in der Lehre erprobt und werden prinzipiell immer noch eingesetzt (z. B. „Plan- spiel Börse“ des Sparkassenverbands; https://www.planspiel-boerse.de). Als in den 1990er-Jahren die Hardware preiswerter wurde, wurden in immer mehr Schulen Computerräume eingerichtet, in denen Unterricht digital stattfinden konnte. Aber so recht konnten sie sich nicht durchsetzen. Eine wichtige Rolle spielte dabei, dass systematische Fortbildungen für Lehrerinnen und Lehrer kaum angeboten wurden und das Wissen um den Computereinsatz im Unterricht sehr stark auf Eigeninitiative be- ruhte. An diesem Stand der Dinge änderte sich in Deutschland über einen erstaunlich langen Zeitraum hinweg nur wenig. Die internationale Vergleichsstudie ICILS beleg- te noch 2013 eine kaum hinreichende Ausstattung von Schulen mit Computern (Bos et al., 2014). Die Befragung im Rahmen von ICILS 2018 ergab zwar eine im Vergleich zu 2013 verbesserte Ausstattung der Schulen in Deutschland mit digitalen Medien, die di- gitale Kompetenz der Schülerinnen und Schüler war hingegen in den dazwischen lie- genden fünf Jahren nicht gestiegen (Eickelmann et al., 2019). Etwa ein Drittel der be- fragten Achtklässlerinnen und Achtklässler zeigten allenfalls geringe computer- und informationsbezogene Kompetenzen. Im internationalen Vergleich nutzten in Deutsch- Lernen mit digitalen Medien 15 land noch immer vergleichsweise wenige Lehrkräfte digitale Medien, sie setzten sie im Unterricht seltener ein und sie beurteilten ihr Potential geringer als ihre Kolleginnen und Kollegen in den meisten anderen Teilnehmerstaaten dieser Studie (Eickelmann et al., 2019). Auch in der PISA-Erhebungsrunde 2018 zeigte sich ein ähnliches Ergebnis. In Deutschland wurde im Deutschunterricht an zwei Drittel der Schulen in einer typi- schen Woche der Computer gar nicht genutzt. Nimmt man Angaben zu einer geringen Nutzung von unter 30 Minuten hinzu, gab es in neun von zehn Schulen keine oder nur eine äußerst geringe Nutzung digitaler Medien (Hofer et al., 2019). Auch diese Zahlen konnten einem internationalen Vergleich gerade mit ähnlich wirtschaftsstarken Län- dern nicht standhalten und lagen deutlich unter dem Durchschnitt der OECD. 2. Lernen und Lehren mit digitalen Medien: Unter welchen Umständen kann es gelingen? Auch wenn die Zahlen zum Einsatz digitaler Medien nicht erfreulich klingen, so scheint es weniger an der Bereitschaft von Lehrerinnen und Lehrern zu liegen. Sie ha- ben nämlich sehr schnell eine neue Situation geschaffen: War es bis vor Kurzem un- vorstellbar, dass Schulen wochen- oder monatelang geschlossen sind und Schülerin- nen und Schüler von zu Hause aus lernen müssen, so hat der Lockdown im Jahr 2020 dies fast weltweit Realität werden lassen. Viele Lehrkräfte sahen sich mehr oder min- der plötzlich mit der Anforderung konfrontiert, digitale Lernangebote bereitzustellen. Offensichtlich sind gerade solche Angebote geeignet, Phasen zu überbrücken, in denen das persönliche Miteinander von Lehrkräften, Schülerinnen und Schülern nicht mög- lich ist – sei es aus individuellen oder aus gesellschaftlichen Gründen. Erste Umfragen ergaben, dass knapp die Hälfte der Lehrerinnen und Lehrer an weiterführenden Schu- len mit Erklärvideos arbeitet, die in der Mathematikdidaktik derzeit beforscht werden (z. B. Schacht et al., 2019). Das Thema „Digitalisierung“ steht nun recht weit oben auf der Agenda. Auch wenn die Aussagen einer Befragung von Lehrkräften im April 2020 mit Vorsicht zu betrachten sind, dürften sie Tendenzen aufzeigen. Etwa zwei Drittel der Lehrkräfte über alle Schularten hinweg sehen Verbesserungsbedarf bei den eigenen di- gitalen Kompetenzen und der technischen Ausstattung der Schulen, mehr als die Hälfte wünscht sich die Entwicklung eines gemeinsamen Verständnisses zum Einsatz digitaler Medien im Unterricht. Knapp die Hälfte gibt außerdem an, auch nach den Schulschlie- ßungen häufiger mit digitalen Medien im Unterricht arbeiten zu wollen (Das Deutsche Schulportal, 2020). Ist das letztgenannte Ziel sinnvoll? Haben digitale Medien auch einen Mehrwert im regulären Unterricht, also in der Situation, in der man sich face-to-face gegenüber- sitzt und sich einfach austauschen kann? Viele Studien haben diesen Mehrwert seit Be- ginn des Computereinsatzes in Schulen immer wieder belegt, eine soll im Folgenden herausgegriffen werden. Reinhold et al. (2020) untersuchten den Nutzen einer digita- len Lernumgebung beim Erwerb des Bruchzahlbegriffs. Grundlage war ein E-Book, das auf einem Tabletcomputer zugänglich war. Es umfasste die Einführung ins The- ma und unterstützte neben dem Wissen um die wesentlichen Begriffe auch den Auf- bau geeigneter Grundvorstellungen. Das E-Book konnte von den Schülerinnen und Schülern in individuellem Tempo durchgearbeitet werden und wurde von ihnen in Kristina Reiss 16 etwa 15 Schulstunden genutzt. Das Angebot umfasste insbesondere Aufgaben, bei de- nen zunächst die Handlungsorientierung – realisiert über das Trackpad – und die an- schließende Übertragung in ein systematisches Konzept eine wichtige Rolle spielten. Die Aufgabenschwierigkeit wurde adaptiv an den Leistungsstand der Schülerinnen und Schüler angepasst, es gab gestufte Hilfen sowie adaptive und individuelle Rückmeldun- gen direkt nach der Lösung. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere leistungsschwä- chere Schülerinnen und Schüler von dieser Lernumgebung profitierten. Die Gruppe, die mit dem Tablet arbeitete, hatte einen signifikant höheren Lernzuwachs als Schüle- rinnen und Schüler aus zwei Kontrollgruppen, nämlich einer, die mit einem regulären Buch arbeitete, und einer, die das E-Book in einer Papierversion bekam, also mit dem gleichen Inhalt, aber ohne die Möglichkeit des Handelns am Tablet arbeitete. Bei einer Gruppe leistungsstärkerer Schülerinnen und Schüler jedoch zeigte sich ein anderer Ef- fekt. Hier erwies sich der Lehrgang zwar dem regulären Unterricht überlegen, aber die Schülerinnen und Schüler waren mit papierbasierten und computerbasierten Versionen gleichermaßen erfolgreich. Dieses Beispiel lässt – genauso wie andere, hier nicht zitier- te – vermuten, dass individuelle Faktoren wie bei allen Medien auch eine Rolle spielen. Ein schlichtes „Besser“ dürfte es für den computerunterstützten Unterricht ebenso we- nig geben wie für jeden anderen Unterricht (Clark, 1994). Eine Metaanalyse von Hillmayr et al. (2020) unterstützt diese Beobachtung, belegt aber auch übergreifend das große Potential digitaler Medien in der Schule. Ausgewertet wurden insgesamt 92 Studien im Pre-Post-Kontrollgruppendesign zum Unterricht in mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächern in der Sekundarstufe. Im Ergebnis zeigt sich ein signifikanter positiver Effekt des Unterrichtens mit digitalen Medien. Über alle hier berücksichtigten Unterrichtsfächer hinweg zeigten Schülerinnen und Schüler, die in einer digitalen Lernumgebung arbeiteten, bessere Ergebnisse in Leistungstests als mit einem traditionellen Schulbuch unterrichtete Gleichaltrige. Die Studie machte aber auch deutlich, dass es für den Erfolg digitaler Angebote im Unterricht eine Reihe von hilfreichen Faktoren gibt. So verstärkte sich der positive Einfluss der digitalen Unter- richtsmedien auf die Leistung, wenn daneben auch analoges Material verwendet wurde. Abwechslung scheint sinnvoll zu sein, denn der positive Effekt erwies sich am höchs- ten bei einer eher kurzen Dauer eines solchen Unterrichts. Genauso hatte ein mensch- licher Partner einen positiven Einfluss auf den Lernerfolg, denn das Arbeiten in Paaren erwies sich als effizienter als die Nutzung durch nur eine Schülerin oder einen Schü- ler. Die wichtigste Bedingung für bessere Leistungen war allerdings auch hier das Wis- sen der Lehrkraft: Gezielte Fortbildungen zum Einsatz von digitalen Medien im Un- terricht erwiesen sich als signifikante Einflussgröße für einen erfolgreichen Unterricht (vgl. auch Ostermann & Lindmeier, 2018). In der Summe lässt sich festhalten, dass digitale Lernangebote nicht nur in beson- deren Situationen gebraucht werden, sondern auch im Regelunterricht sinnvolle Hilfs- mittel für das Lehren und Lernen darstellen können. Es kommt – wenig überraschend – auf eine evidenzbasierte und fachdidaktisch fundierte Nutzung im Unterricht an. Grundlage für die bestätigten Hypothesen empirischer Studien sind psychologi- sche Theorien zum Arbeiten mit Multimedia. Modelle zur Informationsverarbeitung beim Menschen aus den Neurowissenschaften und der Instruktionspsychologie lie- fern hier einen fundierten theoretischen Rahmen für das multimediale Lernen und ge- ben Hinweise, warum und wie das Lernen mit digitalen Medien zielführend sein kann. Aus Sicht der Mathematikdidaktik sind es insbesondere Aspekte der Verbindung von Lernen mit digitalen Medien 17 konkreter Handlung und Abstraktion, die dabei eine Rolle spielen (Reiss & Hammer, 2013). Ziel sollte es sein, allgemeine lernpsychologische Theorien in Verbindung mit speziellen fachdidaktischen Theorien sowohl für das Lernen als auch für das Lehren mit digitalen Medien zu einem kohärenten Rahmen zusammenzufügen. 3. Fazit In der öffentlichen Diskussion ist dem deutschen Bildungssystem oft vorgeworfen wor- den, die Digitalisierung nicht hinreichend aufgegriffen zu haben. Angesichts einer sich über viele Jahrzehnte erstreckenden Diskussion ist der Vorwurf nicht ganz von der Hand zu weisen. Allerdings gehört dazu mehr, als ein paar Rechner in ein Klassen- zimmer zu stellen. Es braucht Konzepte für die Ziele eines digitalisierten Unterrichts, für die Fortbildung von Lehrerinnen und Lehrern und für geeignete Software. Die Be- reitschaft zu einer Öffnung für den computergestützten Unterricht scheint so gewach- sen zu sein, dass möglichst bald gehandelt werden sollte und für die Unterstützung der Lehrkräfte auf diesem Weg entsprechend gesorgt wird. Allerdings kann es dabei nicht nur um die Entwicklungen selbst gehen, sondern sie sollten gezielt mit empirischer fachdidaktischer Forschung begleitet werden. Wir brauchen mehr Wissen darüber, wel- che digitalen Konzepte ein ganzheitliches Lernen unterstützen und einen Beitrag zur Entwicklung der Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern leisten, so wie sie in ei- ner digitalen Umwelt benötigt werden. Literatur Bos, W., Eickelmann, B., Gerick, J., Goldhammer, F., Schaumburg, H., Schwippert, K. & Wendt, H. (2014). ICILS 2013. Computer- und informationsbezogene Kompetenzen von Schülerin- nen und Schülern in der 8. Jahrgangsstufe im internationalen Vergleich. Münster: Waxmann. Clark, R. E. (1994). Media will never influence learning. Educational Technology: Research & De- velopment, 42 (2), 21–29. https://doi.org/10.1007/BF02299088 Das Deutsche Schulportal (2020). Erstmals repräsentative Daten zum Fernunterricht. Abgerufen am 06.07.2020 von: https://deutsches-schulportal.de/unterricht/das-deutsche-schulbarome ter-spezial-corona-krise/ Dörner, D., Kreuzig, H.W., Reither, F. & Stäudel, T (1981), Lohhausen. Vom Umgang mit Unbe- stimmtheit und Komplexität. Bern: Huber. Eickelmann, B., Gerick, J., Labusch, A. & Vennemann, M. (2019). Schulische Voraussetzungen als Lern- und Lehrbedingungen in den ICILS-2018-Teilnehmerländern. In B. Eickelmann, W. Bos, J. Gerick, F. Goldhammer, H. Schaumburg, K. Schwippert & J. Vahrenhold (Hrsg.), ICILS 2018 #Deutschland. Computer- und informationsbezogene Kompetenzen von Schü- lerinnen und Schülern im zweiten internationalen Vergleich und Kompetenzen im Bereich Computational Thinking (S. 137–172). Münster: Waxmann. Haussmann, K. & Reiss, M. (1987). LOGO beginners problems with goal merging. In J. Hillel (Hrsg.), Proceedings of the 3rd International Conference for LOGO and Mathematics Educa- tion (S. 156–163). Montréal (Canada): Université de Montréal. 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