Unterricht in Tablet-Klassen

Einführung: Anforderungen für den wirkungsvollen Medieneinsatz

Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass digitale Medien im Unterricht zu einer höheren Motivation und besseren schulischen Leistungen bei Schülerinnen und Schülern führen können [1]. Dies hängt jedoch stark davon ab, wie digitale Medien in den Unterricht integriert werden. 

Am Friedrich-Gymnasium Freiburg wurden auf Basis dieser Forschungsergebnisse vier zentrale Anforderungen für den effektiven Einsatz von 1:1-Schüler-Tablets in allen Fächern abgeleitet. Aufgrund der technischen Entwicklungen wurden die Empfehlungen bereits mehrfach überarbeitet: Version I wurde 2017 etabliert, Version II wurde 2020 für den Fernunterricht angepasst und Version III wurde 2025 für die Integration von KI-Tools aktualisiert. 

Dabei fand auch mehrfach ein Austausch mit den Autoren der Metastudie zum Praxis-Transfer der Forschungsergebnisse statt. 

Die vier Empfehlungen tragen dazu bei, dass der Einsatz digitaler Medien im Unterricht nicht nur effektiv, sondern auch nachhaltig und pädagogisch sinnvoll gestaltet wird. 

Anforderung I: Begrenzte Nutzungszeit von Schüler-Tablets

Um Überforderung und Ablenkung zu vermeiden, sollte der Einsatz von Tablets im Unterricht von Tablet-Klassen zeitlich begrenzt werden. In der Mittelstufe wird eine durchschnittliche Nutzungsdauer von maximal der Hälfte der Unterrichtszeit empfohlen. Dies wird durch klare Routinen erreicht. Ein Beispiel ist die Regel „Tablet-Klappe zu” zu Unterrichtsbeginn oder bei jedem Lehrer-Schüler-Gespräch. Dadurch werden Ablenkungen minimiert und die Konzentration gefördert. Infolgedessen ist es für die Schülerinnen und Schüler auch nicht möglich, eine ergebnisoffene fundierte Diskussion im Klassenzimmer durch KI-generiertes Wissen vom Tablet zu verkürzen und somit eine nicht vorhandene verbale Eigenleistung vorzutäuschen. 

Eine geringe Nutzungszeit wird auch dadurch erreicht, dass die digitale Heftführung zeitlich begrenzt ist und nur dort eingesetzt wird, wo sich Vorteile, wie die Einbindung von Bildern und Grafiken, ergeben. So kann beispielsweise im Fach Mathematik das Regelheft digital und das Übungsheft analog geführt werden. In Prüfungssituationen wie Klausuren oder dem Abitur sind Papier und Stift nach wie vor die gängige Schreibmethode. Mit dieser Empfehlung zur gemischten Heftführung werden auch Studienergebnisse berücksichtigt, die zeigen, dass Lernprozesse effektiver sind, wenn mit dem analogen Stift auf Papier statt mit dem digitalen Stift auf dem Tablet geschrieben wird [2]. 

Um die Nutzungszeit weiter zu minimieren, wird auf E-Books auf den Schülergeräten komplett verzichtet. Dies wird ebenso durch Studien empfohlen, die zeigen, dass mehr Inhalte „hängen bleiben“, wenn aus einem analogen als aus einem digitalen Medium gelesen wird [3]. 

Aufgrund der Herausforderungen durch künstliche Intelligenz sollten im Unterricht bewusst analoge Lernzeiten ohne KI-Unterstützung integriert werden. Die Zeit im Klassenzimmer ist die einzige Möglichkeit, in der die Schülerinnen und Schüler durch die Kontrolle der Lehrkraft noch ganz bewusst ohne digitale Hilfsmittel einen Aufsatz schreiben, eine Rechnung durchführen oder einen Text übersetzen. Zu Hause sind digitale KI-Helfer immer verfügbar und werden aufgrund des niederschwelligen Zugangs häufig zu schnell zur vollständigen Bearbeitung der Hausaufgaben eingesetzt.

Anforderung II: Digitale Medien und Methoden als Ergänzung

Digitale Medien sollten als sinnvolle Ergänzung zu traditionellen Lernmethoden und Lernmaterialien eingesetzt werden. Sinnvoll ist es, nur wenige, aber kognitiv anregende Apps zu verwenden, um eine hohe kognitive Aktivierung zu gewährleisten. Digitale und analoge Zugänge zu Unterrichtsthemen werden sinnvoll kombiniert, um das Lernen zu bereichern und die Vielfalt der Lernmethoden zu nutzen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Förderung von Kompetenzen durch Apps und KI-Tools, was bedeutet, dass die Schülerinnen und Schüler ihre Fähigkeiten und ihr Wissen auf vielfältige Weise erweitern und anwenden können.

Anforderung III: Kooperatives Lernen mit digitalen Medien

Digitale Medien sollen in kooperativen Lernformen eingesetzt werden, um die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Schülerinnen und Schülern zu fördern. Lernplattformen und Apps sollten gezielt für Partner- und Gruppenarbeiten genutzt werden, während KI-Tools die ko-kreative Wissenskonstruktion unterstützen. Indem Schülerinnen und Schüler gemeinsam an Projekten arbeiten und digitale Ressourcen nutzen, können sie ihre Teamfähigkeiten verbessern und voneinander lernen, was den Lernprozess insgesamt bereichert.

Für eine sinnvolle ko-kreative Nutzung von KI-Tools beim Lernen sollte Schülerinnen und Schülern in jedem Fach immer wieder verdeutlicht werden, dass KI ein Werkzeug ist, das bei Recherchen und Denkprozessen unterstützend eingesetzt werden kann. Es muss jedoch klar sein, dass KI das eigene Denken und Lernen nicht ersetzen kann. KI-Tools sollten somit in der Kooperation von Mensch und Maschine nur dazu verwendet werden, Hürden im eigenen Denkprozess zu überwinden, nicht jedoch, um den gesamten Denk- und Lernprozess kognitiv deaktivierend zu umgehen.

Anforderung IV: Kontinuierliche Fortbildungen

Nur wenn Lehrkräfte selbst über Kompetenzen im Umgang mit digitalen Medien verfügen, können sie diese auch im Unterricht vermitteln. Deshalb ist die kontinuierliche, schulinterne Fortbildung der Lehrkräfte ein wichtiger Grundstein für die digitale Schulentwicklung. Mögliche Bausteine für ein schulinternes Fortbildungskonzept: 

• Gesamtlehrerkonferenz: Im Rahmen von zwei Gesamtlehrerkonferenzen pro Schuljahr können jeweils 15-minütige Mikrofortbildungen zum Einsatz von KI und Apps im Unterricht stattfinden, die von den Lehrkräften selbst initiiert und durchgeführt werden. 
• Fachschaftskonferenz I: Die Fachschaften erhalten den Auftrag, jedes Schuljahr im Rahmen einer Fachkonferenz über ihre Unterrichtserfahrungen mit digitalen Medien zu diskutieren und neue Entwicklungen aufzunehmen. Auf Grundlage der Diskussion sollen die jeweiligen Fachschaftsseiten im Taskcard-Board überarbeitet bzw. aktualisiert werden.
• Fachschaftskonferenz II: Die Fachschaften sollen zur kontinuierlichen Unterrichtsentwicklung ermuntert werden, mindestens alle drei Jahre einen Fachexperten für digitalen Unterricht und KI (BW: über das ZSL) als schulinterne Fortbildung anzufordern. Zur Durchführung und zeitlichen Entlastung der beispielsweise vierstündigen Fortbildung stellt die Schulleitung den Fachschaften auch Randstunden (5. oder 6. Stunde) zur Verfügung.
• Analoge Social-Media-Wall: Auf einer analogen Social-Media-Wand im Lehrerzimmer werden die Kolleg*innen über die neuesten Entwicklungen bezüglich KI und Apps informiert. Hierzu werden vier Lehrkräfte bestimmt, die die Entwicklungen in den Lehrer-Communitys der sozialen Medien (LinkedIn, Instagram, Facebook) beobachten und gute Beiträge ausdrucken und an die Pinnwand hängen.

Literatur:

[1] Hillmayr, D., Ziernwald, L., Reinhold, F., Hofer, S. I., & Reiss, K. M. (2020). The potential of digital tools to enhance mathematics and science learning in secondary schools: A context-specific meta-analysis. Computers & Education, Volume 153.

[2] Umejima et. al (2021): Paper Notebooks vs. Mobile Devices: Brain Activation Differences During Memory Retrieval, Front. Behav. Neuroscience. Volume 15.

[3] Delgado et. al (2018): Don't throw away your printed books: A meta-analysis Educational Research Review, Volume 25.

Sicht- und Tiefenstrukturen

Empirische Forschungen zeigen, dass weniger die Sichtstrukturen, wie Methoden, Sozialformen und Medien, sondern vielmehr die Tiefenstrukturen für die Wirksamkeit des Unterrichts von Bedeutung sind [4]. Zu den Tiefenstrukturen zählen die drei Basisdimensionen: 

• a) die kognitive Aktivierung der Lernenden, 
• b) eine effektive Klassenführung und 
• c) eine motivationale & verständnisorientierte Förderung der einzelnen SchülerInnen.

Weitere empirische Studien zeigen, dass diese drei Basisdimensionen, die ursprünglich für den analogen Unterricht identifiziert wurden, auch für den digitalen Unterricht relevant sind [5]. Digitale Medien können dazu beitragen, diese drei Basisdimensionen im Unterricht zu fördern und damit auf der Ebene der Tiefenstrukturen eine positive Wirkung zu erzielen.

Förderung der Basisdimensionen mit digitalen Medien

Bezüglich der kognitiven Aktivierung a) können digitale Medien konstruktive Lernprozesse und eine tiefere Auseinandersetzung mit den Lerninhalten anregen. Der kognitiv aktivierende Einsatz von Apps und Tools wird auch in der „zweiten Anforderung“ erwähnt, die vorsieht, digitale Medien als sinnvolle Ergänzung zu traditionellen Lernmethoden zu nutzen.

Im Bereich der Klassenführung b) können digitale Medien Lehrkräfte dabei unterstützen, den Unterricht zu organisieren und zu orchestrieren. Dazu gehören vor allem klare Regeln und Routinen, wie die in der „ersten Anforderung“ beschriebene Regel „Tablet zu“, um eine effektive Nutzung der Lernzeit zu gewährleisten und die Ablenkungsgefahr zu minimieren. 

Schließlich können digitale Medien in allen Fächern die formative Diagnostik c) erleichtern – beispielsweise durch KI-Feedback zu Aufsätzen – und somit zu einem adaptiven Unterricht beitragen. Sie ermöglichen es Lehrkräften, den Lernstand der Schülerinnen und Schüler kontinuierlich und ohne Notendruck zu erfassen und den Unterricht entsprechend anzupassen. Dies fördert eine konstruktive Unterstützung der Lernenden und trägt zu einer motivierenden, verständnisorientierten Lernumgebung bei.

Literatur

[4] Kunter, M. & Trautwein, U. (2013). Psychologie des Unterrichts, StandardWissen Lehramt, Schöningh-Verlag.

[5] Eder, T., Scheiter, K. & Lachner, A. (2023). Einsatz digitaler Medien für einen wirksamen Unterricht. IBBW-Reihe wirksamer Unterricht, Band 9.

Problem: Reproduktion von Wissen mit digitalen Medien

Digitale Medien machen den Unterricht nicht automatisch besser: Die Digitalisierung des Unterrichts wird derzeit oft nur lediglich dafür eingesetzt, um bestehende Unterrichtsabläufe und Materialien durch digitale Möglichkeiten zu erweitern oder zu ersetzen. Statt Schulbuch ebook, statt Hefteintrag Tablet-Notiz, statt Lehrervortrag Erklärvideos und Flipped-Classroom sowie statt Übungsheft Lernplattform. Es handelt sich oft nur um ein digitales Konservieren der etablierten traditionellen Lernkultur. Zeitgemäße Bildung muss deutlich mehr bedeuten als die neuen digitalen Möglichkeiten über bekannte Konzepte zu „stülpen“. 

Ziel: Förderung der "21th century skills" (4K)

Das Potential des wirkungsvollen Einsatzes von mobilen Endgeräten im Unterricht liegt weniger in der Reproduktion von Wissen, sondern viel mehr in der Förderung und Stärkung von Kompetenzen wie Kommunikation, Kollaboration, Kreativität und kritischem Denken (4K-Modell). Hierzu ist eine Verknüpfung von mobilen Endgeräten mit individuellen, forschenden, kreativen und projektartigen Arbeitsaufträgen ein gangbarer Weg. Der Einsatz von digitalen Medien im Unterricht ist immer dann sinnvoll, wenn sich die Schüler*innen damit konstruktivistisch sowie aktiv und nicht lehrerzentriert mit den Lerngegenständen auseinandersetzen. Zeitgemäße Bildung kann somit gleichgesetzt werden mit einem Wandel der Lernkultur von der Fokussierung auf Faktenwissen hin zu einer Förderung von Kernkompetenzen für das 21. Jahrhundert. 

Die Mischung macht`s: Reproduktion & Kompetenzorientierung

Das Allheilmittel für guten Unterricht ist die ausschließliche Kompetenzorientierung allerdings auch nicht. Schule braucht beides: Auf der einen Seite die Wissensaneignung im Klassenverbund und auf der anderen Seite kompetenz- und projektorientierte Aufgabenstellungen zum eigenständigen Arbeiten. Das richtige Verhältnis aus Tradition und Innovation muss dabei ständig ausgelotet werden. Im Unterricht des Autors gibt es z. B. in jedem Unterrichtsfach pro Halbjahr eine Projektarbeit in einem zeitlichen Umfang von bis zu vier Wochen. Neben den fachlichen Inhalten werden dabei vor allem Kompetenzen zum eigenverantwortlichen Lernen gefördert. Die Methode des Projektlernens wird zu Beginn jedes Schuljahres sowohl mit den Schüler*innen diskutiert als auch beim Elternabend vorgestellt. Die während der Projekte entstandenen Lernprodukte werden individuell benotet (auch bei Teamarbeit) und zählen so viel wie eine normale Klassenarbeit.

Beispiel: Einsatz von Erklärvideos & Flipped-Classroom

Auf YouTube stehen zahlreiche Filme zur Verfügung, bei denen engagierte Lehrerinnen und Lehrer z. B. am Whiteboard frontal das Lösungsprinzip einer Mathematik-Aufgabe nach der anderen erklären. Methodisch verknüpft werden solch traditionelle Lehrformen dann auch noch mit Konzepten wie „Flipped-Classroom“. Egal ob analog oder digital: Die wesentliche Methode bleibt das stumpfe Üben. Zahlreiche prozessbezogene Kompetenzen und das Verständnis bleiben auf der Strecke. Mit solch traditionellen Zugängen kann das Potential von digitalen Medien im Unterricht nicht ausgeschöpft werden. Einige engagierte Lehrerinnen und Lehrer setzen das Konzept Flipped-Classroom bewusst so ein, dass ihr gesamter Unterricht „umgekrempelt“ wird. Ein großer Teil der Vorbereitungszeit für den Unterricht wird dabei für die Produktion der eigenen Videos verwendet. Wäre es nicht viel sinnvoller, die knappe Lehrer-Arbeitszeit in Materialien und Methoden zu investieren, um die fachlichen Inhalte im Klassenzimmer kollaborativ, kompetenzorientiert und forschend-entdeckend erarbeiten zu lassen? Natürlich hat die Methode „Flipped-Classroom“ hat auch Vorteile: So arbeiten die Schülerinnen und Schüler selbstständiger und eigenverantwortlicher. Es spricht deshalb nichts dagegen das Konzept als methodische Variation z. B. einmal im Monat im Unterricht einzusetzen. 

Differenzierung: Kompetenzorientiert & digital

Durch eine offen formulierte und digital angereicherten Aufgabenstellung z. B. im Rahmen einer Projektarbeit können in heterogenen Lerngruppen sowohl leistungsschwache als auch leistungsstarke Lernende entsprechend ihrem Vorwissen und ihrem Leistungsvermögen gefördert werden. Schülerinnen und Schüler erleben dabei einen hohen Grad an Handlungsorientierung, Kreativität und Selbstbestimmung. Die Verbindung von digitalen Medien mit offenen, kreativen und forschenden Aufgaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Individualisierung, Selbstdifferenzierung und fördert zahlreiche prozessbezogene Kompetenzen. 

Technik und Pädagogik

Die neuen technischen Möglichkeiten sollten nicht nur dazu genutzt werden, um traditionelle Unterrichtsabläufe effektiver und schneller zu erreichen. Das Ziel ist die Erschließung von erweiterten pädagogischen Möglichkeiten im Unterricht. Die Erfahrung am Friedrich-Gymnasium Freiburg zeigt, dass viele KollegInnen das Lehrer-Tablet zunächst nur nutzen, um bekannte Tätigkeiten zu digitalisieren (z. B. den Tafelaufschrieb). Erst mit der zunehmenden Erfahrung und Sicherheit im Umgang mit der Technik werden neue Unterrichtsformen entdeckt und mit der Klasse erprobt. Die pädagogischen Entscheide hängen somit von den vorhandenen technischen Möglichkeiten und der Unterrichtserfahrung ab. Slogans wie "Pädagogik vor Technik" machen nur wenig Sinn. Technik und Pädagogik müssen immer Hand in Hand gehen und können in einem schulischen Veränderungsprozess nicht getrennt werden. 

Die Mischung macht´s

Zeitgemäßer Unterricht sollte immer ein ausgewogenes Zusammenspiel von digital & analog, von Lernraum & Klassenzimmer, von Kompetenzorientierung & Übungsaufgabe sowie von Tablet & Kreidetafel sein. Lernen kann nur dann gut funktionieren, wenn ein respektvolles Lehrer-Schüler-Verhältnis vorhanden ist – digitale Medien sind dabei nur als Hilfsmittel im Lernprozess zu sehen. 

Der folgende Artikel erschien in zwei Teilen in der Zeitschrift "Gymnasium BW", Philologenverband Baden-Württemberg, Ausgaben 8/2022 und  10/2022.

I.1 Einführung: Berufs- und Arbeitswelt 4.0

Digitale Medien haben unseren Alltag in den letzten Jahren grundlegend verändert. Die Digitalisierung geht dabei über den rein technischen Fortschritt hinaus und resultiert in einem gesellschaftlichen Wandel aller Lebensbereiche. Die Grenzen zwischen analoger und digitaler Welt verschwimmen zunehmend. Besonders ist diese Entwicklung im beruflichen Bereich zu spüren.

In der Arbeitswelt werden im Zuge der Digitalisierung immer mehr Routine-Tätigkeiten durch Maschinen und den Einsatz von künstlicher Intelligenz ersetzt. Gleichzeitig entstehen neue Tätigkeitsprofile wie z. B. die Stelle eines „Scrum Masters“, bei der vor allem kommunikative, kreative, fächerübergreifende und komplexe Fähigkeiten gefordert werden.

Vor dem Hintergrund des digitalen Wandels unserer Gesellschaft sollten im Unterricht - neben der Vermittlung des Fachwissens und einer umfangreichen Persönlichkeitsbildung - auch vermehrt Kompetenzen gefördert werden, die auf die Anforderung der Berufs- und Arbeitswelt 4.0 vorbereiten. 

I.2 Digitaler Unterricht: Kompetenzorientierung statt Reproduktion

Die Digitalisierung des Unterrichts wird derzeit häufig nur eingesetzt, um bestehende Unterrichtsabläufe und Materialien durch digitale Möglichkeiten zu erweitern oder zu ersetzen. Statt Schulbuch ebook, statt Hefteintrag Tablet-Notiz, statt Lehrervortrag Erklärvideos und statt Übungsheft Lernplattform. Es handelt sich bei diesen Beispielen um ein digitales Konservieren der etablierten traditionellen Lehr- und Lernkultur. Zeitgemäßer digitaler Unterricht muss heute jedoch viel mehr bedeuten, als nur die neuen Möglichkeiten über bekannte traditionelle Lehr- und Lernkonzepte zu stülpen. 

Das Potential des Einsatzes von Schüler-Tablets im Unterricht liegt weniger in der Reproduktion von Wissen mit „drill & practice“, sondern viel mehr in der zeit- und ortsunabhängigen Förderung und Stärkung von Kompetenzen wie Kommunikation, Kollaboration, Kreativität und kritischem Denken. Die so genannten „21st century skills“ lassen sich im späteren Arbeitsleben durch künstliche Intelligenz kaum ersetzen. Hierzu ist eine Verknüpfung von mobilen Endgeräten mit offenen, forschenden und projektartigen Arbeitsaufträgen ein gangbarer Weg. 

Den skizzierten Wandel im Bildungsbereich fordert auch die Kultusministerkonferenz in ihrer aktuellen Handreichung „Lehren und Lernen in der digitalen Welt“ [15]: „Im digital gestützten Unterricht gilt es zudem, eine Lehr- und Lernkultur zu entwickeln, die selbstgesteuertes Lernen fördert und in der die Lehrkräfte Lernprozesse vermehrt flankierend begleiten, offene Lösungswege und eine Handlungsorientierung anbieten sowie kollaborativ-vernetzt erstellte digitale Produkte der Lernenden einfordern.“.

I.3 Neue Lernkultur: Projektunterricht

Durch eine offen formulierte Aufgabenstellung z. B. im Rahmen einer Projektarbeit werden die Schüler*innen zu Produzenten ihres eigenen Wissens. Digitale Medien können hierbei durch den schnellen Zugang zu Informationen und die einfache Erstellung von multimedialen Produkten Lernprozesse fördern. Im Rahmen der Projektmethode erleben die Lernenden einen hohen Grad an Handlungsorientierung, Selbstwirksamkeit, sozialer Eingebundenheit und Autonomie. Die Verbindung von digitalen Medien mit offenen und forschenden Aufgaben leistet gleichzeitig einen wichtigen Beitrag zur (Selbst-) Differenzierung und fördert prozessbezogene Kompetenzen. 

Das Allheilmittel für guten Unterricht ist das Projektlernen allerdings auch nicht. Schule braucht beides: Auf der einen Seite die mit digitalen Medien unterstützte Wissensaneignung im Klassenverband und auf der anderen Seite offene und forschende Aufgabenformate zum eigenständigen Erarbeiten z. B. von digitalen Lernprodukten. Das richtige Verhältnis aus Tradition und Innovation muss dabei ständig ausgelotet werden. Im Unterricht des Autors gibt es z. B. in jedem Unterrichtsfach pro Halbjahr eine Projektarbeit mit digitalen Medien in einem zeitlichen Umfang von bis zu vier Wochen. Neben den fachlichen Inhalten werden dabei vor allem Kompetenzen zum eigenverantwortlichen Lernen gefördert. 

II.1 Datenschutz beim Einsatz von KI-Tools im Unterricht

Aufgrund des Datenschutzes darf ich Schüler*innen nicht verpflichten, ihren oft bereits vorhandenen privaten ChatGPT-Account im Unterricht einzusetzen. Seit März 2023 gibt es über Softwareanbieter wie z.B. Fobizz oder GPTschule die Möglichkeit, amerikanische KI-Tools über eine API-Schnittstelle datenschutzkonform im Unterricht einzusetzen (keine personenbeziehbare Zuordnung von Nutzungsdaten zu einzelnen Schüler*innen, Daten werden nicht zum Trainieren der Modelle verwendet). Dabei dürfen in die Prompts keine personenbezogenen Daten eingegeben werden. 

Als Lehrkraft logge ich mich in das jeweilige deutsche Webportal ein und eröffne einen virtuellen Klassenraum mit temporären Schüleraccounts. Die Lernenden scannen mit ihrem schulischen Endgerät den Zugangslink über den QR-Code und haben Zugriff auf die von der Lehrkraft freigegebenen KI-Tools.

II.2 Haltung des Kultusministeriums BW zum Einsatz von KI im Unterricht

Der aktive Einsatz von KI-Tools  wird seit Anfang Februar 2023 vom Kultusministerium Baden-Württemberg gefordert: „Künstliche Intelligenz muss aktiv im Schulunterricht behandelt werden, da die Schülerinnen und Schüler lernen müssen, mit dieser neuen Technologie umzugehen […]. Es ist auch essenziell, sie darüber aufzuklären, welche Gefahren, aber auch welche Chancen und Vorteile künstliche Intelligenz bietet. […] Zudem werden Text-KI-Tools von Lehrkräften als methodisch-didaktische Werkzeuge verwendet.“ (Quelle: km-bw.de, Abruf: 10.02.23).

II.3 Chancen und Risiken von ChatGPT im Unterricht

Neben dem mathematischen Einsatz von KI-Tools als Lernhelfer sollten sich die Schüler*innen  auch mit den Chancen und Risiken von ChatGPT z.B. zur Unterstützung bei der Bearbeitung von Hausaufgaben beschäftigen. 

Für die Diskussion wurden Lernenden in Partner-Teams aufgeteilt. Jede Gruppe erhielt dabei eine Diskussionskarte (Quelle: DoodleTeacher) mit einer bestimmten Fragestellung. Die Beantwortung und die Diskussion mit den anderen Gruppen erfolgte auf einer digitalen, datenschutzkonformen Kollaborations-Plattform. Im digitalen Board sollte jede Gruppe unter a) die Frage zunächst selbst beantworten. Unter b) sollte eine von ChatGPT generierte Antwort eingefügt werden. Unter c) konnte die nachfolgende Partnergruppe die Antworten der Gruppe (a) mit den Antworten von ChatGPT (b) vergleichen. Ergebnisse der Schüler*innen: Anonymisierte Diskussion der Klasse 10a (Genehmigung der Lernenden zur Veröffentlichung liegt vor): http://bit.ly/40h2BZi

II.4 Prüfungskultur: Abitur mit ChatGPT?

Eine schöne Analogie ist die Verwendung des Taschenrechners: 1978 war er im Unterricht strikt verboten. Im Jahr 1983 wurde das Gerät in Baden-Württemberg erstmals im Abitur zugelassen. Heute ist der Taschenrechner aus der Lern- und Prüfungskultur an Schulen nicht mehr wegzudenken. Trotz vielfacher Bedenken hat der Einsatz des Taschenrechners bisher nicht zu einem Ende des mathematischen Denkens geführt, sondern vor allem zu kognitiv anspruchsvolleren und kompetenzorientierten Aufgabenstellungen. 

Ebenso wird der Einsatz von KI-Textwerkzeugen nicht das Ende des Schreibens als Kulturtechnik bedeuten. ChatGPT kann als Inspirationsmaschine genutzt werden, um das leere Blatt Papier mit Stichpunkten, einer Gliederung oder Textbausteinen zu füllen. Dies ermöglicht einen neuen Zugang zum produktiven Schreiben im Unterricht oder auch in Prüfungen. Grundlage für die damit verbundene höhere Kompetenzstufe ist ein fundiertes semantisches und fachliches Wissen, das zunächst im Unterricht erarbeitet werden muss. Es ist somit davon auszugehen, dass es in einigen Jahren - ähnlich wie in Mathematik - auch im Fach Deutsch einen hilfsmittelfreien Teil und einen Prüfungsteil mit Chatbots in der Abiturprüfung geben wird.

II.5 Eigene Unterrichtsbeispiel  mit KI 

Im Mathematikunterricht der Klasse 7b haben sich die Schüler*innen die Division von Brüchen (Thema der 6. Klasse) von ChatGPT erklären lassen und anschließend den erzeugten Text fachlich bewertet. Ein wichtiges Unterrichtsziel war dabei, dass die Schüler*innen lernen, Prompt-Antworten kritisch zu reflektieren und ihre Rechercheergebnisse mit ihrem eigenen Wissen und ggf. mit Hilfe anderer Quellen zu überprüfen. Danach sollten sich die Schüler*innen drei Mathematikaufgaben zum Thema erstellen lassen – und die Lösung analog im Heft berechnen. Anschließend wurde ChatGPT um eine ausführliche Musterlösung der drei Aufgaben gebeten, wobei die Rechenwege zwischen Heft und Chatbot verglichen werden sollten. 

Im Physikunterricht der Klasse 10a sollten sich die Schüler*innen von ChatGPT eine Methode beschreiben lassen, um die Höhe einer Schlucht aus einem Filmausschnitt von „Peppa Wutz“ zu bestimmen. Da der ChatBot ausschließlich mit Texten arbeitet, geht es hier vor allem um naturwissenschaftliches Textverständnis und die Bewertung der Inhalte. Die größte Herausforderung bei dieser Aufgabe besteht darin, im Dialog mit ChatGPT die zum Film passende experimentelle Messmethode über den entsprechenden Prompt herauszuarbeiten.

II.6 Lehrerfortbildung 

Die Digitalisierung des Unterrichts und der Einsatz von KI wird nur dann erfolgreich sein, wenn damit auch ein Wandel der Lern- und Prüfungskultur verbunden ist. Diese Herausforderung sollte nicht als Einzelkämpfer, sondern idealerweise gemeinsam mit dem gesamten Kollegium angegangen werden. 

Regen Sie deshalb Ihre Schulleitung an, einen pädagogischen (Halb-)Tag zum Thema Künstliche Intelligenz zu organisieren.Regen Sie deshalb Ihre Schulleitung an, einen pädagogischen (Halb-)Tag zum Thema Künstliche Intelligenz zu organisieren.

Nach einem Impulsreferat können z. B. in fachspezifischen Workshops die Chancen und Risiken des Einsatzes von KI diskutiert werden. Dabei sollte auch die Veränderung der Aufgaben-, Lern- und Prüfungskultur in die Diskussion einbezogen werden. Die Ergebnissicherung auf Postern und ein anschließender Rundgang durch die Poster-Galerie in der Aula mit Kaffee und Kuchen kann das gesamte Kollegium für das Thema KI motivieren.

Neben der fachspezifischen Nutzung muss ein solcher pädagogischer Tag auch die Entwicklung eines schulischen Gesamtkonzepts zum Umgang mit KI zum Inhalt haben. Für die Diskussion eignen sich die drei Perspektiven des Dagstuhl-Dreiecks: 

1. Technologische Perspektive: Wie funktioniert KI? 

2. Soziokulturelle Perspektive: Wie wirkt sich KI auf unsere Gesellschaft aus? 

3. Anwendungsperspektive: Wie nutze ich KI-Werkzeuge?

II.7 Fazit: Unterricht mit KI

Das langfristige Ziel sollte sein, dass der kompetenzorientierte Einsatz von digitalen Medien und KI-Tools von Lehrer*innen nicht als Herausforderung gesehen wird, sondern zu einem selbstverständlichen Teil eines zeitgemäßen Unterrichts wird. 

III.1 Einführung:

Der „heimliche Lehrplan“ ist bekanntlich das zu erfüllende Prüfungsformat. Vor diesem Hintergrund ist die Bedingung für das Gelingen der neuen Lernkultur, dass zunehmend auch offene, forschende und projektartige Aufgabenformate mit digitalen Medien Bestandteil der Leistungsbewertung werden. 

Selbst die Kultusministerkonferenz fordert ein Umdenken bei der Leistungsbewertung in ihrer aktuellen Handreichung „Lehren und Lernen in der digitalen Welt“ [15]: „Im Wandel des Lehrens und Lernens in der digitalen Welt sind […] unter Nutzung digitaler Medien und Werkzeuge etablierte Prüfungsformate anzupassen sowie neue Prüfungsformate zu entwickeln.“

Doch welche Möglichkeiten gibt es derzeit, um das Spektrum der Leistungsnachweise im täglichen Unterricht zu erweitern? Wie können geeignete Prüfungsformate für digital gestützte und kooperative Leistungserhebungen aussehen? Bundesländer wie z. B. Bayern haben zu diesen Fragestellungen bereits groß angelegte Schulversuche etabliert, deren Ergebnisse gegen Ende des Schuljahres 2022/2023 vorliegen werden. 

Im Unterricht des Autors gibt es derzeit drei Ansätze zur neuen Prüfungskultur: Die Integration von möglichst offenen Aufgaben am Tablet in traditionelle Klassenarbeiten, die Bewertung von digitalen Lernprodukten im Rahmen von mehrwöchigen Projektarbeiten und die kontinuierliche Lernprozessdiagnose ohne Notendruck mit Hilfe von Lernplattformen. Alle drei Zugänge können auch miteinander kombiniert werden.

III.2 Digitale Aufgaben in Klassenarbeiten

Eine traditionelle Klassenarbeit, bei der Schüler*innen ein vorher behandeltes Thema wie z. B. den Algorithmus zu den binomischen Formeln ohne Zugriff auf weitere Hilfsmittel so abliefern müssen, wie die Lehrkraft sich das vorstellt, hat mit den Anforderungen in der realen Berufs- und Arbeitswelt nur wenig zu tun. Dabei macht es auch keinen Unterschied, ob die Klassenarbeit statt auf Papier nun digital z. B. innerhalb einer Lernplattform geschrieben wird. Solange sich das Aufgabenformat des schriftlichen Leistungsnachweises nicht ändert, handelt es sich um ein digitales Konservieren der bestehenden Prüfungskultur.  

Ein erster Schritt zur neuen Prüfungskultur sind hybride Klassenarbeiten. Diese bestehen aus traditionellen „Paper & Pencil“ Aufgaben ohne Hilfsmittel und Aufgaben zur Lösung mit dem Tablet. Die digitalen Aufgabenteile sollten dabei so angelegt sein, dass verschiedene Lösungswege möglich sind. Die Überwachung aller Schüler-Tablets während einer hybriden Klassenarbeit kann über die Classroom-App erfolgen: Die Bildschirme aller Schüler-Tablets sind auf dem Lehrer-Tablet sichtbar - bei Bedarf können einzelne oder alle Schüler-Tablets auch in den „Single-App-Modus“ gesetzt werden, bei dem nur die gewählte App auf dem Tablet bedienbar ist. Die Ergebnisse der digitalen Aufgaben werden von den Schüler*innen über die Classroom-App auf das Lehrer-Tablet gesendet. Zur Dokumentation und Korrektur werden die digitalen Ergebnisse zusätzlich auf dem Tablet-Drucker im Klassenzimmer ausgedruckt und mit den analogen Aufgaben abgegeben.

Digitale Aufgabenbeispiele aus Klassenarbeiten des Autors:

• Mathematik: Bestimmung der Zahl π auf 10 Nachkommastellen genau (App Numbers).
• Physik: Messung der Erdbeschleunigung g anhand eines vorgegebenen Videos (App NewtonDV).
• Mathematik: Beweis Satzes von Pythagoras mit einer dynam. Konstruktion (App GeoGebra).
• Physik: Einsatz von SmartCarts zur Bestimmung des 2. Newtonschen Axioms (App SPARKvue).

Eine Alternative zu den skizzierten digitalen Teil-Aufgaben sind Klassenarbeiten komplett im „Open Book“ Format. Hierbei haben die Schüler*innen Zugriff auf alle Schulhefte, Schulbücher, Apps und auch das Internet. Bei „Open Book“ Klassenarbeiten wird weniger der Umgang mit Reproduktionswissen abgefragt, sondern viel mehr die Kompetenz geschult, geeignetes Wissen aus einer Vielzahl von Quellen zu finden sowie Probleme z. B. mit Hilfe von verfügbaren Apps auf Basis des Gelernten zu lösen. Die Herausforderung beim „Open-Book“ Format für Lehrer*innen besteht darin, eine thematisch passende offene Aufgabenstellung für den zeitlichen Rahmen einer Klassenarbeit (45 - 90 Minuten) zu finden, sowie die Lösungswege der Schüler*innen transparent und vergleichbar zu bewerten.

III.3 Bewertung von digitalen Projektarbeiten

Digitale Projektarbeiten finden über mehrere Wochen hinweg sowohl im Unterricht als auch als Hausaufgabe im erwähnten „Open Book“ Format statt. Voraussetzung für die Chancengerechtigkeit ist dabei, dass alle Lernenden ein einheitliches digitales Endgerät zum Lernen und Arbeiten für den Zeitraum der Projektarbeit besitzen. Besonders einfach lassen sich digitale Projekte deshalb in Tablet-Klassen realisieren. 

Die Grundlage für eine transparente Notengebung des innerhalb des Projekts entstehenden Lernprodukts ist ein Erwartungshorizont. Dieser gibt den Lernenden während der eigenständigen Erarbeitungsphase Orientierung und enthält objektive Bewertungskriterien. Der Erwartungshorizont kann vom Lehrenden vorgegeben, oder von den Schüler*innen am Anfang des Projekts in Gruppenarbeit auch selbst entworfen werden. 

Neben der kriteriengeleiteten Lehrer-Bewertung des Lernprodukts kann bei Projektarbeiten auch die Bewertungskompetenz der Schüler*innen mit „Self- & Peer-Feedback“ gefördert werden. Zur zeitlich effektiven Einholung des umfangreichen Feedbacks aller Mitschüler*innen zu einem präsentierten Lernprodukt sollte ein digitales Live-Feedback-Tool eingesetzt werden. 

Zur Begründung der finalen Lehrer-Note kann anstatt eines langen Textes auch Audio-Feedback eingesetzt werden. Mit einer aufgezeichneten verbalen Rückmeldung ist es als Lehrer*in möglich die Bewertung intensiver zu begründen und dabei auch mögliche Abweichungen zwischen Lehrer-, Selbst- und Mitschüler-Bewertung zu thematisieren.

Digitale Projektbeispiele aus dem Unterricht des Autors:

• Mathematik: Projekt magisches Dreieck (Aufgabe, Erwartungshorizont & Lernprodukte: Link)
• Physik: Projekt Traumwohnung (Aufgabe, Erwartungshorizont & Lernprodukte: Link).
• Mathematik: Projekt Flächenbestimmung (Aufgabe, Erwartungshorizont & Lernprodukte: Link).
• Physik: Projekt Elektromotor (Aufgabe, Erwartungshorizont & Lernprodukte: Link).

III. 4 Digitale Lernprozessdiagnose

Die Lernprozessdiagnose im Unterricht gilt als eine wirksame Methode zur Optimierung des Lernerfolgs im Klassenzimmer. Gründe für die doch eher selten angewendete systematische Diagnose im täglichen Unterrichtsgeschehen sind der hohe zeitliche Aufwand, der Anspruch an eine detaillierte individuelle Rückmeldung und der hohe Materialbedarf für eine individuelle Förderung anhand der Diagnoseergebnisse. 

Abhilfe können hier adaptive Lernplattformen zur formellen Lernprozessdiagnose schaffen, die eine effiziente Durchführung, eine automatisierte Diagnostik sowie eine übersichtliche Rückmeldung ermöglichen und zum Ergebnis passende adaptive Fördermaterialien zur Verfügung stellen [6]. Durch eine solche prozessbezogenen Lerndiagnose können vor der eigentlichen Klassenarbeit Schüler*innen individuell beraten und problematische Aufgaben mit der gesamten Klasse im frontalen Lehrer-Schüler-Gespräch thematisieren werden. Zu beachten ist, dass es sich bei Lernplattformen meist um die Abfrage von Reproduktionswissen handelt und es nicht auf die formal richtige Darstellung des Rechenweges, sondern meist nur auf die Nennung des einen richtigen Ergebnisses ankommt.

Digitale Lernprozessdiagnose im Unterricht des Autors:

• Die Schüler*innen schreiben über die Lernplattform „bettermarks“ während einer Lerneinheit und vor der jeweiligen Klassenarbeit einen digitalen Mathe-Test ohne Notengebung. 
• Anhand der sofort vorliegenden Diagnoseergebnisse werden den Lernenden zu jeder Aufgabe mögliche Lösungswege und vorhandene Wissenslücken aufgezeigt. Der Lehrer erhält eine detaillierte Rückmeldung über die Leistungen der einzelnen Schüler*innen und über Verständnisprobleme der gesamten Klasse. 
• Der digitale Mathe-Test wird von den Lernenden nicht im Unterricht, sondern als Hausaufgabe geschrieben. Den Schüler*innen wir dadurch klar gemacht, dass es sich bei diesem Test um eine Unterstützung beim Lernen handelt und sie sich mit Hilfsmitteln am Ende selbst „betrügen“. 

Durch neue Technologien wie die künstliche Intelligenz wird es in naher Zukunft einen rasanten Entwicklungsfortschritt zur optimalen formellen Lernprozessdiagnose und der davon abhängigen passgenauen personalisierten Förderung im Klassenzimmer geben. Digitale Medien bieten somit einen vielversprechenden Zugang, um Diagnosemethoden zeitlich effizient in den täglichen Unterricht einzubauen.

III. 5 Kombination der neuen Prüfungsformate

Die drei Zugänge zur neuen Prüfungskultur können zunächst unabhängig voneinander durchgeführt werden. Noch sinnvoller ist es allerdings alle drei Möglichkeiten zu kombinieren: Innerhalb einer Projektarbeit kann zunächst der Lernprozess zu den neuen fachlichen Inhalten digital diagnostiziert werden. Die fachlichen Inhalte der im Klassenzimmer präsentierten Lernprodukte lassen sich auch als analoge oder digitale Teilaufgabe in die folgende Klassenarbeit integrieren. 

Der Digitalisierungsschub, den das Bildungssystem in den letzten beiden Jahren durch die Corona-Krise erhalten hat, darf im Schulalltag nicht wieder versanden. 

Die Digitalisierung des Unterrichts wird nur dann erfolgreich sein, wenn neben der funktionierenden 1:1 Tablet-Ausstattung zum zeit- und ortsunabhängigen Lernen für alle Schüler*innen z. B. ab Klasse 8 auch ein Wandel der Lern- und Prüfungskultur angestrebt wird: Weg von der Fokussierung auf Faktenwissen und hin zu einer Förderung von „21st century skills“. 

Dabei darf die schulische Bildung nicht für Zwecke der Berufs- und Arbeitswelt 4.0 instrumentalisiert werden. Auch im digitalen Zeitalter muss das Bildungsziel die umfassende Persönlichkeitsentwicklung der Schüler*innen zu selbstständigen, kritikfähigen, wertebewussten, verantwortungsvollen und medienmündigen jungen Menschen bleiben. 

Der langjährige Weg zur digitalen Schule mit dem Ziel des wirkungsvollen, kompetenzorientierten und personalisierten Unterrichts mit Integration von neuen Lern- und Prüfungsformaten erfordert ein hohes Maß an Engagement jeder einzelnen Lehrkraft, viel Kommunikation mit der gesamten Schulgemeinschaft sowie eine große Bereitschaft zur Kooperation im Kollegium. Der Weg ist arbeitsintensiv und steinig - aber er lohnt sich!