Digitalisiertes Lernen in der MINT-Lehrer*innenbildung

digiMINT am KIT

Die Zeit des Corona-Lockdowns hat die Digitalisierungsprobleme an Deutschlands Schulen sichtbar gemacht. „Im internationalen Vergleich“, konstatiert der am 23. Juni 2020 veröffentlichte Nationale Bildungsbericht 2020, „sind deutsche Schulen damit nicht anschlussfähig.“ Das im März am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gestartete Projekt „digiMINT: digitalisiertes Lernen in der MINT-Lehrer*innenbildung“ tritt an, daran etwas zu ändern.

Digitalisierung in der Lehrerbildung – digiMINT © KIT-ZML

Allzu häufig beschränkt sich der Einsatz digitaler Medien im Präsenzunterricht auf den Ersatz traditioneller Medien, so der Nationale Bildungsbericht 2020. Das Smartboard ersetzt die Tafel. Deutsche Schulen sind damit nicht anschlussfähig. Bereits im Lehramtsstudium, so der Bericht, spielen Digitalkompetenzen bislang kaum eine Rolle.

Damit dies nicht so bleibt startete das KIT im März 2020 das Projekt „digiMINT: digitalisiertes Lernen in der MINT-Lehrer*innenbildung“. digiMINT ermöglicht den angehenden Lehrkräften ihr digitales Repertoire zu erweitern. Neben Arbeitsplätzen auf dem neuesten Stand der Technik werden ihnen auch die didaktischen Möglichkeiten die die Digitalisierung hervorbringt nahegebracht. Die Studierenden werden ertüchtig digitale Medien technisch versiert, fachdidaktisch kreativ und bildungswissenschaftlich reflektiert einzusetzen.

Als technisch ausgerichtete Universität legt das KIT seinen Schwerpunkt in der Lehrkräfteausbildung auf die MINT-Fächer. Entsprechend liegt der Fokus im Projekt digiMINT auf den Fächern Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik sowie den Bildungswissenschaften. Mithilfe der vorhandenen fachwissenschaftlichen Expertise entwickelt, erprobt und evaluiert das KIT in den MINT-Fächern digitale Unterrichtseinheiten für Leher*innen und bereitet sie für den Transfer in die Schulpraxis vor. digiMINT gliedert sich in vier Projektphasen. In der ersten Projektphase werden reale und virtuelle Lernumgebungen („digital learning labs“) am KIT eingerichtet. Sie bieten den Studierenden eine technologisch und medienpädagogisch professionelle sowie lernzentrierte Umgebung und bilden die Basis für die Entwicklung von Unterrichtseinheiten. Auf Grundlage der baden-württembergischen gymnasialen Bildungspläne in den MINT-Fächern werden in der zweiten Phase passende Unterrichtseinheiten mit hoher schulpraktischer Relevanz entwickelt und in einer dritten Projektphase mit Schüler*innen in den Lehr-Lern-Laboren in den MINT-Fächern des KIT erprobt, evaluiert und gegebenenfalls angepasst. Im Rahmen der vierten Projektphase werden die Innovationen im Bereich digiMINT nachhaltig in das Lehrangebot am KIT implementiert und zugleich für den Transfer auf andere universitäre sowie schulische Standorte vorbereitet.

Reale und virtuelle Lernumgebungen

Die realen und virtuellen Lernumgebungen sollen den angehenden Lehrer*innen ermöglichen, sich die notwendigen Medienkompetenzen praxisorientiert anzueignen. Diese “digital learning labs“ bilden die infrastrukturelle Basis in Form von Einsatzszenarien aktueller digitaler Phänomene u.a. zu Virtual und Augmented Reality, Videoproduktion oder zum Thema Internet of Things (IoT). Ausgehend von einer mediendidaktischen Gesamtkonzeption in Abstimmung mit den Projektpartnern werden diese und weitere Stationen umgesetzt. Gleichzeitig werden virtuelle Lernräume geschaffen, die mobiles, ortsunabhängiges Lernen in Anbindung an das am KIT etablierte Learning Management System ILIAS ermöglichen. Der virtuelle Lernraum wird um die Nutzung entsprechender Social Media Tools ergänzt, um Potenziale und Rahmenbedingen für den Unterricht zu eruieren. Dabei werden insbesondere auch Szenarien berücksichtigt, die den Einsatz von mobilen Endgeräten durch bring your own device (BYOD) vorsehen. Dabei wird fortlaufend analysiert, welche Bedarfe bestehen und welche realen und virtuellen Angebote/ Strukturen den Erwerb digitalbasierter Kompetenzen auf welche Art begünstigen.

Lehr-Lernlabore am KIT

Neben den „digital learning labs“ stehen den angehenden Lehrer*innen auch die Lehr-Lernlabore des KIT zur Erprobung der neu entwickelten digitalbasierten Lernkontexte zur Verfügung. Im Lehr-Lernlabor der KIT-Fakultät für Mathematik wird den Lehramtsstudierenden umfassende Kompetenzen im Einsatz moderner mathematischer Lehr-Lern-Software vermittelt. Im Rahmen einer neu zu konzipierenden Lehrveranstaltung werden der situationsgerechte Einsatz digitaler Werkzeuge, exemplarische Unterrichtssituationen und deren kritische Reflexion untersucht.

Seit Sept. 2019 wird am KIT zudem das Lehr-Lernlabor an der KIT-Fakultät für Informatik in enger Zusammenarbeit mit der PH Karlsruhe aufgebaut. In verschiedenen Formaten (Workshops, Science Camps, Schul-AGs) erhalten Lehramtsstudierende die Möglichkeit, sich im digital-gestützten und herkömmlichen Unterrichten zu erproben, und Schüler*innen können darin das Fach Informatik aus neuen Perspektiven betrachten. Im Labor wird u.a. erforscht werden, wann im Unterrichtsplan der ideale Zeitpunkt ist, um digitale Medien einzusetzen.

Digitale Lernkontexte im fächerübergreifend naturwissenschaftlichen Unterricht

Einen weiteren Schwerpunkt bilden digitale Lernkontexte im fächerübergreifend naturwissenschaftlichen Unterricht. In unserer modernen Gesellschaft wird zur Lösung komplexer Herausforderungen oftmals ein fachübergreifendes, vernetztes Denken benötigt. Das gewählte Leitthema „menschliche Bewegung“ bietet hierzu unmittelbare alltags- und anwendungserfahrbare Phänomene für naturwissenschaftliche Betrachtungen. U.a. sollen physikalische Gesetzmäßigkeiten zu Rotations- oder Drehbewegungen sowie Kraft- und Beschleunigungsgesetze, aber auch biologische Aspekte des Körperaufbaus sowie die Energiebereitstellung und der Stoffwechsel berücksichtigt werden. Einen Schwerpunkt bilden immersive Lernkontexte, insbesondere werden virtuelle Lernwelten auf Basis von 360-Grad-Videos mit interaktiven Lernspots als Augmented-/Mixed-Reality entwickelt. Schüler*innen können das interdisziplinär ausgerichtete Schüler-Labor „MINT in Bewegung“ am KIT besuchen und dort die neu entwickelten Lernstationen selbst ausprobieren.

digiMINT wird im Rahmen der gemeinsamen Qualitätsoffensive Lehrerbildung von Bund und Ländern aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert

Mehr zum Projekt digiMINT: https://www.hoc.kit.edu/zlb/Forschung_DigiMINT.php