Vom Schülerprojekt zum "Bring Your Own Device" Schulkonzept.

 

Handys im Unterricht?

Eigentlich verboten – aber trotzdem allgegenwärtig: SMS-Nachrichten werden unter der Bank geschrieben, in WhatsApp wird während der Klassenarbeit über die richtige Lösung diskutiert, ...

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Aber es geht auch anders:

Smartphones und Tablets können den Unterricht bereichern! Vor allem in den Naturwissenschaften sind mobile Endgeräte absolutes Highend-Allround-Messinstrumente. Zahlreiche fest eingebaute Sensoren ermöglichen unzählige Experimente (siehe Literaturliste). Schülerinnen und Schüler des Physik-Leistungskurses des Friedrich-Gymnasiums Freiburg erforschten im Rahmen eines Kooperationsprojekts mit der Pädagogischen Hochschule Freiburg, wie viel Mathematik und Naturwissenschaft mit Smartphones und Tablets möglich ist. Die über 60 verschiedenen Experimente wurden am 13.05.2015 im Rahmen einer Ausstellung an der PH Freiburg präsentiert, im Anschluss überarbeitet und schließlich auf dieser Homepage veröffentlicht.


Experimente der Ausstellung:

Die folgenden Seiten geben einen Überblick über die von den 16 Schülerinnen und Schüler erarbeiteten Experimente. Die Versuche lassen sich sowohl mit Smartphones als auch mit Tablets durchführen. Die Messungen und Erklärungen sind nicht perfekt, bieten aber vielfältige Ideen und Vorschläge zur Umsetzung im eigenen Unterricht. Viele der Experimente können auch vereinfacht oder erweitert werden - hier ist Ihre Kreativität gefragt.

 

Deutscher Lehrerpreis 2016 - 1. Preis für das Medienkonzept der Schule

Am 26.09.2016 wurde das Team des Friedrich-Gymnasiums Freiburg für das fünfschrittige Medienkonzept in Berlin mit dem Deutschen Lehrerpreis in der Kategorie "Unterricht innovativ" ausgezeichnet. Projektbeschreibung und Begründung der Jury: PDF


 

Mobile Endgeräte - eine Bereicherung für jeden Unterricht:

Die von den Schülerinnen und Schülern bei der Ausstellung präsentierten Experimente funktionieren mit kostenlosen Apps, integrieren den Alltagskontext, können mit verschiedenen Betriebssystemen (Android, iOS) sowie unterschiedlichen mobilen Endgeräten (Smartphones, Tablets, Convertibles) durchgeführt werden und leisten einen wichtigen Beitrag zur Medienbildung (Leitperspektive in den neuen Bildungsplänen 2016 in BW). Durch den Einsatz von Mobilgeräten im Klassenzimmer lässt sich der Unterricht individualisierter und binnendifferenzierter gestalten. In Kombination mit dem Ansatz von BYOD (Bring Your Own Device) ergibt sich ein Mehrwert für die Schule, der nur durch Smartphones bzw. Tablets erreicht werden kann. Der spontane Einsatz von schülereigenen mobilen Endgeräten in Kombination mit zeitgemäßen Methoden zur Differenzierung ist eine Bereicherung für jeden Unterricht und steigert deutlich die Attraktivität der Schule.

Auf dem Weg zum mobilen Lernen - Medienkonzept in fünf Schritten:

Nach der Schülerausstellung (Medienkonzept Schritt 1 - Mai 2015) erfolgte am Friedrich-Gymnasium Freiburg eine Erweiterung des BYOD-Smartphone-Konzepts auf alle Fächer (Medienkonzept Schritt 2 - Schuljahr 2015/16). Hierzu wurde eine schulweite WLAN-Infrastruktur installiert und die MINT-Fächer erhielten eine Ausstattung mit externen Sensoren (siehe Gruppe 3). Nach der positiven Evaluierung des Smartphone-Schulversuchs wurde im September 2016 die Medienausstattung aller Klassenzimmer für den Einsatz von mobilen Endgeräten umgerüstet (Medienkonzept Schritt 3). Die Lehrerinnen und Lehrer sollen im Januar 2017 eigene Tablets zur dienstlichen und privaten Nutzung erhalten (Medienkonzept Schritt 4). Ab dem Schuljahr 2017/18 werden die Schülerinnen und Schüler im Rahmen eines Modellversuchs des Kultusministeriums jeweils in der 7. Klassenstufe mit eigenen Tablets zur schulischen und privaten Nutzung ausgestattet werden (Medienkonzept Schritt 5). Das sukzessive Vorgehen in fünf Schritten erlaubt ein langsames Heranführen von SchülerInnen, Eltern und LehrerInnen zum mobilen Lernen.

Bild
Schritt 1 Medienkonzept:
Werbeplakat zur Ausstellung.
Schritt 1 Medienkonzept:
Ausstellungsstand "Smartphone-Experimente mit dem CCD-Sensor".

 

 

Weitere Informationen zum Medienkonzept der Schule:

 

1. WLAN und Smartphones im regulären Unterricht

2. In fünf Schritten vom Schülerprojekt zum BYOD Schulkonzept

3. Schülerausstellung: Arbeitsauftrag, Literatur und Zeitplan

4. Forschendes Lernen & Smartphone-Einsatz

5. Veröffentlichungen zum Projekt

6. Fortbildungen

7. Weiteres Material zum Thema

 

 

1. WLAN und Smartphones im regulären Unterricht

Für Experimente mit kostenlosen Apps im Klassenzimmer ist eine Internetverbindung nicht zwingend erforderlich. Zum sinnvollen Einsatz von privaten Endgeräten im Unterricht (Download der Apps, Internetrecherche, Übertragung der Messdaten) ist eine WLAN-Infrastruktur jedoch zu empfehlen. Nach der Schülerausstellung wurde in einer Gesamtlehrerkonferenz entschieden, dass probeweise im Schuljahr 2015/16 Smartphones und Tablets gemäß des BYOD-Konzept im Unterricht am Friedrich-Gymnasium Freiburg zugelassen werden. Für die Klassenzimmer standen während des Probelaufs variable WLAN-Geräte in tragbaren Kisten im Lehrerzimmer zur Verfügung. Um Missbrauch und Unklarheiten zu vermeiden wurden die Dokumente "Regeln zum WLAN Einsatz im Klassenzimmer" und "Regeln zur Smartphone-Nutzung im Unterricht" als Ergänzung zur Schulordnung mit dem Schulleitungsteam erarbeitet.

Regeln Smartphones im Unterricht Regeln WLAN im Klassenzimmer
Download: Regeln Smartphones - PDF   Download: Regeln WLAN - PDF

 

Um die privaten Smartphones drahtlos mit dem pädagogischen Netz der Schule und dem Internet zu verbinden müssen sich die Schülerinnen und Schüler mit ihrem  eigenen Schul-Account anmelden. Durch den personengebundenen Login haben die Lernenden mit dem privaten Smartphone über die kostenlose App Pydio Zugriff auf ihr persönliches Schulserververzeichnis und können Dateien in die Tausch-Verzeichnisse der Klasse legen (Schulserver: LogoDidact, Firma SBE, WLAN-System: Unifi).

Zum drahtlosen Übertragen des Smartphone-Bildschirms an den Beamer im Klassenzimmer (peer to peer) erfolgte der Kauf von HDMI-Dongles (Mira Screen 5G - unterstützt alle Betriebssysteme - bzw. AppleTV). Mit einem entsprechenden Halter (z. B. Tabimax 2 oder TabletStage) und dem HDMI-Dongle lässt sich jedes Smartphone bzw. Tablet als drahtlose und mobile Dokumentenkamera im Unterricht einsetzen. Tablets mit Stifteingabe (Digitizer) können im Unterricht als mobiles interaktives Mini-Whiteboard eingesetzt werden. Eine fest installierte Medieneinheit im Klassenzimmer mit Computer, Dokumentenkamera und interaktivem Whiteboard ist somit nicht mehr notwendig.

 

Anschluss Klassenzimmer Smartphone Visualizer
Schritt 2 Medienkonzept: "WLAN Kiste"
zum Anschluss in allen Klassenzimmern.
Schritt 2-5 Medienkonzept: Smartphone als drahtlose Dokumentenkamera mit einem Tablet-Halter.

 

Im September 2016 wurde die Medienausstattung aller Klassenzimmer (bisher meist nur OHP) des Friedrich-Gymnasiums Freiburg zur Nutzung von mobilen Endgeräten aufgerüstet: Jeder Unterrichtsraum erhielt einen fest installierten Beamer, ein WLAN-Access-Point, Apple-TV, Aktivboxen, USB-Ladebuchsen, ein Tablet-Halter sowie ein Anschlussfeld an der Tafel mit HDMI-, LAN-, Audio-Anschluss, Schalter und Steckdosen. Am Anschlussfeld lassen sich z. B. mp3-Player, DVD-Player, Laptops oder HDMI-Dongles mit der medialen Infrastruktur verbinden. Das leistungsreduzierte WLAN-Gerät an der Decke in jedem Klassenzimmer kann über den Schalter am Anschlussfeld zum Unterrichtseinsatz aktiviert werden. Die installierte mediale Infrastruktur der Unterrichtsräume ist mit allen mobilen Endgeräten und Betriebssystemen kompatibel.

 

Umbau Klassenzimmer
Schritt 3 Medienkonzept: Materialschlacht beim Umbau - Medientechnik für 30 Klassenzimmer. Schritt 3 Medienkonzept: Standardausrüstung aller Klassenzimmer: WLAN-Access-Point und Apple-TV auf dem Beamer.

 

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2. In fünf Schritten vom Schülerprojekt zum BYOD-Schulkonzept

Die Einführung von Smartphones und Tablets in den regulären Unterricht erfolgt am Friedrich-Gymnasium Freiburg über zwei Jahre hinweg in fünf Schritten:

  • 1. Schritt - Schülerprojekt:
    Smartphones im Unterricht? Schüler zeigen was möglich ist! - Mai 2015
  • 2. Schritt - Schulversuch:
    Smartphones und Tablets (BYOD) im regulären Schulunterricht - Schuljahr 2015/16
  • 3. Schritt - Klassenzimmer:
    BYOD-Medienausstattung der Klassenzimmer - September 2016
  • 4. Schritt - Lehrer-Tablets:
    Tablets mit Stifteingabe und einheitlichem Betriebssystem für den Unterricht - Januar 2017
  • 5. Schritt - Schüler-Tablets:
    1:1 Tablet-Ausstattung mit einheitlichem Betriebssystem einzelner Klassenstufen - Juli 2017


Der kleinschrittige Weg bietet die Möglichkeit, durch unterrichtspraktische Beispiele und Erfahrungen im Klassenzimmer Vorbehalte von Lehrern, Schülern und Eltern gegenüber dem mobilen Lernen und der Technik abzubauen. Gleichzeitig können die neuen Komponenten (WLAN, HDMI-Dongles, MDM-Systeme) schrittweise erprobt, verbessert und an die Nutzung im Klassenzimmer angepasst werden.

Posterbeitrag Klassenzimmer Tablet
Übersichtsposter: Vom Schülerprojekt zum BYOD-Schulkonzept - Download PDF. Schritt 3-5 Medienkonzept: Einsatz des Lehrer-Tablets
im Klassenzimmer als Dokumentenkamera.

 

Zur didaktischen Steuerung der Tablets im Unterricht und der temporären Verteilung von kostenpflichtigen Apps ist die Einbindung der Lehrer- und Schülergeräte in eine Mobilgeräteverwaltung (Mobile Device Management - MDM) zu empfehlen: Zu Hause lassen sich die Tablets frei bedienen, im Klassenzimmer ist eine Steuerung durch den Lehrer möglich.

Die Erfahrung aus den Schritten 1-3 zeigte, dass es für die Tablet-Ausstattung von Schülern und Lehrern notwendig ist, dass sich die Personen mit dem Gerät identifizieren und das Tablet sowohl in der Schule als auch zu Hause nutzen. Die größte Identifizierung liegt vor, wenn das Tablet dem Lehrer bzw. Schüler selbst gehört. Gleichzeitig zeigte sich vor allem bei Schritt 3, dass die Vielfalt an Betriebssystemen (Android, Windows & iOS) die gemeinsame Nutzung der Endgeräte an pädagogische und technische Grenzen führen kann. Am Friedrich-Gymnasium Freiburg wurde deshalb für die Tablet-Ausstattung (Schritt 4 und 5) am etablierten BYOD-Konzept mit der Einschränkung eines einheitlichen Betriebssystems (iOS) festgehalten. Schüler und Lehrer werden beim Kauf der Geräte über Volumenpreise und Sponsoring unterstützt oder können ihr bereits schon vorhandenes Tablet in die MDM-Struktur der Schule einbinden lassen. Aufgrund der Lehrmittelfreiheit werden für die Schülerinnen und Schüler neben den BYOD-Modell auch Leih-Tablets angeboten, die auschließlich rein schulisch genutzt werden können.

Im Rahmen des Tablets-Schulversuchs des Kultusministeriums Baden-Württemberg (insgesamt 18 Modellschulen) werden alle Schülerinnen und Schüler der 7. Jahrgangsstufe zwei Jahre nacheinander mit 1:1 Tablets (mit Tastatur) ausgestattet. Der Tablet-Schulversuch wird vom Hector-Institut für Empirische Bildungsforschung der Universität Tübingen wissenschaftlich begleitet. Bei der Evaluation soll untersucht werden, ob und unter welchen Voraussetzungen digitale Endgeräte Lernprozesse fördern können.

 

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3. Schülerausstellung: Arbeitsauftrag, Literatur und Zeitplan

Die Smartphone-Schülerausstellung (Medienkonzept Schritt 1) war eine Kooperationsveranstaltung zwischen Schule und Hochschule. Die Ideen für die Schülerversuche bei der Ausstellung gehen auf die Entwicklungs- und Forschungsarbeit von Dr. Patrik Vogt (Abteilung für Physik, PH Freiburg) zurück, der das Unterrichtsprojekt unterstützt hat. Das EU Projekt mascil unter der Leitung von Frau Prof. Dr. Katja Maaß (IMBF, PH Freiburg) förderte die Ausstellung mit über 1500€ und half bei der Organisation.

Das Projekt startete mit einem Einführungsvortrag zum Thema von Herrn Dr. Vogt. Die 16 Schülerinnen und Schüler wurden daraufhin in Partnergruppen augeteilt, erhielten einen Arbeitsauftrag und konnten sich einen von 10 Sensoren aussuchen. Zum Einlesen in das Thema bekam jede Schülergruppe eine Mappe mit didaktischer Literatur zum gewählten Sensor (Download Literaturübersicht). Die folgenden Wochen arbeiteten die Schüler eigenständig: Einige Gruppen versuchten zunächst Experimente aus der Literatur nachzustellen um im Anschluss eigene experimentelle Ideen zu entwickeln. Wie bei Konferenzen üblich musste mit den Ergebnissen von jeder Schülergruppe ein wissenschaftliches DINA0 Poster mit Hinweisen auf die entsprechende Literatur erstellt werden. Alle Poster durchliefen eine Woche vor dem Druck ein Review-Verfahren mit zwei unabhängigen "Gutachtern".

 

Literatur Bild Vorbereitung
Schritt 1 Medienkonzept: Literaturmappe für jede Gruppe -
Pro Sensor zwischen 3 und 12 Artikel.
Schritt 1 Medienkonzept: Eigenständige Schülerexperimente zur Vorbereitung der Ausstellung.


Damit sich die Schüler zeitlich über die vier Wochen orientieren können wurde ein Zeitplan mit den erforderlichen Aufgaben aus dem Arbeitsauftrag ausgegeben. Trotz mehrfachen Hinweisen haben viele Schülerinnen und Schüler die Zeiteinteilung ignoriert, was zu einer erheblichen Arbeitsbelastung und vielen Diskussionen über das Projekt wenige Tage vor der Ausstellung führte.

 

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4. Forschendes Lernen & Smartphone-Einsatz

Forschendes Lernen ist ein Lernkonzept, bei dem sich Schülerinnen und Schüler durch eine aktive und kreative Auseinandersetzung mit offenen naturwissenschaftlichen Fragestellungen selbstständig Wissen erarbeiten und dabei wichtige Kompetenzen erwerben. Die Schüler sollen dabei den Weg der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung vollständig und möglichst selbstständig durchlaufen: Von der Frage zum gezeigten Phänomen über die Hypothese bis hin zur experimentellen Bestätigung. Mit einem entsprechend offen formulierten Forschungsauftrag können in heterogenen Lerngruppen sowohl leistungsschwache als auch leistungsstarke Schüler entsprechend ihres Vorwissens und ihres Leistungsvermögens gefördert werden. Das Ziel in einem solch forschend - entdeckenden Unterricht sollte es sein, Schülerinnen und Schüler in die Lage zu versetzen, immer eigenständiger an offene und unstrukturierte naturwissenschaftliche Probleme heranzugehen und diese entsprechend ihres Vorwissen und ihrer Fähigkeiten erfolgreich zu bearbeiten.

Kreislauf forschendes Lernen

Möglicher Kreislauf der naturwissenschaftlichen Arbeitsweise
als Orientierung beim forschenden Lernen.

 

Im Smartphone-Projekt haben die Schüler im Tandem über vier Wochen eigenständig an der Erforschung von Experimenten zum ausgewählten Sensor gearbeitet. Am Anfang stand immer die Forschungsfrage, mit der im Idealfall eine Hypothese formuliert, das Experiment geplant und durchgeführt werden sollte. Im Physikunterricht wurden die Schüler langsam (Tabelle: Stufe I-IV) an das eigenständige Arbeiten im Sinn des forschenden Lernen herangeführt. Zahlreiche Aufgaben aus dem Physikunterricht zum forschenden Lernen ohne Smartphone-Einsatz sind in der Aufgabensammlung Physik des EU Projekts Primas verfügbar.

Tabelle forschendes Lernen

Tabelle: Schrittweise Öffnung des Physikunterrichts hin zum forschenden Lernen. 

 

Bei Schülerinnen und Schüler erzeugt das Konzept des forschenden Lernens aufgrund des hohen Grades an Handlungsorientierung und Selbstbestimmung eine hohe Motivation: Eigene Fragen stellen, Hypothesen formulieren, Entscheidungen treffen, Versuche planen, diskutieren, zusammenarbeiten, Ergebnisse kommunizieren und nachvollziehbare Erklärungen finden, ... In Konsequenz haben Lehrer bei einem solchen Unterricht nicht mehr die Aufgabe nur Wissen zu vermitteln, sondern die Schüler zu motivieren und als kooperativer Lernberater zu unterstützen.

Im Smartphone-Projekt war dies genau der Fall: Bei 16 individuell arbeiteten Schüler (Tabelle: Stufe V) kann der Lehrer neben der Aufsicht nur noch beratend tätig sein. Bei der Arbeit mit dem Medium Smartphone mit unterschiedlichen Betriebssystemen und Apps können viele Fragen der Schüler nicht sofort oder manchmal auch gar nicht beantwortet werden. Als Lehrer kann man meist nur Ideen zur weiteren Untersuchung der Frage liefern.

Die Verbindung von forschendem Lernen und dem Einsatz von Smartphones ist somit eine ideale Kombination für den Unterricht - nicht nur für solche Projekte sondern auch für kleinere Unterrichtssequenzen.

 

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5. Berichte und Veröffentlichungen zum Projekt

 

 

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6. Vorträge und Lehrerfortbildungen zum Einsatz von mobilen Endgeräten im MINT-Unterricht:

  • 2015:

    • Fortbildung des EU Projekts mascil:
      Funktionale Zusammenhänge aufs Smartphone gebracht
      17.06.2015, Kolping Hotel Freiburg
    • Fortbildung des EU Projekts Sails:
      Workshop: Differenzieren, forschendes Lernen und Smartphone-Einsatz im Physikunterricht
      16.07.2015, Parkhotel Kronsberg, Hannover
    • Fortbildungen des Regierungspräsidiums Freiburg:
      Workshop: Smartphones im Mathematik- und Physikunterricht? Bitte einschalten!
      Download Ausschreibung
      Termin 1: 14.10.2015, Friedrich-Gymnasium Freiburg
      Termin 2: 21.10.2015, Hochrhein-Gymnasium Waldshut-Tiengen
      Termin 3: 11.11.2015, Fürstenberg-Gymnasium Donaueschingen
      Termin 4: 18.11.2015, Oken-Gymnasium Offenburg
    • Schulinterne Fortbildung:
      Workshop: Smartphones im Unterricht? Bitte einschalten!
      09.11.2015, Gymnasium Wilhelmsdorf

    2016:

    • Tagung zu digitalen Medien im Unterricht der Joachim Herz Stiftung:
      Workshop: Smartphones im Unterricht? Schüler zeigen was möglich ist!
      15.01.2016, Hamburg
    • Vorträge zum Schülerprojekt auf der Didacta 2016, Köln:
      Forum der Firma Phywe, Halle 9, Stand B-054
      Download Abstract
      Freitag, den 19.02.2016: 09:30 Uhr, 11:30 Uhr und 14:00 Uhr,
      Samstag, den 20.02.2016: 10:00 Uhr und 12:00 Uhr
    • Fortbildung des EU Projekts mascil:
      Differenzierung durch forschendes Lernen mit Smartphone-Einsatz
      Download Abstract
      16. März 2016 und 08. Juni 2016, PH Freiburg / Rotteck-Gymnasium
    • Fortbildung der Raabe-Akademie:
      Tüfteln, forschen, staunen? Mit Smartphones und Tablets Schüler für Physik & Mathematik begeistern!
      Download Abstract
      Termin 1: 11.05.2016, 08:30-13:00 Uhr, Klett Treffpunkt Mannheim
      Termin 2: 09.09.2016, 14:00-18:00 Uhr, Klett Treffpunkt Hannover
    • Posterbeitrag zur Comenius-Auszeichnungsveranstaltung am 23.06.2016 in Berlin
      Auszeichnung des Medienkonzepts und der Darstellung auf dieser Homepage mit dem Comenius-Siegel 2016 für ein pädagogisch, inhaltlich und gestalterisch herausragendes Bildungsmedium.
    • Fortbildung der Akademie für Innovative Bildung und Management Heilbronn-Franken:
      Smartphones und Tablets im Mathematik- und Physikunterricht? Bitte einschalten!
      Download Abstract
      22.10.2016, 08:30-13:30 Uhr, Heilbronn
    • Workshop beim Lehrerkongress #excitingEDU:
      Deutscher Lehrerpreis 2016: In fünf Schritten zum mobilen Lernen
      Abstract
      19.11.2016, Berlin

  • 2017:

    • Tagung zu digitalen Medien im Unterricht der Joachim Herz Stiftung:
      Workshop: MINT mit Smartphones und Tablets - vom Schülerprojekt zum Schulkonzept
      25.03.2016, Hamburg
    • Didaktisches Seminar, Mathematisches Institut, Universität Freiburg
      Vortrag: Deutscher Lehrerpreis 2016: Smartphone-Schulkonzept im Mathematikunterricht
      20.06.2016, Freiburg

 

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7. Weiteres Material zum Thema

 Bild Projektstand
Informationsstand zum Projekt bei der Schülerausstellung.

 

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Autor: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!, Friedrich-Gymnasium Freiburg
Bilder: PH Freiburg, Schulfotografin FG Freiburg: Gwendolin Rapp
Prüfung: Die Texte auf den Projektseiten wurden auf intertextuelle Fehler geprüft (freiwillige Plagiatskontrolle).


CC BY-NC-SA 4.0 © Patrick Bronner, Friedrich-Gymnasium Freiburg

 

Für die kabellose Anbindung der Schüler-Smartphones oder Lehrer-Tablets direkt mit dem Beamer in dem jeweiligen Klassenzimmer erfolgte der Kauf von HDMI-Dongles. Mit einem entsprechenden Halter (Tabimax2) können Smartphones und Tablets im Unterricht auch als Dokumentenkamera genutzt werden. Die Erfahrung im Schuljahr 2015/16 zeigte, dass das Smartphone bzw. Tablet des Lehrers einen fest installierten Computer und eine teure Dokumentenkamera in jedem Klassenzimmer komplett ersetzen kann.