Analyse des Computereinsatzes an Lüneburger Schulen
unter besonderer Betrachtung des Mathematikunterrichtes:
aktueller Stand - Probleme - Möglichkeiten - Konzepte

H A U S A R B E I T

zur Prüfung für das Lehramt an
Grund-, Haupt- und Realschulen
an der Universität: Lüneburg

vorgelegt von

Lennart Walter

Lüneburg, den 11.11.2002

Abkürzungen

[...]

Inhaltsverzeichnis

1. Vorwort ... 8

2. Mein persönliches Interesse ... 10

3. Einleitung ... 12

4. Zielsetzung dieser Arbeit ... 16

Teil I: Lerngegenstand Computer

5. Der Computer ... 17
5.1 Evolution einer Maschine ... 18
5.2 Aufbau und Funktion ... 19
5.3 Computerprogramme ... 22
5.3.1 Aufbau ... 23
5.3.2 Funktionsweise ... 24

6. Computereinsatz ... 27
6.1 Programmtypen ... 28
6.1.1 Werkzeug-Programme (TOOL) ... 29
6.1.2 Übungs-Programme ... 29
6.1.2.1 Drill & Practice-Programme (D&P) ... 29
6.1.2.2 Tutorielle Lernsysteme (TUT) ... 31
6.1.2.3 Spielerische Lernprogramme (SPL) ... 32
6.1.3 Simulationsprogramme (SIM) ... 33
6.1.4 Hypermedia-Lernumgebungen (HYP) ... 35
6.1.5 Informatikprogramme (INF) ... 36
6.1.5.1 textorientierte Programmierung ... 36
6.1.5.2 objektorientierte Programmierung ... 37
6.1.6 Übersicht: Programmtypen - Eignungsbereiche ... 38
6.2 Einsatzformen ... 42
6.2.1 Unterricht ... 43
6.2.1.1 Unterrichtsvorbereitung (CUV) ... 44
6.2.1.2 computerunterstützter Unterricht (CUU) ... 46
6.2.1.3 computerbasierter Unterricht (CBU) ... 47
6.2.1.4 computergesteuerter Unterricht (CGU) ... 48
6.2.1.5 Computer als Unterrichtsgegenstand (CUG) ... 49
6.2.1.6 Übersicht: Einsatzform - Eignungsbereiche ... 50
6.2.2 Alltag ... 52
6.2.2.1 Computereinsatz im Beruf ... 54
6.2.2.2 PCs und technische Geräte in Privathaushalten ... 55
6.2.2.3 Trends der Zukunft ... 56

7. Der Umgang mit dem Computer ... 59
7.1 Zugang zum Computer ... 60
7.1.1 Maschinen/Computerverständnis ... 61
7.1.1.1 der anthromorphe Typ (Typ I) ... 61
7.1.1.2 der prototypizistische Typ (Typ II) ... 63
7.1.1.3 der distanziert-elaborierte Typ (Typ III) ... 64
7.1.1.4 Vergleich Typ I - III ... 64
7.1.2 Mensch - Maschine - Beziehung ... 66
7.1.2.1 Die Funktion des Computers ... 67
7.1.2.2 Technikhörigkeit ... 68
7.1.2.3 Machtpositionen ... 70
7.1.2.4 Sucht ... 71
7.1.2.5 Ängste ... 72
7.1.2.6 Geschlechterspezifische Differenzen ... 74
7.2 Ziele im Umgang mit dem Computer ... 76
7.2.1 Kompetenzen ... 76
7.2.1.1 Technikkompetenz ... 76
7.2.1.2 Medienkompetenz ... 77
7.2.1.3 Soziale Kompetenzen ... 78
7.2.1.4 Kommunikation ... 79
7.2.1.5 Kritikfähigkeit ... 80
7.2.2 Lernverhalten ... 80
7.2.2.1 Lernmethoden ... 81
7.2.2.2 Informationsbeschaffung ... 83
7.2.2.3 Effizienzsteigerung ... 84
7.2.2.4 selbstinitiierter Lernerfolg ... 84

Teil II : Auswertung und Analyse der Umfrage zum Computereinsatz an Lüneburger Schulen

8. Gegenstand der Untersuchung ... 86

9. Ziele der Befragung ... 86

10. Aufbau und Ablauf der Untersuchung ... 87
10.1 die Fragebögen ... 87
10.1.1 Fragebogen PC-Obmann ... 89
10.1.2 Fragebogen MathematiklehrerInnen ... 89
10.1.3 Schülerfragebogen ... 90
10.2 Technische und inhaltliche Vorbereitungen ... 91
10.3 Vor- und Nachteile der Befragungsform ... 93

11. Fazit und Konsequenzen ... 94

12. Basisdaten ... 95
12.1 Probandenverteilung ... 95
12.2 Altersverteilung ... 96

13. Auswertung der Fragebögen ... 97
13.1 Auswertung: Fragebögen PC-Obmann ... 97
13.1.1 Ausstattung, Versorgung ... 98
13.1.2 Computereinsatz, Nutzung, Angebote ... 99
13.2 Auswertung: Fragebögen MathematiklehrerInnen ... 101
13.2.1 Häufigkeit und Form des Einsatzes ... 102
13.2.2 Aneignung des Computerwissens und Erfahrung ... 103
13.2.3 Mathematik ... 106
13.2.3.1 Programme ... 106
13.2.3.2 Beurteilung ... 107
13.2.3.3 Mathematische Einsatzgebiete ... 109
13.2.4 Beurteilung des PC-Einsatzes ... 110
13.3 Auswertung: Fragebögen SchülerInnen ... 112
13.3.1 Computerbesitz ... 113
13.3.2 Erfahrung und Nutzung ... 114
13.3.3 Einschätzung Computerwissen/-können ... 115
13.3.4 Tätigkeiten ... 117
13.3.5 Beziehung zum Computer ... 119
13.3.6 Einsatz und Programme ... 120
13.3.7 Beurteilung Beruf ... 121

14. Schlussbemerkungen ... 122

Teil III: Ausbildung - Integration - Konzepte

15. Computerausbildung ... 124
15.1 schulische Vorbildung ... 125
15.2 universitäre Ausbildung ... 126
15.3 Ausbildung in der Dienststelle ... 127
15.4 externe Fort- und Weiterbildungsmaßnahmen ... 129

16. Computerintegration ... 129
16.1 Integrationsformen ... 130
16.1.1 Laborunterricht ... 130
16.1.2 Zentral-/Mobilrechner ... 131
16.1.3 Medienecken und Desktopscreening ... 132
16.1.4 e-Learning ... 133
16.1.5 Onlinelearning/Teleteaching ... 134
16.1.6 Übersicht: Vergleich der Integrationsformen ... 135
16.2 Netzwerk ... 137
16.2.1 Online-Netzwerke ... 137
16.2.2 Schulinterne Vernetzung ... 138
16.2.3 Nationales Schulnetz ... 139
16.3 Anwendungsbeispiele ... 140
16.3.1 Grundschule ... 140
16.3.2 andere Schulformen ... 143
16.3.3 Gruppen-/Partnerarbeit ... 145
16.3.4 Projektarbeit ... 146
16.3.5 Wochenplanarbeit ... 148
16.3.6 fächerübergreifender Unterricht ... 149
16.3.7 handlungsorientierter Unterricht ... 151
16.3.8 geschlechtshomogener Unterricht ... 152
16.3.9 Berufsorientierung ... 153

17. Schlussbemerkungen ... 154

18. Ausblick ... 155

19. Persönliche Stellungnahme des Autors ... 156

20. Literatur-, Artikel- und Webverzeichnis ... 159

Anhang
I. Fragebogen PC-Obmann
II. Fragebogen MathematiklehrerInnen
III. Fragebogen SchülerInnen
IV. Genehmigung der Bezirksregierung Lüneburg
V. Perl (CGI)-Script: Verarbeitung der Daten

Vorwort

[...]

2. Mein persönliches Interesse

Ich beschäftige mich seit ca. 12 Jahren mit Computern. Anfangs nur mit Computerspielen auf dem Commodore64 und dem Atari¹, später dann erste Programmierversuche auf einem VC 20 und später auf Personal Computern und im Informatikunterricht meiner Schule.
Seit ca. 6 Jahren beschäftige ich mich täglich mit verschiedenen Programmiersprachen, Computerprogrammen und dem Internet, habe Unterricht am Computer erteilt, für Firmen Internetseiten erstellt und in einem Call-Center ein Netzwerk betreut.

Trotz dieser intensiven Auseinandersetzung mit dem Medium Computer, was heutzutage bis zu 8 Stunden pro Tag bedeuten kann, hatte ich häufig das Gefühl, der Entwicklung nicht folgen zu können und - um auf dem Laufenden ("up to date") zu bleiben - noch zu wenig Zeit zu investieren. Die schnelle Entwicklung dieses Mediums erfordert eine ständige Auseinandersetzung, die meiner Meinung nach nur eingeschränkt möglich ist. Während der Ausführung der oben beschriebenen Tätigkeiten, habe ich häufig feststellen müssen, dass die Nutzung des Computers auf unerfahrene Anwender frustierende, komplizierende und resignierende Auswirkungen hat. Da ich allerdings selber kein Gegner von PCs bin und auch den Computereinsatz im Unterricht für sinnvoll halte, möchte ich mit dieser Arbeit versuchen, neue Anreize und Möglichkeiten im Umgang mit dem Computer zu schaffen.

Des Weiteren erhoffe auch ich mir Erkenntnisse zu gewinnen, die ich später für den eigenen Unterricht verwerten kann. Hierbei interessieren mich besonders Einstellungen und Ängste der Schüler gegenüber dem Computer, bzw. die Auseinandersetzung von Computeranfängern mit dem PC, da man als Unterrichtender mit langjähriger Erfahrung und Beschäftigung mit dem Computer diese Aspekte leicht übersehen oder Probleme teilweise schwer nachvollziehen kann, wenn sie für einen selbst nicht bestehen.

Ferner möchte ich durch mich durch die intensive Auseinandersetzung mit diesem Thema und die Recherche zu den einzelnen Teilgebieten über bereits existierende Projekte und Möglichkeiten informieren, um entweder sofort oder später in diese Projekte einzusteigen (bei einigen Angeboten hat dies bereits stattgefunden) oder Ressourcen zu nutzen.

3. Einleitung
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema: „Computereinsatz im Unterricht“. Im Gegensatz zu vielen bereits verfassten Arbeiten zu diesem Thema, soll es hierbei allerdings nicht in erster Linie darum gehen, was man mit Computern im Unterricht alles machen kann, welch riesiges Softwareangebot vorhanden ist und wie sich der Unterricht Stück für Stück durch den Ersatz des Lehrers durch den Computer zum “Ideal“-Unterricht entwickelt. In dieser Arbeit sollen Dogmen der Computerindustrie und dem aktuellen „Gesellschafts-Technik-Wahn“ kritisch hinterfragt, analysiert und realistisch abgebildet werden.

Die Ausstattung der Schulen mit neuster Computertechnologie, Anschluss an das Internet und die Grundversorgung aller Schulen mit PCs nehmen einen großen Stellenwert im Bildungssystem und an den Schulen selbst ein². Die Ausbildung der Lehrer zu fachkompetenten Betreuern, die sinnvolle, bzw. sinngerechte Nutzung der Neuen Medien, das subjektive Verhältnis des Menschen zur Maschine und die gewaltige Diskrepanz zwischen „Ist“ und „Soll“ nicht³.

Der Inhalt dieser Arbeit soll - aufgrund dieser Missstände - eine Art Evaluation des Computereinsatzes im Unterricht darstellen. Hierzu ist die Analyse der aktuellen Situation an den Schulen, das Erkennen von Problemen und daraus resultierende, konzeptuelle Neuvorschläge notwendig.

Um die aktuelle Situation zu erfassen, wurde für diese Arbeit exemplarisch eine Umfrage an Lüneburger Schulen durchgeführt, die sowohl Aufschluss über die Ausstattung der Schulen, den Einsatz im Unterricht und die Nutzung durch die Lehrkräfte, als auch über die persönlichen Nutzungsgewohnheiten und Einstellungen der Schüler gegenüber dem PC gibt. Um den Umfang der Befragung etwas zu reduzieren, wurde der Schwerpunkt der Umfrage auf die Mathematik gelegt, zumal dieses Fach den Ursprung des Computerzeitalters darstellt und somit die meisten Erkenntnisse und Erfahrungen zu erwarten waren. Ebenfalls aus Gründen des zu reduzierenden Umfangs und des geringen zu erwartenden Erfahrungsschatzes ist auf die Schulformen Grundschule und Orientierungsstufe verzichtet worden.

In den drei Teilen dieser Arbeit soll ein Bogen vom Computer als Lerngegenstand und den damit verbundenen Möglichkeiten aber auch Schwierigkeiten im Unterrichtseinsatz, sowie die – den Computerunterricht beeinflussenden – Faktoren über die Untersuchung der tatsächlichen Umsetzung und Anwendung dieser neuen Lernformen in der Praxis und die notwendigen Medienkompetenzen für Gesellschaft und Beruf hin zu Überlegungen bezüglich der sinnvollen Integration neuer Medien in den Unterricht und praktischen Anwendungsmöglichkeiten geschlagen werden.

Betrachtet man bei der rasanten Entwicklung der Neuen Medien die Anforderungen an Lehrer und Schüler, welche - trotz eventuell fehlendem Interesse - gezwungen sind, den Computer in seiner heutigen Komplexität zu beherrschen, so stellt sich die Frage, wie oder in welchem Umfang das leistbar ist.

Es wird zwar nicht erwartet, dass Lehrer oder Schüler Anwendungen programmieren können, doch erfordert auch der sinnvolle und arbeitsersparende oder -einsparende Umgang mit vorhandenen Programmen ein gewisses Verständnis des Computers, besonders im Hinblick auf den Einsatz im Unterricht und auf die häufig unkalkulierbaren Zwischenfälle wie “schwere Ausnahmefehler“, Programmabstürze oder besondere Wünsche der Schüler.

Ist zunächst die Angst vor dem Computer überwunden, so wird die Vielzahl der Möglichkeiten und damit die Orientierungslosigkeit und Unsicherheit sichtbar. Viel zu schnell soll der Computer als Hilfsmittel eingesetzt werden, ist nicht mehr Gegenstand des Lernens selbst. Gesamtzusammenhänge, Aufbau und logische Struktur eines Programmes sind beim Lernprozess nicht erkannt worden, lediglich spezifische Abläufe zur Erreichung eines bestimmten Zieles sind bekannt.

Bei Problemen wird durch Kontaktieren eines Kollegen oder Verwandten Abhilfe geschaffen, der die richtige Tastenkombination im Kopf hat, die beim nächsten, ähnlichen Problem allerdings nicht mehr greift. Der Kollege wird erneut kontaktiert.

Die Frage wird also laut, was man am Computer können muss, wozu er hauptsächlich gebraucht wird und was im Mittelpunkt des Lernens am und mit dem Computer stehen soll. Hierbei kann es sicherlich nicht in erster Linie darum gehen, die neuesten Geräte mit der umfangreichsten und teuersten Software zur Verfügung zu haben. Dieser Bereich wird durch verschiedene Projekte betreut und durch Sponsoren finanziell versorgt. Betrachtet man z.B. die Sponsorenleistungen seit Beginn (2000) des Aktionsprogrammes n-21, so sind von den bisher gespendeten 13.899.436 Euro 10,5 Mio € für die Ausstattung der Schulen mit Medien, lediglich 1,5 Mio € für die Ausbildung verwendet worden⁴.

Der PC erfordert allerdings mehr als jedes andere Medium die fachgerechte Auseinandersetzung (Vgl. SCHWICHTENBERG/BÜTTNER, S.104). Im Zeitalter des Internets bekommen Themen wie Medienkompetenz, Medienmanipulation oder Desinformation eine schwergewichtige Bedeutung. Im Gegensatz zu alten Medien (Filme, Bücher, Tonmedien, etc.) gibt es im Internet die Möglichkeit der Veröffentlichung für Jedermann, ohne Zensur, ohne Kontrolle.

Um so wichtiger wird ein verantwortungsbewusster und kritischer Umgang mit den Neuen Medien.

Da der Computer ein sehr junges, aber gleichzeitig sehr komplexes Medium darstellt, fällt das Erlernen und damit der Einsatz im Unterricht schwer. Die Ausbildung am Computer erfordert finanzielle und zeitliche Investitionen sowohl der Lehrkräfte, als auch für die Schulen. Für den sinnvollen Computereinsatz existieren in didaktischer und methodischer Hinsicht wenig Konzepte, Erfahrungen oder Erkenntnisse, da durch den seltenen Einsatz davon bisher wenig erstellt, bzw. gemacht wurden.

Die technologische Entwicklung und die gesellschaftlichen Anforderungen erwarten allerdings eine intensive Auseinandersetzung mit dem Medium Computer und die Integration in den Unterricht. Folglich sind auch das Erstellen und Überarbeiten von Richtlinien, Lehrplänen, Konzepten und die Ausbildung der Lehrkräfte erforderlich, um Schülern den Umgang mit den Neuen Medien vertraut zu machen, ihnen neue Lernwege zu eröffnen und auf eine spätere berufliche Tätigkeit am Computer vorzubereiten.

[...]

1 C64 und Atari sind zusammen mit dem VolksComputer 20 einige der ersten Computer für die Heimanwendung.

2 Vgl. Zitat: „Wir investieren in die technische Ausstattung der Schulen, um die Qualität von Unterricht und eine zukunftsfähige Lernkultur zu stärken.“ von Ministerpräsident Sigmar Gabriel unter WEB-V 1

3 Umfassende Fortbildungsmaßnahmen sind erst jetzt, als Reaktion auf die fehlenden Qualifikationen der Lehrer geplant. (siehe z.B. http://www.intel-lehren.net (Projekt der n-21-Gruppe))

4 Stand August 2002, WEB-V 2 Die restlichen Gelder betrafen Preise, Erlöse und Vereine, so dass sich der Verwendungszweck nicht klar zuordnen ließ.