Einbau eines interaktiven Whiteboards in den Mathematikunterricht

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Definition und Funktion

3. Didaktische Aspekte beim Einsatz von IWBS

4. Allgemeine Vorteile des Interaktiven Whiteboards

5. Kritik an dem Interaktiven Whiteboard

6. Studien zum Einsatz Interaktiver Whiteboards

7. Unterrichtsbeispiele für die Sekundarstufe I
7.1. Beispielaufgabe 1 (Geometrie)
7.2. Beispielaufgabe 2( quadratische Funktionen)
7.3. Beispielaufgabe 3 (Stochastik)

8. Fazit

9. Literaturverzeichnis

10. Anhang

1. Einleitung

In den folgenden Zeilen wird es um die Interaktiven Whiteboards gehen. Das Interaktive Whiteboard zählt zu den neuen digitalen Medien. Ziel dieser Arbeit ist es herauszubekommen, ob sich die Integration der Interaktiven Whiteboards in den Mathematikunterricht lohnt. Zuerst wird eine Definition des Interaktiven Whiteboards und anschließender Auflistung der Funktionen erfolgen. Anschließend wird der didaktische Aspekt beim Einsatz von Interaktiven Whiteboards betrachtet. Der Einsatz von Interaktiven Whiteboards ist an bestimmte Voraussetzungen geknüpft, die sowohl organisatorische wie technische Fragen betreffen. Bevor die Schulen sich dazu entschließen Interaktive Whiteboards zu beschaffen, müssen Aspekte wie zum Beispiel technische und räumliche Gegebenheiten, Zugang zum Interaktiven Whiteboard und die Aus- und Fortbildung der Lehrenden gewährleistet sein. Ein großer Bereich dieser Arbeit behandelt die Vorteile der Interaktiven Whiteboards. Dazu zählen die zahlreichen Darstellungsmöglichkeiten oder die Vorteile bei der Unterrichtsvorbereitung. Da das Interaktive Whiteboard ebenfalls Kritikpunkte besitzt, werden die Hauptkritikpunkte verdeutlicht. Dazu gehören die technischen Kritikpunkte, die hohen Anschaffungs-, Betriebs- und Folgekosten und die pädagogischen Gefahren. Eine Untersuchung in der Praxis wird anhand von mehreren Studien gewährleistet. Es wird unter anderem eine Studie von Smart Technologies begutachtet, die mehrere verschiedene Kontinente verglichen hat. Des Weiteren hat die ICT-Impact Studie des European Schoolnet 17 Studien im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologien analysiert. Zum Abschluss dieser Arbeit werden drei Beispielaufgaben am Interaktiven Whiteboard durchgeführt und die Vorteile durch das Interaktiven Whiteboard verdeutlicht.

2. Definition und Funktion

„Ein interaktives Whiteboard ist eine Weißwandtafel, die mit einem Präsentationsbeamer, zumeist oberhalb des IWB^[1] befestigt, sowie einem PC mit Internetzugang verbunden ist. Die Bildsignale des PC werden über den Beamer auf das Whiteboard projiziert und vermitteln so den Eindruck eines realen Tafelbilds. Das Whiteboard kann, je nach zugrunde liegender Technik, mit speziellen Stiften oder dem Finger beschrieben werden. Das IWB fungiert gewissermaßen als Eingabegerät mit Handschrifterkennung für PC und als Ausgabegerät für virtuelle Tafelbilder zugleich. Diese können als Datei abgespeichert und so später erneut aufgerufen, verändert und Lernenden wie Lehrenden zugänglich gemacht werden. Auch die Eingabe über eine Bildschirmtastatur oder Tastatur des PC ist möglich.“^[2] Der Unterschied zu einer Beamer-PC Version ist, dass das Whiteboard interaktiv ist. Die Lehrenden und Lernenden können per Hand oder Stift Objekte verändern und auch verschieben. Sie können direkt auf der Projektionsfläche eine Website aufrufen, aus diesen Begriffe und Bilder herauskopieren oder einen Filmausschnitt stoppen.^[3] Die Interaktiven Whiteboard ´s sind für die Einstiegs- und Sicherungsphasen vorteilhaft. Es kann ebenfalls als Station in arbeitsteiligem Gruppenunterricht oder für die gemeinsame Erarbeitung genutzt werden.^[4]

3. Didaktische Aspekte beim Einsatz von IWBS

Der Einsatz von IWBs ist an bestimmte Grundvoraussetzungen geknüpft, die sowohl organisatorischen wie technischen Fragen betreffen. Bevor die Schulen sich dazu entschließen IWBs zu beschaffen, müssen Aspekte wie technische und räumliche Gegebenheiten, Abstimmung auf die Schülerinnen und Schüler, Zugang zum IWB, Wartung und Support und die Aus- und Fortbildung der Lehrenden gewährleistet sein.

Eine wichtige Voraussetzung für eine optimale Nutzung von IWBs ist „eine funktionierende IT- Infrastruktur an der Schule. Der Raum sollte über einen Internetanschluss und einen fest installierten Beamer verfügen. Dieser ist am Board integriert oder an der Decke anzubringen, da sonst der Schattenwurf und das blendende Licht des Beamers stören. Die Grundkonfiguration sollte für den Unterrichtseinsatz so konzipiert sein, dass alle Einzelteile untereinander angeschlossen sind, sonst ist der Aufwand zur Herstellung der Betriebsbereitschaft zu groß. Der dabei verwendete Schulcomputer sollte sowohl an das hauseigene Netzwerk als auch an das Internet angeschlossen sein.“^[5]

Die Abstimmung auf die Schülerinnen und Schüler ist ebenfalls wichtig. Das Board muss so angebracht werden, dass jedes Kind eine klare und unverdeckte Sicht auf das Board hat. Außerdem müssen die Schülerinnen und Schüler das Board leicht erreichen und benutzen können.

Maßgeblich für die erfolgreiche Nutzung ist ein offener Zugang zum IWB für die Lehrkräfte. Die Schule muss Voraussetzungen stellen, damit alle Lehrkräfte die IWBs zur Vorbereitung einer Unterrichtsstunde nutzen können. Damit ein technisches Problem, welches hausintern nicht zu beheben ist, den Unterricht nicht behindert, muss ein externer funktionierender Support bereitgestellt werden.

Der bedeutendste Punkt ist die Aus- und Fortbildung der Lehrenden. Die Lehrerinnen und Lehrer müssen in der Lage sein die Technik zu nutzen und den Inhalt zu gestalten. Mit der Hilfe der Fortbildung muss ein Bewusstsein dafür entwickelt werden, in welcher Phase des Unterrichts der Einsatz des Boards zweckmäßig ist.^[6]

Die didaktischen Vorteile, die durch die Einbindung der IWBs in den Unterricht entstehen sind folgende:

- „Unterrichtseinheiten können in Form von digitalen Tafelbildern vorbereitet, gespeichert und von Einzelnen oder der ganzen Lerngruppe weiter bearbeitet werden.
- Softwareanwendungen lassen sich vor der gesamten Klasse visualisieren.
- Lehrende, Schülerinnen und Schüler können ihren Präsentationen durch Lebendigkeit der Präsentation und Möglichkeiten zur Interaktion ein höheres Augenmerk verleihen.
- Eingebundene Webseiten können innerhalb der Gruppe diskutiert werden.
- Bilder, Sounddateien, Filme oder andere multimediale Materialien lassen sich ins Tafelbild integrieren, wodurch unterschiedliche Lerntypen angesprochen werden.
- Handschriftliche Notizen und Ergänzungen können digital aufgezeichnet werden.
- Tafelbilder können ausgedruckt, in Dateiformate wie PowerPoint oder PDF exportiert oder als Internetseiten verfügbar gemacht werden.“^[7]

4. Allgemeine Vorteile des Interaktiven Whiteboards

Der Einsatz der Interaktiven Whiteboards steigert die Unterrichtsqualität. Als Beispiel kann man die verschiedenen Hintergründe nehmen, die sich abhängig von der Unterrichtsstunde ändern lassen. Während bei der klassischen Tafel, bei der die Linien und Karos immer im gleichen und standardisierten Abstand zueinander sind, können am Interaktiven Whiteboard die Zeilen- und Rechenpapierhintergründe den Anforderungen entsprechend ausgewählt werden. Wenn die Lehrkraft eine Kombination aus Tafelanschrift und Bildern haben möchte, kann es dazu führen, dass die begrenzte Tafelfläche für die Schüler in den letzten Reihen nicht ganz sichtbar ist. Beim Interaktiven Whiteboard hingegen hat die Lehrkraft die Möglichkeit bestimmte Stellen auf dem Tafelbild hervorzuheben oder zu vergrößern und Zeilen- und Karohintergründe so zu verändern, dass alle Schülerinnen und Schüler sie sehen können. Texte und Zahlen können ebenfalls so verändert werden, dass sie von den Schülerinnen und Schülern perfekt sichtbar sind. Mit einem Klick kann das Schriftbild, der Textstil und auch die Schriftgröße verändert werden.^[8] Auf den Mathematikunterricht bezogen sind die Fertigkeiten gerade in der Geometrie von Vorteil. Das Zeichnen auf dem Interaktiven Whiteboard ist um ein vielfaches leichter als auf der herkömmlichen Kreidetafel. Die Lehrkraft kann bestimmte Strecken oder Geraden nach Belieben verändern, sodass die Schülerinnen und Schüler eine Hilfestellung erhalten. Das erleichterte Zeichnen auf dem Interaktiven Whiteboard kann ebenfalls als Motivation für die Schülerinnen und Schüler dienen. Diese können sich dann eher trauen geometrische Figuren vor der Klasse zu konstruieren. Die einzelnen Konstruktionsschritte können immer wieder vor- und zurückgespult werden. Die Schülerinnen und Schüler haben die Möglichkeit, jeden einzelnen Schritt immer wieder zu sehen und zu verstehen.

„Insgesamt lassen sich zahlreiche optimale Darstellungsmöglichkeiten am interaktiven Whiteboard durch den Einsatz verschiedenster Gerätschaften und digitaler Medien bewerkstelligen. Diese wären z.B.:

- dynamische Tafelbilder
- Bildmaterial allgemein
- Kartenmaterial
- Text und Grafiken
- Animation
- Filme
- Schülerarbeiten
- Arbeitsblätter
- Buchseiten, Gegenstände und Hefte über Dokumentenkameras
- Kleinstobjekte über einfache Elektromikroskope
- Versuche über Video in Großaufnahme
- Text- und Bildmaterial über Scanner
- Momentaufnahmen und Bildern mithilfe der Digitalkamera“^[9]

Das Interaktive Whiteboard dient als Aktivierung möglichst vieler Sinneskanäle. Diese werden durch die Vermittlung von Lerninhalten durch gute Aufarbeitung und Darstellung gewährleistet. Die multimedialen Elemente sollten jedoch nicht über den Verhältnissen eingesetzt werden, da es sonst zu einer Überladung des Unterrichts führen kann.

Ein sehr großer Vorteil der Interaktiven Whiteboards ist, dass die Lehrkraft die Möglichkeit besitzt, die Tafelbilder vorab schon vorzubereiten. Diese kann er dann mit einem USB-Stick oder von einem zentralen Server im Unterricht aufrufen und nutzen. Die Lehrerinnen und Lehrer können sich somit die Medien, die sie nutzen wollen, die Bilder, die sie verwenden wollen, die Internetseiten, die sie aufrufen wollen und die Art der Ergebnissicherung, zuhause schon so weit vorbereiten, dass im Unterricht selber mehr Zeit zum Lehren bleibt. Ein weiterer Gewinn für die Schülerinnen und Schüler ist, dass sie sich die bereits in vergangenen Unterrichtsstunden erarbeiteten Tafelbilder, in der Wiederholungsstunde vor einer Klassenarbeit zum Beispiel anschauen können. „Für die Schüler/innen ist das eine sehr große Hilfe, denn dabei wird ihr visuelles Gedächtnis aktiviert, und jeder einzelne Schüler kann sich ganz genau an diese Stunde und die Erarbeitungen erinnern, wenn er das Originaltafelbild und die entsprechenden Begleitmedien noch einmal betrachten und erarbeitete Inhalte wiederholen kann.“^[10]

Mit dem Bezug auf die Vorteile der Unterrichtsvorbereitung kann man folgende Punkte hervorheben:

- „ortsunabhängige Vorbereitung und Erstellung von Lerninhalten
- Speicherung und Dokumentation von Unterrichtsinhalten
- Bereitstellen und ständiges Adaptieren fertiger Unterrichtsinhalte
- Speicherung von Notizen jeder Art
- Festhalten von Schülerbeiträgen
- rascher Datenaustausch möglich, flexibel einsetzbar (z.B. mit USB-Stick)
- Bereitstellung von gemeinsamen Unterrichtsmaterialien auf einem zentralen Rechner an der Schule oder im Schulverband
- Nutzung der bereits vorhandenen Unterrichtsmaterialien (herkömmliche Arbeitsblätter lassen sich zu interaktiven Tafelbildern umgestalten)
- rasche Änderung der Texte und Objekte in beliebiger Farbe und Größe
- Direkte Beschriftung und Speicherung von Karten- und Bildmaterial
- Ausdruck und Speicherung fertiger Tafelbilder und Schülerarbeiten
- Weiterbearbeitung und Wiederholung von Unterrichtsinhalten und Aufrufen bereits gespeicherter Unterrichtsergebnisse zu einem späteren Zeitpunkt“^[11]

5. Kritik an dem Interaktiven Whiteboard

Ein technischer Kritikpunkt ist, dass die Betriebssystemsoftware unterschiedlicher Whiteboardhersteller keine oder nur beschränkte Kompatibilität aufweist. Ein weiterer Punkt ist, dass das 4:3 Format und die starre Position die Boards in ihrer maximalen Arbeitsfläche beschränken. Die größten Boards haben im Durchschnitt eine Diagonale von 77 Zoll, welches im Vergleich zu der herkömmlichen Kreidetafel relativ gering ist. Aufgrund der Beamerprojektion können Blendungen und Schattenwürfe durch die am Board agierende Person entstehen. Damit dies nicht geschieht muss eine Deckenmontage des Beamers erfolgen, oder der Beamer muss direkt am Board mit einer speziellen Aufhängung angebracht werden. Bei einer Sonneneinstrahlung muss der Raum eventuell abgedunkelt werden, damit die Lesbarkeit nicht eingeschränkt wird.^[12]

Die Schulen müssen bei einer Anschaffung von IWBs mit hohen Anschaffungs-, Betriebs- und Folgekosten rechnen. Dazu gehören Ausgaben für defekte Beamerlampen, großer Wartungsaufwand und das Risiko der Beschädigung durch die Schüler.^[13]. Die Kosten umfassen nicht nur die hohen Anschaffungskosten, sondern auch die Kosten für Schulungen, elektrischen Strom, Lizenzgebühren für die IWB-Software sowie die Material- und Personalkosten für die Wartung.^[14]

Aus der pädagogischen Sicht besteht die Gefahr der Abhängigkeit, wenn man den Unterricht auf ein einzelnes Gerät oder Medium ausrichtet. Durch die IWBs findet ein Frontalunterricht statt, unabhängig davon, ob ein Lehrender oder Lernender daran tätig ist. Durch die geringere schriftliche Arbeit der Schülerinnen und Schüler, fehlt es den schwächeren Lernenden und auch den Lerngruppen an Übung.^[15]

Ein weiteres Problem ist der zeitliche Aufwand. Dazu zählt neben der Erlangung der technischen Funktionsweise, die Aneignung von didaktischen Konzepten für den eigenen Fachunterricht. Die Tatsache, dass nicht viele fachspezifische Fortbildungsangebote vorhanden sind erschwert die Arbeit an den Whiteboards. Wenn kein funktionierendes kollegiales Unterstützungssystem in der Schule vorhanden ist, kann eine defekte Beamerbirne schnell den Unterricht mit IWB für Wochen und Monate verhindern. Das letzte Problem ist der begrenzte Mehrwert gegenüber Alternativen. Wenn die genannten Probleme ins Verhältnis zum inhaltlichen und methodischen Ertrag für den Unterricht gesetzt werden, wirkt der didaktische Mehrwert über die beschriebene Medienintegration hinaus begrenzt. Viele der IWB-spezifischen Funktionalitäten können im Kontext weiterführender Schulbildung eher als „Spielerei“ ohne didaktische Funktionalität eingeordnet werden.^[16]

[...]

^[1] In den folgenden Zeilen dient „IWB“ als Abkürzung für „Interaktives Whiteboard“

^[2] Bernsen, Kerber, 2017, S. 395

^[3] Bernsen, Kerber, 2017, S. 396

^[4] Bernsen, Kerber, 2017, S. 397

^[5] Eder et al., 2008, S. 19

^[6] vgl. Eder et al., 2008, S. 20-21

^[7] Eder et al., 2008, S. 23-24

^[8] Schlieszeit, 2011, S. 31

^[9] Schlieszeit, 2011, S. 32

^[10] Schlieszeit, 2011, S. 33

^[11] Schlieszeit, 2011, S. 33-34

^[12] vgl. Eder et al., 2008, S. 35

^[13] vgl. Eder et al., 2008, S. 36

^[14] Bernsen, Kerber, 2017, S. 399-400

^[15] vgl. Eder et al., 2008, S. 36

^[16] Bernsen, Kerber, 2017, S. 399-400