Der Einsatz von Lernsoftware im Mathematikunterricht der Primarstufe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Informationstechnologische Ausstattung der Grundschulen und die Regelung des Supports
2.1 Ausstattung mit IT-Technik
2.1.1 Hardware Ausstattung
2.1.2 Software
2.1.3 Standorte und Vernetzung der Computer
2.1.4 Unterrichtseinsatz des Computers
2.2 Technische Wartung der IT-Ausstattung

3 Betrachtung der Positionen von Gegnern und Befürwortern des Computereinsatzes in der (Grund)-Schule
4 Aspekte der Gestaltung des Unterrichts und des Lehrens
4.1 Aspekte der Unterrichtstheorie nach Bruner
4.1.1 Gestaltung der Lernsituation
4.1.2 Die Struktur des zu erlernenden Wissensbereichs
4.1.3 Anschauung und individuelle Thematisierung des Lerngegensatandes unter Berücksichtigung des Vorwissens der Lernenden
4.1.4 Extrinsische Motivation
4.2 Selbstständiges eigenverantwortliches Lernen im Unterricht
4.2.1 Aktiv entdeckendes Lernen
4.2.2 Strukturiertes und automatisiertes Üben
4.2.3 Lernen in Sinnzusammenhängen oder Lernen am komplexen Gegenstand
4.2.4 Individualität von Lernprozessen
4.2.5 Eigenverantwortliches Lernen
4.2.6 Die Bedeutung des sozialen Lernens

5 Eine Utopie des computerunterstützten Mathematikunterrichts

6 Arten von Lernsoftware
6.1 Inhaltliche Erörterung der Lernsoftwaretypen
6.1.1 Übungsprogramme
6.1.2 Didaktische Programme
6.1.3 Software, die entdeckendes Lernen ermöglicht
6.1.4 Cognitive Tools
6.2 Anmerkung

7 Lernsoftware im Mathematikunterricht

8 Bewertung von Lernsoftware
8.1 Beurteilung des Lernprogramms „Mathetiger“
8.1.1 Technische Angaben
8.1.2 Didaktische Untersuchung

9 Experiment
9.1 Ablauf des Experiments
9.2 Ergebnisse des Experiments

10 Fundamentale Ideen der Informatik im Mathematikunterricht
10.1 Fundamentale Ideen der Informatik in Verbindung mit dem Mathematikunterricht der Primarstufe
10.1.1 Moduln-Modularisieren
10.1.2 Strukturen-Strukturieren
10.1.3 Darstellung
10.1.4 Realisieren
10.1.5 Qualität (Beurteilung von Algorithmen)

11 Fazit

12 Literatur

1 Einleitung

In der Literatur sind zahlreiche Beiträge zu finden, in denen auf die Notwendigkeit hingewiesen wird, den Computer z.B. aufgrund seiner heutigen gesellschaftlichen Bedeutung in Alltag und Beruf bereits Schülern der Grundschule zugänglich zu machen. Diesen Beiträgen soll an dieser Stelle kein weiterer hinzugefügt werden. Diese Arbeit geht der Grundfrage nach, welche Voraussetzungen für den Einsatz von Lernsoftware im Mathematikunterricht der Primarstufe gegeben sind und wie ein solcher Unterricht gestaltet werden muss, sodass er als Bereicherung der Lernumgebung fruchtbare Lernprozesse der SchülerInnen gewährleistet.

Angesichts der bestehenden informationstechnologischen Ausstattung in den Schulen lässt sich nicht leugnen, dass der Computer bereits in den Grundschulen Einzug gehalten hat. Dieser Tatsache steht man aber vielerorts ratlos, gleichgültig oder sogar abwehrend gegenüber.

Im zweiten Kapitel der vorliegenden Arbeit wird anhand von Ergebnissen, die z.T. durch Erhebungen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gewonnen wurden, auf die positive Entwicklung der informationstechnologischen Ausstattung in den Grundschulen Bezug genommen. In diesem Zusammenhang werden auch Missstände in der finanziellen Ausstattung der Schulen, die für den Betrieb und die Pflege der Ausstattung erforderlich ist, angesprochen. Des Weiteren werden auf Versäumnisse in der gegenwärtigen Ausbildung und auf daraus resultierende Probleme für den schulischen Computereinsatz hingewiesen.

Im Anschluss daran werden befürwortende und ablehnende Positionen bezüglich des Computereinsatzes in der Schule gegenübergestellt.

Im Hauptteil wird aufgezeigt, auf welche Weise der Computer speziell den Mathematikunterricht der Primarstufe positiv bereichern kann, welche Schwierigkeiten dabei zu erwarten sind, wie die Auswahl eines brauchbaren Lernprogramms geschehen kann und wie Elemente der informationstechnologischen Bildung im Unterricht der Primarstufe behandelt werden können.

Die Ausführungen basieren auf grundlegenden, anerkannten Prinzipien der Gestaltung von Unterricht im Allgemeinen. Aus diesen wird abgeleitet, wie der computergestützte Unterricht gestaltet werden sollte, welche Arbeits- und Sozialformen einen fruchtbaren Lernprozess gewährleisten, wie die Arbeit eines Schülers am Computer kontrolliert werden kann und welche Rolle die Lehrperson in diesem Unterricht einnimmt.

Darüber hinaus wird die Problematik der Auswahl eines brauchbaren Lernprogramms beleuchtet. Anhand von Leitfragen, die mithilfe von Basisliteratur der Mathematikdidaktik entwickelt werden, wird exemplarisch dargestellt, welche Punkte bei der Auswahl von Lernprogrammen beachtet werden sollten.

Die Darstellung verschiedener Lensoftware-Typen und eine konkrete Untersuchung eines Lernprogramms bieten Einblicke in Einsatzmöglichkeiten und in die Funktionsweise solcher Software. Anschließend wird auf der Grundlage von Ergebnissen eines Experiments untersucht, ob sich Erwartungen und Befürchtungen, die auf der Beurteilung eines Lernprogramms basieren, im praktischen Umgang durch SchülerInnen der 2. Klasse tatsächlich einstellen.

Im letzten Kapitel wird aufgezeigt, wie dem Anspruch Rechnung getragen werden kann, SchülerInnen über die reine Benutzung von Hard- und Software hinaus, Kenntnisse über Strukturen von Operationen eines Computers zu vermitteln.

In der abschließenden Reflexion werden die Ergebnisse der vorangegangenen Kapitel zusammengestellt und ein Apell formuliert, der sich an alle Beteiligten richtet, die an der Entwicklung zu einem fruchtbaren schulischen Computereinsatz beteiligt sind.

2 Informationstechnologische Ausstattung der Grundschulen und die Regelung des Supports

2.1 Ausstattung mit IT-Technik

Auf Grundlage der Erhebung „IT-Ausstattung der allgemein bildenden und

berufsbildenden Schulen in Deutschland“ aus dem Jahr 2004, die durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung erarbeitet wurde, soll nun die Ausstattung der Grundschulen mit Informations- und Kommunikationstechnik beleuchtet werden. Diese Studie wurde seit 2001 zum vierten Mal mit dem Ziel, quantitative und qualitative Aspekte der Computerausstattung an öffentlichen Schulen zu erheben, durchgeführt. Sie gibt Auskunft über die Hardware-Ausstattung, also über Anzahl und Art der Computer und der Peripheriegeräte der Schulen. Darüber hinaus lassen sich ihr Informationen über die Verwendung von Software und den Umfang des Computereinsatzes im Unterricht entnehmen. In der folgenden Darstellung werden lediglich die Daten verwendet, die sich auf die Grundschulen beziehen.

Um die Entwicklung der Ausstattung und Benutzung dieser Technologie aufzuzeigen, werden die neuesten Daten des Jahres 2004 mit Daten der Erhebungen seit dem Jahr 2001 verglichen. Dieses soll verdeutlichen, inwiefern sich die zunehmende Bedeutung des Einsatzes der betreffenden Technologien in der Ausstattung der Schulen widerspiegelt.

2.1.1 Hardware Ausstattung

Nach der Erhebung waren im Jahr 2004 96% der Grundschulen mit Computern ausgerüstet (vgl. Bundesministerium f. Bildung und Forschung 2004, S. 9). Im Vergleich zu 2001 bedeutet das einen Zuwachs von 18,5 Prozentpunkten (vgl. ebd. 2001, S. 12). Dabei muss aber erwähnt werden, dass 57% der Computer der Leistung eines 486´er PCs oder eines PCs mit Pentium bis 133Hz entsprechen und damit nicht multimediatauglich sind (vgl. ebd. 2004, S. 6). Mit diesen Geräten sind Animationen, Foto-, Audio- und Videodarstellungen nicht oder nur unter Einschränkungen möglich. Im Jahr 2004 steht im Durchschnitt 16 SchülerInnen ein Computer zur Verfügung (vgl. ebd. 2004, S. 9). Im Jahr 2001 bestand noch ein Verhältnis von 31 GrundschülerInnen zu einem stationären Computer (vgl. ebd. 2001, S. 12).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Verhältnis Anzahl Schüler pro stationärem Computer in der Grundschule (vgl. Bundesministerium f. Bildung und Forschung 2004, S. 9)

2004 verfügten 49% der Grundschulen über mindestens einen Scanner, 25% über eine Digitalkamera, 18% über einen Daten/Videobeamer und 29% über mindestens einen DVD-Player bzw. ein DVD-Laufwerk (vgl. ebd. 2004, S. 14).

2.1.2 Software

Zum Einsatz der Betriebssysteme können keine genauen Prozentangaben gemacht werden. Im Jahr 2004 werden annähernd 100% Windowssysteme und ein marginaler Anteil von Linux, Mac OS und OS2 als Betriebssystem genutzt. Bis 2001 wurden in der Grundschule noch ca. 18,4% der Computer mit dem Betriebssystem DOS betrieben (vgl. ebd. 2001, S. 13).

Bei der Software, die in der Grundschule zum Einsatz kommt, wurde unterschieden zwischen Lernsoftware, multimedialen Nachschlagewerken, Software mit Werkzeugcharakter, Programmiersprachen und Programmen zum Erstellen multimedialer Anwendungen. Der Erhebung zufolge haben von 100% der Grundschulen der Abbildung 2 entsprechende Angaben über ihren Einsatz von Software im Unterricht gemacht. Diese sagt z. B. bezüglich der Verwendung von Lernsoftware aus, dass 94% der Grundschulen angaben, Lernsoftware im Unterricht einzusetzen. Über die Häufigkeit des Einsatzes macht die Grafik also keine Aussage.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Einsatz der verschiedenen Typen von Software i. d. Grundschule im Jahr 2001 und 2004 (vgl. Bundesministerium f. Bildung und Forschung 2001, S. 15 und 2004, S. 40)

2.1.3 Standorte und Vernetzung der Computer

Grundschulen verfügen im Jahr 2004 durchschnittlich über 5 Klassen- oder Fachräume, in denen sich stationäre Computer befinden. Dabei ermöglichen 26% der Grundschulen ihren SchülerInnen, den Computer auch außerhalb des Unterrichts zu nutzen.

Im Jahr 2001 waren lediglich 15% der bestehenden Computer miteinander vernetzt. Bis 2004 stieg der Anteil der vernetzten Geräte auf 44%. Daraus ergibt sich eine verbesserte Voraussetzung zur Nutzung von Netzwerkprogrammen und das Arbeiten vernetzter Gruppen (vgl. ebd. 2001, S. 44).

Im Hinblick auf die technische Verfahrensweise, auf der die Verbindung zum Internet hergestellt wird, ist ebenfalls ein Trend zur technischen Modernisierung zu beobachten. So wurde 2001 die Verbindung zum Internet noch zu 98,4% via ISDN- und 2004 lediglich 66% über ISDN- und bereits zu 33% via DSL-Verbindung hergestellt (vgl. ebd. 2004, S. 46).

2.1.4 Unterrichtseinsatz des Computers

Der folgenden Tabelle kann entnommen werden, in welchen Schulfächern der Computer im Jahr 2004 am häufigsten zum Einsatz kam.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Einsatz von Lernsoftware nach Schulfächern (Mehrfachnennungen waren möglich) (vgl. Bundesministerium f. Bildung und Forschung 2004, S. 20)

2.2 Technische Wartung der IT-Ausstattung

Während mithilfe der Erhebung „IT-Ausstattung der allgemein bildenden und

berufsbildenden Schulen in Deutschland“ die Seite der technischen Ausstattung der Schulen beleuchtet wurde und diese zu einem tendenziell guten Ergebnis kommt, muss ebenfalls die Seite der technischen Wartung und Pflege der Ausstattung betrachtet werden. Diese ist vor dem Hintergrund der rapiden Entwicklung der Technologien und der damit verbundenen ständig notwendigen Aktualisierung von großer Bedeutung. Um die aktuelle Software mit steigender Systemanforderungen überhaupt nutzen zu können, muss im Zuge dieser Entwicklung die oben behandelte Hardware fortwährend erneuert werden. Darüber hinaus bedarf die technische Ausrüstung ständiger Wartung. Zu nennen sind hier z. B. Pflege der Viren-Abwehr, Konfiguration von Programmen und Netzwerken sowie die Behebung von auftretenden Softwarefehlern.

Untersuchungen haben ergeben, dass die technische Wartung und Pflege nicht oder nur rudimentär geregelt ist. Außerdem zeigt sich, dass nur wenige der jetzt beschäftigten LehrerInnen in der Lage sind, mit den neuen Medien adäquat umzugehen (vgl. Gräsel, Mandl, Reinmann-Rothmeier 1998, S. 34). Diese Feststellung wird durch die Untersuchung der „Gewerkschaft Erziehung und Wissenschaft“ aus dem Jahr 2004 unterstützt. Auf diese wird im Folgenden näher eingegangen.

Defizite in der Kompetenz, mit den „Neuen Medien“ adäquat umgehen zu können, werden auf die fehlende Berücksichtigung dieses Themenbereiches in der Lehrerausbildung zurückgeführt. In beiden Phasen der Lehrerausbildung spielt die Ausbildung der Fertigkeiten zum Umgang mit den „Neuen Medien“ nur eine untergeordnete Rolle. Dieses hängt zum Teil mit den gleichen widrigen Umständen zusammen, die auch in den Schulen herrschen. Die technische Ausstattung der Hochschulen ist im Hinblick auf den Lehrbetrieb nur mangelhaft. Die Lehrenden der Hochschulen verfügen bezüglich der geforderten Fertigkeiten und des betreffenden Wissensmanagements über zu wenig Kompetenzen (vgl. Gräsel, Mandl, Reinmann-Rothmeier 1998, S. 33). Zur Bewältigung der Wartung der Ausstattung kommt hinzu, dass Software ausgewählt und beschafft werden muss. Dieses stellt für die Schulen ebenfalls ein Problem dar. Das unüberschaubare Angebot an Lernsoftware und die fehlende didaktische oder pädagogische Kategorisierung dieser Software erfordern zur Orientierung eine umfassende Beschäftigung, bevor die Auswahl eines Programms getroffen werden kann. Dieses ist mit einem zeitlichen Aufwand verbunden, der durch die Schulen geleistet werden muss. Im Zuge der informationstechnologischen Entwicklung haben sich orientierungsstiftende Institutionen wie Metadatenbanken und Informationsportale auf Bildungsservern entwickelt. Diese können einerseits zur Vernetzung von Schulen zum Zwecke des Erfahrungsaustausches genutzt werden oder auf der Grundlage von Qualitätskriterien eine Vorauswahl an Software liefern.

Die mit dem angesprochenen Bereich der IT-Ausstattung verbundenen Aufgaben werden im Folgenden unter dem Begriff „Wartung“ zusammengefasst. Diese Wartung wird in den Grundschulen der verschiedenen Bundesländer der Bundesrepublik Deutschland unterschiedlich geregelt.

Dabei wird die Wartung übernommen von:

- Lehrpersonen mit freiwilligem Engagement (Bayern/Baden-Württemberg)
- pädagogisch-organisatorischen Netzwerkkoordinatoren (Brandenburg)
- Mediatoren, die eine entsprechende Fortbildung absolviert haben (Berlin), von einer externen „studentischen Firma“ (Hamburg)
- je nach Schulträger und eventuellem Förderprogramm unterschiedlich, teilweise von schulinternen Obleuten (Niedersachsen)
- Schulträger i. d. Regel aber von Lehrkräften und Eltern (Nordrhein-Westfalen)
- von Fördervereinen, Eltern und interessierten Lehrkräften (Saarland)
- von einer interessierten Lehrkraft in ihrer Freizeit (Sachsen)
- ohne generelle Regelung (Bremen, Hessen, Mecklenburg-Vorpommern, Rheinland-Pfalz, Sachsen-Anhalt)

Keine Angaben machten hierzu Schleswig Holstein und Thüringen.

(vgl. Gewerkschaft Erziehung und Wissenschaft 2004, S. 1-5).

Die oberflächliche Betrachtung dieser Regelungen, die sich zudem von Schule zu Schule innerhalb eines Landes nochmals unterscheiden können, legt die Feststellung nahe, dass eine systematische Berücksichtigung der Wartung der IT-Ausstattung der Schulen vernachlässigt wird.

Dieses lässt sich auf die immensen Kosten, die mit dem Personaleinsatz zur Planung, Installation und Wartung der schulischen IT-Infrastruktur verbunden sind, zurückführen. Nach einer Umfrage, die in Verbindung mit dem Projekt „it-works“ vom Verein „Schulen ans Netz“ im Jahr 2005 durchgeführt wurde, kommt der Verein zu der Feststellung, dass Schulträger vorrangig in die IT-Ausstattung investieren und die Folgekosten vernachlässigen. Die zu erwartenden Folgekosten würden nach Einschätzung des Vereins „Schulen ans Netz“ 60% bis 70% der Gesamtkosten betragen. Weiter heißt es, dass in Zukunft nicht damit zu rechnen ist, dass diese Kosten in den Budgets der Schulen berücksichtigt werden, sondern dass die Schulträger in Zukunft auf weit weniger Geldquellen zurückgreifen könnten. Dieses werde dazu führen, dass eine zeitgemäße IT-Austattung und deren Betriebssicherung nicht mehr gewährleistet sein werde (vgl. Schulen ans Netz e.V. 2005).

Die folgende Grafik bietet einen Überblick über die prozentuale Verteilung der Mittel, die den Schulen zur Ausstattung der IT-Infrastruktur zur Verfügung stehen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Verteilung der verfügbaren Mittel zur IT-Ausstattung in Prozent, Mehrfachnennungen waren möglich (ebd.)

Um an dieser Stelle der entmutigenden Prognose etwas entgegenzusetzen, muss darauf hingewiesen werden, dass die Wartung der IT-Ausstattung zum Teil auf ehrenamtlicher Basis durch interessierte Lehrkräfte, Eltern und SchülerInnen vollzogen wird und dass diese Regelung trotz erforderlicher höherer finanzieller Unterstützung zumindest temporär für eine funktionierende Grundlage des schulischen Computereinsatzes sorgt.

An die Softwareentwickler muss appelliert werden, sich bei der Entwicklung von Software und der damit verbundenen Anforderung an Systemressourcen nicht am allgemeinen Entwicklungsstand der Technik zu orientieren, sondern an dem, was bei dem Abnehmer vorzufinden ist. Dadurch kann dieser die Software nutzen, ohne die Hardware ständig gegen aktuellere austauschen zu müssen.

Auch Hochschulen müssen aufgefordert werden, die Ausbildung von Kompetenzen bezüglich dieses Handlungsfeldes der zukünftigen Lehrer weiter auszubauen. Dieses kann nicht alleine auf die zweite Phase der Lehrerausbildung verlagert und damit den Schulen aufgebürdet werden.

3 Betrachtung der Positionen von Gegnern und Befürwortern des Computereinsatzes in der (Grund)-Schule

Die Auseinandersetzungen zwischen Befürwortern und Gegnern der schulischen Computernutzung wurden wie bspw. der folgende Wortlaut zeigt, oft auf emotionaler und nicht auf Grundlage empirischer Befunde geführt.

„Die Pädagogik ist wiedermal bereit, einem Unbekannten zu dienen, wenn er nur imponierend auftritt.“ (Hentig 1993, S. 34)

Die Argumente der Gegner des Computereinsatzes in der Grundschule basieren in erster Linie auf dem schlechten Image des Computers, welches im Hinblick auf seine Benutzung durch Kinder und Jugendliche entstand. Dabei werden Videospiel-Konsolen (Play-Station, X-Box, Gameboy, etc.), Lernspiel-Geräte und der Personal Computer unter dem Oberbegriff „Computer“ miteinander vermischt (vgl. Mitzlaff 1996, S. 23).

Im Vordergrund der Auseinandersetzung mit dem „Neuen Medium“ standen dabei meist mögliche negative Auswirkungen auf ihre Nutzer. Dabei wurde befürchtet, dass durch die Beschäftigung mit dem Computer soziale Kompetenzen vernachlässigt und der sozialen Isolation der Benutzer und dem Leben in Ersatzwelten Vorschub geleistet werde. Außerdem trage die Beschäftigung am Computer dazu bei, dass die körperliche Bewegung und Betätigungen, insbesondere feinmotorische Fertigkeiten, wie etwa das Schreiben von Zahlen und Buchstaben, vernachlässigt würden.

Dieses Image ist auf der Grundlage von Erfahrungen, die fälschlicherweise auf die private Freizeitbeschäftigung mit dem Computer zurückgeführt wurden, entstanden. Die Meinung, dass übermäßiges Computerspielen (und Fernsehschauen) auf Kosten von Aktivitäten stattfindet, bei denen körperliche koordinative Kompetenzen erworben werden, ist weit vertreten. Die Beobachtung von sozialer Vereinsamung von Kindern und Jugendlichen wird zum Teil ebenfalls dem Einfluss des Computers zugeschrieben. Besonders hat das Image des Computers darunter zu leiden, dass er, mit teilweise gravierenden Folgen, als Ersatzwelt genutzt wird. Durch „i ntermondiale Transferprozesse“ kann ein Benutzer die Erfahrungen, die er in der virtuellen Welt sammelt, in die reale Welt übertragen (vgl. Fritz 1997, S. 273). Das kann sich vor allem durch Spielen von Computerspielen mit Gewaltcharakter dramatisch auswirken.

Diese und ähnliche Vorbehalte gegenüber dem Computer richten sich in erster Linie auf die Nutzung des Computers zum Spielen ohne pädagogische Intention oder Aufsicht. Der Einsatz des Computers als Spielplattform ist wohl unter Kindern und Jugendlichen die am weitesten verbreitete. Das rechtfertigt jedoch nicht, die damit verbundenen Risiken und Folgen unreflektiert auf alle Anwendungen des Computers zu übertragen. Das Schulbuch bzw. das Buch im Allgemeinen leidet nicht unter einem vergleichbar schlechten Image, obwohl auch Bücher zur Flucht aus der Realität genutzt werden können. Dabei sei auf den Literaturkonsum als Handlungsersatz hingewiesen, der das Handeln des Rezipienten in der realen Welt durch ein Leben in fiktionalen Texten ersetzt (vgl. Glintz 1983, S. 127).

Es muss also festgestellt werden, dass es sich bei dem Computer wie bei einem Buch in erster Linie lediglich um ein Medium handelt, das nicht per se mit negativen Begleiterscheinungen besetzt ist. Um diesem negativen und einseitigen Bild entgegenzuwirken, ist es notwendig, den Kindern zu zeigen, dass ihnen der Computer nicht nur als Spielzeug, sondern auch als Werkzeug und Lernhilfe dienen kann. „Sowohl Ängste als auch Faszination lassen sich wohl am ehesten durch den aktiven Umgang mit dem PC auf ein vernünftiges Maß reduzieren bzw. abbauen.“ (Mohr 2003, S. 37)

Den genannten Befürchtungen kann zudem mithilfe von Untersuchungen, die teilweise zu entgegengesetzten Ergebnissen kommen, widersprochen werden. So hat es sich z. B. gezeigt, dass sowohl die private als auch die schulische Nutzung von Computern zu mehr Kommunikation zwischen den SchülerInnen führt. Längsschnittstudien in Schulklassen haben gezeigt, dass SchülerInnen im computergestützen Unterricht mehr miteinander sprechen und einander mehr um Hilfe bitten als im konventionellen Unterricht (vgl. Mandl/Heiland 1992, S. 25f.). Die Tendenz zur Flucht in Scheinwelten konnte ebenfalls nicht bestätigt werden. Der Computer trägt vielmehr dazu bei, dass Computernutzer insgesamt mehr lesen als „Nichtnutzer“ und zudem realistische naturwissenschafts- und computerbezogene Literatur bevorzugt wird (vgl. ebd. S. 29f.).

Der Aussage über eingeschränkte Freizeitaktivitäten durch Computernutzung und der damit verbundenen Reduzierung von körperlicher Bewegung kann ebenfalls widersprochen werden. Es hat sich auch hier gezeigt, dass der Computer eher dann als Freizeitbeschäftigung genutzt wird, wenn andere Aktivitäten, z.B. aufgrund schlechten Wetters, nicht möglich waren (vgl. Müsgens 2000, S. 53f.).

Abgesehen von den genannten Vorbehalten stehen die Gegner der Einführung des Computers in der Primarstufe und den damit verbundenen Folgen für die schulische Bildung besonders skeptisch gegenüber.

Mit Einzug der Computer in die Grundschulen sei der Grundstein zur Entsinnlichung des Denkens, zum maschinellen Charakter, zu narzisstischen Persönlichkeitsstörungen, zum digitalisierten oder völligen Verlust des Denkens gelegt (vgl. ebd. S. 22).

Die systematische Benutzung des Computers trage weiter zur Medialisierung der kindlichen Lebenswelt bei, womit verbunden sei, dass Erfahrungen nicht mehr auf unmittelbarem Weg erworben würden, sondern auf Simulationen beruhen (vgl. Krauthausen/Herrmann 1994, S. 5).

Tatsächlich soll der Computer mithilfe der Eigenschaft der Interaktivität auch Ausschnitte der Lebenswelt der SchülerInnen simulieren. Das soll aber nur da geschehen, wo durch die Rahmenbedingungen des Unterrichts eine direkte Erfahrung durch die Wirklichkeit nicht möglich ist. Dabei sei darauf hingewiesen, dass dieses eine gängige Methode z.B. des Mathematikunterrichts ist. Beim Sachrechnen wird Wirklichkeit konstruiert, indem Rechenaufgaben in stark vereinfachte und teilweise unrealistische Kontexte „eingekleidet“ werden.

Weitere Vorbehalte beziehen sich auf Befürchtungen, der Computereinsatz verändere die Bedeutung und Beherrschung der drei Kulturtechniken (Lesen, Schreiben, Rechnen) negativ. Durch Schreibarbeiten am Computer mit dem Einsatz von Rechtschreibkontrollen und durch die Benutzung des Computers als Rechenwerkzeug würden Kompetenzen an den Computer übertragen. Dieses führe dann zur Stagnation der betreffenden Kompetenzen des Benutzers.

Die Lehrperson müsse sich durch den Verlust seiner Funktion als primärer Wissensvermittler auf Software verlassen, die mit didaktischen Mängeln behaftet sei. Der finanzielle Aufwand zur Ausstattung der Schulen habe Einsparungen an anderen wichtigen Stellen zur Folge.

Diese Vorbehalte gegenüber der Einführung des Computers in die Primarstufe werden als Zeichen von Unsicherheit bewertet. Diese sollen teilweise darüber hinwegtäuschen, dass eine Überforderung der Lehrpersonen besteht, mit der Technologie umzugehen und sich der entsprechenden didaktischen Umstrukturierungen des Unterrichts anzunehmen.

„Sowohl die Lernenden als auch die Lehrenden müssen sich an diese Veränderung gewöhnen und neue Kompetenzen entwickeln. Bei komplexen Veränderungen ist damit zu rechnen, daß [sic] das gesamte System in “Unordnung” gerät und bis zum Erreichen eines neuen “Gleichgewichts” unvorhersehbar reagiert.“ (Gräsel / Mandl / Reinmann-Rothmeier, 1998, S. 31)

Die Formulierung „Unordnung des Systems“ weist auf die immense Tragweite der Folgen, die mit dem systematischen und sachgemäßen Einsatz der Neuen Medien im Unterricht verbunden sind, hin. Die Unvorhersehbarkeit der zukünftigen Entwicklung, die sich dem anschließen würde, führt zu Verunsicherung und veranlasst aus diesem Grund das Festhalten an Bestehendem und Bekanntem. Auch die Befürchtung, unter Umständen den eigenen Schülern im Umgang mit dem Computer unterlegen zu sein, ist bei den Lehrpersonen verbreitet (vgl. Mohr 2003, S. 32 ff.).

Die Sorge, die Bedeutung bestehender Kulturtechniken würden durch den Einsatz des Computers negativ beeinflusst, muss sich nicht zwangsläufig erfüllen. Hier gilt es, darauf zu achten, dass ein ausgewogener Einsatz des Computers nicht zur computerbedingten Vernachlässigung der betreffenden Fertig- und Fähigkeiten führt (vgl. Mohr 2003, S. 36).

Gleichzeitig müssen die Kenntnisse, die zur Nutzung des Computers erforderlich sind und die wegen ihrer mittlerweile überall verbreiteten Erforderlichkeit und gesellschaftlichen Bedeutung vielleicht schon als vierte Kulturtechnik bezeichnet werden können (vgl. Gruber 2000, S. 32), vermittelt werden. Darum müssen im Sinne der Chancengleichheit auch die SchülerInnen, die privat über keinen Computer verfügen können, die Möglichkeit geboten bekommen, diese Erfahrungen in der Schule zu sammeln (vgl. ebd. S. 37).

Die genannten Befürchtungen lassen sich also teilweise durch Befunde von Untersuchungen widerlegen. Außerdem betreffen sie im Einzelnen nicht alle tatsächlich den gezielten Einsatz des Computers in der Schule, sondern die private Nutzung als Spielgerät.

Hentig nennt Argumente gegen den schulischen Einsatz des Computers, die nicht ohne Weiteres durch Untersuchungen zu widerlegen sind. Sie unterscheiden sich von den bisher aufgeführten Befürchtungen, da sie sich auf die schulische Computernutzung und deren gesellschaftliche Folgen beziehen.

Diese Einwände sollen hier ausgeführt werden, da sie nach m. E. von Lehrenden bedacht werden sollten, um ihnen mit entsprechenden Maßnahmen entgegenzuwirken zu können.

Hentig stützt sich auf eine Untersuchung, die zu dem Ergebnis kommt, dass Menschen mit einer besseren Vorbildung mehr von Medien profitieren als Menschen mit vergleichsweise geringerer Bildung.

Das muss in der Schule zu der Konsequenz führen:

„Die schon schlauen [sic] werden schneller noch schlauer als diejenigen, die – aus welchen Gründen auch immer – die schlechteren Startvoraussetzungen haben.“ (Hentig 1993, S. 37)

Hentig weist darauf hin, dass somit die Neuen Medien antidemokratisierende Wirkung haben können. Die Schule werde mit dem Einsatz dieser Medien ihrem Auftrag zuwiderhandeln, Schüler einander auf vergleichsweise gerechte Startbedingungen zu bringen. Da Mädchen zu Hause in der Regel seltener über einen Computer verfügten als Jungen, seien sie von vorneherein gefährdet, unter diesen neuen Bildungsbedingungen benachteiligt zu werden (vgl. ebd. S. 38).

Diese mögliche gechlechtsspezifische Problematik muss durch die Lehrperson berücksichtigt und gegebenenfalls durch geeignete Maßnahmen gelöst werden.

Entwickler von Lernsoftware sollten ebenfalls darauf hinarbeiten, dass sich die Aufbereitung und Darstellung von Lehrgegenständen nicht vornehmlich an den Interessen eines Geschlechtes orientiert. Dabei sei auf Abb. 12, 13 und 15 (siehe unten S. 59 u. 62) verwiesen, auf denen Übungsformate derart dargeboten werden, die tendenziell eher Jungen als Mädchen ansprechen dürften.

Weiter weist Hentig darauf hin, dass der Computer nur auf der Grundlage von „mental habits“ funktioniere. Der Computer, so Hentig „entbehrt des Korrektivs, des Spielraums, der Zweifel, die unsere Menschennatur sonst dafür bereitstellt.“ (ebd. S. 41)

Das sei hier kurz dargestellt.

Hentig nennt drei Strukturen „mental habits“, die für das Arbeiten des Computers charakteristisch seien:

Modularisierung:

Das Ganze wird in austauschbare Teile (Module) zerlegt, die zum Aufbau eines anderen Teils genutzt werden können.

Algorithmisisierung:

Ein Vorgang ist nach absolut eindeutig formulierten Anweisungen zu vollziehen.

Simulation:

Ein Geschehen wird simuliert.

(vgl. ebd. S. 40f.)

Durch die große Bedeutung des Computers in der heutigen Gesellschaft wirkten sich diese Strukturen mit entsprechender Wirkung auf die Seite der Menschennatur aus, die dann laut Hentig nach Sicherheit, linearen Abläufen, logischen Verhältnissen, gleichförmigen und gleichbleibenden Regeln strebe. Dieses führe zu einer Gesellschaft, die sich anstatt einer Entscheidung zu stellen, lieber in Berechnungen stürze (vgl. ebd. S. 41). Am Ende sei es SchülerInnen nur schwer begreiflich zu machen, warum sie noch den beschwerlichen Weg der Aneignung von Fähigkeiten, die ihnen der Computer ohne Weiteres abnehmen könne, beschreiten sollten (vgl. ebd. S. 38).

Um der Gefahr der Übernahme der „mental habits“ in menschliche Gedankenabläufe entgegenzuwirken, können sie, anstatt von den Schülern ferngehalten zu weden, konkret im Unterricht behandelt werden. Dadurch kann SchülerInnen verdeutlicht werden, dass es sich um geistige oder technische Abläufe handelt, die einem bestimmten Zweck dienen und aus bestimmten Gründen Maschinen überlassen werden. In Kapitel 10 werden Ansätze dargestellt, wie sich informationstechnologische Elemente im Mathematikunterricht der Primarstufe thematisieren lassen.

4 Aspekte der Gestaltung des Unterrichts und des Lehrens

Bevor nun auf die speziellen Eigenarten und Möglichkeiten des Unterrichts mit dem Einsatz des Computers und Lernsoftware hingearbeitet wird, sollen im Folgenden Aspekte aus der Unterrichtstheorie des amerikanischen Psychologen J. S. Bruner dargestellt werden. Die in seinem 1974 erstmals auf deutsch erschienenem Werk „Entwurf einer Unterrichtstheorie“ vorgestellten grundlegeden Prinzipien des Lernens und Lehrens beziehen sich auf den Unterricht eines jeden Schulfaches. Besonders die Mathematikdidaktik der Primarstufe bezieht sich auf diese didaktischen Prinzipien. Dieses hängt z. B. mit Bruners Prinzip der verschiedenen Anschauungsmodi, die die psychologischen Entwicklungsstadien der Lernenden berücksichtigt, zusammen. Aus diesem Grund soll auch hier die Gestaltung des computersgestützten Unterrichts auf Bruners Prinzipien basieren.

Bruner entwickelte diese Unterrichtstheorie, um der Gestaltung der Lehr- und Lernprozesse eine Richtlinie zu bieten. Auf dieser Grundlage lässt sich nicht nur Unterricht kritisieren und einschätzen, sondern auch die Lehr-Lernsituation, die durch den Computereinsatz zwischen Mensch und Maschine entsteht, bewerten. Dazu werden in Kapitel 8.1.2 Leitfragen zur Beurteilung von Lernprogrammen genannt, die auf der Basis dieser Unterrichtstheorie und der weiter unten ausgeführten Prinzipien des selbstständigen eigenverantworlichen Lernens abgeleitet wurden.

Bruners Unterrichtstheorie besteht aus einigen präskriptiven Lehrsätzen, die vorschreiben, wie laut Bruner Wissen am besten vermittelt und erlangt werden kann (vgl. Bruner 1974, S. 44). Dabei sei darauf hingewiesen, dass es sich um eine umfassende Unterrichtstheorie handelt, die die gesamte Gestaltung von Unterricht und damit auch die adäquate schülerorientierte Aufbereitung des Lehrgegenstandes betrifft. Daraus sollen hier nur Ausschnitte dargestellt werden, die im Zusammenhang mit dem Einsatz von Lernsoftware relevant sind. Als Bruner im Jahr 1965 die Unterrichtstheorie verfasste, konnte er nicht vom Einsatz der Lernsoftware im Unterricht ausgehen. Dennoch lässt sich seine Unterrichtstheorie aufgrund des elementaren, allgemein gültigen Ansatzes, den Bruner ausdrücklich verfolgte (vgl. ebd. S. 45), auf den Unterricht aller Fächer und Schulstufen sowie auch auf einen Unterricht, in dem Computernutzung und Lernsoftware integraler Bestandteil sind, übertragen. Da je nach Konzeption und verfolgter Intention von Lernsoftware der Computer auch als Tutor und damit als Wissensvermittler nutzbar ist, kann die Wissensvermittlung heute sogar zwischen Mensch und Maschine stattfinden. Diese Lehr-Lern-Situation lässt sich ebenso wie der konventionelle Unterricht zwischen LehrerIn und SchülerInnen mittels Bruners Lehrsätze bewerten und kritisieren.

4.1 Aspekte der Unterrichtstheorie nach Bruner

4.1.1 Gestaltung der Lernsituation

Eine Unterrichtsgestaltung sollte darauf abzielen, beim Lernenden eine „Prädisposition“ zum Lernen zu schaffen. Dieses gilt für jede Art des Lernens und bezieht sich auf alle Faktoren, die die Lernsituation betreffen. Damit sind also sowohl die beteiligten Personen und die Art der damit verbundenen sozialen Beziehung als auch die gegenständliche Umwelt gemeint. Das Lernen muss innerhalb einer motivierenden Lernumgebung, die im Fall des Unterrichts durch den Lehrer/Lehrerin zu schaffen ist, und analog dazu, im Fall des Lernens mit dem Computer durch die Aufbereitung bzw. Darbietung des Lehrgegenstandes durch das Lernprogramm stattfinden.

Der Computer kann als Bestandteil der Lernumgebung im Klassenraum oder selbst als Ort des Lernens betrachtet werden. Ist er nur Bestandteil, so obliegt der Lehrperson die Gestaltung der Lernumgebung. Ist der Computer Ort des Lernens, dann bildet primär die eingesetzte Software und die damit verbundene virtuelle Welt die Lernumgebung. Diese kann durch die Lehrperson jedoch nur beschränkt oder gar nicht beeinflusst werden. Somit muss das Programm vor dem Einsatz daraufhin überprüft werden.

Die Beziehung zwischen dem Lernenden und dem Lehrenden ist von besonderer Bedeutung. Es handelt sich hier um eine Beziehung zwischen einer Person oder einer Maschine (Lehrender oder Computer), die über ein Wissen verfügt und einer weiteren, die über dieses Wissen nicht verfügt. Dadurch entsteht eine Autoritätsproblematik, die leicht eine Gestalt annehmen kann, die sich ungünstig auf die Lernumgebung auswirkt. Das kann negative Folgen für das Selbstvertrauen des Lernenden haben, der sich dadurch z.B. weniger selbstständig Aufgaben zuwendet (vgl. ebd. S. 47).

[...]