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Der Einsatz digitaler Medien im gymnasialen Biologieunterricht

Eine deskriptive Auswertung einer quantitativen Videostudie

Use of Digital Media in Biology Lessons at German Secondary Schools

Descriptive Analysis of a Quantitative Video Study

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Zusammenfassung

MINT-Fächern wird ein hohes Nutzungspotenzial digitaler Medien zugeschrieben, da nicht sichtbare, funktionale Strukturen und komplexe Prozesse besser nachvollziehbar werden. Das eigenverantwortliche Nutzen und die selbstständige Auseinandersetzung der Lernenden mit dem Medium und dem Lerninhalt werden als sinnvoll für den Lernprozess angesehen. Der Einsatz erfolgt bisher allerdings kaum schüleraktivierend, sondern in Form lehrergesteuerter Präsentationsgeräte. Ziel dieser Studie ist die Beschreibung des aktuellen Einsatzes digitaler Medien im Biologieunterricht sowie von Kennzeichen eines effektiven digitalen Medieneinsatzes. Hierzu wurden 85 Unterrichtsvideos von 43 Lehrkräften aus bayerischen Gymnasien hinsichtlich des Medieneinsatzes analysiert. Der Status Quo wird anhand der Variablen Hardware, Medienbedienung, Medienkombination, Unterrichtsphase, Medienfunktion und Einsatzebene nach dem Substitution-Augmentation-Modification-Redefinition (SAMR) Modell dargestellt. In 74 Unterrichtsstunden kamen hauptsächlich digitale Präsentationsmedien über nahezu alle Unterrichtsphasen hinweg zum Einsatz. 70,7 % des digitalen Medieneinsatzes sind nach SAMR als Ersatz eines analogen Mediums einzuordnen. Eine Medienbedienung durch die Lernenden selbst konnte nur in acht Unterrichtsstunden ausgemacht werden. Mit der Methode des theoretischen Samplings wurden außerdem drei Unterrichtsstunden identifiziert, in denen der Medieneinsatz als effektiv beschrieben werden konnte. Die Anwendung einer Kombinationsmatrix aus dem SAMR und dem Interaktiv-Konstruktiv-Aktiv-Passiv (ICAP) Modell zeigte bei allen drei identifizierten Unterrichtsstunden einen digitalen Medieneinsatz, der der SAMR-Ebene Verbesserung zugeordnet werden konnte. Zudem konnte die Aktivität der Lernenden auf einem aktiven bzw. konstruktiven ICAP-Modus beschrieben werden. Der Einsatz der Kombinationsmatrix für Planung oder Einschätzung von Unterrichtseinheiten hilft, eine vielfältigere Nutzung digitaler Medien zum Erreichen höherer ICAP- und SAMR-Stufen anzubahnen und Lernaufgaben zu gestalten, die ein tieferes Verständnis von Fachinhalten fördern.

Abstract

STEM-disciplines are attributed with a high potential for utilising digital media. Not visible structures as well as complex processes can become accessible by digital media. An independent use of digital media by learners is considered to support learning. Though, digital media are rarely managed by students, but mostly controlled by teachers while showing presentations. Aims of this study are both the description of the present use of digital media in German biology lessons and showing characteristics of an effective digital media use. For this purpose 85 videos of biology lessons from 43 teachers at Bavarian secondary schools were coded and analyzed. A status quo is described by the variables hardware, control of digital media, combination of media, stage of teaching process, function of digital media, and the level of usage according to the Substitution-Augmentation-Modification-Redefinition (SAMR) model. In 74 lessons and in almost every stage of the teaching process digital media were mainly used for presentation purposes. 70.7% of the digital media use can be categorized as simple substitution of an analog medium according to SAMR. Situations where learners control digital media by themselves only occurred in eight lessons. Furthermore three biology lessons with an effective use of digital media could be identified with the theoretical sampling. The implementation of a combination matrix of the SAMR and Interactive-Constructive-Active-Passive (ICAP) model showed a digital media use on the SAMR-level augmentation and an active or constructive ICAP-mode. The application of the combination matrix in teacher education might be a useful tool for planning and developing teaching units, as it can be helpful for using a broader range of digital media applications on different ICAP- and SAMR-levels. Furthermore this approach can open the way for creating learning tasks, which foster a deeper understanding of subject-specific content.

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Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4

Notes

  1. Die Bezeichnung „Schüler“ bezieht sich sowohl auf männliche als auch weibliche Kinder und Jugendliche.

  2. Beispielhaft sei an dieser Stelle auf ein Problemszenario im Bereich Thermochemie verwiesen, welches unter.

    http://chemcollective.org/activities/info/71 abrufbar ist (zuletzt eingesehen am 20.09.2018).

  3. Hinsichtlich der Gesamtzahl der Videos ist zu berücksichtigen, dass bei einer Lehrkraft die zweite Videoaufzeichnung aufgrund von gesundheitlichen Gründen nicht stattfinden konnte.

  4. Mebis ist ein Internetportal (https://www.mebis.bayern.de/) des bayerischen Kultusministeriums, welches auf unterschiedlichen Plattformen digitale, geprüfte Materialien und Informationen bereitstellt und einen Austausch ermöglicht.

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Authors and Affiliations

  1. Didaktik der Biologie, Department Biologie I, Fakultät für Biologie, Ludwig-Maximilians-Universität München, Winzererstraße 45/II, 80797, München, Deutschland

    Maria Kramer, Christian Förtsch, Monika Aufleger & Birgit J. Neuhaus

Authors
  1. Maria Kramer
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  2. Christian Förtsch
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  3. Monika Aufleger
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  4. Birgit J. Neuhaus
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Corresponding author

Correspondence to Maria Kramer.

Anhang

Anhang

Beschreibung aller für die Videoanalyse relevanten Variablen, Kategorien und Indikatoren



Tab. 8 Beschreibung der Kategorien der Variable Hardwaregerät (Petko 2014; Sailer et al. 2017; Nerdel 2017). Definitionen der einzelnen Hardwaregeräte nach Gabler Wirtschaftslexikon (https://wirtschaftslexikon.gabler.de/)
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Tab. 9 Beschreibung der Kategorien der Variable Medienbedienung (verändert nach Blömeke et al. 2004). Die Analyse der Variable Medienbedienung ist von Interesse, um herauszufinden, ob und wie häufig Lernende aktiv mit dem digitalen Medium sind. Neben der Bedienung durch die Lehrperson wird die Steuerung durch einen Einzelschüler oder eine Schülergruppe unterschieden
Full size table
Tab. 10 Beschreibung der Kategorien der Variable Medienkombination (verändert nach Wüsten 2010; Schmotz 2009). Kodierungsrelevant ist das aktive, bewusste Hinzuziehen eines weiteren, traditionellen Mediums zusätzlich zum genutzten digitalen Medium
Full size table
Tab. 11 Beschreibung der Kategorien der Variable Unterrichtsphase (angepasst nach Wüsten 2010 und Tulodziecki et al. 2004). Neuere Modelle der Beschreibung von Unterrichtsphasen basieren noch stärker auf dem Ansatz problemlösenden Lernens (Killermann et al. 2016). In der Pilotierung konnte allerdings eine bessere Zuordnung ausgehend von dem grundlegenden Modell von Tulodziecki et al. (2004) erzielt werden
Full size table
Tab. 12 Beschreibung der Kategorien der Variable Einsatzebenenach SAMR-Modell (Puentedura 2006; Schaal 2017). Relevant sind jeweils diejenigen identifizierten Videoabschnitte, in denen dem digitalen Medium eine bestimmte Funktion (siehe Tab. 1) zugeordnet werden konnte, da sich der Mehrwert gemäß dem SAMR-Modell durch eine funktionale Erweiterung ergibt. Ist in der vorliegenden Studie von „Mehrwert“ die Rede, ist mindestens die Ebene Verbesserung angesprochen
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Kramer, M., Förtsch, C., Aufleger, M. et al. Der Einsatz digitaler Medien im gymnasialen Biologieunterricht. ZfDN 25, 131–160 (2019). https://doi.org/10.1007/s40573-019-00096-5

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