IT-Geräte für digital gestütztes Lernen

Dieses Kapitel stellt die Schülersicht dar, also alle IT-Geräte und Software, die der Schüler benötigt, um seine Lernprozesse digital zu unterstützen.

Mobile Endgeräte

Für alle Modellschulen ist der Einsatz mobiler Endgeräte eine wichtige Voraussetzung, um das Lernen effizienter und effektiver zu gestalten. Grundsätzlich werden mobile Endgeräte wie folgt eingeteilt:

Abbildung 4: Arten mobiler Endgeräte

An den acht Modellschulen gibt es folgende Strukturen, wie Schüler mit mobilen Endgeräten ausgestattet sind:

Abbildung 5: Ausstattungsvarianten der Schüler mit mobilen Endgeräten

IT-Infrastruktur für den Einsatz mobiler Endgeräte

Folgende Abbildung stellt grundlegend dar, welche IT-Architektur für den Einsatz mobiler Endgeräte zum Lernen im Unterricht benötigt wird.

Abbildung 6: Grundlegende IT-Architektur zum Einsatz mobiler Endgeräte

WLAN und Internetzugang

Voraussetzung für den Einsatz mobiler Endgeräten im Unterricht ist eine stabile WLAN- und Internetverbindung. Eine Internet-Bandbreite von 100 Mbit im Download sollte vorhanden sein.

Die Dauer des Zugangs zum WLAN und damit zum Internet für die Schüler ist an den einzelnen Schulen unterschiedlich geregelt:

  • Die Schüler haben Zugriff ohne zeitliche Begrenzung, solange sie an dieser Schule sind.
  • Der Zugang ist zeitlich begrenzt, z. B. auf ein Jahr für Tabletklassen oder auf einzelne Stunden bei der Durchführung von Projekten. Die Schüler bekommen hier Tickets mit einem WLAN-Zugangscode, der den Zugriff entsprechend zeitlich begrenzt.

Da sowohl die Erstellung und Ausgabe der Tickets durch den Lehrer bzw. Systemadministrator als auch die Eingabe der Zugangscode durch die Schüler jedes Mal mit Aufwand und ggf. kleineren Problemen verbunden ist, empfiehlt es sich, den WLAN-Zugang nicht zu restriktiv zu handhaben.

Kabellose Präsentation

Damit die Schüler den Bildschirm ihres mobilen Endgerätes auf dem Projektor im Unterrichtsraum präsentieren können, sollte die Schule eine kabellose Bildschirmübertragung ermöglichen. Ein Anschluss über Kabel ist meist umständlich, da das Gerät zur Anschlussmöglichkeit getragen werden muss und ggf. verschiedene Adapter notwendig sind.

Bei der Installation der Lautsprecher ist zu berücksichtigen, dass diese so angeschlossen sind, dass das Audiosignal auch an den Lautsprecher weitergeleitet wird, wenn ein Lehrer oder Schüler z. B. seine vertonte Präsentation kabellos überträgt.

Nachstehende Varianten wurden von den Modellschulen erprobt; diese werden nun kurz dargestellt und anschließend verglichen. Alle haben gemeinsam, dass sie es ermöglichen, das Audio- und Videosignal kabellos von einem mobilen Endgerät auf einen Projektor zu übertragen. Sie basieren jedoch auf unterschiedlichen Technologien und haben einen unterschiedlichen Funktionsumfang.

AirServer
Software auf einem PC, der mit dem Projektor im Unterrichtsraum über ein Kabel verbunden ist; das mobile Endgerät sendet über WLAN den Bildschirm an den PC, der wiederum mit Hilfe der AirServer-Software das Bild an den Projektor und das Audiosignal an die am PC angeschlossenen Lautsprecher überträgt

Webseite: www.airserver.com

Abbildung 7: Systembild AirServer

EZ-Cast Pro Dongle
kleines Gerät (per USB anschließbar), das an einem HDMI-Eingang des Projektors eingesteckt wird; das mobile Endgerät verbindet sich über WLAN direkt mit dem Dongle, um den Bildschirm zu übertragen; das Audiosignal wird entweder über die Projektlautsprecher wiedergegeben oder durch am Projektor angeschlossene Lautsprecher.

Webseite: www.iezvu.com

Abbildung 8: Systembild EZ Cast Dongle

MS Wireless Display Adapter
Dongle, der an einem HDMI-Eingang des Projektors eingesteckt wird.; das mobile Endgerät verbindet sich über WLAN direkt mit dem Dongle, um den Bildschirm zu übertragen; das Audiosignal wird entweder über die Projektlautsprecher wiedergegeben oder durch am Projektor angeschlossene Lautsprecher.

Webseite: www.microsoft.com/accessories/en-us/display-adapters

Apple TV
Gerät, das an einem HDMI-Eingang des Projektors eingesteckt wird; das mobile Endgerät verbindet sich über WLAN direkt oder über dasselbe WLAN mit dem Gerät, um den Bildschirm zu übertragen.

Webseite: https://support.apple.com/de-de/apple-tv

Tabellarischer Vergleich der Möglichkeiten kabelloser Bildschirmübertragung:

  AirServer EZ-Cast Pro Dongle MS Wireless Display Adapter Apple TV
Unterstützte mobile Endgeräte iPad,
Android-Tablet,
Windows-Tablet
iPad,
Android-Tablet,
Windows-Tablet
Android-Tablet,
Windows-Tablet
iPad
Stabilität im Einsatz Hoch Hoch Hoch Hoch
Eignung für heterogene BYOD-Szenario Sehr gut Gut, jedoch muss der Dongle je nach Gerät für die Übertragung umkonfiguriert werden. Schlecht, da keine iPads unterstützt werden. Schlecht, da weder Android noch Windowsgeräte unterstützt werden.
Übertragung von Bild und Ton Ja Ja Ja Ja
Steuerung der Freigabe an Schüler möglich Ja Ja Nein Ja

 

Tabelle 1: Tabellarischer Vergleich der Möglichkeiten kabelloser Bildschirmübertragung

Je nach Ausstattungsvariante empfiehlt sich eine andere Lösung:

  • Heterogene Ausstattung, also z. B. iPads und Androidgeräte: AirServer oder mit Einschränkung der EZ Cast Pro Dongle
  • Homogene Ausstattung:
    • Nur iPads: Apple TV
    • Nur Android- oder Windows-Geräte: MS Wireless Display Adapter

Weiterführende Hinweise
Sollen die Schüler auch außerhalb des Klassenzimmers mit den Geräten arbeiten können, empfiehlt es sich, dass die Schule Räume zur Verfügung stellt, in denen WLAN und Ladestationen zur Verfügung stehen.

Heterogene versus homogene Ausstattung mit mobilen Endgeräten

Beschreibung einer heterogenen Ausstattung
Bei dieser Form bringen die Schüler ihre eigenen digitalen Endgeräte mit, so dass in der Schule mit Geräten mit unterschiedlicher Hardware, verschiedenen Betriebssystemen und/oder differenter Anwendungssoftware gearbeitet wird.

Folgende Argumente sprechen für eine heterogene Ausstattung einer Klasse:

  • Förderung des Wissens um unterschiedliche Soft- und Hardwarelösungen bei den Schülern: Schüler sehen bei Mitschülern, welche Lösungen noch möglich sind und welche Vor- und Nachteile diese bieten.
  • Förderung der Plattform-Unabhängigkeit
    • Schüler lernen, ihre digitalen Produkte so zu erstellen, dass sie von Mitschülern auch auf deren mobilen Endgeräten genutzt werden können (keine proprietären Produkte).

Beschreibung der homogenen Ausstattung
Für alle Schüler einer Klasse werden einheitlich mobile Endgeräte angeschafft und mit Software ausgestattet.

Folgende Argumente sprechen für eine homogene Ausstattung einer Klasse:

  • einfachere Zusammenarbeit zwischen den Schülern beim Austausch digitaler Lernprodukte
  • gegenseitige Hilfeleistungen der Schüler bei Bedienung der Geräte
  • geringere Anforderungen an Lehrkräfte, Hilfestellungen im Umgang mit den Geräten bzw. Software zu geben; d. h. auch, dass die Hemmschwelle für den Einsatz der Geräte reduziert wird.

Weiterführende Hinweise
Insbesondere an der Grundschule bzw. bei jüngeren Schülern ist ein hoher Grad an Einheitlichkeit hilfreich, beispielsweise um sicherzustellen, dass keine Verwirrung durch unterschiedliche Darstellungen entsteht. Für ein Tablet bedeutet dies z. B., dass die Apps und auch deren Anordnung auf den Geräten beim Lehrer und bei allen Schülern identisch sein müssen.

Bring Your Own Device versus schuleigene Geräte

Das Konzept Bring Your Own Device (BYOD), also dass jeder Schüler sein eigenes mobiles Endgerät mitbringt, hat folgende Vorteile:

  • Förderung der Eigenverantwortung der Schüler, die sicherstellen müssen, dass ihre Geräte funktionsfähig sind
  • geringer Administrationsaufwand für die Schule
    • Die Schüler müssen selbst dafür sorgen, dass ihre Geräte geladen sind und benötigte Apps installiert sind. Probleme mit dem Gerät müssen sie selbst oder mit Dritten, wie Verwandten oder Freunden, lösen.
    • Die Schule muss lediglich dafür sorgen, dass ein Zugang zum WLAN zur Verfügung steht.
  • geringerer Sachaufwand
    • Da die Geräte von den Schülern finanziert werden, fällt dafür kein Sachaufwand bei der Schule an.
    • Wenn die Schule das Ziel hat, in vielen bzw. allen Klassen mit mobilen Endgeräten zu unterrichten, ist BYOD in den meisten Fällen der einzige finanzierbare Weg.
  • Nutzung auch zu Hause
    • Da die Geräte den Schülern gehören, können sie diese auch zu Hause nutzen.
    • Damit können sie reibungslos an die Arbeit in der Schule anknüpfen.

Schuleigene Geräte bringen folgende Vorteile mit sich:

  • einheitliche Hardware und Software
    • Wenn die Geräte Eigentum der Schule sind, kann die Schule sicherstellen, dass alle Geräte identisch installiert sind.
    • Dadurch entstehen i.d.R. im Unterricht weniger Probleme.
  • Steuerung der mobilen Endgeräte durch den Lehrer
    • Da die Geräte der Schule gehören, können diese durch eine Klassenverwaltungs-App gesteuert werden.
    • Dadurch hat der Lehrer z. B. die Möglichkeit, die Bildschirme schwarz zu schalten.
  • höhere Sicherheit
    • Da die Geräte i.d.R. in der Schule verbleiben, ist die Gefahr, Viren in das Schulnetz zu bringen, geringer.
    • Dies kann aber auch im BYOD-Konzept durch andere Mechanismen wie z. B. ein eigenes virtuelles Netzwerk vermieden werden.

Weiterführende Hinweise
Ein weiteres Modell besteht darin, dass die Schule den Eltern vorgibt oder mit ihnen abstimmt, welches Gerät einheitlich angeschafft wird bzw. den Eltern ein Vorschlag unterbreitet wird, welche Geräte sich für den Einsatz im Unterricht eignen.

Tablet versus Notebook

Neben Tablets und Notebooks können Smartphones zweifellos auch in verschiedenen Szenarien sinnvoll eingesetzt werden. Aufgrund der Größe sind für einen umfassenden Einsatz jedoch Notebooks oder Tablets nötig. Im Folgenden werden daher nur Tablets und Notebooks einander gegenübergestellt.

Eigenschaft Tablet Notebook
Aufzeichnung von Videos, z.B. Verfilmen eines Teils einer Lektüre Einfach möglich, da i.d.R. eine Frontkamera vorhanden und das Tablet sehr handlich ist. Oft nicht möglich, da die Frontkamera fehlt. In jedem Fall liegt das Notebook schwer in der Hand und eine Kameraführung ist nur erschwert möglich.
Erstellen von Fotos, z.B. zur Dokumentation von Versuchen im naturwissenschaftlichen Unterricht Einfach möglich, da i.d.R. eine Frontkamera vorhanden ist und das Tablet sehr handlich ist. Oft nicht möglich, da die Frontkamera fehlt.
Gewicht Leicht Im Vergleich zum Tablet deutlich schwerer
Akkulaufzeit Ausreichend (bis zu 10 Std.) Ausreichend, aber i.d.R. kürzer als bei Tablet (4-5 Std.)
Kosten 200-500€ 400-1000€
Updates Bei iPads und Windows-Tablets sind Betriebssystemupdates möglich, bei Android-Tablet i.d.R. nicht. Möglich
Tastatur Standardmäßig nur virtuelle Tastatur, es gibt jedoch zusätzlich (drahtlose) physische Tastaturen. Die virtuelle Tastatur reicht, wenn der Tippanteil meist gering ist, aber nicht für die Erstellung längerer Texte. Standardmäßig physische Tastatur vorhanden. Dies ist jedoch nur wichtig für längere Texte wie z.B. ein Aufsatz.
Apps und Software Apps sind oft nicht immer für alle Betriebssysteme verfügbar.
Software, die bereits an Schulen z.B. im Computerraum eingesetzt wird, ist oft auf Tablets nicht einsetzbar, z.B. BlueJ (Informatikuntericht)
Da auf Notebooks i.d.R. Windows installiert ist, ist jede Software lauffähig, die die Lehrer und Schüler bisher auch privat oder im Computerraum eingesetzt haben.
Bedienung Erfolgt mit den Fingern, alternativ mit der Tastatur Bedienung erfolgt mit der Tastatur oder der Maus.
Arbeiten in verschiedenen Orten Ohne Tisch ist das Tablet bei längerem Arbeiten umständlich, da man es i.d.R. in der Hand halten muss bzw. beim Ablegen der Winkel des Tablets gar nicht oder nur in großen Abständen eingestellt werden kann. Bei Arbeiten z.B. sitzend am Boden in einer Lernlandschaft hat das Notebook Vorteile, da der Schüler es auf dem Schoß abgelegen und den Bildschirm in einem passenden Winkel positionieren kann.
Exaktes Layout Da Tablets mit Fingern bedient werden, ist das exakte Positionieren z.B. von Graphiken in einer Präsentation sehr schwer. Mit Hilfe der Maus ist ein exaktes Arbeiten möglich.

 

Tabelle 2: Gegenüberstellung Tablets und Notebooks

Abbildung 9: Arbeiten im Sitzen mit Notebooks bzw. mit dem Tablet in der Hand

Die Erfahrungen der Modellschulen zeigen, dass in den Jahrgangsstufen 1-7 aufgrund des Gewichts und der intuitiven Bedienung der Einsatz von Tablets vorzuziehen ist. In den Jahrgangsstufen 10-13 ist der Einsatz von Notebooks aufgrund der Möglichkeiten professioneller zu arbeiten zu empfehlen. In den Jahrgangsstufen 8-9 sind beide Gerätearten sinnvoll. Falls ein Schüler in der Mittel- bzw. Realschule in der achten Klasse bereits eine Tablet für den Unterricht besitzt, ist es aus finanziellen Gründen durchaus sinnvoll, dieses abweichend von der obigen Empfehlung auch in der zehnten Jahrgangsstufe zu nutzen.

Vergleich verschiedener Tabletarten

Hinweis: In der Tabelle sind günstige Android Tablets zu Grunde gelegt, da der niedrige Preis oft einer der Hauptgründe ist, dass sich Schüler ein Android-Tablet anschaffen. Natürlich sinkt dadurch die Qualität in manchen Kriterien, etwa im Hinblick auf die Fehleranfälligkeit.

  iPad Android Tablet Windows Tablet
Zuverlässigkeit Sehr hoch Hoch Sehr hoch
Bedienbarkeit Sehr einfach Sehr einfach Einfach
Sicherheit Sehr hoch, da Sicherheitsupdate und geschlossenes System und, z.B. kein USB-Port vorhanden ist. Mittel, da keine Sicherheitsupdates Hoch, da regelmäßig Sicherheitsupdates
Updates Regelmäßig I.d.R. keine Regelmäßig
Apps Innovativ und selbsterklärend,
viele Education Apps
Ebenfalls viele Apps, teils identisch zu iPad Ebenfalls viele Apps, oft unterschiedlich zu iPad und Android.
Einsatz gewohnter Software z.B. aus dem Computerraum ist möglich.
Administration Einfach, da es MDM-Lösungen gibt Kompliziert Einfach, da es ein „normales“ Windowsgerät ist
Kosten Hoch Gering-Mittel Hoch – Sehr hoch
Support Sehr gut durch externe Firmen möglich Gering Sehr gut durch externe Firmen möglich
Datenaustausch Einfach via AirDrop Möglich z.B. mit Cloud Möglich z.B. mit Cloud

 

Tabelle 3: Vergleich verschiedener Tabletarten

Hauptnachteil der Android-Geräte ist die Sicherheit, da es für Android-Geräte i.d.R. keine Betriebssystem-Updates gibt.

Im Szenario „Schuleigene Geräte“ sind Android-Geräte keine Alternative, da es für die mobile Administration der Geräte (Benutzer, Software) keine einfache Mobile Device Management (MDM)[1]-Lösung für Androidgeräte gibt. Im Szenario BYOD sind jedoch alle drei Tabletarten gut einsetzbar.

In den folgenden Kapiteln werden nun ergänzend zu den allgemeinen Ausführungen die speziellen Erfahrungen der Modellschulen mit den verschiedenen Ausstattungsvarianten der Schüler mit mobilen Endgeräten dargestellt (siehe „Abbildung 5: Ausstattungsvarianten der Schüler mit mobilen Endgeräten“).

[1] Unter Mobile Device Management (MDM) versteht man die Administration mobiler Endgeräte, z. B. das gleichzeitige Installieren einer App auf allen schuleigenen Tablets.

Bring Your Own Device: Heterogene Tablet-Klassen

Abbildung 10: Heterogene BYOD-Klasse an der Realschule Schöllnach

Dieses Konzept stellt hohe Anforderungen an die Lehrkräfte, weil sie ihren Schülern im Umgang mit unterschiedlichen Geräten helfen müssen. Folgende Vorgaben für deren Tablets sollten gemacht werden:

  • Die Geräte müssen über eine Video- und Audiorecording-Funktion und WLAN verfügen.
  • Auf den Geräten müssen Anwendungen installiert sein, um Open Office- und Microsoft Office-Dokumente öffnen zu können.

Bring Your Own Device: Homogene Tablet-Klassen

Abbildung 11: iPad-Klasse an der Realschule Europakanal, Erlangen

Folgende Erfahrungen haben die Modellschulen bei reinen iPad-Klassen gemacht:

  • Mögliches Finanzierungskonzepte:
    • Variante 1: Teilfinanziert durch Sachaufwandsträger
      • Jeder Schüler bekommt ein eigenes iPad, das er mit dem Start der Arbeit in der Klasse für ca. 70 € im Jahr mietet. Der Sachaufwandsträger zahlt ebenfalls ca. 70 € pro Jahr dazu. Nach vier Jahren geht das Gerät in das Eigentum des Schülers über. Die iPads werden von der Schule verwaltet.
      • In der Regel werden die iPads durch die Eltern eigenständig finanziert. Bei finanziellen Problemen unterstützt der Förderverein.
    • Variante 2: iPads vorfinanziert durch Sachaufwandsträger
      • Der Sachaufwandsträger kauft die iPads für alle Schüler und schließt einen Vertrag mit den Eltern.
      • Die Schüler mieten in der Folge das iPad für 12 €/Monat.
      • Nach der 4. Klasse können der Schüler/Eltern entscheiden, ob sie gegen einen geringen Restbetrag das iPad kaufen.
      • In der Gebühr ist eine Versicherung (auch für den Fall eines Komplettschadens bzw. Diebstahls) enthalten.
    • Bildschirmübertragung

Zur Bildschirmübertragung reicht ein AppleTV-Gerät. Jeder Schüler kann somit über AirPlay sehr zuverlässig seinen Bildschirm auf den Projektor übertragen.

Bring Your Own Device: Notebook-Klassen

Abbildung 12: Schüler mit ihren eigenen Notebooks am Gymnasium Ottobrunn

Keine weiteren Besonderheiten: siehe auch Kapitel „Tablet versus Notebook“

Bring Your Own Device: Smartphone

Smartphones werden teilweise im Unterricht eingesetzt, um einfache Rechercheaufgaben wie die Übersetzung eines Wortes oder das Nachschlagen eines Begriffes durchzuführen. Auch für die Teilnahme an einer digitalen Umfrage wird das Smartphone genutzt.

Schuleigene Geräte: iPad-Koffer

Abbildung 13: Schüler mit schuleigenen iPads an der Mittelschule Neunburg vorm Wald

Ein iPad-Koffer (16 bis 20 iPads) kann von Lehrkräften für einzelne Stunden oder bei Bedarf auch über mehrere Wochen gebucht werden. Die Geräte werden im Koffer geladen.

Um sich in das Unterrichten mit iPads einzuarbeiten und den Unterricht vorzubereiten, ist es sinnvoll, dass die schuleigen iPads für einen längeren Zeitraum ausgeliehen werden können.

Beim Einsatz der iPads ist zu beachten, dass die Geräte zwischen den Schülern i.d.R. von Stunde zu Stunde wechseln. Daher müssen Lernprodukte der Schüler zentral gespeichert werden, damit der Schüler darauf in der nächsten Unterrichtsstunde wieder zugreifen kann. Folgende Möglichkeiten bieten sich hier an:

  • Der Schüler speichert das Lernprodukt am Ende der Stunde via AirDrop auf dem Lehrer-iPad oder Lehrer-MacBook.
  • Der Schüler speichert das Lernprodukt in einer Cloud, die datenschutzkonform ist.

Abbildung 14: iPad-Koffer mit 16 iPads und Ladestation; Kostenpunkt ca. 13.000€ (Stand Frühjahr 2017)

Schuleigene Geräte: Notebook-Wägenr

Der Einsatz von Notebook-Wägen ist bereits seit Jahren erprobt. Daher wird an dieser Stelle nur kurz darauf eingegangen. Zum grundsätzlichen Einsatz von Notebooks im Unterricht siehe auch das Kapitel „Tablet versus Notebook“.
Da auf Notebooks i.d.R. als Betriebssystem Windows installiert ist, sind diese wie PCs im Computerraum im Schulnetz eingebunden und werden entsprechend gewartet und kontrolliert (siehe auch Kapitel „Computerraum“).

PC-Stationen

Abbildung 15: PC-Stationen in einer Lerninsel am Gymnasium Ottobrunn

Computerraum

Abbildung 16: Computerraum der Grundschule Buchloe

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