Xplora

Computergestützte Lehrer

Das im Juni 2005 vom europäischen Netzwerk der Bildungsministerien, European Schoolnet (EUN), ins Leben gerufene Portal Xplora bietet eine beträchtliche Online-Mediathek für den naturwissenschaftlichen Unterricht. Bald werden viele Lehrer in ihren Klassenzimmern auf Informations- und Kommunikationstechnologien zur Anregung des Interesses für Naturwissenschaft und Technik nicht mehr verzichten wollen. Ein Blick in das neue Zeitalter der Pädagogik.

Nach Meinung vieler Lehrer naturwissenschaftlicher Fächer in Europa ist Xplora ein großer Erfolg. „Die beste Erfahrung in meiner beruflichen Laufbahn“, erklärt Lidia Minza, Chemie- Lehrerin in der Mittelstufe der Vasile- Alecsandrià-Galati-Schule in Rumänien. „Die Lehrer naturwissenschaftlicher Fächer brauchen kontinuierlich Zugang zu neuen, praktischen und wirksamen Ressourcen, die auch ihre Schüler ansprechen. In dieser Hinsicht bieten Informations- und Kommunikationstechnologien unglaubliche Perspektiven für den naturwissenschaftlichen Unterricht.“

Das Xplora-Portal bietet freien Zugriff für Lehrer, Schüler und Wissenschaftskommunikatoren und spielt damit die Rolle eines Multiplikators. „Wenn man die Schüler motivieren will, muss man zunächst die Lehrer motivieren“, erklärt Karl Sarnow, Projektverantwortlicher, pädagogischer Koordinator und Lehrer für Mathematik, Physik und Informatik in Hannover. „Wenn man die Studentenzahlen im Bereich der Wissenschaften steigern will, muss man die Schulen in Europa direkt ansprechen.“

Klassenzimmer und Open Source

Um die Lehrer dafür zu gewinnen, neue Informatik- und Multimediawerkzeuge in ihren Unterricht zu integrieren, mussten die Entwickler von Xplora nach cleveren Mitteln suchen, die technische und finanzielle Hemmschwelle für die Installation von Software so niedrig wie möglich zu halten. Zunächst sprachen sie eine Gruppe von Lehrern an, die sich für Informations- und Kommunikationstechnologien und für innovativen Unterricht interessierten, um mit ihnen zusammen die besten Möglichkeiten zur Unterstützung der Lehrer zu ermitteln und den Nutzen des Projekts zu vermitteln.

Basierend auf der Lernplattform Moodle (1) erarbeitete die Gruppe die Knoppix-DVD, die das Unterrichtsmaterial in eine Open Source- Software aufnimmt und frei unter Lehrern und Schülern kopiert und weitergegeben werden kann. Die Lehrkräfte können ihr eigenes Material und zusätzliche Informationen hinzufügen, um das eine oder andere Thema zu vertiefen. Zur Optimierung dieser elektronischen Kurse hat man bei Xplora jetzt das Konzept Mouse (Moodle On USB Stick Environment) entwickelt. So können ganze Kurse einfach auf einem USB-Stick gespeichert werden.

Hintergrund dieser pädagogischen Angebote ist, nicht nur die Arbeit des Lehrers bei seinen Recherchen zu erleichtern, sondern vor allem auch das Interesse der Schüler anzuregen, die auch zu Hause mit ihrer Knoppix-DVD oder ihrem Mouse arbeiten können. Wenn man Karl Sarnow glaubt, sind die Lehrer vom Einsatz von Mouse begeistert. „Damit lässt sich der Inhalt extrem leicht anpassen und die Schüler können ihre eigenen Ideen einbringen.“

Wie bei jedem anderen Projekt, das in Europa verbreitet werden soll, ist man auch bei Xplora mit der Sprachenvielfalt konfrontiert. Bislang ist das Material in den Sprachen Englisch, Französisch und Deutsch verfügbar. Weitere Versionen hängen vom Engagement und der Motivation der Lehrer ab, die sich für eine Übersetzung zur Verfügung stellen könnten. „Die Beteiligungskomponente ist bei Xplora von wesentlicher Bedeutung“, unterstreicht Karl Sarnow. „Es muss sich eine regelrechte Online-Gemeinschaft bilden, in der die Lehrer nicht nur Benutzer sind, sondern auch proaktiv tätig werden.

Die Webcam – ein Geniestreich

Die pädagogischen Vorteile von Xplora beruhen nicht nur auf der Technik, sondern auch auf dem Inhalt. Als Wissenschaftler, der seinen Beruf ernst nimmt, baut Karl Sarnow bei der Vermittlung naturwissenschaftlicher Inhalte auf der Beobachtung auf. „Eine Stunde ohne Praxis und Beobachtung ist eine verlorene Stunde.“ Aber die Beobachtung kann virtuell erfolgen. So bietet Xplora über das Internet ferngesteuerte wissenschaftliche Experimente, die in der Sekundarstufe einen großen Erfolg verbuchen. Der „reale“ Versuchsaufbau befindet sich in einer Universität oder in einem wissen - schaftlichen Museum und wird über Webcam direkt in das Klassenzimmer übertragen. Die Schüler verschiedener Schulen und in unterschiedlichen Ländern können dann gemeinsam an Experimenten teilnehmen, die für das Klassenzimmer zu komplex – oder auch zu gefährlich sind.

Für Eleni Kyriaki, Lehrerin für Naturwissen - schaft und Informatik an der Europaschule II in Brüssel, eröffnen diese neuen Methoden aufregende Möglichkeiten für den naturwissen - schaftlichen Unterricht. „Der Schüler kann ein echtes Experiment beobachten und er versteht, welcher Sinn dahinter steckt. Jedoch muss darauf geachtet werden, die Jugendlichen nicht vor ihren Rechnern alleine zu lassen. Es ist wichtig, sie anzuleiten und ihnen die Vorgehensweise klarzumachen, die erforderlich ist, um ein Ergebnis zu erzielen.“ Karl Sarnow ist der Meinung, diese Experimente sind der Beweis dafür, dass sich eine informelle und spielerische Aktivität effizient in den schulischen Rahmen einbauen lässt. Nach zwei Jahren hat sich Xplora bereits gut etabliert und wird von zahlreichen Lehrkräften geschätzt. Nun muss noch die Wirkung des Projekts auf die Schüler festgestellt werden.

  1. Moodle ist eine Online-Lernplattform mit einer Open Source-Lizenz zur Bildung von Lehrer-Communities zu wissenschaftlichen Themen und pädagogischen Aktivitäten.
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Mehr Einzelheiten

Zwei Beispiele aus Xplora

Die vier Jahreszeiten, Sterne und Bräuche

Wissenschaft, Religion und Geschichte anhand eines einzigen Experiments zu betrachten – das ist alles andere als absurd. Durch Aufzeichnung der genauen Uhrzeit und des genauen Orts des Sonnenuntergangs nach spezifischen astronomischen Daten entdecken die Schülergruppen den Zusammenhang zwischen den Sternen und dem Kalender der einen oder anderen Kultur. Dann ist es ihnen auch möglich, verschiedene Fragen zu beantworten: „Was ist die Tagundnachtgleiche und was ist eine Sonnenwende?“ „Warum werden Ostern und Weihnachten genau zu diesem Zeitpunkt gefeiert?“ Anhand von Diskussionsforen und Bildern können Schulen ihre Ergebnisse und ihre Traditionen vergleichen. Lehrer und Schüler schätzen diesen fachübergreifenden Ansatz sehr, der Astronomie, Geografie, Religion und Zeichnen in einem experimentellen Verfahren vereint.

Millikan und die Elementarladung

Das Öltröpfchenexperiment von Robert Andrews Millikan brachte diesem – zusammen mit anderen Arbeiten – 1923 den Physik-Nobelpreis ein. Worum geht es? Es „genügt“ Öltröpfchen mit einer elektrischen Ladung zu versehen und diese Ladung zu messen. Zu diesem Zweck werden sie zwischen zwei Elektroden zerstäubt, deren Potenzial so angepasst wird, dass sich die Tröpfchen im Schwebezustand befinden, d. h. alle auf sie wirkenden Kräfte, einschließlich ihrer eigenen Ladung, gleichen sich aus. Dann misst man das elektrische Potenzial der Elektroden und leitet daraus die Ladung der Tröpfchen ab. Durch die Abweichungen der Masse der Tröpfchen beim Zerstäuben und dem abweichenden Ablauf des Ladevorgangs selbst (durch Reibung oder Ionisierung) erhält man praktisch jedes Mal eine unterschiedliche Ladung. Millikan beobachtete, dass es sich dabei immer um ein Vielfaches desselben Werts e, nämlich der Elementarladung des Elektrons, handelte. Ihr tatsächlicher Wert beträgt 1,60217646210×10-19 Coulomb (C). Der von Millikan ermittelte Wert betrug, vermutlich aufgrund einer Ungenauigkeit bei der Viskosität der Luft, 1,592x10-19. Dieses Experiment ist zu komplex, um es in der Klasse durchzuführen, und es sind eine beachtliche Anzahl an Werten erforderlich, damit das Ergebnis signifikant wird. Xplora hat daher ein Web-Konzept entwickelt, das es ermöglicht, die Ergebnisse aus verschiedenen Schulen in einer gemeinsamen Datenbank zusammenzutragen. Nach Abschluss der Datenerfassung können die Schüler dann die gemessenen Ladungswerte vergleichen und wie Millikan feststellen, dass die Ergebnisse nicht kontinuierlich, sondern diskret sind und alle Werte ein Vielfaches von e darstellen. Ein hervorragender Einstieg in eine gemeinsame Forschungsarbeit.

Die Pencil-Analysen

Das Pencil-Projekt (Permanent European Resource Centre for Informal Learning) gehört zu Nucleus, einer Gruppe von Projekten, die von der EU im Rahmen des Aktionsplans Wissenschaft und Gesellschaft des Sechsten Rahmenprogramms unterstützt werden. Diese Initiative soll feststellen, inwiefern die außerschulischen Bildungs - maßnahmen, die vor allem in den Wissen - schaftszentren und -museen angeboten werden, eine Wissensquelle darstellen, mit der die Schulbildung sinnvoll ergänzt werden kann. Oder anders gesagt: Wie kann man Schulisches und Außer schu - lisches vereinen? Da verwundert es auch nicht, dass das Projekt vom European Network of Centres and Science Museums, Ecsite koordiniert wird.

Im Zentrum der Initiative stehen die 14 Museen und Wissenschaftszentren mit ihren Netzwerken und Projekten, die untersuchen sollen, wie sich dieser Überkreuz-Ansatz in neue Unterrichts - konzepte umsetzen lässt. Kennzeichnend für diese kleinen (und daher effizienten) Netzwerke ist ihre Teilnehmervielfalt (Schulen, Schüler, Lehrvereinigungen, Forscher, staatliche Bildungsverant - wortliche, Spezialisten für Wissenschafts - kommunikation). Daneben präsentieren die Mitglieder einer akademischen Reflexionsgruppe (zwei Universitäten) die besten Beispiele für verschiedene Praktiken zur wissenschaftlichen Bildung aus den 14 Pilotprojekten.

Die Website Xplora.org bietet bereits ein bedeutendes Instrument für diese neue Strategie.

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