Interaktive Tafelbilder – Die Evolution von Intelligenten Tutoriellen Systemen im Klassenzimmer

Aus Fehlern lernen: Intelligente Tutorielle Systeme ermöglichen Schülerinnen und Schülern, falsche Eingaben zu reflektieren. Ein lernwirksames ITS bewertet nicht nur, ob eine Antwort richtig oder falsch war: Es gibt verstehensorientierte Rückmeldungen (»Scaffolding«). Aufgaben, die normalerweise zu schwierig gewesen wären, können aufgrund der adaptiv zugeschalteten Hilfestellungen bewältigt werden. Das motiviert und schafft Selbstvertrauen.

Dieser konstruktive Umgang mit Fehlern wird auch als Mikro-Adaptivität bezeichnet. Das Gegenstück nennt sich Makro-Adaptivität: Das ITS schlägt Lernpfade vor, damit Lernende Ihr Ziel möglichst effizient erreichen. Diese Funktionalität ist besonders im Kontext der beruflichen Bildung wichtig, in der Intelligente Tutorielle Systeme bisher primär eingesetzt werden. Im ITS werden die Lernenden durch Fortbildungskurse geführt. Reine Wissensvermittlung. Ohne Lehrkraft.

Lehr- und Lernprozesse in der Schule

Lernen in der Schule funktioniert anders. Die Lernenden sind minderjährig. Es gibt Lehrpläne, Klassen und Bildungsstandards. Eine Lehrkraft orchestriert die Aktivitäten. Es geht nicht nur um die Aufnahme von Wissen, sondern auch um das Anwenden. Das Lernen ist ein sozialer Prozess.

Im Gegensatz zur beruflichen Bildung ersetzt das ITS nicht die Lehrkraft, sondern unterstützt diese in ihren Tätigkeiten. Makro-Adaptivität muss daher immer im Sinne der Lehrkraft sein, um entlastend zu wirken. Es wäre äußerst unproduktiv, wenn das ITS automatisch Inhalte vorschlagen würde, die für die nächste Unterrichtsstunde vorgesehen wären. Lernpfade, die Inhalte vorwegnehmen, sind in der Schule nicht hilfreich. Stattdessen kann das ITS vertiefen (Steigerung des Schwierigkeitsgrades oder des Anforderungsbereiches) oder helfen, Wissenslücken zu schließen.

Ein ITS kann Lehrkräfte auch außerhalb von Übungsphasen unterstützen, wenn es Inhalte zur Verfügung stellt, die für andere Sozialformen als die Einzelarbeit geeignet sind. Typische Unterrichtsphasen sind:

• Einsteigen und Erarbeiten
• Sichern
• Üben
• Vernetzen
• Überprüfen

Interaktive Tafelbilder helfen, Grundvorstellungen aufzubauen

Das Einsteigen und Erarbeiten ist ein wichtiges Fundament für die spätere Übungsphase. Durch einen verstehensorientierten Einstieg werden wichtige Grundvorstellungen aufgebaut. Interaktive Tafelbilder – moderiert durch eine Lehrkraft – können diesen Prozess unterstützen. Ein interaktives Tafelbild kann komplizierte Zusammenhänge anschaulich und im wahrsten Sinne des Wortes begreifbar machen. Mögliche Darstellungswechsel und unterschiedliche Beispiele fördern den Verstehensprozess.

Interaktives Tafelbild zur Darstellung von Anteilen eines Ganzen

Der kognitive Anspruch in der Interaktion mit einem solchen Tafelbild ist nicht zu unterschätzen. Schülerinnen und Schüler sind in rein explorativen Anwendungen schnell überfordert. Auf diesen »typischen Designfehler« in Lernanwendungen weist auch Frau Prof. Dr. Scheiter von der Universität Potsdam hin.

Wenn eine Lehrkraft ein interaktives Tafelbild bedient, können gezielte Impulse für ein Unterrichtsgespräch gesetzt werden. Unterschiedliche Antworten und Wahrnehmungen lassen sich in der Klasse besprechen und einordnen. Bei Bedarf lässt sich die Sozialform wechseln, indem das interaktive Tafelbild auf die Geräte der Schülerinnen und Schüler übergeben wird, sodass diese in Gruppen- oder Einzelarbeit die Beobachtungen noch mal selbst reproduzieren oder vertiefen können. Das Fundament für die anschließende Übungsphase ist gelegt.

Doch was haben interaktive Tafelbilder mit den adaptiven Lernpfaden eines Intelligenten Tutoriellen Systems zu tun?

Adaptivität für Lehrkräfte

Das Scaffolding in einem Intelligenten Tutoriellen System hilft Lernenden, Aufgaben zu lösen, die ansonsten zu schwierig gewesen wären. Für den Verstehensaufbau ist es förderlich, wenn die in den interaktiven Tafelbildern genutzten Visualisierungen auch in den Hilfestellungen der Übungsaufgaben wiederverwendet und im Scaffolding erneut aufgegriffen werden: Die Grundvorstellungen ziehen sich wie ein roter Faden durch die Inhalte. Das ist hilfreich für das Festigen und Sichern des Wissens.

Durch die Erkennung von Wissenslücken halten Lernende eigenständig Anschluss, indem sie in ihrem eigenen Tempo nicht Gekonntes wiederholen können. Sind die Wissenslücken zu groß und können die Schülerinnen und Schüler diese nicht eigenständig schließen, stößt ein ITS an seine Grenzen. Das ITS kann aber Transparenz schaffen, indem es der Lehrkraft den aktuellen Lernstand und damit auch die Wissenslücken in den Auswertungen aufbereitet.

Makro-Adaptivität muss sich bei einem ITS in der Schule nicht nur auf Lernende beschränken – sofern es interaktive Tafelbilder bietet. Ein ITS kann der Lehrkraft die Tafelbilder empfehlen, die auf die Wissenslücken einzahlen, die beim Üben entdeckt worden sind. Die Zeitersparnis für die Lehrkraft ist groß: Das ITS diagnostiziert die Defizite beim Üben und schlägt für die darunterliegenden Grundvorstellungen interaktive Tafelbilder vor. Nun kann die Lehrkraft nicht auf das Symptom, sondern auf das zugrundeliegende Konzept eingehen. Die Adaptivität wird zum Werkzeug für die konstruktive Unterstützung.

Adaptive Lernpfade – gesteuert durch die Lehrkraft

Die Synergie von adaptiven Lernpfaden und interaktiven Tafelbildern in einem adaptiven Lehrwerk bietet eine Erweiterung des pädagogischen Werkzeugkastens. Indem das ITS die spezifischen Lernbedürfnisse der Schülerinnen und Schüler erkennt und darauf reagiert, eröffnet es neue Möglichkeiten für eine individuellere und effektivere Gestaltung des Lernprozesses. Gleichzeitig ermöglichen die interaktiven Tafelbilder, dass Lehrkräfte abstrakte Konzepte greifbar machen und so ein tieferes Verständnis fördern. Die Kombination aus persönlicher Unterstützung durch die Lehrkraft und der technologischen Präzision des ITS schafft einen Lernraum, in dem sowohl individuelles als auch kollektives Lernen gefördert wird.

Zudem schaffen kompetenzbasierte Auswertungen sowie Tools zur Lernstandserhebung (Assessment) einen riesigen Mehrwert, der weit über formative Rückmeldungen in der Übungsphase hinausgeht.