TaAidL: Tablets als Arbeitsgeräte in der Lehre

TaAidL

Das Projekt „Tablets als Arbeitgeräte in der Lehre“ (kurz: TaAidL) wurde im Jahr 2013 am Fachbereich Physik der TU Darmstadt ins Leben gerufen. Wie der Name verdeutlicht, ging es zunächst um die Integration von Tablets in Lehr-Lernprozessen.

Inzwischen wurde das Projekt erweitert zu Integration digitaler Kompetenzen in Lehr-Lernprozessen. Die Integration digitaler Kompetenzen basiert als dem Orientierungsrahmen DiKoLAN (wird in neuem Tab geöffnet) – Digitale Kompetenzen für das Lehramt in den Naturwissenschaften der AG Digitale Basiskompetenzen (wird in neuem Tab geöffnet).

Aktuell: Projekt Ko2DiLAN-P1

Dieses Projekt dient der Integration digitaler Kompetenzen in die Lehrveranstaltungen der Studiengänge Lehramt Physik am Fachbereich Physik der Technischen Universität Darmstadt. Das grundsätzliche Vorgehen:

Benötigt werden für die einzelnen Kompetenzerwartungen der Kompetenzbereiche von DiKoLAN geeignete Hardware.

Um den Studierenden eine Orientierung in den Räumlichkeiten, in denen das Demonstrationspraktikum durchgeführt und die die Informationen zu den verwendeten geraten zu erhalten, wurde eine 360 Grad-Umgebung erstellt:

Um die Dozierenden und die Studierenden am Fachbereich Physik der Technischen Universität über die Möglichkeiten digitale Technologien in lern-Lernprozesen zu integrieren zu informieren und ihnen auch die Möglichkeit zu geben, ihre Erfahrungen mit anderen zu teilen, wurde hierfür ein Moodle-Kurs erstellt:

Die Studierenden der Studiengänge Lehramt Physik, Referendare und Lehrer an Schulen sind auf der Suche nach gelingenden Versuchen. Sie recherchieren zunehmend online. Es gibt zahlreiche Datenbanken, die nur wenig genutzt werden. Um die Bedürfnisse und Wünsche der Zielgruppe in Erfahrung zu bringen, wurden die Anforderungen an die Datenbank mit einer wissenschaftlichen Hausarbeit in Erfahrung gebracht:

Wie alles begann

Um die Bedürfnisse der Lehrenden und Lernenden zum und beim Einsatz von Tablets in Lehr-Lernprozessen gleichermaßen zu berücksichtigen, wurde am Fachbereich Physik der Technischen Universität Darmstadt in zwei Lehrveranstaltungen (Tutorium zur Physik und Demonstrationspraktikum) die Nutzung von Tablets beispielhaft integriert und erforscht.

Um Interessierten einen Einblick in die Möglichkeiten und Herausforderung der Nutzung von Tablets in Lehr-Lernprozessen zu verschaffen wurden hierzu die folgenden Wissenschaftlichen Hausarbeiten angefertigt.

Begleitet wurden diese Arbeiten mit zahlreichen Workshops, die sowohl an der Universität als auch an Schulen stattfanden.

Blöcher, Simeon (2013). Das iPad als Arbeitsgerät für den Lehrenden in der Schule – Entwicklung einer Arbeitsumgebung für den Physikunterricht
Jentzsch, Patrick (2013). Das Android-Tablet als Arbeitsgerät für den Lehrenden in der Schule – Entwicklung einer Arbeitsumgebung für den Physikunterricht
Arnold, Thomas (2014). Das Tablet als Arbeitsgerät für den Lehrenden – Untersuchung der Auswirkungen auf Motivation und Befindlichkeit von Schüler/innen im Physikunterricht derSekundarstufe II am Beispiel einer Unterrichtseinheit über den piezoelektrischen Effekt (PDF-Datei) (wird in neuem Tab geöffnet)
Ortelt, Raimund (2015). Auswahl und Erprobung von Hard- und Software für die Verwendung von Windows-Tablets im Lehrbetrieb am Beispiel des Physikunterrichts (PDF-Datei) (wird in neuem Tab geöffnet)
Fischer, Julian (2015). Erstellung einer adressatengerechten Methode um die gewinnbringende Nutzung von Tablets im Physikunterricht zu fördern (PDF-Datei) (wird in neuem Tab geöffnet)

Publikationen

Das Projekt und erste Ergebnisse wurden mit einem Vortrag auf der Tagung LEHRER.BILDUNG.MEDIEN am 01.10.2014 an der Universität Kaiserslautern präsentiert und anschließend im Tagungsband mit dem Titel „Tablets als Arbeitsgeräte in der Lehre – erste Erfahrungen“ (wird in neuem Tab geöffnet) publiziert.

Publikation

Lehrbeispiele aus der Hochschullehre – 2. Kollaborativ geführtes Live-Peer-Feedback In: Christoph Thyssen, Monique Meier, Sebastian Becker-Genschow, Till Bruckermann, Alexander Finger, Johannes Huwer, Erik Kremser, Lars-Jochen Thoms, Lena von Kotzebue (Hrsg.): Digitale Kompetenzen für das Lehramt in den Naturwissenschaften – DiKoLAN PLUS Waxmann, 2025, S.65-68. doi.org/10.60530/opus-3489 (wird in neuem Tab geöffnet)

Kollaboration geführte Dokumente

Im Physikunterricht können digitale Technologien vielfältig integriert werden. Eine im universitären Umfeld in Lehr-Lernveranstaltungen und unter Studierenden eher selten genutzte Methode: Kollaboration erstellte Dokumente.

In der Lehrveranstaltung Tutorium zur Physik werden Lerntagebücher erstellt. Den meisten Studierenden erschließt sich der Sinn von Lerntagebüchern erst, wenn sie mit den Lesenden in Kontakt kommen. Bei der am der Universität Darmstadt bereitgestellten Software Mahara sind die Interaktionsmöglichkeiten sehr beschränkt und die Bedienung nicht derart, dass Studierende diese gerne einsetzen.

Am Beispiel der Software OneNote (wird in neuem Tab geöffnet) wurde ein Versuch gestartet, Lerntagebücher kollaborativ zu führen:

Die Ergebnisse wurden mit Posterpräsentationen auf zwei wissenschaftlichen Tagungen diskutiert:

Auf Grund der positiven Erfahrungen wurden kollaborativ geführte Protokolle und kollaborativ geführte Ausarbeitungen in den Lehrveranstaltungen Demonstrationspraktikum eingesetzt.

Die computerunterstützte Messwerterfassung im Physikunterricht wurde bereits vielfältig untersucht. Bereits 1997 wurde in Vergleich der von den führenden Lehrgeräteherstellern für den Physikunterricht angebotenen Systemen durchgeführt:

  • Erik Kremser (1996). Computerunterstützte Messwerterfassungssysteme für den Physikunterricht

und bei der DPG Tagung, Didaktik der Physik 1997 in Berlin präsentiert:

  • Erik Kremser, Nikita Sotnik. Computerunterstützte Messwerterfassungssysteme für den Physikunterricht, DPG Tagung, Didaktik der Physik 1997 DD 17.14 in Berlin

Mit den nunmehr drahtlos angebundenen Sensoren an mobile Endgeräte ergeben sich neue Einsatzgebiete, die für den Einsatz im Physikunterricht untersucht wurden:

Neben den bekannten Applets (u.a. PhET) bedarf es spezifischer Simulationen. Zwei von diesen, zur barometrischen Höhenformel und zur Stefan-Boltzmann-Verteilung wurden im Rahmen des Demonstrationspraktikums realisiert und geforscht:

Diese Arbeit baut auf den Kompetenzen des Orientierungsrahmens DiKoLAN – Digitale Kompetenzen für das Lehramt in den Naturwissenschaften auf.

Mit den Erfahrungen in den Lehrveranstaltungen am Fachbereich Physik der TU Darmstadt wurde ein Konzept zum Erwerb medienpädagogischer Kompetenz (Erik Kremser) erarbeitet und an der TU Kaiserslautern präsentiert:

Die Möglichkeiten mobile Endgeräte in Lehr-Lernprozessen einzusetzen wurde in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Biologie bei der Tagung „Digitale Lehre“ am 04.06.2019 an der TU Darmstadt präsentiert:

Vorbereitung der Integration digitaler Kompetenzen in Lehrveranstaltungen an Hochschulen und Universitäten:

Am 20.04. und 21.04.2018 fand in München ein Special Interest Meeting an der School of Education der TU München zum Thema Digitales Lernen in den Naturwissenschaften (wird in neuem Tab geöffnet) statt. Basierend auf folgendem Vortrag gab es eine Diskussionsrunde, die das Zusammenfinden von neun Wissenschaftlichen Mitarbeitern von acht Universitäten und die spätere Gründung der AG Digitale Basiskompetenzen zur Folge hatte, die von der Joachim Herz Stiftung gefördert wurde.

AG Digitale Basiskompetenzen

Die AG Digitale Basiskompetenzen hat den Orientierungsrahmen DiKoLAN – Digitale Kompetenzen für das Lehramt in den Naturwissenschaften (wird in neuem Tab geöffnet) entwickelt. Dieser ist in Kompetenzbereiche unterteilt, die dem Handlungsfeldern im Unterricht der Naturwissenschaften entsprechen. Die Kompetenzen sind auf der Ausführungsebene formuliert und bietet die Schnittstelle zwischen den Kompetenzen, wie sie europaweit für die Lehrenden (DigCompEdu) (wird in neuem Tab geöffnet) und bundesweit für die Lernenden (Strategie „Bildung in der digitalen Welt“) (wird in neuem Tab geöffnet) gefordert werden.

Kremser, E., Becker, S., Bruckermann, T., von Kotzebue, L., Thyssen, C., Thoms, L.-J., & Finger, A. (2020). Orientierungsrahmen für den Aufbau digitaler Basiskompetenzen (PDF-Datei) (wird in neuem Tab geöffnet). In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen (S. 190-193). Universität Duisburg-Essen
Arbeitsgruppe Digitale Basiskompetenzen: Becker, S., Bruckermann, T., Finger, A., Huwer, J., Kremser, E., Meier, M., Thoms, L.-J., Thyssen, C. & von Kotzebue, L. (2020). Orientierungsrahmen Digitale Kompetenzen für das Lehramt in den Naturwissenschaften – DiKoLAN (wird in neuem Tab geöffnet). In: Becker, S., Messinger-Koppelt, J., Thyssen, C. (Hrsg.) (2020):Digitale Basiskompetenzen – Orientierungshilfe und Praxisbeispiele für die universitäre Lehramtsausbildung in den Naturwissenschaften (S.14-43)
Kremser, E. (2020). Digitale Lehre am Fachbereich Physik der TU Darmstadt für die Studierenden der Lehramtsstudiengänge. In: Becker, S., Messinger-Koppelt, J., Thyssen, C. (Hrsg.)(2020): Digitale Basiskompetenzen – Orientierungshilfe und Praxisbeispiele für die universitäre Lehramtsausbildung in den Naturwissenschaften (S.107-110)
Meier, M., Thoms, J.; Becker, S., Finger, A., Kremser, E., Huwer, J. von Kotzebue, L., Bruckermann, T., Thyssen, C. (2021). Digitale Transformation von Unterrichtseinheiten – DiKoLAN als Orientierungs- und Strukturierungshilfe am Beispiel Low-Cost-Photometrie mit dem Smartphone. In Nicole Graulich, J. Huwer, & A. Banerji (Eds.), Digitalisation in Chemistry Education: Digitales Lehren und Lernen an Hochschule und Schule im Fach Chemie (pp. 13-28). DOI:10.31244/9783830994183
Thoms, L.-J., Meier, M., Huwer, J., Thyssen, C., von Kotzebue, L., Becker, S., Kremser, E., Finger, A., Bruckermann, T. (2021). DiKoLAN – A Framework to Identify and Classify Digital Competencies for Teaching in Science Education and to Restructure Pre-Service Teacher Training. Paper presented at the Society for Information Technology & Teacher Education International Conference 2021, Online, United States.
Meier, M., Thyssen, C., Becker, S., Bruckermann, T., Finger, A., Kremser, E., Thoms, L.-J., von Kotzebue, L. & Huwer, J. (2021). Digitale Kompetenzen für das Lehramt in den Naturwissenschaften – Beschreibung und Messung von Kompetenzzielen der Studienphase im Bereich Präsentation (wird in neuem Tab geöffnet). In H.-W. Wollersheim & N. Pengel (Hrsg.), Bildung in der digitalen Transformation (S. 184-189). Waxmann.
Kotzebue, Lena von; Meier, Monique; Finger, Alexander; Kremser, Erik; Huwer, Johannes; Thoms, Lars-Jochen; Becker, Sebastian; Bruckermann, Till; Thyssen, Christoph (2021). The Framework DiKoLAN (Digital Competencies for Teaching in Science Education) as Basis for the Self-Assessment Tool DiKoLAN-Grid (wird in neuem Tab geöffnet). Education Sciences ; 11 (2021), 12. – 775. – MDPI. – eISSN 2227-7102
Becker, S., Bruckermann, T., Finger, A., Huwer, J., Kremser, E., Meier, M., Thoms, L.J., Thyssen, C., & von Kotzebue, L. (2021). Digitalisierung nach der Pandemie (wird in neuem Tab geöffnet). Chemkon, 28(6), 234.
Thoms, L.J., Kremser, E., von Kotzebue, L., Becker, S., Thyssen, C., Huwer, J., Bruckermann, T., Finger, A., & Meier, M. (2022). A framework for the digital competencies for teaching in science education – DiKoLAN (wird in neuem Tab geöffnet). Journal of Physics: Conference Series, 2297(1), [012002]. doi.org/10.1088/1742-6596/2297/1/012002
Lars-Jochen Thoms, Sebastian Becker-Genachow, Till Bruckermann, Alexander Finger, Johannes Huwer, Erik Kremser, Monique Meier, Christoph Thyssen, Lena von Kotzebue (2022). Digitale Bildung: Kein Zusatz, sondern Basis (wird in neuem Tab geöffnet). Nachrichten aus der Chemie 70(10):20-22
Thoms, L.J., Becker, S.,Kremser, E. (2023). Fachdidaktische Medienpädagogik (wird in neuem Tab geöffnet): Physik. In J. Zumbach, Lena von Kotzebue, Christine W. Trültzsch-Wijnen, Ines Deibl (Hrsg.): Digitale Medienbildung – Pädagogik – Didaktik – Fachdidaktik (wird in neuem Tab geöffnet) (S. 261-277). Waxmann. ISBN: 9783830996705.
Thyssen, C., Finger, A., Becker, S., Huwer, J., Bruckermann, T., Kremser, E., Meier, M., Thoms, L-J., & von Kotzebue, L. (2023).
Die Lehrkräftebildung im Wandel – über welche digitalen Kompetenzen sollten angehende Lehrkräfte (in den Naturwissenschaften) verfügen?
In J. Aufenanger & M. Bigos (Hrsg.). Digitalisierung in der Lehrer:innenbildung – Corona als Katalysator?! (wird in neuem Tab geöffnet) (S. 90-101). Beltz.
Thoms, L., Meier, M., Huwer, J., Kremser, E., von Kotzebue, L., Finger, A., Bruckermann, T., & Thyssen, C. (2023).
Ansätze zur fachdidaktischen Förderung digitalisierungsbezogener Lehrkompetenzen hin zur Gestaltung bildungsgerechter digitaler Lernangebote (wird in neuem Tab geöffnet). In G. Boesken, A. Krämer, T. Matthiesen, J. A. Panagiotopoulou, & J. Springob (Hrsg.), Zukunft Bildungschancen: Ergebnisse und Perspektiven aus Forschung und Praxis (S. 105-120). Waxmann Verlag.
Finger, A., Thoms, L-J., von Kotzebue, L., Meier, M., Huwer, J., Bruckermann, T., Kremser, E., Becker, S., & Thyssen, C. (2023). How to teach science digitally!? DiKoLAN – A framework for pre-service teacher education (wird in neuem Tab geöffnet). in G. S. Carvalho, A. S. Afonso, & Z. Anastácio (Hrsg.), Fostering scientific citizenship in an uncertain world: Proceedings of ESERA 2021 online conference (Band 7, S. 993-1002).

Künstliche Intelligenz

Mit dem Einzug der Künstlichen Intelligenz in den Alltag werden die Lehrenden mit neuen Anforderungen für Lehr-Lernprozesse konfrontiert. Um dieser Herausforderung angemessen zu begegnen wurde der Orientierungsrahmen DiKoLAN KI erstellt.

Mehr erfahren (wird in neuem Tab geöffnet)

Huwer, J., Thoms, L.-J., Kotzebue, L. v., Bruckermann, T., Finger, A., Kremser, E., Thyssen, C., Meier, M., & Becker-Genschow, S. (2024).
KI-relevante Kompetenzen für das Lehramt in den Naturwissenschaften im DiKoLAN – A Sneak Peak (PDF-Datei) (wird in neuem Tab geöffnet). In H. v. Vorst (Hrsg.): Frühe naturwissenschaftliche Bildung (pp. 78-81). GDCP Tagungsband
Huwer, J., Becker-Genschow, S., Thyssen, C., Lars-Jochen Thoms, Kotzebue, L. v., Finger, A., Kremser, E., Berber, S., Brückner, M., Maurer, N., Bruckermann, T., & Meier, M. (2024). Kompetenzen für den Unterricht mit und über Künstliche Intelligenz (wird in neuem Tab geöffnet). Perspektiven, Orientierungshilfen und Praxisbeispiele für die Lehramtsausbildung in den Naturwissenschaften
Christoph Thyssen, Johannes Huwer, Lars-Jochen Thoms, Sebastian Becker-Genschow, Alexander Finger, Lena von Kotzebue, Erik Kremser, Monique Meier und Till Bruckermann (2024). Digitalisierungsbezogene Kompetenzen für das Lehramt der Naturwissenschaften in Zeiten von adaptivem Unterricht und Künstlicher Intelligenz (wird in neuem Tab geöffnet). In: Johannes Huwer, Timm Wilke, Amitabh Banerji (Hrsg.): Progress in Digitalisation in Chemistry Education 2024.
Digitales Lehren und Lernen an Hochschule und Schule im Fach Chemie. Waxmann, 2025, S.9-30, ISBN 978-3-8188-0042-0
Huwer, J., Becker-Genschow, S., Thyssen, C., Lars-Jochen Thoms, Kotzebue, L. v., Finger, A., Kremser, E., Berber, S., Brückner, M., Maurer, N., Bruckermann, T., & Meier, M. (2024). Kompetenzen für den Unterricht mit und über Künstliche Intelligenz in den Naturwissenschaften: DiKoLANKI. In J. Huwer, S. Becker-Genschow, C. Thyssen, Lars-Jochen Thoms, L. v. Kotzebue, A. Finger, E. Kremser, M. Meier, & T. Bruckermann (Hrsg.), Kompetenzen für den Unterricht mit und über Künstliche Intelligenz. Perspektiven, Orientierungshilfen und Praxisbeispiele für die Lehramtsausbildung in den Naturwissenschaften (S. 4–59). Waxmann.