Textprobe: Kapitel 3, Lernsoftware für den Mathematikunterricht Der Auftrag eines österreichischen Schulbuchverlages, eine CD-Rom-Reihe für Volksschulkinder passend zu einem neu erschienen Mathematikbuch zu entwickeln, stellt eine gelungene Ergänzung zu dem theoretischen Studium an der FernUniversität Hagen dar und wird als praktisches Projekt in diesem Teil der Arbeit vorgestellt. Während der Vorbereitungen zur Umsetzung des Projektes und im Laufe der einzelnen Module im Studium analysierte ich viel einschlägige Literatur zu computerunterstütztem Lernen in der Volksschule, besonders im Hinblick auf die Entwicklung und den Einsatz von Lernsoftware. Aufgrund der intensiven Auseinandersetzung mit dieser Thematik ist es Ziel dieser Arbeit, Theorie und Praxis zu verbinden und die Entstehung der CD-Rom-Reihe zu dokumentieren. Am Beginn dieses Kapitels werden die für das Projekt notwendigen Hintergrundinformationen zu den Bildungsstandards für den Mathematikunterricht und die Anforderungen, welche an Lernsoftware für Grundschulkinder gestellt werden, genauer betrachtet. Im Anschluss wird die Entstehung der CD-Roms detailliert beschrieben und die praktische Umsetzung anhand von Screenshots dokumentiert. Ebenso werden die Ergebnisse einer ersten Evaluation, mit Kindern durchgeführte Usability-Tests, die zur Weiterentwicklung des Produktes führten, beschrieben. 3.1, Bildungsstandards und Mathematikunterricht: Am 8. August 2008 wurde in Österreich der § 17 des Schulunterrichtsgesetzes so geändert, dass die Überprüfung von Bildungsstandards verordnet werden kann. Diese werden folgendermaßen definiert: Bildungsstandards sind konkret formulierte Lernergebnisse, die sich gemäß dem Lehrplan der jeweiligen Schulart (Form, Fachrichtung) auf einzelne Pflichtgegenstände oder auf mehrere in fachlichem Zusammenhang stehende Pflichtgegenstände beziehen. Die individuellen Lernergebnisse zeigen das Ausmaß des Erreichens grundlegender, nachhaltig erworbener Kompetenzen auf (Fischer & Gusenbauer, 2008). Anfang Jänner 2009 trat diese Verordnung für die Unterrichtsgegenstände Deutsch und Mathematik für die vierten Klassen der Volksschulen und für die achte Schulstufe in Deutsch, Mathematik und eine Lebende Fremdsprache in Kraft. Der Überprüfungszyklus für den Volksschulbereich startet im Jahr 2013 mit der Überprüfung der Mathematikkompetenzen und wird 2014 für den Unterrichtsgegenstand Deutsch/Lesen/Schreiben erweitert. Alle österreichischen Volksschüler der vierten Schulstufe werden mit einem Bleistift-Papier-Test hinsichtlich ihrer für diesen Fachbereich erworbenen Kompetenzen überprüft. Die Ergebnisse der Überprüfung sollen neben der Qualitätssicherung dazu dienen, die Leistungen der Schüler auf der vierten und achten Schulstufe, also an der Nahtstelle zur nächsthöheren Schulform, zu analysieren und zu vergleichen. Des Weiteren sollen sie für die Lehrer Anlass sein, in ihrem Unterricht den systematischen Aufbau der verlangten Kompetenzen intensiv zu fördern. Die erforderlichen Kompetenzen sind Grundkompetenzen, die die Schüler für den weiteren Lernprozess benötigen. In diesem Zusammenhang werden die Individualität der Schüler und die damit verbundenen individuellen Lernprozesse bedeutsam. Durch die Förderung der Grundkompetenzen wird gerade im Bereich der Mathematik der persönliche Lernweg betont und verschiedene Lernwege werden thematisiert und darüber hinaus gefördert, im Vergleich zu bisherigen Lehrmethoden, bei denen oftmals nur ein einziger Lösungsweg toleriert wurde. Die Bildungsstandards lassen sich aus den jeweiligen Lehrplänen ableiten und basieren auf grundlegenden fachlichen Kompetenzen, also erworbenen Fähigkeiten und Fertigkeiten, durch die in variablen Situationen neue Aufgaben erfolgreich gelöst werden können. Diese Kompetenzen werden für den Mathematikunterricht in einem Kompetenzmodell strukturiert (siehe Abbildung 5) (Schmied, 2009; BIFIE, 2011; Beer & Benischek, 2011). Die Kompetenzen werden in die Bereiche Allgemeine Kompetenzen und Inhaltliche Kompetenzen geteilt und diese weiter untergliedert, wobei sich die Allgemeinen Kompetenzen auf den Prozess beziehen. Zum Lösen mathematischer Probleme werden beide Kompetenzbereiche benötigt und sind daher untrennbar miteinander verbunden. Die acht Kompetenzbereiche sind so miteinander verknüpft, dass insgesamt 16 Knoten entstehen und damit jede mathematische Aufgabe mindestens einem Knoten zuzuordnen ist. So könnte eine Aufgabe, wie in Abbildung 6 dargestellt, den Kompetenzbereichen Kommunizieren und Arbeiten mit Operationen zugewiesen werden. Das Ziel ist nicht Vermittlung neuer Inhalte, sondern eine entsprechende Sichtweise auf den Mathematikunterricht, die bereits in der Planungsphase bedeutsam ist. Es geht nicht mehr darum, Kindern Mathematik zu lehren, vielmehr sollen sie sich aktiv mit Mathematik beschäftigen. Es ist wesentlich, 'Mathematik zu erfahren, auszuprobieren, zu diskutieren und eigene Wege zu finden, mathematische Probleme zu lösen' (Zöchlinger, 2011, S. 83). Die Individualität der Lernwege und der konstruktive Umgang mit Fehlern, die Kommunikation über mathematische Sachverhalte und der soziale Aspekt des Miteinanders, beispielsweise beim Finden von Lösungsstrategien oder Vergleichen von Ergebnissen, stehen im Mittelpunkt (ebd., 2011; BIFIE, 2011). 3.2, Anforderungen an Software für Grundschulkinder: Bei der Fülle an auf dem Markt erhältlicher Lernsoftware, ist es nicht einfach, gute Qualität von weniger guter zu unterscheiden, beziehungsweise die für die eigenen Ansprüche passende zu finden. Testberichte über Lernsoftware (z.B. www.testbericht.de) können erste Anhaltspunkte geben. Boos (2008) diskutiert Modelle der Passung von Aufgabe und Medium. Ohne hier auf die einzelnen Modelle einzugehen, soll vermerkt werden, dass es wichtig ist, das Medium Computer so einzusetzen, dass es zur Lernaufgabe passt. Es gibt Lerninhalte, die sich besonders dafür eignen mit Hilfe eines Computerprogrammes vermittelt zu werden, für andere Inhalte bevorzugt man besser ein anderes Medium. Nach diesem Kriterium sollte eine Lernsoftware für Kinder ausgewählt und gestaltet werden. Erstellt man Lernprogramme für Grundschulkinder, so sind einige wichtige Prinzipien zu beachten, damit die Kinder zum Arbeiten motiviert werden und der Einsatz der Software einen Mehrwert für ihren Lernprozess bringt, beziehungsweise sie bei der Weiterentwicklung unterstützt. Für die Kinder ist es wichtig, die Sinnhaftigkeit einer Übung zu erkennen, beispielsweise ob es sich dabei um eine Übungs- oder eine Knobelaufgabe handelt. Eine interessante und motivierende Problemstellung bildet einen Ausgangspunkt für einen Lernprozess. Der Lernstoff wird in unterschiedliche Kontexte eingebettet, um auf andere Situationen übertragen werden zu können. Action, Sound und Grafiken werden in einem stimmigen Rahmen eingesetzt und die Aufgabe nicht überladen. Das Leseniveau muss der Altersstufe entsprechen, damit die Kinder nach möglicher anfänglicher Einführung des Programms durch einen Erwachsenen selbstständig damit arbeiten können. Das bedingt, dass das Übungsprogramm einfach, logisch und selbsterklärend aufbereitet ist und gegebenenfalls eine kurze Einführung die Handhabung erklärt. Hilfreich sind eine gleichbleibende räumliche Anordnung von Elementen und Orientierungshilfen, die konstant in Erscheinung treten. Die Übungen sollen die Kinder fordern und wenn es die Lektion erlaubt, mehrere Antwortmöglichkeiten zulassen. Ein informatives Feedback kann, wenn es angemessen ist, über ein simples 'Richtig' oder 'Falsch' hinausgehen. Die Kinder sollen aus ihren Fehlern lernen können, das heißt, dass mehrere Versuche erlaubt sein dürfen und bei falschen Antworten eine richtige Lösung präsentiert wird. Die Rückmeldungen erfolgen ohne Verzögerung und zu den einzelnen Teilschritten. Wo dies sinnvoll ist, haben die Kinder die Möglichkeit, differenzierte Hilfestellungen und individuelle Tipps aufzurufen. Die Lernsoftware sollte so aufgebaut sein, dass sie sich zum Differenzieren eignet, also sowohl begabte Schüler, als auch solche, die mehr Wiederholung und Übung benötigen, davon profitieren. Motivierend ist eine (bekannte) Figur, mit der sich die Kinder identifizieren können, die durch das Programm führt. Wenn möglich soll ein sozialer Austausch das Lernen mit Software begleiten und die Lernfortschritte der einzelnen Schüler speicherbar und verdeutlicht sein (Clements & Sarama, 2007; Seib, 2006; Tulodziecki & Herzig, 2010; Landsberg, 2007). 3.3, Umsetzung des Projektes: Im Juni 2009 suchte der österreichische Schulbuchverlag E.Dorner Autoren für eine CD-Rom-Reihe. Zu diesem Zweck schickte die verantwortliche Lektorin, Sabine Leopold, an die Betreiberin einer bekannten, privaten Homepage für Lehrer eine Anfrage diesbezüglich, Babette Kohlross und ich übernahmen diesen Auftrag. Bei einem ersten Kontakt wurde die Zielvorgabe des Verlages, die Erstellung einer CD-Rom-Reihe passend zu der neu entwickelten Mathematikbuchreihe 'Schlaumeier entdecken Mathematik 1-4' (Maier 2010a-b, 2011a-b), besprochen. Die Reihe besteht aus insgesamt vier CD-Roms, also je einer CD-Rom pro Schulstufe. Die CD-Roms 'Schlaumeier entdecken Mathematik 1-4' (Apfler & Kohlross, 2011a-d) sollten die Unterrichtsinhalte, die im jeweiligen Mathematikbuch erarbeitet wurden, vertiefen, üben und festigen und die neu definierten Forderungen der Bildungsstandards Mathematik berücksichtigen. Für die konkrete Umsetzung wurden keine weiteren Vorgaben gemacht. 3.3.1, Planung: Die Planungsphase nahm besonders viel Zeit in Anspruch. In der ersten Phase wurden die unterschiedlichsten, auf dem Markt erhältlichen Softwareprogramme für Volksschulkinder begutachtet. Diese reichten von anderen Mathematikprogrammen österreichischer Schulbuchverlage über Angebote aus anderen Ländern und für andere Unterrichtsgegenstände, um einen Eindruck über die Umsetzungsmöglichkeiten zu bekommen. Wir beschäftigten uns intensiv mit den Vorgaben des Bildungsministeriums bezüglich der Bildungsstandards und analysierten einschlägige Literatur zur Thematik der Anforderungen für Lernsoftware für Grundschulkinder. Hier kristallisierten sich bereits die ersten Gestaltungskriterien heraus, die wir an das neue Übungsprogramm stellten: Die Benutzeroberfläche sollte klar und übersichtlich und nicht mit Bildern überladen sein. Auf bewegte Bilder wollten wir weitgehend verzichten um einen cognitive overload, also eine kognitive Überlastung der Schüler, zu vermeiden. Die Abfolge der einzelnen Übungen sollte frei wählbar sein und keinen Spielcharakter haben, also nicht von einer Geschichte umrahmt sein. Das Screendesign sollte sich am Layout des Schulbuchs orientieren, um den Wiedererkennungswert für die Kinder zu steigern. Die Protagonisten des Schulbuches, Paul und Paula, würden als emotionale Begleiter durch die Übungen führen, wie bei den Schulbüchern sollte Angela Picha die Illustration übernehmen. Die ersten Übungen sollten dem Kennenlernen der Computermaus dienen und Aufgabentypen, wie auf einen Gegenstand klicken, einen Gegenstand verschieben oder etwas anmalen, einführen. Die CD-Roms sollten in der Klasse für Einzel- und Partnerarbeit genauso wie für die Arbeit zu Hause einsetzbar sein. Die CD-Roms werden so gestaltet, dass eine werkunabhängige Anwendung möglich ist. Nach dem Entwurf erster Skizzen für Benutzeroberfläche und Navigation, begann die Erstellung eines Inhaltsverzeichnisses für die CD-Rom für die erste Klasse, welches in einer Teamsitzung der Lektorin präsentiert wurde. Im Anschluss daran wurden einige Kapitel ausgearbeitet. Zu diesem Zeitpunkt war noch kein Auftrag zur Programmierung erteilt. Während dieser Planungsphase hatten wir zwar sehr konkrete Vorstellungen, wie das Endprodukt aussehen könnte, konnten mit der Umsetzung jedoch noch nicht beginnen, da wir nicht einschätzen konnten, was technisch realisierbar wäre. Der Zeitplan wurde vom Verlag vorgegeben, da dieser Einreichtermine, wie etwa die Vorlage des Werkes bei der Schulbuchkommission, einzuhalten hatte.