UbiKus – Eine ubiquitäre Lernumgebung in der Grundschule

• › Begrüßung des Kindes - Erkennung durch RFID [JPEG | 13 KB ] [link 02]
• › Aufgabenwahl – Spielerisch werden die Aufgaben präsentiert [JPEG | 50 KB ] [link 03]
• › Aufgabenbearbeitung - Hilfestellungen werden angeboten [JPEG | 88 KB ] [link 04]
• › Diagnose des Lehrers - Protokoll einer Aufgabe [JPEG | 98 KB ] [link 05]
• › Diagnose des Lehrers - Auswertung von Aufgaben [JPEG | 118 KB ] [link 06]
• › Diagnose des Lehrers - Entwicklung eines Schülers [JPEG | 79 KB ] [link 07]

Inhaltliche Beschreibung

Ausgagssituation
Vergleicht man die Unterrichtsmethoden der Grundschulen in Deutschland so fällt auf, dass aktuell 15% der Schulen das offene Unterrichtsprinzip praktizieren. Die Problematik hierbei ist deutlich zu erkennen: Dem Lehrer fehlt es an Zeit, sich individuell um jeden Schüler zu kümmern. Somit ist das in der Theorie angestrebte Ziel, dass der Lehrer jeden Schüler konstant und individuell beobachtet und betreut, aufgrund des ungleichmäßigen Verhältnisses von verfügbarer Zeit und Anzahl der Schüler in der Praxis nur schwer umsetzbar. Eine individuelle und konstante Beobachtung ist jedoch Grundvoraussetzung dafür, dass der Lehrer alle relevanten Informationen über das Lern- und Arbeitsverhalten der einzelnen Schüler erhält. Diese wiederum werden als Basis benötigt, damit der Lehrer eine Diagnose über den Stand des einzelnen Schülers stellen kann. Die richtige Diagnose ist Voraussetzung dafür, dass der Schüler auf ihn zugeschnittene Aufgaben und eine individuelle Betreuung und Förderung erhält.
Ziel ist es somit, ein Produkt zu entwickeln, das den Lehrer bei seinen Aufgaben unterstützt sowohl bei der Beobachtung als auch bei der Betreuung der Schüler. Für den Schüler selbst ist es wichtig, dass ein Lehrmittel entsteht, welches ihn unterstützt und motiviert, selbständig zu arbeiten. Das System soll ihm eine qualitativ hochwertige Begleitung im Unterricht bieten.


Ziel und Umsetzung
Umgesetzt wird dies, indem dem Schüler Freiheit bei der Aufgabenwahl, der Reihenfolge der zu bearbeitenden Aufgaben und der benötigten Bearbeitungszeit eingeräumt wird. Darüber hinaus stehen ihm Hilfestellungen zur Verfügung, die bei Bedarf aufgerufen werden können.
Die Anwendung präsentiert diese Inhalte zielgruppengerecht und berücksichtigt damit den pädagogischen Aspekt und den Einsatzort "Unterricht in der Grundschule".
Die Ansprache wird in enger Zusammenarbeit mit Experten aus dem Grundschulbereich erarbeitet. Spricht das System den Schüler an, so dient dies einzig dazu, den Schüler dabei zu unterstützen, erfolgreich an das Ziel zu kommen, welches er sich selbst gesetzt hat. Für die Motivation der Schüler ist es sehr wichtig, dass sie vom System persönlich angesprochen und für ihre geleistete Arbeit gelobt werden.

Auf Seiten des Lehrers gibt es ein Content-Management-System (CMS), welches den Lehrer bei seinen alltäglichen Arbeiten unterstützt. Die Inhalte sind wiederum mit Experten erarbeitet worden. Grob wird es in drei Bereiche gegliedert:
– Schülerprofile (Klassenliste mit persönlichen Daten über den jeweiligen Schüler)
– Unterrichtsplanung (mit Aufgabenerstellung für den Unterricht und den "UbiKus")
– "UbiKus-Diagnose" (Protokollierung der bearbeiteten Aufgaben der Schüler und Diagnoseergebnisse).

Was die "Ubidesk-Diagnose" im weitesten Sinne ermöglicht, sind grob umschrieben Funktionen wie eine automatisierte Zeitmessung, Zählungen verschiedener Inhaltsaufrufe und die Aufnahme von Kontrollzeichen bei der Selbstkontrolle. Sie liefern die wesentlichen Beobachtungsergebnisse. Diese Ergebnisse sind hauptsächlich aus der Literatur für sonderpädagogische Förderung abgeleitet und in Zusammenarbeit mit der Grundschullehrerin der Kooperationsschule weiter entwickelt worden, so dass ein erstes und neues Diagnose-Konzept speziell für den "UbiKus" entstanden ist.

Die "UbiKus"-Beobachtungen beziehen sich auf die Verhaltensweisen eines Schülers, die sich ausschließlich im offenen Unterricht am "UbiKus" ergeben. Der Kreislauf von der Aufgabenbereitstellung des Lehrers, der Aufgabenbearbeitung des Schülers, bis hin zu den Beobachtungsergebnissen des "UbiKus" ist ein rotierendes Verfahren. Denn das Ergebnis beeinflusst im weitesten Sinne die Aufgabenerstellung und somit -bereitstellung des Lehrers.

Der Lehrer stellt Aufgaben für einen bestimmten Zeitraum bereit. Dies kann vom aktuellen Werkstattthema abhängen oder beispielsweise von einem bevorstehenden Test, für den am "UbiKus" vorbereitend geübt werden soll. Daraus ergibt sich, dass sowohl die Aufgabenanzahl als auch die Aufgabentypen – die letztendlich das Schulfach beschreiben – flexibel variierbar sein sollen.

Der Schüler erhält diesen Aufgabenpool auf sich persönlich abgestimmt. Denn bei der Bereitstellung der Aufgaben unterscheidet der Lehrer drei Schwierigkeitsgrade pro Schulfach: leicht, mittel und schwer. Wie schwierig 'schwer' tatsächlich ist, liegt im Ermessen des Lehrers bei der Aufgabenerstellung. Zur "UbiKus"-Erstnutzung muss der Lehrer seine Schulklasse pro Schulfach selbst einschätzen, während im Verlauf mehrerer "UbiKus"-Zyklen (Zyklus beschreibt die Phase, in der ein Aufgabenpool über einen bestimmten Zeitraum bestehen bleibt) die Einschätzung dann vom "UbiKus" übernommen wird und der Lehrer diese nur zu kontrollieren braucht. Der Algorithmus zur Überprüfung des vordefinierten Schwierigkeitsgrades, der im Systemhintergrund abläuft, wird jedoch immer erst bei Abschluss eines "UbiKus"-Zyklus ausgelöst. Denn fest steht: Kontinuität ist entscheidend! Einzelergebnisse sind zwar zu berücksichtigen, sind aber keine Entscheidungsträger. Für jeden Schwierigkeitsgrad ist der Algorithmus identisch. Er setzt sich aus den Ergebnissen Arbeitstempo, Instruktionsverständnis, Aufgabenverständnis, Leistung und der Interpretation der Selbsteinschätzung (alles Inhalte des pädagogischen Konzepts der "UbiKus"-Entwicklung) zusammen.

• › Systemschaubild [PDF | 486 KB ] [link 08]

Technische Beschreibung

Das Gesamtsystem lässt sich in zwei Komponenten teilen: in den Schüler-"UbiKus" und den Lehrer-"Ubikus". Die verschiedenen integrierten Hardwarekomponenten und deren Zusammenspiel werden im Systemschaubild verdeutlicht.

Aufgrund der unterschiedlichen Funktionalität der beiden Teilsysteme auf Schüler- und Lehrerseite wird die Software in verschiedenen Entwicklungsumgebungen realisiert.

Für die Entwicklung der Frontend-Applikation wird die objektorientierte Programmiersprache C# verwendet. Diese ermöglicht den Zugriff auf alle benötigten Schnittstellen und stellt alle benötigten Funktionen wie zum Beispiel zur Schrifterkennung und -digitalisierung und für Schreib- und Lesezugriff von XML-Dateien zur Verfügung. Als Entwicklungsumgebung dient Visual Studio 2003 .NET.

Der Datenaustausch zwischen den beiden Applikationen und die Datenhaltung werden über die Auszeichnungssprache XML realisiert.

Die für den Lehrer als Administrations-, Planungs- und Diagnosetool fungierende "UbiKus"-Applikation, wird in Macromedia Flash umgesetzt. Folgende Gründe haben zu diesem Entschluss geführt:
Macromedia Flash ermöglicht die unkomplizierte Umsetzung graphisch aufwendiger Menüstrukturen, gewährleistet den Zugriff auf XML-Dateien und ist webbasiert einsetzbar. Es wird ein Modul für Schreib- und Lesezugriff auf die XML-Dateien implementiert. Hierbei wird auf Funktionen der Skriptsprache PHP zurückgegriffen, da das Auslesen von XML-Dateien in Flash zwar direkt möglich ist, für das Schreiben jedoch dieser Zwischenschritt notwendig ist. Außerdem werden ein Darstellungsmodul, das die Anordnung und Aufbereitung der aus der Datenbank ausgelesenen Daten regelt und ein Navigationsmodul, das die Eingaben des Nutzers registriert und weiterverarbeitet eingebaut. Durch die Möglichkeit, die Flash-Applikation in eine Website einzubauen und zentral auf einem Server abzulegen, wird die ortsunabhängige Nutzung gewährleistet.