Bildung im Flug?

Aktuell wird in Deutschland viel über die digitale Bildung diskutiert. Mit im Diskussionstopf befinden sich zudem Begriffe wie digitale Schulen sowie der digitale Unterricht und wie das alles zusammenpassen soll. Nachdem das Land NRW das Pflichtfach Informatik beschlossen hat, hat sich die Diskussion noch weiter intensiviert. Dass jetzt was getan werden muss, wird immer mehr Menschen deutlicher denn je. Es scheint, unter digitaler Bildung versteht jeder etwas anderes. Wie unsere Schulen aussehen, wie der Unterricht der Zukunft gestaltet wird und wie Lehrer*innen in Zukunft ausgebildet werden sollen, ist nicht ganz so klar und einfach, wie es auf den ersten Blick den Anschein macht.

In diesem Blogbeitrag schildern wir von der brickobotik OHG einen Baustein aus unserem Portfolio zur digitalen Bildung mit Drohnen. Im Text sind Referenzen auf wissenschaftliche Publikationen hinterlegt, die für alle von Interesse sind, die weitergehende Informationen wünschen.

Digitale Bildung

Oft werden digitale Bausteine beziehungsweise Hilfsmittel als Allheilmittel gesehen. Hier ein Laptop, da ein iPad und noch ein Smartboard an die Wand des eigentlich viel zu schlecht ausgestatteten „Computerraums“ und die Schule soll fit für das digitale Zeitalter sein. Dass das nicht stimmen kann, ist bei vielen Fördermaßnahmen und auch in vielen Köpfen noch nicht angekommen. Noch immer liegt der Fokus zu sehr auf der Hardware. Die ist nicht unwichtig, keine Frage. Genauso ist die Auswahl geeigneter digitaler Tools sicherlich nicht einfach. Vor allem aber die Ausbildung und Weiterbildung von Lehrer*innen darf nicht vernachlässigt werden. Die mangelnde Medienkompetenz ausschließlich Schüler*innen zuzuschreiben, greift deutlich zu kurz. Auch Lehrende müssen in diese Richtung befähigt werden, damit ein kompetentes Handeln im Medienzusammenhang möglich ist. Das Modell medienpädagogischer Kompetenz von Sigrid Blömeke (2001) grenzt zum Beispiel fünf Kompetenzbereiche ab:

  • die eigene Medienkompetenz,
  • die sozialisationsbezogene Kompetenz im Medienzusammenhang (wie Schüler*innen Medien verwenden),
  • die mediendidaktische Kompetenz,
  • die medienerzieherische Kompetenz und
  • die Schulentwicklungskompetenz im Medienzusammenhang.

Mit Blick auf die heutige Digitalisierung wird dieses Modell zum Beispiel durch den europäischen Rahmen für die digitale Kompetenz von Lehrenden, kurz DigCompEdu (Digital Competence of Educators) (Redecker & Punie 2016), erweitert.

Zahlreiche Studien haben allerdings gezeigt, dass es auf mehr als den Einsatz von digitalen Medien und Kompetenzmodellen ankommt. Die Einstellungen, Werthaltungen und Selbstwirksamkeitsüberzeugung von Lehrer*innen sind entscheidend für den Erfolg von digitalen Medien im Unterricht (Knezek & Christensen 2016; Prasse 2012). Für unser Veranstaltungskonzept ist das enorm wichtig. Schüler*innen abzuholen und zu motivieren, ist mit Technik oft recht einfach. Geeignete Tools bereitzustellen, die auch Lehrer*innen überzeugen, erfordert Fingerspitzengefühl und viele Stunden Erfahrung auf unserer Seite.

Wenn es um Zukunftskompetenzen geht, ist oft von den „Vier Cs“ die Rede: (1) Communication, (2) Critical Thinking, (3) Creativity und (4) Collaboration. Das SINUS-Institut hat eine Studie für die Deutsche Kinder- und Jugendstiftung durchgeführt und diese bekannten „Vier Cs“ durch zwei weitere ergänzt: (5) Charisma und (6) Coolness. Bevor diese beiden Wörter als Jugendsprache oder Blödsinn abgetan werden: Charisma bedeutet, dass Ideen gut vorgetragen und vermittelt werden können und unter Coolness wird verstanden, dass jemand in stressigen Situationen einen kühlen Kopf bewahrt und auf seine Gesundheit achtet. Das macht deutlich, wie wichtig diese Begriffe beziehungsweise Eigenschaften sind.

Drohnen als digitales Lernobjekt

Häufig kommen Mikrocontroller oder Robotik-Sets in Schulen zum Einsatz. Zum Beispiel der Calliope mini oder der LEGO Mindstorms Education EV3, um jeweils einen Vertreter der beiden Kategorien zu nennen. Beides sind Möglichkeiten, die gut funktionieren, erprobt sind und eine starke Anziehung auf Kinder und Jugendliche haben.

Wir nutzen diese Werkzeuge ebenfalls sehr gerne. Darauf, dass der Begriff des Werkzeugs nichts ganz korrekt ist, kommen wir zum Abschluss dieses Beitrags noch mal zu sprechen. Unserer Erfahrung nach sind diese Angebote schnell erlernbar, gut in den Unterricht zu integrieren und auch bei Lehrer*innen durchaus beliebt. Etwas erfahrene Schüler*innen können damit aber nicht immer abgeholt werden und manchmal muss es auch etwas Neues sein.

Ein LEGO Mindstorms Education EV3 im Einsatz.

Ein Nachteil von Robotern, beziehungsweise Mikrocontrollern mit Motoren und Rädern ist, dass sie sich zweidimensional auf einer Ebene fortbewegen. Für viele Lehrbeispiele reicht das selbstverständlich aus, ebenso wie für die Einführung von Konzepten der Informatik. Wer allerdings diese zwei Dimensionen verlassen möchte, muss sich etwas anderes überlegen.

Ganz neu im Programm sind Drohnen. Nicht als technische Errungenschaft, denn eingesetzt werden sie schon länger. Die Nutzung im Unterricht hingegen ist relativ neu. Diese kleinen, fliegenden und gleichzeitig flinken Akrobaten der Lüfte begeistern neuerdings Jung und Alt. Für den Einsatz in Schulen, oder zum Beispiel auf Events, eignen sich hervorragend kleine Drohnen, die häufig mit dem Zusatz „Education“ als besonders geeignet für den Einsatz im Bildungskontext gekennzeichnet sind. Diese Drohnen zeichnet aus, dass sie sehr leicht, wendig, klein und über bestimmte Apps ansteuerbar sind. Letzteres entweder im Flugmodus, indem via Smartphone, Tablet oder Laptop Flugbefehle übermittelt werden oder durch das Erstellen eines Programms innerhalb dieser Anwendungen. Diese Programmierung ist, in der Regel, ebenfalls mit Smartphone, Tablet oder Laptop möglich.

Die Drohne DJI Tello Edu aus der Nähe

Drohnen bieten einen entscheidenden Unterschied zu Robotern und Mikrocontrollern (mit Motoren): Sie fliegen und bewegen sich damit dreidimensional im Raum. Was sich wie eine triviale Beobachtung anhört, ist im Bildungskontext eine Bereicherung. Plötzlich müssen sich Schüler*innen damit auseinandersetzen, dass es nicht nur ein links/rechts und vorwärts/rückwärts gibt, sondern zusätzlich ein oben/unten. Die Anforderung, von einer Koordinate zur nächsten zu kommen, muss jetzt anders gelöst werden, als auf einer Ebene zu navigieren. Das Problem kann zwar ebenso wie bei Robotern angegangen werden, indem die Drohne beispielsweise erst kurz nach vorne, dann nach oben und dann wieder nach vorne gesteuert wird. In einer Lehrsituation merken Schüler*innen allerdings schnell, dass diejenigen einen Vorteil haben, die dreidimensional denken und ihre Drohne so steuern. Mit geeigneten Anwendungen, an denen brickobotik für den bildungsorientierten Einsatz gerade zusätzlich arbeitet, können weitere Möglichkeiten in den Unterricht integriert werden, zum Beispiel zu den Themengebieten Mathematik und künstliche Intelligenz.

Drohnen im Unterricht oder als Team-Event

Seit circa einem Jahr setzen wir die Tello Edu Drohne von DJI ein. Sowohl für Schul-AGs, im Unterricht, oder bei anderen Veranstaltungen, wie zum Beispiel bei der dasa und Team-Events von Unternehmen. Zuvor haben wir einige andere getestet, fanden diese aber am besten, was die Programmierung durch eine eigene Anwendung mit visueller Programmiersprache oder über die textbasierten Sprachen Swift und Python anbelangt. Andere Drohnen, wie zum Beispiel die Parrot Mambo, sind etwas flinker im Flugmodus und reagieren besser, die Ansteuerung über selbstgeschriebene Programme war allerdings nicht ganz auf dem Stand der DJI Tello Edu. Zudem hat die Tello einen stabileren Flug, was sehr von Vorteil ist, wenn die Drohne programmiert werden soll und wenn Kinder und Jugendliche damit arbeiten.

Die Parrot Mambo von oben

In unseren Veranstaltungen und Fortbildungen nutzen wir immer iPads. Die Anwendung auf einem Tablet ist auf der folgenden Abbildung zu sehen. Die Einführung für Schüler*innen ist in der App sehr gut gelöst. Über kleine Tutorials können Basisfunktionen erlernt werden, so dass die erste Drohne schnell abhebt und wieder landet. Weitere Funktionen werden in Windeseile anhand von Aufgaben erlernt, die in unseren Kursen Stück für Stück erklärt werden und im Schwierigkeitsgrad steigen.

Die iPad-App mit dem Tutorial

Damit das Handling der Drohnen gut funktioniert, gibt es in unseren Veranstaltungen erst einen kleinen Theorieteil. Dabei erarbeiten wir gemeinsam mit den Schülern*innen die Funktionsweise der unbemannten Flugobjekte, erschließen mögliche Einsatzgebiete und diskutieren auch über problematische Anwendungsfälle wie Überwachungseinsätze. Ein besonderes Highlight der Präsentation ist immer wieder das Video einer chinesischen Drohnenschwarm-Flugshow.

Eine beliebte Aufgabe ist der vorprogrammierte Flug durch einen Parcours. Das endet regelmäßig im „Angriff auf die Schwimmnudeln“. Dabei müssen sich die Teilnehmenden einer Veranstaltung darüber Gedanken machen, wie die Drohne (a) ohne Kollision an allen Hindernissen vorbeikommt und (b), wie das am schnellsten vonstattengehen kann. Denn welches Team am schnellsten fehlerfrei durch den Parcours fliegt, gewinnt am Ende einen Preis. Wie die nachfolgenden Bilder zeigen, nutzen wir häufig Hula-Hoop-Reifen und Schwimmnudeln als Hindernisse. Gerade bei den Schwimmnudeln ist die Gefahr, die Drohnen zu beschädigen, am geringsten.

Die Programmierung ist dabei so einfach, dass jeder eine Drohne bedienen und programmieren kann. Eine kurze Einführung reicht und es kann losgehen. Die iPad App unterstützt den Flugmodus und einen Modus zum freien Programmieren über eine blockbasierte Programmiersprache, wie die nachfolgenden zwei Abbildungen zeigen.

Und der Mehrwert?

Beim Einsatz von digitalen Medien wird schnell das Totschlagargument schlechthin rausgeholt: der Mehrwert. Ohne diesen scheint ein digitales Medium nicht nützlich zu sein. Digitale Medien sind neue Medien, da sie tatsächlich anders „ticken“ und anderen „Naturgesetzen“ unterliegen. Ein Vergleich mit den analogen Medien ist in vielerlei Hinsicht sehr schwierig. Was gut funktioniert sind vergleichende Beschreibungen. Um einen Mehrwert benennen zu können, müssen vergleichbare Bedingungen geschaffen werden, was schwierig bis unmöglich ist, weil beide Medienwelten ganz anders funktionieren und „ticken“. Dafür sind beide Medienwelten in vielerlei Hinsicht aber deutlich zu unterschiedlich. Die Pinguin-Medienmetapher, beziehungsweise das entsprechende Video dazu, erläutern diesen Sachverhalt sehr gut.

Statt die analoge und digitale Welt ständig miteinander zu vergleichen, was wie beschrieben schwierig ist, sollte die digitale Welt lieber erkundet werden. Ausprobieren, was damit möglich ist, was anders und was vielleicht gleich ist. Digitale Medien eröffnen neue Lernräume und Lernchancen, weil Inhalte anders vermittelt werden können und anhand anderer Beispiele und Objekte darstellbar sind. Diese Möglichkeiten sollten wir nutzen.

Über brickobotik

Unsere Mission ist die digitale Bildung für alle. Egal ob Bildungseinrichtung, Privatperson oder Unternehmen. Wir bieten Kurse, Fortbildungen, Gerätewartung und Beratungen an, um digitale Medien im Bildungskontext optimal einzusetzen.

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