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Lehren und Lernen mit digitalen Medien

Ansätze und Befunde der empirischen Bildungsforschung

Karsten Stegmann, Christof Wecker, Heinz Mandl und Frank Fischer

ZusammenfassungDigitale Medien sind ein Bestandteil vieler Lernumgebungen in Schule, Hoch-schule, Aus- und Weiterbildung. Die zentrale Frage der empirischen Bildungs-forschung mit Bezug auf Lehren und Lernen mit digitalen Medien ist daherweniger, ob digitale Medien eingesetzt werden sollten, sondern (1) welche Ein-satzformen digitaler Medien mit welchen Wirkungen auf das Lernen einhergehen.Dabei sind vor allem die Bedingungsfaktoren für möglichst förderliche Effektedigitaler Medien von Interesse. Darauf aufbauend stellt sich die Frage, (2) vonwelchen Kontextbedingungen des Einsatzes digitaler Medien die Implementationdigitaler Medien in der Praxis abhängt.

SchlüsselwörterDigitale Medien • Multimediales Lernen • Kognitive Tutoren • Simulationsba-siertes Lernen • Computer-Supported Collaborative Learning (CSCL)

K. Stegmann (*) • F. Fischer (*)Lehrstuhl für Empirische Pädagogik und Pädagogische Psychologie, Ludwig-Maximilians-Universität München, München, DeutschlandE-Mail: [email protected]; [email protected]

C. Wecker (*)Lehrstuhl für Psychologie, Universität Passau, Passau, DeutschlandE-Mail: [email protected]

H. Mandl (*)Ludwig-Maximilians-Universität München, Lehrstuhl für Empirische Pädagogik und PädagogischePsychologie, München, Deutschland

Gräfelfing, DeutschlandE-Mail: [email protected]; [email protected]

# Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2018R. Tippelt, B. Schmidt-Hertha (Hrsg.), Handbuch Bildungsforschung, SpringerReference Sozialwissenschaften, https://doi.org/10.1007/978-3-531-19981-8_42

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mailto:[email protected]





https://doi.org/10.1007/978-3-531-19981-8_42

Inhalt1 Wirkung digitaler Medien auf das Lernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9682 Implementation: Kontextbedingungen des Einsatzes digitaler Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9803 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 982Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984

1 Wirkung digitaler Medien auf das Lernen

Unter digitalen Medien werden computerbasierte Technologien verstanden, dieInhalte präsentieren oder eine Interaktion mit diesen oder über diese Inhalte er-möglichen. Diese Definition ist sehr breit und umfasst den Einsatz von Computernzur Präsentation von Inhalten durch die Lehrkraft über Anwendungen, bei denenLernende selbstständig am Computer arbeiten und durch den Computer beim Lernenunterstützt werden, bis hin zu interaktiven und kollaborativen Lernszenarien, indenen Schülerinnen und Schüler computervermittelt gemeinsam lernen. Nicht the-matisiert werden hingegen Szenarien, in denen z. B. nur die Lehrkraft einen Com-puter verwendet, um den Unterricht vorzubereiten.

Bei der Betrachtung der Effekte digitaler Medien ist zu berücksichtigen, dass esnicht primär darum geht zu zeigen, dass sich bestimmte Medien besser oder schlechterfür die Vermittlung von Lerninhalten eignen. Clark (1983) vertrat in der sogenanntenMediendebatte in den 1980er-Jahren den Standpunkt, dass die empirische Befundlagenur den Schluss zulasse, dass das Medium selbst keinen direkten Einfluss auf denWissenserwerb habe. Es gebe keinen guten Grund anzunehmen, dass unterschiedlicheMedien, mit denen Lernende dasselbe tun, zu unterschiedlichen Lernergebnissenführten. Beim Vergleich zwischen einem auf Papier gedruckten Text und derE-Book-Variante desselben Textes ist es eher unwahrscheinlich, dass Unterschiedemit Blick auf den Wissenserwerb (ausschließlich) auf das Medium zurückgeführtwerden können. Wenn Unterschiede im Wissenserwerb auftreten, ist vielmehr eherzu davon auszugehen, dass sich die Lernbedingungen in Bezug auf die effektiveLernzeit oder das verfügbare Lernmaterial (vgl. z. B. Mayer und Gallini 1990) oderdie spezifischen Lernaktivitäten (vgl. Renkl und Atkinson 2007) unterscheiden. DasE-Book hebt z. B. durch einen Zugang zum Internet die Einschränkungen verwend-barer Ressourcen auf und fordert durch offensichtliche Funktionen wie die Mög-lichkeit zum Nachschlagen von Begriffen im Internet zu anderen Aktivitäten auf.Das Medium verändert auf diese Weise die Lernsituation, indem Beschränkungenund Aufforderungscharakter der Lernsituation verändert werden.

Seit Ende der sechziger Jahre – mit Einführung der sogenannten personal com-puter – haben sich Forscher in über 4000 quantitativen empirischen Studien mit derFrage nach den Effekten des Lehrens und Lernens mit digitalen Medien beschäftigt.Mittlerweile wurde in ca. 150 Metaanalysen versucht, die Befunde dieser quantita-tiven empirischen Studien systematisch zusammenzufassen und die Bedingungsfak-toren für den effektiven Einsatz digitaler Medien zu ermitteln. Hattie (2009) sowieTamim und Kollegen (2011) haben versucht, deren Ergebnisse in „Metaanalysenzweiter Stufe“ weiter zusammenzufassen. Wie die Diskussion um die Arbeit von

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Hattie zeigt, ist deren Belastbarkeit aufgrund einer lückenhaften und teilweise mitMängeln behafteten Datenbasis sowie problematischen Vorgehensweisen bei derstatistischen Analyse jedoch fragwürdig (Wecker et al. im Druck). So ist bei Meta-analysen zum Lernen mit digitalen Medien zum Beispiel häufig unklar, welcheKriterien die Kontrollbedingung für die Aufnahme in die Metaanalyse erfüllenmusste.

Wir möchten in diesem Kapitel die Frage nach der Wirkung digitaler Medien mitHilfe der besten verfügbaren Evidenz beantworten. Daher stützen wir uns in diesemKapitel vor allem auf Metaanalysen erster Stufe, die hohen methodischen Standardsgenügen1 und in jüngerer Zeit veröffentlicht wurden, da jüngere Arbeiten dieeinschlägige Primärliteratur am ehesten umfassend abdecken. Auf Ausnahmen wirdgesondert hingewiesen.

Die vorhandenen Metaanalysen lassen sich inhaltlich grob drei unterschiedlichenPerspektiven zuordnen, je nachdem, unter welchen Gesichtspunkten sie den Einsatzdigitaler Medien in den Primärstudien einordnen. Bei der (1) technologischen Per-spektive auf digitale Mediennutzung stehen Effekte der technischen Realisierung imVordergrund. In diesen Metaanalysen geht es primär um die Effekte von „computer-based instruction (CBI)“, „computer-assisted instruction (CAI)“, „e-learning“, „dis-tance education“, „online learning“, „web-based learning“ etc. Bei der (2) kognitivenPerspektive auf digitale Mediennutzung werden digitale Medien eingesetzt, umPrinzipien kognitiver Lehr/Lernansätze (besser/einfacher) realisieren zu können.Kognitionspsychologische Theorien wie z. B. die duale Kodierungstheorie (Paivio1991) oder Adaptive Control of Thought-Rational (ACT-R; Anderson et al. 1997)dienen dabei als Grundlage für die Gestaltung von Lernumgebungen auf der Basisdigitaler Medien. Bei der (3) situierten Perspektive auf digitale Mediennutzungwerden digitale Technologien hingegen eingesetzt, um die Prinzipien situiertenLernens umzusetzen. Digitale Medien werden z. B. dazu eingesetzt, authentischeHandlungsumgebungen für die Bearbeitung von Problemen zu schaffen oder sozialeInteraktion mit anderen Lernenden zu ermöglichen.

Im Folgenden werden wir diese drei Perspektiven anhand typischer Fragestellun-gen näher beschreiben, auf die Rolle digitaler Medien in ihnen eingehen undBefunde aktueller Metaanalysen berichten, in denen die Wirksamkeit einer Inter-vention unter Einbeziehung digitaler Medien überprüft wird. Dabei werden Meta-analysen aus allen Bildungskontexten vom Kindergarten über Schule und Hoch-schule bis hin zur Weiterbildung berücksichtigt. Die Wirksamkeit digitaler Medienkann mit Hilfe der Effektstärke (ES)2 ausgedrückt werden. Kleine (ab 0,2), mittlere(ab 0,5) und große (ab 0,8) Effektstärken entsprechen Wahrscheinlichkeiten von

1Konkret wurde darauf geachtet, dass die Metaanalysen random-effects-Modelle verwenden, Ef-fektstärken der Primärstudien anhand ihrer Varianz gewichten und die Verzerrung der Effektstärkenbei kleinen Stichproben berücksichtigen (vgl. Borenstein et al. 2009).2Die berichteten Effektstärken drücken die Unterschiede zwischen Kontroll- und Experimentalbe-dingung als Vielfaches der Standardabweichung aus. Die Methoden zur Berechnung der Effekt-stärken variieren zwischen den Metaanalysen und resultieren in unterschiedlichen Kennwerten(u. a. d, g, d+). In diesem Text werden zur Vereinfachung alle Effektstärken als ES berichtet.

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jeweils mindestens 56 %; 64 % bzw. 72 %, dass eine zufällig ausgewählte Person,die mit Hilfe einer bestimmten Methode unterrichtet wird, einen höheren Lernerfolgerzielt als eine zufällig ausgewählte Person, die nicht mit Hilfe dieser Methodeunterrichtet wird (McGraw und Wong 1992).

1.1 Technologische Perspektive

Bei der technologischen Perspektive stehen technische Merkmale der Realisierungim Vordergrund wie beispielsweise bestimmte Gerätetypen (z. B. Laptops), Artenvon Software (z. B. Simulationen) oder Medientypen (z. B. Videos). Die damitumgesetzten Lernformen können sich jedoch bei ein und derselben Technologieerheblich unterscheiden. Webbasiertes Lernen kann zum Beispiel der Automatisie-rung bestimmter Fertigkeiten, aber auch dem selbstständigen Entdecken von Regelnund Gesetzmäßigkeiten dienen.

1.1.1 Computerunterstütztes Lernen und LehrenIn der Literatur zum computerunterstützten Lehren und Lernen findet sich eine großeAnzahl Bezeichnungen für Lehr-/Lernszenarien, in denen Computer eine irgendwiegeartete Rolle spielen. Zahlreiche dieser Begriffe wurden in den 1980er-Jahreneingeführt. Sie sollten dabei helfen, die unterschiedlichen Einsatzformen von digi-talen Medien beim Lehren und Lernen zu differenzieren: Bei computer-assistedinstruction (CAI; z. B. Aiello und Wolfle 1980) „assistiert“ der Computer bei derInstruktion während bestimmter Lernaktivitäten als Tutor oder im Rahmen von drill-and-practice-Anwendungen. Die digitale Technologie wird z. B. dazu eingesetzt,die Lösungen der Lernenden zu bewerten und in Abhängigkeit von deren Korrekt-heit weitere Übungsaufgaben auszuwählen. Der Computer übernimmt dabei alsoTeile der Instruktion, die ansonsten durch Lehrkräfte erbracht werden müssten. Diesist auch bei computer-managed instruction (CMI; z. B. Kulik et al. 1985) der Fall,wobei die Unterstützung sich auf organisatorische Aspekte bezieht und auf dieInstruktion der Lernenden zwischen den eigentlichen Lernaktivitäten. Der Computerwird zum Beispiel eingesetzt, um den Lernenden passende Ressourcen zum Lernenvorzuschlagen. Bei computer-enriched instruction (z. B. Bangert-Drowns 1985) istdie digitale Technologie nur eine Ergänzung zum „normalen“ Unterricht. Darunterfällt u. a. der Einsatz von Simulationen zur Verdeutlichung von Zusammenhängen.Bei computer-based training/teaching (CBT; z. B. Kulik et al. 1983) handelt es sichin der Regel um multimedial aufbereitete Selbstlernmaterialien. Während dieseCBTs ursprünglich vor allem auf CD-ROMs verteilt wurden, um Audio- undVideomaterial integrieren zu können, ermöglichen schnelle Internetzugänge auchsogenannte web-based trainings (WBT). Als Oberbegriffe für diese unterschiedli-chen Formen des Lernens mit digitalen Medien werden auch die Begriffe computer-based instruction (CBI; z. B. Kulik, Bangert und Williams 1983) und computer-based education (CBE; z. B. Kulik et al. 1985) verwendet.

Mit der Entwicklung und weiten Verbreitung von mobilen Computern (insbeson-dere Smartphones und Tabletcomputer) kam Mitte der 2000er-Jahre der Begriff des


mobile learning hinzu. Bei diesem Einsatz digitaler Medien sind die Lernenden nichtmehr an einen bestimmten (Computer-)Arbeitsplatz gebunden, sondern können ihreUmwelt aktiv erkunden und werden dabei mit den Möglichkeiten digitaler Medienunterstützt.

Die einzige Form computerunterstützten Lernens und Lehrens, zu der aktuellereMetaanalysen vorliegen, ist computer-assisted instruction (CAI). Die zentrale Auf-gabe digitaler Medien beim CAI ist die Bereitstellung von Übungen zu spezifischenFertigkeiten. Die Inhalte werden bei Bedarf multimedial dargestellt. Zentrale Kom-ponente von CAI-Anwendungen ist Feedback auf die Aktivitäten der Lernenden.Dieses Feedback kann sowohl prozess- als auch ergebnisbezogen sein.

Metaanalytische Befunde zu CAI finden sich zum Erlernen des Lesens, zu Mathe-matik und zu Statistik. Blok und Kollegen (2002) untersuchten die Auswirkungen aufLesekompetenzen und fanden einen kleinen Effekt von CAI (ES = 0,25), währendChiu (2013) für das Lernen von Vokabeln in einer Zweitsprache einen Effekt vonES = 0,75 (mittlere bis große Effektstärke) berichtet. Demir und Basol (2014) fandenin Studien zum Mathematikunterricht einen großen Effekt von CAI (ES = 0,90),während Hsu (2003) einen kleinen bis mittleren Effekt (ES = 0,43) berichtet. Zwarlässt sich feststellen, dass CAI-Anwendungen generell eher positive Effekte haben.Die Höhe der Effektstärke schwankt jedoch erheblich, was wohl nicht zuletzt mit dergroßen Bandbreite an unterschiedlichen Einsatzgebieten und Umsetzungsformen vonCAI erklärt werden kann.

1.1.2 e-learningUnter e-learning können Angebote verstanden werden, bei denen ein bedeutsamerAnteil des Lernmaterials über das Internet bereitgestellt wird. Weitere Begriffe, diehäufig zumindest teilweise synonym mit e-learning verwendet werden, sind onlinelearning, web-based learning, networked learning oder distance education. Beime-learning kann weiter zwischen einem reinen Online-Angebot und sogenanntemblended learning unterschieden werden. Beim blended learning findet im Vergleichzu reinen Onlineangeboten Lernen zum Teil im Rahmen von Präsenzveranstaltungenstatt; der Umfang des Präsenzanteils kann jedoch stark variieren.

Die zentrale Aufgabe digitaler Medien beim e-learning besteht darin, Lernange-bote weitgehend unabhängig von Zeit und Ort anzubieten. Instruktion und Lernin-halte können über beliebige Distanzen und zeitversetzt angeboten werden. Diezugrundeliegende Technologie steht prinzipiell seit Mitte der 90er-Jahre mit derEinführung des World Wide Web zur Verfügung. Die Verfügbarkeit schneller Inter-netzzugänge, hocheffizienter Komprimierungstechniken und leistungsstarker End-geräte hat dazu geführt, dass der Gestaltung von Instruktion und Lernmaterial immerweniger Grenzen gesetzt sind. Durch den Einsatz sozialer Medien ermöglicht e-lear-ning vielfältige Interaktionsmöglichkeiten zwischen den Lernenden. Eine weiterewichtige Entwicklung stellen massive open online courses (MOOCs; Gasevicet al. 2014) dar. Ziel dieser für alle Interessierten offenen e-learning-Angebote istes, Lehrveranstaltungen ausgewiesener Experten in Ihrem Gebiet diskriminierungs-frei einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen.


Zu den Effekten des e-learning wurde im Auftrag des Department of Educationder USA eine Metaanalyse durchgeführt. Für reine Onlinekurse wurde darin keinpositiver Effekt auf den Wissenserwerb festgestellt (ES = 0,05; Means et al. 2013).Für blended learning hingegen berichten die Autoren einen kleinen positiven Effekt(ES = 0,35). Zu beachten ist jedoch, dass blended learning mit größerem Zeitanteilder Onlinephase einen größeren Effekt hat (ES = 0,45) als blended learning miteinem größeren Zeitanteil der face-to-face-Phasen (ES = 0,18). Die positivenEffekte des e-learning hängen darüber hinaus auch vom instruktionalen Settingab. Positiv wirkt es sich aus, wenn die Kurse eher expositorisch (lehrerzentriert;ES = 0,39) oder kollaborativ (ES = 0,25) gestaltet sind. Werden die Lernendenaber eher zu individuellen Lernaktivitäten angeleitet, finden sich keine Unterschiedezum Lernen in traditionellen Präsenzveranstaltungen (ES = 0,05).

1.2 Kognitive Perspektive

Aus einer kognitiven Perspektive werden digitale Lernmaterialien unter Berücksich-tigung von Erkenntnissen über menschliche Informationsverarbeitung (vgl. Mayer2014) gestaltet und Lernaktivitäten auf Basis von Theorien des Wissens- undFertigkeitserwerbs (z. B. ACT-R; Anderson et al. 1997) gezielt gefördert.

1.2.1 drill-and-practiceComputerunterstützte drill-and-practice-Anwendungen werden mit dem Ziel einge-setzt, bestimmte Fertigkeiten oder Teilaspekte von Fertigkeiten zu automatisierenund die Wahrscheinlichkeit von Fehlern zu minimieren. Vázquez-Abad und LaFleur(1990) formulieren einige Bedingungen, die drill-and-practice-Anwendungen zurErreichung dieses Ziels erfüllen sollten. Zunächst sollten Umfang und Komplexitätder Aufgaben, die Lernende auf einmal bearbeiten müssen, so dimensioniert sein,dass das Arbeitsgedächtnis der Lernenden nicht überlastet wird. Daraus ergibt sich,dass den Lernenden die zu lösenden Aufgabentypen sequenziell präsentiert werden.Wenn dabei wiederkehrende Sequenzen von Aufgaben verwendet werden, bestehtdie Gefahr, dass die Fertigkeit nur in Abhängigkeit von dieser bestimmten Sequenzgezeigt wird. Daher sollte darauf geachtet werden, Aufgaben unterschiedlichen Typsin zufälliger Reihenfolge aufeinander folgen zu lassen. Zu Teilfertigkeiten, diebereits beherrscht werden, sollten keine weiteren Aufgaben gestellt werden. Aufdiese Weise kann die Lernzeit effizient zur Automatisierung genutzt werden. Vordiesem Hintergrund ist auch eine präzise Diagnostik der Vorkenntnisse notwendig,um unnötiges Üben bereits beherrschter Teilfertigkeiten zu vermeiden.

Digitale Medien können bei dieser Art der Anwendung vor allem dazu dienen,Aufgaben in zufälliger Reihenfolge zu präsentieren und den Lernfortschritt automa-tisch zu diagnostizieren, um auf dieser Basis die Aufgabenauswahl zu steuern. Diedafür benötigte Technologie steht bereits seit ca. Ende der 1960er-Jahre zur Verfü-gung. Große Rechenkapazitäten, Videofunktionen oder Netzwerkzugriff sind nichtgenerell notwendig, auch wenn diese Aspekte und Funktionen im Einzelfall zumEinsatz kommen können.


In Metaanalysen vor 2010 wurde mit Hilfe von Moderatoranalysen regelmäßiguntersucht, wie wirksam drill-and-practice-Anwendungen im Vergleich zu anderenFormen des Lernens mit Medien sind. Chambers (2003) listet für die Zeit zwischen1992 und 2002 fünf Metaanalysen mit Effektstärken zwischen ES = 0,15 undES = 0,47 auf. Chambers (2003) selbst berichtet je nach Schulstufe unterschiedli-che Effekte für drill-and-practice-Anwendungen: Den größten Effekt haben diesedemnach in den oberen Klassen der Sekundarstufe (Oberstufe; ES = 0,84), gefolgtvon der Primarstufe (ES = 0,55) und den unteren Klassen der Sekundarstufe (Mit-telstufe; ES = 0,39). Allen diesen Metaanalysen ist jedoch gemeinsam, dass sieneueren methodischen Standards nicht vollständig genügen und die Befunde dahermit Vorsicht verwertet werden müssen. Neuere Metaanalysen zu drill-and-practice-ähnlichen Anwendungen liegen bislang nur aus dem Bereich des game-basedlearning vor. Beim game-based learning wird das Lernen in ein Spiel eingebettet.Das Spiel hat dabei häufig einen Wettbewerbscharakter, d. h. die Lernenden sollendie höchste Punktzahl erreichen, bestimmte Aufgaben erfüllen, um Belohnungen zuerhalten oder gegen andere Lernende zu gewinnen. Wouters und Kollegen (2013)berichten einen kleinen Effekt (ES = 0,22) auf das Lernen. Chiu et al. (2012)berichten für den Fremdsprachenerwerb im Fach Englisch einen etwas größerenEffekt (ES = 0,41). Die bisherigen Befunde legen nahe, dass drill-and-practice-Anwendungen eher kleine positive Effekte auf den Lernerfolg haben, wobei dieEffekte bei bestimmten Lerninhalten (z. B. Fremdsprachenerwerb) etwas höher seinkönnen.

1.2.2 Kognitive TutorenKognitive Tutoren stellen eine Weiterentwicklung der drill-and-practice-Anwen-dungen unter Verwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz dar. DieAnwendungen werden daher häufig auch Intelligente Tutorielle Systeme genannt.Die Grundidee besteht darin, dass Lernende am besten durch individualisierte, hochadaptive Instruktion während der Anwendung von Wissen und Fertigkeiten zurBearbeitung von Aufgaben unterstützt werden. Diese Systeme wurden und werdenauf der Basis kognitionspsychologischer Theorien des Lernens, Denkens und Pro-blemlösens konstruiert. Während bei drill-and-practice weitgehend voneinanderunabhängige Aufgaben von den Lernenden bearbeitet werden und sich das Feedbackstets auf die Lösung von Aufgaben bezieht, wird beim Lernen mit intelligententutoriellen Systemen die gesamte Aufgabenbearbeitung überwacht und ggf. unter-stützt. Dazu wird auf Basis eines Kompetenz-/Fertigkeitsmodells ein kognitiverTutor erstellt. Eine zentrale Komponente kognitiver Tutoren ist die Diagnosefunk-tion, mit dessen Hilfe der kognitive Tutor fehlerhafte Komponenten einer Fertigkeitidentifizieren kann. In Abhängigkeit von den diagnostizierten Fehlern werden dar-aufhin Hilfestellungen angeboten.

Solche kognitiven Tutoren (vgl. Anderson et al. 1995; Aleven et al. 2016) wurdenfür verschiedene Unterrichtsfächer entwickelt. Beispielsweise stellt der CognitiveTutor Algebra Schülerinnen und Schülern eingebettet in ihren Mathematikunterrichteine individualisierte Übungsumgebung zur Verfügung. Die Software legt Lernen-


den Aufgaben vor und unterstützt sie während der Bearbeitung durch spezifischeHinweise und Hilfestellungen zum aktuellen Lösungsschritt.

Der Einsatz digitaler Medien dient bei kognitiven Tutoren vor allem der automa-tischen Fehlerdiagnose während der Aufgabenbearbeitung durch die Lernenden, umauf dieser Basis die passenden Hilfestellungen anbieten zu können. Die erstenVorläufer der intelligenten tutoriellen Systeme wurden in den 1970er- und 1980er-Jahren entwickelt. Während ursprünglich vor allem mathematisches Problemlösenunterstützt werden konnte, da die Auswertung von mathematischen Zwischenergeb-nissen vergleichsweise einfach realisiert werden kann, sind Computer mittlerweileimmer besser in der Lage, auch Eingaben in natürlicher Sprache so zu verarbeiten,dass auf dieser Grundlage tutorielle Unterstützung angeboten werden kann und auchdie Unterstützung kollaborativer Lernszenarien auf Basis der Analyse des Diskurseszwischen den Lernenden möglich wird (Mu et al. 2012; Walker et al. 2010).

Im Vergleich zu traditionellem Unterricht zeigen sich in Metaanalysen Effekteknapp unter der Grenze zu mittleren Effektstärken (ES = 0,49; Kulik und Fletcher2016; bzw. ES = 0,49; Ma et al. 2014). Die Effekte fallen in Laborstudien etwasniedriger (ES = 0,29) aus als in Studien im Unterricht (ES = 0,44; Ma et al. 2014).Keine signifikanten Unterschiede ergeben sich jedoch, wenn kognitive Tutoren mitUnterricht in Kleingruppen oder individueller Instruktion durch menschliche Tuto-ren verglichen werden (Ma et al. 2014). Auch die Metaanalyse von van Lehn zeigt,dass die besten kognitiven Tutoren gleich große Effekte erzielen wie die bestenmenschlichen Tutoren (VanLehn 2011). Der Einsatz menschlicher Tutoren fürindividuelle Lernende oder Kleinstgruppen bei der Bearbeitung von Aufgaben zuÜbungszwecken ist jedoch im Vergleich zu intelligenten tutoriellen Systemen mitdeutlich größerem personellem Ressourcenaufwand verbunden.

1.2.3 Multimediales LernenOft hört man, ein Bild sage mehr als tausend Worte. Ähnlich verbreitet ist dieAnnahme, die Kombination aus Text und Bild zur Erklärung eines Sachverhaltskönne Verstehen und Behalten erheblich verbessern. Durch die Forschung dervergangenen Jahre kann das Lernen mit Medien und unterschiedlichen Zeichensys-temen (Bilder, geschriebener Text, gesprochener Text) heute sehr viel differenzierterbetrachtet werden (vgl. Mayer 2014). Zentral ist für dieses Aufgabenfeld die Frage-stellung, wie die in Texten und in Bildern präsentierte Information vom Individuumverarbeitet wird. Nach Schnotz (2005) geht man heute davon aus, dass der Lesereines Textes und der Betrachter eines Bildes zwei Arten von Repräsentationenverarbeiten: Eine deskriptive (beschreibende) Repräsentation des Sachverhalts,und eine depiktive Repräsentation in Form bildhafter Vorstellungen. Während beimTextverstehen die deskriptive Repräsentation die Grundlage für bildhafte Vorstel-lungen bildet, verhält es sich beim Verstehen von Bildern umgekehrt: Für dieAbleitung deskriptiver Repräsentationen werden an der depiktiven Repräsentationbestimmte Informationen abgelesen. Mit zunehmenden Grafik- und Audiofunktio-nalitäten von Computern und Netzwerken wurde die Frage interessant, wie sichKombinationen aus schriftlichem Text, gesprochener Sprache und Bildern in multi-medialen Anwendungen auf die Verarbeitung durch Lernende und deren Lernerfolg


auswirken. Prinzipien für die optimale Gestaltung derartiger Kombinationen vonschriftlichen und mündlichen Texten und Bildern werden unter anderem aus derkognitiven Theorie des multimedialen Lernens von Mayer (2009, 2014) abgeleitet.Diese Theorie beinhaltet drei grundlegende Annahmen über die menschliche Infor-mationsverarbeitung: (1) Die Annahme zweier Kanäle (dual channel assumption)besagt, dass visuell und auditiv dargestellte Inhalte zunächst getrennt von einanderverarbeitet werden. (2) Die Annahme begrenzter Kapazität (limited capacityassumption) besagt, dass in beiden Kanälen die Menge der in den entsprechendenKomponenten des Arbeitsgedächtnisses gespeicherten Informationen engen Be-schränkungen unterliegt. (3) Die Annahme aktiver Verarbeitung (active processingassumption) besagt, dass in beiden Kanälen zunächst durch die Zuwendung vonAufmerksamkeit Informationen ausgewählt werden (selection), dann innerhalb bei-der Kanäle Beziehungen zwischen diesen Informationen identifiziert werden (orga-nization) und schließlich Verbindungen zwischen den Informationen in beidenKanälen und Wissen aus dem Langzeitgedächtnis hergestellt werden (integration).

Vorwiegend durch Laborexperimente wurde die Gültigkeit einer Reihe vonGestaltungsprinzipien überprüft, die sich aus der kognitiven Theorie des multime-dialen Lernens und verwandten Theorien ableiten lassen. Das Multimedia-Prinzip(multimedia principle) besagt, dass der Lernerfolg bei einer Kombination ausschriftlichem Text und Bildern höher ist als bei schriftlichem Text allein. DiesesPrinzip wird durch ältere Metaanalysen (z. B. Levie und Lentz 1982; Levinet al. 1987) sowie Mayers eigene Arbeiten (z. B. Mayer 1989; siehe auch Mayer2009) empirisch gestützt. Das räumliche Kontiguitätsprinzip (spatial contiguityprinciple bzw. split-attention principle) besagt, dass der Lernerfolg bei einer räum-lichen Integration von schriftlichem Text und Bildern höher ist als bei der räum-lichen Trennung von schriftlichem Text und Bildern. Auch dieses Prinzip wird durchden in einer Metaanalyse ermittelten durchschnittlichen Effekt von ES = 0,72empirisch gestützt (Ginns 2006). Das Modalitätsprinzip (modality principle) besagt,dass der Lernerfolg bei einer Kombination aus mündlichem Text und Bildern höherist als bei einer Kombination aus schriftlichem Text und Bildern. Zwar sprachen dieErgebnisse einer frühen Metaanalyse mit einer durchschnittlichen Effektstärke vonES = 0,72 (Ginns 2005) zunächst für die Gültigkeit des Modalitätsprinzips, jedochwurde in der Zwischenzeit eine Reihe von Studien mit teilweise gegenläufigenBefunden veröffentlicht, sodass der Gültigkeitsanspruch für dieses Prinzip inzwi-schen deutlich eingeschränkt wurde (Sweller et al. 2011). Das Redundanzprinzip(redundancy principle) besagt, dass der Lernerfolg bei einer Kombination ausmündlichem Text und Bildern höher ist als bei einer Kombination aus mündlichemund schriftlichem Text und Bildern. Die in einer Metaanalyse ermittelte Effektstärkevon ES = �0,29 (Adesope und Nesbit 2012) steht jedoch in direktem Widerspruchzur diesem aus der Theorie abgeleiteten Prinzip. Neben diesen vier Prinzipien, diesich unmittelbar auf die Lernwirksamkeit der Kombinationsmöglichkeiten vonmündlichem und schriftlichem Text und Bildern beziehen, wurden in der Forschungzum multimedialen Lernen noch weitere Prinzipien erforscht, z. B. das Kohärenz-prinzip (coherence principle), das zeitliche Kontiguitätsprinzip (temporal contiguityprinciple), das Signalisierungsprinzip (signaling principle) oder das Segmentie-


rungsprinzip (segmenting principle). Wie die metaanalytischen Befunde zu einzel-nen der genannten Prinzipien zeigen, sind jedoch nicht alle Ableitungen aus deneinschlägigen Theorien als belastbare Grundlage für die Gestaltung multimedialerLernumgebungen geeignet.

Untersuchungen haben zudem wichtige Erkenntnisse darüber erbracht, wie unter-schiedlich multimediale Lernumgebungen auf Lernende mit unterschiedlichen Lern-voraussetzungen wirken können. So sollte z. B. beachtet werden, dass Lernende mitgeringerem Vorwissen in höherem Maß von der Anwendung der genannten multi-medialen Design-Prinzipien profitieren als Lernende mit höherem Vorwissen (vgl.Mayer 2014). Des Weiteren konnten Plass und Kollegen (2003) zeigen, dass Ler-nende mit visuellen Lernpräferenzen (die sogenannten Visualizer) von zusätzlicherVisualisierung mehr profitierten, als Lernende mit verbalen Lernpräferenzen (diesogenannten Verbalizer). Für Lernende mit einem hohen Maß an räumlichem Vor-stellungsvermögen erwies sich bildhaft präsentiertes Material hilfreicher als fürLernende mit geringem räumlichem Vorstellungsvermögen. Dabei scheint sich dieseLernervariable besonders dann auszuwirken, wenn der subjektive Schwierigkeits-grad der zu bearbeitenden Aufgabe hoch ist (vgl. Brünken et al. 2000).

1.3 Situierte Perspektive

Die Ansätze des situierten Lernens können als kritische Reaktion auf die dominie-renden kognitiven Ansätze verstanden werden (vgl. Collins et al. 1989; Mandl undKopp 2006b). Einer der zentralen Kritikpunkte ist, dass die kognitiven Ansätze dieKontextgebundenheit von Wissen oft außer Acht lassen und so Gefahr laufen, trägesWissen zu vermitteln, das zwar in Prüfungssituationen angewendet werden kann,aber nicht zur Lösung praktisch relevanter Probleme eingesetzt wird (vgl. Renklet al. 1996). Lernsituationen, so die Annahme, sollten daher durch vielfältige undkomplexe Interaktionen mit der physikalischen und sozialen Umwelt gekennzeich-net sein, um so den Erwerb trägen Wissens zu vermeiden. Ein wichtiger Bestandteilist daher auch die soziale Interaktion innerhalb von Arbeits- und Lerngruppen. Indiesen Gruppen wird im Idealfall Wissen gemeinsam erarbeitet, indem die Lernen-den sich gegenseitig Sachverhalte erklären oder in Diskussionen unterschiedlicheAuffassungen aufeinander treffen (vgl. Stegmann et al. 2011). Die situierten Ansätzestellen die Einbeziehung von authentischen physikalischen und sozialen Kontextenin den Vordergrund und unterstützen die Lernenden bei der Aneignung von Begrif-fen und Werkzeugen (vgl. z. B. Mandl et al. 2002); Mandl und Kopp (2006a) fassendie unterschiedlichen Ansätze in diesem Bereich zu vier wesentlichen Gestaltungs-prinzipien für technologieunterstützte Lernumgebungen zusammen: (1) Authentizitätund Anwendungsbezug durch die Verfügbarkeit realer Probleme und authentischerSituationen; (2) multiple Kontexte und Perspektiven, die die Wissensvermittlungfördern; (3) soziale Lernarrangements wie kooperatives Lernen und Problemlösen,die für den Umgang mit komplexen Problemen und die Entwicklung sozialerKompetenzen wichtig sind, und (4) instruktionale Anleitung und Unterstützung,


wie z. B. die Strukturierung der Interaktion in Gruppen oder Feedback (vgl. Mandlund Kopp 2006a).

In einer Metaanalyse haben Rosen und Salomon (2007) für das Fach Mathematikuntersucht, ob Lernumgebungen, die diese Gestaltungsprinzipien mit Hilfe vondigitalen Medien anwenden, im Vergleich zu traditionellen Lernumgebungen einenEffekt auf den Wissenserwerb im Fach Mathematik haben. Dabei zeigte sich, dassder Effekt solcher Lernumgebungen auf traditionelle Testformate (z. B. Multiple-Choice-Tests) nicht bedeutsam ist (ES = 0,11; fixed-effect-Modell). Werden jedochzur Überprüfung der Effektivität die für situierte Ansätze besser geeignete Testfor-mate für den Wissenserwerb herangezogen (z. B. komplexe Problemlöseaufgaben),zeigt sich ein großer Effekt (ES = 0,90; fixed-effect-Modell) derartiger Lernumge-bungen im Vergleich zu traditionellen Lernumgebungen.

Neben diesem globalen Vergleich computerunterstützter situierter Lernarrange-ments mit traditionellen Lernumgebungen finden sich in der empirischen Literaturauch Metaanalysen, die die Effekte einzelner Komponenten derartiger Lernarrange-ments näher erforscht haben. So wurde z. B. untersucht, welchen Effekt (1) compu-terbasierte Simulationen, die zur Realisierung von Authentizität und Anwendungs-bezug eingesetzt werden können, einen Effekt auf den Wissenserwerb haben. InMetaanalysen zum (2) computerunterstützen kooperativen Lernen wird die Rollesozialer Lernarrangements untersucht.

1.3.1 Simulationsbasiertes Lernen und game-based learningBeim computerunterstützten Lernen mit Simulationen werden mit Hilfe der digitalenMedien authentische Problemsituationen generiert. Darüber hinaus ermöglichensolche Simulationen einen leichten Wechsel der Kontexte, so dass multiple Kontexteeinfacher angeboten werden können. In ähnlicher Weise setzen in den letzten JahrenAnsätze des game-based learning den Schwerpunkt auf die Nutzung digitalerTechnologien zur Schaffung interaktiver virtueller Welten, in denen durch spieleri-sche eigene Erfahrung gelernt werden kann (vgl. Prensky und Thiagarajan 2007).Die Authentizität einer Simulation (bzw einer Spielumgebung) kann bezüglichunterschiedlicher Dimensionen betrachtet werden (vgl. Rehmann et al. 1995; Sorensenet al. 2013). Die Authentizität der Umwelt beschreibt den Grad der Übereinstim-mung der Abbildung in der Simulation mit der realen Umwelt, jedoch ohne notwen-digerweise die Funktionalitäten zu berücksichtigen. Im Rahmen von Flugsimulato-ren bedeutet eine hohe Authentizität der Umwelt z. B., dass das Cockpit einesFlugzeuges detailgetreu nachgebaut wurde und alle Schalter, Hebel und Anzeigenexakt nachempfunden wurden. Dies schließt jedoch nicht notwendigerweise ein,dass die einzelnen Teile der Simulation (Schalter, Hebel, Anzeigen) analog zurRealität funktionieren oder überhaupt bedienbar sind. Die technische Authentizitätbeschreibt den Grad, zu dem die Simulation die realen Funktionen des Problemkon-textes nachbildet. Bei der Simulation einer Notfallsimulation auf einer Intensiv-station sollte z. B. der simulierte Patient realistisch auf Medikamente reagieren.Die psychologische Authentizität einer Simulation beschreibt das Ausmaß, in demdiese die Umsetzung der realen Fertigkeit erfordert, um das simulierte Problem zulösen (deMaria et al. 2010; Sorensen et al. 2013).


Simulationen können sowohl zum Forschenden Lernen (discovery learning; deJong 2006) als auch zum Problembasierten Lernen (Barrows und Tamblyn 1980)eingesetzt werden. Beim Forschenden Lernen sollen sich die Lernenden durch dasFormulieren von Hypothesen, Durchführen von Experimenten und Ziehen vonSchlussfolgerungen aus den dabei gemachten Beobachtungen Wissen über kausaleZusammenhänge selbst erarbeiten. Beim Problembasierten Lernen sollen sich dieLernenden ausgehend von authentischen Problemen Wissen zu deren Lösung aneig-nen, dieses anwenden und so festigen. Bei beiden Ansätzen ermöglicht der Einsatzvon Simulationen u. a. Zeitraffer- oder Zeitlupenfunktionen, die Wiederholbarkeitbeliebiger Abläufe, Individualisierung und die Vermeidung unnötiger Risiken.

Der Einsatz digitaler Medien ist beim simulationsbasierten Lernen und beimGame-based learning vor allem damit begründet, größtmögliche Authentizität herzustellen.So wird zum Beispiel großer Aufwand betrieben, um authentische 3D-Welten zuerschaffen. Die technischen Entwicklungen der letzten Jahre ermöglichen nun Simu-lationen mit hoher Authentizität der Umwelt und hoher technischer Authentizität.Viele einfache Simulationen, die sich vor allem auf die psychologische Authentizitätbeschränken, kommen auch ohne diese neuen Entwicklungen aus.

Im Bereich der Medizin haben zahlreiche Metaanalysen die Effekte von Simula-tionen zur Realisierung problembasierten Lernens untersucht. Meistens werdenjedoch nur Effektstärken im Vergleich zu Kontrollbedingungen ohne Lernphaseberichtet. Zwei Metaanalysen berichten Vergleiche zwischen Kontrollbedingungenmit alternativer Instruktion und simulationsbasiertem Lernen. Dabei zeigten sichsehr große positive Effekte auf den Lernerfolg für die untersuchten Teilgebiete(Laparoskopie: ES = 1,96 bis ES = 2,13; Al-Kadi und Donnon 2013; Interaktionmit Patienten: ES = 2,19; Consorti et al. 2012).

1.3.2 Kooperatives LernenKooperatives Lernen spielt bei der Gestaltung situierter Lernumgebungen einezentrale Rolle. Diese soziale Lernform soll sich dabei positiv auf die Motivationder Lernenden auswirken, die Bearbeitung komplexer Probleme durch das Zusam-menbringen verteilter Ressourcen ermöglichen und durch multiple Perspektiven eintieferes Verständnis der Lerninhalte begünstigen. In der Praxis treten jedoch auchnicht selten entgegengesetzte Phänomene auf: Die Motivation einzelner Lernenderkann z. B. sinken, wenn sie sich entweder darauf verlassen, dass die Gruppe dasfehlende Engagement kompensiert (social loafing; Williams und Karau 1991) oderwenn die Gruppe sich darauf verlässt, dass ein Gruppenmitglied das Problem alleinelöst (Kerr 1983). Auch die Nutzung verteilter Ressourcen ist zunächst damit ver-bunden, dass sich die Lernenden koordinieren müssen. Dabei kann eine suboptimaleKoordination dazu führen, dass mehr Ressourcen für die Organisation der Koope-ration aufgewendet werden, als durch Synergieeffekte gewonnen werden. Studienzum kooperativen Lernen belegen auch, dass Lernende ohne zusätzliche Unterstüt-zung in der Gruppe kaum multiple Perspektiven einbringen und diskutieren. Statt-dessen lässt sich häufig beobachten, dass die Lernenden nur ihre eigene Positiondarstellen, dabei jedoch keinen Bezug auf die Beiträge ihrer Lernpartnerinnen undLernpartner nehmen (vgl. Weinberger et al. 2003).


Digitale Medien im Rahmen computerunterstützten kooperativen Lernens(computer-supported collaborative learning, CSCL) werden vor diesem Hinter-grund vor allem aus zwei Gründen eingesetzt: (1) Die „Prozessverluste“ durch dieKooperation sollen reduziert werden. Digitale Medien zur computervermittelten Kom-munikation wie z. B. Onlinelernumgebungen, Videokonferenzsoftware oder Diskus-sionsforen ermöglichen dabei synchrone und asynchrone Interaktion mit anderenLernenden über große Distanz. Ein prototypisches Beispiel sind Kooperationen zwi-schen Schulklassen aus verschiedenen Ländern, bei denen digitale Medien die schrift-liche und mündliche Kommunikation zwischen den Lernenden erleichtern.

(2) Die kooperativen Aktivitäten sollen so unterstützt werden, dass (a) negativemotivationale Phänomene nicht auftreten und (b) die Qualität der Lernaktivitätengesteigert wird, sodass die Lernenden durch Elaboration und multiple Perspektivenein tieferes Verständnis erwerben. Ein Beispiel für einen solchen Unterstützungsan-satz sind computerunterstützte Kooperationsskripts (Fischer et al. 2013). Die Unter-stützung setzt dabei gezielt an unterschiedlichen Qualitätsdimensionen an, wiez. B. der gleichmäßigen Partizipation, Qualität der Argumentation und der gegen-seitigen Bezugnahme (Transaktivität; vgl. Stegmann et al. 2011).

Grundsätzlich ist kooperatives Lernen im Rahmen situierter Lernumgebungennicht vom Einsatz digitaler Medien abhängig. Digitale Medien ermöglichen jedochdie individualisierte Förderung kooperativen Lernens durch die Präsenz des Medi-ums während der Kooperation. Mit Hilfe der digitalen Medien können Problemebereits während des Kooperationsgeschehens diagnostiziert werden, anstatt evtl. erstim Gruppenprodukt sichtbar zu werden. Hilfestellungen können gezielt in Abhän-gigkeit von der aktuellen Gruppenaktivität gegeben werden, und jedes Gruppenmit-glied kann nach den individuellen Bedürfnissen unterstützt werden.

Means und Kollegen (2013) berichten für e-learning, das kooperative Lernfor-men enthält, einen kleinen positiven Effekt (ES = 0,25), während für Lernende, diesich die Inhalte individuell online erarbeiten sollen, kein Effekt festgestellt wurde(ES = 0,05). Im Bereich des Fremdsprachenerwerbs zeigen sich kleine positiveEffekte computervermittelter Kommunikation (ES = 0,33; Lin et al. 2013 bzw.ES = 0,44; Lin 2014). Dabei wurde für die asynchrone Kommunikation einemittlere Effektstärke (ES = 0,61) ermittelt, während bei synchroner Kommunika-tion eine kleine Effektstärke (ES = 0,313) vorliegt (Lin 2014). Die Metaanalyse vonD’Angelo und Kollegen (2014) konnte zeigen, dass der Effekt von kooperativemLernen mit Simulationen in den naturwissenschaftlichen und mathematischen Fä-chern einen mittleren positiven Effekt hat (ES = 0,69). Eine Metaanalyse von Vogelet al. (im Druck) konnte darüber hinaus belegen, dass Unterstützung mit computer-basierten Kooperationsskripts im Vergleich zu nicht weiter unterstützter Kooperationeinen kleinen positiven Effekt (ES = 0,22) auf den inhaltlichen Wissenserwerb bzw.einen großen positiven Effekt (ES = 0,85) auf die Fähigkeit zum kollaborativenLernen beim computerunterstützten kooperativen Lernen hat.

Die Übersicht der Erkenntnisse aus der Forschung zum Lehren und Lernen mitdigitalen Medien darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass noch eine beträchtlicheLücke zwischen dem Wissen über die Wirksamkeit digitaler Medien auf das Lernenund der breiten, nachhaltigen Implementation digitaler Medien in der pädagogischen


Praxis besteht. Im folgenden Abschnitt stehen daher die Kontextbedingungen erfolg-reicher Implementation digitaler Medien im Fokus.

2 Implementation: Kontextbedingungen des Einsatzesdigitaler Medien

Lehren und Lernen mit digitalen Medien geschieht selten unabhängig von institutio-nellen Kontexten. Digitale Medien werden deshalb zwar oft als die ideale Technologiefür nachhaltig lernende Bildungsorganisationen betrachtet: Durch intelligente Vernet-zung werden Wissensgenerierung, Wissenskommunikation und Wissensnutzung ineiner Form ermöglicht, die heutigen Organisationen die Anpassung an die sich rapideändernden Marktsituationen ermöglicht. Immer häufiger wird allerdings von Kritikerndarauf verwiesen, dass der viel versprechenden Vielfalt an interessanten Projekten mitdigitalen Medien in Bildungsorganisationen kaum nennenswerte Verstetigung gegen-übersteht: Sind die Anschubfinanzierungen erst einmal zu Ende oder die Hauptinitia-toren nicht mehr da, dann finden sich kaumAnsätze zu einer Fortführung. Es fehlt zumBeispiel an qualifizierten Lehrkräften, die neuen Ansätze passen nicht zur bestehendenLernkultur, oder es gibt kein pädagogisches Modell und keine Vision, die die Ver-wendung von Technologien leiten könnten (vgl. Fishman et al. 1998).

Um das Potenzial digitaler Medien auch in Institutionen und Organisationenrealisieren zu können, sind professionelle Modelle der Implementation notwendig.Dabei wird vor der häufig anzutreffenden eindimensionalen Implementationgewarnt, bei der digitale Medien einfach dem Status quo hinzugefügt werden (vgl.Lehmann und Mandl 2006). Mehrdimensionale Ansätze streben einen systemischenWandel an, bei dem Veränderungen nicht isoliert die digitalen Medien betreffen,sondern von weitreichenden Veränderungen auch bei Instruktionsmethoden, Lehr-inhalten, Lehrerqualifikation und Assessment bzw. Prüfungen begleitet werden.Lernende werden auf den Umgang mit den Medien vorbereitet und anschließendweiter begleitet, die Unterstützung des Umfeldes und der Leitung wird sichergestellt.Ein Beispiel für einen solchen mehrdimensionalen Ansatz stellt das Projekt „Digi-tales Lernen Bayern“ dar. Im Rahmen des Projektes werden zentral sowohl techni-sche (eine bayernweite Lernplattform sowie eine Mediathek) und didaktischeRessourcen (ein Infoportal mit Informationen zur didaktischen Gestaltung von Un-terricht mit digitalen Medien und ein Prüfungsarchiv für Jahrgangsstufentests) zurVerfügung gestellt, als auch vielfältige Möglichkeiten zur Weiterbildung der Lehr-kräfte (u. a. Selbstlernmaterialien, e-Sessions und Kursangebote mit der Möglichkeitzur Zertifizierung) angeboten. Im Anschluss an eine mehrjährige Pilotphase mit biszu 90 teilnehmenden Schulen wird das Angebot seit 2014 auf alle bayerischenSchulen ausgeweitet.

Ein umfassendes multidimensionales Modell zur Implementation von E-Learningwurde von Lehmann und Mandl (2006) entwickelt. Das Modell umfasst fünf Stufen.(1) Vision und Initialisierung: Zu Beginn ist eine klare Zieldefinition und Strukturerforderlich. (2) Bildungsdiagnose: Fokussiert werden Aspekte wie Benchmarking,Zielgruppen, inhaltliche und technische Bedarfsermittlung, Investitionskosten.


(3) Konzeption und Design: Neben methodisch-didaktischen Aspekten kommen aufdieser Stufe auch technische Aspekte zum Tragen (E-Learning-Systemarchitektur).(4) Realisierung und Produktion: Es erfolgt die operative Umsetzung der Lernin-halte im Implementationsmodell. (5) Betriebliche Umsetzung: Sie umfasst die be-triebliche Integration und Qualitätssicherung durch Evaluation.

Für die Einschätzung des Implementations-Outcomes von digitalen Medienwerden eine Reihe von Indikatoren vorgeschlagen (vgl. Grimshaw et al. 2006;Michie et al. 2005, 2009; Petermann 2014):

• Akzeptanz beinhaltet, in welchem Maße ein digitales Lernprogramm aus Sichtverschiedener Akteure (z. B. Administratoren und Lernende) als zufriedenstel-lend eingeschätzt wird (Bürg 2005). Aus pädagogisch-psychologischer Sicht istdarüber hinaus auch der erzielte Lernerfolg von Bedeutung.

• Wiedergabetreue erfasst, ob ein Programm so eingesetzt wird, wie im Originalvorgesehen.

• Durchdringung bezeichnet die Integration einer Maßnahme in die betreffendeInstitution.

• Nachhaltigkeit beinhaltet, inwieweit ein Programm verstetigt werden kann und inder Breite zum Einsatz kommt (Wirth 2005).

• Kosten einer Implementation sind abhängig von der Komplexität und dem Um-fang des digitalen Lernprogramms sowie der Anzahl der Teilnehmer (Henseet al. 2005).

Die Vielzahl von Faktoren, die Einfluss auf die Implementation von digitalenMedien nehmen, lassen sich drei Ebenen zuordnen: der individuellen, institutionel-len und gesellschaftlichen Ebene (Beelmann und Karing 2014).

Faktoren auf der individuellen Ebene betreffen zum einen Personen, die konkreteMaßnahmen durchführen (z. B. Lehrer), und zum anderen Personen aus der Ziel-gruppe der Intervention (z. B. Schülerinnen und Schüler). Für beide Gruppen sindEinstellungen, Engagement, Motivation und Kompetenzen bedeutsam. Für denErfolg der Implementation von Programmen ist die Überzeugung der Lernendenund Lehrenden von der Notwendigkeit und dem Nutzen der Maßnahme grundlegend(Euler 2005). Allerdings nutzen Lehrkräfte in Deutschland digitale Medien iminternationalen Vergleich weniger regelmäßig im Unterricht (Eickelmann et al.2014). Insbesondere effektive Verwendungsformen, die aktives Lernen bei denSchülerinnen und Schülern unterstützen, kommen laut dem internationalen Ver-gleich in Deutschland eher selten zum Einsatz. Ein Grund für die suboptimaleNutzung digitaler Medien kann im Wissen und in Einstellungen Lehrender zudigitalen Medien gesehen werden. Beim Einsatz der Programme auf der Basisdigitaler Medien kommt daher der Aus- und Weiterbildung der Lehrenden undTrainer eine besondere Bedeutung zu (Lawless und Pellegrino 2007).

Auf institutioneller Ebene beeinflussen Kommunikationsstrukturen der beteilig-ten Institutionen die Implementation. Das Schulklima – gemeinsame Entscheidungs-findung, Vertrautheit, Offenheit und Zusammenarbeit – ist für eine erfolgreicheImplementierung von Programmen im schulischen Kontext entscheidend. Dabei


sind die Kooperation der Lehrkräfte untereinander und die Unterstützung durch dieSchulleitung ausschlaggebend. Konflikte innerhalb der Institutionen können dieImplementierung negativ beeinflussen (Beelmann und Karing 2014; Gräsel undParchmann 2004).

Die Umsetzung von Programmen ist nicht allein eine individuelle und institutio-nelle Aufgabe, sondern auch von politisch-administrativen und gesellschaftlichenEinflüssen und Prozessen gekennzeichnet. So ist die erfolgreiche Implementationvon Maßnahmen zur Einführung digitaler Medien abhängig von den finanziellenund strukturellen Ressourcen, die die Gesellschaft bereitstellt. In diesem Kontextsind zwei grundlegende Strategien in der Diskussion (Gräsel und Parchmann 2004):die Top-down-Strategie und die symbiotische Strategie. Bei ersterer findet dieInitiierung der jeweiligen Maßnahme durch eine externe Instanz bzw. durch externeExperten statt. Im Unterschied dazu setzen in der symbiotischen Strategie mehrereAkteure mit unterschiedlichem Expertisegrad das jeweilige Programm gemeinsamdurch (Gräsel und Parchmann 2004).

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass im Rahmen der Implementationdigitaler Medien drei zentrale Aspekte von Bedeutung sind: Erstens erscheint dieVerwendung multidimensionaler Implementationsmodelle ratsam, zweitens sindrelevante Outcome-Indikatoren zu berücksichtigen und drittens spielt die Berück-sichtigung der drei wesentlichen Implementationsebenen eine entscheidende Rolle.

3 Fazit

In der Diskussion um den Einsatz digitaler Medien zur Förderung des Lernens wirdregelmäßig die Befürchtung geäußert, dass digitale Medien mehr schaden als nützen(Spitzer 2012). Die vorliegende Übersicht der Effekte digitaler Medien auf dasLernen zeigt für den instruktionalen Einsatz (d. h. im Rahmen von Kindergarten,Schule, Hochschule und Weiterbildung) jedoch keinen einzigen negativen Effekt aufdas Lernen. Es sind aber auch nicht alle beliebigen Einsatzformen digitaler Medientraditionelleren Lernarrangements ohne digitale Medien eindeutig überlegen. Digi-tale Medien haben nicht per se eine bestimmte Wirkung, sondern die Wirkung hängtstark davon ab, wie und wofür sie eingesetzt werden. Im Folgenden soll daher kurzzusammengefasst werden, unter welchen Voraussetzungen digitale Medien positiveEffekte auf das Lernen erwarten lassen und unter welchen nicht.

Wann funktioniert Lernen mit digitalen Medien nicht (besser als traditionelleLehre ohne digitale Medien)? Wenn Technologien die Begrenzungen und denAufforderungscharakter der Lernsituation nicht in Richtung aktiven und interaktivenLernens verändern. Reine Onlinekurse heben bestimmte Begrenzungen (räumlichund zeitlich) auf. Ohne zusätzliche Unterstützung werden die möglichen Aktivitätender Lernenden jedoch nicht ausreichend in Richtung effektiver Lernaktivitätengelenkt. Eine stark lehrerzentrierte Ausrichtung des Angebotes oder ein kollabora-tives Lernsetting sind laut Metaanalysen (Means et al. 2013) mögliche Maßnahmen,um die Aktivitäten der Lernenden entsprechend positiv zu beeinflussen.


Ein weiterer Aspekt ist die Passung von (Lern-)Aktivitäten und Lernziel. Werdendigitale Medien einerseits eingesetzt, um situiertes Lernen zu realisieren, sindEffekte auf eher traditionelle Indikatoren eher gering (Rosen und Salomon 2007).Anderseits sind drill-and-practice-Anwendungen deutlich weniger effektiv, wennsie in situierten Lernkontexten (z. B. game-based learning) eingesetzt werden(Wouters et al. 2013).

Wann funktioniert Lernen mit digitalen Medien (besser als traditionelle Lehreohne digitale Medien)? Wenn Technologien für die instruktionalen Ziele spezifischeLernaktivitäten fördern, die ohne digitale Medien nur sehr aufwändig angeregtwerden könnten. Herausragendes Beispiel sind hier computerunterstützte Simula-tionen, die erfahrungsbasiertes Lernen in Bereichen ermöglichen, in denen dasLernen mit echten Problemfällen zu gefährlich oder zu teuer wäre. Ein Beispiel füreinen solchen Bereich sind die Simulation von laparoskopischen Eingriffen in dermedizinischen Ausbildung. Aber nicht nur computerbasierte Simulationen könnenso spezifisch Lernen unterstützen. Computer-assissted instruction, drill-and-prac-tice sowie kognitive Tutoren können, wenn sie spezifisch für den Erwerb bzw. dieFestigung bestimmter Fertigkeiten konzipiert werden, diese Fertigkeiten deutlichfördern (Chiu 2013; Kulik und Fletcher 2016; Ma et al. 2014).

Ansätze der Praxis nehmen diese Erkenntnisse der Grundlagenforschung jedochoft kaum zur Kenntnis. Stattdessen werden häufig Ad-hoc-Lösungen realisiert. Oftwird der Einsatz digitaler Medien ausgehend von den vorhandenen technischenMöglichkeiten geplant anstatt auf Basis empirischer Evidenz zu lehr-lerntheore-tischen Ansätzen. Damit diese Kluft zwischen Forschung und Praxis verkleinertwerden kann, erscheinen zwei Maßnahmen vielversprechend: (1) die systematischeSynthese der vorhandenen Evidenz sowie die (2) Bereitstellung aktueller empiri-scher Evidenz für Praktiker in gut verständlicher Form. Mit dem steigenden Umfangan empirischen Befunden zum Lernen mit digitalen Medien wird die Befundlage indiesem Bereich nicht nur differenzierter, sondern auch unübersichtlicher. Projektewie das What Works Clearinghouse™ (z. B. Gersten et al. 2009) oder das ClearingHouse Unterricht der Technischen Universität München versuchen, den aktuellenForschungsstand zu aktuellen Themen zeitnah zusammenzufassen. Wecker undKollegen (im Druck) schlagen darüber hinaus vor, empirische Befunde in Form„metaanalytischer Rohdaten“ unabhängig von der Publikation in einer Zeitschrift instandardisierter Form öffentlich zugänglich zu machen. Sie erhoffen sich durchsystematische Sammlung dieser Daten in einer zentralen Datenbank eine geringereVerzerrung durch selektive Publikation, die Reduzierung von Fehlern bei der Syn-these der Befunde sowie eine Steigerung der Effizienz bei der Synthese der vorhan-denen Forschungsergebnisse. Die systematische Synthese kann jedoch nur der ersteSchritt sein, um die gewonnenen Erkenntnisse in der Praxis zu nutzen.

Abschließend lässt sich festhalten, dass der Einsatz digitaler Medien unter be-stimmten Voraussetzungen einen positiven Einfluss auf den Wissenserwerb hat.Damit jedoch digitale Medien einen nachhaltigen positiven Einfluss auf das Lernenin Schule, Hochschule, Aus- undWeiterbildung haben können, muss die vorhandeneund zukünftige Evidenz noch systematischer zusammengefasst werden, die gewon-nen Erkenntnisse in angemessener Form an Praktiker kommuniziert werden und


günstige Rahmenbedingungen für den Einsatz digitaler Medien an den entsprechen-den Institutionen geschaffen werden.

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