Schulen als Makerspace gestalten – Potentiale der digitalen Unterrichtsgestaltung

Potentiale des Unterrichtens mit digitalen Medien

Neben dem Einüben der Grundkompetenzen im Umgang mit digitalen Medien kann und muss moderner Unterricht auch die kreativen und produktiven Potentiale der immer leistungsfähigeren Soft- und Hardware der aktuellen Gerätegeneration nutzen und Lernenden Anregungen bieten, sich zu kompetenten und selbstbestimmten Gestalterinnen und Gestaltern ihrer Umwelt zu entwickeln. Durch die Möglichkeiten aktueller Makerspaces mit 3D-Druckern, Lasercuttern und CNC-Fräsen, die sich mittlerweile nicht nur in Fablabs sondern immer häufiger auch an Schulen finden, werden dabei die Grenzen zwischen der digitalen und der analogen Sphäre immer durchlässiger.

Gerade in den Naturwissenschaften kann so die Freude am Forschen und Entdecken, aber auch kreativem Gestalten nachhaltig gefördert werden. Sei es beim wissenschaftlichen Experimentieren, beim Steuern und Programmieren von Robotern und Mikrocontrollern, beim App-Programmieren, beim Erstellen von komplexen Anwendungen, etwa im Bereich von Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR), bis hin zum Designen und Drucken eigener Roboterteile mit CAD und 3D-Drucker.

Anforderungen an schulische Hard- und Software

Ein schulisches Ökosystem aus Hard- und Software sollte daher zur Unterstützung solcher Anwendungen leistungsfähige mobile Endgeräte bieten, die sich flexibel in den unterschiedlichsten Unterrichtsszenarien einsetzen lassen, mit einer einfachen und sicheren Verwaltung von Apps und Nutzern, Erweiterungsmöglichkeiten wie einem Classroom-Management und mit einem einfachen Zugang zu umfangreichen Materialien, Apps und Anwendungen passend für den Unterricht. Nützlich ist ein offenes System, das nicht nur die Entwicklung von Third-Party-Anwendungen unterstützt sondern auch die Werkzeuge bereitstellt, mit denen Schülerinnen und Schüler im System selbst auch komplexere Anwendungen programmieren können.

Das Samsung Neues Lernen Lösungspaket

Das Samsung Neues Lernen Lösungspaket bietet ein solches Ökosystem. Für das Open-Source-Betriebssystem Android Enterprise sind eine Vielzahl von etablierten und leistungsfähigen Entwicklungsumgebungen verfügbar und die Hardware lässt sich bis auf die Schnittstellenebene, wie USB-Eingang und WLAN-Adapter, ansprechen. Die Möglichkeit, Apps direkt und ohne den Umweg über einen Appstore zu entwickeln, zu testen und zu verteilen kann die App-Programmierung erleichtern und den Einstieg einfach machen, auch für jüngere Schülerinnen und Schüler.

Die Hardwaregrundlage ist das neue Galaxy Tab S6 Lite mit aktueller Technik. Ein Highlight für den schulischen Einsatz ist dabei, wie seit Jahren, der batterielose, sehr präzise digitale Stift mit Wacom-Technologie, mit dem die Schülerinnern und Schüler die seit der Grundschule eingeübten stiftbasierten Arbeitsweisen nahtlos in die digitale Sphäre übertragen können. Das sehr weit­verbreitete Betriebssystem Android ist mit einer Vielzahl von gängigen browserbasierten Lehr- und Lernplattformen kompatibel und nahezu überall anschlussfähig.

Mit Samsung Knox Manage gibt es ein sehr leistungsfähiges Werkzeug zur Administration der Tablets, das die Nutzerverwaltung und das Pflegen der installierten Apps unterstützt und mit dem sich verschiedene Nutzer- und Sicherheitsszenarien bis hin zum Kioskmode realisieren lassen. Insgesamt spielen Datenschutz und Sicherheit eine zentrale Rolle bei Samsung Neues Lernen. Die Anbindung an das Antares Project bietet außerdem Zugriff auf die mit mehr als 110.000 Inhalten sehr umfangreichen Lehr- und Lernmaterialien der Landes- und Kreismedienzentren. Diese sind auf deutschen Servern gehostet und es gibt kein Nutzertracking. Auf der Geräteseite bietet die mehrfach von staatlichen Organisationen, wie der Common Criteria oder FIPS140-2, zertifizierte Plattform Samsung Knox Sicherheit gegenüber Angriffen von außen.

Einsatz im Unterricht: Erfahrungsbericht und Fazit

In den vergangenen fünf Jahren habe ich in einer Vielzahl von Schülerprojekten im Unterricht, in Wahlkursen und in P-Seminaren die Flexibilität, Offenheit und Sicherheit der Android-Plattform schätzen gelernt. Sei es beim Einsatz in Tabletklassen im Physik-Unterricht als Messsystem und zur Dokumentation von Experimenten, in der RoboAG beim Programmieren und Steuern der Roboter und dem Designen und 3D-Drucken von Bauteilen oder beim Erstellen von aufwändigen Augmented und Virtual Reality Anwendungen.

Vor allem das letzte Projekt zeigt die Bandbreite der Möglichkeiten der Android-Plattform: Mittels 3D-Scanning-Apps wurden von den Schülerinnen und Schülern von realen Objekten, zum Beispiel einem Herzmodell aus der Biologie-Sammlung, einem Augenmodell oder einem Modell eines Kopfes, ein digitales 3D-Modell erstellt, skaliert und dann auf einem 3D-Drucker im Klassensatz ausgedruckt. In der Entwicklungsumgebung Unity3D wurde eine Android-App erstellt, die diese Modelle augmentiert (anreichert), das heißt beim Blick durch ein Mobile Device werden zum realen Objekt weitere Informationen, virtuelle Modelle oder Ähnliches eingeblendet (beim Herz etwa Schnittbilder durch das Herz und ein animiertes, schlagendes Herz, das den Blutfluss zeigt). Die Modelle und die App sind seither im Unterricht im Einsatz. Die beteiligten Schülerinnen und Schüler haben sich und ihre Arbeit bei diesem Projekt als sehr wirksam erlebt, da sie nahezu alles von Grund auf selbst erstellt haben.

Daher plädiere ich dafür, dass ein Hard- und Softwarekonzept für eine Schule neben üblichen Unterrichtsszenarien auch ein solches "Makerspace-Szenario" ermöglichen sollte. Samsung kann mit dem Neues Lernen Lösungspaket und mit seinen mobile Endgeräten dazu beitragen.