Nicht zuletzt aufgrund des coronabedingten Distanzlernens hat die digitale Entwicklung an unseren Schulen an Fahrt aufgenommen. Das Einbinden digitaler Medien in den Unterricht rückte für zahlreiche Lehrkräfte immer mehr in den Fokus. Auch und gerade in den naturwissenschaftlichen Fächern bietet sich der Einsatz fachspezifischer digitaler Werkzeuge aufgrund der techniknahen Themen an. Aber welche digitalen Tools sind für den naturwissenschaftlichen Unterricht besonders geeignet und wie lassen sie sich in den Lernprozess integrieren? Wir stellen Ihnen fünf digitale Tools für eine gelungene Unterrichtsgestaltung in den Fächern Biologie, Chemie, Mathematik und Physik näher vor.
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PhET – naturwissenschaftliche Simulationen im Unterricht
Digitale Simulationen dienen in den Naturwissenschaften als wichtiges Hilfsmittel, um den Unterricht rund um komplizierte Modellvorstellungen und abstrakte Prozesse anschaulicher und verständlicher zu gestalten sowie für den nötigen Motivationsschub zu sorgen. Auf der Plattform PhET finden sich viele derartige Online-Simulationen zu verschiedenen naturwissenschaftlichen Fächern. Sie können über jeden Internetbrowser und teilweise auch über das Smartphone geöffnet werden. Dabei ist die Einsatzmöglichkeit der digitalen Simulationen vielfältig: Ob als problemorientierter Einstieg, zur Wiederholung oder aber zur Erarbeitung neuer Zusammenhänge. Gerade in der Unterrichtsphase der Erarbeitung bietet es sich an, die Simulationen zusammen mit passenden Aufgaben zur Verständniskontrolle sowie zum Transferbezug in Arbeitsblätter einzubinden.
Auf die Simulationen abgestimmtes Unterrichtsmaterial ist für viele naturwissenschaftliche Fächer vorhanden. So können die Lernenden im Chemieunterricht das Prinzip der elektrostatischen Anziehung, Molekülgeometrien, die Reaktionsgeschwindigkeit oder reversible Reaktionen erarbeiten oder im Fächerverbund Naturwissenschaften & Technik den Bau eines Atoms erkunden. Mithilfe von PhET-Simulationen können Ihre Schüler:innen auch die Selektionsfaktoren im Fach Biologie betrachten oder im Mathematikunterricht Linearkombinationen von Vektoren beim Drohnenflug bestimmen.
Vor- und Nachteile von PhET auf einen Blick:
✅ einfache Bedienung
✅ keine Werbung
✅ kein Account benötigt
✅ kostenlose Browserversion
❌ nicht alle Simulationen auf Deutsch verfügbar
❌ Appversion kostenpflichtig
Flora Incognita – App zur Artenbestimmung im Biologieunterricht
Begegnungen mit der Natur sind im Bildungsplan des Faches Biologie ein elementarer Bestandteil. Insbesondere die Bestimmung von Arten bei Exkursionen in verschiedene Ökosysteme wie Wald, Wiese, Teich etc. stellt ein wesentliches Element des Anfangsunterrichts dar. Mit verschiedenen Apps können die Schüler:innen Arten weitgehend selbstständig bestimmen. Die digitalen Tools können somit unterstützend für einen guten und motivierenden Biologieunterricht eingesetzt werden. Ein Beispiel ist die App Flora Incognita zur automatischen Artenbestimmung von Pflanzen. Lassen Sie Ihre Klasse beispielsweise mit Unterstützung der App ein eigenes Herbarium anlegen, z. B. in Form einer kreativen PowerPoint-Präsentation.
Vor- und Nachteile von Flora Incognita auf einen Blick:
✅ einfache Bedienung
✅ keine Registrierung notwendig
✅ Fotos hochladen und Art bestimmen
❌ GPS und Datenverbindung erforderlich
❌ nicht immer zuverlässig
❌ viele lateinische Fachbegriffe
Auch zur Bestimmung von Pilzen oder von Vogelarten und Insekten können digitale Apps unterstützend im Unterricht oder zur Erledigung von Hausaufgaben Anwendung finden.
Chemix.org – Chemische Versuchsaufbauten digital zeichnen
Versuchsaufbauten durch Zeichnungen zu visualisieren und Versuche zu planen ist ein wichtiges Kernelement des naturwissenschaftlichen Unterrichts, insbesondere im Fach Chemie. Ein Beispiel für ein digitales Tool zur Darstellung von Versuchsapparaturen ist Chemix.org. Es kann von Ihnen als Lehrer:in zur Erstellung Ihres Unterrichtsmaterials ebenso genutzt werden wie von Ihren Schüler:innen zur Visualisierung Ihrer Schülerexperimente. Auch für Hausaufgaben wie die Erstellung von Grafiken für Versuchsprotokolle oder für das Illustrieren von Referaten, Präsentationen oder Hausarbeiten in den Fächern Chemie, Biologie und Physik kann das Tool von den Lernenden genutzt werden. Das Tool funktioniert am Computer, Notebook oder Tablet.
Vor- und Nachteile von Chemix.org auf einen Blick:
✅ intuitive Bedienung
✅ Laborgeräte für Chemie, Biologie und Physik
✅ keine Registrierung notwendig
❌ auf Englisch
❌ nicht alle Laborgeräte in kostenloser Version verfügbar
Phyphox – Physikalische Experimente mit dem Smartphone
Motivieren Sie Ihre Schüler:innen durch eine besondere Art der Versuchsplanung und -durchführung. Lassen Sie die Lernenden ihre physikalischen Experimente doch einmal mit dem Smartphone selbstständig planen, durchführen und auswerten. Diese Möglichkeit bietet die App Phyphox. Mit ihr können zahlreiche Experimente rund um die unterschiedlichen Sensoren des Smartphones durchgeführt werden – sei es das Magnetometer, das Gyroskop, der Beschleunigungs-, Licht-, Druck- oder Näherungssensor. Ein Beispiel für die Verwendung der App im Physikunterricht ist das Analysieren von Bewegungen in der Mechanik.
Vor- und Nachteile von Phyphox auf einen Blick:
✅ keine Werbung
✅ Passende Lernvideos, Hilfestellungen etc.
✅ Werteexport zur Weiterverarbeitung möglich
❌ funktioniert nicht bei gesperrtem Bildschirm
MathCityMap – Mathematik draußen mit dem Smartphone erleben
Durch die webbasierte, interaktive App MathCityMap können Ihre Schüler:innen sich an realen Orten mit mathematischen Aufgaben verschiedener Themenbereiche auseinandersetzen. Mit den sogenannten Mathetrails können die Lernenden reale Stadtspaziergänge oder eine Rätselrallye inklusive zu lösender Aufgaben bewältigen. Im Unterricht oder auch als Hausaufgabe wirken die Mathetrails motivierend und kognitiv aktivierend.
Vor- und Nachteile von MathCityMap auf einen Blick:
✅ einfache Bedienung
✅ vorgefertigte Routen nach Klassenstufen und Themen sortiert
✅ viele verschiedene Themenbereiche
✅ Lösungshilfen
❌ Lösungswege werden nicht kontrolliert
❌ nicht für jede Stadt vorgefertigte Routen
❌ erst nach Registrierung eigene Routen erstellbar
❌ aufwendige Vorbereitung
Digitale Tools für den Unterricht in Naturwissenschaften gibt es zu den unterschiedlichsten Themengebieten. Sicherlich lässt sich auch in Ihre nächste Unterrichtseinheit in Biologie, Chemie, Mathematik oder Physik die Bearbeitung einer Aufgabe über Laptop, Smartphone, IPad und Co. integrieren. Probieren Sie es einfach aus und lernen Sie, welche Apps und Programme für Sie und Ihre Klasse am besten funktionieren. Für welches Tools Sie sich auch entscheiden – ein Zugewinn von Abwechslung und Motivation in Ihrem Unterricht ist sicher!
