Herausforderungen für Bildungssysteme im Zuge der Digitalisierung eine internationale Perspektive

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1 Herausforderungen für Bildungssysteme im Zuge der Digitalisierung eine internationale Perspektive Vortrag im Rahmen der Fachtagung Digitale Kompetenz 21 PH Schwyz Prof. Dr. Birgit Eickelmann Goldau, 20. Mai 2017

2 Ausgangslage Technisierung und Digitalisierung aller Lebens- und Arbeitsbereiche Bedeutung von digitalen Kompetenzen: kompetenter Umgang mit neuen Technologien und digitalen Informationen in Wissens- und Informationsgesellschaft zunehmend unerlässlich Anforderung an Schulen: digitale Kompetenzen zu vermitteln weltweit immer nachdrücklicher formuliert Anforderung an Schulen und Schulsysteme gesellschaftliche Teilhabe: selbstbestimmtes Handeln ermöglichen Bildungsgerechtigkeit herstellen: digitale Spaltung vermeiden bei gleichzeitiger Förderung der Leistungsspitze Abnehmerperspektive: Vermittlung zukunftsfähiger Kompetenzen

3 Ausgangslage Pädagogisch-technologische Perspektiven Umsetzung von pädagogischen Innovationen mit neuen Technologien: mobiles Lernen, BYOD (bring your own device), Virtual Reality, Verbindungen zu informatischer Bildung Quelle: Quelle: Pädagogische Zielperspektiven bestmögliche Unterstützung aller Lernenden Unterstützung individueller Lernprozesse Vermittlung fachlicher und überfachlicher Kompetenzen

4 Ausgangslage Verbesserung von Anwendungskompetenzen Learn to use ICT Umgang mit neuen Technologien erlernen Use ICT to learn Potenziale neuer Technologien für das fachliche Lernen nutzen Unterstützung des fachlichen Kompetenzerwerbs durch besondere Möglichkeiten der Wissenserschließung im Fachunterricht Vermittlung des kompetenten und reflektierten Umgangs mit neuen Technologien und digitalen Informationen Erwerb von Medienkompetenz bzw. sogenannter digitaler Kompetenzen Unterricht und Lernprozesse neu denken und innovieren Realisierung neuer Lern- und Unterrichtsformen Nutzung der Potenziale neuer Technologien für Lernprozesse Veränderung der Lernkultur

5 Ausgangslage Notwendig: Zuverlässige empirische Erkenntnisse im Bereich der digitalen Bildung, die Steuerungswissen sowie Impulse für Weiterentwicklungen bereitstellen.

6 Studie ICILS ICILS (International Computer and Information Literacy Study) international vergleichende Schulleistungsstudie Bildungsmonitoring IEA-Studie internationales Forschungszentrum ACER in Melbourne ICILS 2013 erstmalig computerbasierte Schülertests (8. Jgst.) zusätzlich Erhebung von Rahmenbedingungen des Kompetenzerwerbs Teilnehmerländer u.a. Schweiz und Deutschland ICILS 2018 zweiter internationaler Vergleich (repräsentative Schul-, Lehrer- und Schülerstichprobe) Status Quo und Trend Berichtlegung: November 2019 internationale Zusatzoption ( neu ): Computational Thinking Feldtest im Frühjahr 2017

7 Studie ICILS Computer- und informationsbezogene Kompetenzen von Achtklässlerinnen und Achtklässlern im internationalen Vergleich (ICILS 2013) Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern in Deutschland (523 Punkte) und in der Schweiz (526 Punkte) im internationalen Mittelfeld (kein signifikanter Unterschied) Teilnehmer M (SE) SD (SE) I II III IV V Tschechische Republik 553 (2.1) 62 (1.6) Kanada (O.) 547 (3.2) 73 (2.2) Australien 542 (2.3) 78 (1.6) 3 Dänemark 542 (3.5) 69 (2.0) Polen 537 (2.4) 77 (1.7) 1 2 Norw egen 537 (2.4) 72 (1.6) Republik Korea 536 (2.7) 89 (1.5) 3 Niederlande 535 (4.7) 82 (2.9) 2 Kanada (N. & L.) 528 (2.8) 80 (2.3) 3 Schw eiz 526 (4.6) 72 (2.6) VG EU 525 (1.1) 77 (0.7) Deutschland 523 (2.4) 78 (2.0) Slow akische Republik 517 (4.6) 90 (3.3) 2 5 Russische Föderation 516 (2.8) 77 (1.7) 2 3 Hongkong 509 (7.4) 95 (4.8) VG OECD 516 (0.9) 79 (0.6) Kroatien 512 (2.9) 82 (1.7) Slow enien 511 (2.2) 69 (1.2) Internat. Mittelw ert 500 (0.9) 81 (0.6) Litauen 494 (3.6) 84 (2.6) Chile 487 (3.1) 86 (2.5) 3 Argentinien (B. A.) 450 (8.6) 94 (4.0) 5 Thailand 373 (4.7) 96 (2.6) Türkei 361 (5.0) 100 (3.0) Perzentile: 5% 25% 75% 95% Mittelwert und Konfidenzintervall ( 2 SE) Teilnehmer, die signifikant über dem M ittelwert von Deutschland liegen (p <.05). Kein signifikanter Unterschied zum M ittelwert in Deutschland. Teilnehmer, die signifikant unter dem M ittelwert von Deutschland liegen (p <.05). 1 2 Kursiv gesetzt sind die Benchmark-Teilnehmer. Die nationale Zielpopulation entspricht nicht der 8. Jahrgangsstufe. Die Gesamtausschlussquote liegt über 5%. Bos, Eickelmann & Gerick, 2014; Fraillon et al., 2014

8 Studie ICILS Häufigkeit der Computernutzung durch Lehrpersonen im Unterricht im internationalen Vergleich (ICILS 2013) (Angaben der Lehrpersonen in Prozent) 4 5 A B Jeden Tag Mindestens einmal in der Woche, aber nicht jeden Tag Mindestens einmal im Monat, aber nicht jede Woche Weniger als einmal im Monat Nie Kursiv gesetzt sind die Benchmark-Teilnehmer. Die Lehrer- und Schulgesamtteilnahmequote liegt unter 75%. Abweichender Erhebungszeitraum. Teilnehmer A Kanada (N. & L.) Australien Kanada (O.) Dänemark Hongkong Norwegen Niederlande 5 Russische Föderation Republik Korea Litauen Slowenien Tschechische Republik VG OECD Chile Internat. Mittelwert VG EU Slowakische Republik Thailand Türkei Polen Kroatien 4 Deutschland Differenzen zu 100 Prozent sind im Rundungsverfahren begründet. Aufgrund der sehr geringen Rücklaufquoten für die Lehrerbefragung können keine Befunde für Argentinien (Buenos Aires) und die Schweiz angeführt werden % der Lehrpersonen Eickelmann, Schaumburg, Drossel & Lorenz, % 25% 50% 75% 100%

9 Studie ICILS April 2015 Oktober 2016 Berichtlegung Nov Beschluss über KMK-Strategie zur Bildung in der digitalen Welt Dezember 2016 Juli 2015: Bundestagsbeschluss

10 Studie ICILS Weitere internationale Entwicklungen Tschechische Republik ( Platz 1 ) sehr zufrieden; ist im 2. ICILS-Zyklus nicht dabei (-> kann sich nur verschlechtern ) Norwegen fühlte sich bestätigt, dass die Einführung des nationalen Curriculums mit digitalen Kompetenzen als Schlüsselkompetenz Wirkung entfaltet hatte Australien ebenfalls, führt zudem seit 2005 nationale ICT-Literacy-Tests in verschiedenen Jahrgangsstufen durch, keine neuen Erkenntnisse Niederlande eher enttäuscht, da die Wirksamkeit schulischer Bildung mit IT nicht nachweisbar war und hier (wie sonst nur in Deutschland und der Schweiz) die schulische Computernutzung durch Schülerinnen und Schüler negativ (!) mit den computer- und informationsbezogenen Kompetenzen korrelierte Weitere Länder neugierig geworden, u.a. USA, Finnland, Frankreich, Italien, Luxemburg, und nehmen nun an ICILS 2018 teil

11 Weiteres Vorgehen im Rahmen des Vortrags Ergebnisse zum Informatikunterricht/ informationstechnischer Unterricht Informationen zu ICILS 2018 und zur Zusatzoption Computational Thinking Abschluss: Perspektiven für die Entwicklung von Bildungssystemen

12 Weiteres Vorgehen im Rahmen des Vortrags Ergebnisse zum Informatikunterricht/ informationstechnischer Unterricht

13 Ergebnisse ICILS 2013 und Informatikunterricht Häufigkeit der Nutzung von Computern in den Fächern im internationalen Vergleich (Angaben der Schülerinnen und Schüler in Prozent, Kategorie mindestens in einigen Stunden) Teilnehmer Deutsch bzw. Testsprache Fremdsprache Mathematik Naturwissenschaften Geisteswissenschaften Informatik % % % % % % 3 Argentinien (B. A.) Australien Chile Dänemark Deutschland Hongkong Kanada (N. & L.) Kanada (O.) Kroatien Litauen Niederlande Norwegen B Polen Republik Korea Russische Föderation Schweiz Slowakische Republik Slowenien Thailand % nutzen 63,6% Kursiv gesetzt sind die Benchmark-Teilnehmer. 1 Die nationale Zielpopulation entspricht nicht der 8. Jahrgangsstufe. 2 Die Gesamtausschlussquote liegt über 5%. 3 Die Schüler- und Schulgesamtteilnahmequote liegt unter 75%. 5 Abweichender Erhebungszeitraum. B Für Norwegen liegen keine Angaben zur Computernutzung im Fach Informatik vor. Tschechische Republik Türkei Internat. Mittelwert VG EU VG OECD Eickelmann, Schaumburg, Drossel & Lorenz (2014, S. 214)

14 Ergebnisse ICILS 2013 und Informatikunterricht Leistungsdifferenzen in computer- und informationsbezogenen Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler Informatik Informatik Leistungs Teilnehmerländer belegt nicht belegt differenz Leistungsdifferenz A : M (SE) M (SE) Δ (SE) Deutschland 516 (3.6) 556 (2.6) -40 (4.6) 1 Schweiz 519 (4.9) 555 (3.8) -36 (5.6) VG EU 521 (1.2) 538 (1.9) -16 (2.0) SuS, die das Fach belegen, erzielen geringere Kompetenzen im Vergleich zu denen, die das Fach nicht belegen. 1 A Teilnehmer mit signifikanter Leistungsdifferenz (p <.05). Die Schüler- und Schulgesamtteilnahmequote liegt unter 75%. Inkonsistenzen in berichteten Differenzen sind im Rundungsverfahren begründet. IEA: International Computer and Information Literacy Study 2013 ICILS 2013 Kompetenzunterschiede: D: 40 Leistungspunkte CH: 36 Leistungspunkte VG EU: 16 Leistungspunkte Formulierung der Frage: Wie häufig nutzt du während des Unterrichts einen Computer in den folgenden Fächern oder Fachbereichen? [Informatik, Informationstechnischer Unterricht o.ä.]. Als Antwortmöglichkeiten standen den Schülerinnen und Schülern die Optionen nie, in einigen Unterrichtsstunden, in den meisten Unterrichtsstunden, in jeder bzw. fast jeder Unterrichtsstunde und ich belege dieses Fach bzw. diese Fächer nicht zur Verfügung. Eickelmann & Drossel, 2016

15 Ergebnisse ICILS 2013 und Informatikunterricht Differenzen in den computer- und informationsbezogenen Kompetenzen zwischen Schülerinnen und Schülern, die Computer im Informatikunterricht nutzen und denen, die nie Computer im Informatikunterricht nutzen Teilnehmerländer keine Computer- Computer- Leistungs nutzung nutzung differenz Leistungsdifferenz A : M (SE) M (SE) Δ (SE) Deutschland 529 (4.7) 497 (4.4) 32 (6.4) 1 Schweiz 526 (5.5) 507 (6.6) 19 (7.5) VG EU 527 (1.3) 499 (2.0) 28 (2.1) Für die Schülergruppe, die das Fach belegt und dort auch Computer nutzt, sind die Kompetenzen in CIL höher (D: 32 Punkte; CH: 19 Punkte, VG EU: 28 Punkte). Teilnehmer mit signifikanter Leistungsdifferenz (p <.05). 1 A Die Schüler- und Schulgesamtteilnahmequote liegt unter 75%. Inkonsistenzen in berichteten Differenzen sind im Rundungsverfahren begründet. IEA: International Computer and Information Literacy Study 2013 ICILS 2013 Eickelmann & Drossel, 2016

16 Ergebnisse ICILS 2013 und Informatikunterricht Mögliche Erklärungen Zusammenfassung: Überschneidungen Informatik CIL (ICILS und 2013) CIL und in Informatik ICILS 2013 scheinbar nicht sehr groß (wurde auch nie behauptet ) Informatikunterricht mit Computer in Deutschland an Gymnasien möglicherweise häufiger (vgl. Bos, Eickelmann & Gerick, 2014) In Deutschland: Jungen erreichen geringere CIL-Kompetenzen (D: 16 Leistungspunkte Unterschied), Jungen wählen häufiger Informatik, wenn Informatik optional Qualität von Informatikunterricht wichtig; anspruchsvollerer Informatikunterricht für CIL möglicherweise eher unterstützend Perspektive: Sich noch genauer als bisher mit dem Zusammenspiel der Vermittlung von Medienkompetenz, digitaler Kompetenzen und Kompetenzen im Bereich Informatik beschäftigen. Synergien ergeben sich offensichtlich nicht automatisch.

17 Weiteres Vorgehen im Rahmen des Vortrags Informationen zu ICILS 2018 und zur Zusatzoption Computational Thinking

18 ICILS 2018 Computer- und informationsbezogene Kompetenzen im zweiten internationalen Vergleich als Bildungsmonitoring Ziele ICILS 2018 und Zusatzoption Computational Thinking Erhebung Status Quo der computer- und informationsbezogenen Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern (Jgst. 8) Ermöglichung von Vergleichen mit ICILS-2013-Ergebnissen im Hinblick auf Entwicklungstendenzen ( Trends ) Berücksichtigung pädagogischer und technologischer Weiterentwicklungen internationaler Vergleich + Ergebnisse für jedes Teilnehmerland ICILS 2018 Deutschland Teilnahme Deutschlands (gefördert vom BMBF) mit Basisstichprobe 150 Schulen Oversampling (80 Schulen) für Bundesland Nordrhein-Westfalen (Förderung MSW) Deutschland und NRW nehmen an der Zusatzoption Computational Thinking teil

19 ICILS 2018 und Zusatzoption Computational Thinking Kompetenzmessung Schülerinnen und Schüler Jahrgangsstufe 8 computerbasierte Kompetenzmessungen in Live-Software -Umgebungen Für CIL (computer and information literacy): pro Schüler/in 2 Testmodule à 30 Min. insgesamt 5 Module zu CIL, davon 3 Trendmodule (identisch mit 2013) zusätzlich Testmodule zum neuen Bereich Computational Thinking (internationale Option; pro Schüler/in: 2 weitere Testmodule à 30 Minuten) Einsatz Testmodule im Multimatrixdesign

20 ICILS 2018 und Zusatzoption Computational Thinking Forschungsdesign ICILS 2018 Bildungsmonitoringstudie: Entwicklungsstand des Bildungssystems Messung der Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler (Jgst. 8) Erfassung der Rahmenbedingungen des Kompetenzerwerbs auf Individual-, Schul- und Schulsystemebene computerbasierte Schülertests und Erhebung von Schülerhintergrundinformationen über Fragebögen Schülerinnen und Schüler (Jgst. 8) Schulen Bildungssysteme Fragebögen an Schulleitungen, IT-Koordinator/inn/en und Lehrpersonen (auf Schulebene aggregierte Lehrerdaten) National Context Survey plus Lehrerstudie

21 ICILS 2018 und Zusatzoption Computational Thinking Internationale Zusatzoption: Computational Thinking Kompetenzen im Bereich Computational Thinking als neue Schlüsselqualifikation von steigender Relevanz Verständnis von Computational Thinking in der Studie (in Anknüpfung u.a. an Wing, 2006) individuelle Fähigkeit einer Person, eine Problemstellung zu identifizieren und abstrakt zu modellieren, sie dabei in Teilprobleme oder -schritte zu zerlegen, Lösungsstrategien zu entwerfen und auszuarbeiten und diese formalisiert so darzustellen, dass sie von einem Menschen oder auch einem Computer verstanden und ausgeführt werden können. Die Konzeption und Umsetzung von Problemlösungsstrategien können dabei durch die Strukturierung und weiterführende Verarbeitung vorliegender oder gewonnener Daten unterstützt werden. Die angesprochenen Modellierungs- und Problemlösungsprozesse sind von einer Programmiersprache unabhängig. IEA, 2016, vgl. upb.de/icils2018; Eickelmann, 2017

22 ICILS 2018 und Zusatzoption Computational Thinking Computational Thinking kurz (Vorschlag): programmiersprachenübergreifende computerbezogene Problemlösekompetenz Computational thinking is a way humans solve problems; it is not trying to get humans to think like computers. Wing, 2006, S. 35 We consider computational thinking to be the thought processes involved in formulating problems so their solution can be represented as computational steps and algorithms. Aho, 2011, S. 832 Fraillon et al., in Vorb., 2017; Eickelmann, im Druck, 2017

23 Weiteres Vorgehen im Rahmen des Vortrags Abschluss: Perspektiven für die Entwicklung von Bildungssystemen

24 Perspektiven in Deutschland KMK-Strategie Bildung in der digitalen Welt Kompetenzrahmen mit 6 Bereichen 1. Suchen, Verarbeiten und Aufbewahren 2. Kommunizieren und Kooperieren 3. Produzieren und Präsentieren 4. Schützen und sicher Agieren 5. Problemlösen und Handeln 6. Analysieren und Reflektieren Verbindlich für alle Schülerinnen und Schüler, die im Schuljahr 2018/2019 in die Grundschule eingeschult werden oder in die Sek I eintreten. [ ] 5.5. Algorithmen erkennen und formulieren Funktionsweisen und grundlegende Prinzipien der digitalen Welt kennen und verstehen Algorithmische Strukturen in genutzten digitalen Tools erkennen und formulieren Eine strukturierte, algorithmische Sequenz zur Lösung eines Problems planen und verwenden KMK, 2016, S. 14 ff.

25 Perspektiven Nordrhein-Westfalen Konkret geplante Maßnahmen (Beispiel Bundesland Nordrhein-Westfalen) Überarbeitung des Kompetenzrahmens Medienpass NRW unter Berücksichtigung des KMK-Modells und unter Antizipation von internationalen Entwicklungen (wie Computational Thinking) Kompetenzrahmen Grundlage für die Erneuerung der Curricula in allen Fächern Weitere aktuelle Maßnahmen in NRW Einführung einer (sicheren) Lernplattform Verbindlichkeit der Erstellung von Medienkonzepten für alle Schulen Veränderungen in der (zweiten Phase) der Lehrerbildung (erfolgt) Perspektive: digitale Schulbücher

26 Perspektiven für Bildungssysteme Klärung der Fragen Was ist gute digitale Bildung? und Wie kann Kompetenzaufbau systematisch erfolgen? Welche Synergien ergeben sich für verschiedene Inhaltsbereiche? Verzahnung der verschiedenen Akteure im Bildungssystem Auch zukünftig wünschenswert: Begleitung von Maßnahmen der Implementierung in Schulen durch Forschung und damit Klärung der Frage Was ist wirksam?

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

28 Literatur Aho, A. V. (2011). Computation and computational thinking. Computer Journal, 55 (7), Bos, W., Eickelmann, B., Gerick, J., Goldhammer, F., Schaumburg, H., Schwippert, K., Senkbeil, M., Schulz-Zander, R. & Wendt, H. (2014). ICILS 2013 Computer- und informationsbezogene Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern in der 8. Jahrgangsstufe im internationalen Vergleich. Münster: Waxmann. Bos, W., Eickelmann, B., Gerick, J. (2014). Computer- und informationsbezogene Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern der 8. Jahrgangsstufe in Deutschland im internationalen Vergleich. In W. Bos, B. Eickelmann, J. Gerick, F. Goldhammer, H. Schaumburg, K. Schwippert, M. Senkbeil, R. Schulz-Zander & H. Wendt (Hrsg.), ICILS 2013 Computer- und informationsbezogene Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern in der 8. Jahrgangsstufe im internationalen Vergleich (S ). Münster: Waxmann. Eickelmann, B. & Drossel, K. (2016). Zur Relevanz informatischer Bildung in der Schule für den Erwerb computer- und informationsbezogener Kompetenzen als Teilaspekt von Medienbildung Ergebnisse für Deutschland und die Schweiz im internationalen Vergleich (S ). Zeitschrift MedienPädagogik. Eickelmann, B., Schaumburg, H., Drossel, K. & Lorenz, R. (2014). Schulische Nutzung von neuen Technologien in Deutschland im internationalen Vergleich. In W. Bos, B. Eickelmann, J. Gerick, F. Goldhammer, H. Schaumburg, K. Schwippert, M. Senkbeil, R. Schulz- Zander & H. Wendt (Hrsg.), ICILS 2013 Computer- und informationsbezogene Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern in der 8. Jahrgangsstufe im internationalen Vergleich (S ). Münster: Waxmann. Eickelmann, B. (im Druck). Computational Thinking als internationales Zusatzmodul zu ICILS 2018 Konzeptionierung und Perspektiven für die empirische Bildungsforschung. Tertium Comparationis. Journal für International und Interkulturell Vergleichende Erziehungswissenschaft. Fraillon, J., Schulz, W., Duckworth, D. & Ainley, J. (2017, in Vorbereitung). ICILS 2018 Assessment Framework. Amsterdam: IEA. KMK (2016). Bildung in der digitalen Welt. Strategie der Kultusministerkonferenz. Verfügbar unter: Lorenz, R., Gerick, J., Schulz-Zander, R. & Eickelmann, B. (2014). Computer- und informationsbezogene Kompetenzen von Mädchen und Jungen im internationalen Vergleich. In W. Bos, B. Eickelmann, J. Gerick, F. Goldhammer, H. Schaumburg, K. Schwippert, M. Senkbeil, R. Schulz-Zander & H. Wendt (Hrsg.), ICILS 2013 Computer- und informationsbezogene Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern in der 8. Jahrgangsstufe im internationalen Vergleich (S ). Münster: Waxmann. Wing, J. M. (2006). Computational Thinking. Communications of the ACM, 49(3),