Middelbare scholieren presteren beter in natuurwetenschappen en wiskunde en zijn gemotiveerder wanneer digitale hulpmiddelen worden gebruikt bij het onderwijs. Echter, succes hangt af van het ontwerp van de gebruikte tools. De succesniveaus zijn hoger wanneer kinderen en jongvolwassenen niet alleen studeren en wanneer digitale instructie vergezeld gaat van op papier gebaseerd lesmateriaal, volgens de conclusie van een van de grootste onderzoeken over dit onderwerp, evaluatie van ongeveer 90 individuele studies.

De digitalisering van het onderwijs op school is al jaren een onderwerp van felle discussie. Welke programma's moeten leraren op de computer gebruiken, wanneer en hoe vaak? Het debat wordt gekenmerkt door een uitdagende overvloed aan onderzoeksprojecten. Het Center for International Student Assessment (ZIB) van de Technische Universiteit van München (TUM) heeft nu in totaal 92 onderzoeken beoordeeld die sinds 2000 wereldwijd zijn gepubliceerd.

Uit de metastudie blijkt dat middelbare scholieren in klassen die werken met digitale leermiddelen beter presteren dan kinderen en jongvolwassenen in klassen die uitsluitend traditioneel worden gegeven. Bovendien zijn deze studenten meer gemotiveerd door het betreffende vak. Dit geldt voor alle klassen van het voortgezet onderwijs en voor alle onderzochte vakken, d.w.z. wiskunde, biologie, scheikunde en natuurkunde.

Echter, digitale tools alleen zijn geen garantie voor succes. Hun impact op de prestaties hangt af van hoe ze worden gebruikt in de instructie:

• Kinderen en jongvolwassenen hebben meer baat bij digitale leermiddelen wanneer ze in tweetallen samenwerken in plaats van alleen. De onderzoekers gaan ervan uit dat computerprogramma's een bijzondere rol spelen bij het stimuleren van discussies tussen de studenten die het leerproces positief kunnen beïnvloeden.
• Middelbare scholieren presteren beter onder begeleiding van docenten bij het werken met digitale tools. Als ze helemaal alleen met computerprogramma's werken, het positieve effect is gering.
• Het positieve effect van digitale tools is groter wanneer de tools het klassieke lesmateriaal niet volledig vervangen. Een veelbelovende aanpak is om ze te gebruiken als aanvulling op analoge methoden.
• Digitale tools verbeteren de prestaties, vooral wanneer leraren professioneel zijn opgeleid om ze in de lessen te integreren.

Zelfs goed gemaakte programma's kunnen leraren niet vervangen

"Digitale hulpmiddelen moeten met mate in het onderwijs worden verwerkt, " zegt prof. Kristina Reiss, hoofd van de ZIB en decaan van de TUM School of Education. "Het wegwerken van beproefde analoge formaten zou een stap te ver gaan. we zien dat zelfs zeer goed gemaakte leerprogramma's de leraar niet kunnen vervangen."

In goed geplande toepassing, de voordelen van digitale tools volledig kunnen worden benut, in het bijzonder voor complexe en abstracte inhoud in natuurwetenschappen en wiskunde, bijvoorbeeld de visualisatie van chemische verbindingen en geometrische vormen.

"Als de nieuwe lesmethoden de motivatie van middelbare scholieren extra kunnen vergroten, dit zal een geweldige kans zijn voor de STEM-vakken, ’ merkt Reiss op.

Sommige digitale tools zijn nuttiger dan andere

De metastudie geeft ook aan welke soorten digitale tools het meest kansrijk zijn. Het grootste positieve effect komt van zogenaamde intelligente tutorsystemen, programma's die inhoud in kleine eenheden overbrengen en ook individuele oefeningen mogelijk maken. Doorslaggevend is dat deze programma's de snelheid, moeilijkheidsgraad en hoeveelheid hulp bij de vaardigheden van de gebruiker. Anderzijds, hypermediasystemen geconfigureerd voor gratis verkenning met video, audio- en tekstmateriaal dat geen leerdoel definieert, is relatief minder effectief.