The big picture
Früher war alles einfach: um mehreren Personen etwas zu zeigen, gab es im Klassenzimmer eine Kreidetafel, einen Overheadprojektor, einen Kartenständer, einen CD-Spieler, ein TV-Gerät und einen Videorecorder.
OK, „einfach“ ist angesichts dieses Gerätezoos vielleicht das falsche Wort. Vor allem, da die Tafel meist nicht gewischt war, die Kreide leer, die Birne im Tageslichtprojektor durchgebrannt — und die benötigte Europakarte hatte gerade eine Kollegin ausgeliehen. Aber: jedes Ding hatte nur eine spezifische Funktion und war entweder verfügbar oder nicht.
Im digitalen Zeitalter kann man alle obigen Funktionen (und noch viel mehr) durch ein einziges Gerät zur digitalen Großbilddarstellung ersetzen, meist noch ergänzt durch einen Computer und/oder eine Dokumentenkamera. Das sind zwar weniger Geräte als im analogen Zeitalter, diese sind jedoch multifunktional, können miteinander kombiniert werden und unterschieden sich je nach Hersteller, Modell und Technik deutlich.
Die Verwirrung, die das verursacht, kann man gut an Aussagen wie „Ich will auf keinen Fall ein Touchdisplay — lieber mein Tablet mit einem Beamer verbinden!“ erkennen, die immer wieder in einschlägigen Internet-Diskussionen auftauchen. Dabei hat die Frage, ob man ein Tablet verbinden kann, weder etwas mit Touch noch mit Display zu tun.
Ganz grundlegend betrachtet hat man es bei der digitalen Großbilddarstellung im Klassenzimmer immer mit drei Komponenten zu tun: einer Bildquelle (z. B. das Tablet), einem Anzeigegerät (z. B. der Beamer) und der Verbindung dazwischen.
Das Anzeigegerät
Die Anzeigegeräte kann man grob anhand zweier Merkmale unterscheiden: ob sie projektions- oder bildschirmbasiert sind und ob sie interaktiv sind oder nicht, d. H. ob die Anzeigefläche gleichzeitig als Touchscreen verwendet werden kann. Diese beiden Merkmale sind voneinander unabhängig, es gibt Geräte für alle vier Kombinationen, wie das folgende Schaubild zeigt:
Die projektionsbasierten Geräte sind im deutschen Sprachraum unter dem Scheinanglizismus „Beamer“ bekannt, bei den bildschirmbasierten Geräten handelt es sich einfach um sehr große Displays (Monitore) oder TV-Geräte. In beiden Fällen kann die Anzeige auch interaktiv sein. Bei den Beamern gibt es hierfür einerseits technische Lösungen, die in die Projektionsfläche integriert sind — das sind die klassischen interaktiven Whiteboards (IWB). Daneben gibt es „interaktive Beamer“, bei denen die Berührungserkennung als Teil des Beamers geliefert wird und mit einer beliebigen Projektionsfläche kombiniert werden kann.
Bei den interaktiven bildschirmbasierten Geräten, den Touchdisplays, ist die Berührungserkennung immer eine integrierte Funktion des Geräts. Die gängige Technik sind hier unauffällig in den Bildschirmrand eingebaute Infrarotleisten, seltener gibt es auch kapazitive Touchscreens wie bei Smartphones.
Die Bildquelle
Die universelle Bildquelle, welches das dazustellende Bild erzeugt, ist heute natürlich ein Computer — üblicherweise ein Windows-, Android- oder iPadOS-Gerät. Dieser Computer kann fest im Anzeigegerät eingebaut sein, er kann ein externes, aber fest im Klassenzimmer installiertes Gerät sein oder ein mobiles Gerät, das die Lehrkraft bzw. eine Schülerin oder ein Schüler mitbringt.
Im Anzeigegerät integrierte Bildquellen
Einen integrierten Computer findet man vor allem bei den interaktiven Touchdisplays. Hier gehört ein Android-System zur Standardausstattung praktisch aller Modelle am Markt, wobei auch mindestens eine App vorinstalliert ist, mit der man diese Geräte „out of the box“ als digitale Tafel nutzen kann, ohne jegliche weitere Hard- oder Software. Oft sind auch weitere Apps wie OneNote, GeoGebra usw. vorhanden oder können installiert werden. Häufig kann bei Touchdisplay zusätzlich auch ein Windows-PC in Form einer einsteckbaren Erweiterungskarte (OPS-Modul) fest eingebaut werden. Bei anderen Anzeigegeräten, insbesondere Beamern, ist eine solche Funktionsvielfalt selten. Sie haben meist nur rudimentäre oder nicht erweiterbare integrierte Funktionen wie einen Mediaplayer, der Bilder und Filme von einem USB-Stick abspielen kann. Die Vorteile von integrierten Lösungen: sie benötigen keinen zusätzlichen Platz und haben durch die feste Verbindung die höchste Zuverlässigkeit. Die Anwendungsmöglichkeiten sind jedoch je nach Gerät sehr unterschiedlich und immer dadurch eingeschränkt, dass eine Nutzung ausschließlich mit und am Anzeigegerät möglich ist.
Externe, aber stationäre Bildquellen
Das stationäre externe Gerät ist meist ein PC, der das Bild ans Anzeigegerät liefert. Bei interaktiven Anzeigegeräten gibt es auch noch eine Verbindung in die andere Richtung, mit der Touch- und Stifteingaben an den PC zurückgeliefert werden. Besonders komfortabel ist dies bei Windows-Ink-kompatiblen Anzeigegeräten, die zwischen Finger, Stift und Handballen unterscheiden können. Programme wie OneNote wechseln dann automatisch zwischen markieren, schreiben und löschen, je nachdem, womit die Anzeige berührt wird.
Der Vorteil eines stationären PCs im Klassenzimmer liegt in der hohen Zuverlässigkeit, da er meist fest mit dem Anzeigegerät verkabelt ist, keinen Akku braucht und auch eine kabelgebundene Netzwerkverbindung statt WLAN hat. Der Anschluss einer Dokumentenkamera oder der Einbau eines DVD-Laufwerks ist auch kein Problem. Außerdem ist damit ein vollwertiger PC-Arbeitsplatz im Klassenzimmer vorhanden, der auch unabhängig von der Großbilddarstellung genutzt werden kann, z. B. zur Unterrichtsvorbereitung, wenn der Raum frei ist. Es ist jedoch kein persönliches, sondern ein raumgebundenes Gerät. Und eine Bedienung ist nur am festen Standort des Geräts möglich, bzw. an der Großbildanzeige, sofern diese interaktiv ist.
Mobile Bildquellen
Zuletzt kann man eine Großbilddarstellung mit einem mobilen Endgerät benutzen — insbesondere einem Tablet, Laptop oder Kombigerät wie einem Convertible-PC. Das Gerät kann dabei ein geteiltes Poolgerät oder ein persönliches Gerät sein und es kann kabelgebunden oder drahtlos mit dem Anzeigegerät verbunden werden.
Das mobile Gerät ist sicherlich die am wenigsten zuverlässige Lösung, allein schon, da hier meist mit Akkubetrieb und WLAN gearbeitet wird. Aber auch das Verlust- und Beschädigungsrisiko ist bei mobilen Geräten höher. Vorteilhaft sind Mobilgeräte vor allem dann, wenn es sich um persönliche Geräte handelt, die jeder Nutzer nach seinen Bedürfnissen einrichten kann. Sofern eine drahtlose Verbindung verwendet wird, ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten, da das mobile Gerät überall im Klassenzimmer genutzt werden kann und man nicht auf ein einziges (Lehrkräfte-)Gerät beschränkt ist: Auch jede Schülerin oder jeder Schüler kann auf der Großbildanzeige präsentieren, bei einer 1:1-Ausstattung mit dem eigenen Gerät vom eigenen Platz aus.
Ein mobiles Gerät mit Stifteingabe kann ähnlich wie eine interaktive Anzeige genutzt werden: statt auf der Großbildanzeige schreibt man auf dem Mobilgerät, dessen Bildschirmausgabe auf die Großbilddarstellung gespiegelt wird. Manche Lehrkräfte bevorzugen diese Arbeitsweise, weil damit beim Schreiben nicht der Klasse der Rücken zugedreht werden muss und eine beliebige Position im Raum eingenommen werden kann, was weniger frontal wirkt. Ein Problem für die Zuhörer ist jedoch, dass damit die Fokussierung der Aufmerksamkeit auf einen Punkt wegfällt: Die Lehrperson steht irgendwo im Raum und spricht dort, gleichzeitig entsteht „wie von Geisterhand“ an einer anderen Stelle im Raum der Tafelanschrieb. Auch das Zeigen mit der Hand auf die Tafel ist so nicht möglich bzw. muss durch technische Alternativen ersetzt werden. Für die Zuhörer ist in so einem Szenario das Entstehen eines Tafelbilds weniger anschaulich und ihre Aufmerksamkeit ist zwischen Lehrkraft und „Tafel“ hin- und hergerissen. Eine gute Kompromisslösung kann es sein, den Raum mit einem Stehpult auszustatten, das vor bzw. neben der Großbildanzeige steht. Dann kann mit Blick zur Klasse auf dem Mobilgerät geschrieben werden und ein Zeigen mit der Hand ist trotzdem in Reichweite. Für die Schülerinnen und Schüler sind Tafel und Lehrkraft zumindest in der gleichen Blickrichtung, wenngleich das Tafelbild weiterhin nicht unmittelbar geschrieben wird. Wenn z. B. geometrische Konstruktionen gemacht werden, oder die Bedienung einer Software demonstriert werden soll, stößt man hier weiterhin an Grenzen.
Die Verbindung Bildquelle-Großbildanzeige
Bei allen externen Bildquellen, ob stationär oder mobil, muss irgendwie eine Verbindung mit dem Anzeigegerät hergestellt werden, um mindestens das Bild zu übertragen, möglichst auch den Ton und bei interaktiven Anzeigen eventuell auch in die andere Richtung die Touch- und Stifteingaben.
Kabelgebundene Verbindung
Die klassische Verbindung ist das Kabel, zur Zeit meist ein HDMI-Kabel, das Bild und Ton gleichzeitig überträgt. Für den “Rückkanal” bei interaktiven Anzeigegeräten, also um die Toucheingaben an die Bildquelle zurückzuliefern, ist zusätzlich ein USB-Kabel notwendig. Diese Variante wird meist für stationäre PCs eingesetzt, wobei Kabellängen bis 10m ohne großen Aufwand möglich sind. Bei neu anzuschaffenden Geräten sollte man darauf achten, dass sie neben HDMI-Buchsen auch einen DisplayPort-Anschluss besitzen. Dieser hat den großen Vorteil einer Verriegelung des Steckers, auch soll die Signalübertragung bei langen Kabeln und hohen Auflösungen stabiler funktionieren.
USB-C-Docking
Die modernste Kabelverbindung ist das USB-C-Docking. Sie setzt voraus, dass sowohl das Anzeigegerät als auch die Bildquelle über einen dockingfähigen USB-C-Anschluss verfügt (ältere Anzeigegeräte können eventuell per Adapter nachgerüstet werden). Über USB-C kann mit einem einzigen dünnen Kabel nicht nur Bild und Ton zum Anzeigegerät übertragen werden, sondern auch in die andere Richtung die Touch- und Stifteingabe übertragen werden und ein mobiles Gerät mit Strom versorgt werden. Der große Nachteil ist jedoch die momentan auf ca. 3m beschränkte Kabellänge. USB-C-Docking verwendet man daher meist dann, wenn zwar ein mobiles Gerät angeschlossen wird, dies jedoch verwendet wird, als wäre es ein stationäres Gerät, d. H. es steht fest auf einem Tisch direkt neben der Großbildanzeige.
Drahtlose Verbindung
Für echt mobilen Einsatz mobiler Geräte benötigt man eine drahtlose Bildschirmübertragung, die heute praktisch ausschließlich über WLAN erfolgt. Dafür sollte eine WLAN-Infrastruktur im Gebäude bereits vorhanden sein, über die sowohl das mobile Gerät wie auch das Anzeigegerät ins gleiche Netz gebracht werden. Für die beste Stabilität ist ein eigener WLAN-Access-Point im gleichen Raum sehr zu empfehlen. In bestimmten Konfigurationen sind auch „ad hoc“-Verbindungen ohne vorhandene WLAN-Infrastruktur möglich. Allein schon, weil dann keine Internetverbindung vorhanden ist, ist dies aber nicht empfehlenswert und wird hier nicht weiter betrachtet.
Das größte Problem der drahtlosen Verbindung ist die fehlende Standardisierung. Derzeit unterstützen die drei weit verbreiteten Betriebssysteme für mobile Geräte jeweils andere Verfahren zur Bildübertragung: AirPlay bei iPadOS, Miracast bei Windows und teilweise Miracast, teilweise Google Cast bei Android und Chrome OS. Die Betriebssystemhersteller bieten jeweils eigene Hardware an, die als passender Empfänger an das Anzeigegerät angeschlossen wird: AppleTV für AirPlay, Microsoft Wireless Display Adapter für Windows sowie Chromecast für Google Cast. Diese Empfänger sind bezahlbar und funktionieren vergleichsweise zuverlässig, haben jedoch den großen Nachteil, dass sie jeweils nur das herstellereigene Protokoll unterstützen. In 100% homogenen Umgebungen, wo alle Lehrkräfte und alle Schülerinnen und Schüler das gleiche System nutzen, können sie eine effektive Lösung sein. Auch hier sollte man aber bedenken, dass man damit einen Lock-In-Effekt erzeugt und es immer wieder Gründe geben wird, um ausnahmsweise ein “Fremdsystem” zu verbinden — beispielsweise, wenn ein externer Referent zu Besuch kommt.
Der Ausweg sind Universadapter von Fremdanbietern, die mit allen verbreiteten Betriebssystemen funktionieren. Nachdem diese zu Beginn noch wenig praxisgerecht über Hardware-Adapter am Mobilgerät oder eigene Apps auf dem Mobilgerät funktionierten, sind mittlerweile Universaladapter verfügbar, die nativ alle drei Protokolle AirPlay, Miracast und Google Cast implementieren, z. B. AirServer Connect, WolfVision Cynap Pure oder Airtame. Diese Adapter sind meist recht teuer, können aber “out of the box” von allen üblichen Mobilgeräten angesprochen werden.
Die ideale Lösung für die drahtlose Verbindung ist es, wenn ein Universalempfänger für AirPlay, Miracast, Google Cast direkt ohne Aufpreis in die Großbildanzeige integriert ist. Diese Funktion ist seit ca. 2020/2021 bei vielen Touchdisplays verfügbar, teilweise kann sie sogar per Firmwareupdate nachgerüstet werden.
Trotz aller Fortschritte in den letzten Jahren gibt es immer noch grundlegende Probleme bei der drahtlosen Bildschirmübertragung:
- Stabilität und Bandbreiteneinschränkungen: WLAN ist nicht störungsfrei, die verfügbare Übertragungsrate ist schwankend und die Übertragungsprotokolle sind sehr komplex. Die Folge ist, dass technische Probleme wie Verbindungsabbrüche oder eine reduzierte Auflösung ab und zu vorkommen. Auch Kompatibilitätsprobleme z. B. nach Betriebssystemupdates sind möglich.
- Latenz: während die Übertragung per Kabel praktisch in Echtzeit erfolgt, hat jede Art von drahtloser Bildschirmübertragung eine mehr oder weniger wahrnehmbare Verzögerung zwischen Mobilgerät und Großbilddarstellung.
- Der “Rückkanal”, um Touch- oder Stiftfeingaben von einer interaktiven Großbilddarstellung zum mobilen Gerät zu übertragen, ist meistens gar nicht implementiert oder setzt die Installation einer proprietären Software auf dem Mobilgerät voraus. Selbst wenn eine drahtlose Touchfunktion vorhanden ist, hat man in jedem Fall das Problem der Latenz. Ein direktes Schreiben auf einer drahtlos verbundenen Großbildanzeige ist sehr unkomfortabel, da die Anzeige spürbar der Eingabe hinterherhinkt.
Entscheidungshilfen
Nach so viel grundsätzlichen Erläuterungen: wofür soll man sich denn nun entscheiden, wenn eine Digitalisierung des Klassenzimmers ansteht? Was sind die Vor- und Nachteile der verschiedenen Lösungen? Wie bei den obigen Erklärungen habe ich die Entscheidung in verschiedene Einzelfragen aufgegliedert (Beamer vs. Display, stationäre vs. mobile Bildquelle usw.).
Projektion oder Bildschirm?
Die grundlegendste Entscheidung ist die Darstellungstechnik. Projektionsbasierte Geräte (Beamer) haben gegenüber bildschirmbasierten die folgenden Vorteile:
- Bei entsprechenden Unterschieden in Ausstattung und Helligkeit gibt es Geräte in einem sehr weiten Preisbereich, auch deutlich unter den Kosten eines 86"-Bildschirms.
- Leicht transportabel, kann problemlos als mobiles Gerät verwendet werden (86"-Bildschirme können bestenfalls innerhalb einer barrierefreien Etage mittels einer fahrbaren Halterung bewegt werden).
- Geringerer Materialbedarf, daher weniger Elektroschrott bei der Entsorgung (mögliche Unterschiede in der Lebensdauer nicht berücksichtigt).
- Bilddiagonalen größer als 86" möglich, bei entsprechend dunklerem Bild bzw. teurerem Gerät. Bildschirme mit mehr als 86" sind bisher (2021) kaum erhältlich oder zu teuer.
Bildschirmbasierte Geräte haben gegenüber projektionsbasierten folgende Vorteile:
- Deutlich weniger Raumverdunkelung notwendig, da eine echte Schwarzdarstellung möglich ist (Beamer können prinzipbedingt nichts dunkleres als die Umgebungshelligkeit auf der Projektionsfläche darstellen).
- Geräuschloser Betrieb ohne Lüfter.
- Die hohe 4K-Bildauflösung ist Standard (bei Beamern noch selten bzw. mit Aufpreis verbunden).
- Kein “Regenbogeneffekt” wie bei DLP-Beamern (entfällt bei LCD-Beamern).
- Kein Blendung und kein Schattenwurf (Problem lässt sich bei Beamern durch teurere Ultrakurzdistanzmodelle reduzieren).
- Keine quecksilberhaltige Hochdrucklampe als Verschleißteil enthalten (lässt sich bei Beamern durch Wahl einer LED/Laser-Lichtquelle vermeiden).
- Keine Luftfilter oder Luftkanäle, die regelmäßig gereinigt werden müssen.
- Eingebaute Lautsprecher sind meist so gut, dass keine zusätzlichen Boxen notwendig sind.
- Bild ist immer scharf und gerade, Anpassungen wie Fokus oder Keystone sind nicht notwendig.
- Bei Festinstallation keine Deckenmontage mit langen Kabelwegen und ggf. Verlegung von Stromkabeln notwendig.
- Nach den typischen Herstellerangaben und bisherigen Praxiserfahrungen ist eine längere Lebensdauer zu erwarten.
Aus der Gegenüberstellung sollte klar werden, wann welche Technik die richtige ist: ein Beamer ist notwendig, wenn man entweder ein mobiles Gerät benötigt, oder eine Bilddiagonale von mehr als 86". In allen anderen Fällen, insbesondere bei bei Festinstallation in einem typischen Klassenzimmer, ist ein 86"-Bildschirm die bei weitem technisch bessere Lösung.
Noch ein Wort zum Preis: Stand 2021 erhält man ein nacktes 86" großes, interaktives Touchdisplay problemlos für ca. 3.700 Euro. Inklusive Montageservice, Pylonen-Höhenverstellung und fünf Jahren Garantie kann man mit ca. 5.000 Euro rechnen. Beamer gibt es hingegen schon für wenige hundert Euro, ein interaktiver Kurzdistanzbeamer mit 5000-Lumen-Laserlichtquelle kann aber auch 3.500 Euro kosten, ohne Projektionsfläche, Deckenmontage usw.
Interaktiv oder nicht interaktiv?
Diese Frage ist zunächst recht einfach zu beantworten: der einzige Nachteil einer interaktiven Großbilddarstellung ist, dass sie möglicherweise einen Aufpreis kostet. Ansonsten ist es eine Zusatzfunktion, die nicht stört, wenn man sie nicht benutzt. Vom finanziellen abgesehen, kann man also nichts falsch machen, wenn man im Zweifel eine interaktive Lösung wählt.
Die Vorteile sind teilweise bereits weiter oben erklärt:
- Bei live erstelltem Tafelanschrieb ergibt sich eine räumliche Einheit von Wort und Bild für das Publikum.
- Die direkte Manipulation des gezeigten ist möglich, was z. B. für geometrische Konstruktionen oder die Demonstration von Software hilfreich ist.
- Viele moderne interaktive Geräte können mit einer integrierten Tafelsoftware eigenständig verwendet werden, also ohne dass man einen separaten Computer benötigt. Das ermöglicht eine sehr niederschwellige Nutzung, ist sehr zuverlässig und kann auch helfen, solange eine 1:1-Ausstattung der Lehrkräfte mit mobilen Geräten noch nicht möglich ist.
- Bei den am Markt erhältlichen Geräten bringen interaktive Lösungen oft weitere nützliche Funktionen mit, wie einen Universalempfänger für drahtlose Bildschirmübertragung.
Man kann sagen: Wenn eine 1:1-Ausstattung der Lehrkräfte mit stiftbasierten mobilen Geräten vorhanden ist und alle Lehrkräfte auf diese Weise arbeiten können und möchten, kann man auf die Interaktivität des Anzeigegeräts verzichten. Insbesondere wenn man eine projektionsbasierte Lösung wählen will, kann man damit häufig Geld sparen, da hier die Interaktivität im Allgemeinen nicht die restliche Funktionalität und Qualität des Beamers beeinflussen.
Schwieriger ist die Entscheidung, wenn man eine bildschirmbasierte Lösung wählen will. Die gleichwertige nicht-interaktive Alternative zum Touchdisplay ist ein “Digital-Signage-Display”. Nach meinen Recherchen auf dem Markt lohnt es sich jedoch nicht, diese zu kaufen, denn sie kosten in etwa genauso viel wie ein Touchdisplay.
Deutlich ist günstiger ist ein 86"-Fernsehgerät für den Heimgebrauch, es bringt jedoch einige Nachteile mit sich:
- TV-Geräte sind nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt. Teilweise entfällt auch die Herstellergarantie, wenn die Geräte gewerblich genutzt werden oder mehr als eine bestimmte Anzahl Stunden pro Tag laufen.
- TV-Geräte sind eher designoptimiert als robust und haben nicht unbedingt ein gehärtetes Glas.
- Der Bildschirm kann spiegelnd statt matt sein.
- Meist sind nur HDMI-Anschlüsse vorhanden, DisplayPort und USB-C fehlen.
- “Freeze”- und “Blank”-Funktionen zum kurzfristigen Einfrieren bzw. Dunkelschalten des Bilds sind nicht üblich.
- Ein Universalempfänger zur Bildschirmübertragung von mobilen Geräten ist nicht üblich und muss ggf. als separates Gerät gekauft werden.
Sofern man diese Nachteile in Kauf nimmt und keine Interaktivität braucht, kann man mit einem TV-Gerät gegenüber einem Touchdisplay deutlich Geld sparen.
Höhenverstellbare oder fixe Montage?
Wenn man eine interaktive Großbildanzeige kauft und die Interaktivität auch tatsächlich benutzen will, ist auch die Montage zu bedenken. Damit man die gesamte Bildfläche erreichen kann und auch Personen verschiedener Körpergrößen gut damit arbeiten können, ist eine höhenverstellbare Montage empfehlenswert. Bei stationärem Einsatz geht dies mittels Pylonen, wie man sie von der Kreidetafel kennt, für den mobilen Einsatz gibt es fahrbare Wagen mit elektrischer Höhenverstellung.
Wenn man nicht interaktiv arbeiten will, reicht eine kostengünstigere, nicht höhenverstellbare Montage. In den allermeisten Schulen bedeutet dies jedoch, dass sich das Problem damit nur verschiebt, weil dann parallel ein höhenverstellbares analoges Whiteboard bzw. eine Kreidetafel gewünscht wird. Die Kosten für eine Höhenverstellung spart man also nicht, und dieses Setting verleitet dazu, hauptsächlich auf der analogen Tafel zu schreiben und die digitale Technik nicht auszunutzen. Meine Empfehlung ist daher ganz klar, das umgekehrte Setup zu wählen: ein höhenverstellbares, interaktives Touchdisplay mit einem fest montierten, analogen Whiteboard als Ergänzungsfläche und Notlösung für Technikausfälle. Eine Kreidetafel verbietet sich eigentlich aufgrund des Kreidestaubs in einem Raum mit moderner Präsentationstechnik.
