中學生在自然科學和數學上的表現更好，并且在教學中使用數字工具時，他們的動力更強。但是，成功取決于所使用工具的設計。根據有關該主題的規模最大的一項調查得出的結論，評估大約90項單獨研究，當兒童和年輕人不獨自學習時，或者數字指導與紙質教材一起使用時，成功率更高。

多年來，學校教學的數字化一直是熱門話題。教師應該在計算機上使用什么程序，何時以及多久使用一次?辯論的特點是研究項目充滿挑戰。慕尼黑工業大學(TUM)的國際學生評估中心(ZIB)現已評估了自2000年以來全球發表的92篇研究。

元數據研究顯示，在使用數字教學工具的班級中，中學生的表現要好于僅在傳統基礎上講授的班級中的兒童和年輕人。此外，這些學生受到各自學科的激勵。這適用于中學所有年級以及所調查的所有學科，即數學，生物學，化學和物理學。

但是，僅數字工具并不能保證成功。它們對性能的影響取決于在教學中如何使用它們：

當兒童和年輕人成對工作而不是單獨工作時，他們將從數字教學工具中受益更多。研究人員認為，計算機程序在激發學生之間的討論中起著特殊的作用，這可以對學習過程產生積極的影響。

在老師陪同下使用數字工具時，中學生的表現會更好。當他們完全單獨使用計算機程序時，其積極作用很小。

當數字工具不能完全替代經典課堂材料時，其積極作用會更大。一種有前途的方法是將它們用作模擬方法的補充。

數字工具可以提高性能，尤其是在對教師進行了專業培訓后，如何將其納入課程中之后。

甚至精心制作的程序也無法取代老師

ZIB負責人兼TUM教育學院院長Kristina Reiss教授說：“應該在節制的教學中使用數字工具。” “擺脫久經考驗的模擬格式將走得太遠。此外，我們看到，即使是非常完善的學習程序也無法取代老師。”

在精心計劃的應用中，可以充分利用數字工具的優勢，特別是對于自然科學和數學中復雜而抽象的內容，例如化合物和幾何形狀的可視化。

Reiss指出：“如果新的教學方法可以進一步增加中學生的學習動機，那么這將是STEM科目的絕佳機會。”

一些數字工具比其他工具更有用

元研究還表明哪種類型的數字工具最有前途。最大的積極效果來自所謂的智能導師系統，這些程序以小單元形式傳送內容，還可以進行單獨的練習。決定性的因素是，這些程序會根據用戶的技能調整速度，難度級別和幫助量。另一方面，配置為使用視頻，音頻和文本材料進行自由探索的超媒體系統未能定義學習目標，效果相對較差。