Mithilfe von Simulationen versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Aussagen über zukünftige Ereignisse in komplexen Systemen zu machen. In dieser Lernumgebung können an einem Simulationsmodell Zukunftsszenarien für den Zustand der Ostsee, eines unserer heimischen Meere, erkundet werden. Wie wirken sich menschliche Aktivitäten auf die Ostsee und ihre Organismen aus und was bedeutet dies wiederum für die Nutzung dieses Meeres in Zukunft? Inhaltliches Hauptziel dieser Unterrichtseinheit ist es, Prozesse und Zusammenhänge der wichtigsten Veränderungen der Ostsee (Erwärmung, Eutrophierung, Versauerung und Entsalzung) und deren Auswirkungen auf repräsentative Organismen des Ökosystems (Flohkrebse, Blasentang und Epiphyten) zu vermitteln. Diese Prozesse können mithilfe eines Simulationsmodells von den Lernenden untersucht werden. Ein weiteres Ziel ist es, die daraus resultierenden Herausforderungen für das Ökosystem und für die Gesellschaft (Wasserqualität, Fischerei, Tourismus) zu verstehen und zu diskutieren. Die Materialien wurden an der Kieler Forschungswerkstatt im Rahmen des Kiel Science Outreach Campus in Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den Bereichen Meeresökologie, Medienpsychologie und Fachdidaktik entwickelt. Zur Webseite der Simulation und zu den Materialien gelangen Sie über den Link am Ende dieser Seite. Um einen authentischen Einblick in die Wissenschaft zu geben, basiert das Modell einer Computersimulation auf echten wissenschaftlichen Daten. Es ist ratsam, vor dem Einsatz der Simulation die einzelnen Prozesse der Veränderungen (Erwärmung, Versauerung, Eutrophierung und Salzgehaltsunterschiede) mit ihren Auswirkungen auf das Ökosystem Ostsee inhaltlich zu behandeln, da in der Simulation (zumindest im zweiten Schritt) diese vier Veränderungen inklusive ihrer gegenseitigen Abhängigkeiten gleichzeitig untersucht werden. Darüber hinaus werden auf Grundlage der veränderten Variablen direkt mögliche Auswirkungen auf das Gesamtsystem (Wasserqualität, Fischerei und Tourismus) gezeigt. Zur Vermeidung von Desorientierung und um eine kognitive Überlastung zu vermeiden, bearbeiten die Schülerinnen und Schüler ein begleitendes Skript, in dem sie die Ergebnisse ihrer Arbeit zusammenfassen. Diese Aufgaben stehen sowohl als digitales (eingebettet in die Website der Simulation) als auch analoges Format zur Verfügung. Um den Lernenden eine eigenständige Bearbeitung auch ohne Anleitungen der Lehrkraft zu ermöglichen, steht auf der Website unter dem Reiter "Anleitung" eine Schritt-für-Schritt-Erklärung zur Verfügung. Zunächst müssen sich die Lernenden kurze informative Audiodateien zu jeder Variable (= Veränderungen und Organismen) der Simulation anhören, bevor der interaktive Modus aktiviert wird. Dadurch wird ein grundlegender und gleicher Informationsstand gewährleistet. Danach können sie in einem interaktiven Modus selbstbestimmt mit der Simulation interagieren. Die Benutzeroberfläche ermöglicht es, die verschiedenen Veränderungen durch Bewegen eines Schiebereglers einzustellen und zu manipulieren. Die Lernenden können in Echtzeit beobachten, wie sich die von ihnen vorgenommenen Änderungen auf die Populationen der drei Organismen auswirkt. Um das Lernen mit der multidimensionalen Struktur der Simulation zu unterstützen, wurden Elemente wie Toolboxen mit Informationen über jede Veränderung und die verschiedenen Organismen implementiert. Die Schülerinnen und Schüler lernen zu Beginn anhand des (digitalen) Skripts mithilfe von Texten, Abbildungen und Videos die einzelnen Variablen der Simulation kennen. Anschließend sollen sie einzelne Veränderungen der Ostsee in unterschiedlichen Ausprägungen simulieren und die Auswirkungen auf die Organismen beobachten, beschreiben und erklären. Die Auswirkungen auf die Organismen werden dabei direkt in Wechselwirkung dargestellt. Das bedeutet, dass auch indirekte Auswirkungen sichtbar sind. Zum Beispiel führt ein geringerer Salzgehalt zu einer geringeren Population von Flohkrebsen (direkte Auswirkung), was wiederum zu einer Zunahme von Epiphyten führt und sich somit negativ auf die Entwicklung von Blasentang auswirkt (indirekte Auswirkungen). Anschließend müssen die Lernenden mehrere Parameter gleichzeitig verändern und die Auswirkungen auf der Ebene der Organismen untersuchen und beschreiben. Weitere Auswirkungen können mit einem dreistufigen Smiley-System am unteren Rand des Bildschirms gleichzeitig beobachtet werden. Auf diese Weise werden die Wechselwirkungen und Zusammenhänge der verschiedenen Veränderungen und Organismen mit zunehmender Komplexität erforscht. Schließlich diskutierten die Lernenden in ihrer Gruppe die Auswirkungen auf der systemischen Ebene und diskutieren mögliche Maßnahmen zum Schutz der Ostsee. Die Simulation "Ostsee der Zukunft" kann aufgrund der ausführlichen Erläuterungen auch ohne weitere ökologische Vorkenntnisse verwendet werden. In diesem Fall ist es jedoch ratsam, die Lernenden zu einer aufmerksamen Lektüre der erklärenden Informationen aufzufordern. Ansonsten wird unter Umständen ein systemisches Verständnis der komplexen Zusammenhänge nicht erreicht. Für ein vertiefendes Verständnis der Auswirkungen anthropogener Einflüsse auf ein Ökosystem wird daher der Einsatz der Simulation als Vertiefung oder Transfer einer Unterrichtseinheit zum Thema Ökosystem Ostsee empfohlen. Besonders ratsam ist dabei die Behandlung der abiotischen und biotischen Faktoren im Ökosystem Ostsee. Die Unterrichtseinheit lässt sich vor allem in den Fachanforderungen der Sekundarstufe II des Fachs Biologie im Themenbereich Ökologie einordnen. Ein Einsatz ist auch im Fach Geografie am Ende der Sekundarstufe I im Themenbereich Ozeane möglich. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Nutzung der browserbasierten Lernumgebung stellt keine besonderen technischen Anforderungen an die Lehrkraft. Die Lernumgebung sollte allerdings im Vorfeld hinsichtlich der Vorkenntnisse und Fähigkeiten der Lernenden – auch solcher mit besonderen Bedürfnissen – reflektiert (5.1) und gegebenenfalls mit Unterrichtselementen ergänzt werden, die eine Teilhabe aller ermöglicht. Der Einsatz dieser Lernumgebung sollte unter Berücksichtigung der Lerngruppe in eine entsprechende thematische Einheit (Ökosysteme, Anthropozän, Nachhaltigkeit, Meer, ...) eingebettet werden (2.1). Bei der geplanten Nutzung der Simulation im Rahmen einer Gruppenarbeit stellt die Unterstützung gemeinschaftlichen/kollaborativen Lernens in Gruppen (3.3) einen wichtigen Aspekt dar, um allen Teilnehmenden Lernfortschritte zu ermöglichen. Je nach konkretem Einsatz der Simulation in offeneren Kontexten – wie zum Beispiel flipped classroom oder Projektarbeit – ist selbstgesteuertes Lernen (3.4) erforderlich beziehungsweise muss ermöglicht werden. Eine aktive Einbindung der Lernenden (5.3) wird über die Kontextsetzung eines tatsächlich existenten und stärker zu werden drohenden Umweltproblems in der Ostsee erreicht. Bei der Erarbeitung von Handlungsoptionen müssen die Lernenden dabei begleitet werden, ihr in der Lernumgebung erworbenes Wissen auf komplexe Zusammenhänge anzuwenden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben verschiedene anthropogene Einflüsse auf das Ökosystem Ostsee. nennen drei Organismengruppen der Ostsee und deren Eigenschaften. verwenden und interpretieren aus einer modellhaften Simulation gewonnene Daten. können verschiedene Auswirkungen anthropogener Einflüsse auf die Ostsee erklären. entwickeln und bewerten Handlungsoptionen für den Schutz der Ostsee. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler analysieren Informationen und Daten, interpretieren und bewerten sie kritisch. bewerten und nutzen digitale Lernmöglichkeiten. nutzen digitale Medien (hier: eine Simulation) für die Meinungsbildung und Entscheidungsfindung. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler eignen sich themenorientiert disziplinäres und interdisziplinäres Wissen zum systemischen Verständnis eines komplexen Problems an. treffen Vorhersagen auf Grundlage einer digitalen Simulation. wenden erworbenes Wissen auf ein "epochaltypisches Schlüsselproblem" (die Auswirkung anthropogener Veränderungen von Ökosystemen auf die Lebensgrundlagen) an. erlangen/festigen Teilkompetenzen des kritischen Denkens. entwickeln in Co-Agency mit Lehrpersonen mögliche Handlungsoptionen.

Diese Unterrichtseinheit zum Ökosystem Wald befasst sich mit dem Einfluss von Bergkiefernkäfern auf das Waldökosystem in Nordamerika. Im Rahmen des Klimawandels und der damit einhergehenden Prozesse kommt es auch zu gravierenden Veränderungen in den Ökosystemen. West- und Nordamerika zählen zum natürlichen Verbreitungsgebiet des Bergkiefernkäfers, jedoch breitet er sich in den letzten Jahren auch in die borealen Wälder Kanadas aus. Insbesondere wärmere Sommer und mildere Winter begünstigen die Ausbreitung und massenhafte Vermehrung der Käfer. Mithilfe von hyperspektralen Satellitenbildern und daraus abgeleiteten Vegetationsindizes erhalten die Schülerinnen und Schüler einen Überblick über die Möglichkeiten zur Erfassung von Käferschäden. Diese Erkenntnisse werden mit Hintergrundwissen zu den Themen hyperspektrale Fernerkundung, Interaktion zwischen Käfer und Baum sowie grundlegendes Wissen über Aufbau und Funktion der Sprossachse ergänzt. Das Projekt "Fernerkundung in Schulen" (FIS) des Geographischen Institutes der Universität Bonn beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Dabei entstehen neben klassischen Materialien auch Anwendungen für den computergestützten Unterricht. Einordnung in den Lehrplan Der Lehrplan Biologie für die Sekundarstufe I sieht in Nordrhein-Westfalen das Inhaltsfeld "Energiefluss und Stoffkreisläufe" mit dem Bereich "Erkundung und Beschreibung eines ausgewählten Biotops (Produzenten, Konsumenten, Destruenten)" sowie das Inhaltsfeld "Angepasstheit von Pflanzen und Tieren an die Jahreszeiten" mit dem Bereich "Entwicklung exemplarischer Vertreter der Wirbeltierklassen und eines Vertreters der Gliedertiere" vor. Die Betrachtung von Wäldern aus Satellitenperspektive bietet sich innerhalb dieses Themenkomplexes besonders an, da anhand der Bilder anschaulich gezeigt werden kann, wie großflächige Vegetationsmuster unter dem Einfluss auch der kleinsten sichtbaren Lebewesen stehen und von ihnen beeinflusst werden. Die eingesetzte Methodik der zeitlichen Veränderung eines Vegetationsindexes orientiert sich dabei stark an tatsächlich in der Wissenschaft eingesetzten Techniken. Zudem wird in diesem Zusammenhang im Lehrplan Biologie die Nutzung digitaler Medien explizit gefordert. Sie sollen bei der Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten sowie bei der Darstellung und der Simulation fachlicher Sachverhalte ebenso eingesetzt werden wie bei der Suche nach Informationen, der Präsentation und der Kommunikation von Überlegungen und Ergebnissen. Zielsetzung Das Ziel der Unterrichtseinheit "Ökosystem Wald: kleiner Käfer, großer Schädling" besteht darin, grundlegende Funktionen und Zusammenhänge im Waldökosystem und durch den Klimawandel induzierte Veränderungen zu verstehen. Ferner schult die Unterrichtseinheit den Umgang mit abstrakten Darstellungen (Satellitenbild) von bekannten Landschaftseinheiten. Inhalte und Einsatz im Unterricht Hier erhalten Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung "Ökosystem Wald: kleiner Käfer, großer Schädling". Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu den Themenfeldern "invasive Arten" und "Waldökosystem". Die Schülerinnen und Schüler interpretieren hyperspektrale Satellitenbilder und leiten aus ihnen den Befall mit Bergkiefernkäfern ab. beschreiben den Einfluss von Bergkiefernkäfern auf das Waldökosystem. bekommen ein Verständnis für die Zusammenhänge zwischen Klimawandel, Käferbefall und Abwehrmechanismen der Bäume. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit "Okösystem Wald: kleiner Käfer, großer Schädling" bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik durch Animation und Interaktion zu vermitteln. Den Lernenden wird der Computer nicht als reines Informations- und Unterhaltungsgerät, sondern als nützliches Werkzeug nähergebracht. Die interaktive Lernumgebung ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Auf Windows-Rechnern wird das Modul durch Ausführen der Datei "Kleiner_Käfer_großer_Schädling.exe" gestartet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "Kleiner_Käfer_großer_Schädling.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt. Wichtig ist in beiden Fällen, dass die heruntergeladene Ordnerstruktur erhalten bleibt. Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der unteren Leiste der Lernumgebung eingeblendet (Abbildung 1). Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik liefert und eine übergeordnete Aufgabenstellung benennt, gliedert sich der Rest des Moduls in zwei Sequenzen: Der erste Teil bietet Hintergrundinformationen zum Thema "Ökosystem Wald". Im zweiten Teil werden die Schüler aktiv und wenden eigenständig Bildbearbeitungsmethoden zur Lösung von entsprechenden Aufgaben an. Den Abschluss eines jeden Bereichs bildet ein Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich. Inhalte im Überblick 1. Einleitung Nach dem Start des Lernmoduls sehen die Schülerinnen und Schüler einen Einführungskasten, der kurz in das Thema "Invasive Arten" einleitet und den Aufbau der Lernsequenz erklärt. Das Bild zeigt deutlich die Schäden, die der Bergkiefernkäfer in Colorado (USA) verursacht hat. Der erste Teil des Lernmoduls legt als Hintergrundwissen die Grundlagen für die spätere Arbeit mit den Satellitenbildern im zweiten Modulteil. In diesem Teil werden grundlegende Inhalte vermittelt, wie zum Beispiel der Unterschied zwischen multispektralen Satellitenbildern - sie enthalten nur wenige Kanäle, die bestimmte Spektralbereiche repräsentieren - und hyperspektralen Bildern, die weit über hundert verschiedene Kanäle umfassen können. So ist es mit der hyperspektralen Fernerkundung beispielsweise möglich, den Wasser- und Chlorophyllgehalts in Blättern aus dem All zu bestimmen. Nach dieser Einführung in die Fernerkundung erhalten die Schülerinnen und Schüler einen Überblick über die Lebensgewohnheiten und die systematische Einordnung des Bergkiefernkäfers. Ferner wird der Aufbau der Sprossachse von Nadelbäumen kurz erklärt. Dies ist wichtig, da die Schülerinnen und Schüler nur so nachvollziehen können, warum ein Käferbefall zum Absterben des Baumes führt. Im zweiten Modulteil stehen den Schülerinnen und Schülern mehrere Einzelbilder zur Verfügung, die verschiedene Kanäle repräsentieren. Die aufgenommenen Szenen zeigen das Gebiet rund um den Grand Lake (Rocky Mountain National Park Colorado USA). Die Bilder stammen vom amerikanischen Satellitensensor Hyperion EO-1. Ein Pixel deckt 90 qm ab; man kann also nicht viel erkennen. Erst durch die Berechnung des Vegetationsindex NDVI wird deutlich, wo gesunde Pflanzen zu finden sind: Besonders hohe NDVI-Werte deuten auf einen guten Gesundheitszustand der Vegetation hin. Durch den Käferbefall vertrocknen die Bäume und sterben sukzessive ab. Dieser Prozess geht mit einer Abnahme des Chlorophyllgehalts und somit des NDVI einher. Diese Veränderungen lassen sich gut im Satellitenbild erkennen. Es stehen insgesamt zwei EO-1 Hyperion-Bilder mit jeweils zwei Kanälen für das Jahr 2004 und 2012 zur Verfügung. Die Schülerinnen und Schüler sollen sich in einem ersten Schritt mit den ungewöhnlichen Aufnahmen vertraut machen. In einem zweiten Schritt sollen sie die NDVI-Werte innerhalb der Waldgebiete berechnen und vergleichen. Dazu können sie die Differenz zwischen den beiden NDVI-Bildern (2004 und 2012) berechnen. Abschließend können sie Waldgebiete identifizieren, in denen sich der NDVI-Wert signifikant verändert hat (weiße Flächen). Die Schülerinnen und Schüler können so relativ einfach vom Käfer befallene Flächen ausmachen und quantifizieren. Ziel ist es, dass sie lernen, die im Differenzbild enthaltenen abstrakten Informationen einem konkreten Prozess (Käferbefall) zuzuordnen. Haben die Schülerinnen und Schüler die Veränderungsdetektion durchgeführt und die gestellten Aufgaben beantwortet, können sie durch Beantworten der Fragen im zweiten Quiz die Bearbeitung des Moduls abschließen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Nahrungsbeziehungen im Wald" erarbeiten die Lernenden die Beziehungen der Lebewesen im Wald zueinander und erstellen unter Verwendung geeigneter Fachbegriffe eine Nahrungskette sowie ein Nahrungsnetz. Die Lernenden erhalten zunächst einen Bildimpuls, welcher Anlass zu weiteren Überlegungen über die Beziehungen der Tiere und Pflanzen gibt. Im Anschluss erstellen sie erst einmal eine Nahrungskette und nutzen einen Informationstext, um die Trophieebenen den jeweiligen Bildern zuzuordnen. Nach der Sicherung und einem weiteren Denkanstoß ("Ist eine solche Nahrungskette in der freien Natur realistisch?") erstellen die Schülerinnen und Schüler in Gruppen mithilfe von Steckbriefen Nahrungsnetze (auf Plakaten) und präsentieren diese anschließend der Klasse. Dabei erläutern sie ihr Nahrungsnetz und erhalten Feedback, was möglicherweise Anlass zu weiteren Überlegungen/Diskussionen führen kann. Eine Differenzierung im Sinne der individuellen Förderung findet in dieser Unterrichtseinheit durch Tippkarten sowie weiterführende Aufgaben statt. Das Thema "Nahrungsbeziehungen im Wald" im Unterricht Da der Wald für die Schülerinnen und Schüler in Deutschland allgegenwärtig ist und die meisten Lernenden Tiere und Pflanzen als Nahrungsquelle nutzen (zum Beispiel Beeren, Nüsse), zeichnet sich das Thema sowohl durch einen hohen Alltagsbezug als auch durch eine hohe Schülerrelevanz aus. Vorkenntnisse Es könnte sich für die Auseinandersetzung mit dem Thema "Nahrungsbeziehungen im Wald" als hilfreich erweisen, wenn die Lernenden wissen, was biotische und abiotische Faktoren sind. Didaktische Analyse In dieser Unterrichtseinheit sollen die Lernenden erkennen, in welcher Beziehung die Lebewesen innerhalb des Ökosystems Wald zueinanderstehen und welche Bedeutung ihr Vorhandensein für das gesamte Ökosystem hat. Außerdem nehmen die Schülerinnen und Schüler wahr, welche Folgen das Aussterben, aber auch das Einführen von Tierarten auf das Ökosystem und darüber hinaus hat. Da die Beeinflussung des Ökosystems unter anderem auf den Menschen zurückzuführen ist, ist es notwendig, ein Bewusstsein für die Wichtigkeit funktionierender Nahrungsbeziehung innerhalb eines Ökosystems zu schaffen. Außerdem sind die Erhaltung des Waldes und der Schutz seiner Bewohner von hoher Bedeutung, da Bäume auch der CO 2 -Minimierung dienen und dieser Prozess indirekt für den Menschen überlebensnotwendig ist (Alltags- und Zukunftsrelevanz). Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Der Bildimpuls zu Beginn regt die Lernenden zum Nachdenken an, bevor die anschließende Gruppenarbeit die Lernenden zum eigenständigen Denken und Problemlösen sowie zur Teamarbeit veranlasst. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partner- oder Gruppenarbeiten aufgefangen, während Gesprächsrunden zum Wissensaustausch sowie die Ergebnissicherungen im Plenum stattfinden. Bei allen Aufgaben kann bei Bedarf eine Binnendifferenzierung oder eine Weiterarbeit erfolgen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen das Prinzip der Nahrungskette kennen, entnehmen die Begriffe der Trophieebenen aus einem Informationstext und ordnen diese richtig zu. erkennen die Nahrungsbeziehungen mithilfe von Steckbriefen und stellen sie in einem Nahrungsnetz dar. kommunizieren in Kleingruppen unter Verwendung der Fachsprache miteinander, argumentieren und dokumentieren ihre Ergebnisse durch das Erstellen eines Posters. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler präsentieren ihre Ergebnisse nach vorheriger Dokumentation durch das Erstellen eines Posters. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erstellen in Kleingruppen konstruktiv und ergebnisorientiert ein Nahrungsnetz, präsentieren dies gemeinsam und geben in einer anschließenden Diskussion differenziertes Feedback. gewinnen durch die Gruppenarbeit mehr Sicherheit und stärken ihr Selbstvertrauen.

Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten in dieser Unterrichtseinheit die Folgen des Erreichens beziehungsweise Verfehlens der Zwei-Grad-Obergrenze für die Wälder in der Region Berlin/Brandenburg und bewerten diese unter Berücksichtigung der Funktion des Waldes als Kohlenstoff-Speicher. Der Einstieg erfolgt über aktuelle Medienberichte zu Klimakonferenzen und ein Video, das die Zwei-Grad-Obergrenze erläutert. Ein Arbeitsblatt aktiviert das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler zum Ökosystem Wald und beleuchtet die Bedeutung des Waldes für die Kohlenstoff-Speicherung. Der Verlaufsplan beinhaltet die Formulierung der Leitfrage der Unterrichtseinheit und der Arbeitsaufträge für das Gruppenpuzzle und die Sicherung, in der ein Brief formuliert werden soll. Einstieg Ein Video der ZDF-Kindersendung logo! und aktuelle Medienberichte auf tagesschau.de verdeutlichten die Wichtigkeit des Themas und sollen die Schülerinnen und Schüler für die Erarbeitung motivieren. Erarbeitung I Das Arbeitsblatt (siehe Download-Bereich) aktiviert das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler zum Ökosystem Wald und betont die Bedeutung des Waldes als Kohlenstoff-Speicher. Die Bearbeitung erfolgt in Einzel-oder Partnerarbeit oder gemeinsam im Unterrichtsgespräch. Mitunter sind Hilfsmaterialien bereitzustellen. Erarbeitung II Als Vorentlastung erläutert die Lehrkraft das Portal KlimafolgenOnline-Bildung.de und den Arbeitsauftrag. Die Arbeit sollte in heterogenen Gruppen von bis zu sechs Schülerinnen und Schülern erfolgen. Die Lehrkraft steuert Zeitmanagement und Phasenwechsel. Sicherung Innerhalb der Stammgruppen werden Kleingruppen gebildet, die sich auf einen Adressaten einigen und entsprechend einen Brief formulieren. Die Ergebnisse werden entweder exemplarisch vorgelesen oder von der Lehrkraft eingesammelt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen den Computer zur Darstellung und Auswertung von Messreihen oder zur Simulation biologischer Abläufe. diskutieren Handlungsoptionen im Sinne der Nachhaltigkeit. bestimmen einheimische Pflanzen und erläutern ihre Umweltansprüche. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen Computer mit Internetzugang zur Bearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung. nutzen das Internet zur individuellen Recherche. verfassen einen formalen Brief mit korrekter Formatierung und adressatengerechter Sprache. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in verschiedenen Gruppen mit variierender Gruppengröße von zwei bis sechs Lernenden zusammen. unterstützen sich gegenseitig beim Prozess des Erkenntnisgewinns. diskutieren unterschiedliche Ansichten und halten unvereinbare Meinungen aus. versuchen sich auf einen gemeinsamen Standpunkt zu einigen. Auf Basis des Portals KlimafolgenOnline-Bildung.de werden im PIKee-Projekt, dem aktuellen Umweltbildungsprojekt am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, interdisziplinäre Unterrichtseinheiten und Handreichungen für Lehrkräfte entwickelt. Dadurch können Schülerinnen, Schüler und Lehrkräfte die mögliche Entwicklung des Klimas in Deutschland anhand selbst gewählter Szenarien nachvollziehen. Das Portal liefert bis auf Landkreisebene aufgelöste Daten für verschiedene Sektoren wie Klima, Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Energie. Mehr Informationen finden Sie hier . Die Schülerinnen und Schüler nutzen den Computer zur Darstellung und Auswertung von Messreihen oder zur Simulation biologischer Abläufe. diskutieren Handlungsoptionen im Sinne der Nachhaltigkeit. bestimmen einheimische Pflanzen und erläutern ihre Umweltansprüche. Die Schülerinnen und Schüler nutzen Computer mit Internetzugang zur Bearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung. nutzen das Internet zur individuellen Recherche. verfassen einen formalen Brief mit korrekter Formatierung und adressatengerechter Sprache. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in verschiedenen Gruppen mit variierender Gruppengröße von zwei bis sechs Lernenden zusammen. unterstützen sich gegenseitig beim Prozess des Erkenntnisgewinns. diskutieren unterschiedliche Ansichten und halten unvereinbare Meinungen aus. versuchen sich auf einen gemeinsamen Standpunkt zu einigen.

Die invasive Pflanze Ambrosia breitet sich in Europa aus. Sie kann ihren Schaden sowohl beim Menschen als auch bei anderen Pflanzen anrichten. In dieser Unterrichtseinheit entscheiden die Lernenden, ob Insekten als Schädlingsbekämpfer gegen Ambrosia eingesetzt werden sollten.Ambrosia oder Ambrosia artemisiifolia ist eine invasive Pflanze, die sich in ganz Europa ausbreitet. Aufgrund von Krankheiten durch ihre allergenen Pollen und dem Konkurrenzkampf mit Nutzpflanzen, entstehen für Europa jedes Jahr Kosten in Höhe von ungefähr 4,5 Milliarden Euro. Die Einführung nicht-heimischer Käfer könnte hierfür die Lösung sein. Bei dieser Unterrichtseinheit bewerten die Schülerinnen und Schüler Vor- und Nachteile der Anwendung biologischer Schädlingsbekämpfung, um die Invasion dieser standortfremden Pflanze einzudämmen. Bezug zum Lehrplan Biologie Beziehungen im Ökosystem: Gegenseitige Beeinflussung von Organismen und Umwelt Wissenschaftliches Arbeiten Entwicklung wissenschaftlichen Denkens: Erklärung alltäglicher und technologischer Anwendung von Wissenschaft Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit "Ambrosia-Invasion" Der Ablauf der Unterrichtssequenz "Ambrosia-Invasion" ist auf dieser Seite übersichtlich für Sie zusammengestellt. Die Schülerinnen und Schüler, lernen die gegenseitige Beeinflussung von Organismen in Bezug auf das Ökosystem kennen. bewerten die Lösung für ein Problem. Über das Projekt Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben. Einführung Zeigen Sie Folie 2-3 der PowerPoint-Präsentation. Fragen Sie die Schülerinnen und Schüler, um welches "Alien" es sich ihrer Meinung nach handeln könnte. Enthüllen Sie die Antwort (Folie 4 der PPT) und die mögliche Lösung (Folie 5 der PPT). Stellen Sie dann die Problematik mit der Fragestellung vor: Sollten wir Insekten einführen, um die Ausbreitung von Ambrosia in Europa unter Kontrolle zu bringen? Zeigen Sie den Schülerinnen und Schülern die Lernziele auf Folie 6 der PPT. Recherche Bitten Sie Ihre Schülerinnen und Schüler um die Bildung von mindestens Vierergruppen. Zeigen Sie die Problematik (Folie 7 der PPT) auf und bitten Sie sie darum, zu besprechen, was sie vor einer Entscheidungsfindung eventuell wissen möchten. Gehen Sie mit ihnen ihre Ideen durch und enthüllen anschließend die Fragen auf der Folie. Präsentieren Sie die Anweisungen für die Aufgabe. Ordnen Sie jeder Gruppe eine Frage zu, die sie bearbeiten soll. Sollten in einer Gruppe mehr als vier Lernende sein, können diese paarweise an einer Frage arbeiten. Geben Sie leistungsstärkeren Schülerinnen und Schülern das erste Arbeitsblatt der Schülerinformationen (SI1a). Dort sind alle Informationen für alle vier Fragen enthalten. Sie müssen die Antworten zu ihren jeweiligen Fragen finden und sie unterstreichen oder hervorheben. Leistungsschwächeren Schülerinnen und Schülern können Sie entweder SI1b (zur Beantwortung der Fragen 1 und 2) oder SI1c (zur Beantwortung der Fragen 3 und 4) geben. Diese Versionen enthalten weniger Informationen und die Sprache ist etwas einfacher. Entscheidungsfindung Die Gruppen sollen nun über die Antworten, die sie für jede Frage herausgefunden haben, diskutieren. Gruppenweise sollen sie die Vor- und Nachteile für den Einsatz von Insekten in die Tabelle auf SI2 eintragen. Mit leistungsschwächeren Schülerinnen und Schülern können Sie dies im Klassenverband machen und das Informationsblatt auf dem White Board zeigen. Anschließend arbeiten die Lernenden allein. Sie sollen entscheiden, ob sie Insekten einsetzen würden und warum. Mit einer Klassenabstimmung können Sie sehen, ob die Lernenden sich für oder gegen die Einführung der Insekten entschieden haben. Einige Schülerinnen und Schüler sollen ihre Entscheidungen und Begründungen mit dem Rest der Klasse teilen. Diskutieren Sie die Tatsache, dass derzeit viele europäische Länder erwägen Insekten einzusetzen, um Ambrosia unter Kontrolle zu bringen und dass es eine schwierige Entscheidung ist, da trotz einiger Forschungen nicht ausreichend Informationen vorhanden sind. Sie könnten die Lernenden darum bitten, Forschungsfragen aufzuwerfen, die vor einer Entscheidungsfindung beantwortet werden müssten. Als Hausaufgabe können die Schülerinnen und Schüler eine invasive Spezies ihrer Wahl (Pflanze oder Tier) recherchieren, die in Deutschland ein Problem darstellt. Sie können eine Präsentation über die Spezies vorbereiten, die Informationen über den Ursprungsort, die Einführung, entstandene Probleme und warum und wie diese Probleme bewältigt werden, enthält.

Diese Unterrichtseinheit begibt sich auf die Spuren der Vergangenheit durch Deutschlands und Europas Wälder. Im Rahmen des Projekts "Brennpunkt Wald" informiert sie Jugendliche zum Themenkomplex Waldbrandprävention. Das Projekt "Brennpunkt Wald" ist eine aktivierende Informations- und Aufklärungskampagne für Jugendliche zum Themenkomplex Waldbrandprävention. Im Zentrum des Projekts steht das niedrigschwellige Informationsangebot auf den Social-Media-Kanälen Instagram und YouTube . Auf der Projektwebsite finden Lehrkräfte, Schülerinnen und Schüler sowie Multiplikatorinnen und Multiplikatoren Informationen und Unterrichtsmaterialien zum Themenfeld Waldbrände. Diese Unterrichtseinheit begibt sich auf die Spuren der Vergangenheit durch Deutschlands und Europas Wälder: Wie werden Wälder in Deutschland wohl zukünftig aussehen? Trockenstress, Käferplage und erhöhte Waldbrandgefahr, all das sind Umweltgefährdungen, denen das Ökosystem Wald ständig ausgesetzt ist. Um die Zukunft des Waldökosystems betrachten zu können, lohnt sich ein Blick in die Vergangenheit. Diese Unterrichtseinheit für Lernende der Sekundarstufe I betrachtet die Klimageschichte von Wäldern und gibt einen Ausblick auf die Veränderungen der Vegetationszonen durch den anthropogenen Klimawandel. Wälder verändern sich mit dem Klimawandel. Dass das schon vor vielen Jahrhunderten so war, zeigt diese Unterrichtseinheit. Veränderungen gibt es also schon immer und sie sind für Wälder eher normal als bedrohlich? Ganz und gar nicht. Denn Wälder können sich nur langsam und langfristig auf Veränderungen in den Vegetationszonen einstellen. Während sich die verschiedenen Waldgesellschaften im Laufe der Zeit langsam an die Veränderungen anpassen konnten, werden sie jetzt durch den menschgemachten Klimawandel vielen verschiedenen Umweltgefährdungen auf einmal ausgesetzt. Diese Unterrichtseinheit richtet den Blick auf die Vergangenheit des Ökosystems Wald in Deutschland und schärft so das Problembewusstsein der Lernenden für die Umweltgefährdungen durch den menschgemachten Klimawandel. Dabei betrachten die Lernenden auch die Bedeutung von Waldbränden für Waldökosysteme von Kalifornien bis Brandenburg. Wälder in Deutschland werden in dieser Unterrichtseinheit Waldökosystemen mit pyrophilen Pflanzen abgegrenzt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen und ordnen Klimaereignisse in einer zeitlichen Reihenfolge ein. können Klimaereignisse in ihrer zukünftigen Entwicklung einschätzen. differenzieren zwischen internationalen und lokalen Einflüssen des Klimawandels. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit Karten und können Daten darin ergänzen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten kooperativ Aufgaben und kommen zu gemeinsamen Ergebnissen.

In dieser Unterrichtseinheit erkunden die Schülerinnen und Schüler das faszinierende Ökosystem Wald und erkennen die Zusammenhänge zwischen Wäldern, dem Klima und uns Menschen. Dabei gehen die Texte und Aufgaben auf Ereignisse wie die verheerenden Waldbrände der letzten Sommer in Deutschland und Brasilien ein, auf das auch in den Medien viel diskutierte Thema "Waldsterben 2.0", auf aktuelle (klima-)politische Entwicklungen in Deutschland und weltweit sowie auf Aktionen und Bewegungen zum Wald- und Klimaschutz wie Fridays for Future. Über debatten- und handlungsorientierte Unterrichtsimpulse werden Werte der Nachhaltigkeit vermittelt, die Jugendlichen werden zum Nachdenken und Diskutieren angeregt und es werden Möglichkeiten für eigenes Handeln erarbeitet.Wälder sind neben den Weltmeeren die artenreichsten, produktivsten und wertvollsten Lebensräume der Erde. Sie erzeugen Sauerstoff, binden Kohlenstoff und regulieren als "grüne Lunge" unseres Planeten das Klima. Die Bilder von gerodeten und brennenden Wäldern – zuletzt etwa von den verheerenden Waldbränden im Amazonas-Regenwald – begegnen uns immer häufiger in den Nachrichten und lassen sicher auch Ihre Schülerinnen und Schüler nicht kalt. Warnungen vor Waldbrandgefahr, etwa aufgrund von extremer Hitze und Dürre, kennen sie inzwischen nicht nur aus südlichen Urlaubsländern, sondern auch aus den Wäldern in ihrer unmittelbaren Umgebung – und das nicht etwa nur im Sommer! Auch den Bäumen in unseren Gärten und Parks sieht man an, dass sie unter dem Klimawandel leiden; viele von ihnen sind in den letzten beiden Hitzesommern gestorben. Inzwischen wird gar von einer "Jahrhundertkatastrophe" und einem "Waldsterben 2.0" gesprochen. Obwohl längst bekannt ist, wie wichtig Wälder – besonders der Amazonas-Regenwald – sind, wird weltweit alle drei Sekunden eine Waldfläche von einem ganzen Fußballfeld zerstört! Trotz zahlreicher Zertifikate und Abkommen konnte der Raubbau am Amazonas-Regenwald bisher nicht gestoppt werden. Auch wir in Europa tragen mit unserem Konsumverhalten zur Zerstörung des Regenwaldes bei – beispielsweise mit unserem Konsum von Fleisch und anderen tierischen Produkten, dem Kauf von Möbeln, Papier oder Grillkohle aus Tropenhölzern oder mit der Verwendung von Produkten, die Palmöl enthalten, das nicht ökologisch und sozial vertretbar produziert wurde. Dass und wie Waldzerstörung und Klimawandel – und im Umkehrschluss auch Waldschutz und Klimaschutz - sich gegenseitig begünstigen, dafür schafft das Bildungsmaterial in dieser Unterrichtseinheit Bewusstsein und Verständnis. Medienpräsente Themen sowie aktuelle Entwicklungen werden aufgegriffen und deren Hintergründe werden verständlich erklärt. Die Schülerinnen und Schüler werden zudem mit einer Auswahl weiterführender Links zur eigenen Recherche angeregt, und ihnen werden Handlungsoptionen zur Problemlösung aufgezeigt. Mit der Aktionsmappe "Wälder – von unseren heimischen Wäldern zum Amazonas-Regenwald" möchte Greenpeace Lehrkräften und ihren Lerngruppen Anregungen bieten, sich mit Wäldern und dem Klimawandel nicht nur inhaltlich zu beschäftigen, sondern im Sinne einer Bildung für nachhaltige Entwicklung auch selbst für den Wald- und Klimaschutz aktiv zu werden. Mehr Informationen dazu finden Sie im Themendossier Aktuelle Umweltthemen im Unterricht: Greenpeace macht Schule . Didaktische Hinweise Was bedroht die Wälder in Deutschland und im Besonderen? Und welche Verantwortung tragen wir in Europa – auch für den Regenwald im Amazonas-Becken? Was kann jeder und jede Einzelne von uns für den Erhalt und Schutz der Wälder tun, und ist eine ökologisch und sozial verantwortliche wirtschaftliche Nutzung des Regenwaldes überhaupt möglich? Mit diesen und weiteren Fragen setzen sich Ihre Schülerinnen und Schüler bei der Beschäftigung mit der Aktionsmappe "Wälder – von unseren heimischen Wäldern zum Amazonas-Regenwald" auseinander. So werden die Jugendlichen dazu angeregt, sich ihrer eigenen Verantwortung für den Schutz der Wälder bewusst zu werden und diese Erkenntnis in verantwortungsbewusstes Handeln zu übertragen. Ausgehend von einem Überblick über unterschiedliche Arten von Wäldern weltweit setzt die Aktionsmappe einen Fokus auf heimische Wälder (Aktionsblatt 1) und den Amazonas-Regenwald (Aktionsblätter 2 bis 4). Inhaltliche Schwerpunkte sind dabei Wälder als komplexe Ökosysteme, Bedrohungen, denen Wälder ausgesetzt sind, sowie konkrete Maßnahmen zum Erhalt und Schutz der Wälder. Abschließend werden die Zusammenhänge zwischen Wäldern und Klima vertiefend betrachtet, wobei ein inhaltlicher Schwerpunkt auch auf der nationalen und internationalen Klimapolitik liegt (Aktionsblatt 5). Methodische Hinweise Die Aktionsblätter verfolgen einen debattenorientierten Ansatz. Zum Themenbereich Wald werden unterschiedliche Richtungen im öffentlichen Diskurs ausgewogen dargestellt und so zur vertieften Auseinandersetzung mit dem Thema sowie zur Diskussion angeregt. So sollen die Schülerinnen und Schüler dazu befähigt werden, sich auf dieser Grundlage ihr eigenes, begründetes Urteil zu bilden. Darüber hinaus wird ein (auch fächerübergreifender) handlungsorientierter Ansatz verfolgt: Die Schülerinnen und Schüler werden zum Beispiel zu eigenen Aktionen angeregt und sollen dabei möglichst auch selbst in den Wald gehen. Hinweise zu den Arbeitsaufträgen Alle Arbeitsaufträge können ohne spezifische fachliche Vorkenntnisse bearbeitet werden. Die zur Bearbeitung der Aufgaben nötigen inhaltlichen Informationen finden sich in den Informationstexten auf den Aktionsblättern beziehungsweise unter den in den Arbeitsaufträgen angegebenen Internet-Quellen. Die angegebenen Links sollen dabei der Orientierung Ihrer Schülerinnen und Schüler bei der Informationsrecherche dienen und können natürlich um weitere Informationsquellen ergänzt werden. Die Arbeitsaufträge decken die Anforderungsbereiche I (Reproduktionsleistungen), II (Reorganisations- und Transferleistungen) und III (Reflexion und Problemlösung) ab und sind dabei in die Kategorien leicht, mittel und schwer unterteilt. So können Sie zur inneren und äußeren Differenzierung je nach Alter und Lernstand Ihrer Schülerinnen und Schüler die jeweils passenden Aufgaben auswählen beziehungsweise – im Sinne einer Förderung der Selbstkompetenz – von den Lernenden selbst auswählen lassen. Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass Wälder komplexe Ökosysteme sind, in denen Bäume ein soziales Miteinander leben. erarbeiten sich Hintergrundwissen über verschiedene Waldarten in den unterschiedlichen Klimazonen unseres Planeten. befassen sich mit den Tieren, Pflanzen und indigenen Völkern, die im Amazonas-Regenwald beheimatet sind. erkennen die Bedeutung von Wäldern als "grüne Lunge" unseres Planeten und damit für unser gesamtes Ökosystem. werden mit unterschiedlichen Bedrohungen für unsere heimischen Wälder und den Amazonas-Regenwald konfrontiert, befassen sich vertiefend damit und erkennen den Einfluss unserer Lebensweise auf die Zerstörung der Wälder. erkennen die Zusammenhänge zwischen Wäldern und dem Klimawandel, entwickeln Maßnahmen zum Schutz der Wälder sowie des Klimas und informieren andere darüber. setzen sich für den Wald- und Klimaschutz ein und animieren ihre Schulgemeinschaft und ihr Umfeld, sich ebenfalls zu engagieren.

In der Unterrichtseinheit "Käferkrabbelei" eignen sich die Schülerinnen und Schüler grundlegendes Wissen über die Insektengattung der Käfer an. Sie lernen die Lebensweise dieser Tiere kennen, ihren natürlichen Lebensraum und ihren Nutzen sowie ihren Schaden für die Umwelt.Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit erlangen die Schülerinnen und Schüler umfassendes Wissen zu (heimischen) Käfern, ihrem Lebensraum, typischen Körpermerkmalen, ihrer Fortpflanzung und ihrem Nutzen sowie auch Schaden für die Umwelt. Gleich zu Beginn entdecken die Schülerinnen und Schüler durch das Vergleichen gegebener Exemplare den kunstvollen Körperbau vieler Käfer und die Möglichkeit, einzelne Käferarten voneinander zu unterscheiden. Typische Körpermerkmale, wie zum Beispiel das Verhältnis zwischen Körper- und Fühlerlänge, helfen bei der Differenzierung. Die einzelnen Themenstationen werden von den Schülerinnen und Schülern im individuellen Tempo in Einzel- oder auch Partnerarbeit durchgeführt: Käferpuzzle (Zusammenlegen einer naturgetreuen Abbildung des größten Käfers der Welt, dem Riesenbockkäfer) Bunte Käferwelt (Entstehung und Entwicklung von Insekten und Käfern, Artenreichtum) Aussehen (Panzer, Giftdrüsen, Hörner, Zangen, Fühler, Flügel, Facettenaugen und vieles mehr) Käferrekorde (vorgestellt werden der größte, der kleinste, der giftigste und der schnellste Käfer der Welt) Fortpflanzung (Eiablage, Aussehen der Larven und Puppen, Dauer der Entwicklungszeit) Wer war der Täter? (Marienkäfer, Kartoffelkäfer, Maikäfer und Borkenkäfer werden steckbriefartig vorgestellt und ihre Nachteile für die Umwelt thematisiert) Käferparade (Benennung von Käfern nach einer "verrätselten" Anweisung) Das Anfertigen von naturgetreuen Zeichnungen im Kunstunterricht oder das Schreiben von Geschichten zum Thema Käfer im Deutschunterricht ergänzen und intensivieren die Arbeit.Ein wesentliches Ziel des Sachunterrichts in der Grundschule ist das Kennenlernen und Vertrautwerden mit Tieren aus dem Lebensumfeld der Schülerinnen und Schüler. In diesem Zusammenhang verfolgt diese Einheit die Intention, den Schülerinnen und Schülern Basiswissen über die größte Tiergruppe überhaupt nahe zu bringen: Insekten beziehungsweise Käfer. Die Bedeutung dieser Tiere für das ökologische Gleichgewicht in der Natur schärft das Bewusstsein zur Erhaltung deren biologischer Umwelt und die Gefahren, die entstehen, wenn der Mensch unbedacht natürliche Lebensräume zerstört. Methodische Analyse Die Methodenwahl orientiert sich am Prinzip "vom Konkreten zum Abstrakten" und setzt folgerichtig am Vorwissen der Schülerinnen und Schüler an und orientiert sich an deren zum Anfang der Unterrichtseinheit formulierten weiterführenden Fragen zum Thema. Viele Arbeitsaufgaben werden in "rätselhafter" Form gestellt, um die Schülerinnen und Schüler durch eigenes Nachdenken zu den richtigen Ergebnissen zu führen und die Motivation und Neugier zur Weiterarbeit zu erhalten. Auch können die Schüler und Schülerinnen die Richtigkeit ihres Ergebnisses durch verschlüsselte Lösungen selber kontrollieren, ohne lange auf die Rückmeldung durch die Lehrkraft zu warten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erwerben grundlegendes Wissen über Lebensweise und Aussehen der Gattung Käfer . lernen heimische Käferarten kennen. lernen den Unterschied zwischen nützlichen und schädlichen Käfern zu unterscheiden und zu begründen. kennen den Kreislauf der Natur und lernen ihn als voneinander abhängiges Ökosystem zu schützen und zu bewahren. lernen Fachausdrücke kennen und diese im Kontext richtig anzuwenden. erwerben die Fähigkeit, aus Sachtexten spezifische Informationen zu entnehmen und logische Schlussfolgerungen daraus zu ziehen. zeichnen Käfer naturgetreu nach. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kooperieren und kommunizieren miteinander und tauschen ihre Ergebnisse untereinander aus. organisieren ein Gruppenquiz zum Thema der Unterrichtseinheit.