Unterrichtsmaterialien zum Thema "Geoinformation"

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Der Storchenzug im Internet

Unterrichtseinheit

Der Zug der Weißstörche fasziniert alle Altersgruppen. Im Internet kann man die Vögel auf ihrer Reise von Norddeutschland nach Afrika oder nach Spanien verfolgen. Auf hochauflösenden Karten sieht man, wo sie sich gerade befinden. Die Vergleiche verschiedener Individuen und ihrer Zugwege aus verschiedenen Jahren zeigen spannende Abweichungen vom klassischen Schulbuchwissen und liefern viele Anregungen für eigene Fragestellungen und Untersuchungen.Was suchen Störche aus deutschen Feuchtgebieten am Südrand der Sahara? – Im Storchenzug-Projekt werden Weißstörche auf ihrem Flug nach Afrika und zurück über die Satellitentelemetrie verfolgt. Mithilfe kleiner Sender auf dem Rücken und GPS (Global Positioning Systems) werden die Tiere tagesaktuell geortet. Der NABU beziehungsweise die NAJU bieten darüber hinaus einen täglichen Blog mit Kommentaren und viele geografische und landestypische Informationen zur Reiseroute an. Die in dieser Unterrichtseinheit vorgestellten Materialien und Arbeitsblätter geben Anregungen zur offenen Erforschung des Vogelzugs für Schülerinnen und Schüler verschiedener Klassenstufen: Für die Klassen 5 und 6 kann man eher phänomenologisch affektive Lehrziele verfolgen, in der Oberstufe systematisch ökologischen, verhaltens- und evolutionsbiologischen Fragen nachgehen. Einsatz der Arbeitsblätter und Inhalte Bei den hier angebotenen Materialien handelt sich um offene Arbeitsblätter , die zu differenzierter Arbeit mit dem Thema Storchenzug anregen sollen. Ausgehend von konkreten Fragen oder offenen Problemstellungen wird erwartet, dass sich die Lernenden eigene Wege suchen, die Fragen zu beantworten und weitere Fragen zu stellen. Endgültige Antworten und abschließende "Merksätze" sind nicht beabsichtigt. Die Lehrkraft muss sich in die Rolle des "Mitforschers" begeben und allenfalls Hilfen geben, einen Gedanken zu formulieren und Ergebnisse als solche zu erkennen, wie zum Beispiel diese: "Der Weg nach Südafrika kann direkt oder über den Tschad führen." "Auf dem Wegzug machen die Störche im Tschad oder im Sudan drei bis vier Wochen Pause, auf dem Rückzug geht es in einem Rutsch nach Hause." "Penelope zog in den drei beobachteten Jahren jedes Mal auf einem etwas anderen Weg." Mögliche Themen Der Vogelzug kann in verschiedenen inhaltlichen Zusammenhängen behandelt werden, darunter die folgenden: Überwinterung Arten- und Biotopschutz Orientierung Methoden der Erforschung von Tierwanderungen Flugleistungen Das Storchenzugprojekt bietet in außergewöhnlich anschaulicher und ansprechender Weise eine Fülle aktueller Daten über den Vogelzug. Die Probleme der "wandernden Tiere", der Energieeffizienz beim Fliegen, der Evolution des Zugverhaltens können damit vertiefend behandelt werden. Affektive Lehrziele und neue Medien – virtuelle Begleitung vertrauter Individuen Ein emotionaler Aspekt der Vogelkunde kam bisher bei den traditionellen Unterrichtsmethoden durch die Winterfütterung oder durch die Beobachtung von wegziehenden und heimkehrenden Arten ins Spiel. Mit der Online-Verfolgung von Störchen kann man nun einen unmittelbaren Bezug zu einzelnen Tieren aufbauen, der an die Alltagserfahrung Jugendlicher anknüpft: Man "begleitet" namentlich bekannte Individuen auf ihrer Reise. Seit der Saison 2009/2010 wird während der Brutzeit an einem Storchennest eine Webcam eingerichtet. Die Schülerinnen und Schüler können sich mit "ihrem Patentier" somit schon im Sommer anfreunden. Auf der Website Storchennest.de bietet der NABU (Naturschutzbund Deutschland e. V.) ausführliches Bildmaterial an. So können mit der virtuellen Begleitung alle oben genannten Themen behandelt und mit affektiven Lehrzielen verbunden werden. Überraschende Ergebnisse Die Störche verhalten sich überhaupt nicht schematisch, sondern bieten zahlreiche Anlässe zu Fragen: "Warum biegt Penelope nach Westen in Richtung Tschad ab?" "Peterchen macht zwei Wochen Pause – was findet er während dieser Zeit zu fressen?" "Welche Rolle spielt das Wetter?" Die von den Lernenden untersuchten Daten sind authentisch und die Ergebnisse zum Teil auch für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neu ( Berthold, Querner 2002 ). Wetter, physische Geographie und politische Situation Wichtige Zusatzinformationen können von den Lernenden über das Internet gesammelt und ausgewertet werden, zum Beispiel Wetterdaten oder Satellitenbilder. Entfernungen können mithilfe von Online-Flugstreckenrechnern bestimmt werden. Geografische Fragen stellen sich fast automatisch bei der Verfolgung der Störche. So können politische und physische Themen aufgegriffen werden. Das zeigt die Aussage eines am Telemetrieprojekt beteiligten Forschers: "Mit Sendern versehene Störche sind im Libanon, in Israel und in Ägypten besonders gefährdet, da sie wegen der kleinen Antennen als 'Spione' angesehen und beschossen werden". Höhenkarten, Wetterdaten und Geoinformationssysteme (GIS) werden als Werkzeuge benutzt, um die Biologie "unserer Störche" zu verstehen.Die Schülerinnen und Schüler vollziehen die Zugwege von Oststörchen und Weststörchen mit ihren Varianten nach. erforschen die Unterschiede zwischen Individuen und Zugjahren. übertragen die Zugstrecken genau und differenziert in Karten – und dies unter Beachtung von Meerengen und Gebirgspässen! bestimmen die Leistungen der Störche auf ihrem Zug: Höhen, Strecken, Geschwindigkeiten. nehmen Entfernungsschätzungen und -messungen mithilfe des Atlas und von Entfernungsrechnern aus dem Internet vor. gewinnen einen Bezug zur physischen und politischen Geografie des Zugwegs. gehen mit geografischen Längen und Breiten um. stellen Bezüge zwischen dem Verhalten der Störche und ihren Lebens- und Ruheräumen her.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Simulation des Meeresspiegelanstieges mit GIS

Unterrichtseinheit

Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 9 und 10 simulieren mit dem kostenlosen GIS-Tool ArcExplorer den Anstieg des Meeresspiegels in verschiedenen Ländern und beurteilen die Folgen.Im Rahmen der Thematik "Stabilität und Instabilität der Natur" sollen im Geografieunterricht ausgewählte Klimaprobleme thematisiert werden. Dafür bietet sich zum Beispiel der drohende globale Anstieg des Meeresspiegels aufgrund des Treibhauseffektes an. Welche Auswirkungen hat das rasante Abschmelzen der Gletscher auf die Höhe des Meeresspiegels? Welche weiteren Ursachen können zu einem Anstieg des Meeresspiegels führen? Und was bedeutet es wiederum für bestimmte Länder oder Regionen, wenn der Meeresspiegel um einen bestimmten Wert steigt? In den nächsten Jahrzehnten wird die globale Temperatur weiter steigen, was die Zunahme extremer Wetterlagen zur Folge haben wird. Der Anstieg des Meeresspiegels vollzieht sich im Rahmen dieser Entwicklung sehr langsam, viele Presseberichte sind übertrieben. Es gibt auf der Erde jedoch Regionen, für die schon ein Anstieg um einige Dezimeter dramatische Auswirkungen haben würde. Diese werden im Rahmen dieser Unterrichtseinheit mithilfe von GIS untersucht. Das hier vorgestellte Projekt wurde vom Ministerium für Bildung, Jugend und Sport des Landes Brandenburg gefördert. Der programmtechnische Teil wurde dabei von der LiveMap GmbH umgesetzt.GIS - Geografische Informationssysteme - spielen in vielen Betrieben und Behörden eine immer größere Rolle. Jeder, der Planungsaufgaben unter einem räumlichen Aspekt bearbeitet, wird GIS schnell als ein effektives Werkzeug kennen lernen. Dabei liefert GIS wesentlich mehr als nur mit dem Computer erzeugte Karten. Eine Karte ist statisch, GIS ist dynamisch! Durch das Konzept der unterschiedlichen Schichten (Layer) kann die Komplexität der Darstellung leicht an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Herein- und Herauszoomen sind problemlos möglich. Integrierte Datenbankfunktionen ermöglichen es, in Sekundenschnelle Antworten auf komplexe Sachverhalte zu bekommen und diese zu visualisieren. Die Bedeutung von GIS sollte deshalb schon in der Schule vermittelt werden. Entsprechende Software steht zum Teil kostenlos zur Verfügung oder ist über Schulbuchverlage zu erhalten (Diercke-GIS der Westermann Schulbuchverlag GmbH). Alle hier vorgestellten GIS-Projekte wurden mit dem ArcView GIS der ESRI Geoinformatik GmbH erstellt und lassen sich mit dem kostenlosen ArcExplorer im Unterricht bearbeiten. Vorausgesetzt werden grundlegende Fertigkeiten im Umgang mit dem GIS-Tool ArcExplorer. In dem nachfolgend skizzierten Unterrichtsverlauf finden Sie eine bewährte Gliederung der Thematik. Allgemeines zur Arbeit mit dem ArcExplorer Das kostenfreie Tool ArcExplorer bietet in Kombination mit einer Einzelplatzlizenz von Diercke GIS oder ArcView die Möglichkeit, Lernende günstig an die Arbeit mit GIS heranzuführen. Unterrichtsverlauf, 1. Stunde Einstieg mit Vorträgen, einem Arbeitsblatt und Informationen zu den Themen Gletscherschwund und Meeresspiegelanstieg aus dem Internet. Unterrichtsverlauf, 2. und 3. Stunde Simulationen des Meeresspiegelanstieges mit GIS. Hier finden Sie auch Screenshots, die Ergebnisbeispiele der Simulationen zeigen. Arbeitsaufträge und Daten Muster-Arbeitsblatt, Datensätze, mit denen die Erhöhung des Meerespiegels in verschiedenen Ländern und Regionen simuliert werden kann, Hinweise zum ArcExplorer - auch und gerade für "GIS-Neulinge"! Die Schülerinnen und Schüler sollen den dramatischen Rückgang der Gletscher weltweit und besonders im Alpenraum aufgrund des globalen Temperaturanstieges erkennen. die Kausalkette Abschmelzen der Gletscher, Eintrag von Süßwasser ins Meer, Anstieg des Meeresspiegels, Überflutung flacher Küstenbereiche erkennen. das Ausmaß und den Zeitraum des Meeresspiegelanstieges erkennen und sich kritisch mit Medienaussagen auseinandersetzen. mithilfe eines GIS den Anstieg des Meeresspiegels simulieren und die Folgen beurteilen. Thema Simulation des Meeresspiegelanstieges mit GIS Autor Ralf Schollbach Fach Geographie Zielgruppe Klasse 9/10 Zeitraum 3-4 Stunden (ohne Einführung in das GIS-Tool) Technische Voraussetzungen Computer mit mind. 200 Mhz-CPU, ein Rechner pro 1-2 Lernende, Internet Software ArcExplorer der ESRI Geoinformatik GmbH (kostenloser Download) Planung Verlaufsplan Meeresspiegelanstieg mit GIS der Unterrichtseinheit Wegen des großen Datenvolumens der GIS-Projekte (Deutschland, Niederlande, Bangladesh, Bahamas, Brasilien) bieten wir diese unter Arbeitsmaterialien nur einzeln zum Download an. Die langfristigen Messungen der globalen Temperatur der Erde führten zu der Erkenntnis, dass sich der Treibhauseffekt verstärkt und die Temperaturen weiter ansteigen werden. Dabei herrscht noch Unklarheit über den Grad des Einflusses menschlicher Aktivitäten. Während einige Wissenschaftler davon ausgehen, dass der Verbrauch fossiler Brennstoffe und der damit verbundene massive Eintrag von Kohlendioxid in die Atmosphäre in den letzten 200 Jahren die Hauptursache für die Verstärkung des Treibhauseffekts sei, behaupten andere, dass der Mensch nur einen geringen Anteil habe und natürliche Prozesse, zum Beispiel eine schwankende Sonnenaktivität, zum globalen Temperaturanstieg führen würden. Diese Problematik bietet sicher interessanten Diskussionsstoff, zum Beispiel für den Unterricht in politischen Bildung, soll aber hier nicht weiter behandelt werden. Tatsache ist, dass in den nächsten Jahrzehnten die globale Temperatur weiter steigen wird, selbst bei sofortigem Stopp des Kohlendioxid-Ausstoßes. Diese Erwärmung hat vielfältige Auswirkungen, so zum Beispiel die Zunahme extremer Wetterlagen und Witterungserscheinungen, wie Stürme, Hochwasser oder Dürren. Eine weitere Auswirkung ist das beschleunigte und gut sichtbare Abschmelzen von Gletschern und ein damit verbundener Meeresspiegelanstieg. Die Materialien des Gletscherarchivs (PDF-Downloads unter "Informationen") verdeutlichen zum Beispiel, mit welcher Geschwindigkeit die Alpengletscher verschwinden. Im Jahr 2050 wird es die meisten Gletscher dort nicht mehr geben. Daraus ergeben sich folgende Fragen: Welche Auswirkungen hat das rasante Abschmelzen auf die Höhe des Meeresspiegels? Welche weiteren Ursachen können zu einem Anstieg des Meeresspiegels führen? Und was bedeutet es wiederum für bestimmte Länder oder Regionen, wenn der Meeresspiegel um einen bestimmten Wert steigt? Auf den Seiten des Hamburger Bildungsservers hat Dieter Kasang Ursachen und Auswirkungen eines Meeresspiegelanstieges ausführlich dargestellt. Die wichtigsten Erkenntnisse hier in Kurzform: Für die Veränderung des Meeresspiegelniveaus gibt es zwei Ursachen: Die Veränderung von Form und Volumen der Meeresbecken, zum Beispiel durch Sedimentation oder plattentektonische Prozesse - diese sind eher langfristig. Die zweite Ursache ist die Veränderung des Wasservolumens durch Veränderung des Wasser-Eis-Verhältnisses oder durch Ausdehnen oder Zusammenziehen des flüssigen Wassers aufgrund von Temperaturänderungen - diese Vorgänge laufen verhältnismäßig kurzfristig ab. Nach Modellsimulationen betrug die thermale Expansion des Ozeans im 20. Jahrhundert 0,3-0,7 Millimeter pro Jahr mit einer steigenden Tendenz auf 0,6-1,1 Millimeter in den letzten Jahrzehnten. Das Abschmelzen von Gebirgsgletschern trug im 20. Jahrhundert möglicherweise zu einem Meeresspiegelanstieg von 2-5 Zentimetern bei. Das weltweit in Gletschern und kleineren Eiskappen (ohne Grönland und Antarktis) gebundene Wasser entspräche beim Schmelzen einer Anhebung des Meeresspiegels um 51 Zentimeter. Der Einfluss der Alpengletscher auf den Meeresspiegelanstieg ist verschwindend gering. In der Antarktis übertrifft die Akkumulation den Massenverlust um 10 Prozent, was eine Absenkung des Meeresspiegels um 0,5 Millimeter pro Jahr zur Folge hat. Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts ist mit einem Anstieg von 40-70 Zentimetern auszugehen. blau: Beitrag durch das Abschmelzen von Gletschern grün: Grönlandeis rot: beide Vorgänge zusammen durchgezogen: Daten nur unter Berücksichtigung der Zunahme der Treibhausgase nach dem IPCC-Szenarium IS92a gestrichelt: unter zusätzlicher Berücksichtigung der Sulfataerosole Nicht berücksichtigt sind der Beitrag der thermalen Expansion des Meerwassers (20-37 cm) und der Massenzunahme des antarktischen Eisschildes (etwa -8 cm). Der dunkelgraue Sektor zeigt den Bereich der Mittelwerte für alle 35 SRES Szenarienrechnungen, der hellgraue zeigt die Spannweite der Szenarienrechnungen, die obere und untere Grenzlinie zeigen die Extreme unter Berücksichtigung der Unsicherheiten in Bezug auf die Veränderungen von Landeis, Permafrost und Sedimentation. In den Balken am Rand sind die entsprechenden Unsicherheitsbereiche für die einzelnen Szenarien angegeben. Bei einer Temperaturerhöhung um 8 Grad Celsius würde der grönländische Eisschild bis zum Jahr 3500 abgeschmolzen sein und eine Erhöhung des Meeresspiegels um etwa 7,20 Meter verursachen. Sollten sämtliche im Moment in Form von Eis gebundenen Wassermassen dem Meerwasser hinzugefügt werden, hätte das einen globalen Meeresspiegelanstieg von fast 80 Metern zur Folge, wovon etwa 71,5 Meter durch das antarktische Inlandeis, 6,9 Meter durch grönländisches Inlandeis und nur etwa 0,5 Meter durch alle übrigen Gletscher verursacht werden (Quelle: Marcinek, Joachim: Droht eine nächste Kaltzeit?; Urania Verlag Leipzig; 1982; S.12). So dramatisch das Verschwinden der Alpengletscher ist, der Beitrag zur Meeresspiegelerhöhung kann vernachlässigt werden. Der Anstieg des Meeresspiegels vollzieht sich sehr langsam, etwa 0,5 Meter in den nächsten 100 und 3-6 Meter in den nächsten 1.000 Jahren. Insofern sind zahlreiche Medienberichte kritisch zu betrachten (das Titelbild des "Spiegel" Ausgabe 44/1986 zeigt zum Beispiel eine Fotomontage, auf der der Kölner Dom zu einem Drittel im Meer versunken ist). Es gibt auf der Erde jedoch Regionen, für die schon ein Meeresspiegelanstieg um einige Dezimeter dramatische Auswirkungen haben wird. Hinzu kommt, dass mit einem höheren Meeresspiegel auch die Gefahr von Sturmfluten und Überschwemmungen zunimmt. Diese Regionen sollen im Rahmen dieser Unterrichtseinheit mithilfe von GIS untersucht werden. Gletscherschwund in den Alpen Als Einstieg werden Zeitschriftenartikel (zum Beispiel "Der Spiegel", 44/1986; das Titelbild zeigt eine Fotomontage, auf der der Kölner Dom zu einem Drittel im Meer versunken ist) oder Fotos aus dem Bildmaterial der Gletscherarchiv-Website vorgestellt, um das Problem zu verdeutlichen (Lehrervortrag oder ein vorher vergebener Schülervortrag; siehe auch Fachlicher Kommentar ). Gletscherarchiv Das Gletscherarchiv bietet eine alpenweite Dokumentation von Gletschervergleichen. Unter ?Informationen? können Sie eine Zusammenfassung mit einer Fotodokumentation als PDF herunterladen. Gletscherschwund in den Alpen Als Einstieg werden Zeitschriftenartikel (zum Beispiel "Der Spiegel", 44/1986; das Titelbild zeigt eine Fotomontage, auf der der Kölner Dom zu einem Drittel im Meer versunken ist) oder Fotos aus dem Bildmaterial der Gletscherarchiv-Website vorgestellt, um das Problem zu verdeutlichen (Lehrervortrag oder ein vorher vergebener Schülervortrag; siehe auch Fachlicher Kommentar ). Gletscherarchiv Das Gletscherarchiv bietet eine alpenweite Dokumentation von Gletschervergleichen. Unter ?Informationen? können Sie eine Zusammenfassung mit einer Fotodokumentation als PDF herunterladen. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten das Gletscherarchiv-Material (PDF-Download "Kurzfassung") durch und erkennen das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Gletscherschmelze in den Alpen. Alternativ oder zusätzlich kann das Arbeitsblatt zum Gletscherschwund zum Einsatz kommen. Erkenntnis: Die Gletscher schmelzen, der Meeresspiegel steigt. Daraus lassen sich weitere Fragen ableiten: Welchen Anteil haben die Alpengletscher am globalen Meeresspiegelanstieg? Wo gibt es noch Eismassen, die zum Meerespiegelanstieg beitragen können? In welchem Zeitraum erfolgt eine Änderung des Meeresspiegels? In welchem Ausmaß erfolgt diese? Der Anstieg des Meeresspiegels Mithilfe des Klimainformationsmaterials vom Hamburger Bildungsserver beantworten die Schülerinnen und Schüler diese Fragen in Gruppenarbeit und stellen die Ergebnisse am Stundenende vor. Das letzte Thema, "Folgen für Küstenzonen und Inselstaaten", soll noch nicht bearbeitet werden, da die Lernenden die dort dargestellten Erkenntnisse zum Teil später noch selbst erarbeiten sollen. Mithilfe von GIS wird simuliert, wie sich ein Anstieg des Meeresspiegels um einen bestimmten Betrag auf die Küstenlinie und die Verteilung von Land und Meer auswirkt. Dazu werden vorbereitete GIS-Projekte angeboten, die von den Schülerinnen und Schülern untersucht werden. Die Projekte wurden sämtlich mit dem ArcView GIS der ESRI Geoinformatik GmbH erstellt und lassen sich mit dem kostenlosen ArcExplorer im Unterricht einsetzen. Als Vergleichsmöglichkeit und unter dem Aspekt des Heimatbezuges wird der Meeresspiegelanstieg am Beispiel von Deutschland durch Hinzuschalten der entsprechenden Layer simuliert. Die Veränderung der Küstenlinien an der Nordsee und das Eindringen des Wassers bis in den Oderbruchraum sind deutlich erkennbar. Durch die Möglichkeit der stufenlosen Maßstabsänderung sind genauere Darstellungen und Untersuchungen einzelner Gebiete möglich, hier zum Beispiel des Küstenraumes um Rügen und Usedom. Aussagen zu den Auswirkungen auf die Bevölkerung sind durch Zuschaltung des Layers "Bevölkerungsdichte" und anschließender Simulation des Meeresspiegelanstiegs durch die Zuschaltung einzelner Layer möglich (siehe Abb. 2). Mithilfe des GIS-Tools können somit Antworten auf folgende Fragen gefunden werden: Gibt es Regionen in Deutschland, die von einer Erhöhung des Meeresspiegels um einen, zwei oder drei Meter betroffen wären? Liegen Städte in den betroffenen Gebieten? Wie hoch ist die Bevölkerungsdichte in diesen Regionen? Welche Maßnahmen müssen ergriffen werden? Auf der Basis einer Höhenschichtenkarte (Atlas oder GIS) werden weitere Regionen gesucht, in denen ein Meeresspiegelanstieg Folgen hätte. Je nach den GIS-Projekten, die bearbeitet werden sollen, werden Gruppen gebildet und Aufträge für die 3. Stunde erteilt. Jede Gruppe untersucht eine Region, simuliert den Meeresspiegelanstieg, trifft Aussagen zur Besiedlung und stellt ihre Arbeitsergebnisse den Mitschülerinnen und Mitschülern anschließend vor (Präsentation eventuell auch als Hausarbeit). Im Fall der Niederlande wird zum Beispiel die hohe Gefahr durch eine mögliche Meeresspiegelerhöhung nicht nur durch den sehr großen Flächenverlust deutlich, sondern auch durch die Gefährdung der Bevölkerung (Abb. 2). Allerdings wurde bei den Niederlanden ein wenig "geschummelt": Bereits jetzt liegen dort große Landesteile unter dem Meeresspiegel. Diese wurden auf die Höhe Null "angehoben" und so als zum Land gehörig definiert. Bei einer Erhöhung des Meeresspiegels um einen Meter werden sie sofort überflutet, obwohl die Deiche natürlich höher sind. Dies relativiert die entsprechenden Karten wieder und kann mit den Schülerinnen Schülern diskutiert werden - im Zusammenhang mit Bangladesh zum Beispiel unter dem Aspekt "Wie geht ein Industrieland und ein Entwicklungsland mit der Gefahr um?" Die Größe der Gruppen sollte bei drei bis vier Lernenden liegen, je nach Klassengröße können die Themen auch parallel von je zwei Gruppen bearbeitet werden. Zur Interpretation sollen weitere Materialien genutzt (Atlas, Lehrbuch, Lexikon, Bücher zur Landeskunde, Internet) und folgende Erkenntnisse als Gesamtergebnis gewonnen werden: Aufgrund unterschiedlicher topografischer Gegebenheiten hat ein Anstieg des Meeresspiegels unterschiedliche Auswirkungen auf einzelne Länder und Regionen. Probleme können sowohl in Industrie- als auch in Entwicklungsländern auftreten. Allerdings ist die Gefahr in den Industrieländern nicht so dramatisch. Zum einen stehen dort weit mehr Mittel bereit, um dem Problem mit moderner Technik zu begegnen, zum anderen sind Bevölkerungsdichte und Geburtenrate nicht so problematisch. Von einem Meeresspiegelanstieg bedrohte Gebiete finden sich häufig in den Deltamündungen großer Flüsse (Ganges/Brahmaputra, Mekong, Nil). Gerade dies sind auch die Gebiete, in denen eine hohe Bevölkerungsdichte herrscht. Offenbar wird die Gefahr eines Meeresspiegelanstieges durch die günstigen Bedingungen in Flussdeltas (fruchtbarer Boden durch regelmäßige Überschwemmungen) verdrängt. Dieses Problem wird durch die Bevölkerungsexplosion und die verzweifelte Suche nach Ackerland noch verstärkt. Das hier zum Download angebotene Arbeitsblatt bezieht sich auf das GIS-Projekt zur Simulation des Meeresspiegelanstiegs in Bangladesh. Die Aufgabenstellung kann auf alle Projekte übertragen werden. Alle hier zum Download angeboten GIS-Projekte wurden mit dem ArcView GIS der ESRI Geoinformatik GmbH erstellt und in das ArcExplorer-Dateiformat (AEP) umgewandelt. Mit diesem kostenlosen Tool können sie im Unterricht eingesetzt werden. Vorausgesetzt werden grundlegende Fertigkeiten im Umgang mit dem ArcExplorer (siehe unten). In dem Ordner "Welt" befinden sich GIS-Daten, die für alle Länderprojekten benötigt werden (Städte, Umrisse der Ozeane). Soll mit nur einem Länderprojekt gearbeitet werden, dann muss der Ordner "Welt" mit zur Verfügung gestellt werden und auch auf der gleichen Ebene wie der jeweilige Länderordner liegen. Da die Datenpakete recht groß sind, sollten Sie sich - je nach Internetverbindung - auf eine längere Downloadzeit einrichten.

  • Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe I

WebGIS-Schule - Kontinentalität und Maritimität

Unterrichtseinheit

Strandurlaub und sibirische Kälte in gleicher Breitenkreislage – das ist möglich? Mit dem kostenfreien Dienst "WebGIS-Schule" können Schülerinnen und Schüler die starken Auswirkungen von Kontinental- und Seeklima eigenständig erarbeiten.Der WebGIS-Dienst "Das Klima weltweit" stellt monatliche Temperatur- und Niederschlagsdaten von 1.270 Klimastationen zur Verfügung. Die Nutzung dieser Daten im Schulunterricht erfordert keine Installation spezieller Software. Eine ausreichende Anzahl an Computer-Arbeitsplätzen mit Internetzugang und Browser genügt. Die Schülerinnen und Schüler sollten die Klimazonen der Erde kennen (zum Beispiel die fünf thermisch definierten Klimazonen nach Siegmund und Frankenberg), auf die der vorliegende Unterrichtsentwurf vertiefend eingeht. Indem die Klimadaten des WebGIS für logische Abfragen über Temperaturamplituden und Niederschlagsverhältnisse genutzt werden, lassen sich kontinentale und maritime Regionen individuell herausarbeiten.Kernanliegen des Entwurfes ist es, das eigenaktive Problemlösen zu üben. Dabei ergibt sich nicht selten ein Dilemma: Einerseits gilt es, den Unterricht offen zu gestalten und nicht etwa fertige Lösungswege vorzugeben. Andererseits muss bei aller Offenheit des Unterrichts auch den Leistungsschwächeren eine Problemlösung möglich sein. Im Sinne einer Binnendifferenzierung bieten sich dabei Hilfekarten an. Durch gestufte Hilfen werden dabei die Lernhürden gesenkt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass letztlich alle Schülerinnen und Schüler auf individuellem Anforderungsniveau zu einer Lösung kommen. Hinweise zum WebGIS und zum Arbeitsblatt Informationen zum Abfragemanager sowie Tipps zur Erarbeitung, zum Einsatz der Hilfekarten, zur Ergebnissicherung und Zusatzaufgaben Die Schülerinnen und Schüler sollen die Lage kontinental und maritim geprägter Regionen aus einer modernen Informationsquelle herausarbeiten können, indem sie mithilfe des WebGIS-Dienstes adäquate Abfragen formulieren. die Lage kontinentaler und maritimer Klimastationen beschreiben und erklären können. die im WebGIS gewonnenen Informationen in einer Karte sachgemäß darstellen können. die Bedeutung der spezifischen Wärmekapazität von Wasser und Gestein für das Kontinental- und Seeklima erläutern können. sich im eigenständigen Arbeiten üben, indem Sie auf ein gegebenes Problem individuelle Lösungswege entwickeln. Über die Funktion "Hot-Link" können die Klimadiagramme von mehr als 1.200 Klimastationen weltweit als Pop-up-Fenster angezeigt werden. Dafür muss der Pop-up-Blocker des Browsers ausgeschaltet sein. Das Werkzeug "Identifizieren" ermöglicht das Anzeigen der durchschnittlichen Temperatur- und Niederschlagswerte der Klimastationen. Wesentliches Werkzeug des vorliegenden Entwurfs ist der "Abfragemanager". Mit seiner Hilfe sind logische Abfragen der Klimawerte möglich. Ein Beispiel: Gemäß Siegmund und Frankenberg zeichnen die Tropen eine Jahresdurchschnittstemperatur von über 24 Grad Celsius aus. Eine entsprechende Abfrage an das System (Jahresdurchschnittstemperatur > 24 Grad Celsius) selektiert beispielsweise alle Klimastationen, die dieses Kriterium erfüllen. Das Ergebnis wird automatisch kartographisch dargestellt. Zur methodischen Heranführung an die Arbeit mit dem Abfragemanager bietet sich die Unterrichtseinheit WebGIS-Schule - Klimazonen der Erde an. Erarbeitung Anhand eines Schulbuchtextes oder eines Wikipedia-Eintrags eignen sich die Schülerinnen und Schüler zunächst die wesentlichen Merkmale von kontinentalem und maritimem Klima an (Höhe der Jahrestemperaturamplitude). Anschließend wird an einem Beispiel die Funktionsweise des Abfragemanagers eingeführt (Aufgabe 2 des Arbeitsblatts "kontinentalitaet.pdf"). Sollten die Lernenden bis dahin noch nie mit dem Abfragemanager gearbeitet haben, ist eine kurze Einführung durch die Lehrkraft via Beamer empfehlenswert. In Aufgabe 3 des Arbeitsblatts gilt es nun, die extremsten Jahrestemperaturamplituden der Nordhalbkugel zu ermitteln. In den Arbeitsanweisungen wurden bewusst keine konkreten Angaben zum Lösungsweg gemacht. Ziel ist es, die Schülerinnen und Schüler zur individuellen Auseinandersetzung mit dem Problem zu bewegen. Durch Karten mit gestuften Hilfestellungen (Scaffolding) wird ermöglicht, dass alle Lernenden die Problemstellung letztlich lösen (hilfekarten.pdf). Umgang mit den Hilfekarten Sollten die Schülerinnen und Schüler zuvor noch nie mit Hilfekarten gearbeitet haben, sind einige Hinweise zu beachten: Die Karten sollten erst nach einigen Minuten bereitgestellt werden, um die Lernenden zunächst zu einer eigenständigen Auseinandersetzung mit der Aufgabe zu bewegen. Anschließend sollen die Hilfekarten am Pult ausgelegt werden, wobei selbstverständlich nicht alle vier Hilfekarten auf einmal genommen werden dürfen. Vielmehr geht es um gestufte Hilfen: Jede Karte soll die Lernhürde sukzessive senken. Lassen Sie den Lernenden ausreichend Zeit, sich mit dem Abfragemanager, den Hilfekarten und dem Arbeitspartner auseinanderzusetzen. Übung und Ergebnissicherung Nachdem die Schülerinnen und Schüler die kontinentalsten Stationen ermittelt haben, bietet es sich an, die Ergebnisse und Lösungswege im Klassenverband zu diskutieren. Die Ermittlung der maritimsten Stationen kann dann wieder als Übung durch die Lernenden geschehen. Zum Erreichen der kognitiven Lernziele ist im Anschluss eine detaillierte Kartenauswertung notwendig. Wesentliche Leitfragen sind dabei: Wieso sind die Temperaturamplituden auf der Nordhalbkugel extremer als auf der Südhalbkugel? Wieso ist die Kontinentalität in Eurasien extremer als in Nordamerika? Wieso liegen die kontinentalen Stationen überwiegend an den Westküsten der Mittelbreiten? Zusatzaufgaben Erfahrungsgemäß befinden sich in jedem Kurs einige Schülerinnen und Schüler, die im Umgang mit dem Abfragemanager besonderes Geschick entwickeln. Gerade für sie können die Konzepte des Kontinentalitätsgrades nach Iwanow und Schrepfer eine reizvolle Vertiefung bieten.

  • Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe II

Klimazonen der Erde: Arbeiten mit einem Web-GIS

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten Schülerinnen und Schüler eigenständig die Klimaklassifikation nach Siegmund und Frankenberg mit dem Web-GIS des Landesmedienzentrums Baden-Württemberg.Der Web-GIS-Dienst "Klimadiagramme global" stellt monatliche Temperatur- und Niederschlagsdaten von mehr als 600 Klimastationen auf der ganzen Welt zur Verfügung. Das Web-GIS ist dabei über eine Filterfunktion einfach zu bedienen und erfordert keine Anmeldung. Eine ausreichende Anzahl an Computer-Arbeitsplätzen mit Internetzugang und Browser genügt. Mithilfe logischer Abfragen der Klimadaten im Web-GIS lassen sich die thermischen Klimazonen nach Siegmund und Frankenberg sowie deren Lage herausarbeiten. Die Arbeitsblätter können dabei zur Erarbeitung oder zur Vertiefung und Festigung des Themas Klimaklassifikation genutzt werden. Die Unterrichtseinheit eignet sich sowohl für den Präsenz- als auch den Distanz-Unterricht. Das Thema "Klimaklassifikationen" im Unterricht Von der fünften Klasse bis zu ihrem Schulabschluss begegnet das Thema Klimazonen Schülerinnen und Schülern immer wieder. Um raumbezogene Sachverhalte, Situationen und Probleme verstehen und beurteilen zu können, ist Grundwissen über die globalen Klimazonen eine wichtige Basis. Die Unterrichtseinheit geht in diesem Rahmen auf die fachwissenschaftlich weniger bekannte, dafür aber besonders lernerbezogene Klimaklassifikation von Siegmund und Frankenberg ein. Diese basiert auf einem Baukastensystem, das es ermöglicht, Aufbau und Komplexitätsgrad der Klimaklassifikation an das Alter der Lernenden und die Schulform anzupassen. Vorkenntnisse Um die Aufgaben problemlos lösen zu können, sollten die Schülerinnen und Schüler bereits Vorkenntnisse über Klimaklassifikationen im Allgemeinen und die globale Zirkulation haben. Das Web-GIS der Landesmedienzentrale Baden-Württemberg eignet sich besonders für GIS-Neulinge. Im Umgang mit Geoinformationssystemen sind also keine Vorkenntnisse von Nöten. Didaktischer Kommentar Für Lernende, die in Zeiten aufwachsen, in denen der Klimawandel omnipräsent ist, ist es wichtig, sich mit den klimatischen Verhältnissen auf der Erde auseinanderzusetzen. Fachwissenschaftlich ist die Klimatologie eine wichtige Grundlage, anhand der sich viel über das Leben der Menschen in unterschiedlichen Klimazonen, Naturgefahren oder die Nutzung verschiedener Räume ableiten lässt. Im digitalen Zeitalter kommt hinzu, dass auch in der Geographie neue Medien genutzt werden, die die Schülerinnen und Schüler zunächst kennen lernen müssen. Geographische Informationssysteme erleichtern die Arbeit mit Geodaten, da sich hier deutlich mehr Informationen bündeln und strukturieren lassen als auf klassischen Karten. Es ist heute also nicht nur wichtig, dass Lernende mit analogem Kartenmaterial umgehen können, sondern auch Geographische Informationssysteme nutzen können. Methodischer Kommentar Dank des Spiralcurriculums kommen die Lernenden immer wieder mit den Thema Klimaklassifikationen in Kontakt und untersuchen es unter unterschiedlichen Gesichtspunkten. In dieser Unterrichtseinheit wird das bereits bekannte Thema Klimaklassifikationen mit dem neuen Medium Geoinformationssystem verknüpft. Indem die Schülerinnen und Schüler eigenständig mit einem einfach zu bedienenden Web-GIS arbeiten, werden sie adressatenbezogen in das Medium eingeführt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die Lage der thermischen Klimazonen nach Siegmund und Frankenberg. können die breitenkreisparallele Anordnung der Klimazonen erklären. erklären die Lage der Trockenklimate. kennen die Unterschiede zwischen effektiven und generischen Klimaklassifikationen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen ein Web-GIS zur Informationsgewinnung. stellen die im Web-GIS gewonnenen Informationen in einer Karte sachgemäß dar.

  • Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Hyperurbanisierung von Mexico-City mit Google Earth

Unterrichtseinheit

Im Rahmen der wirtschaftsgeographischen Untersuchung von Schwellen- und Entwicklungsländern werden die Hyperurbanisierung und weitere Probleme der Metropole Mexico-City mithilfe von Google Earth erarbeitet.Mexico wird häufig als Beispiel der wirtschaftlichen Zusammenarbeit von Schwellen- und Entwicklungsländern mit Industrieländern wie den USA und Kanada im Rahmen der Maquiladora-Industrie angeführt. Die Schülerinnen und Schüler haben zu Beginn der Unterrichtssequenz die Wirtschaftsstruktur und den Entwicklungsstand von Mexico kennen gelernt und sich dann mit der Entwicklung und Urbanisierung der Stadt Mexico-City beschäftigt. Die Entwicklung und der Urbanisierungsgrad sowie die Verteilung städtischer Bevölkerungsschichten wurden mithilfe von Textauszügen, Internetrecherchen, Atlaskarten und Satellitenbildern erarbeitet. Die Satellitenbilder wurden mit Google Earth recherchiert. Dieses Programm steht kostenlos im Internet zur Verfügung und ist weitgehend intuitiv bedienbar. Unterrichtsverlauf und Arbeitsmaterialien Auf dieser Seite finden Sie Arbeitsblätter mit Lösungsvorschlägen zur Unterrichtseinheit und außerdem Hinweise zum Unterrichtsverlauf. Die Schülerinnen und Schüler sollen wissen, wie die Stadt Mexico-City entstanden ist. die räumliche Entwicklung der Stadt von ihrer Gründung bis heute kennen. die Gründe für das Bevölkerungswachstum in Mexico-City angeben können. den Begriff Hyperurbanisierung und Primatstadt kennen und auf Mexico-City anwenden können. aus dem Bevölkerungswachstum resultierende Probleme erkennen und mögliche Lösungsstrategien nennen können. ökologische Probleme der Stadt Mexico-City nennen können. Satellitenbilder auswerten können. Zu Beginn des Unterrichts haben sich die Schülerinnen und Schüler zunächst anhand geeigneter Atlaskarten über den Entwicklungsstand und die Entwicklungsbedingungen Mexicos informiert. Nach eingehender Prüfung und einem Vergleich mit anderen Entwicklungs- und Schwellenländern kamen sie zu dem Schluss, dass Mexico zu den so genannten Schwellenländern gehöre. Danach haben sie sich mit der mexikanischen Wirtschaftsstruktur auseinander gesetzt. Dabei wurde schnell klar, dass sich Industrie und Dienstleistungsgewerbe hauptsächlich in der Metropole Mexico-City konzentrieren. Die daraus resultierenden Probleme wurden schnell erkannt: Ausbau der regionalen Disparitäten Sogwirkung der Hauptstadt auf das Umland und seine Bewohner Konzentration sämtlichen Wachstums auf Mexico-City In diesem Zusammenhang wurde der Begriff der Primatstadt eingeführt. Grund genug, sich einmal genauer mit der Stadt und ihren Strukturen zu befassen. Zunächst wurde mithilfe des Internets und anderer Quellen die Entwicklung der Stadt Mexico-City von der Zeit der Azteken bis heute erarbeitet (hyperurbanisierung_mexico_city_AB01). Die Schülerinnen und Schüler entwickelten in Einzel- oder Partnerarbeit ein Konzept zur Regionalentwicklung, das die Sogwirkung der Primatstadt heruntersetzen und Wachstumsimpulse auf das Hinterland freisetzen soll. Für Recherchezwecke standen ihnen Rechner mit Internetanschluss zur Verfügung. Außerdem konnten sie weitere Materialien wie Atlanten, Schulbücher und Lexika benutzen. Die Ergebnisse wurden im Unterrichtsgespräch vorgestellt und wesentliche Stichworte an der Tafel festgehalten. Die Ideen reichten von der Schaffung von Investitionsanreizen im Hinterland bis hin zur Sperrung der Stadt für neue Investoren. Intuitive Bedienbarkeit Nach der Bearbeitung des ersten Arbeitsblattes erhielten die Schülerinnen und Schüler zunächst eine kurze Einführung in das Programm Google Earth. Google Earth lässt sich weitgehend intuitiv bedienen. Der Vorteil gegenüber dem NASA-Programm World Wind besteht darin, dass Google Earth wesentlich schneller läuft und weniger Speicherplatz erfordert. Wichtige Funktionen im Überblick Man kann mit Google Earth neben Ländern, Städten und Orten auch Museen, Örtlichkeiten und Straßen suchen - zumindest in den USA. In anderen Regionen, wie zum Beispiel Europa, führen letztere Funktionen zu eher dürftigen Ergebnissen. Neben dem Abspeichern der Satellitenbilder und der Erstellung von Screenshots hat man die Möglichkeit, so genannte "Placemarks" zu erstellen. Die Placemarks werden unter der Kategorie "Places" abgelegt. (Informationen zur Nutzung der einzelnen Google-Earth-Werkzeuge finden Sie auf der Google Earth-Homepage, aber auch auf deutschsprachigen Webseiten; siehe unten.) Nach dem Anklicken eines Placemark zoomt Google Earth an diesen Ort heran. Die Placemarks können auch als so genannte KMZ-Dateien auf dem Desktop abgelegt, in Dateiablagen importiert oder mit Arbeitsblättern verknüpft werden. Skizzierung der Stadtstruktur und -lage in der Hochebene Bei dem zweiten Arbeitsblatt (mexico_city_ab2) geht es darum, die Stadtstruktur und die besondere Lage Mexico-Citys in der Hochebene zu skizzieren. In das Arbeitsblatt ist das Placemark "mexico.city.kmz" eingefügt. Um dieses nutzen zu können, muss Google Earth auf den Schülerrechnern installiert sein. Die Jugendlichen erstellten mithilfe des Satellitenbildes und ihrer Schulbücher Skizzen zum Aufriss und zum Grundriss von Mexico-City (siehe Lösungsvorschlag "mexico_city_aufriss_grundriss.pdf"). Ökologische Probleme Danach wurden die ökologischen Probleme der Stadt erarbeitet. Als Rückgriff und Anschauungshilfe diente dabei die zuvor selbst erstellte Aufriss-Skizze von Mexico-City. Die wesentlichen Probleme wurden aus dem Aufriss und dem Vorwissen der Schülerinnen und Schüler herausgearbeitet (Dunstglocke über der Stadt, hohe Schadstoffbelastung, Kessellage). Mithilfe der Google-Earth-Satellitenbilder konnte sehr schön gezeigt werden, dass das Hochtal von Mexico-City nur nach Norden geöffnet ist. Marginalsiedlungen Schließlich sollten im Stadtgebiet von Mexico-City die so genannten Marginalsiedlungen, eine Folge der stetig wachsenden Bevölkerung, untersucht werden. Auch hier wurde Google Earth als Werkzeug eingesetzt. Wohn- und Lebensbedingungen der Menschen in Mexico-City wurden den Schülerinnen und Schülern auch durch Schulbuchtexte verdeutlicht. Durch den Einsatz von Google Earth hatten Sie die Möglichkeit, diese Texte mit Leben zu füllen, indem sie sich von der Situation vor Ort ein reales Bild machen konnten.

  • Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe II

Feuerspuren im Satellitenbild - Eingriffe in Landschaften

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zu Eingriffen in Landschaften interpretieren die Lernenden Satellitenbilder, um die Auswirkungen von Waldbränden in Griechenland zu erfassen. Dabei setzen sie sich mit den Ursachen und Folgen von Eingriffen in geoökologische Kreisläufe auseinander und werden in die Methoden der Fernerkundung eingeführt. Ein interaktives Modul vereinfacht und veranschaulicht das Lernen. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Waldbrände kommen in vielen Regionen der Welt als natürlicher Teil eines Kreislaufes vor, durch den die Voraussetzungen für die Nährstoffversorgung der folgenden Baumgenerationen geschaffen werden. Ihre Auswirkungen können jedoch auch verheerend sein. Anhand von Satellitenbildern können die Schülerinnen und Schüler mithilfe eines interaktiven Computer-Moduls die Folgen nachvollziehen und sichtbar machen. Materialien und Anwendungen stammen aus dem Projekt "Fernerkundung in Schulen" (FIS) des Geographischen Institutes der Universität Bonn. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Die Unterrichtseinheit gibt es mit einem eigenen Computermodul auch für den Biologieunterricht: Feuerspuren im Satellitenbild - Dynamik von Ökosystemen .Die vorliegende Unterrichtseinheit hat zum Ziel, den Schülerinnen und Schülern den Themenkomplex "Ursachen und Folgen von Eingriffen in geoökologische Kreisläufe" näherzubringen und sie in die Lage zu versetzen, Zusammenhänge zwischen elektromagnetischem Spektrum, der Aufnahme und Entstehung von Satellitenbildern und der Erfassung von Veränderungen innerhalb von Landschaften aufzuzeigen und zu verstehen. Anhand von zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommenen Satellitenbildern können die Jugendlichen Veränderungen der entsprechenden Region in Griechenland feststellen. Dabei lernen sie, wie die Pflanzen das Licht für die Photosynthese verwenden und welche Wellenlängenbereiche von Pflanzen reflektiert werden. Als wissenschaftliche Grundlage dient dabei die Einführung in die Methodik der Fernerkundung, mithilfe derer die Jugendlichen durch Vegetationsindizes und Veränderungsanalysen eigenständige Bewertungen vornehmen können. Aufbau des Computermoduls Interaktive Aufgaben führen die Lernenden durch verschiedene thematische Bereiche, Quizfragen dienen zur Sicherung der Ergebnisse. Inhalte des Computermoduls Die Lernenden analysieren anhand von Satellitenbildern die Situation einer Region vor und nach den Waldbränden. Die Schülerinnen und Schüler lernen Ursachen und Hintergründe von Waldbränden kennen. können Satellitenbilder interpretieren und zur Analyse von Stabilität und Dynamik von Landschaften nutzen. können das elektromagnetische Spektrum und unterschiedliche Wellenlängenbereiche beschreiben. können Reflexionseigenschaften von Pflanzen vergleichen und zuordnen. können NDVI-Zeitreihen zur Beurteilung der Dynamik und Stabilität ausgewählter Regionen anwenden. Die Unterrichtseinheit bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik "Eingriffe in Landschaften" durch Animation und Interaktion nachhaltig zu vermitteln. Darüber hinaus sind die durchgeführten Analysen und Manipulationen des Satellitenbildes nur mithilfe des Rechners umsetzbar. Dieser Umstand bringt den Schülerinnen und Schülern das Medium Computer ergänzend zu seiner Freizeit-Relevanz als reines Informations- und Unterhaltungsgerät auch als unterrichtlich nutzbares Werkzeug näher. Das Modul ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Das Computermodul - drei Teilbereiche Das Computermodul "Feuerspuren im Satellitenbild - Eingriffe in Landschaften" gliedert sich in zwei inhaltliche Bereiche: die Einführung in das Thema und den Hauptteil der Bildberechnung. Darüber hinaus wird das Modul durch einen dritten zusätzlichen Bereich ergänzt, in dem durch Videos und Tutorials der Umgang mit dem Modul vorgestellt wird. Die aktivierten Bereiche werden auf der linken Leiste des Programmfensters eingeblendet. Während der erste Teil einen ersten Einblick in die Thematik der Waldbrände liefert und eine übergeordnete Aufgabestellung benennt, setzt sich der Hauptteil aus verschiedenen Untersequenzen zusammen, in denen jeweils Aufgabenteile mit Fragestellungen sowie Info-Boxen mit Hintergrundinformationen enthalten sind. Den Abschluss der jeweiligen Untersequenzen bildet ein Quiz. Der erste Teil des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist ein Schreibtisch zu sehen, auf dem verschiedene Dokumente liegen (siehe Abbildung 1, zur Vergrößerung bitte anklicken). Die Schülerinnen und Schüler sollen sich nun nacheinander mit den drei dargestellten Dokumenten beschäftigen: einem Zeitungsartikel zu den Waldbränden in Griechenland 2007, Bildmaterial sowie der übergeordneten Aufgabestellung, die als Auftrag der EU-Kommission gestaltet ist. Durch Anklicken werden die jeweiligen Dokumente vergrößert. Nach der Bearbeitung der drei Materialien können die Jugendlichen durch Anklicken der virtuellen Computermaus in den Hauptteil des Moduls übergehen. Bildrechner Der Hauptteil ist in vier Unterbereiche unterteilt. Der erste Teil beginnt mit einem kurzen Video über den Umgang mit dem Modul. Nun können die Lernenden ein Satellitenbild im roten und infraroten Kanal, eine Satellitenkarte sowie eine Nutzungskarte laden und sich die unterschiedlichen Pixelwerte im Bild anzeigen lassen. In der dazugehörigen Info-Box (siehe Abbildung 2) wird ihnen einführendes Wissen zur Satellitenfernerkundung vermittelt. Nachdem sie das Quiz erfolgreich bearbeitet haben, gelangen die Lernenden in einen weiterführenden Bereich des Hauptteils. Vegetationsindex NDVI Wieder werden die Schülerinnen und Schüler durch ein kleines Video in die Vorgehensweise eingewiesen. Hier können sie zwei Satellitenbilder, eins vor den Waldbränden mit einem nach den Waldbränden vergleichen und für den jeweiligen Zeitpunkt ein Bild des Vegetationsindex "NDVI" (Normalized Difference Vegetation Index) berechnen. In der dazugehörigen Info-Box finden sie das dazu notwendige Wissen einfach und anschaulich erklärt. Auch dieser Teil schließt mit einem Quiz ab und leitet in den dritten Teil weiter. Change Detection Der dritte Teil unterscheidet sich optisch nicht vom zweiten, allerdings variieren Aufgabenstellung und Info-Box, indem sie vor allem die Berechnung des Unterschiedes (change detection) der beiden Bilder in den Vordergrund stellen. Die Lösung der Aufgaben und das Bestehen des Quiz leiten in den letzten Teil über. Zeitreihenanalyse Dem letzten Teil des Moduls wird erneut ein Video-Tutorial vorangestellt. In diesem Teil liegt der Fokus auf der Zeitreihenanalyse, mithilfe derer die Lernenden nicht nur zwei Zeitpunkte miteinander vergleichen können, sondern Bilder zu mehreren unterschiedlichen Zeitpunkten. Dies ermöglicht ihnen eine umfassendere Analyse in Bezug auf die Feuerkatastrophe, aber auch zu jahreszeitlichen Schwankungen des Ökosystems. Ein abschließendes Quiz beendet das Modul mit einer Schlussnotiz. Im Video- und Tutorial-Teil können sich die Schülerinnen und Schüler zur Vorbereitung kurze Videos anschauen, um in ihrem Umgang mit dem Modul sicher zu werden. Dieser Bereich wird über den Button "T" in der linken Menüleiste angewählt. Mit jedem erfolgreich gelösten Arbeitsbereich wird ein weiteres Tutorial sichtbar, das von nun an jederzeit erneut angesehen werden kann. Die verschiedenen Tutorials lassen sich wie Karteikartenreiter am oberen Bildschirmrand anklicken (siehe Abbildung 3). Navigation im Modul Das Computermodul erlaubt auch, zwischen den zwei Hauptbereichen (Einführung und Bildrechner) zu springen. Zu Beginn ist die grüne Navigationsleiste am linken Rand noch leer. Erst nach Lesen der ersten Materialien wird das Icon für den jeweiligen Bereich sichtbar, so dass man später über die Navigationsleiste wieder dorthin zurück gelangen kann. Der Ablauf der Unterrichtsstunden wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams können sich die Schülerinnen und Schüler die zwei Teilbereiche in drei Schulstunden erarbeiten. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgt die selbständige Erarbeitung und Überprüfung der Kenntnisse im Quiz. Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Plenum gebündelt werden. Stunde 1: Einführung - Waldbrände und Satellitenfernerkundung In der ersten Stunde führt das Computermodul mit zwei Dokumenten zu Waldbränden sowie der übergeordnete Aufgabenstellung in die Thematik ein. Die Lernenden erhalten dort erstes Hintergrundwissen zu Waldbränden Griechenland. Erst nach dem Lesen der Dokumente wird in den anschließenden Hauptteil weitergeleitet. Aufgabe der Schülerinnen und Schüler ist es, die Entwicklung und die Regeneration der verbrannten Flächen nachzuvollziehen und zu analysieren. Darüber hinaus beschäftigen sich die Lernenden zu Beginn des Hauptteils mit den Grundlagen der Satellitenfernerkundung und analysieren erste Grauwert-Bilder. Zur Überprüfung und Festigung des Gelernten ist ein Quiz integriert, das man über einen Button unten rechts im Bild erreicht. Es leitet gleichzeitig zum nächsten Modulteil über. Stunde 2 und 3: Bildrechner Veränderungsanalyse Thema der zweiten Stunde ist der Vergleich von zwei Satellitenbildern aufgrund unterschiedlicher Vitalitätszustände der Pflanzen. Das Computermodul erlaubt, die Situation in einer Region vor und nach Waldbränden gegenüberzustellen. Mithilfe eines Rechners auf der rechten Seite kann der Vegetationsindex errechnet und analysiert werden. Die Info-Box bietet den Schülerinnen und Schülern einen vertieften Einblick in die Arbeitsweisen der Satellitenfernerkundung mit Vegetationsindizes. Auch hier schließt ein Quiz den zweiten Modulteil ab und leitet in den dritten Teil über. Hier wird nun das erworbene Wissen der ersten Teile zusammengefügt und in Form der computergestützten Veränderungsanalyse (change detection) durchgeführt. Die Jugendlichen vergleichen die Satellitenbilder nicht mehr nur visuell, sondern analysieren diese mithilfe des errechneten Bildes. Zeitreihenanalyse Die dritte Stunde geht noch einen Schritt weiter und lässt die Schülerinnen und Schüler nicht mehr nur zwei Bilder miteinander vergleichen, sondern eine Sequenz mehrerer zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommener Bilder (Abbildung 4, bitte anklicken). Je nachdem, wo der Mauszeiger auf der Karte positioniert wird, ändert sich der Kurvenverlauf in der Grafik am rechten Bildschirmrand. Neben durch Katastrophen verursachte Veränderungen können auch natürliche saisonal bedingte Schwankungen erfasst und analysiert werden. Ein abschließendes Quiz rundet das Modul inhaltlich ab.

  • Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe II

Karten zur Bevölkerungsentwicklung mit WebGIS erstellen

Unterrichtseinheit

Am Beispiel von Karten zur Bevölkerungsentwicklung wird gezeigt, wie man aus vorhandenen Datensätzen mithilfe des Onlinedienstes "WebGIS Sachsen" eigene thematische Karten erstellen und speichern kann. Damit kann das Themenfeld Bevölkerungsentwicklung der Erde deutlich lernerorientierter unterrichtet werden, als dies allein mit klassischen Arbeitsmaterialien möglich ist.Webgestützte GIS dienen im Allgemeinen aufgrund ihrer eingeschränkten Funktionalität als reine "Info-GIS". Dies gilt jedoch nicht für das frei zugängliche "WebGIS Sachsen". Diese Unterrichtseinheit verdeutlicht exemplarisch wichtige Aspekte des Mehrwerts der Nutzung von WebGIS im Unterricht. Mit der Möglichkeit zum Erstellen eigener thematischer Karten wird hier eine "ur"geographische Arbeitsmethode geschult. Skalierungen, Farbschemata, Zeichnen - was normalerweise nur unter hohem Zeitaufwand mit Papier und Buntstiften zu machen ist, können Schülerinnen und Schüler jetzt komfortabel und selbstständig am Computer erledigen. Die eingesparte Zeit kann für eine kritische Diskussion des eigenen Entwurfs, aber auch für das eigentliche Ziel des Unterrichts effektiv genutzt werden: die inhaltliche Beschäftigung mit regionalen Unterschieden im Bevölkerungswachstum. Mit der Möglichkeit von "WebGIS Sachsen", Kartenentwürfe zu speichern, bleiben die Ergebnisse erhalten und können somit von den Lernenden zu Hause vorbereitet oder weiterentwickelt werden.Die Unterrichtseinheit ordnet sich in die Diskussion um das Wachstum der Weltbevölkerung ein. Den Schülerinnen und Schülern ist dabei schon bewusst, dass die Bevölkerung wächst. Prognosen können im Rahmen der Unterrichtseinheit Bevölkerungsentwicklung in China und Indien mit Excel thematisiert werden. Die zentrale Frage der hier vorgestellten Unterrichtseinheit ist, ob das Bevölkerungswachstum global überall gleich erfolgt. Diese Frage wird mit dem Erstellen und Auswerten einer thematischen Karte zur Wachstumsrate mithilfe des Onlinedienstes "WebGIS-Sachsen" beantwortet. WebGIS als Werkzeug: Erstellung eigener Karten Technische Voraussetzungen und Hinweise zur Nutzung des "WebGIS Sachsen", insbesondere zur Arbeit mit dem Karteneditor. Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Arbeitsblätter Nachdem die theoretischen Voraussetzungen geschaffen wurden, wird eine thematische Weltkarte zur Wachstumsrate erstellt und ausgewertet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen wesentliche Einflüsse auf die Bevölkerungsentwicklung eines Landes erkennen. die Begrenztheit der Zuverlässigkeit von Prognosen erkennen. einen eigenen Kartenentwurf zur Wachstumsrate der Länder im globalen Maßstab anfertigen. die so gewonnene thematische Karte unter dem Gesichtspunkt der Bevölkerungsentwicklung auswerten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die Arbeit am Computer als kommunikative und interaktive Gruppenarbeit verstehen. die Nutzung eines Karteneditors beherrschen. einen Einblick in die Manipulierbarkeit von Karten gewinnen. ihre Diskursfähigkeit stärken. Kritik an eigenen Kartenentwürfen üben. Thema Karten zur Bevölkerungsentwicklung mit WebGIS erstellen Autor Jens Joachim Fach Geographie Zielgruppe ab Jahrgangsstufe 11 Zeitraum 1-2 Stunden Technische Voraussetzung 1 Computer pro Arbeitsgruppe (2-3 Lernende), Beamer, Internetanschluss, Browser (Javascript und Popups müssen zugelassen sein) Mit den standardmäßigen Sicherheitseinstellungen des Browsers ist "WebGIS Sachsen" meist nicht vollständig nutzbar. Der Karteneditor läuft als Popup. Popups sind in den Browsereinstellungen jedoch meist gesperrt. Daher sollten bereits im Vorfeld des Unterrichts Popups in den Browsereinstellungen zugelassen werden. Damit die Lernenden im "WebGIS Sachsen" eine differenziertere Skalierung selbstständig durchführen können, müssen vorher wesentliche Eigenschaften des Karteneditors gemeinsam oder selbstständig mit der Online-Hilfe des WebGIS-Dienstes erarbeitet werden. Dies könnte auch zu Hause erfolgen. Nach erfolgter Registrierung bei "WebGIS Sachsen" können Karten auf dem sächsischen Bildungsserver gespeichert werden (über einen Klick auf das Diskettensymbol in der oberen Werkzeugleiste des WebGIS kommen Sie zum Anmeldeformular). Auch diese Funktion wird in der Online-Hilfe des WebGIS-Dienstes erläutert. Somit kann wertvolle Unterrichtszeit gespart werden. Die prinzipiellen Funktionalitäten des WebGIS sind auf den WebGIS-Sachsen-Seiten in Form einer Kurzanleitung als PDF-Datei abrufbar. WebGIS Sachsen Auf dem sächsischen Bildungsserver finden Sie den hier genutzten Online-Dienst zum Thema "Regionale Disparitäten auf der Erde". Anleitung zum WebGIS "Regionale Disparitäten der Erde" Hier werden die wichtigsten Funktionen und Angebote des Online-Dienstes kurz skizziert. 1. Karteneditor aufrufen Klicken Sie in der oberen Werkzeugleiste auf das Symbol des Karteneditors ("Ampel" aus rotem, gelbem und grünem Quadrat). Es erscheint ein "Blanko-Editor". 2. Indikator wählen Öffnen Sie das Pull-down-Menü zum Indikator und wählen Sie zum Beispiel den in dieser Unterrichtseinheit untersuchten Indikator "Wachstumsrate". Im Karteneditorfenster erscheint eine zu diesem Indikator vorgegebene Skalierung. 3. Festlegung der Skalierung und des Legendentextes Sie können in den entsprechenden Formularfenstern die Anzahl und die Art der Klassen verändern. Prinzipiell können Sie mit dem Karteneditor nach Festlegung der Klassenanzahl drei Skalierungsformen durchführen: Gleiche Menge Jeder Klasse wird die annähernd gleiche Anzahl von Elementen zugeordnet, im Fall der Wachstumsrate sind dies Staaten. Die Grenzen der Klassen sind daher nicht abstandsgleich, das heißt, die so gebildeten Klassen decken unterschiedlich große Wertebereiche ab. Gleiche Intervalle Die Werte werden entsprechend der angegebenen Klassenzahl arithmetisch aufgeteilt. Die Anzahl der Elemente, im Fall der Wachstumsrate also die Zahl der Länder pro Klasse, kann daher höchst unterschiedlich sein. Eigene Einteilung Nach der Wahl der entsprechenden Klassen können auch frei gewählte Einteilungen in die Formularfenster eingegeben werden. Dabei ist darauf zu achten, dass keine Lücken zwischen den Wertebereichen entstehen. Länder, die in diese Lücken fallen, werden in der neu generierten Karte nicht dargestellt. Um dies zu verhindern, sollte der Maximalwert (rechter Wert im Editorfenster) der unteren Klasse (mathematisch mit "kleiner als" definiert) der Minimalwert (linker Wert) der nächst höheren Klasse (mathematisch mit "größer/gleich als" definiert) sein. 4. Festlegung des Farbschemas Sie können über den entsprechenden Button einen Farbverlauf automatisch erzeugen oder die Farben einzeln bestimmen. Klicken Sie dazu in das jeweilige Farbfeld im Karteneditorfenster und dann auf die gewünschte Farbe in dem sich öffnenden Farbauswahlfenster. 5. Neue Karte erstellen, speichern und löschen Klicken Sie nun auf den Button "Neue Karte erstellen". Die neue Karte wird generiert und taucht im Ordner "Eigene Karten" auf. Veränderungen an der selbst erstellten und gespeicherten Karte lassen sich komfortabel durchführen. Nach dem erneuten Aufruf des Karteneditors können vorgenommene Veränderungen durch einen Klick auf den Button "Legende erneuern" abgeschlossen werden. Die veränderte Karte muss erneut auf dem Server gespeichert werden. Alle nicht gespeicherten Veränderungen der Legenden werden mit dem Schließen des Browsers gelöscht. Wenn die selbst erstellten Karten nicht mehr benötigt werden, können sie gelöscht werden. Klicken Sie dazu in der oberen Werkzeugleiste auf den Button "Karte entfernen": 6. Registrierung erforderlich! Nur die im Ordner "Eigene Karten" aufgeführten Karten lassen sich speichern. Um die eigene Karte dort speichern zu können, muss man sich bei "WebGIS Sachsen" registrieren. Die zeitliche Planung der Unterrichtseinheit hängt in erster Linie von den Fertigkeiten der Schülerinnen und Schüler im Umgang mit dem Computer und dem WebGIS sowie von dem geforderten Grad der Selbstständigkeit ab. Im Allgemeinen wird durch die Wochenstundenvorgabe der Schwerpunkt nicht auf die Erstellung der Karte gelegt werden können, so dass für die Erledigung dieser Aufgabe nicht mehr 30 Minuten in Anspruch genommen werden sollten. Zur Einsparung der kostbaren Unterrichtszeit kann die Karte von den Schülerinnen und Schülern auch bereits zu Hause vorbereitet werden. Die eigentliche Unterrichtszeit steht dann für die Interpretationen der Karte zur Verfügung. Vorüberlegungen Für die Erstellung und Auswertung einer Karte zur Bevölkerungsentwicklung sind theoretische Vorüberlegungen erforderlich. Diese werden mithilfe von Arbeitsblatt 1 angestellt (bevoelkerungsentwicklung_webgis_ab1.pdf). Die Bevölkerungsentwicklung eines Landes hängt in erster Linie von der natürlichen Bewegung und vom Migrationverhalten der Bevölkerung innerhalb und außerhalb des Landes ab. Während das Migrationsverhalten nur abgeschätzt werden kann, lassen sich durch den Vergleich von Geburten- und Sterbezahlen relativ genaue Aussagen zur natürlichen Bevölkerungsbewegung treffen. Die daraus gewonnene Wachstumsrate einer Bevölkerung lässt sich als Zusammenfassung visualisieren. Der im "WebGIS Sachsen" dafür verwendeten Datensatz beruht auf den von der Deutschen Stiftung Weltbevölkerung (DWS) herausgegeben Zahlen. Erstellen der Karte Die Erstellung der Karte erfolgt mithilfe von Arbeitsblatt 2 (bevoelkerungsentwicklung_webgis_ab2.pdf/.rtf). Da bei der Wachstumsrate der Abstand zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert gering ist, sollte die Anzahl der Klassen nicht zu hoch gewählt werden. Auffällig ist, dass sich negative und positive Werte im Datensatz befinden. Der Rechner unterscheidet diese Feinheit in seinen automatischen Skalierungsmöglichkeiten nicht. Dieser Umstand gebietet hier, die Werte per Hand einzugeben und die Null als einen Grenzwert festzulegen. Diese wesentliche Grenze muss auch im gewählten Farbschema zum Ausdruck kommen. Ein Farbverlauf vom Minimum zum Maximum verbietet sich daher! "Manipulation" von Karten Mit der Wahl der Skalierung und der Farbschemata werden die Schülerinnen und Schüler schnell merken, dass man durch zu viele Klassen die Übersichtlichkeit verliert. Auch sollten im Farbschema für positive und negative Werte unterschiedliche Farben genutzt werden. Mehr als sieben Farbabstufungen sind nicht mehr unterscheidbar. Mit den Farben rot und grün setzt man bestimmte psychische Reaktionen in Kraft. Rot wird als Signalfarbe für Gefahr erkannt und zeigt in einer Karte etwas bedrohliches, die Farbe Grün dagegen steht für "gefahrlos". Insofern kann mit einer Karte trotz einer inhaltlich richtigen Darstellung der Zahlen mit dem verwendeten Farbschema ein Interpretationsansatz geliefert und der Betrachter der Karte somit manipuliert werden. Wenn genug Zeit zur Verfügung steht, können in diesem Zusammenhang auch andere "Verfälschungen" ausprobiert werden, wie zum Beispiel "geschickte" Skalierungen, die gewünschte Ländergruppen zusammenfassen. Karten aus dem Atlas oder der Tagespresse können in dieser Richtung hinterfragt werden. Diskussion Nach der Erstellung der eigenen Legenden erfolgt die inhaltliche Arbeit zu den globalen Entwicklungsunterschieden. Betrachtet man Teilräume der Erde, wie etwa Afrika, lassen sich in weiteren Stunden inhaltliche Vertiefungen vornehmen. Hier sei besonders auf die Ausnahme von Botswana verwiesen (siehe Unterrichtseinheit AIDS und Bevölkerungsentwicklung ).

  • Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe II

AIDS und Bevölkerungsentwicklung

Unterrichtseinheit

Im südlichen Afrika ist AIDS ein wesentlicher Faktor der Bevölkerungsentwicklung. Dramatische Veränderungen in der Lebenserwartung sind eine Folge, die die Entwicklung der Länder auf viele Jahre hinaus beeinflussen wird. Mit dem Online-Dienst „WebGIS Sachsen“ stellen die Lernenden Zusammenhänge zwischen der Infizierung der Bevölkerung mit HIV und der Lebenserwartung her.Seit seiner Entdeckung 1981 hat sich das Human Immunodeficiency Virus (HIV) global sehr unterschiedlich verbreitet. Heute sind insbesondere die Länder des südlichen Afrikas betroffen. Jeder fünfte Einwohner Namibias, Botswanas und Zimbabwes trägt das Virus in sich. AIDS ist südlich des Äquators zur häufigsten Todesursache geworden, und eine Änderung ist vorerst nicht in Sicht. Mit ?WebGIS Sachsen? können die Zusammenhänge zwischen der HIV-Verbreitung, der Lebenserwartung und dem Bevölkerungswachstum herausgearbeitet werden. Online verfügbare Bevölkerungspyramiden bestätigen diese Zusammenhänge und führen zu erschreckenden Prognosen für die Bevölkerungsentwicklung. Hier darf der Unterricht aber nicht stehen bleiben: Welche Auswirkungen hat dies alles für die soziale und wirtschaftliche Entwicklung der betroffenen Länder? Mithilfe eines Wirkungsschemas erarbeiten Schülerinnen und Schüler Zusammenhänge der komplexen Problematik.Inhaltlich ordnet sich diese Unterrichtseinheit in die Behandlung Afrikas ein. Geht es um die Zukunftsperspektiven des Kontinents, wird man an AIDS und dessen Auswirkungen nicht vorbeikommen. Im Geographieunterricht geht es dabei nicht um die Erkrankung und deren Prävention an sich, sondern um die Folgen und Auswirkungen des massenhaften Auftretens der Krankheit. Möglichkeiten zum fächerverbindenden Arbeiten liegen beim Thema AIDS aber auf der Hand. Es empfiehlt sich daher, mit der Kollegin oder dem Kollegen aus der Biologie vorab zu klären, ob und wie das Thema AIDS schon behandelt wurde oder behandelt werden soll. Technische Voraussetzungen und Abfragemanager Hilfen zur Arbeit mit "WebGIS Sachsen" und ein Beispiel zum Einsatz des Abfragemanagers mit Screenshots. Materialien und Hinweise zum Einsatz im Unterricht Hier können Sie die Arbeitsblätter der Unterrichtseinheit sowie die entsprechenden Lösungsvorschläge einzeln herunterladen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die wesentlichen Einflüsse von AIDS auf die Bevölkerungsentwicklung eines Landes erkennen. mit Bevölkerungspyramiden Prognosen für die Alterstruktur beschreiben. Auswirkungen von AIDS auf die Entwicklung eines Landes in Form eines Wirkungsschemas erarbeiten. Möglichkeiten der Prävention am Beispiel konkreter Maßnahmen beschreiben. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die Arbeit am Computer als kommunikative und interaktive Gruppenarbeit verstehen. ein WebGIS als Analysewerkzeug einsetzen. Bevölkerungspyramiden auswerten. Informationen aus dem Internet recherchieren und aufbereiten. Thema AIDS und Bevölkerungsentwicklung Autor Jens Joachim Fach Geographie Zielgruppe ab Klasse 7 Zeitraum 1-2 Stunden Technische Voraussetzungen 1 Computer pro Arbeitsgruppe (2-3 Lernende), Beamer, Internetanschluss, Browser (Javascript und Popups müssen zugelassen sein) Die prinzipiellen Funktionalitäten des Onlinedienstes "WebGIS Sachsen" und damit auch die des Abfragemanagers (Tabellensymbol mit rotem Fragezeichen in der oberen Werkzeugleiste des WebGIS) werden in einer Kurzanleitung beschrieben, die als PDF-Datei zur Verfügung steht. Eine ausführlichere Anleitung bietet die Online-Hilfe zum "WebGIS Sachsen". Für das einwandfreie Funktionieren des Online-Dienstes müssen Popups und Javascript in den Browsereinstellungen zugelassen sein. WebGIS Sachsen Auf dem sächsischen Bildungsserver finden Sie den Online-Dienst zum Thema "Regionale Disparitäten auf der Erde". Klicken Sie dazu auf "direkt zum Dienst". Um die Übersicht unter den vielen Indikatoren nicht zu verlieren, sollten die Indikatoren mit dem Werkzeug "Indikatorauswahl" ausgewählt werden. Das Symbol für die Indikatorauswahl finden Sie in der oberen Werkzeugleiste: Die Arbeit mit dem Abfragemanager verläuft über folgende Schritte: Klicken Sie auf das Werkzeug "Abfragemanager" in WebGIS-Werkzeugleiste: Wählen Sie einen Indikator aus, legen Sie die Relation fest und tragen Sie den gewünschten Zahlenwert ein. Klicken Sie auf "Abfrage übernehmen". Klicken Sie zur Durchführung der Abfrage auf "Ausführen". Danach werden die betroffenen Länder in der Karte rot dargestellt und es erscheint ein Fenster mit einer "Treffertabelle". Abb. 2 zeigt die dem in Abb. 1 dargestelltem Abfrageergebnis zugrunde liegenden Eingaben in den Abfragemanager. Diese entsprechen auch der Aufgabenstellung von Arbeitsblatt 1 dieser Unterrichtseinheit (aids_webgis_ab1). Sollte das WebGIS-System keine Resultate anzeigen, liegt ein Eingabefehler vor. Im WebGIS-Fenster wird die zuletzt gestellte Abfrage links unterhalb der Karte in blauer Schrift dargestellt. Die häufigste Fehlerquelle bei der Arbeit mit dem Abfragemanager ist ein falsches Relationszeichen oder eine von Anführungszeichen eingeschlossene Zahl. Mit einem erneuten Aufrufen des Abfragemanagers kann nach dem Klicken auf den Butten "Letzte Abfrage" eine Korrektur der zuletzt gestellten Abfrage durchgeführt werden. Arbeit mit dem WebGIS Ausgangspunkt der Unterrichtseinheit ist die Frage nach den Auswirkungen von AIDS auf die Bevölkerungsentwicklung und darüber hinaus auf die wirtschaftliche und soziale Entwicklung eines Landes. Um die Dramatik der Ausbreitung von AIDS sichtbar zu machen, werden zunächst die Aufgaben 1 und 2 von Arbeitsblatt 1 (aids_webgis_ab1) bearbeitet. Das Ausfüllen einer Tabelle (HIV-Infizierte, Lebenserwartung, Wachstumsrate der Bevölkerung) verdeutlicht die Folgen von AIDS in Ländern wie Botswana, Lesotho oder Swaziland. Um die Zusammenhänge deutlich zu machen, kann mithilfe des Abfragemanagers zum Beispiel folgende kombinierte Abfrage gestellt werden: "In welchen Ländern liegt die Lebenserwartung höher als 50 Jahre und der Anteil der HIV-Infizierten zugleich über 20 Prozent ?". Als Ergebnis meldet das System "Nichts gefunden", was in diesem Fall bedeutet, dass es keine Treffer gibt. Damit bestätigt sich der Zusammenhang zwischen AIDS und dem Bevölkerungswachstum. Analyse von Bevölkerungspyramiden Mit der Untersuchung und dem Vergleich von Bevölkerungspyramiden und -prognosen für Botswana aus den Jahren 2000, 2025 und 2050 von der Website des US Census Bureau lernen die Schülerinnen und Schüler auf andere Weise die Auswirkungen von AIDS eindrucksvoll kennen (Arbeitsblatt 1, Aufgabe 3). Durch die Vorgabe des Links zur Website des US Census Bureau mit den Bevölkerungspyramiden wird die Recherchezeit eingespart beziehungsweise stark abgekürzt. Die Bearbeitung der Aufgaben von Arbeitsblatt 1 sollte direkt in dem entsprechenden Dokument am Rechner erfolgen, da so die Grafiken der Bevölkerungspyramiden sowie der Screenshot aus dem WebGIS in das Arbeitsblatt hineingezogen (Drag and Drop) beziehungsweise -kopiert werden können (siehe aids_webgis_ab1_lsg). Wir bieten Ihnen das Arbeitsblatt daher im Word-RTF-Format (editierbar, aber großer Dateiumfang), im Word-DOC-Format (editierbar und kleine Dateigröße) sowie als PDF-Datei an ( Adobe-Reader [kostenloser Download] zum Lesen und Adobe-Destiller zum Editieren erforderlich). Das zweite Arbeitsblatt (aids_webgis_ab2) widmet sich den wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen von AIDS sowie möglichen Gegenmaßnahmen. In ein Wirkungsschema sollen vorgegebene Wortgruppen eingetragen werden. Im Rahmen von Aufgabe 2 recherchieren die Schülerinnen und Schüler auf vorgegebenen Webseiten, auf denen Maßnahmen zur Verhinderung der weiteren Ausbreitung von AIDS beschrieben werden. Selbstständig und je nach Sprachkompetenz beschäftigen sie sich mit einer der angegeben Seiten (zum Teil englischsprachig). Daran sollte sich eine Diskussion über die dort dargestellten Maßnahmen anschließen.

  • Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe I

WebGIS zum ökologischen Fußabdruck

Unterrichtseinheit

Mit der individuellen Berechnung des ökologischen Fußabdrucks können Lernende ihren persönlichen Ressourcenverbrauch feststellen. In der Verbindung mit einem WebGIS lassen sich vergleichende Untersuchungen zum ökologischen Potenzial und zur ökologischen Reserve anstellen. Schließlich sollen Möglichkeiten der Reduzierung des Verbrauchs erarbeitet und diskutiert werden.Der ökologische Fußabdruck stellt eine Methode zur Berechnung des Ressourcenverbrauches dar. Dabei werden fünf Lebensbereiche angesprochen und der damit verbundene Ressourcenverbrauch nach einer recht komplizierten Rechnung in ein Flächenmaß, den globalen Hektar gha, umgerechnet. Je nach ökologischem Potenzial kann ermittelt werden, ob man über oder unter den gebotenen Verhältnissen lebt. Global gesehen stehen 1,8 gha zur Verfügung, der derzeitige ökologische Fußabdruck beträgt aber 2,2 gha. Dabei zeigt sich aber, dass es große regionale Unterschiede sowohl im Angebot als auch im Verbrauch von Ressourcen auf der Erde gibt. Mehrere interaktive Online-Angebote zur Berechnung lassen den eigenen Lebensstil messen und führen zu der Erkenntnis, dass dieser mehr oder weniger deutlich über dem für Deutschland errechneten Potenzial von 1,9 gha liegt. Dort bleibt der Unterricht aber nicht stehen, vielmehr lernen die Schülerinnen und Schüler anhand praktikabler Vorschläge, wie sie ihren Ressourcenverbrauch senken und damit zu einem nachhaltigeren Lebensstil beitragen können. Somit wird dem Gedanken ?Global denken, lokal handeln? in beispielhafter Weise entsprochen.Im ersten Schritt sollten die Schülerinnen und Schüler anhand eines Arbeitstextes in die Thematik einsteigen. Anschließend können mit WebGIS Sachsen auf thematischen Karten vorhandene Daten landesweit und global eingeordnet und mit dem landesspezifischen ökologischen Potenzial vergleichen werden. Dabei wird schnell deutlich, dass wir mit unserem Lebensstil mehr Fläche benötigen, als zur Verfügung steht. Wie nachhaltig ist mein Verhalten? Mit dem ökologischen Fußabdruck lernen die Schülerinnen und Schüler eine Möglichkeit kennen, eigenes Verhalten auf seine Nachhaltigkeit hin zu bewerten und zu diskutieren. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Inhalt und Einflussgrößen des ökologischen Fußabdrucks sowie Grenzen der Aussagekraft kennen lernen. ihren eigenen ökologischen Fußabdruck bestimmen. regionale Unterschiede im ökologischen Potenzial und den ökologische Reserven erkennen. Möglichkeiten und Maßnahmen eines nachhaltigeren Lebensstils kennen lernen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen WebGIS als Informationsquelle und zum Anfertigen thematischer Karten nutzen. Multiple-Choice-Tests durchführen. aus weiteren Online-Angeboten Informationen gewinnen. Um eine effektive Arbeitsweise zu ermöglichen, sollten sich zunächst die Lernenden mithilfe eines Arbeitstextes wesentliche Inhalte erarbeiten. Den Schülerinnen und Schülern muss bewusst gemacht werden, dass es sich hier um eine wissenschaftliche Methode handelt, die nach klar definierten Grenzwerten aufgestellt worden ist. Daher ist die Diskussion über die Grenzen der Methode notwendig und wird durch den Arbeitsauftrag auf dem Arbeitsblatt auch angeregt. Für die Berechnung des persönlichen ökologischen Fußabdrucks stehen mehrere Angebote im Internet zur Verfügung. Die Schülerinnen und Schüler sollten den Begriff der Nachhaltigkeit kennen. Auch sollten sie über Grundkenntnisse im Umgang mit einem WebGIS verfügen. Die Arbeit mit dem Karteneditor stellt für die meisten Lernenden keine Schwierigkeit dar. Zur Unterstützung können auch die Hinweise zur Kartengestaltung aus der Unterrichtseinheit "Globale Entwicklungsunterschiede differenzieren" genutzt werden. Voraussetzungen und Tipps zur Nutzung des Karteneditors Hier finden Sie Hinweise zu den technischen und inhaltlichen Voraussetzungen der Unterrichtseinheit sowie zur Nutzung des Karteneditors des "WebGIS Sachsen". Teil1 (Arbeitsblatt 1) Erläuterung des Begriffes biologische Kapazität und dessen Abgrenzung zum ökologischen Fußabdruck unter Nutzung der gegebenen Textquelle Erstellung einer thematischen Karte zur globalen Verteilung des ökologischen Potenzials Diskussion der Karte (WebGIS) Ermittlung der Zusammensetzung des ökologischen Fußabdrucks Recherche nach Argumenten gegen das Konzept Ermittlung des persönlichen ökologischen Fußabdrucks mittels eines Online-Rechners Vergleich und Diskussion der ermittelten Werte mit dem Durchschnittswert für Deutschland Hinführung zum Ländervergleich durch die Auswertung der Weltkarte zum ökologischen Fußabdruck (WebGIS) Die Fragestellung, inwieweit der ökologische Fußabdruck mit dem ökologischen Potenzial vereinbar ist, führt zur ökologischen Reserve. Erstellung der thematischen Karte zur ökologischen Reserve (WebGIS) Diskussion der Ergebnisse Hinführung zur Notwendigkeit von Maßnahmen für eine nachhaltigere Entwicklung im Sinne der Absenkung des persönlichen Verbrauchs Diskussion zu persönlichen Handlungsänderungen und deren Begrenztheit Technische Voraussetzungen Mit den standardmäßigen Sicherheitseinstellungen des Browsers ist "WebGIS Sachsen" meist nicht vollständig nutzbar. Der Karteneditor läuft als Popup. Popups sind in den Browsereinstellungen jedoch meist gesperrt. Daher müssen im Vorfeld des Unterrichts in den Browser-Menüs Popups zugelassen werden. Außerdem muss im Browser JavaScript aktiviert sein. Funktionen des WebGIS-Dienstes kennen lernen Damit die Lernenden eine differenziertere Skalierung mithilfe des "WebGIS Sachsen" selbstständig durchführen können, müssen vorher wesentliche Eigenschaften des Karteneditors gemeinsam oder selbstständig mit der Online-Hilfe des WebGIS-Dienstes erarbeitet werden. Dies könnte auch zu Hause erfolgen. Nach erfolgter Registrierung bei "WebGIS Sachsen" können Karten auf dem sächsischen Bildungsserver gespeichert werden (über einen Klick auf das Diskettensymbol in der oberen Werkzeugleiste des WebGIS kommen Sie zum Anmeldeformular). Auch diese Funktion wird in der Online-Hilfe des WebGIS-Dienstes erläutert. Somit kann wertvolle Unterrichtszeit gespart werden. Nach der Erstellung der eigenen Legenden sollte die inhaltliche Arbeit zu Entwicklungsunterschieden der Erde erfolgen. Die prinzipiellen Funktionalitäten des WebGIS sind auf den WebGIS-Sachsen-Seiten in Form einer Kurzanleitung als PDF-Datei abrufbar. 1. Weltkarte aufrufen Rufen Sie auf der "WebGIS Sachsen"-Homepage den Online-Dienst zum Thema "Regionale Disparitäten auf der Erde" auf. 2. Karteneditor aufrufen Klicken Sie in der oberen Werkzeugleiste auf das Symbol des Karteneditors (rotes, gelbes und grünes Quadrat). Es wird die vorgegebene Legende dargestellt. 3. Legende nach eigenen Kriterien verändern In dem Fenster des Karteneditors können Sie nun die Klassen sowie die Zahl der Klassen verändern. Achten Sie darauf, dass in der Skalierung keine Lücken in den Werten entstehen! Länder, die in diese Lücken fallen, werden in der neuen Karte nicht dargestellt. Um dies zu verhindern, sollte der Maximalwert der unteren Klasse (mathematisch mit "kleiner als" definiert) der Minimalwert der nächst höheren Klasse (mathematisch mit "größer/gleich als" definiert) sein. 4. Kartentitel eingeben Der von Ihnen in das entsprechende Feld eingegebene neue Kartentitel erscheint über der Legende in der neu erstellten Karte. 5. "Neue Legende erstellen" und "Neue Karte erstellen" Wichtig: Soll die erstellte Karte von den Schülerinnen und Schüler zu Hause oder zu einem späteren Zeitpunkt im Unterricht weiter bearbeitet und verändert werden, muss als letzter Schritt "Neue Karte erstellen" angeklickt werden. Die neue Karte erscheint dann im Ordner "Eigene Karten" im WebGIS-Browserfenster. Nur die in diesem Ordner abgelegten Karten können nach einer Registrierung gespeichert werden. Alle anderen Veränderungen der Legenden werden mit dem Schließen des Browsers gelöscht.

  • Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe II

Mittelwertberechnung von der ISS

Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtseinheit zu "Mittelwertberechnung von der ISS" stattet Lernende mit einfachen Analysewerkzeugen aus, mit denen sie selbstständig Daten erheben und diese mithilfe des arithmetischen Mittels auswerten können.Als Datenquelle steht den Lernenden ein von der ISS aufgenommenes Bild zur Verfügung, aus dem sie Bildwerte auslesen können. Die statistischen Methoden wenden die Schülerinnen und Schüler an, um Bildkorrekturen an dem Satellitenbild vorzunehmen und dadurch Aufnahmefehler zu korrigieren. Diese Unterrichtseinheit ist im Rahmen des Projektes " Columbus Eye - Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht " entstanden. Das übergeordnete Projektziel besteht in der Erarbeitung eines umfassenden Angebots an digitalen Lernmaterialien für den Einsatz im Schulunterricht. Dieses Angebot umfasst interaktive Lerntools und Arbeitsblätter, die über ein Lernportal zur Verfügung gestellt werden. Anwendungsbezogene Beispiele fördern die Problemlösungs-Kompetenz Die Stochastik ist eine zentrale inhaltsbezogene Kompetenz des Mathematikunterrichts, die in der Regel in der Jahrgangsstufe 7 vermittelt wird. Die Schülerinnen und Schüler erheben dabei Daten und werten sie unter Anwendung statistischer Methoden aus. Ein wichtiger Bestandteil ist die Betrachtung und Interpretation relativer Häufigkeiten und Mittelwerte, insbesondere des arithmetischen Mittels. Nutzen die Schülerinnen und Schüler diese Methoden anhand realitätsnaher und anwendungsbezogener Beispiele, spricht dies besonders ihre Problemlösungs-Kompetenz an. Ablauf Einsatz der Lernumgebung "Mittelwertberechnung von der ISS" Hier finden Sie Hinweise zu Aufbau und Einsatz der Lernumgebung. Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen. Die Schülerinnen und Schüler können Mittelwertberechnungen anhand des arithmetischen Mittels durchführen. wenden Mittelwert-Filter zur Rauschunterdrückung auf digitale Bilder an. können das Prinzip eines "Moving Window" erklären. werden in die Erdbeobachtung von der ISS eingeführt. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit 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 "MatheMittelwertberechnung.exe" geöffnet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei " MatheMittelwertberechnung.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt. Wichtig ist in beiden Fällen, dass die heruntergeladene Ordnerstruktur erhalten bleibt. Eigenschaften und Nutzerführung Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der unteren Leiste der Lernumgebung eingeblendet (Abb.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. Im zweiten Teil werden die Schülerinnen und 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. Einleitung Nach dem Start des Lernmoduls sehen die Schülerinnen und Schüler den Einführungstext, der sie über den Inhalt und den Aufbau der Lernumgebung informiert. Im rechten Bereich des Fensters ist ein von der ISS aufgenommenes Bild zu sehen. Neben Ozean und Wolken kann man eine Versorgungskapsel vom Typ "Dragon" erkennen. Führt man die Maus über das Bild, kann man unter dem zuerst sichtbaren stark verrauschten Bild ein korrigiertes Bild aufdecken. Dies weist auf die Ziele der Bildkorrektur hin, die im Laufe des Lernmoduls entdeckt werden können. Durch das Schließen des Fensters gelangen die Lernenden in den ersten Teil des Lernmoduls. Sollten Unklarheiten bezüglich der Bedienung auftauchen, lässt sich durch einen Klick auf das Fragezeichen-Symbol am oberen rechten Rand des Lernmoduls jederzeit eine Bedienungshilfe aufrufen. Zwei Rubriken Der erste Teil des Lernmoduls legt als Hintergrundwissen die Grundlagen für die spätere Arbeit mit den ISS-Bildern im zweiten Modulteil. Dieser Teil besteht aus zwei Rubriken. In der ersten wird die Berechnung des arithmetischen Mittels erklärt. Mit einem Klick auf den rechten grünen Balken mit der Kennzeichnung "2" öffnet sich die zweite Rubrik, in der Bildstörungen und die Funktionsweise eines Moving Windows (= Kernel) erklärt werden. Letzteres wird mithilfe einer kurzen Animation dargestellt. Es kann jederzeit zwischen Rubrik 1 und 2 hin- und hergeschaltet werden. Nachdem sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Hintergrundwissen beschäftigt haben, gelangen sie über einen Klick auf das Feld "Quiz" in der Navigationsleiste in einen Bereich, in dem das erlernte Wissen kontrolliert werden kann. Für eine Beispiel-Bildmatrix berechnen sie den Mittelwert. Anwendung des Mittelwertfilters Im zweiten Modulteil erhalten die Schülerinnen und Schüler die Bilddaten und das mathematische Werkzeug, um Korrekturen an den ISS-Daten vornehmen zu können. Zunächst öffnet sich ein Fenster mit Aufgaben, an denen sich die Lernenden während ihrer Arbeit orientieren können. Die Schülerinnen und Schüler erhalten vier ISS-Bilder. Per drag & drop können die Bilder in das Hauptfenster gezogen werden. Zwei Bilder zeigen Kanada im Winter, zwei zeigen Teile der arabischen Halbinsel. Eine der Kanada-Aufnahmen enthält einen Blaustich, verursacht durch die Ralyeigh-Streuung der Atmosphäre. Man kann sie gut mit dem "Bilder vergleichen-Werkzeug" mit dem bereits gefilterten Bild vergleichen und die Unterschiede erkennen. Die beiden Bilder der arabischen Halbinsel enthalten ein leichtes und ein starkes Rauschen. Im rechten Bereich des Anwendungsbereichs befinden sich die Werkzeuge, mit denen die Lernenden die Bilddaten bearbeiten können. Unter "Filter wählen" können sie den Mittelwertfilter auswählen. Durch einen Klick in das Bild wird ein 3x3-Pixel-Fenster ausgewählt und in der rechten Seitenleiste dargestellt. Nun können die Schülerinnen und Schüler zunächst die Mittelwertberechnung nur auf das ausgewählte Fenster anwenden (Matrix filtern). Auf diese Weise haben sie die Möglichkeit, die Funktionsweise des Filters nachzuvollziehen und gegebenenfalls nachzurechnen. Über die Schaltfläche "Bild filtern" wird der Filter per Moving Window auf das gesamte Bild angewendet. In der rechten Seitenleiste stehen noch zwei weitere Werkzeuge zur Verfügung. Nach einem Klick auf die Schaltfläche "Pixelwerte auslesen" werden am Maus-Zeiger die Pixel-(Grau-)Werte im Bild angezeigt. Alle berechneten (gefilterten) Bilder befinden sich in der rechten Seitenleiste im Bereich "berechnete Bilder". Indem sie auf das Papierkorb-Symbol gezogen werden, können sie gelöscht werden. Abschluss Haben die Schülerinnen und Schüler die Bildkorrekturen durchgeführt und die gestellten Aufgaben beantwortet, können sie durch Beantworten der Fragen im zweiten Quiz die Bearbeitung des Moduls abschließen.

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe I

Feuerspuren im Satellitenbild - Dynamik von Ökosystemen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Ökosystem Wald interpretieren die Lernenden Satellitenbilder, um die Auswirkungen von Waldbränden in Griechenland zu erfassen. Dabei setzen sie sich mit der Dynamik und Stabilität von Ökosystemen auseinander und werden in die Methoden der Fernerkundung eingeführt. Ein interaktives Modul vereinfacht und veranschaulicht das Lernen. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Waldbrände kommen in vielen Regionen der Welt als natürlicher Teil eines Kreislaufes vor, durch den die Voraussetzungen für die Nährstoffversorgung der folgenden Baumgenerationen geschaffen werden. Ihre Auswirkungen können jedoch auch verheerend sein. Anhand von Satellitenbildern können die Schülerinnen und Schüler mithilfe eines interaktiven Computer-Moduls die Folgen nachvollziehen und sichtbar machen. Materialien und Anwendungen stammen aus dem Projekt "Fernerkundung in Schulen" (FIS) des Geographischen Institutes der Universität Bonn. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Die Unterrichtseinheit gibt es mit einem eigenen Computermodul auch für den Geographieunterricht: Feuerspuren im Satellitenbild - Eingriffe in Landschaften .Die vorliegende Unterrichtseinheit zum Ökosystem Wald hat zum Ziel, den Schülerinnen und Schülern den Themenkomplex "Stabilität und Dynamik von Ökosystemen" näherzubringen. Die Lernenden sollen am Ende diese Sequenz in der Lage sein, Zusammenhänge zwischen dem elektromagnetischem Spektrum, der Aufnahme und der Entstehung von Satellitenbildern sowie der Erfassung von Veränderungen innerhalb von Ökosystemen aufzuzeigen und zu verstehen. Anhand von zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommenen Satellitenbildern können die Jugendlichen Veränderungen der entsprechenden Region in Griechenland feststellen. Dabei lernen sie, wie die Pflanzen das Licht für die Photosynthese verwenden und welche Wellenlängenbereiche von Pflanzen reflektiert werden. Als wissenschaftliche Grundlage dient dabei die Einführung in die Methodik der Fernerkundung. Aufbau des Computermoduls Interaktive Aufgaben führen die Lernenden durch verschiedene thematische Bereiche; Quizfragen dienen zur Sicherung der Ergebnisse. Inhalte des Computermoduls Die Lernenden analysieren anhand von Satellitenbildern die Situation einer Region in Griechenland vor und nach den Waldbränden. Die Schülerinnen und Schüler können Satellitenbilder interpretieren und zur Analyse von Stabilität und Dynamik von Ökosystemen. können das elektromagnetische Spektrum und unterschiedliche Wellenlängenbereiche beschreiben. können Reflexionseigenschaften von Pflanzen vergleichen und zuordnen. können Vegetationsindizes für die Veränderungsanalyse anwenden. Die Unterrichtseinheit "Feuerspuren im Satellitenbild - Dynamik von Ökosystemen" bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik durch Animation und Interaktion nachhaltig zu vermitteln. Darüber hinaus sind die durchgeführten Analysen und Manipulationen des Satellitenbildes nur mithilfe des Rechners umsetzbar. Dieser Umstand bringt den Schülerinnen und Schülern das Medium Computer nicht als reines Informations- und Unterhaltungsgerät, sondern auch als Werkzeug näher. Das Modul ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Das Computermodul - drei Teilbereiche Das Computermodul gliedert sich in zwei inhaltliche Bereiche: die Einführung in das Thema und den Hauptteil der Bildberechnung. Darüber hinaus wird das Modul durch einen dritten zusätzlichen Bereich ergänzt, in dem durch Videos und Tutorials der Umgang mit dem Modul vorgestellt wird. Die aktivierten Bereiche werden auf der linken Leiste eingeblendet. Während der erste Teil einen ersten Einblick in die Thematik der Waldbrände liefert und eine übergeordnete Aufgabestellung benennt, setzt sich der Hauptteil aus verschiedenen Untersequenzen zusammen, in denen jeweils Aufgabenteile mit Fragestellungen sowie Info-Boxen mit Hintergrundinformationen enthalten sind. Den Abschluss der jeweiligen Untersequenzen bildet ein Quiz. Der erste Teil des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist ein Schreibtisch zu sehen, auf dem verschiedene Dokumente liegen (siehe Abbildung 1, zur Vergrößerung bitte anklicken). Die Schülerinnen und Schüler sollen sich nun nacheinander mit den drei dargestellten Dokumenten beschäftigen: einem Zeitungsartikel zu Waldbränden in Griechenland, Bildmaterial sowie der übergeordneten Aufgabestellung, die als Auftrag der EU-Kommission gestaltet ist. Durch Anklicken werden die jeweiligen Dokumente vergrößert. Nach der Bearbeitung der drei Materialien können die Jugendlichen durch Anklicken der virtuellen Computermaus in den Hauptteil des Moduls übergehen. Bildrechner Der Hauptteil ist in vier Unterbereiche unterteilt. Der erste Teil beginnt mit einem kurzen Video über den Umgang mit dem Modul. Nun können die Lernenden ein Satellitenbild im roten und infraroten Kanal, eine Satellitenkarte sowie eine Nutzungskarte laden und sich die unterschiedlichen Pixelwerte im Bild anzeigen lassen. In der dazugehörigen Info-Box (siehe Abbildung 2) wird ihnen einführendes Wissen zur Satellitenfernerkundung vermittelt. Nachdem sie das Quiz erfolgreich bestanden haben, gelangen die Lernenden in einen weiterführenden Bereich des Hauptteils. Vegetationsindex NDVI Wieder werden die Schülerinnen und Schüler durch ein kleines Video in die Vorgehensweise eingewiesen. Hier können sie zwei Satellitenbilder, eins vor den Waldbränden mit einem nach den Waldbränden, vergleichen und für den jeweiligen Zeitpunkt ein Bild des Vegetationsindex "NDVI" (Normalized Difference Vegetation Index) berechnen. In der dazugehörigen Info-Box finden sie das dazu notwendige Wissen einfach und anschaulich erklärt. Auch hier schließt dieser Teil mit einem Quiz ab und leitet in den dritten Teil weiter. Change Detection Der dritte Teil unterscheidet sich optisch nicht vom zweiten, allerdings variieren Aufgabenstellung und Info-Box, indem sie vor allem die Berechnung des Unterschiedes (change detection) der beiden Bilder in den Vordergrund stellen. Die Lösung der Aufgaben und das Bestehen des Quiz leiten in den letzten Teil über. Zeitreihenanalyse Dem letzten Teil des Moduls wird erneut ein Video-Tutorial vorangestellt. In diesem Teil liegt der Fokus auf der Zeitreihenanalyse, mithilfe welcher die Lernenden nicht nur zwei Zeitpunkte miteinander vergleichen können, sondern Bilder zu mehreren unterschiedlichen Zeitpunkten. Dies ermöglicht ihnen eine umfassendere Analyse in Bezug auf die Feuerkatastrophe, aber auch zu jahreszeitlichen Schwankungen des Ökosystems. Ein abschließendes Quiz beendet das Modul mit einer Schlussnotiz. Im Video und Tutorial-Teil können sich die Schülerinnen und Schüler zur Vorbereitung kurze Videos anschauen, um in ihrem Umgang mit dem Modul sicher zu werden. Mit jedem erfolgreich gelösten Arbeitsbereich wird ein weiteres Tutorial sichtbar, das von nun an jederzeit erneut angesehen werden kann. Die verschiedenen Tutorials lassen sich wie Karteikartenreiter am oberen Bildschirmrand anklicken (siehe Abbildung 3). Navigation im Modul Das Computermodul erlaubt auch, zwischen den zwei Hauptbereichen (Einführung und Bildrechner) zu springen. Zu Beginn ist die grüne Navigationsleiste am linken Rand noch leer. Erst nach Lesen der ersten Materialien wird das Icon für den jeweiligen Bereich sichtbar, sodass man später über die Navigationsleiste wieder dorthin zurück gelangen kann. Der Ablauf der Unterrichtsstunden mit dem interaktiven Lernmodul "Feuerspuren im Satellitenbild - Dynamik von Ökosystemen" wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams können sich die Schülerinnen und Schüler die zwei Teilbereiche in drei Schulstunden erarbeiten. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgt die selbständige Erarbeitung und Überprüfung der Kenntnisse im Quiz. Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Plenum gebündelt werden. Stunde 1: Einführung - Waldbrände und Satellitenfernerkundung In der ersten Stunde führt das Computermodul mit zwei Dokumenten zu Waldbränden sowie der übergeordnete Aufgabestellung in die Thematik ein. Die Lernenden erhalten dort erstes Hintergrundwissen zu Waldbränden in Griechenland. Erst nach dem Lesen der Dokumente wird in den anschließenden Hauptteil weitergeleitet. Aufgabe der Schülerinnen und Schüler ist es, die Entwicklung und die Regeneration der verbrannten Flächen nachzuvollziehen und zu analysieren. Darüber hinaus beschäftigen sich die Lernenden zu Beginn des Hauptteils mit den Grundlagen der Satellitenfernerkundung und analysieren erste Grauwertbilder. Zur Überprüfung und Festigung des Gelernten ist ein Quiz integriert, das man über einen Button unten rechts im Bild erreicht. Es leitet gleichzeitig zum nächsten Modulteil über. Stunde 2 und 3: Bildrechner Veränderungsanalyse Thema der zweiten Stunde ist der Vergleich von zwei Satellitenbildern aufgrund unterschiedlicher Vitalitätszustände der Pflanzen. Das Computermodul erlaubt, die Situation in einer Region vor und nach Waldbränden gegenüberzustellen. Mithilfe eines Rechners auf der rechten Seite kann der Vegetationsindex errechnet und analysiert werden. Die Info-Box bietet den Schülerinnen und Schülern einen vertieften Einblick in die Arbeitsweisen der Satellitenfernerkundung mit Vegetationsindizes. Auch hier schließt ein Quiz den zweiten Modulteil ab und leitet in den dritten Teil über. Hier wird nun das erworbene Wissen der ersten Teile zusammengefügt und in Form der computergestützten Veränderungsanalyse (change detection) durchgeführt. Die Jugendlichen vergleichen die Satellitenbilder nicht mehr nur visuell, sondern analysieren diese mithilfe des errechneten Bildes. Die dritte Stunde geht noch einen Schritt weiter und lässt die Schülerinnen und Schüler nicht mehr nur zwei Bilder miteinander vergleichen, sondern eine Sequenz mehrerer zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommener Bilder (Abbildung 4, bitte anklicken). Je nachdem, wo der Mauszeiger auf der Karte positioniert wird, ändert sich der Kurvenverlauf in der Grafik am rechten Bildschirmrand. Neben durch Katastrophen verursachte Veränderungen können auch natürliche saisonal bedingte Schwankungen erfasst und analysiert werden. Ein abschließendes Quiz rundet das Modul inhaltlich ab.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe II

Raumnutzungskonflikte bei Windenergieanlagen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zu Raumnutzungskonflikten bei Windenergieanlagen schlüpfen die Lernenden in die Rolle einer Raumplanungsbehörde und schlagen einen "optimalen" Standort für Windkraftanlagen in der Gemarkung Simmersfeld–Seewald/Besenfeld im Nordschwarzwald vor.Der Ausbau erneuerbarer Energien stößt bei den Bundesbürgerinnen und -bürgern auf breites Interesse. Etwa 80 Prozent der Bevölkerung sehen es als sehr wichtig oder sogar außerordentlich wichtig an, die erneuerbaren Energien stärker zu nutzen und auszubauen. Allerdings stellt es sich häufig als herausfordernde Aufgabe dar, geeignete Standorte für die Produktion regenerativer Energien zu finden, da viele unterschiedliche Interessen und Anforderungen zu berücksichtigen sind. Diesen Prozess einer Standortwahl können die Schülerinnen und Schüler mithilfe eines WebGIS nachvollziehen und die Ergebnisse anhand der gewählten Kriterien begründen.Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten den Standortfindungsprozess für einen Windpark mithilfe eines Geographischen Informationssystems und analysieren die raumwirksamen Ausschlusskriterien. Das beigefügte Arbeitsblatt gibt detaillierte Hinweise zur Vorgehensweise. "Raumnutzung bei Windenergieanlagen": technische Hinweise Auf dieser Seite erhalten Sie wissenswerte Hinweise, bevor Sie und Ihre Schülerinnen und Schüler im Unterricht mit dem WebGIS-Modul starten. Unterrichtsverlauf "Raumnutzung bei Windenergieanlagen" Hier finden Sie Informationen zum Ablauf der Unterrichtseinheit "Raumnutzung bei Windenergieanlagen". Die Arbeitsschritte bei der Standortplanung werden zunächst an der Tafel und anschließend am Computer mithilfe des WebGIS durchgeführt. Die Schülerinnen und Schüler analysieren und bewerten Möglichkeiten der Energienutzung. verstehen und bewerten Perspektiven der Energieversorgung der Zukunft. analysieren bedingende und auslösende Faktoren eines raumwirksamen Problems in ihrer Wechselwirkung erarbeiten und Lösungsansätze für ein konkretes Planungsbeispiel. übertragen auf kommunaler Ebene die Leitideen der Agenda 21 auf ein konkretes Planungsbeispiel. Dieses WebGIS-Projekt läuft nicht mit dem Internet-Explorer! Verwenden Sie einen der folgenden Browser: Mozilla FireFox, Google Chrome, Apple Safari oder Opera. GeoPortal des LMZ Baden-Württemberg: Windparkprojekt Über diesen Link wird das Projekt "Windpark" auf der Oberfläche des GeoPortals des Landesmedienzentrums Baden-Württemberg gestartet. Symbolleiste Es wird empfohlen, dass die Schülerinnen und Schüler sich mit den Buttons in der Symbolleiste in den ersten fünf Minuten des Unterrichts vertraut machen. Von Bedeutung sind vor allem die sichere Handhabung des Zeichnens und des Löschens von Polygonen sowie des Speicherns des Projekts, wenn der Unterrichtsverlauf eine Unterbrechung verlangt. In der oberen Leiste über dem Kartenfenster stehen Werkzeuge zur Verfügung. Digitalisieren von Polygonen Zeichnen mit der Maus nennt man Digitalisieren. Es entstehen hierbei Vektorgrafiken. Dazu muss man das Werkzeug zum Zeichnen eines Polygons anklicken. Per linkem Mausklick werden die jeweiligen Eckpunkte des Polygons festgelegt. Per Doppelklick wird das Polygon fertiggestellt beziehungsweise die Zeichnung beendet und das Polygon geschlossen. Korrektur von Polygonen Wurde ein Eckpunkt falsch gesetzt, kann nachträglich das fertige Polygon bearbeitet werden, auch einzelne Korrekturen sind möglich: Dazu einfach den "Verändern"-Button anklicken, und einmal auf das zu verändernde Polygon klicken. Nun sind alle Eckpunkte durch Punktsymbole hervorgehoben, und die nachfolgend aufgeführten Funktionen können durchgeführt werden: Eckpunkt verschieben, löschen oder hinzufügen. Eckpunkt verschieben Ein einzelner Eckpunkt lässt sich mit gedrückter linker Maustaste an die gewünschte Position verschieben. Eckpunkt löschen Mit dem Mauszeiger über einen Eckpunkt fahren, bis über ihm gekreuzte Pfeile erscheinen und die Taste drücken. Eckpunkt hinzufügen Man fährt mit dem Mauszeiger auf die gewünschte Position des neuen Eckpunkts auf einer Linie, bis gekreuzte Pfeile erscheinen. Durch einen Linksklick wird einer neuer Punkt erzeugt. Der neue Eckpunkt kann verschoben werden, siehe oben. Alle Polygone zugleich löschen Durch Anklicken des Buttons, der an ein "Einfahrt verboten"-Verkehrsschild erinnert (roter Kreis mit waagerechtem weißen Balken) lassen sich alle Objekte auf einmal löschen. Projekt speichern Wenn der Unterrichtsverlauf die Unterbrechung der Arbeit verlangt, kann das Projekt gespeichert werden. Dazu den "Speichern"-Button anklicken (Diskettensymbol) und das Verzeichnis wählen, auf das die Lernenden in der nächsten Stunde Zugriff haben. Es wird empfohlen, den vom System gewählten Namen der Projektdatei "Project.gbw" umzubenennen. Projekt öffnen WebGIS starten im Browser Mozilla FireFox oder Google Chrome, Safari, Opera mit der URL gis.lmz-bw.de/windpark/ . "Öffnen"-Button anklicken, die Einstellungen und Verortung des Projekts werden entsprechend wieder hergestellt. An einem realen Beispiel erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in aufeinander folgenden Schritten, welche Kriterien bei der Standortwahl zu berücksichtigen sind. Sie beschäftigen sich mit den Wechselwirkungen, die mit den verschiedenen Ansprüchen an bestimmte Flächen verbunden sind, und entwickeln Lösungsansätze. Einstieg: Raumnutzungskonflikte Als Einstieg in die Thematik können Nachrichtenmeldungen dienen. Anhand dieser Meldungen sammeln die Lernenden, welche Raumnutzungskonflikte bei der Planung des Windparks aufgetreten sind. Problematisierung Nun sollen die Schülerinnen und Schüler in die Rolle einer Planungsbehörde schlüpfen und nach Abwägen der Anforderungen an den Standort einen Vorschlag für einen Windpark für die Gemarkung Simmersfeld-Seewald/Besenfeld erarbeiten. Erarbeitung an der Tafel An der Tafel werden zunächst die Standortanforderungen für Windkraftanlagen gesammelt. Anschließend werden die Flächen gesucht, die nicht geeignet für die Errichtung von Windrädern sind und daher ausscheiden (beispielsweise Siedlungen, Schutzgebiete). Im nächsten Schritt nutzen die Lernenden den Computer als Entscheidungshilfe, um geeignete Flächen für die Standortplanung zu visualisieren. Erarbeitung am Computer Standortplanung Mithilfe des WebGIS führen die Schülerinnen und Schüler nun eine Standortplanung für den Untersuchungsraum durch. Orientieren Zunächst starten die Schülerinnen und Schüler das WebGIS-Modul "Ein Standort für einen Windpark". Als erstes erscheint im Kartenfenster eine topographische Karte und links die Legende, in der einzelne Themen sichtbar oder unsichtbar geschaltet werden können. Mithilfe der Ortssuche (Suchfenster unterhalb der Legende) ist die Eingabe des gewünschten Ortsnamens möglich, auf den die Karte dann zentriert wird. In diesem Unterrichtsbeispiel wird der Ortsname "Simmersfeld" eingegeben. Ausschlusskriterien bearbeiten Hierbei wird der Kartenausschnitt schrittweise eingegrenzt, indem Flächen, die für Windkraftanlagen ungeeignet sind, farbig hervorgehoben werden. Als erstes wird in der Legende das Feld "Schutzgebiete" durch ein Häkchen aktiviert und damit sichtbar. Weitere Einschränkungen ergeben sich durch Siedlungen und rundherum erforderliche Pufferzonen als Abstandsflächen. Die Siedlungsflächen werden per Mausklick mit der Polygonfunktion eingezeichnet. Anschließend kann mit dem Pufferwerkzeug experimentiert werden, indem verschieden breite Pufferzonen um die Siedlungen gelegt werden. Bei einer 1000m-Pufferzone ist die verbleibende Fläche für einen Windpark schon erheblich reduziert. Anforderungen bearbeiten Die noch übrigen Flächen müssen nun hinsichtlich der Standortanforderungen, die ein Windpark stellt, genauer betrachtet werden. Dazu analysieren die Schülerinnen und Schüler die Relief-Situation zunächst durch Anklicken des Themas "Schummerung" in der Legende. Hierbei werden Höhenrücken als geeignete Flächen bereits gut erkennbar. Mithilfe des Werkzeugs "Profil zeichnen" können die Lernenden einen Geländeschnitt anzeigen lassen, um so geeignete Flächen zu identifizieren. Schließlich sollen noch die Windgeschwindigkeiten berücksichtigt werden, indem die dargestellten Windrosen untersucht werden (dazu das Häkchen beim Thema "Windrose" aktivieren).

  • Geographie / Jahreszeiten
  • Sekundarstufe II