Unterrichtsmaterialien zum Thema "Geoinformation"

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Wasser im Nahen Osten - Einführung in ein GIS-Tool

Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtseinheit zeigt am Beispiel der Thematik „Wasser im Nahen Osten“, wie Schülerinnen und Schüler ab Klasse 7 mit dem kostenlosen GIS-Tool ArcExplorer an die Arbeit mit Geografischen Informationssystemen herangeführt werden können.Die Einarbeitung in ein GIS und dessen didaktisch durchdachter Einsatz im Unterricht fordert von Lehrenden und Lernenden einen im Vergleich zum klassischen Unterricht zweifellos höheren Zeitaufwand, der aber ebenso zweifelsfrei belohnt wird. Um ?Berührungsängste? und auch die finanziellen Hürden der Anschaffung kommerzieller GIS-Software und -Datenbausteine aus dem Weg zu räumen, bietet sich der Einsatz des kostenlosen GIS-Viewers ArcExplorer der Firma ESRI an. Die Schülerinnen und Schüler lernen mithilfe eines ebenfalls kostenfreien Datenbausteins die Grundfunktionen eines GIS-Tools kennen. Im Kernbereich der einführenden Thematik geht es um das Kennenlernen der Länder des Nahen Ostens (Name, Hauptstadt, Größe) und deren geografische Eingliederung mithilfe eines GIS. Das Auswerten thematischer Karten ergänzt diese Lerneinheit.Um die Schülerinnen und Schüler an eine sinnvolle und weitgehend selbstständige Arbeit mit einem GIS heranzuführen, ist ein wiederholter Einsatz der Software unumgänglich. Zielgerichtete Übungen zur Arbeit mit einem Geografischen Informationssystem können und sollten bereits ab der 7. Klasse durchgeführt werden. Wie solche Übungen aussehen können, wird mit dieser Unterrichtseinheit am Beispiel des vom Autor entwickelten Datenbausteins "Wasser im Nahen Osten" aufgezeigt. Die Ausführungen und Arbeitsmaterialien (Thematik, Arbeitsblätter, Folien) richten sich an Schülerinnen und Schüler der Klasse 7. Damit die vorgeschlagenen Aufgabenstellungen ohne Probleme gelöst werden können, sollten im Vorfeld Absprachen mit der Mathematik-Kollegin oder dem -Kollegen hinsichtlich sicherer Kenntnisse der Lernenden im Runden, zur Arbeit mit dem Taschenrechner und zur Umwandlung von Dezimalzahlen in Brüche erfolgen. Das GIS-Datenmaterial ist jedoch so umfangreich und flexibel, dass es auch in anderen Klassenstufen der Sekundarstufe I und auch in Sekundarstufe II einsetzbar ist. Anleitungen, Folien, Arbeitsblätter, Daten, ArcExplorer Themenübersicht und Einführung in die Funktionen des ArcExplorers, Arbeitsblätter zu Ländern und Hauptstädten sowie Flüssen und Seen des Nahen Ostens mit Musterlösungen und der Datenbaustein. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Bedeutung und die Anwendungsmöglichkeiten eines GIS kennen lernen. den Umgang mit dem ArcExplorer einüben. sich ein topografisches Grundgerüst der Länder, Hauptstädte und Gewässer des Nahen Ostens erarbeiten. thematische Karten vergleichend auswerten. Thema Wasser im Nahen Osten Autor Karl-Heinz Streiter Fach Geografie Zielgruppe ab Klasse 7, Sek I und II Zeitraum 4 Stunden Technische Voraussetzungen idealerweise ein Rechner pro Schülerin bzw. Schüler, ArcExplorer (kostenloser Download), Overheadprojektor (Beamer wäre ideal), ggf. Dia- oder Videoprojektor 1. Stunde Einführung in die Thematik "Geografische Informationssysteme" (Bedeutung, Aufgaben, Verbreitung), erstes Kennenlernen des Programms ArcExplorer. 2. Stunde Länder des Nahen Ostens (Arbeitsblatt 1). 3. Stunde Festigung der Wissensbasis (Hausaufgabenkontrolle), Arbeit mit den Möglichkeiten des ArcExplorers zur Veränderung und Erweiterung von Kartendarstellungen, erste Untersuchungen zur Wasserthematik (Arbeitsblatt 2). 4. Stunde Übungen im Umgang mit ArcExplorer, Abschluss und Auswertung der Untersuchungen zur Wasserthematik. Vorbereitung Die Einarbeitung in den Umgang mit der GIS-Software sollte im Einklang mit der Erarbeitung neuen Wissens stehen. Deshalb verbinden die folgenden Materialien die GIS-Arbeit mit Aufgabenstellungen zum Thema "Was wissen wir vom Orient?". Stellen Sie sicher, dass alle Schülerinnen und Schüler das Projekt ohne Probleme öffnen können. Es empfiehlt sich, bereits im Vorfeld des Unterrichts die reibungslose Nutzung des Programms mit den Datenbausteinen zu testen.

  • Geographie
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

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
  • Sekundarstufe II

Lebensbedingungen in China mit Klett-GIS

Unterrichtseinheit

Welchen Einfluss haben wirtschaftliche Erfolge auf die Lebensbedingungen der Chinesen? Welche Faktoren eignen sich überhaupt, um Informationen zu den Lebensverhältnissen zu bekommen? Mithilfe des kostenfrei nutzbaren WebGIS-Angebots vom Klett Verlag lassen sich in Ergänzung zu Lehrbuch und Atlas solche und andere Untersuchungen durchführen.Räumliche Disparitäten zwischen West und Ost, aber auch zwischen Stadt und Land prägen das Bild Chinas und sind daher in vielen Lehrplänen verbindliches Thema. Mithilfe der in jedem Lehrbuch und in jedem Atlas vorhandenen Karten lassen sich diese Unterschiede anhand der Wirtschaftsleistung pro Einwohner nachweisen. Dabei bleibt der Unterricht auf einer sehr theoretischen, lebensfernen Stufe. Durch die Hinzunahme von Merkmalen, die den materiellen Wohlstand dokumentieren (zum Beispiel Besitz von PKW, Mobiltelefonen oder Computer), kann das Thema in die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler transferiert werden. Dabei können die Lernenden die oben aufgeworfenen Fragestellungen mithilfe des Klett-GIS und Arbeitsblättern in selbstständiger Arbeit beantworten. Im Ergebnis wird deutlich, dass die wirtschaftliche Leistungskraft auch auf die Lebensverhältnisse ausstrahlt. Herausgearbeitet werden sollte auch, dass neben den regionalen Disparitäten große Unterschiede zwischen Stadt und Land innerhalb einer Provinz herrschen. Technische Voraussetzungen und Anleitungen Kurzanleitungen und weitere Nutzungshilfen zu den Kartenansichten und dem Abfragemanager erleichtern Schülerinnen und Schülern den Einstieg in die Arbeit mit dem WebGIS. Unterrichtsverlauf Die Zusammenhänge zwischen Wirtschaftsleistung und Lebensverhältnissen werden am Beispiel zweier wirtschaftlich gegensätzlicher Provinzen erarbeitet, bevor Gesamtchina betrachtet wird. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Indikatoren finden und begründen, die zur Beschreibung der Lebensverhältnisse dienen. anhand thematischer Karten und gezielter Abfragen Lebensverhältnisse beschreiben. Zusammenhänge zwischen Wirtschaftsleistung und Lebensbedingungen erkennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die Arbeit am Computer als kommunikative und interaktive Gruppenarbeit verstehen. ein WebGIS als Informationsquelle nutzen. Thema Lebensbedingungen in China mit Klett-GIS Autor Jens Joachim Fach Geographie Zielgruppe Klasse 8-10 Zeitraum 1-2 Stunden Technische Voraussetzungen ein Computer mit Internetanschluss pro Arbeitsgruppe (2-3 Lernende), Beamer, Internetanschluss; Javascript und Popup-Menüs müssen im Browser zugelassen sein. Technische Voraussetzungen und Grundlagen Für die Schülergeneration des 21. Jahrhunderts ist die Nutzung des Computers völlig normal. In fast jedem Haushalt gibt es mindestens einen Rechner, meist mit Internetanschluss. Die Ausstattung vieler Schulen mit Hardware hat sich in den letzten Jahren deutlich verbessert, so dass auch die Schulträger hinsichtlich der sinnvollen Nutzung der installierten Technik einen gewissen Druck ausüben. Ein Geographisches Informationssystem (GIS) ist eine Software, die raumbezogene Daten erfassen, archivieren, in Karten darstellen und über räumliche Analysemöglichkeiten neue Informationen generieren kann. Durch die Kombination von Daten aus verschiedenen Themenbereichen entstehen neue Informationen und Einsichten. Damit lassen sich oft Zusammenhänge besser erkennen als mit anderen Mitteln. WebGIS als Einstieg Die komplexen Abfragemöglichkeiten in einem GIS helfen zeit- und materialaufwändige Recherchen in Atlanten, Schulbüchern, Fachliteratur oder im Internet abzukürzen. Die Visualisierung in Karten stellt zu den üblichen Darstellungsformen eine Alternative dar. Die Nutzung eines GIS ermöglicht im Sinne des Fächerverbundes eine sinnvolle Zusammenführung und Anwendung von Kenntnissen aus der Mathematik (Mengenlehre) und der Informatik (bedingte Formeln in Excel). Webbasierte GIS, wie das hier eingesetzte Klett-GIS, nutzen in der Regel vorgefertigte Projekte im Sinne der zusätzlichen Informationsgewinnung und sind ein guter Einstieg in das Kennerlernen von Aufbau und Funktionsweise eines GIS. Nutzungshilfen Die prinzipiellen Funktionalitäten des Klett-GIS erschließen sich weitgehend von selbst. Dennoch empfiehlt es sich, eine Handreichung mit Screenshots und Erläuterungen der wichtigsten Funktionen an die Schülerinnen und Schüler zu verteilen. Nach dem Setzten des Hakens in ein gewünschtes Kartenthema muss nur noch auf den Aktualisierungsbutton geklickt werden. Die neue Karte wird samt Legende geladen. Technische Voraussetzungen Mit den standardmäßigen Sicherheitseinstellungen ist das WebGIS ohne Probleme nutzbar. Zu beachten ist, dass Javascript und Popup-Menüs zugelassen sind. Die als Popup geöffneten Tabellen können per Mausklick in ein Tabellenkalkulationsprogramm übertragen und damit weiter bearbeitet werden. Eine vorherige Formatierung in "Zahl" ist anzuraten. Die thematischen Karten und Legenden sind Bilder im PNG-Format und lassen sich damit in andere Programme übertragen, die dieses Format unterstützen. Ausgangspunkt der Unterrichtseinheit ist die Frage nach Indikatoren (klettgis_china_ab1), mit denen man Aussagen über Lebensverhältnisse vornehmen kann. Dazu sollten nach einem ersten Austausch die über die Provinzen gespeicherten Informationen genutzt werden. In selbstständiger Arbeit können die Schülerinnen und Schüler den ersten Teil des Arbeitsblattes bewältigen. Um die Frage nach Zusammenhängen zwischen Wirtschaftsleistung und Lebensverhältnissen zu beantworten, empfiehlt es sich, die gespeicherten Informationen zweier wirtschaftlich gegensätzlicher Provinzen (zum Beispiel Jiangsu und Sichuan) mit dem Abfragemanager (logische Verbindung mit "oder") anzeigen zu lassen und das Arbeitsblatt weiter zu bearbeiten. Anhand der Indikatoren und dem Vergleich mit den Durchschnittszahlen auf dem zweiten Teil des Arbeitsblatts zeigt sich, dass in Jiangsu deutlich bessere Lebensverhältnisse als in Sichuan herrschen. Es sollte aber auch im Vergleich zu Deutschland deutlich werden, dass viele überdurchschnittliche Werte nicht an unsere Verhältnisse heranreichen. Kombination von Indikatoren Mithilfe selbst ausgewählter thematischer Karten kann nun der Maßstab verkleinert werden und Gesamtchina zum Untersuchungsgegenstand werden (klettgis_china_ab2.pdf). Mithilfe des Abfragemanagers lassen sich jetzt Abfragen zu einzelnen Indikatoren, aber auch Abfragen in Kombination mehrerer Indikatoren durchführen. Die dazu anzufertigende thematische Karte kann in den Zusammenhang mit Karten zur Wirtschaftsleistung gebracht werden. Zusammenhänge zwischen Wirtschaftsleistung und Lebensverhältnissen werden dabei deutlich. Fazit Zwei Bemerkungen sollten am Ende der Unterrichtseinheit stehen: Zum Einen, dass die weitere erfolgreiche Entwicklung Chinas von der Überwindung der großen Unterschiede abhängt. Und zum anderen, dass es genauso große Unterschiede zwischen Stadt und Land auch in den vermeintlich reichen Provinzen gibt, die hier nicht berücksichtigt werden können.

  • Geographie
  • Sekundarstufe I

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
  • 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
  • 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
  • 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
  • Sekundarstufe II

Vom Satellitenbild zur Karte

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zur Kartographie lernen die Schülerinnen und Schüler, wie aus digitalen Satellitenbildern eine thematische Karte erstellt wird. Ausgangspunkt ist ein Satellitenbild, das zunächst rein visuell interpretiert und dann mit einem technischen Hilfsmittel weiterführend klassifiziert werden soll. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Als Grundlage der räumlichen Orientierung spielen Karten eine wesentliche Rolle im täglichen Leben und im Geographieunterricht. Während sie meist als gebrauchsfertiges Arbeitsmittel vorgegeben sind, steht in dieser Unterrichtseinheit die Entstehung einer Karte im Mittelpunkt: Aus einem Satellitenbild entwickeln die Schülerinnen und Schüler eine thematische Karte. Dabei werden Flächen am Rechner mithilfe von Reglern entsprechend ihrer Farb-Eigenschaft klassifiziert. Die Unterrichtseinheit ist im Rahmen des Projekts "Fernerkundung in Schulen" (FIS) am Geographischen Institut der Universität Bonn entstanden. 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 soll Lernende in die Lage versetzen, mit einfachen Analysewerkzeugen aus einem digitalen Satellitenbild eine thematische Karte abzuleiten und Aussagen in Bezug auf die Landschaftszusammensetzung formulieren zu können. Inhalte und Einsatz der Lernumgebung im Unterricht Hier erhalten Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung "Vom Satellitenbild zur Karte". Screenshots veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zum Themenfeld Satellitenbilder und Karten. Die Schülerinnen und Schüler können die Draufsicht auf Objekte deuten. können Satellitenbilder lesen und interpretieren. können sich mithilfe von Satellitenbildern und Karten räumlich orientieren. können einen Klassifikationsschlüssel erstellen. können aus Satellitenbildern thematische Karten ableiten. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit bedient sich der spezifischen Möglichkeiten des Computers, um die Kartographie durch Animation und Interaktion zu vermitteln. Den Lernenden wird der Computer nicht als reines Informations- oder Unterhaltungsgerät, sondern als nützliches Werkzeug nähergebracht. Die interaktive Lernumgebung ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Auf Windows-Rechnern wird das Modul durch Ausführen der Datei "SatKarte.exe", unter anderen Betriebssystemen durch Klick auf die Datei "SatKarte.swf" gestartet. Dafür ist der Adobe Flash Player ( kostenloser Download ) notwendig. Eigenschaften und Nutzerführung Die Lernumgebung "Vom Satellitenbild zur Karte" gliedert sich in drei inhaltlich aufeinander aufbauende Bereiche: die Einführung in das Thema "Satellitenbild", den Bereich "Klasse & Farben" sowie den "Bildvergleich". Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der linken Leiste eingeblendet. Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik liefert und die übergeordnete Aufgabestellung benennt, zielt der zweite Teil auf die Kartenerstellung ab. Der letzte Teil dient dem Vergleich und der Evaluierung der gewonnenen Ergebnisse. Jeder Teil beinhaltet einen Aufgabeteil, eine Info-Box mit Hintergrundinformationen sowie ein abschließendes Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der jeweils folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich. Ergänzt wird das Modul durch Tutorials, die die Nutzung der Lernumgebung veranschaulichen. Arbeit in Zweierteams Der Ablauf der Unterrichtsstunden wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die Inhalte der Lernumgebung. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgt die selbstständige Erarbeitung und Überprüfung der Kenntnisse im Quiz (Partnerarbeit). Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Plenum gebündelt werden. 1. Einführung In der ersten Stunde führt das Computermodul mit einem Satellitenbild in die Thematik ein. Die Lernenden erhalten über eine Info-Box Hintergrundwissen zu den Themen Satellitenfernerkundung und Analyse von Satellitenbildern. Ihre Aufgabe besteht darin, sich auf dem Satellitenbild zu orientieren und Informationen über die Landoberflächen zu gewinnen (Abbildung 1, Platzhalter bitte anklicken). Zur Überprüfung und Festigung des Gelernten dient ein Quiz, das man über den Button (siehe Abbildung 1, unten rechts) erreicht. Erst nachdem sie es erfolgreich absolviert haben, gelangen die Schülerinnen und Schüler in den nächsten Bereich der Lernumgebung. 2. Klassen und Farben Der zweite Teil widmet sich der Einführung in die Erstellung von Karten. Zunächst sollen sich die Lernenden auf einem Satellitenbild orientieren. Danach veranschaulicht ein Video-Tutorial (Abbildung 2) den Umgang mit den interaktiven Reglern zur Markierung von Flächen (Abbildung 3). Das Video zeigt auch, wie vorgenommene Klassifizierungen der Landoberflächen als eigene thematische Karte gespeichert werden. Bei der Erstellung ihrer Karten können die Lernenden immer wieder auf das Tutorial zurückgreifen. Weitergehende Informationen erhalten sie auch hier durch eine Info-Box. Ein Quiz beendet auch diesen Abschnitt der Lernumgebung. 3. Bildvergleich Hier können die Schülerinnen und Schüler ihre eigene Karte mit einer von Fachleuten erstellten Karte vergleichen. Mit dem sogenannten "Swipe"-Werkzeug (Abbildung 4) können die Karten übereinandergelegt und interaktiv miteinander verglichen werden. Die Lernenden erkennen so mögliche Zuordnungsfehler und können die eigene Karte vom Rechner optimieren lassen. Eine Info-Box gibt grundlegende Informationen zum Verständnis des technischen Verfahrens. Abschließend werden die selbst erstellten Karten im Plenum vorgestellt, verglichen und diskutiert.

  • Geographie
  • Sekundarstufe I

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
  • Sekundarstufe I

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
  • Sekundarstufe II