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 / Geographie
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Satellitenbilder: Bildverbesserung mit Statistik

Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtseinheit zur Bildverbesserung mit Statistik versetzt die Lernenden in die Lage, Fehler in Satellitenbildern zu erkennen und diese zu bereinigen. Dazu wenden sie Kenntnisse der Stochastik an, die sie im Mathematik-Unterricht erlernt haben.Das Ziel der Unterrichtseinheit "Satellitenbilder: Bildverbesserung mit Statistik" ist es, Schülerinnen und Schüler mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbstständig Daten erheben und mithilfe des arithmetischen Mittels und des Medians auswerten können. Als Datenquelle steht ihnen ein Satellitenbild zur Verfügung, aus dem sie Bildwerte auslesen können. Die statistischen Methoden wenden die Lernenden an, um Bildkorrekturen an dem Satellitenbild vorzunehmen und dadurch Aufnahmefehler zu korrigieren. 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. Mathematische Methoden realitätsnah anwenden 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 und des Medians. Nutzen die Schülerinnen und Schüler diese Methoden anhand realitätsnaher und anwendungsbezogener Beispiele, spricht dies besonders ihre Problemlösungskompetenz an. Ablauf Die Lernumgebung "Satellitenbilder: Bildverbesserung mit Statistik" Hier finden Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung. Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu den Themenfeldern "Stochastik und Mittelwerte" und "Bildverbesserung". Die Schülerinnen und Schüler führen anhand des arithmetischen Mittels und des Medians Mittelwertberechnungen durch. wenden Mittelwert-Filter zur Rauschunterdrückung auf digitale Satellitenbilder an. können das Prinzip eines "Moving Window" erklären. beschreiben die Unterschiede zwischen dem arithmetischen Mittel und dem Median anhand der Ergebnisse der Korrektur eines Satellitenbildes. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit "Satellitenbilder: Bildverbesserung mit Statistik" 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 "Bildverbesserung.exe" geöffnet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "Bildverbesserung.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt. Wichtig ist in beiden Fällen, dass die heruntergeladene Ordnerstruktur erhalten bleibt. Einleitung Nach dem Start des Lernmoduls "Satellitenbilder: Bildverbesserung mit Statistik" sehen die Schülerinnen und Schüler den Einführungstext, der sie über den Inhalt und den Aufbau informiert. Im rechten Bereich des Fensters ist ein Falschfarben-Bild des RapidEye-Satelliten zu sehen (Abbildung 1). Das Bild zeigt die Stadt Bratsk in Sibirien. Führt man die Mouse 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 Schülerinnen und Schüler 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. Erster Teil: Hintergrundwissen Der erste Teil des Lernmoduls "Satellitenbilder: Bildverbesserung mit Statistik" legt als Hintergrundwissen die Grundlagen für die spätere Arbeit mit den Satellitenbildern im zweiten Modulteil. Dieser Teil besteht aus zwei Rubriken. In der ersten werden die Berechnung des arithmetischen Mittels und des Medians erklärt. Mit einem Klick auf den rechten grünen Balken mit der Kennzeichnung "2" öffnet sich die zweite Rubrik, in der die Funktionsweise eines Moving Windows (= Kernel) erklärt wird. Dies 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 und den Median. Anwendung der Kantendetektion Im zweiten Modulteil erhalten die Schülerinnen und Schüler die Bilddaten und mathematischen Werkzeuge, um Korrekturen an den RapidEye-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 drei RapidEye-Bilder des gleichen Bildausschnitts, die alle unterschiedliche Fehler aufweisen. Zur Kontrolle erhalten sie ein fehlerfreies Bild. Per drag & drop können die Bilder in das Hauptfenster gezogen werden. Im rechten Bereich des Anwendungsbereichs befinden sich die Werkzeuge, mit denen die Schülerinnen und Schüler die Bilddaten bearbeiten können. Unter "Filter wählen" können sie zwischen dem Mittelwert- und dem Median-Filter umschalten. 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 Mittelwert- oder Median-Berechnung nur auf das ausgewählte Fenster anwenden (Matrix filtern) (Abbildung 2). 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. Haben die Schülerinnen und Schüler die Bildkorrekturen durchgeführt und die gestellten Aufgaben bearbeitet, können sie durch Beantworten der Fragen im zweiten Quiz die Bearbeitung des Moduls abschließen.

  • Geographie / Mathematik
  • Sekundarstufe I

Mit Google Earth Mittelgebirgslandschaften erforschen

Unterrichtseinheit

Google Earth bietet Faszination pur. Mit einem virtuellen Flug vom Harz über das Thüringer Becken bis hin zum Thüringer Wald können Lernende unmittelbar Oberflächenformen, deren Relief und Nutzung erkennen. Und dies ist sehr effektiv: Fünf Minuten Unterricht reichen, um einen nachhaltigen Eindruck von den Landschaften des Mittelgebirges zu bekommen und Zusammenhänge zu erkennen.Anschaulichkeit ist eine der Stärken des Geographieunterrichts. Die dafür im Unterricht genutzten Medien reichen vom einfachen Bild bis hin zum Video. Eine Exkursion für die aktive ?Anschauung? wird die Ausnahme bleiben. Die Möglichkeit mit Google Earth virtuelle Flüge durch dreidimensionale Landschaften zu erzeugen, eröffnet ganz neue Möglichkeiten für die Arbeit im Fachraum. Neben der rein fachlichen Analyse der Mittelgebirgslandschaften erleben die Schülerinnen und Schüler auch die Faszination des virtuellen Fluges, der nicht wenige dazu animiert, am eigenen Rechner daheim die ?Strecke nachzufliegen?. Für die Motivation zum Fach Geographie bietet Google Earth eine unschätzbare Unterstützung.Der Ablauf der Stunde unterliegt einer gewissen Progression, welche mit den Operatoren Beobachten, Beschreiben, Begründen erzeugt wird. Der Vorteil der Nutzung von Google Earth ist die realitätsnahe Abbildung der Landschaften. Die Flugsimulation schafft eine motivierende Lernatmosphäre, die bei reiner Bildauswertung, Karten- und Textarbeit eher nicht zu erwarten ist. Die gestellten Beobachtungsaufgaben fordern hohe Aufmerksamkeit. Da mehrere Aspekte der Landschaft aufgenommen werden sollen, empfiehlt es sich Beobachtungsgruppen einzurichten (Gebirge, Becken). Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich tabellarisch erfassen und vergleichen. Den Schritt zur Erklärung der Beobachtungen finden die Schülerinnen und Schüler meist schon durch die reine Anschauung oder beziehen sie aus ihrem Vorwissen (zum Beispiel Stauseenutzung aufgrund der klimatischen Verhältnisse im Mittelgebirge). Mit der Beobachtung anderer Mittelgebirge werden die gewonnen Erkenntnisse verallgemeinert. Je nach Ausgangslage beziehungsweise Lehrplaninhalt können Mittelgebirge und Becken auch als herausgehobene und abgesenkte Schollen dargestellt werden. Voraussetzungen Der Begriff des Reliefs sollte bekannt sein, die Wiederholung von Flächennutzungen ist sinnvoll. Einzige technische Voraussetzung ist die Installation von Google Earth. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Der virtuelle Flug kann der gesamten Klasse per Beamer präsentiert oder von Kleingruppen am jeweils eigenen Rechner durchgeführt werden. Genderaspekte einer Unterrichtseinheit mit Google Earth Lesen Sie hier, warum Google Earth als interessante und sinnvolle Anwendung zur Fernerkundung die Chance bietet, gendergerechten Unterricht zu gestalten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Oberflächenformen des Mittelgebirges (Berge, Hochflächen, Täler und dazwischen liegende Becken) am Beispiel von Harz, Thüringer Becken und Thüringer Wald erkennen und beschreiben. die in den jeweiligen Landschaftsformen auftretenden Flächennutzungen erkennen und begründen. Unterschiede in Siedlungsformen hinsichtlich Größe und Aussehen erkennen und beschreiben. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Google Earth als virtuellen Globus kennen lernen. die Arbeit mit virtuellen Flügen als sinnvolle Methode zum Kennen lernen von Landschaften erkennen. anhand der technischen Grenzen die Notwendigkeit einer eigenen, aktiven Betrachtung in realer Umgebung erkennen. Autor Jens Joachim Thema Mit Google Earth Mittelgebirgslandschaften erforschen Fach Geographie Zielgruppe Klasse 5 Zeitraum 1 Stunde Technische Voraussetzung Computer mit Internetanschluss, Beamer, DSL-Anschluss; installiertes Google Earth (Infos zu den Anforderungen finden Sie in den FAQs von Google Earth) Reliefs Die Schülerinnen und Schüler sollten inhaltlich den Begriff des Reliefs kennen. Kenntnisse zur geologischen Entwicklung sind nicht erforderlich, geht es hier doch ausschließlich um das Feststellen der Raumausstattung und nicht deren Genese. Zur Steuerung beziehungsweise Absicherung des Beobachtungsergebnisses können auch relevante Reliefbegriffe oder Landschaftsnutzungen an die Tafel geschrieben werden, die in der Beobachtungstabelle entsprechend zugeordnet werden (siehe Arbeitsblatt "mittelgebirge_google_earth_ab.rtf"). Flächennutzungen Sinnvoll erscheint es Flächennutzungen zu wiederholen, um so die Aufmerksamkeit der Lernenden zu aktivieren. Dies kann an bereits behandelten Reliefformen erfolgen, wie zum Beispiel dem Tiefland. Computertechnisch bedarf es lediglich der Installation von Google Earth und für die Flugsimulation die Speicherung der Datei "landschaftsflug.kmz" auf der Festplatte. Für eine realitätsnahe Oberflächengestaltung müssen vor dem Start einige einfache Einstellungen im Bereich Optionen (Register Tools) von Google Earth vorgenommen werden. Eine entsprechende Anleitung finden Sie im PDF-Dokument "anleitung_flugsimulation_google_earth.pdf". Google Earth lässt sich problemlos an vielen Rechnern im Schulnetzwerk bedienen. Eine ausreichende Performance ist aufgrund der Programmstruktur gegeben. Nur selten hat sich das Programm "aufgehängt", nach einem Neustart lief es sofort wieder weiter. Maximale Unterbrechungszeiten wegen technischer Probleme lagen bislang unter einer Minute. Für den motivierenden Einstieg in die Stunde schlüpfen die Kinder in die Rolle einer Pilotin oder eines Piloten und machen sich vor dem Start mit der Flugroute vertraut. Dies erfolgt in Kartenarbeit. Google Earth wird aufgerufen und die Datei die "Flug-Datei" (landschaftsflug.kmz) eingelesen. Auf dem Bildschirm wird die Flugroute zunächst als weiße Linie angezeigt. Es wird festgehalten, dass der Flug über Mittelgebirgslandschaften geht, die Route wird an der Wandkarte und parallel dazu im Atlas verfolgt. Weitere Details lassen sich einfach ermitteln. In arbeitsteiligen Gruppen werden die Aufgaben auf dem Arbeitsblatt erledigt. Dazu empfiehlt es sich, dass jede Schülerin und jeder Schüler der Kleingruppe beziehungsweise der Partnerarbeit eine andere Landschaftsform beobachtet. Für diese Variante muss Google Earth auf jedem Rechner lokal installiert sein. Die Einbindung der "Flug-Datei" (landschaftsflug.kmz) kann hier auch etwas mehr Aufwand bedeuten und technisches Geschick erfordern. Die zentral auf dem Server gespeicherte Datei muss nach dem Starten von Google Earth unter "Datei" und "Öffnen" eingelesen werden. Sollte die Möglichkeit zur Arbeit an Computern nicht gegeben sein, kann der Flug auch per Beamer präsentiert werden. Dies hat aber eine ganze Reihe von Nachteilen, da die Lernenden unterschiedlich schnell arbeiten, das "Entdecken" aufgrund ungünstiger Sichtverhältnisse im Klassenzimmer erschwert wird und vor allem die selbstständige Arbeit auf ein Minimum zurückgeführt wird. In Google Earth laufen am unteren Bildrand zwei Höhenmesser mit. Der virtuelle Flug wird gestartet. Das Arbeitsblatt (mittelgebirge_google_earth_ab.rtf) dient als Beobachtungsprotokoll. Im Anschluss werden die Ergebnisse verglichen. Gegebenenfalls werden einige Sequenzen aus dem virtuellen Flug wiederholt. Mögliche Ergebnisse finden Sie auf dem Lösungsblatt (mittelgebirge_google_earth_lsg.rtf). Mit der Beantwortung der Aufgabe 4 wird auf die Aufgabe 1 abgehoben. Dies dient der Überprüfung der eigenen Erfahrungen. Am Ende der Stunde kann zur Überprüfung des Wissens zu einem anderen Mittelgebirge "geflogen" werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe der Karte die induktiv gewonnen Erkenntnisse überprüfen und somit ihr Wissen systematisieren. Natürlich kann bei Zeitmangel auch eine geeignete Atlaskarte für die selbe Tätigkeit herangezogen werden.

  • Geographie
  • Sekundarstufe I

Vulkanismus mit GIS - Risikokartierung

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Vulkanismus erstellen die Schülerinnen und Schüler ein Modell der Risikoanfälligkeit und kartieren die Risikogebiete der Erde mit einem Geographischen Informationssystem.Diese Unterrichtseinheit zum Thema Vulkanismus beschreibt, wie mit frei zugänglichen Daten von der NGDC-Website (National Geophysical Data Center) HTML-Seiten mit Informationen zu Vulkanen und deren Lage als Ereignisthema im Diercke GIS 2.0 dargestellt werden können. Ein Klick auf die linke Abbildung zeigt Ihnen das Ergebnis. Der Artikel richtet sich in erster Linie an GIS-Fortgeschrittene, die zum Beispiel mit dem Diercke-GIS-Datenbaustein "UN-Entwicklungsindex (HDI-GDI)" Erfahrungen gemacht haben. Das Thema der in einem Leistungskurs der Jahrgangsstufe 13 durchgeführten Unterrichtseinheit beruht auf der Umsetzung des Lehrplans für Gymnasien in Schleswig-Holstein über Katastrophen, Krisen und Konflikte: Risikogebiete der Erde (13.2). Dieser Beitrag konzentriert sich auf die Darstellung der GIS-Arbeit der Schülergruppe, die sich mit den Vulkanen beschäftigte. Der GIS-Einsatz lässt sich neben Naturkatastrophen (Erdbeben, Tsunami, Vulkanausbrüche, Wirbelstürme, Überschwemmungen) auch auf die Behandlung "menschlicher Katastrophen" übertragen (Kriege, Chemieunfälle, Hungersnöte), die im Rahmen des Themas "Risikogebiete der Erde" auch behandelt wurden. Die Methode "Ereignisthema" Um zu digitalen Karten bei der Nutzung des Diercke GIS zu kommen, bieten sich (nicht nur) für Schulen mehrere Wege an: Arbeit mit mitgelieferten Shapes oder weiteren Bausteinen Download fertiger Shapes - meist nach langer Suche aus dem Internet Verknüpfung selbst erstellter Tabellen mit vorhandenen Shapes eigene Digitalisierung, die meist sehr zeitaufwändig ist Nutzung der Methode "Ereignisthema" Während die ersten Punkte den GIS-Nutzerinnen und Nutzern meist geläufig sind, ist die Ereignisthema-Methode weniger verbreitet. Unter einem Ereignisthema versteht man im Diercke GIS ein Punktethema, für das die Koordinaten nur in einer mehrspaltigen Tabelle (als TXT oder DBF) vorliegen, die in eine digitale Karte (Punkt-Shape) umgewandelt werden soll. Die Diercke GIS Onlinehilfe liefert folgende Definition: "Bei Ereignissen handelt es sich um Punktobjekte, deren Ort in einer Tabelle definiert ist, jeweils mit einem Objekt pro Datensatz. Ein Ereignis kann sich [ ... ] an einer bekannten X-Y-Koordinate befinden." Mit dieser Unterrichtseinheit möchte ich am Beispiel der Vulkane deutlich machen, dass das Ereignisthema sehr interessante Möglichkeiten bietet. Das folgende PDF gibt Ihnen technische Hinweise und Tipps zur Umsetzung des Projektes mithilfe von Daten des National Geophysical Data Center (NGDC) zu den Themen Vulkane oder Erdbeben. Die Schülerinnen und Schüler stellen Risikofaktoren zusammen. verarbeiten die Indikatoren zu einem Verwundbarkeitsindex. typisieren die Regionen nach dem Grad der Verwundbarkeit. erstellen ein Modell der Verwundbarkeit (zum Beispiel eine Weltkarte der Verwundbarkeit oder eine Risikokartierung auf Länderebene auf der Grundlage länderspezifischer Detailstudien). Um zu digitalen Karten bei der Nutzung des Diercke GIS zu kommen, bieten sich (nicht nur) für Schulen mehrere Wege an: Arbeit mit mitgelieferten Shapes oder weiteren Bausteinen Download fertiger Shapes - meist nach langer Suche aus dem Internet Verknüpfung selbst erstellter Tabellen mit vorhandenen Shapes eigene Digitalisierung, die meist sehr zeitaufwändig ist Nutzung der Methode "Ereignisthema" Während die ersten Punkte den GIS-Nutzerinnen und Nutzern meist geläufig sind, ist die Ereignisthema-Methode weniger verbreitet. Unter einem Ereignisthema versteht man im Diercke GIS ein Punktethema, für das die Koordinaten nur in einer mehrspaltigen Tabelle (als TXT oder DBF) vorliegen, die in eine digitale Karte (Punkt-Shape) umgewandelt werden soll. Die Diercke GIS Onlinehilfe liefert folgende Definition: "Bei Ereignissen handelt es sich um Punktobjekte, deren Ort in einer Tabelle definiert ist, jeweils mit einem Objekt pro Datensatz. Ein Ereignis kann sich [ ... ] an einer bekannten X-Y-Koordinate befinden." Mit dieser Unterrichtseinheit möchte ich am Beispiel der Vulkane deutlich machen, dass das Ereignisthema sehr interessante Möglichkeiten bietet. Das folgende PDF gibt Ihnen technische Hinweise und Tipps zur Umsetzung des Projektes mithilfe von Daten des National Geophysical Data Center (NGDC) zu den Themen Vulkane oder Erdbeben. Weitere Materialien Die Datei erdbeben.txt enthält Daten des Seebebens, das den Tsunami vom 26. Dezember 2004 auslöste. Aus dieser Datei kann mithilfe der Ereignisthema-Methode eine Erdbebenkarte erstellt werden. Shape-Dateien Eine digitale Karte in Form von Shapedateien besteht aus mehreren Dateien, die die Geometrie (SHP) einerseits und die Sachdaten in Tabellenform (DBF) zu jedem Objekt mittels einer Indexdatei (SHX) verbinden. In den nicht immer vorhandenen SBN- und SBX-Dateien wird ein raumbezogener Index gespeichert. Diese Dateien müssen immer im selben Verzeichnis stehen und werden vom Diercke GIS zusammen geladen.

  • Geographie
  • Sekundarstufe II

Infografiken im Geografie-Unterricht: Pimp your topic

Unterrichtseinheit

In diesem Unterrichtskonzept zum Thema Infografiken werden konkrete Nutzungsvorschläge gemacht, wie Infografiken im Geografie-Unterricht eingesetzt werden können. Besonders bieten sich diese im Ergänzungsfach "Seminarfach" an, in dem die Schülerinnen und Schüler wissenschaftliche Facharbeiten schreiben müssen. Dabei geht es nicht nur um das Verfassen der Arbeit, sondern auch um die Präsentation der gewonnenen Ergebnisse und Erkenntnisse.Die meisten Schülerinnen und Schüler verwenden zur Präsentation ihrer Ergebnisse das bekannte Präsentationsprogramm "PowerPoint". Es geht aber auch anders, wie die vorliegende Unterrichtseinheit zeigt. Im Rahmen des Erdkunde-Unterrichts in der Jahrgangsstufe 10 lernen die Schülerinnen und Schüler anhand verschiedener Tools aus dem Internet, wie sie schnell und ansprechend wichtige Daten zusammenfassen und anschaulich für Leser und Zuhörer präsentieren können. Diese Tools stellen aber nicht nur eine Hilfe für die Jugendlichen dar, sondern können auch Lehrkräften helfen, Unterrichtsinhalte knapp und prägnant zusammenzufassen, Klausurthemen zu bündeln, eine Unterrichtsreihe zu strukturieren oder einfach nur Unterrichtsinhalte zu "pimpen". Vorteile von Infografiken Infografiken kommen in der digitalen Welt immer häufiger vor und begegnen uns auch oft in den Printmedien, hier vor allem in Tages- und Wochenzeitungen. Zu den wohl bekanntesten Quellen zählen die Zeit und die Süddeutsche Zeitung. Sie fassen wesentliche Informationen in Kürze zusammen und faszinieren an vielen Stellen Leserinnen und Leser durch die grafische Aufmachung und imposante Darstellung. Tools für Infografiken Im Rahmen dieses Unterrichtskonzepts sollen die Schülerinnen und Schüler einer 10. Klasse gegen Ende des Schuljahres in Dreiergruppen zu einem selbst gewählten geografischen Thema eines der drei Tools "easel.ly", "piktochart" und "infogr.am" nutzen, um die Themeninhalte zu präsentieren. Die Themenauswahl erfolgt geleitet an der Fülle an Informationen im Internet. So könnten sich beispielsweise Gruppen mit dem Wasserverbrauch oder der Wasseraufbereitung beschäftigen. Andere Gruppen wiederum könnten Naturkatastrophen, Antarktis und den Tropischen Regenwald als Themen wählen. Das Thema Flüchtlinge als geopolitisches Thema könnte ebenso ausgewählt werden wie die Stadt Dubai. Ablauf des Unterrichtskonzepts "Infografiken" Hier erhalten Sie nähere Informationen zum Ablauf des Unterrichtskonzepts und zu den eingesetzten Tools zur Erstellung der Info-Grafiken. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen, wichtige von unwichtigen Aspekten eines Themas zu unterscheiden. lernen die Reduktion von umfassenden Inhalten auf Schlüsselbegriffe. lernen, Zusammenhänge zu erfassen und in die passende grafische Form umzusetzen. lernen, die Ergebnisse zu präsentieren und über die dargestellten Zusammenhänge hinaus Informationen wiederzugeben. lernen, Texte und Zahlen in eine grafische Struktur umzusetzen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen, mit dem entsprechenden Grafikprogramm umzugehen und themengebunden den Einsatz von Farben, Schriften und Formen richtig einzusetzen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten sowohl in Gruppen als auch selbstorganisiert. Schritt 1: Themenfindung Für die Themenfindung und die Suche nach Informationen sollte man mindestens eine Doppelstunde verwenden. Für viele Schülerinnen und Schüler ist es schwer, ein geeignetes Thema innerhalb der Gruppe zu finden, sämtliche Inhalte zu sichten und die Inhalte dann auf wenige, strukturierte Schlüsselbegriffe zusammenzufassen. Zu Beginn der Einheit sollten sich die Schülerinnen und Schüler zunächst auf den oben genannten Seiten der Zeit und der Süddeutschen Zeitung umsehen, um verschiedene Beispiele von Infografiken zu sehen. Darüber hinaus können sie die Seite informationisbeautiful.net des englischen Informationsdesigners David McCandless ansehen. Dieser ist der bekannteste Blogger, der die Welt in ansprechenden Grafiken erforscht. Vorab ist es auch wichtig, dass die Schülerinnen und Schüler sich mit den drei Tools auseinandersetzen, ehe sie eine Wahl treffen, mit welcher Internetseite sie arbeiten wollen. Da alle Tools in englischer Sprache sind, brauchen die Schülerinnen und Schüler auch hier eine gewisse Einarbeitungs- und Kennenlernzeit. Schritt 3: Umgang mit den Tools Wenn es sich um eine 10. Klasse handelt, ist eine kurze Einführung von Seiten der Lehrkraft nicht notwendig. Sollten die Tools in niedrigeren Klassenstufen verwendet werden, ist eine kurze Einführung sicherlich sinnvoll. Auf jeden Fall sollte man die Schülerinnen und Schüler vorab darüber informieren, dass sie sich bei den Seiten anmelden müssen, um die Infografiken speichern und zu einem späteren Zeitpunkt weiterbearbeiten oder abrufen zu können. Ein kurzer Hinweis auf die Sicherheit im Internet und die Anonymität der Daten ist auch hier sinnvoll. Um die privaten Daten zu schützen, sollten die Schülerinnen und Schüler nicht ihre richtigen Namen angeben, sondern Kürzel wie "abc123" verwenden. Wichtig ist auch hier der Hinweis, Nutzernamen und Passwort zu notieren, da sonst die Daten in der nächsten Stunde nicht mehr zugänglich sind. Für die Einarbeitung in die beiden Tools sollten Sie ein bis zwei Unterrichtsstunden einplanen. Das eigentliche Erstellen der Infografiken dauert rund ein bis zwei Doppelstunden. Es ist sehr wichtig, dass hier eine genaue zeitliche Vorgabe erfolgt, da die Schülerinnen und Schüler sonst immer weiter an der Infografik feilen und so nie fertig werden. Tool 1: easel.ly Das Tool "easel.ly" ist intuitiv zu bedienen und recht einfach. Es werden verschiedene vorgefertigte Themen angeboten, zu denen man unterschiedliche Objekte wählen kann. Hintergründe, Schriftarten und Textkörper können eingestellt und variiert werden. Die meisten Schülerinnen und Schüler entscheiden sich erfahrungsgemäß für dieses Tool. Das Tool "Piktochart" ist schon etwas anspruchsvoller. Auch hier kann man auf vorgefertigte Themen zurückgreifen und diese verändern. Hinzu kommt aber noch, dass man in dieses Tool auch eigene Daten und Statistiken einbinden kann. Wer sich also für Daten-Graphen entscheidet, für den ist dieses Tool geeignet. Die Grafiken können dann, nachdem man sich erfolgreich angemeldet hat, entweder als Bilddateien gespeichert werden oder aber als HTML-Code generiert werden, sodass man die Grafik bequem und einfach in eine HTML-Seite einbinden kann. Tool 3: infogr.am Das Tool "infogr.am" ist ähnlich einfach zu bedienen wie die beiden anderen. Hier lassen sich eigene Bilder und Daten gut einflechten und man kann ebenfalls auf vorgefertigte Themen und Bausteine zurückgreifen. Einziges Manko dieser Seite ist, dass man die Grafiken nicht herunterladen kann, sondern diese nur per Social Media oder auf der Seite von infogr.am veröffentlichen kann oder aber als HTML-Code in eine Internetseite einbindet. In der abschließenden Doppelstunde stellen die einzelnen Gruppen ihre Grafiken kurz vor. Dabei sollten sie neben der Präsentation der inhaltlichen Ergebnisse auch die Wahl der Grafik und die Wahl der Farben kurz begründen. Eine Erläuterung des gewählten Tools sollte ebenfalls erfolgen.

  • Geographie
  • Sekundarstufe II

Naturgefahr Hochwasser

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Hochwasser setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Gefährdung von Lebensräumen auseinander und werden dabei in ihrer Raumwahrnehmung und -bewertung geschult. Mit dem Verorten und Einordnen von Naturgefahren im Raum sind sie in der Lage, Raumnutzungskonflikte auszumachen und Standortentscheidungen zu fällen. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Zentrales Element dieser Unterrichtseinheit ist eine Standortanalyse, die ein Unternehmen durchführen muss. Wesentlichen Einfluss auf die Standortwahl hat neben ökonomischen Faktoren auch die Umwelt. Am Beispiel der Gefährdung durch Hochwasser überprüfen die Schülerinnen und Schüler ihre Standortentscheidung und setzen sich mit dieser Naturgefahr auseinander. Durch den Einsatz eines computergestützten und interaktiven Lernmoduls schulen die Schülerinnen und Schüler gleichzeitig ihre Medienkompetenz. Die Unterrichtseinheit entstand im Rahmen des Projekts Fernerkundung in Schulen (FIS) am Geographischen Institut 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. Schulung der Raumwahrnehmung und -bewertung Die Unterrichtseinheit "Hochwasser - Umgang mit einer Naturgefahr" gehört in das Themenfeld "Naturbedingte und anthropogen bedingte Gefährdung von Lebensräumen" und hat zum Ziel, die Lernenden in Bezug auf Raumwahrnehmung und -bewertung zu schulen, sodass sie Naturgefahren und deren Auswirkungen einordnen können. Darauf aufbauend sollen Raumnutzungskonflikte erkannt und Standortentscheidungen getroffen werden, bei denen sich folgende wesentliche Fragen stellen: Welche Standorte sind besonders gefährdet? Wie beeinflusst menschliches Handeln das Hochwasserrisiko? Welche Schutzmaßnahmen können ergriffen werden? Fernerkundungsdaten und Geoinformationssysteme (GIS) können bei der Beantwortung solcher Fragen einen wichtigen Beitrag leisten und werden hier bewusst eingesetzt. Ablauf Die Lernumgebung "Naturgefahr Hochwasser" im Unterricht Hier finden Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung "Naturgefahr Hochwasser". Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zum Themenfeld. Die Schülerinnen und Schüler erkennen und beschreiben natürliche und anthropogene Ursachen von Hochwasser. stellen Möglichkeiten und Notwendigkeiten von Schutzmaßnahmen dar und begründen diese. nutzen digitale Geländemodelle als Hilfsmittel für Standortentscheidung. können das Layer-Prinzip eines Geoinformationssystems verstehen und anwenden. 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 "Hochwasser.exe" geöffnet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "Hochwasser.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt. Eigenschaften und Nutzerführung Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der linken Leiste der Lernumgebung eingeblendet. Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik liefert und eine übergeordnete Aufgabenstellung benennt, gliedert sich der Rest des Moduls in thematische Sequenzen, die neue Aufgaben sowie Hintergrundinformationen enthalten. Den Abschluss eines jeden Bereichs bildet ein 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 in die Nutzung der Lernumgebung einführen. Arbeit in Zweierteams Der Ablauf der Unterrichtsstunden wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die vier Teilbereiche der Lernumgebung. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgen die selbstständige Erarbeitung und schließlich die Überprüfung der Erkenntnisse in einem Quiz (Partnerarbeit). Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Klassenverband gebündelt werden. Inhalte im Überblick Einleitung Der erste Bereich des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist ein Schreibtisch zu sehen, auf dem unter anderem ein Brief mit Hintergrundinformationen für die Schülerinnen und Schüler liegt (siehe Abbildung 1). Erst nachdem die Lernenden den Brief geöffnet haben, können sie mit einem Klick auf die Computermaus auf dem Schreibtisch ins nächste Kapitel springen. Standortwahl Der zweite Teil beginnt mit einem Tutorial, das die Lernenden in die Nutzung der Lernumgebung einweist. Inhaltlich beschäftigen sie sich mit der Suche nach der optimalen Standortwahl für die Produktionsstätte einer Fruchtgummi-Firma. Hierfür können ein Satellitenbild sowie eine Landnutzungskarte in das Hauptfeld gezogen und untersucht werden (Abbildung 2). Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum nächsten Teil über. Geländemodell Der dritte Teil beginnt ebenfalls mit einem Tutorial, das die Lernenden in die weitergehende Nutzung des Lernmoduls einweist und Hilfestellungen gibt. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler die zuvor getroffene Standortwahl überprüfen und sich darüber hinaus vor allem mit der Höhe des Standorts beschäftigen. Hierzu dient neben einer Siedlungskarte ein Digitales Höhenmodell dazu, sich einführend mit dem Digitalen Geländemodell vertraut zu machen (Abbildung 3). Im "Info"-Bereich erfahren die Schülerinnen und Schüler Näheres über die Hintergründe der Entstehung eines digitalen Geländemodells. Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum letzten Teil der Lernumgebung über. Hochwasser Auch der letzte Teil des Moduls wird durch ein Tutorial eingeleitet. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler das zuvor Gelernte auf ihre Standortwahl anwenden und in Bezug zur Hochwasserproblematik setzen. Hierfür stehen den Lernenden eine abgewandelte Form des bereits bekannten Geländemodells sowie eine Landnutzungskarte zur Verfügung (Abbildung 4). Die Schülerinnen und Schüler sollen diese Bilder vergleichen und mithilfe des Pipetten-Werkzeugs und der Veränderbarkeit des Pegelstandes des Flusses verschiedene Hochwasserszenarien kreieren und bewerten. Im "Info"-Bereich finden sich nützliche Informationen zur Beeinflussung der Hochwassergefahr an Fließgewässern. Nach dem Absolvieren des letzten Quiz haben die Lernenden das Modul erfolgreich beendet.

  • Geographie
  • Sekundarstufe I

Urbane Strukturen: Städte der Welt aus der Luft begreifen

Unterrichtseinheit

In der Unterrichtseinheit zu Stadtentwicklung und Stadtstrukturen lernen die Schülerinnen und Schüler, mit einem einfachen Analysewerkzeug der Fernerkundung aus einem digitalen Satellitenbild Ecken und Kanten abzuleiten und Aussagen in Bezug auf die räumlichen Strukturen von Städten zu formulieren.Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit den unterschiedlichen Strukturen von Städten in vier verschiedenen Kulturräumen der Erde. Das digitale Lernmodul ist so aufgebaut, dass die Schülerinnen und Schüler in einem ersten Teil mehr über die Entwicklung und innere Differenzierung von Städten in Mitteleuropa, den USA, Südamerika und den sozialistischen Staaten erfahren. Die Unterrichtseinheit entstand im Rahmen des Projekts Fernerkundung in Schulen (FIS) am Geographischen Institut 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. Themenbereich Stadtentwicklung und Stadtstrukturen Ein zentrales Thema des Erdkundeunterrichts im Lehrplan der Jahrgangsstufen 10 bis 13 stellt der Bereich der Stadtentwicklung und Stadtstrukturen dar. Dieser Themenbereich umfasst auch die Frage, wie sich die Städte verschiedener Kulturräume unterscheiden und ob man sie anhand von Idealtypen beschreiben kann. Hiermit wird Bezug auf die nationalen Bildungsstandards genommen, in denen folgende zwei Kompetenzbereiche angesprochen werden: Sachkompetenz: Beschreibung der Genese städtischer Strukturen mit Bezug auf grundlegende Stadtentwicklungsmodelle Urteilskompetenz: Bewertung städtischer Veränderungsprozesse als Herausforderung und Chancen zukünftiger Stadtplanung. Ablauf Anhand von Schrägluftbildern und schematischen Illustrationen können sich die Schülerinnen und Schüler eigenständig über die kulturgenetische Entwicklung der ausgesuchten Stadtmodelle informieren. Im nächsten Schritt erfolgt der praktische Teil: Hier stehen den Schülerinnen und Schülern vier hochaufgelöste Echtfarben-Bilder des RapidEye-Satelliten zur Verfügung. Sie können diese Bilder mithilfe der so genannten "Edge Detection" (Kantendetektion) bearbeiten. So werden Kanten und Linien hervorgehoben, Flächen treten dagegen in den Hintergrund. Anhand der sich abzeichnenden Struktur können die Schülerinnen und Schüler das Wissen über die spezifische Stadtentwicklung und die innere Differenzierung der ausgesuchten Kulturräume anwenden und Gemeinsamkeiten wie Unterschiede zwischen Realität und Idealtyp feststellen. Die Lernumgebung zur Unterrichtseinheit "Städte der Welt" Hier finden Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung. Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und interaktiven Übungen zum Themenfeld. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Stadtstrukturen. erörtern Stadtmodelle unterschiedlicher Kulturräume. orientieren sich mithilfe von Satellitenbildern räumlich. wenden die Bildbearbeitungsmethode der Kantendetektion an. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit "Urbane Strukturen" 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 "StaedteWelt.exe" geöffnet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "StaedteWelt.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player ( kostenloser Download ) benötigt. Wichtig ist in beiden Fällen, dass die heruntergeladene Ordnerstruktur erhalten bleibt. Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der unteren Leiste der Lernumgebung eingeblendet. 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. Inhalte im Überblick Einleitung Der erste Bereich des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Nach dem Start des Lernmoduls sehen die Schülerinnen und Schüler den Einführungstext, der sie über den Inhalt und den Aufbau informiert. Im Hintergrund ist eine Aufnahme von der ISS der Erde bei Nacht zu sehen. Deutlich sichtbar sind die beleuchteten Flächen der Großstädte. Hintergrundwissen zu den Stadttypen Nachdem das Fenster weggeklickt wurde, erscheint eine Weltkarte, bei der vier Länder blau hervorgehoben sind (Abbildung 2). Klickt man mit der Maus in eines dieser Länder, so öffnet sich ein Fenster mit Hintergrundwissen zu den einzelnen Stadttypen. Die USA steht dabei für den US-amerikanischen, Deutschland für den mitteleuropäischen, Brasilien für den südamerikanischen und Russland für den Stadttypus der ehemaligen sozialistischen Länder. Die vier Informationsfenster sind so aufgebaut, dass in einem Eingangstext ein Überblick über den historischen Kontext und die markanten Merkmale des jeweiligen Stadttyps gegeben wird. So werden unter anderem beim US-amerikanischen Typus auf den Central Business Districht (CBD) und den schachbrettartigen Grundriss, beim südamerikanischen auf die Plaza und die ausgeprägte ethnische Segregation mit Elendsvierteln, beim mitteleuropäischen auf die Altstadt und die Widerspiegelung von Machtstrukturen wie feudale Schlossanlagen, beim sozialistischen wiederum auf Magistralen und Großwohnsiedlungen hingewiesen. Die Erläuterungen werden durch ein Schrägluftbild, eine Tabelle zur morphogenetischen, funktionalen und sozialen Gliederung, und ein schematisches Stadtmodell unterstützt. Ein Quiz (siehe Musterlösungen) fragt das Gelesene ab und beendet den ersten Teil der Lerneinheit. Anwendung der Kantendetektion Im zweiten Modulteil sollen die Schülerinnen und Schüler eine Methodik der Geographie, die Fernerkundung, anwenden. Es geht hier darum, vier Bilder des RapidEye-Satelliten zu bearbeiten, um verschiedene Aufgaben zu lösen. Zunächst sollen sich die Lernenden einen visuellen Eindruck verschaffen und die räumliche Struktur der abgebildeten Stadt beschreiben. Anschließend können sie die Filterfunktion anwenden. Diese nennt sich Edge Detection (Kantendetektion) und dient dazu, Ecken und Kanten auf einem Satellitenbild hervorzuheben. Aus einem Echtfarbenbild wird so ein Graustufenbild, bei dem Linienobjekte weiß und flächenhafte Objekte dunkel dargestellt werden. Dies erleichtert die Erkennung von Stadtstrukturen, die von Straßen, Gebäuden und Plätzen geprägt sind. D ie Schülerinnen und Schüler erläutern nun die Unterschiede im Vergleich zum ursprünglichen Satellitenbild. Abschließend erörtern sie, welche Stadt welchem Kulturraum angehören könnte und vergleichen ihr Ergebnis mit dem Idealtyp aus dem Hintergrundwissen. Welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede könnte es geben? Im Bearbeitungsfenster (Abbildung 3) befinden sich die Satellitenbilder von Karlsruhe, Bratsk (Russland), New York und São Paolo am linken und die Filterfunktion am rechten Rand. Fährt man mit der Maus über eines der Bilder und "greift" es, kann man das Bild in das große Feld ziehen. Nach der Betrachtung klickt man auf "Bild filtern" und führt so die Edge Detection aus. Im Bereich "Berechnete Bilder" werden die Ergebnisse abgelegt. Ist der Speicher voll, müssen ältere Bilder gelöscht werden. Zusätzlich kann man das Echtfarbenbild und das gefilterte Bild gleichzeitig in das große Feld ziehen und mit "Bilder vergleichen" zwischen den beiden Bildern hin- und herwechseln. Abbildung 3 zeigt jeweils das Echtfarbenbild und das gefilterte Bild übereinandergelegt. Zunächst wird deutlich, dass die Satellitenbilder zwar eine vergleichsweise hohe räumliche Auflösung von 5 Metern besitzen, diese jedoch nicht ausreicht, um urbane Details wie kleinere Häuser erkennen zu können. Die Qualität ist ebenfalls unterschiedlich. So wirkt das Bild von São Paolo "unscharf". Dies liegt daran, dass zuvor schon ein Filter drüber laufen musste, um atmosphärische Störungen und Wolken zu entfernen. Ein bekanntes Problem in der Fernerkundung der Äquatorregionen.

  • Geographie
  • 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
  • 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
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Entstehung und Zugweg eines Hurrikans

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Hurrikans lernen die Schülerinnen und Schüler mithilfe von Animationen und Satellitenfilmen die Entstehung eines Hurrikans und den Zugweg der tropischen Wirbelstürme über die Nordhemisphäre kennen.Hurrikane kommen in den Rahmenrichtlinien für den Unterricht der Sekundarstufe I nicht vor. Dennoch werden die Wirbelstürme im Zusammenhang mit der Behandlung der USA im Unterricht meist angeschnitten, wenn auch selten vertiefend behandelt. Während der "Hurrikan-Saison" erlangt das Thema durch die großen Verwüstungen einzelner Stürme jedoch regelmäßig eine hohe Medienpräsenz. Dann lohnt es sich, das große Interesse der Schülerinnen und Schülern an den Naturkatastrophen und ihren Folgen im Unterricht aufzugreifen und die Natur der Wirbelstürme einmal genauer zu betrachten. Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit entstand vor dem Hintergrund des Hurrikans Katrina, der Ende August 2005 insbesondere den US Bundesstaat Louisiana heimgesucht und dabei New Orleans und andere Städte verwüstet hat. Die Schülerinnen und Schüler lernen mithilfe von Flash-Animationen die Entstehung eines Hurrikans kennen, arbeiten mit dem kostenfreien NASA-Programm "World Wind" und erstellen selbst eine kleine GIF-Animation zum Zugweg eines Hurrikans. Vorbereitung und Verlauf der Unterrichtseinheit Informationen zur Nutzung des NASA-Programms "World Wind" sowie von GIF-Animatoren Die Schülerinnen und Schüler können die Entstehung eines Hurrikans beschreiben und erklären. kennen die Entstehungsgebiete der Hurrikans. beschreiben am Beispiel des Hurrikans Jeanne (September 2004) den Zugweg eines Wirbelsturms. können mithilfe von Satellitenbildern eine Animation zum Zugweg eines Hurrikans selbstständig erstellen. diskutieren vor dem Hintergrund der Verwüstung von New Orleans mögliche Zivilschutzmaßnahmen. erörtern die Bedeutung der Klimaerwärmung für die Wahrscheinlichkeit der Entstehung starker Hurrikane. Das NASA-Programm "World Wind" Auf allen Schülerrechnern wird die kostenlose NASA-Software "World Wind" verfügbar gemacht. Ausführliche Informationen zur Arbeit mit "World Wind" finden Sie auf der Homepage des Programms. Es dient in dieser Unterrichtseinheit dazu, Bilder des Hurrikans Jeanne auf dem NASA-Server zu finden, zu betrachten und auf dem eigenen Rechner zu speichern, um sie dann mithilfe des GIF-Animators zu einem "eigenen" kleinen Trickfilm zusammen zu bauen. World Wind Hier können Sie die NASA-Software kostenlos herunterladen. Außerdem finden Sie hier FAQs und weitere Infos zur Handhabung der Software. Satellitenbilder "World Wind" sollte im Unterricht nur benutzt werden, wenn eine DSL-Leitung zur Verfügung steht (große Datenmenge!). GIF-Animatoren Für Einsatz im Unterricht stehen verschiedene GIF-Animatoren als Freeware oder Shareware zur Verfügung, beispielsweise Ulead GIF Animator Lite, Microsoft GIF-Animator oder GIF Movie Gear 2. Einstieg in das Thema Die Berichterstattung über die katastrophalen Folgen von Katrina bot genug Stoff für den Einstieg in die Thematik. Bilder und Berichte über die verheerenden Schäden und das Leiden der Menschen aus dem Katastrophengebiet sowie die Sorge um den weltweiten Klimawandel führten schnell zu der Frage, wie "so ein Hurrikane eigentlich entsteht". Animation zur Entstehung eines Hurrikans Die gesamte Unterrichtseinheit fand im Computerraum statt. Die Schülerinnen und Schüler bearbeiteten die Aufgabenstellungen des Online-Arbeitsblattes in Partnerarbeit und wurden aufgefordert, ihre Ergebnisse schriftlich im Heft zu fixieren. Die Animation "So entsteht ein Wirbelsturm" der ZDF Mediathek ist auf dem Online-Arbeitsblatt verlinkt. Die Schülerinnen und Schüler lernen mithilfe der Flash-Animation die Bedingungen für die Entstehung, die Dynamik und die Zugwege der Wirbelstürme kennen. Das ZDF-Video "Wie entsteht ein Hurrikan" enthält weitere Informationen, zum Beispiel zu dem Zusammenhang zwischen Klimaerwärmung und zunehmender Hurrikangefahr, und kann als Zusatzmaterial verwendet werden (Projektion per Beamer). Nutzung des NASA-Programms "World Wind" Um mit dem NASA-Programm Satellitenbilder vom Zugweg des Hurrikans Jeanne betrachten oder herunterladen zu können, benötigt man wegen der große Datenmengen einen Internetzugang mit DSL-Leitung. Die Schülerinnen und Schüler müssen dazu den Web Mapping Server (WMS-Browser) benutzen. Die Bilder von Jeanne finden sich dann auf dem NASA SVS Image Server. Falls die Lernenden mit "World Wind" noch nicht gearbeitet haben, erhalten Sie per Beamer eine Einweisung in die Programmfunktionen. Erstellung einer eigenen Animation Der Umgang mit dem jeweils verwendeten GIF-Animator wird den Schülerinnen und Schülern zu Beginn kurz erläutert, falls keine Vorkenntnisse vorhanden sind. Danach erstellen sie in Partnerarbeit eine eigene kleine Animation, die die Zugbahn des Hurrikans darstellt. Der Umgang mit dem GIF-Animator (hier der Microsoft GIF-Animator) verlief im Wesentlichen reibungslos. Die fertigen Animationen können in einer Cloud-Anwendung wie Dropbox gespeichert werden, auf die die Schülerinnen und Schüler Zugriff haben. Eine Alternative: Nutzung fertiger Animationen Statt der Nutzung von "World Wind" und der Erstellung "eigener" Animationen kann im Unterricht natürlich auch auf "gebrauchsfertige" Satellitenbildfilme aus dem Internet zurückgegriffen werden. Hier einige Beispiele: NASA Scientific Visualization Studio: Hurricane Frances Progression Animationen und Satellitenbilder zum Zugweg von Frances von der Küste Brasiliens bis nach Florida (September 2004); QuickTime Player erforderlich Satellitengeographie im Unterricht: Hurrikan Andrew Die Animation zeigt den Hurrikan Andrew (1992) im infraroten Licht, so dass man auch die Nachtsituationen verfolgen kann; Windows Media Player erforderlich. Diskussion Aufgrund der dramatischen Bilder und Berichte zur Situation in New Orleans diskutieren und bewerten die Schülerinnen und Schüler mögliche Vorbereitungs- und Schutzmaßnahmen (Frühwarnsysteme, Dämme, Evakuierungsmöglichkeiten und -pläne, Krisenmanagement, … ). Vor dem Hintergrund der Klimaerwärmung kann auch der Zusammenhang zwischen einer erhöhten Temperatur der Meere und der Wahrscheinlichkeit der Entstehung starker Wirbelstürme erörtert werden.

  • Geographie
  • Sekundarstufe I

Regionale Disparitäten mit WebGIS

Unterrichtseinheit

Die von der UNO nach dem HDI klassifizierten Länder werden mithilfe eines WebGIS umfassender untersucht. Es geht dabei um Merkmale, die einerseits unterentwickelte Länder, aber auch hochentwickelte Länder prägen.Seit Jahren arbeitet die UNO mit dem Human Development Index (HDI), um regionale Entwicklungsunterschiede auf Länderbasis darzustellen. Die dafür verwendeten Indikatoren bilden aber nur einen geringen Teil von Merkmalen der jeweiligen Länder ab. Weitere Merkmale zu finden und zu verallgemeinern ist ohne eine zeitintensive Datenrecherche nicht möglich. Hier bietet das in dieser Unterrichtseinheit genutzte WebGIS eine große Erleichterung. Mithilfe thematischer Karten und gezielter Abfragen können die Schülerinnen und Schüler selbstständig Merkmale von unterentwickelten und hochentwickelten Ländern finden. Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit basiert auf der Grundlage eines WebGIS-Dienstes, der kostenfrei auf dem sächsischen Bildungsserver zugänglich ist. Außer einer schnellen Internetverbindung und einem Browser wird keine Software benötigt.Geographische Informationssysteme (GIS) sind in erster Linie Werkzeuge, um komplexe Fragestellungen zu beantworten. Dies gilt umso mehr für webgestützte GIS, da sie aufgrund ihrer eingeschränkten Funktionalität oft als reine "Info-GIS" fungieren. Durch eine Vielfalt aktueller thematischer Karten und die Möglichkeit, verknüpfte Datenbankabfragen der gespeicherten Merkmale von wirtschaftlichen-, sozialen- und Umweltindikatoren visualisieren zu lassen, entsteht für die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, die sonst an Einzelbeispielen gewonnen Merkmale zu verallgemeinern. Die thematische Vielfalt der Indikatoren dürfte eine weitere Datenrecherche erübrigen. Insofern dient das WebGIS einer effektiven Erarbeitung von Inhalten und spart zeitintensive Recherchen. Technische Hinweise und Unterrichtsverlauf Die Frage nach Entwicklungsunterschieden auf der Erde wird zunächst mithilfe einer HDI-Karte erarbeitet. Im weiteren Verlauf werden mithilfe des WebGIS weitere Merkmale von unterentwickelten und hoch entwickelten Ländern gefunden. Fachbezogene Ziele Die Schülerinnen und Schüler sollen anhand des HDI regionale Disparitäten erkennen und räumlich beschreiben können. anhand thematischer Karten mit wirtschaftlichen und sozialen Indikatoren, sowie Indikatoren zur Umwelt Merkmale unterentwickelter beziehungsweise hochentwickelter Länder herausfinden. mit Abfragen Merkmale der genannten Ländergruppen verallgemeinern (Nutzung des WebGIS-Abfragemanagers). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die Arbeit am Computer als kommunikative und interaktive Gruppenarbeit verstehen. ein WebGIS als Informationsquelle nutzen. Thema Regionale Disparitäten auf der Erde Autor Jens Joachim Fach Geographie Zielgruppe ab Klasse 7 Zeitraum 1-2 Stunden Technische Voraussetzung ein Computer pro Arbeitsgruppe (2-3 Lernende), Beamer, Internetanschluss, Internet-Browser (Javascript und Popup-Menüs müssen zugelassen sein) Die prinzipiellen Funktionalitäten des WebGIS erschließen sich von selbst. Eine ausführliche Handreichung mit Screenshots erleichtert die Einarbeitung und steht zum Ausdrucken bereit (handling_webGIS.pdf). Die extra einfach gehaltene Oberfläche stellt keinerlei Schwierigkeiten dar. Die Indikatoren sind nach wirtschaftlichen, sozialen und Umweltindikatoren geordnet. Mit einem Klick auf einen Indikator in der Kartenebene wird die geforderte thematische Karte samt Legende aufgebaut. Wie die Kartenebenen ist auch die Anordnung der Merkmale in den aufgerufenen Tabellen zu den Ländern strukturiert. Weitere Unterstützung bietet die Hilfeseite (Buchsymbol), die an Beispielen die Funktionalität des Identifers ("i" auf schwarzem Grund) und des Abfragemanagers (Tabelle mit Fragezeichen) klärt. Letzterer sollte in der Grundeinstellung "Länder" (unter "Übersicht") genutzt werden, da die Länder der erzielten "Abfrage-Treffer" gelb eingefärbt werden, was bei farbigen Karten schnell untergeht. Mit den standardmäßigen Sicherheitseinstellungen ist das WebGIS ohne Probleme nutzbar. Zu beachten ist, dass Javascript und Popup-Menüs zugelassen sind. Die per Popup geöffneten Tabellen können per Drag and Drop in ein Tabellenkalkulationsprogramm übertragen und damit weiter bearbeitet werden. Die thematischen Karten und Legenden sind Bilder im PNG-Format und lassen sich damit in andere Programme übertragen, die dieses Format unterstützen. Der Human Development Index (HDI) Ausgangspunkt ist die Frage nach Entwicklungsunterschieden auf der Erde. Diese kann nur beantwortet werden, wenn Kriterien für eine Unterscheidung festgelegt werden. Hierzu bieten sich die WebGIS-Karte zum HDI und dessen inhaltliche Erklärung an. Für die Erklärung des Index lässt sich das kostenlose Online-Lexikon Wikipedia nutzen. Es sollte deutlich werden, dass für die Einschätzung des Entwicklungsstandes neben wirtschaftlichen auch soziale und Umweltindikatoren herangezogen werden müssen. Dabei stellt der HDI trotz aller Kritik ein wesentlich besseres Instrument dar, als die Reduzierung des Entwicklungsstandes auf das BSP (Bruttosozialprodukt). Diese Bezeichnung kann auch in die Diskussion mit aufgenommen werden, denn bewusst spricht die UN nicht von Entwicklungs- und Industrieländern oder anderen Einteilungen, die sich ausschließlich am BSP orientieren (zum Beispiel LDC, Least Developed Countries). Mit der Karte kann die regionale Verteilung auf der Erde erarbeitet werden (Arbeitsblatt "regionale_disparitäten_ab1.pdf"). Anmerkung zu Wikipedia: Die auf der Internetseite angegebenen Werte und Einteilungen für den HDI werden für das Jahr 2005 angegeben. Sie entsprechen zwar den im September 2005 aktuellsten Daten der UN - diese stammen aber aus dem Jahr 2002. Hier zeigen sich somit auch Grenzen eines ungeprüften Internet-Lexikons. Entsprechende Updates der UN werden selbstverständlich in das System eingepflegt. Merkmale unterentwickelter und hochentwickelter Länder Im weiteren Verlauf des Unterrichts geht es darum, neben den Merkmalen des HDI weitere Merkmale von unterentwickelten beziehungsweise hochentwickelten Ländern zu finden. Dies lässt sich mithilfe der thematischen Karten des WebGIS und spezieller Abfragen realisieren (Arbeitsblatt "regionale_disparitäten_ab2.pdf"). In Gruppenarbeit können hier Teams an zwei Rechnern arbeiten. Dabei stellt ein Team die Abfrage nach den unterentwickelten Ländern, die andere nach den hochentwickelten Ländern, um so Indikatoren (zum Beispiel Lebenserwartung) vergleichen und quantitativ einschätzen zu können. Auch hier sollten die Grenzen der Aussagekraft der Zahlen aufgezeigt werden, da die Durchschnittszahlen Disparitäten innerhalb eines Landes zudecken. Von "geschönten" beziehungsweise geschätzten Zahlen ganz zu schweigen. Für die Nutzung in der Sekundarstufe I ist es sicher hilfreich, die Indikatoren auf dem Arbeitsblatt vorzugeben, um eine zielgerichtete Arbeit zu garantieren.

  • Geographie
  • Sekundarstufe I, 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 ).

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