In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Zugvögel verfolgen die Lernenden den Zugweg des Schreiadlers von seinem Brutgebiet in Europa bis zum Überwinterungsgebiet in Afrika. Dabei setzen sie sich nicht nur mit den Besonderheiten des Vogels, sondern auch mit den verschiedenen Landschaften zwischen Europa und Afrika auseinander. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Umweltverschmutzung, Übernutzung von Ressourcen und Klimawandel tragen dazu bei, dass sich immer weniger Arten an die veränderten Umweltbedingungen anpassen können. Der Schreiadler dient in dieser Unterrichtseinheit als charakteristisches Beispiel für eine solche Art. Anhand seiner Zugroute in sein Überwinterungsgebiet erhalten die Schülerinnen und Schüler neben Informationen über den Vogel auch einen Überblick über verschiedene Landschaftsformen, die der Adler überfliegt. Dabei sollen sich die Schülerinnen und Schüler über eine sinnvolle Einteilung der Landschaftszonen (Biome) Gedanken machen und diese mithilfe diverser Tools in Google Earth einfügen. Die Unterrichtseinheit ist im Rahmen des Projekts "Fernerkundung in Schulen" 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.Ziel der Unterrichtseinheit ist es, mithilfe des Geobrowsers Google Earth den Zugweg des Schreiadlers nachzuvollziehen. Dabei sollen sich die Schülerinnen und Schüler in erster Linie mit den jeweiligen Landschaftsformen beschäftigen, die der Schreiadler durchfliegt, und sich Gedanken über eine sinnvolle Kategorisierung der Biome machen. Darüber hinaus soll durch die Informationsverarbeitung mittels des Computers auch die Methodenkompetenz geschult werden. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Vorteile der Fernerkundung für biologische Fragestellungen kennen und üben sich im Umgang mit Geobrowsern. Auf Basis von Fernerkundungsdaten beschäftigen sie sich mit grundlegenden Methoden der Fernerkundung. Technische Hinweise und Unterrichtsverlauf Mithilfe des Geobrowsers Google Earth vollziehen die Lernenden den Zugweg des Schreiadlers nach und analysieren die verschiedenen Landschaftsformen auf der Strecke. Die Schülerinnen und Schüler können spezifische Merkmale des Schreiadlers benennen. können den Zugweg des Schreiadlers beschreiben und kartographisch darstellen. können aus jahreszeitlichen Veränderungen der globalen Vegetationsbedeckung Biome ableiten und diese kartographisch darstellen. können die Lebensräume auf dem Zugweg des Schreiadlers charakterisieren. können die Grundfunktionen von Google Earth anwenden. Informationen zum Schreiadler Zunächst erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler mithilfe des Steckbriefs die wichtigsten Fakten zu dieser Vogelart. Anschließend können sie Google Earth starten und die beiden Dateien schreiadler_winter.KMZ und schreiadler_sommer.KMZ analysieren. Die Lehrkraft sollte erläutern, dass es sich bei den abgebildeten Karten um eine Darstellung der photosynthetischen Aktivität der Vegetation (des NDVI) zu zwei Zeitpunkten handelt. Mit dem Wissen aus dem Steckbrief, der Erläuterung über den NDVI sowie einer kurzen Orientierung in Google Earth bearbeiten die Schülerinnen und Schüler die erste Aufgabe des Arbeitsblattes. Mithilfe des Pfad-Werkzeuges tragen die Lernenden den vermuteten Zugweg des Schreiadlers in Google Earth ein. Nachdem die Schülerinnen und Schüler den Zugweg des Adlers in Google Earth markiert haben, sollen sie sich mit den überflogenen Landschaften genauer beschäftigen (Aufgabe 2 des Arbeitsblattes). In der letzten Phase stellen die Schülerinnen und Schüler ihre Beobachtungen, Vorgehensweisen und Ergebnisse (Zugweg, Einteilung der Biome) einander vor. Eine Evaluation kann sowohl in einem Gruppengespräch als auch durch gemeinsames Betrachten der KMZ-Datei "schreiadler_zugweg_biome.kmz" erfolgen. In dieser Datei ist der tatsächliche Zugweg eines Schreiadlers aufgezeichnet, der mit einem GPS-Sender ausgestattet war. Diese Route kann zum Vergleich mit dem Streckenverlauf, den die Lernenden vorgeschlagen haben, herangezogen werden.

In dieser Unterrichtseinheit zu linearen Funktionen setzen sich die Lernenden mit dem mathematischen Funktionsbegriff auseinander und wenden ihn in einer anschaulichen Fragestellung aus der Fernerkundung an. Dabei erarbeiten sie Möglichkeiten zur Korrektur verzerrter Scannerbilder mithilfe einer linearen Funktion. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Zentrales Element dieser Lerneinheit zu linearen Funktionen ist das Beispiel eines Flugzeugs, das für Scanneraufnahmen über eine Landschaft fliegt und durch eine Windböe vom geraden Kurs abkommt. Die dadurch auf dem Scannerbild entstandene Verzerrung können die Schülerinnen und Schüler durch eine Funktion korrigieren. Zusätzlich zum Verständnis der mathematischen Inhalte lernen die Schülerinnen und Schüler auch Aspekte der Fernerkundung kennen. Das Projekt "Fernerkundung in Schulen" (FIS) des Geographischen Institutes der Universität Bonn beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Dabei entstehen neben klassischen Materialien auch Anwendungen für den computergestützten Unterricht.Ziel der Unterrichtseinheit ist es, Aufgaben und die Mechanismen einfacher linearer Funktionen zu verstehen. Durch die praktische Anwendung sollen mögliche Verständnisbarrieren frühzeitig überwunden werden und den Lernenden ein klarer Bezug der mathematischen Inhalte zu realen Situationen aufgezeigt werden, in diesem Fall zur rechnerischen Entzerrung von Scannerbildern. Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe des Moduls das Verständnis für den Sinn und die Charakteristik von einfachen Funktionen festigen, bevor es lehrplangemäß zur Vertiefung dieser Thematik kommt. Es ist jedoch denkbar, Themen wie den Aufbau einer Funktionsgleichung oder die Herleitung einer Funktionsgleichung aus zwei Punkten eines Graphen an das Modul anzulehnen und sich im regulären Unterricht sukzessive die Werkzeuge zur Lösung des Moduls zu erarbeiten. Die mathematische Auseinandersetzung mit dem Funktionsbegriff ist zentrale Aufgabe des Moduls. Zusätzlich lernen die Schülerinnen und Schüler Aspekte der Fernerkundung kennen. Einführung in das Computermodul Das interaktive Modul "Lineare Funktionen: Pixel auf Abwegen" gliedert sich in ein Startmenü, eine Einleitung und den in drei Bereiche unterteilten Aufgabenteil. Aufgabenteil im Computermodul Hier wird der Aufgabenteil mit den drei Bereichen Analyse, Funktion und Entzerrung des interaktiven Moduls "Lineare Funktionen: Pixel auf Abwegen" genauer beschrieben. Die Schülerinnen und Schüler können die Entstehung von Scannerbildern nachvollziehen. stellen einen klaren Bezug zwischen den mathematischen Inhalten und der realen Situation her. kennen die Struktur eines digitalen Bildes und können sie auf die Problemstellung übertragen. formulieren die Anforderung an eine Funktion, welche für die Lösung der Problemstellung notwendig ist. verstehen den Sinn und die Arbeitsweise von Funktionen anhand des zu entzerrenden Bildes. Nach der Weiterleitung in diesen Bereich sind in der linken Navigationsleiste drei Felder zu erkennen, über welche die Bereiche 1, 2 und 3 frei anwählbar sind. Im Aufgabenteil sollen die Schülerinnen und Schüler den Kern des Problems der Driftverzerrung erfassen und können nun interaktiv arbeiten. Bereich 1: Analyse Hier stehen den Lernenden zwei Bilder zur Verfügung. Ein unverzerrtes Vergleichsbild und das verzerrte Bild, welches im Laufe der Vorgeschichte entstanden ist. Aufgabe ist es die Unterschiede in den Bildern genau zu definieren. Dabei hilft ihnen ein Tool, mit dessen Hilfe sie in beiden Bildern einen Bildausschnitt vergrößern können. Der Button "Aufgaben" öffnet ein Feld mit den drei innerhalb dieses Bereichs zu lösenden Aufgabenstellungen. Im linken Bereich ist ein Schema abgebildet, welches alle für die Lösung der Aufgaben relevanten Angaben enthält (Abbildung 3, bitte auf den Platzhalter klicken). Ziel ist es, eine Aussage über die Anzahl der Bildspalten treffen zu können, um die die erste und die letzte Bildzeile im verzerrten Bild versetzt sind. Dazu muss der Betrag in Meter, um den das Flugzeug am Ende der Aufnahme abgewichen ist, in Pixel umgerechnet werden. Der Betrag in Bildspalten y, um den die erste, also oberste Bildzeile x versetzt ist, wird als Punkt A in das Graphenmodul auf der rechten Seite eingegeben. Punkt B setzt sich aus dem Versatz der letzten, also untersten, Bildzeile x2 um die Anzahl der Bildspalten y2 zusammen. Bei den Berechnungen wird eine Genauigkeit von zwei Nachkommastellen als ausreichend betrachtet. Dieser Bereich dient der Überprüfung der aufgestellten Funktion. Sie kann unten links in die Felder eingetragen werden. Der Button "Bild entzerren" versetzt die Bildzeilen des verzerrten Bildes entsprechend der eingegebenen Funktion. Die richtige Funktionsgleichung führt auch zum richtigen Ergebnis. Zur Überprüfung ist links noch einmal das verzerrte Bild dargestellt. Der Button mit den entgegengesetzten Pfeilen bietet die Möglichkeit, das unverzerrte Kontrollbild einzublenden. In diesem Bereich kann zum besseren Verständnis der Vorgänge auch experimentiert werden. Grundsätzlich führt eine erhöhte Steigung des durch die Funktionsgleichung beschriebenen Graphen zu einer stärkeren Verzerrung. Der y-Achsenabschnitt beschreibt einen Versatz des Bildes in positive oder negative Richtung. Das Programm beachtet dabei nur diskrete Werte. Kommastellen werden gerundet. So findet die Verschiebung nur in ganzen Pixelwerten statt. Stunde 1 Stundenziel: Der fernerkundliche Hintergrund soll verstanden werden und die Überleitung zur mathematischen Fragestellung durchgeführt werden. Feinziele (FZ): FZ 1: Die Schülerinnen und Schüler sollen die Entstehung von Scannerbildern nachvollziehen können. FZ 2: Die Schülerinnen und Schüler sollen die Struktur eines digitalen Bildes kennen und auf die Problemstellung übertragen können. FZ 3: Die Schülerinnen und Schüler sollen die Anforderung an eine Funktion formulieren, welche für die Lösung der Problemstellung notwendig ist. Phase Inhalt Sozial- / Aktionsform Medien / Dateien Einführung Erläuterungen zur Fernerkundung; Abbildungen zur Entstehung von Scannerbildern; Verdeutlichung über den Startbildschirm des Computermoduls Unterrichtsgespräch Folien 1 und 2; Computer und Beamer; Startbildschirm des Computermoduls Problematisierung Einführung der Problemstellung Gruppenarbeit Computer, Punkt "Einführung" im Computermodul Erarbeitung Schülerinnen und Schüler verdeutlichen sich die Verzerrung anhand der Aufgabenstellungen im Bereich "Analyse". Gruppenarbeit Computer, Punkt "Analyse" im Computermodul Bündelung Zusammenfassen der Erkenntnisse Unterrichtsgespräch Computer und Beamer, Punkt "Analyse" im Computermodul Stunde 2 Stundenziel: Eine lineare Funktion soll aufgestellt werden, mit deren Hilfe das verzerrte Bild entzerrt werden kann. Feinziele (FZ): FZ 1: Die Schülerinnen und Schüler sollen denn Sinn und die Arbeitsweise von Funktionen anhand des zu entzerrenden Bildes verstehen. Phase Inhalt Sozial- / Aktionsform Medien / Dateien Einführung Wiederholung der am Ende der letzten Stunde formulierten Anforderung an die Funktion Unterrichtsgespräch Computer und Beamer, Punkt "Analyse" im Computermodul Problematisierung 1. Es ist noch nicht bekannt, um wie viele Pixel die Bildreihen maximal verschoben sind. 2. Die Funktion selber ist noch nicht bekannt. 3. Die Funktion muss auf das Bild angewendet werden. Gruppenarbeit Computer, Punkt "Funktion" im Computermodul Erarbeitung Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich anhand der Aufgabenstellungen im Bereich "Funktion" die Funktion und testen sie im Bereich "Entzerrung". Gruppenarbeit Computer, Punkte "Funktion" und "Entzerrung" im Computermodul Bündelung Zusammenfassen der Erkenntnisse, auch durch die Möglichkeit mithilfe beliebiger Funktionen das Bild zu verzerren Unterrichtsgespräch Computer und Beamer, Punkt "Entzerrung" im Computermodul Um den Kern der Problematik im Modul erfassen zu können, ist eine kurze Erklärung notwendig, denn die hier behandelte Verzerrung ist nur charakteristisch für Scannerbilder. Die Beispiele aus den Hintergrundinformationen und vor allem die interaktive Animation am Anfang des Moduls sollen hier behilflich sein. Folie 1 zeigt klar den Unterschied zwischen einem normalen Luftbild und einem Scannerbild auf. Um zu verdeutlichen, wo die Vorteile eines Scannerbildes liegen, kann Folie 2 gezeigt werden. Die Unterrichtseinheit "Lineare Funktionen: Pixel auf Abwegen" bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik durch Animation und Interaktion nachhaltig zu vermitteln. Darüber hinaus ist die durchgeführte Bildkorrektur nur mithilfe eines Rechners durchführbar. Ein Umstand, der den Schülerinnen und Schülern das Medium Computer nicht als reines Informations- und Unterhaltungsgerät, sondern auch als Werkzeug näher bringt. Das Modul ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Es wird durch Ausführen der Datei "FIS_Pixel auf Abwegen.exe" gestartet. Dazu ist ein Adobe Flash Player notwendig. Der erste Bereich des Computermoduls "Lineare Funktionen: Pixel auf Abwegen" wird nach dem Start automatisch geladen. Die Animation verdeutlicht die Arbeitsweise eines flugzeuggestützten Scanners. Das Flugzeug scannt dabei eine Landoberfläche ab, gleichzeitig wird auf der rechten Seite der gescannte Bildbereich Reihe für Reihe, der aktuellen Flugzeugposition entsprechend, aufgebaut. Abbildung 1 verdeutlicht dies (Platzhalter bitte anklicken). Die mittig angeordneten Pfeile dienen der Beeinflussung des Flugverhaltens. Das gescannte Bild reagiert dabei auf die ausgelösten Manöver und die entstandene Verzerrung wird angezeigt. Wird eine Seitwärtsbewegung ausgelöst, erscheint ein Button. Ein Klick auf den Button "Driftverzerrung bearbeiten" leitet über zum nächsten Menüpunkt. Zur Anpassung der Animation an geringere Rechnerleistung kann die Qualität mithilfe des Buttons im oberen linken Fensterbereich angepasst werden. Der zweite Bereich bietet eine animierte Einführung, in der ein Flugzeug über eine Landschaft fliegt. Abbildung 2 gibt einen Eindruck dieser Animation (bitte auf den Platzhalter klicken). Eine semi-fiktionale Geschichte erzählt kurz, wie es zur Situation der Driftverzerrung gekommen ist, die es auf mathematischem Weg zu lösen gilt. Die "Weiter"-und "Zurück"-Buttons navigieren durch die beiden Abschnitte dieses Bereichs und leiten zum dritten Bereich, dem Aufgabenteil, weiter.

In dieser Unterrichtseinheit für den Biologie- und Geographie-Unterricht setzen die Lernenden sich mit der Bedeutung des Waldes im Hinblick auf den Klimawandel auseinander. Mit Satellitenbildern ermitteln sie die Fläche der Wälder in Deutschland, bestimmen deren Kohlenstoffdioxid-Assimilation und diskutieren mögliche Ausgleichsmaßnahmen für den Ausstoß des Treibhausgases.Der anthropogen erzeugte Klimawandel ist ein viel diskutiertes Thema. In dieser Unterrichtseinheit sollen sich die Lernenden jedoch nicht mit seinen Folgen auseinandersetzen, sondern mit der Kohlenstoffdioxid bindenden Funktion des Waldes und dem damit verbundenen positiven Einfluss auf die Folgen des Klimawandels. Mithilfe von Satellitenbildern messen sie Flächen in Deutschland aus und erhalten erste Einblicke in die Methodik der Fernerkundung (Kartenerstellung, Klassifikation). So können sie die Größe der Waldflächen und damit deren Bedeutung vor dem Hintergrund des Klimawandels ermitteln. 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.In der Unterrichtseinheit zum Themenfeld Klimawandel wird das Verständnis grundlegender Funktionen des Waldes sowie deren Bedeutung in Bezug auf den Klimawandel und seine Folgen vermittelt. In diesem Zusammenhang wird geklärt, ob der Wald in Deutschland als Kohlenstoffsenke ausreicht, um den landesweiten Ausstoß an Kohlenstoffdioxid zu kompensieren. Als wissenschaftliche Grundlage dient eine Einführung in die Methodik der Fernerkundung, mit deren Hilfe die Schülerinnen und Schüler das Ausmaß der Waldflächen in Deutschland ermitteln und dabei einen ersten Einblick in die Erstellung von Karten gewinnen. Inhalte und Einsatz der Lernumgebung im Unterricht Hier erhalten Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung "Der Wald als Klimaretter!?". Screenshots veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu dem Themenfeld "Wald, Klimawandel und Fernerkundung". Die Schülerinnen und Schüler können erklären, wie und wofür Waldflächen mit Satellitenbildern erfasst werden können. bewerten die Bedeutung des Waldes als Kohlenstoffdioxid-Speicher. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit "Der Wald als Klimaretter!?" bedient sich der spezifischen Möglichkeiten des Computers, um die Thematik des Klimawandels durch Animation und Interaktion zu vermitteln. Den Lernenden wird der Rechner 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 "WaldCO2_Startmanager.exe", unter anderen Betriebssystemen durch Klick auf die Datei "WaldCO2_Startmanager.swf" gestartet. Dafür ist der Adobe Flash Player ( kostenloser Download ) notwendig. Die Lernumgebung "Der Wald als Klimaretter!?" gliedert sich in drei inhaltlich aufeinander aufbauende Bereiche: die Einführung in das Thema sowie die beiden weiterführenden Teilbereiche "Infrarot" und "Wald-Karte". 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, gliedert sich der Hauptteil in zwei fachliche Sequenzen, die neue Aufgaben und Info-Boxen mit Hintergrundinformationen enthalten (Abbildung 1, Platzhalter bitte anklicken). 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 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 Der erste Bereich der Lernumgebung wird nach ihrem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist der Professor an seinem Schreibtisch vor dem Computer mit einer Zeitung und einem Brief zu sehen (Abbildung 2, Platzhalter bitte anklicken). Die Schülerinnen und Schüler "blättern" interaktiv in der Zeitung und lesen den Brief (das Handsymbol dient zur Navigation). Dabei erhalten sie erste Informationen zum Thema Klimawandel und dem Zusammenhang mit der möglichen Bedeutung von Wäldern. Der Brief gibt Hinweise darauf, welche weiteren Informationen nun benötigt werden. Dafür steht auch eine Info-Box zur Verfügung. 2. Das Infrarot Dieser Teil der Lernumgebung startet mit einem Tutorial, das die Schülerinnen und Schüler mit dem Umgang des Moduls vertraut macht. Fachlich setzen sich die Lernenden hier mit den Eigenschaften von Infrarotbildern und der Darstellung von Vegetation in Satellitenbildern auseinander. Ein Satellitenbild von Deutschland sowie ein Overlay mit den Grenzen der Bundesländer (Abbildung 3) können ganz einfach geladen werden, indem man sie in das Hauptfeld der Lernumgebung zieht. Die Info-Box (Abbildung 4) informiert die Schülerinnen und Schüler über die Besonderheiten von Infrarotbildern und macht ihre Vorteile bei der Untersuchung von Vegetationsflächen deutlich. Ein erster Aufgabenteil wird hier bearbeitet. Ein Quiz schließt auch dieses Modul ab und leitet zum letzten Teil der Lernumgebung über. 3. Waldkarte Auch dieser Bereich startet mit einem Tutorial. Hier stehen den Schülerinnen und Schülern nun vier Satellitenbilder zur Verfügung, die Deutschland zu den vier Jahreszeiten zeigen (Abbildung 5). Auch das Overlay mit den Ländergrenzen kann geladen werden. Mithilfe des Pipetten-Werkzeugs sollen die Lernenden nun als Wälder identifizierte Fläche markieren und so aus dem Satellitenbild eine "Waldkarte" erstellen. Auf diese Weise wird die gesamte Waldfläche Deutschlands ermittelt und es kann berechnet werden, wie viel Kohlenstoffdioxid Deutschlands Wälder binden. Auf dieser Grundlage sollen die Jugendlichen über die Bedeutung des Waldes in Bezug auf den Klimawandel und dessen Folgen diskutieren. Ist zum Beispiel der Wald in Deutschland als Kohlenstoffsenke in der Lage, den landesweiten Ausstoß an Kohlenstoffdioxid zu kompensieren? Nach dem Bestehen des Quiz ist die Bearbeitung der Lernumgebung abgeschlossen.

Das Thema Fernerkundung wird in dieser Unterrichtseinheit für die fünfte Klasse spielerisch in den Themenkomplex "Vom Luftbild zur Karte" eingebunden.Der Alien Dudel kommt von einem fernen Planeten zur Erde geflogen, um seine Freundin Holly an ihrer Schule zu besuchen. Leider hat Dudel keine Ahnung, wo er hinfliegen muss. Die Schülerinnen und Schüler sollen ihn lotsen und eine Wegbeschreibung für ihn anfertigen. Dabei greifen sie auf Satellitenbilder zurück und erfahren, wie Satelliten in den Weltraum kommen, warum sie "oben bleiben" und welche Rolle Satellitenbilder in unserem Alltag spielen. Sie "übersetzen" Satellitenbilder in eigene Karten und lernen die Eigenschaften von Karten kennen. 1. Stunde: Was ist Fernerkundung? Die Lernenden bringen Grafiken und Satellitenbilder in eine logische Reihenfolge, verorten ihr Schulgebäude und informieren sich über die Satellitenbildgewinnung. 2. Stunde: Wofür braucht man Fernerkundung? Aus den verschiedenen Grafiken und Satellitenbildern werden Karten angefertigt und aus diesen die Merkmale von Karten abgeleitet. 3. Stunde: Eigenschaften von Karten Die mithilfe von Satellitenbildern erstellten Karten werden mit der herkömmlichen Kartographie verglichen. Beide Methoden werden einander gegenübergestellt. Die Schülerinnen und Schüler werden problemorientiert in ein grundlegendes Verständnis der Voraussetzungen der Satellitenfernerkundung eingeführt. lernen die Methoden der Satellitenfernerkundung kennen. lernen den Weg "vom Luftbild zur Karte" und das Layer-Prinzip eines Geoinformationssystems (GIS) modellhaft kennen. setzen sich mit den Eigenschaften von Karten auseinander. Die Schülerinnen und Schüler sollen ein grundlegendes Verständnis der Voraussetzungen und Methoden der Satellitenfernerkundung erlangen. Folgende Teilziele werden in dieser Stunde verfolgt: Vorgegebene Luftbilder sollen von "fern" nach "nah" geordnet und der Blickwinkel als "Vogelperspektive" benannt werden können. Das Schulgebäude soll auf den Google-Earth-Bildern verortet werden können. Der Begriff der (Bild-)Auflösung soll angewandt und erklärt werden können. Der Aufbau eines Satelliten, bestehend aus Sonnensegel, Messinstrumenten und Antenne, soll beschrieben und die Bildübertragung zur Erde erklärt werden können. Eventualziel: Die Fliehkraft soll in ihrer Bedeutung für den Satellitenbetrieb beschrieben werden. Vogelperspektive Das Thema Fernerkundung lässt sich in Klasse 5 spielerisch in den Themenkomplex "Vom Luftbild zur Karte" einbinden. In einer Einzelstunde sollen die Schülerinnen und Schüler sechs Fotos und Satellitenbilder ihrer Schule in eine logische Reihenfolge bringen, um so mit der neuen Perspektive umgehen und ihr Schulgebäude auf den Bildern verorten zu können. Erstellen Sie hierzu eine Serie von sechs Bildern (Arbeitsblatt 1), die Sie den Schülerinnen und Schülern auch in Form großformatiger Ausdrucke zur Verfügung stellen. Achten Sie bei der Auswahl der Bilder darauf, dass die Bilder immer näher an die Schule heranzoomen (Beispiel: Weltkugel, Europa, Stadt, Umfeld der Schule, Schulgelände (Grafiken und Satellitenbilder), vom Boden aus fotografiertes Schulgebäude). Eine Serie dieser Ausdrucke (laminiert wieder verwendbar) kann auch an der Tafel befestigt und dort sortiert werden. Um den Bezug zur Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler herzustellen, werden Bilder der eigenen Stadt und der eigenen Schule verwendet. Zu den Quellen dieser Bilder finden Sie Links in den Satellitenbildquellen . Das Problem der Auflösung Erfahrungsgemäß entwickeln die Lernenden bei der Durchführung der Stunde ein großes Interesse an der Frage, warum auf den Luft- und Satellitenbildern keine Menschen zu sehen sind. (Hier kann auch ein entsprechender Impuls gegeben werden.) Anknüpfend an die Alltagserfahrungen lässt sich dieses Phänomen sehr gut problemorientiert diskutieren. Dabei zeigte sich, dass den Schülerinnen und Schülern das Phänomen des Informationsverlusts (hier: "keine Menschen") durch zu geringe Auflösung durchaus von Fernseh- und Computermonitoren oder von Digitalkameras vertraut ist. Sie konnten sogar den Zusammenhang von Bildschärfe und Bildpunktzahl eigenständig ableiten. Fernerkundungssatelliten Die Lernenden sollen sich in Partnerarbeit am Computer über die Technik und Methodik der Satellitenbildgewinnung anhand der für diese Unterrichtsstunde entwickelten Internetseite "Einführung in die Fernerkundung" informieren. Zwar waren sie hinterher in der Lage die drei wesentlichen Komponenten eines Fernerkundungssatelliten (Antenne, Sonnensegel, Aufnahmeinstrumente) zu benennen und die Funktion dieser Bauteile richtig zu beschreiben. Allerdings hatten sie Schwierigkeiten bei der korrekten Verbalisierung des Ablaufs der Informationsgewinnung und -übertragung zur Erde. Hier zeigte sich, dass es den Kindern schwer fiel sich vorzustellen, dass man Bilder mit einer Antenne übertragen kann. Durch entsprechende Impulse wie "Da fliegt also einmal in der Woche ein Astronaut hin, holt das Fotodöschen ab und bringt es zum Entwickeln ... " oder ähnliche Anregungen lässt sich der Sachverhalt jedoch gut kindgerecht erarbeiten. Die Lernenden sollen aus Satellitenfernerkundungsbildern verschiedene Informationsebenen mit DIN-A-5-Folien nach dem Layer-Prinzip eines Geoinformationssystems (GIS) aufbereiten. Folgende Teilziele werden in dieser Stunde verfolgt: Auf Basis der Satellitenbilder sollen Karten mit verschiedenen Informationsebenen (Vegetation, Verkehrsinfrastruktur, Siedlungen) angefertigt werden (Layer-Prinzip). Die Eigenschaften des selbst entwickelten Kartensystems sollen genannt werden können (Übersichtlichkeit und Kombinierbarkeit von verschiedenen Informationsschichten). Das entwickelte Kartensystem soll mit den Darstellungen von Google Earth verglichen und Gemeinsamkeiten und Unterschiede genannt und ihre Ursachen diskutiert werden (flächige Darstellung - linienhafte Darstellung und Punktdarstellung, Genauigkeit - Ungenauigkeit). Die Schülerinnen und Schüler sollen die mithilfe der Bildvorlage (siehe Arbeitsblatt 1) Kartendarstellungen erzeugen, die dann als "Modell" eines Geographischen Informationssystems (GIS) dienen können. Dazu wird je eines der Bilder in Gruppen zu etwa vier Lernenden in Karten "übersetzt". Um die Zusammenarbeit zwischen den Schülerinnen und Schülern zu verbessern, aber auch um das Layer-Prinzip eines Geoinformationssystems zu verdeutlichen, übernimmt in jeder Gruppe ein Mitglied das Zeichnen einer Informationsebene (Vegetation, Verkehrsinfrastruktur, Siedlungen, ... ). Idealer Weise organisieren sich die Lernenden dabei selbstständig. Die erstellten Transparentfolien sollten maximal das Format DIN A5 haben, da es so einfacher ist, die Arbeit von zwei Gruppen am OHP zu präsentieren und zu diskutieren. Außerdem ist darauf zu achten, dass mindestens jeweils zwei Gruppen eine Karte mit dem kleinst- beziehungsweise größtmöglichen Maßstab erstellen, um in der dritten Stunde die Generalisierung von Karten herausarbeiten zu können. Die Vorteile eines GIS-ähnlichen Layersystems (Flexibilität, an Fragen angepasste Darstellung, Übersichtlichkeit, … ) sollen durch die Schülerinnen und Schüler klar herausgestellt werden. Der anschließende Vergleich mit Google Earth soll zwei Dinge verdeutlichen: Die angewandte/erlernte Technik hat einen ganz praktischen Einsatz im Alltag (Navigationsgeräte und Handynavigation sind weitere Beispiele). Die Qualität der Darstellung hängt von der Genauigkeit der "Digitalisierung" (Zeichnung) ab. Die Schülerinnen und Schüler sollen Eigenschaften und Merkmale von Kartendarstellungen benennen können. Farbe und Legende sollen als wichtige Merkmale von Karten genannt werden können. Der Begriff des Maßstabs soll definiert und angewendet werden können. Vereinfachung (Generalisierung) soll als Eigenschaft von Karten unterschiedlichen Maßstabs deutlich werden. Vergleich von Bild und Karte Die dritte Stunde ist so konzipiert, dass die Eigenschaften der Schülerprodukte aus der zweiten Stunde hinterfragt werden. Die Kartendarstellungen durch die Schülerinnen und Schüler erfolgte bis jetzt intuitiv oder aufgrund von Vorwissen. Der Vergleich mit dem Atlas und mit Google Earth soll die grundlegenden Elemente einer Kartendarstellung verdeutlichen. Der Vergleich der eigenen Produkte mit der Kartendarstellung eines Luftbildes aus dem Schulbuch oder Atlas wird die Bedeutung von Farben, einer Legende, von Symbolen und des Nordpfeil verdeutlichen. (Der entsprechende 1. Arbeitsauftrag ist auf dem Arbeitsblattvorschlag bewusst allgemein formuliert ["Vergleicht das Luftbild mit der Karte, die mithilfe des Bildes erstellt worden ist."], um die Verwendung des Arbeitsblattes nicht an ein bestimmtes Buch oder einen Atlas zu knüpfen und muss im Unterricht spezifiziert werden.) Kartenmaßstab Der Nutzen einer Maßstabsleiste lässt sich zwar auch im Atlas demonstrieren, allerdings bietet Google Earth den Vorteil einer dynamischen Maßstabs-Veränderung. Auf diese Weise wird sofort ersichtlich, dass die unveränderliche Länge der Maßstabsleiste am Bildschirm jeweils unterschiedlichen Strecken entspricht. Hier bietet es sich an, einen oder zwei Lernende an einen Präsentationsrechner zu holen und diese Aufgabe per Beamer vor der Klasse durchzuführen. Auf diese Weise ist kein Wechsel in den Computerraum erforderlich. Zuletzt wird durch einen Vergleich der Schülerdarstellungen mit dem größten und dem kleinsten Maßstab die Generalisierung in Karten demonstriert und besprochen.

Diese Unterrichtseinheit zur Lichtverschmutzung in Mitteleuropa bringt den Schülerinnen und Schülern das Thema anhand eines Videos von der ISS und Satellitenbilddaten näher. Es werden naturräumliche Gegebenheiten und Siedlungsstrukturen beleuchtet.Diese Unterrichtsmaterialien sind im Rahmen des Projektes "Columbus Eye – Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" entstanden. Das Projekt Columbus Eye wird von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter dem Förderkennzeichen 50 JR 1701 gefördert. 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. Der Nachthimmel gleicht heute in vielen Regionen der Welt eher einer Dämmerung, da Städte, Industrieanlagen und Straßen an vielen Orten mit ihrem Licht die Nacht erhellen und die Sterne überleuchten. Wirkliche Dunkelheit findet sich nachts nur noch in dünn- oder gar nicht besiedelten Gebieten. Dies hat nicht nur Auswirkungen auf unsere eigene Gesundheit, sondern auch auf unsere Ökosysteme. Die Luftverschmutzung in Mitteleuropa ist gut dokumentiert, und viele Gegenmaßnahmen wurden bereits eingeführt. Obwohl sie dennoch zunimmt, wird sie nur von wenigen beachtet. Dieses Lernmaterial bringt den Schülerinnen und Schülern das Thema anhand eines Videos von der ISS und Satellitenbilddaten näher, die zwei Nachbarregionen mit sehr unterschiedlichen Beleuchtungsansätzen und den Gründen hierfür vergleichen. Dabei werden auch die naturräumlichen Gegebenheiten und die Siedlungsstrukturen beleuchtet. Ergänzend zur Unterrichtseinheit "Erde bei Nacht - Lichtverschmutzung in Mitteleuropa" bietet sich eine Behandlung der Unterrichtseinheit "Erde bei Nacht – Energieverbrauch um Rhein, Ruhr, Maas und Schelde" aus dem Projekt "Fernerkundung in Schulen" an. In dieser werden dieselben Regionen betrachtet, jedoch unter dem Gesichtspunkt von Energieerzeugung und -verbrauch. Im dazugehörigen Lehrermaterial finden sich auch Informationen zu Fernerkundung im Allgemeinen und dem verwendeten Satellitenbild aus Marker 1 und dem zugehörigen Video. Die Schülerinnen und Schüler interpretieren Satellitenbilder und ordnen sie räumlich zu. erkennen Unterschiede in der Stadtstrukturentwicklung basierend auf naturräumlichen Gegebenheiten. erkennen und analysieren das Konfliktpotential Mensch-Natur. diskutieren Nutzen und Probleme extensiver nächtlicher Beleuchtung.

In dieser Unterrichtseinheit zu Naturkatastrophen interpretieren die Lernenden Satellitenbilder zu den Folgen des Erdbebens in Haiti im Januar 2010. Dabei wenden sie mithilfe des virtuellen Globus Google Earth Methoden der Fernerkundung zur Beurteilung der Schäden an. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Anfang des Jahres 2010 hat sich mit dem Erdbeben in Haiti die verheerendste Naturkatastrophe seit dem Tsunami im Indischen Ozean 2004 ereignet. Eine Vielzahl an ortsfremden Rettungskräften und Hilfsorganisationen waren bei der Bewältigung der Katastrophe im Einsatz. Um Aussagen über die Folgen des Ereignisses machen zu können und den Hilfskräften möglichst aktuelle und präzise Informationen in Form von Karten und Koordinaten geben zu können, bietet sich der Einsatz von Fernerkundungsdaten an. Indem die Schülerinnen und Schüler mit Google Earth Pro die Lage vor Ort analysieren, können sie Schäden kartieren und geeignete Schadenskategorien erstellen. 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.Ziel der Unterrichtseinheit "Haiti – Katastrophenhilfe aus dem All" ist es, mithilfe des virtuellen Globus Google Earth eine Kartierung der Erdbebenfolgen in einem kleinen Gebiet der Hauptstadt Haitis, Port-au-Prince durchzuführen. Dabei sollen Veränderungen, die sich in dem Gebiet zwischen zwei Zeitpunkten ergeben haben, analysiert werden. Dieses Vorgehen simuliert auf kleiner Ebene und mit ähnlichen Werkzeugen die Arbeitsweise von Zivil- und Katastrophenschutzeinrichtungen. Darüber hinaus ist die Gewinnung von Informationen aus Multimedia-Angeboten und aus internetbasierten Geoinformationsdiensten ein wichtiger Aspekt. Technische Hinweise und Unterrichtsverlauf Mithilfe der Anwendung Google Earth Pro führen die Lernenden eine Kartierung der Erdbebenfolgen in einem kleinen Gebiet der Hauptstadt Haitis durch. Die Schülerinnen und Schüler können die Schäden der Erdbeben in Haiti ermitteln und einschätzen. können durch einen visuellen Vergleich Unterschiede zwischen Bildern benennen. nehmen eine Kartierung der Schäden vor. machen eigene gestalterische Vorschläge zur Klassifizierung von Schadenskategorien. beherrschen die Grundfunktionen von Google Earth. Einweisung in Google Earth (Pro) Zunächst machen sich die Schülerinnen und Schüler ein Bild von der geographischen Lage, der Größe und der Umgebung Haitis. Dies können sie, indem sie erste Erfahrungen mit den Grundfunktionen des Programms sammeln. Die wichtigsten Funktionen sind intuitiv verständlich und darüber hinaus im Tutorial anschaulich erklärt. In einem Gruppengespräch setzen sich die Schülerinnen und Schüler in die Lage eines Helferteams hinein und machen sich gemeinsam Gedanken zur Erstellung einer Karte. Die Lehrkraft stellt daraufhin die Aufgabe vor und teilt den Teams jeweils ein Untersuchungsgebiet mit vier Teilgebieten zu. Dabei kann ein Untersuchungsgebiet auch mehrmals vergeben werden. Haben sich die Lernenden orientiert und sich ein Bild über die Schäden im Untersuchungsgebiet gemacht, kann mit der Kartierung der Schäden begonnen werden. Hierzu sollen die vorgegebenen vier Teilgebiete von jeder Gruppe sinnvoll in Kategorien unterschiedlichen Schadensausmaßes eingeteilt werden. Eine sinnvolle Kategorisierung und deren Darstellung soll durch die Schülerinnen und Schüler entwickelt und umgesetzt werden. Besprechung und Ergebnissicherung In der Sicherungsphase sollen Beobachtungen, Vorgehensweisen und Probleme der einzelnen Gruppen vorgestellt und besprochen werden. Es bietet sich an, über den Nutzen der Fernerkundung, das Vorgehen beim Erstellen einer kartographischen Darstellung und Kategorisierung zu diskutieren. Eine weitergehende Frage ist, was mit den Kategorien passiert, wenn man das Untersuchungsgebiet auf alle Gebiete erweitert. Straßen Analog zur Kategorisierung der Gebäudeschäden kann auch der Zustand der Straßen des jeweiligen Untersuchungsgebietes analysiert und bewertet werden. Dabei ist es sinnvoll, mithilfe der Zeitfunktion auf den Zeitpunkt unmittelbar nach dem Erdbeben zu wechseln (13. Januar 2010). Zu diesem Zeitpunkt sind die Schäden und Blockaden der Straßen noch stärker vorhanden. Klickt man auf das Uhrsymbol, wird ein Schieberegler mit einer Zeitskala eingeblendet. Bei dieser Aufgabe erstellen die Schülerinnen und Schüler selbst Vektordaten, indem sie mit der Funktion "Pfad" die Straßen selbst kartieren. Erdbebensicherheit Um die Anfälligkeit verschiedener Gebäude für Erdbeben zu untersuchen, können beispielsweise die Hafengebäude im Nord-Westen der Stadt zu verschiedenen Zeitpunkten (04. März 2008 / 27.07.2010) betrachtet werden. Diese Vorgehensweise erlaubt Spekulationen über das Alter der Gebäude und deren Bauweise.

In dieser Unterrichtseinheit zu Tsunamis interpretieren die Lernenden Satellitenbilder zu den Folgen des Tsunami im Indischen Ozean im Jahr 2004. Dabei lernen sie Methoden der Fernerkundung zur Beurteilung der Schäden kennen. Ein interaktives Flash-Modul leitet sie von Aufgabe zu Aufgabe. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar. Naturkatastrophen gefährden Lebensräume: Siedlungen werden ausgelöscht, landwirtschaftliche Flächen überflutet, Küstenlinien verändern sich. Besonders eindrucksvoll lässt sich dies anhand von Satellitenaufnahmen nachvollziehen. Indem die Schülerinnen und Schüler diese Bilder interpretieren, sind sie in der Lage, Risiken und Schäden für Natur und Menschen zu erkennen und zu bewerten. Zentrales Thema dieser Unterrichtseinheit ist der Tsunami des Jahres 2004 im Indischen Ozean, eine der verheerendsten Naturkatastrophen der vergangenen Jahrzehnte. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit einem interaktiven Computer-Modul. Es ist im Rahmen des Projekts "Fernerkundung in Schulen" (FIS) des Geographischen Institutes 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. Diese Unterrichtseinheit ist im Themenfeld "Gefährdung von Lebensräumen" verortet und hat zum Ziel, die Lernenden in Bezug auf Raumwahrnehmung und -bewertung zu schulen, so dass sie Naturgefahren und deren Auswirkungen einordnen können. Darauf aufbauend sollen Schäden in der Landschaft wie auch für den Menschen erkannt und bewertet werden. Als wissenschaftliche Grundlage dient eine Einführung in die Methodik der Fernerkundung (Veränderungsanalyse, Klassifikation), mithilfe derer die Schülerinnen und Schüler das Ausmaß der Schäden genau ermitteln können. Weiterführend sind sie dazu angehalten, über mögliche Präventivmaßnahmen nachzudenken, um das Thema in seiner ganzen Komplexität zu begreifen. Aufbau des Computermoduls Interaktive Aufgaben zu Tsunamis führen die Lernenden durch drei thematische Bereiche, Quizfragen dienen zur Sicherung der Ergebnisse. Ablauf der Stunden und Inhalte des Computermoduls Die Unterrichtsstunden zum Thema Tsunamis orientieren sich an den drei Modulteilen Einführung, Bildvergleich und Change Detection. Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Bedeutung von Naturgefahren. werden in Raumwahrnehmung und -bewertung geschult. beschäftigen sich mit Entstehungsmöglichkeiten und Ursachen von Tsunamis. lernen Möglichkeiten der Fernerkundung zur Schadensermittlung kennen. Die Unterrichtseinheit "Tsunami – wenn Wellen alles ändern" 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 durchführbar. 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. Drei Teilbereiche Das Computermodul "Tsunami" gliedert sich in drei Bereiche: die Einführung in das Thema Tsunami, den Bildvergleich sowie Klassifikation und Change Detection. Jeder Bereich enthält einen Aufgabenteil mit Fragestellungen sowie ein Quiz zur Überprüfung des Wissens. Modulteil zwei und drei enthalten darüber hinaus auch jeweils eine sogenannte Infobox (Abbildung 1, bitte anklicken zum Vergrößern), in welcher das neue Wissen verständlich und anschaulich vermittelt wird. Tsunami - Einführung Der erste Teil des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist ein Professor zu sehen, der in einer Zeitung einen Artikel über den Tsunami im Indischen Ozean liest. Indem die Schülerinnen und Schüler interaktiv in der Zeitung blättern und lesen (mithilfe des "Handsymbols" lässt sich der Bildausschnitt verschieben), erhalten sie Informationen zum Tsunami 2004 sowie allgemein zum Phänomen Tsunami. Die Aufgaben geben Hinweise, worauf die Lernenden bei der Lektüre besonders achten sollen. Der erste Modulteil schließt mit einem Quiz ab. Bildvergleich Im zweiten Teil wird anhand zweier übereinandergelegter Satellitenbilder (vor und nach dem Tsunami) das Ausmaß der Zerstörung sichtbar. Anhand eines bewegbaren Reglers, der die Satellitenbilder übereinanderlegt, können die Lernenden einen visuellen Vergleich anstellen und erste Schlüsse daraus ziehen. Nachdem sie das Quiz erfolgreich bestanden haben, gelangen die Lernenden in den dritten und letzten Teil des Moduls. Klassifikation und Change Detection Im dritten Modulteil werden die durch den visuellen Vergleich gewonnenen Erkenntnisse durch die Methodik der Change Detection und Klassifikation ergänzt oder vertieft. So kann die Schadensermittlung der betroffenen Fläche abgeschlossen werden. Die Schülerinnen und Schüler stellen Überlegungen zu Schutzmaßnahmen an und berechnen die zerstörten Flächen. Nach dem Quiz haben die Lernenden das Modul erfolgreich beendet. Navigation im Modul Das Computermodul "Tsunami" erlaubt auch, zwischen den einzelnen Bereichen zu springen. Zu Beginn ist die blaue Navigationsleiste am linken Rand noch leer. Erst nach Bestehen eines kleinen Quiz am Ende jeder Einheit wird das Icon für den jeweiligen Bereich sichtbar, sodass man später über die Navigationsleiste wieder dorthin zurück gelangen kann. Hausaufgabe zur Vorbereitung Um die Voraussetzung für die Unterrichtseinheit zu schaffen, befassen sich die Schülerinnen und Schüler zu Hause mit dem Thema Naturkatastrophen. Sie können wahlweise einen Text durcharbeiten oder eine Recherche durchführen. Ablauf der Unterrichtsstunden Der Ablauf der Unterrichtsstunden zum Thema "Tsunami" wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams können sich die Schülerinnen und Schüler die drei Teilbereiche in je einer Stunde 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. Erste Informationen zum Thema In der ersten Stunde führt das Computermodul "Tsunami" mit einem Zeitungsartikel, den ein virtueller Professor (Abbildung 2, bitte anklicken zum Vergrößern) liest, in die Thematik ein. Die Schülerinnen und Schüler erfahren dort, was man unter einem Tsunami versteht und welche Ursachen ihm zugrundeliegen können. Zudem erhalten sie Informationen zum Verlauf des Tsunami, der sich am 26.12.2004 im Indischen Ozean ereignete. Quiz zu Tsunamis Aufgabe der Schülerinnen und Schüler ist es, die im Zeitungsartikel angesprochene Thematik in eigenen Worten wiederzugeben und zu verstehen. Darüber hinaus sollen sie sich in die Situation von Menschen hineinversetzen, die in gefährdeten Regionen leben. 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. Satellitenbilder vergleichen mit dem Computermodul Thema der zweiten Stunde ist der Vergleich von zwei Satellitenbildern. Das Computermodul erlaubt, die Situation in einer Region vor und nach dem Tsunami gegenüberzustellen. Mithilfe eines Reglers können die Schülerinnen und Schüler zwei Bilder übereinander schieben (Abbildung 3), vergleichen und so den entstandenen Schaden visuell erfassen. Anhand der beiden Bilder sollen sie zerstörte Strukturen erkennen und benennen sowie die Zerstörung für die dort lebenden Menschen einordnen. Quiz zu Satellitenbildern Darauf aufbauend soll den Lernenden bewusst werden, welche Vorteile Satellitenbilder im Gegensatz zu normalen Fotografien haben. Hierzu finden sie nähere Informationen in der Info-Box, in der das Verfahren der Veränderungsanalyse anschaulich erklärt wird. Auch hier schließt ein Quiz den zweiten Modulteil ab und leitet in den letzten Teil über. Kennenlernen der Methode "Change Detection" In der dritten Stunde steht die in der Fernerkundung oft verwendete Methode der Change Detection (Veränderungsanalyse) im Vordergrund. Das Computermodul zeigt hierzu zwei gegenübergestellte Bilder - vor und nach dem Tsunami. In der Info-Box wird der Aufbau eines Satellitenbildes (Raster, Pixel) sowie dessen Farbgebung erklärt. Darauf aufbauend erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie diese Farbinformationen genutzt werden können, um aus einem Bild eine thematische Karte abzuleiten und dass der Computer die Ähnlichkeiten der Farbwerte der einzelnen Pixel dazu nutzt, diese in Landbedeckungsklassen einzuteilen. Eigenständige Bearbeitung und Quiz Die Schülerinnen und Schüler haben nun die Aufgabe (Abbildung 4), über drei unter den Bildern angezeigte Regler die prozentualen Anteile der drei Grundfarben Rot, Grün, Blau auszuwählen. So können sie herausfinden, in welche Flächen man das dargestellte Gebiet einteilen kann und wie groß der tatsächliche Schaden ist. Als weiterführende und abschließende Fragestellung sollen sich die Lernenden über eventuelle Schutzmaßnahmen Gedanken machen und diese diskutieren. Ein Quiz rundet das Modul inhaltlich ab.

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.

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

In dieser Unterrichtseinheit zum Themenkomplex Temperatur und Energie unterscheiden die Lernenden mithilfe von Thermalbildern Oberflächen unterschiedlicher Temperatur voneinander. Dabei lernen sie den Zusammenhang zwischen Oberflächentemperatur, spezifischer Wärmekapazität und weiteren thermalen Objekteigenschaften kennen.Klimatisch unterscheiden sich Städte stark von ihrem Umland. Am Beispiel von Berlin sollen Lernende die Temperaturunterschiede in der Großstadt am Tag und in der Nacht erklären und bewerten. Eingebettet in diesen Kontext erkennen sie den Zusammenhang von Sonnenstrahlung und Wärmeenergie. Die von der Erde abgestrahlte Wärmeenergie wird von Satellitensensoren aufgenommen und in Thermalbildern visualisiert. Diese dienen den Schülerinnen und Schülern als Grundlage für ihre Untersuchungen. Darüber hinaus erhalten sie erste Einblicke in die Methodik der Fernerkundung (Kartenerstellung, Klassifikation). 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.Diese Unterrichtseinheit zum Themenfeld Temperatur und Energie soll die klimatischen Besonderheiten einer Großstadt verdeutlichen. Als wissenschaftliche Grundlage dient eine Einführung in die Methodik der Fernerkundung, mit deren Hilfe die Schülerinnen und Schüler in der Lernumgebung Temperaturunterschiede bestimmen und erste Einblicke in die Erstellung von Karten gewinnen. Inhalte und Einsatz im Unterricht Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung "Summer in the City". Screenshots veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zum Themenfeld Temperatur und Energie. Die Schülerinnen und Schüler können die Begriffe Spezifische Wärmekapazität, Reflexion und Absorption mit eigenen Worten erklären. können verschiedene Stoffe und Oberflächen anhand ihrer spezifischen Wärmekapazität einordnen. können die Erwärmung verschiedener Oberflächen im Tagesgang bewerten. können die Temperaturunterschiede verschiedener Oberflächen in Thermalbildern von Tag- und Nachtaufnahmen erkennen und benennen. können Thermalbilder auswerten, interpretieren und bewerten. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um den Themenkomplex Temperatur und Energie 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 "Summer in the City" ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Auf Windows-Rechnern wird das Modul durch Ausführen der Datei "SummerInTheCity.exe", unter anderen Betriebssystemen durch Klick auf die Datei "SummerInTheCity.swf" gestartet. Dafür ist der Adobe Flash Player ( kostenloser Download ) notwendig. Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der linken Leiste der Lernumgebung eingeblendet (Abbildung 1, Platzhalter bitte anklicken). Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik Temperatur und Energie liefert und eine übergeordnete Aufgabestellung benennt, gliedert sich der Hauptteil in zwei thematische Sequenzen, die neue Aufgaben sowie Info-Boxen mit 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 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 drei Teilbereiche 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. Einstieg Der erste Bereich des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist ein Professor zu sehen, der sich mit einem Getränk erfrischt, während er im Radio eine Hitzemeldung hört (siehe Abbildung 1). Mithilfe der Infobox (Abbildung 2) erhalten Schülerinnen und Schüler Hintergrundinformationen zum Thema "Spezifische Wärmekapazität". Ein kurzes Quiz schließt den einführenden Teil ab. Erst nach der Beantwortung der Fragen wird der folgende Bereich der Lernumgebung zugänglich. Der zweite Teil beginnt mit einem Tutorial, das die Lernenden in die Nutzung der Lernumgebung einweist. Inhaltlich beschäftigen sie sich mit der Darstellungsform von Thermalbildern und vergleichen die Temperaturunterschiede verschiedener Landoberflächen bei Tag. Ein Thermalbild sowie eine Landnutzungskarte können in das Hauptfeld gezogen und untersucht werden. Die Info-Box gibt Auskunft über die Besonderheit von Thermalbildern (Abbildung 3) und macht die Vorteile dieser Technologie deutlich. Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum letzten Teil der Lernumgebung über. Hier stehen den Lernenden neben den am Tag aufgenommenen Bildern auch Thermalbilder zur Verfügung, die dieselben Orte während der Nacht zeigen (Abbildung 4). Die Schülerinnen und Schüler sollen die Bilder vergleichen, mithilfe des Pipetten-Werkzeugs Flächen markieren und auf diese Weise unterschiedlich temperierte Flächen kartografisch herausarbeiten. Abschließend soll die übergeordnete Frage beantwortet werden, welcher Ort im Sommer als Aufenthaltsort am angenehmsten ist. Nach dem Absolvieren des Quiz haben die Lernenden das Modul erfolgreich beendet.

Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Astronomie- und Physik-Unterricht zum Thema Optik für Sie zusammengestellt. Die Optik (vom griech. opticos – "das Sehen betreffend") beschäftigt sich als Teilgebiet der Physik mit dem aus Photonen bestehenden Licht. Photonen werden gemäß dem Welle-Teilchen-Dualismus auch als Lichtteilchen bezeichnet, die je nach Beobachtung Teilcheneigenschaften oder Welleneigenschaften aufweisen können – man unterscheidet deshalb zwischen der geometrischen Optik und der Wellenoptik . Geometrische Optik In der geometrischen Optik wird Licht durch idealisierte (geradlinig gedachte) Lichtstrahlen angenähert. Dabei lässt sich der Weg des Lichtes (zum Beispiel durch optische Instrumente wie Lupe, Mikroskop, Teleskop, Brillen oder auch durch die Reflexion des Lichtes an einem Spiegel) durch Verfolgen des Strahlenverlaufes konstruieren; man spricht in diesem Zusammenhang auch von Strahlenoptik . Die dazu notwendigen Abbildungsgleichungen oder Linsengleichungen ermöglichen es, zum Beispiel den Brennpunkt einer optischen Linse zu bestimmen. Analog dazu kann auch die Brechung des Lichtes – beispielsweise durch eine Prisma – und die Aufspaltung in seine sichtbaren Anteile von violett bis rot ( Regenbogen-Farben ) mittels des Snelliu'schen Brechungsgesetzes beschrieben werden. Wellenoptik Die Wellenoptik beschäftigt sich mit der Wellennatur des Lichtes – dabei werde diejenigen Phänomene beschrieben, die durch die geometrische Optik nicht erklärt werden können. Bedeutende Elemente der Wellenoptik sind die Interferenz von sich überlagernden Wellenfronten, die Beugung beim Durchgang von Licht durch sehr kleine Spalten oder Kanten oder die Streuung von Licht an kleinen Partikeln, die in einem Volumen verteilt sind, die das Licht gerade durchdringt. Zudem kann die Wellenoptik auch Effekte beschreiben, die von der Wellenlänge des Lichtes bestimmt sind – man spricht in diesem Zusammenhang auch von Dispersion. Die häufig gestellte Frage "Warum ist der Himmel blau?" kann in diesem Zusammenhang erklärt werden. Oberflächlich auftretende Phänomene wie die Abgabe von Licht ( Lichtemission ) und die Aufnahme von Licht ( Lichtabsorption ) werden weitestgehend der Atom- und Quantenphysik (auch unter dem Begriff Quantenoptik ) zugeordnet. Die für den Unterricht an Schulen notwendigen Gesetze der Optik betreffen hingegen in erster Linie die Ausbreitung des Lichtes und sein Verhalten beim Durchqueren durchsichtiger Körper . Die hier vorgestellte Lerneinheit erläutert die Funktionsweise eines Satelliten, der das von der Erdoberfläche reflektierte Licht zur Bildaufnahme nutzt und dabei auch Wellenlängen jenseits des sichtbaren Lichts einbezieht. Zusätzlich zum Verständnis der physikalischen Inhalte lernen die Schülerinnen und Schüler auf diese Weise auch Aspekte der Fernerkundung kennen. Eine "Vermittlerfigur" in Form eines virtuellen Professors begleitet die Lernenden bei der Erforschung des elektromagnetischen Spektrums. Das Projekt FIS des Geographischen Institutes der Universität Bonn beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Dabei entstehen neben klassischen Materialien auch Anwendungen für den computergestützten Unterricht. Die Schülerinnen und Schüler sollen Reflexionseigenschaften unterschiedlicher Objekte kennen lernen. die Begriffe "Reflexion" und "Absorption" erklären und unterscheiden können. den Zusammenhang zwischen Objektfarbe und Reflexionseigenschaften erklären können. das elektromagnetische Spektrum kennen und verstehen, dass es neben dem sichtbaren Licht noch andere Wellenlängenbereiche gibt. die Grundlagen der Umwandlung der Reflexionswerte in Bildinformationen beschreiben können. die Entstehung von Falschfarbenbildern beschreiben können. Thema Dem Unsichtbaren auf der Spur: was sieht ein Satellit? Autoren Dr. Roland Goetzke, Henryk Hodam, Dr. Kerstin Voß Fach Physik Zielgruppe Klasse 7 Zeitraum 3-4 Stunden Technische Ausstattung Adobe Flash-Player (kostenloser Download) Planung Dem Unsichtbaren auf der Spur Die Unterrichtseinheit "Dem Unsichtbaren auf der Spur" beschäftigt sich mit dem Themenkomplex Optik und geht dabei vor allem auf Reflexion, Absorption und die Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums ein. Durch den Bezug zur Satellitenbildfernerkundung werden diese drei Bereiche miteinander verknüpft und ergänzt. Zunächst soll an einem einfachen Beispiel die Charakterisierung verschiedener Objekte hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Reflexions- und Absorptionseigenschaften untersucht werden. Weiterführend soll das gesammelte Wissen auf den Satelliten übertragen werden, so dass die Funktionsweise eines Satelliten verstanden wird. Als dritter Punkt wird dann neben der Betrachtung des sichtbaren Lichts der erweiterte Bereich des elektromagnetischen Spektrums (infrarotes Licht) mit einbezogen. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, Zusammenhänge zwischen elektromagnetischem Spektrum, Reflexion, Absorption sowie Aufnahme und Entstehung von Satellitenbildern zu verstehen. Aufbau des Computermoduls Das interaktive Modul gliedert sich in eine Einleitung und zwei darauf aufbauende Bereiche. Inhalte des Computermoduls Hier wird der Aufgabenteil mit den drei Bereichen Einleitung, Satellit und "Unsichtbares" Licht genauer beschrieben. Henryk Hodam studierte Geographie an der Universität Göttingen. In seiner Diplomarbeit setzte er sich bereits mit der didaktischen Vermittlung räumlicher Prozesse auseinander. Zurzeit arbeitet Herr Hodam als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt "Fernerkundung in Schulen". Dr. Kerstin Voß ist Akademische Rätin am Geographischen Institut der Universität Bonn und leitet das Projekt "Fernerkundung in Schulen". Sie studierte Geographie an der Universität Bonn und schloss ihre Dissertation 2005 im Bereich Fernerkundung ab. Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe des Reflexionsgesetzes beschreiben können, wie ein Bild durch Reflexion am ebenen Spiegel entsteht. in der verwendeten GEONExT-Konstruktion die Elemente Einfallswinkel, Ausfallwinkel, Gegenstand und Bild zuordnen können. mithilfe des Arbeitsblattes ein einfaches Konstruktionsverfahren für die Bildentstehung am ebenen Spiegel erarbeiten. die Ergebnisse mit einem Bildbearbeitungsprogramm, zum Beispiel dem kostenlosen GIMP, dokumentieren. Thema Reflexion am ebenen Spiegel mit GEONExT Autor Dr. Karl Sarnow Fach Physik Zielgruppe Klasse 8 Zeitraum 1 Stunde Voraussetzungen idealerweise pro Schülerin oder Schüler ein Rechner; Internetbrowser, Java Runtime Environment , GEONExT (kostenloser Download aus dem Netz), Bildbearbeitungssoftware (zum Beispiel GIMP) Die Schülerinnen und Schüler können offline oder online mit dem HTML-Arbeitsblatt arbeiten, in das die GEONExT-Applikation eingebettet ist. Voraussetzung ist, dass auf den Rechnern die benötigte Java-Abspielumgebung installiert ist. Falls dies nicht der Fall ist, bleibt das GEONExT-Applet in der Online-Version des Arbeitsblattes (siehe Internetadresse) für Sie unsichtbar. Mithilfe des Screenshots (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) können sich aber auch (Noch-)Nicht-GEONExTler einen Eindruck von dem Applet machen. Bereits Philosophen der Antike wie Empedokles (494-434 v. Chr.), Aristoteles (384-322 v. Chr.) und Heron von Alexandria (zwischen 200 und 300 v. Chr.), stellten Überlegungen und Mutmaßungen zur Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit an. Johannes Kepler (1571-1630) und René Descartes (1596-1650) hielten die Lichtgeschwindigkeit für unendlich, erst Olaf Christensen Römer (1644-1710) gelang 1676 der Nachweis der Endlichkeit. Heute kann an vielen Schulen mit Demonstrationsexperimenten die immer noch faszinierende Frage nach der Geschwindigkeit des Lichts experimentell untersucht und beantwortet werden. Der Foucaultsche Drehspiegelversuch ist jedoch vorbereitungsaufwändig für die Lehrkraft und enttäuschend im beobachteten Effekt für die Schülerinnen und Schüler. Auf einer Messung der Phasenverschiebung eines modulierten Lichtsignals beruhende Versuche sind für Lernende nicht einfach zu verstehen. Das RCL "Lichtgeschwindigkeit" arbeitet daher mit einem modifizierten Leybold-Versuch nach der auch für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I verständlichen Laufzeitmethode von Lichtimpulsen. Darüber hinaus können die Lernenden anhand selbst durchgeführter Messungen die Lichtgeschwindigkeit bestimmen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit als messtechnisches Problem erkennen. mit dem RCL "Lichtgeschwindigkeit" Messungen nach der Laufzeitmethode durchführen. aus Strecke-Zeit-Messwertpaaren möglichst genau die Lichtgeschwindigkeit bestimmen und den Messfehler abschätzen. sich mit geeigneten Materialien und Kenntnissen aus der geometrischen Optik und Mechanik weitere Bestimmungsmethoden (Olaf Christensen Römer, Hippolyte Fizeau, Jean Bernard Léon Foucault) erarbeiten und vortragen. eine Vorstellung von der Bedeutung der Lichtgeschwindigkeit in der Physik gewinnen. Thema Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe I (ab Klasse 10) und II Zeitraum Teil 1 für Sekundarstufe I oder II: 3 Stunden Teil 2 für Sekundarstufe II: 3 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang und Beamer Software Zeichenprogramm (zum Beispiel Paint) zur Auswertung des Oszilloskopbildes, Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) zur Auswertung der Messdaten

In dieser Unterrichtseinheit zu Satelliten setzen sich die Lernenden anhand der Fernerkundung mit dem Thema Optik auseinander. Dabei erkennen sie die Zusammenhänge zwischen elektromagnetischem Spektrum, Reflexion, Absorption und der Entstehung von Satellitenbildern. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Die hier vorgestellte Lerneinheit erläutert die Funktionsweise eines Satelliten, der das von der Erdoberfläche reflektierte Licht zur Bildaufnahme nutzt und dabei auch Wellenlängen jenseits des sichtbaren Lichts einbezieht. Zusätzlich zum Verständnis der physikalischen Inhalte lernen die Schülerinnen und Schüler auf diese Weise auch Aspekte der Fernerkundung kennen. Eine "Vermittlerfigur" in Form eines virtuellen Professors begleitet die Lernenden bei der Erforschung des elektromagnetischen Spektrums. Das Projekt "Fernerkundung in Schulen" (FIS) des Geographischen Institutes der Universität Bonn beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Dabei entstehen neben klassischen Materialien auch Anwendungen für den computergestützten Unterricht.Die Unterrichtseinheit "Was sieht ein Satellit? Dem Unsichtbaren auf der Spur" beschäftigt sich mit dem Themenkomplex Optik und geht dabei vor allem auf Reflexion, Absorption und die Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums ein. Durch den Bezug zur Satellitenbild-Fernerkundung werden diese drei Bereiche miteinander verknüpft und ergänzt. Zunächst soll an einem einfachen Beispiel die Charakterisierung verschiedener Objekte hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Reflexions- und Absorptionseigenschaften untersucht werden. Weiterführend soll das gesammelte Wissen auf den Satelliten übertragen werden, so dass die Funktionsweise eines Satelliten verstanden wird. Als dritter Punkt wird dann neben der Betrachtung des sichtbaren Lichts der erweiterte Bereich des elektromagnetischen Spektrums (infrarotes Licht) mit einbezogen. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, Zusammenhänge zwischen elektromagnetischem Spektrum, Reflexion, Absorption sowie Aufnahme und Entstehung von Satellitenbildern zu verstehen. Aufbau des Computermoduls Das interaktive Modul "Was sieht ein Satellit?" gliedert sich in eine Einleitung und zwei darauf aufbauende Bereiche. Inhalte des Computermoduls Hier wird der Aufgabenteil mit den drei Bereichen Einleitung, Satellit und "unsichtbares" Licht genauer beschrieben. Die Schülerinnen und Schüler lernen Reflexionseigenschaften unterschiedlicher Objekte kennen. können die Begriffe "Reflexion" und "Absorption" erklären und unterscheiden. können den Zusammenhang zwischen Objektfarbe und Reflexionseigenschaften erklären. lernen das elektromagnetische Spektrum kennen und verstehen, dass es neben dem sichtbaren Licht noch andere Wellenlängenbereiche gibt. können die Grundlagen der Umwandlung der Reflexionswerte in Bildinformationen beschreiben. können die Entstehung von Falschfarbenbildern beschreiben. Reflexion und Absorption - Alles was wir sehen Einführung in die Thematik, Zusammenhang zwischen Reflexion und Absorption So funktioniert ein Satellit Entstehung von Satellitenbildern anhand des unterschiedlichen Reflexionsverhaltens der Erdoberfläche Dem Unsichtbaren auf der Spur Elektromagnetisches Spektrum Beginn Die Unterrichtseinheit bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik der Satellitenbilder durch Animation und Interaktion nachhaltig zu vermitteln. Darüber hinaus sind die durchgeführten Analysen und Manipulationen des Satellitenbildes nur mithilfe eines Rechners durchführbar - ein Umstand, der den Lernenden den Computer nicht als reines Informations- und Unterhaltungsgerät, sondern auch als Werkzeug näher bringt. Das Modul ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Es wird durch Ausführen der Datei Reflexion_Startmanager.exe gestartet. Allgemeine Hinweise Das Computermodul besteht aus drei Bereichen, die aufeinander aufbauen. Zu Beginn ist die gelbe Navigationsleiste am linken Rand noch leer. Erst nach Bestehen eines kleinen Tests am Ende jeder Einheit wird das Icon für den jeweiligen Bereich sichtbar, so dass man später über die Navigationsleiste wieder dorthin zurück gelangen kann. Jeder Bereich enthält einen Aufgabenteil mit Fragestellungen. So können die Schülerinnen und Schüler den Kern des Problems erfassen, durch den Test überprüfen und damit interaktiv arbeiten. Der erste Teil des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. In einem kurzen Einführungstext erfahren die Schülerinnen und Schüler, was sie in dem Modul erkunden und lernen sollen. Sie können interaktive Versuche durchführen, indem sie am Bildschirm das Reflexionsverhalten verschiedener Gegenstände beobachten. Die Fragen unter "Aufgaben" geben Hinweise, worauf dabei zu achten ist. Als Abschluss des Modulteils ist das Bestehen eines kleinen Multiple Choice-Tests erforderlich. Satellit Im zweiten Bereich "So funktioniert ein Satellit" wird das unterschiedliche Reflexionsverhalten von Gegenständen auf die Landschaft übertragen. Mit dem Vorwissen aus der Einführung können die Schülerinnen und Schüler nun diesen Aufgabenteil im Zweiergespräch diskutieren. Abschließend wird das Verständnis wieder mit einem kleinen Quiz überprüft. Sind alle Fragen richtig beantwortet, wird man zum dritten Teil weitergeleitet. Unsichtbares Licht Im dritten Teil ("Dem Unsichtbaren auf der Spur") können die Schülerinnen und Schüler die vorangegangenen Inhalte auf ein echtes Satellitenbild übertragen. Auch hier sind sie aufgefordert, sich in Zweiergruppen auszutauschen und die Fragestellungen am Computer interaktiv zu bearbeiten. Nach richtiger Beantwortung der Testfragen fasst der virtuelle Professor die Erkenntnisse abschließend noch einmal kurz zusammen. Reflexion Im ersten Teil des Lernmoduls werden die Schülerinnen und Schüler zunächst in die Thematik der Reflexion eingeführt. Nachdem sie das Lernprogramm starten, sehen sie zunächst eine relativ dunkle Bildschirmoberfläche. Um die Bedeutung des Lichts hervorzuheben, werden die Lernenden zunächst aufgefordert das Licht anzuschalten. Erst nach Einschalten aller relevanten Geräte (Licht, Kamera und Bildschirm) funktioniert der Versuch. Die Kamera lässt sich mit dem Mauszeiger ansteuern und entlang der Schiene hin- und herbewegen. Indem die Schülerinnen und Schüler mit dem virtuellen Professor spielerisch einen Versuch durchführen, erfahren sie, wie verschieden die Objekte auf dem Tisch - ein Kaktus, eine Chilischote, ein Hühnerei und eine schwarze Arbeitsunterlage - das Licht der Lampe reflektieren. Auf dem Bildschirm können sie nachvollziehen, in welchem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts ein Objekt sehr viel beziehungsweise sehr wenig reflektiert. So können die Lernenden den Zusammenhang zwischen Objektfarbe und Höhe der Reflexion in den verschiedenen Wellenlängenbereichen herleiten. Absorption Um den Begriff der Absorption näher zu verdeutlichen, ist als Besonderheit eine schwarze Arbeitsunterlage integriert. Die Lernenden sollen zu der Frage angeregt werden, warum auf dem Bildschirm keine Ausschläge zu erkennen sind, wenn sich die Kamera über der Arbeitsunterlage befindet. Die Fragen, die sich unter "Aufgabe" finden, geben Arbeitshinweise zur Versuchsdurchführung (Abbildung 2, zum Vergrößern anklicken). Zur Überprüfung und Festigung des Gelernten ist ein Test integriert, den man über einen Button unten rechts im Bild erreicht (Box mit Fragezeichen). Aufnahme der Erdoberfläche Im zweiten Modulteil soll das Wissen aus dem virtuellen Labor übertragen werden. Ziel ist es, grundsätzlich die Funktionsweise eines Satelliten zu verstehen. Die Schülerinnen und Schüler erfahren, dass Satelliten die Erdoberfläche ähnlich aufnehmen wie zuvor die Kamera die Gegenstände auf dem Tisch im Labor. Ein Satellit misst vergleichbar einer Kamera beziehungsweise eines Spektroradiometers die von der Erdoberfläche reflektierte Strahlung. Darüber hinaus sollen die Schülerinnen und Schüler erfahren, dass die gemessenen Reflexionssignale zu Bildinformation verarbeitet werden können. Die Moduloberfläche des zweiten Teils zeigt zu Beginn eine skizzierte Landschaft über die ein Satellit hinweg fliegt (Abbildung 3). Am Boden zeigt ein rotes Quadrat an, welchen Ausschnitt der Satellit aktuell aufnimmt. Visualisierung Die Lernenden können mit dem Button "Bild übertragen" den aktuellen Ausschnitt der Landschaft visualisieren. Zur Förderung der visuellen Kompetenzen sowie der Sprachkompetenzen werden die Schülerinnen und Schüler dazu aufgefordert die Landschaft zu charakterisieren. Die Bilddarstellung erfolgt im rechten Teil des Bildschirmfensters über ein Farbbild und drei Grauwertbilder. Neben dem Farbbild wird für die Wellenlängenbereiche Blau, Grün und Rot das jeweilige Grauwertbild eingeblendet. Links neben den Bildern ist als zusätzliche Informationsquelle ein Diagramm integriert, in welchem für jedes Bildpixel die Höhe der Reflexion in den drei Wellenlängenbereichen angezeigt wird. Abschließend sollen sich die Lernenden mit der Frage beschäftigen, wie ein Satellit Bilder der Erdoberfläche erzeugt und wie ein Farbbild entsteht. Dritter Bereich: "unsichtbares" Licht Elektromagnetisches Spektrum Im dritten und letzten Teil des Lernmoduls erfolgt eine Erweiterung in der Betrachtung des elektromagnetischen Spektrums: Lernende können sich darüber informieren, dass das Spektrum auch aus weiteren Wellenlängenbereichen besteht. Einige dieser Bereiche des elektromagnetischen Spektrums können vom Satelliten bei der Bilderzeugung zusätzlich genutzt werden. Farbige Satellitenbilder Entsprechend enthält der dritte Modulteil statt einer schematischen Landschaftsskizze ein hochaufgelöstes Satellitenbild als Grundlage. Ähnlich wie im vorherigen Kapitel kann ein Bild übertragen und visualisiert werden. Der Unterschied besteht darin, dass neben den drei Wellenlängenbereichen des sichtbaren Lichts ein vierter Kanal aus dem Bereich des Infraroten Lichts zur Verfügung steht. Die Lernenden können somit aus den vier Kanälen drei auswählen und zur Erstellung eines Farbbildes jedem Kanal eine der Farben Rot, Grün oder Blau zuweisen (Abbildung 4). Durch Mausklick in das Farbbild am rechten oberen Bildschirmrand werden die Reflexionswerte für die einzelnen Wellenlängenbereiche angezeigt. Sie erscheinen als Kurve im elektromagnetischen Spektrum am oberen Bildschirmrand. Über die Kombination der Informationen sollen die Lernenden sich mit dem Begriff Falschfarbenbild auseinandersetzen und erklären können, warum zum Beispiel bei der Kanalkombination Infrarot - Rot - Grün die Vegetationsflächen im Farbbild rot dargestellt werden.