Der Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie sowie der elektronischen Datenverarbeitung in den Gesundheitsberufen schreitet immer mehr voran. Ein motivierendes und sehr effektives Mittel der Lernerfolgskontrolle ist die "Magische Wand".Diese spielerische Methode dient der Wiederholung, Überprüfung und Festigung der Themeninhalte der elektronischen Datenverarbeitung für die Gesundheitsberufe. Die Schülerinnen und Schüler aus diesem Bereich (Arzthelferinnen, Zahnmedizinische Fachangestellte und andere) lernen durch dieses Quiz eine neue Art der Stoffwiederholung kennen, die ihnen Spaß am Lernen vermitteln soll. Der Schwerpunkt der Stunde liegt auf der Wiederholung und Übung der bisherigen Lerninhalte zur EDV als Vorbereitung auf die anstehende Klassenarbeit.Der hier vorgestellten Unterrichtsstunde ging die Behandlung folgender Inhalte voran: Einteilung der Hardware nach dem EVA-Prinzip Einteilung der Software in Betriebssysteme, Anwendungsprogramme, Branchensoftware Internet und E-Mail Office, DIN-Richtlinien, Word, Excel Unterrichtsablauf Auf dieser Seite finden Sie die Beschreibung des Unterrichtsverlaufs mit den dazugehörigen Arbeitsmaterialien. Die Schülerinnen und Schüler sollen ihr theoretisches Wissen zur elektronischen Datenverarbeitung und Kommunikation wiederholen und vertiefen. überprüfen, ob sie die für die Klassenarbeit relevanten Inhalte beherrschen. durch die gemeinsame Beantwortung der Fragen ihr Sozialverhalten durch die Vorgabe beziehungsweise Einhaltung der Spielregeln üben und gemeinsam eine Lösungsentscheidung treffen. das Spiel "Magische Wand" als Methode des Lernens kennen lernen. Thema Wissenspiel für den EDV-Unterricht - im Gesundheitsbereich Autor Josef Schwickert Fach EDV / Kommunikation Zielgruppe Berufsschülerinnen und Berufsschüler im Gesundheitsbereich (Arzthelferinnen, Zahnmedizinische Fachangestellte) Zeitumfang 1 Unterrichtsstunde Technische Voraussetzungen 1 Lehrer-PC, bzw. Laptop mit Beamer Die Aufgaben und Fragen sind so konstruiert, dass sie innerhalb einer Unterrichtsstunde bearbeitet werden können. Die Gruppeneinteilung sollte durch die Lehrperson vor dieser Unterrichtsstunde erfolgen, damit eine gleichmäßige Leistungsstärke der Gruppen sichergestellt wird. Alternativ kann dies auch zufällig mithilfe eines Kartenspiels erfolgen. Als Vorbereitung auf das Wissensspiel werden die Spielregeln und der Arbeitsauftrag besprochen. Die Themengebiete des Wissensspiels spiegeln die Inhalte der letzten Unterrichtsstunden wieder. Es spielen zwei Gruppen gegeneinander. Jedes Gruppenmitglied muss mindestens einmal eine Frage beantworten. Bestimmen sie deshalb im Vorhinein die Reihenfolge der Gruppensprecher. Die erste Gruppe wählt eine Frage (nach gewünschtem Schwierigkeitsgrad) aus - für die Beantwortung der Frage beraten sich die Gruppenmitglieder kurz miteinander - der Gruppensprecher gibt für seine Gruppe die Antwort. Die erste Antwort gilt! Ist die Antwort richtig, erhält die Gruppe die entsprechende Punktzahl (wird in € angegeben). Ist die Antwort falsch, bekommt die Gruppe keine Punkte und die andere Gruppe erhält die Möglichkeit, die Frage zu beantworten. Die Lernenden haben selbst die Möglichkeit zu bestimmen um welchen Punktwert gespielt werden soll. Zum einen soll die Spannung der Spielsituation bis zum Ende erhalten bleiben, zum anderen werden dadurch gruppendynamische Prozesse aufgrund der Entscheidungsfindung gefördert. Während die beiden Schülergruppen im Rahmen eines Wettbewerbs gegeneinander antreten, wird das Spiel von der Lehrperson geleitet. Die beiden Gruppen wechseln sich mit der Beantwortung der Fragen ab. Dabei wird die Bearbeitung der Aufgaben aber in beiden Gruppen gleichzeitig erfolgen, so dass zum einen bei einer Falschantwort die andere Gruppe die Möglichkeit hat, die Aufgabe zu lösen; zum anderen wird somit auch für die andere Gruppe der Übungscharakter sichergestellt. Der Punktgewinn und -verlust wird in Excel für jede Gruppe separat festgehalten. Der Spielstand errechnet sich aus den hinterlegten Excel-Formeln automatisch und ist für alle Spielteilnehmer ersichtlich. Nach Spielablauf wird die Siegergruppe ermittelt und der Beobachtungsbogen analysiert. Nach Beendigung des Wissensspiels werden in einer Wiederholungsphase alle nicht beantworteten Fragen aus dem gesammelten Themenspeicher gemeinsam gelöst. Zusätzlich werden die Fragen und Musterlösungen zur Sicherung ausgeteilt. In der Reflexion sollen die Lernenden dann beurteilen, ob sie die Form der "Magischen Wand" für eine geeignete Methode halten, um Inhalte zu wiederholen.

Dieses Unterrichtsprojekt für das Fach Spanisch wählt einen kreativen Ansatz für die inhaltliche Auseinandersetzung mit dem Kurzroman "Soñar un crimen". Die Schülerinnen und Schüler drehen einen Film zur Lektüre oder fertigen alternativ eine Fotostory an.Der Kurzroman "Soñar un crimen" von Rosana Acquaroni Muñoz, der sich bereits für den Einsatz im ersten Lernjahr Spanisch eignet, lässt sich auf vielfältige Art und Weise im Fremdsprachenunterricht behandeln. Nach der Lektüre der Ganzschrift drehen die Jugendlichen einen Film im Zeitraum von circa drei Wochen oder fertigen alternativ eine Foto-Story zum Buch innerhalb von zwei Wochen an. Unterricht mit Lebensweltbezug Heute sind Videos auf YouTube oder in sozialen Netzwerken ein fester Bestandteil der Lebenswelt der meisten Jugendlichen. Die Verfilmung einer Lektüre mit einem Smartphone wirkt daher motivierend und weckt das Interesse. Handys sind aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler nicht mehr wegzudenken. Mit ihrer Nutzung sind sie bestens vertraut. Aus diesem Grund bietet es sich an, genau dort anzuknüpfen und dieses Medium für den eigenen Unterricht zu nutzen. Das Projekt kann im Unterricht starten und mit einem Abgabetermin außerschulisch fortgesetzt werden. Ablauf der Unterrichtseinheit Ablauf der Unterrichtseinheit "Soñar un crimen" Hier wird der Ablauf der Unterrichtseinheit "Soñar un crimen" in einzelnen Schritten erläutert. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Lektüre inhaltlich, indem sie die zentralen Szenen verfilmen und mit Texten versprachlichen. entscheiden, welche Szenen beachtenswert und wichtig sind. entwickeln Ideen zum vorgegebenen Inhalt der Lektüre. üben sich im Darstellen. transkribieren zentrale Textaussagen. sprechen frei in der Zielsprache. verbessern ihre Aussprache und Sprachkompetenz. wenden ihren spanischen Wortschatz an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Kamera-Operationen anwenden. üben sich in der digitalen Präsentation von Ergebnissen. erarbeiten sich Grundkenntnisse der Videoschnitt-Technik. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler helfen einander bei der Arbeit. verständigen sich miteinander. treffen Regelungen (Location, Dreh, zusätzliche Treffen, Schnitt et cetera) und halten diese ein. Vorbereitung Die Schülerinnen und Schülern lesen in einer vorangegangenen Unterrichtseinheit die Ganzschrift "Soñar un crimen" von Rosana Acquaroni Muñoz. Als motivierender Abschluss der Unterrichtseinheit steht die Verfilmung der Lektüre an. Kreativphase zum Einstieg Die Jugendlichen sollen mithilfe eines Arbeitsleitfadens in Gruppen Überlegungen zu dem Projekt anstellen. Sie erhalten zur Orientierung Arbeitsblatt 1 (Fotostory - Arbeitsblatt 2) mit Vorgaben. Anschließend bilden sie Gruppen, erstellen einen Ablaufplan und treten sowohl innerhalb der Gruppe als auch mit der Lehrkraft in Dialog. Schritt 1: Vorüberlegungen Die Schülerinnen und Schüler überlegen, was fotografiert beziehungsweise gefilmt werden soll und wählen eine geeignete Location aus. Anschließend ist die Frage zu klären, wer welche Rolle einnimmt und was für die Filmaufnahmen alles benötigt wird, zum Beispiel ein Smartphone, eine Kamera oder Verkleidungsutensilien. Schritt 2: Filmaufnahmen Im zweiten Schritt filmen die Jugendlichen die zuvor ausgewählten Schlüsselszenen des Romans. Wenn die Schülerinnen und Schüler zum ersten Mal einen Film erstellen, sollte das Filmmaterial maximal 15 Minuten lang sein. Schritt 3: Auswerten der Aufnahmen und Schnitt Nachdem alle gewünschten Szenen aufgenommen wurden, werden diese in einem Videoschnittprogramm bearbeitet. Die Lehrkraft sollte mit den Schülerinnen und Schülern vorab besprechen, welche Software/App verwendet werden kann. In der Regel stehen für die Smartphones der Jugendlichen gute Apps zur Verfügung, mit denen die Videos einfach und schnell zusammengeschnitten werden können, zum Beispiel die App Imovie für Apple-Betriebssysteme. Hat sich die Klasse für die Gestaltung einer Fotostory entschieden, stehen in dieser Phase des Projekts das Entwickeln der Aufnahmen und das Erstellen eines Heftes an. Schritt 4: Untertiteln und Vertonen der Szenen In diesem Schritt werden die Szenen mit den erarbeiteten Texten untertitelt. Zusätzlich oder alternativ können die Videosequenzen mit CC-lizenzierte Musik im Unterricht nutzen untermalt werden. Für das Projekt Fotostory werden in diesem Schritt die Texte zu den passenden Fotos platziert. Schritt 5: Überprüfung Die Aufnahmen und Texte werden abschließend auf ihre Richtigkeit überprüft, dann kann das Projekt exportiert werden. In der Klasse kann gemeinsam entschieden werden, ob die fertigen Videos beziehungsweise Fotostorys im Rahmen eines Blogs oder einer Ausstellung vorgestellt werden.

Mit diesem Unterrichtsmaterial zur digitalen Bildbearbeitung gehen Schülerinnen und Schüler der Frage auf den Grund, wie digitale Bilder aufgebaut sind und welche Informationen sie enthalten. Dabei verstehen sie die Anordnung von Pixeln und erfahren, wie deren Informationen auf dem Computer abgespeichert werden. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar. Zentrales Element dieser Unterrichtseinheit ist der Entstehungsprozess und der Bildaufbau eines digitalen Bildes. Mithilfe einer interaktiven Lernumgebung wird ausgehend vom binären Zahlensystem hergeleitet, wie der Computer Informationen in Bits und Bytes abspeichert und diese für das menschliche Auge sichtbar macht. Im Zentrum der Einheit steht ein digitales Luftbild, dessen Mängel von den Schülerinnen und Schülern erkannt und korrigiert werden sollen. Diese 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. Inhalte und Einsatz der Lernumgebung im Unterricht Hier finden Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung. Die einzelnen Inhalte werden beschrieben und Einsatzmöglichkeiten werden vorgestellt. Die Schülerinnen und Schüler erklären den Aufbau eines digitalen Bildes. wenden das binäre Zahlensystem an und rechnen binäre Zahlen in Dezimalzahlen um. nennen den Wertbereich von 8 Bit. manipulieren die Grauwerte eines digitalen Bildes (durch Ändern der Grauwerte einzelner Pixel und durch Histogrammstreckung). erklären ein Histogramm. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit "Bildaufbau digitaler Fotografien" 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 "1-0-Spalte-Reihe-Bild.exe" gestartet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "1-0-Spalte-Reihe-Bild.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt. Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der linken Leiste der Lernumgebung eingeblendet. Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik "Bildaufbau digitaler Fotografien" 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. 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. Einleitung Der erste Bereich des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist die Außensicht auf die Welt zu sehen, auf der der Entstehungsprozess eines Satellitenbildes dargestellt wird (siehe Abbildung 1). Erst nachdem die Schülerinnen und Schüler die drei Stationen der Grafik gelesen haben, können sie in das nächste Kapitel springen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit dem Aufbau digitaler Fotografien. Im "Info"-Bereich erhalten die Schülerinnen und Schüler erste Hintergrundinformationen über die Entstehung, Bedeutung und den Aufbau von Pixeln. Dieses Wissen sollen sie anschließend auf das dargestellte Satellitenbild anwenden und verstehen, warum das dargestellte Bild "verrauscht" ist (Abbildung 2). Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum nächsten Teil über. Der dritte Teil des Moduls zeigt den Ausschnitt des Satellitenbildes nun klarer: Es handelt sich um die Freiheitsstatue in New York. Mithilfe unterschiedlicher Werkzeuge können die Schülerinnen und Schüler einzelne Pixel verändern und somit Einfluss auf das Gesamtbild nehmen. Im "Info-Bereich" stehen den Lernenden gleichzeitig weitergehende Informationen über den Zusammenhang zwischen binären Zahlen und Dezimalzahlen zur Verfügung, die ihnen genauere Einblicke in die Arbeitsweise von Computern erlauben sowie tieferes Verständnis des Bildaufbaus liefern (Abbildung 3). Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum letzten Teil der Lernumgebung über. Aufbauend darauf steht den Schülerinnen und Schülern im letzten Teil des Moduls die zusätzliche Funktion des Histogramms zur Verfügung. Mithilfe dieses interaktiven Werkzeugs wird den Lernenden ermöglicht, die Verteilung der Graustufen in dem Bild zu beobachten und zu verändern (Abbildung 4). Dieses sogenannte "Stretching" wird auch bei Bildbearbeitungsprogrammen genutzt, um den Kontrast eines Bildes zu verändern. Auch hierfür stehen den Schülerinnen und Schülern Hintergrundinformationen im "Info"-Bereich zur Verfügung. Ein Quiz schließt das vierte Kapitel und damit die Arbeit mit dem Modul ab.

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.

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

In dieser Unterrichtseinheit zu Radarsystemen erhalten die Lernenden mithilfe ausgewählter Radarbilder einen Überblick über die Möglichkeiten zur Erfassung von Veränderungsdynamiken an der Erdoberfläche. Diese Erkenntnisse werden mit Hintergrundwissen zu dem Thema Radarfernerkundung sowie grundlegendem Wissen über Eigenschaften von Mikrowellen ergänzt. In der modernen Beobachtung der Erdoberfläche und ihrer Veränderungsdynamik sind Radarsysteme von entscheidender Bedeutung. Sie erlauben es, großflächige Oberflächenstrukturen selektiv zu erfassen und zu klassifizieren. Mithilfe von Radarfernerkundung können Veränderungen beispielsweise von Vegetationsverteilungen oder Gletschern detektiert werden. Die Unterrichtseinheit vermittelt grundlegendes Wissen zu Radarsystemen und zeigt auf, wie man mit Fernerkundungsmethoden Oberflächenstrukturen und -veränderungen detektieren kann. Die Bereiche des elektromagnetischen Spektrums unterscheiden sich durch ihre Frequenzen und Wellenlängen. Infrarotwellen haben zum Beispiel eine tausendfach kleinere Wellenlänge als Mikrowellen. Die unterschiedliche Beschaffenheit des Geländes übt einen großen Einfluss auf die Radarbilder aus. Heutige Radarsysteme besitzen die Fähigkeit, verschiedene Arten von Mikrowellen auszusenden, die sich in ihrer Wellenlänge und Polarisation erheblich unterscheiden. So haben "kleine" Mikrowellen eine Wellenlänge von 0,2 mm, "große" Mikrowellen hingegen eine von 20 cm. Wellenlänge und Polarisation bestimmen die Eindringtiefe in das beobachtete Gelände. Zielsetzung Das Ziel der Unterrichtseinheit "Radar" ist das Verständnis grundlegender Eigenschaften elektromagnetischer Wellen und ihrer Anwendungsmöglichkeiten in Radarfernerkundungssystemen. Ferner schult die Unterrichtseinheit den Umgang mit abstrakten Darstellungen (Satellitenbilder) von bekannten Landschaftseinheiten. Zusammenarbeit mit der Universität Bonn 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. FIS 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 50EE0932 gefördert. Inhalte und Einsatz der Unterrichtseinheit "Die Erde im Radar" im Unterricht Hier erhalten Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung. Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu den Themenfeldern "Mikrowellen" und "Radarfernerkundung". Die Schülerinnen und Schüler lernen grundlegende Eigenschaften von elektromagnetischen Wellen und Radarfernerkundsystemen kennen. analysieren die Veränderungsdynamik im Braunkohle-Abbau. bekommen ein Verständnis für die Zusammenhänge zwischen Landoberfläche, Rückstreuung und Radarfernerkundungssystemen. 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 "Mikrowellen_aus_dem_ All.exe". Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "Mikrowellen_aus_dem_ All.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 (Abb.1). Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik liefert und eine übergeordnete Aufgabenstellung benennt, gliedert sich der Rest des Moduls in zwei Sequenzen: Der erste Teil bietet Hintergrundinformationen zum Thema. Im zweiten Teil werden die Schülerinnen und Schüler aktiv und wenden eigenständig Bildbearbeitungsmethoden zur Lösung von entsprechenden Aufgaben an. Den Abschluss eines jeden Bereichs bildet ein Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich. 1. Einleitung Nach dem Start des Lernmoduls sehen die Schülerinnen und Schüler einen Einführungskasten, der kurz in das Thema Radar einleitet und den Aufbau der Lernsequenz erklärt. Das Bild des Mackenzie-Flusses zeigt bereits eine Anwendungsmöglichkeit der Radarfernerkundung auf. Der erste Teil des Lernmoduls legt als Hintergrundwissen die Grundlagen für die spätere Arbeit mit den Satellitenbildern im zweiten Modulteil. Dieser Teil besteht aus zwei Rubriken. "Radarfernerkundung" (1) und "Radardaten" (2). In Kapitel 1 erfahren die Schülerinnen und Schüler zunächst Grundsätzliches über Radarsysteme und die verwendeten Wellenlängenbereiche. Mithilfe der Animation kann das Verständnis zu Wellenlängen vertieft werden. Durch Aktivieren der verschiedenen Wellenlängenbereiche erfahren die Schülerinnen und Schüler, welche Auswirkungen unterschiedliche Wellenlängen auf die Eindringtiefe der Mikrowellen haben. So werden die Wellen des eher kurzwelligen X-Bandes bereits von den Baumkronen zurückgeworfen, während die eher langwelligen Wellen des L-Bandes bis zum Waldboden durchdringen können und erst dort zurückgeworfen werden. Im zweiten Modulteil stehen den Schülerinnen und Schülern mehrere Einzelbilder zu Verfügung, die zu verschiedenen Monaten aufgenommen wurden. Die aufgenommenen Szenen zeigen das Braunkohle-Abbaugebiet Garzweiler am Niederrhein. Deutlich zu sehen sind die terrassenförmigen Abbruchkanten sowie die Bagger (weiß, im rechten Bereich des Gebietes). Die Schülerinnen und Schüler können selbstständig durch Aktivieren der verschiedenen Bilder die Veränderungen der Grube sowie der Position der Bagger detektieren. Durch Ziehen der Bilder in die Formel A - B kann die Veränderung pixelweise berechnet werden. 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.

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.