Smart Cities: vernetzt, digital, nachhaltig

Unterrichtseinheit

Ausgehend vom Begriff "Internet der Dinge" lernen die Schülerinnen und Schüler in dieser Unterrichtseinheit die zentralen Eigenschaften und Merkmale von Smart Cities kennen. Vor dem Hintergrund der Aspekte Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Klimaschutz und Sicherheit und gesellschaftlicher Teilhabe geht es sowohl um die Chancen als auch Herausforderungen, die mit der digitalen Transformation von Städten verbunden sind, und um welche Rolle jeder Einzelne dazu beitragen kann. So entwickeln sie unter anderem eigene Ideen für ihren Heimatort auf dem Weg zur Smart City.

  • Geographie / Jahreszeiten / Technik / Sache & Technik / Religion / Ethik / Fächerübergreifend
  • Sekundarstufe II
  • 4 Unterrichtsstunden
  • Arbeitsblatt, Diskussion, kooperatives Lernen, Arbeitsblatt interaktiv, Lernspiel, Ablaufplan, Quiz
  • 5 Arbeitsmaterialien

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Mithilfe dieser Unterrichtseinheit setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Thema Smart City auseinander. Sie erfahren, was sich hinter dieser Bezeichnung verbirgt, durch welche Merkmale sich digitalisierte, vernetzte Städte auszeichnen und welche Städte in Deutschland und der Welt sich schon auf dem Weg zur Smart City befinden. Vor dem Hintergrund aktueller gesamtgesellschaftlicher Veränderungen geht es auch um die Aspekte Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Klimaschutz und Sicherheit. Dabei befassen sich die Lernenden sowohl mit den Chancen als auch den Risiken von smarten Städten.

Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial- / Aktionsform

Didaktisch-methodischer Kommentar

Digitalisierung und Technologie bestimmen zunehmend den Alltag. Gleichzeitig wird es vor dem Hintergrund des Klimawandels wichtig, sparsam und effizient mit immer knapper werdenden Ressourcen umzugehen sowie über nachhaltigere Alternativen nachzudenken und in den Alltag zu integrieren. Das betrifft nicht nur einzelne Gebäude, sogenannte Smart Homes oder Smart Buildings, sondern ganze Städte. Viele von ihnen in Deutschland und der Welt haben sich auf den Weg zur sogenannten Smart City begeben. Durch welche Merkmale zeichnen sich diese digitalen, vernetzten Städte aus? Welche Rolle kann dabei jeder Einzelne spielen? Gibt es auch schon in Deutschland Smart Cities? Inwieweit werden solche Vorhaben von der Bundesregierung gefördert? Welche Chancen aber auch technischen, gesellschaftlichen Herausforderungen sind mit der digitalen Transformation verbunden? Welche Folgen hat die Bereitstellung und Nutzung auch personenbezogener Daten auf den Datenschutz und die Datensicherheit? Hier setzt die vorliegende Unterrichtseinheit an.

Umsetzung der Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit bietet Schülerinnen und Schülern einen grundlegenden Überblick zum Thema Smart Cities. Unter der Nutzung des Schaubildes auf dem Arbeitsblatt "Internet der Dinge und Smart Cities: Was ist das?" definieren die Lernenden in einem ersten Schritt den Begriff Smart Living. Zur inhaltlichen Unterstützung können hier von der von der Lehrkraft die Materialien der Unterrichtseinheit "Smart Home: smart leben, lernen und arbeiten in Gegenwart und Zukunft" herangezogen werden. Darauf aufbauend setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Begriff Internet der Dinge (IoT) auseinander. Unter der Nutzung der dazu auf dem Arbeitsblatt "Internet der Dinge und Smart Cities: Was ist das?" hinterlegten Informationen verfassen sie dazu in Einzelarbeit eine Definition von maximal 300 Wörtern und präsentieren diese im Plenum. Anschließend tragen sie gemeinsam in der Klasse beispielhafte IoT-Anwendungen zusammen und fixieren diese schriftlichen an der Tafel/dem Whiteboard und auf Papier. Die Erstellung einer Mindmap zum Begriff Smart City rundet den ersten Komplex der Unterrichtseinheit ab. Unter Berücksichtigung der Aspekte Digitalisierung, Sicherheit, Nachhaltigkeit und Klimaschutz sind die Schülerinnen und Schüler aufgefordert, ihre Assoziationen schriftlich festzuhalten. Als Hilfestellung kann dazu im Vorfeld die h5p-Anwendung "Smarter Wortwürfel" genutzt werden.

Die Auseinandersetzung mit den zentralen Merkmalen und Eigenschaften von Smart Cities bildet den zweiten Teil der Unterrichtseinheit. Hierfür steht das Arbeitsmaterial "Handlungsfelder in einer Smart City" bereit. Dabei geht es auch um die Frage, inwieweit Smart Cities einen Beitrag für mehr Nachhaltigkeit und Umweltschutz leisten können, aber auch, welche Chancen und Herausforderung damit verbunden sind. Neben einem Essay, das einen Tag in einer Smart City aus der Sicht der Lernenden beschreibt, bildet eine Pro- und Contra-Diskussion zur Frage "Brauchen wir digitale vernetzte Städte?" den Kern dieser Unterrichtsphase. Sowohl das Essay als auch die Sammlung der Pro- und Kontra-Argumente können, je nach zur Verfügung stehender Zeit und Leistungsniveau der Lernenden, als Hausaufgabe aufgegeben werden. Verschiedene in der Literaturübersicht hinterlegte Materialien können dabei für die Lehrkraft als auch für die Schülerinnen und Schüler als Recherchequelle herangezogen werden. Im Rahmen der Pro- und Contra-Diskussion sind die zentralen Argumente für und gegen vernetzte Städte schriftlich zu fixieren.

Im dritten Teil der Unterrichtseinheit portraitieren die Lernenden ausgewählte europäische und deutsche Städte, die sich auf den Weg zur Smart City begeben haben. Als Recherche- und Informationsgrundlage dienen ihnen dabei unter anderem die in der Literaturübersicht hinterlegten Quellen sowie die Webseite der Nationalen Dialogplattform Smart City. Die Portraits deutscher Städte, die auf dem Infoblatt "Smart Cities in Deutschland und der Welt" nach den hinterlegten Fragestellungen zu erstellen sind, sind von den Lernenden per Smartphone als kurzes Videostatement zu fixieren und in der Klasse zu präsentieren. Unter Nutzung der auf dem Infoblatt hinterlegten Fakten zur südkoreanischen Smart City Songdo sind die Schülerinnen und Schüler auch aufgefordert, sich sowohl mit den Chancen als auch den Risiken einer vernetzten, digitalisierten Stadt mit öffentlichen und privaten Orten zu befassen. Dabei ist im Rahmen einer gemeinsamen Plenumsdiskussion besonders der Aspekt des Datenschutzes, der Datensicherheit sowie der Persönlichkeitsrechte in den Blick zu nehmen.

Das Quiz "Das clever-und-smart-Quiz" dient als Abschluss der gesamten Unterrichteinheit. Damit wiederholen und festigen die Schülerinnen und Schüler das zuvor erlangte Wissen.

Zusatzaufgabe: Projektwoche – Die eigene Heimatstadt als Smart City

Als Zusatzaufgabe bietet sich die Auseinandersetzung der Frage an, inwieweit sich der eigene Heimatort der Lernenden schon auf den Weg zur Smart City begeben hat. Diese sind von den Schülerinnen und Schülern unter der Nutzung lokaler Medien zu recherchieren. Auch eine gemeinsame Anfrage im örtlichen Bürgerbüro kann Aufschluss geben. Die Ergebnisse sind schriftlich zu dokumentieren. Im Rahmen eines Ideenlabors tragen die Schülerinnen und Schüler anschließend eigene Vorschläge und Visionen zusammen, wie ihr Heimatort die Transformation zur Smart City vollziehen kann. Die Ideen können schriftlich, als analoge oder digitale Collage, Videoclip, Podcast, Simulation oder Modell umgesetzt werden. Im Rahmen einer Ausstellung (digital oder analog) werden die Rechercheergebnisse und die Ideen präsentiert und veröffentlicht. Diese kann auch der Öffentlichkeit außerhalb der Schule, zum Beispiel für Eltern oder die Vertretung der Stadtverwaltung zugänglich gemacht werden. Für die Anfrage der entsprechenden Vertreterinnen und Vertreter sollte die Lehrkraft oder die Schulleitung unterstützend helfen.

Einsatzmöglichkeiten

Die Unterrichtseinheit ist für die Klassenstufen 11 bis 12/13 der Sekundarstufe II geeignet. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf den Fächern Geografie, Technik sowie Sozial- und Gemeinschaftskunde. Die Auseinandersetzung mit Fragen der gesellschaftlichen Teilhabe aller am digitalen Transformationsprozess von Städten und Gemeinden sowie Aspekte des Datenschutzes und der Datensicherheit bieten darüber hinaus Anknüpfungspunkte für den Ethikunterricht. Die Zusatzaufgabe sollte im Rahmen des zeitlichen Umfangs in einer Projektwoche realisiert werden und eignet sich somit auch für den fachübergreifenden und fächerverbindenden Unterricht.

Thematisch verwandte Unterrichtseinheiten aus dem Dossier

Die Schülerinnen und Schüler sollten bereits über grundlegendes Wissen rund um die Themen Smart Home und Smart Building verfügen. Hierzu kann die Unterrichtseinheit "Smart Home: smart leben, lernen und arbeiten in Gegenwart und Zukunft" mit seinen Materialien genutzt werden. Diese umfasst Wissen um die Merkmale und Funktionen eines Smart Homes, die Vorteile aber auch Vorbehalte gegenüber intelligenter und vernetzter Gebäudetechnik.

Unterrichtsmaterial "Smart Cities" zum Download

Gesamtdownload – Arbeitsmaterial

Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • wiederholen die zentralen Merkmale von Smart Homes/Smart Buildings.
  • wissen, was eine Smart City ist und durch welche Merkmale sich diese auszeichnet.
  • erkennen die Vor- und Nachteile von Smart Cities.
  • setzen sich mit Fragen des Datenschutzes, der Datensicherheit sowie der Persönlichkeitsrechte auseinander, die die Erfassung, Dokumentation und Speicherung von Daten von Bürgerinnen und Bürgern mit sich bringt.
  • reflektieren vor dem Hintergrund des Klimawandels die Bedeutung von Smart Cities für einen nachhaltigen, effizienten und ressourcenschonenden Umgang mit Energie.
  • erkennen die Bedeutung von Smart Cities vor dem Hintergrund einer effektiven Energienutzung.
  • kennen Städte in Deutschland, Europa und der Welt, die sich auf den Weg zur Smart City begeben haben.
  • erarbeiten Ideen, wie ihre Heimatstadt die Transformation zur Smart City vollziehen kann.
  • kennen Möglichkeiten, wie Haushalte selbst einen Teil zur Smart City, speziell der Versorgung mit Energie, beitragen können und welche Rolle dabei Elektrofahrzeuge spielen.

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • analysieren Videobeiträge zielgerichtet entsprechend einer Aufgabenstellung. 
  • lernen, Medien zur Informationsbeschaffung zu nutzen.
  • üben sich im eigenständigen Analysieren und Interpretieren von Grafiken, Schaubildern und Zahlenmaterial.
  • trainieren das selbstständige Recherchieren von Inhalten im Internet.
  • üben sich darin, wichtige von unwichtigen Informationen zu unterscheiden und wichtige Inhalte aus einem Medienbeitrag zu extrahieren.
  • nutzen aktiv verschiedene Medien und erkennen deren Vor- und Nachteile im Rahmen der Informationsaufbereitung.
  • trainieren das verständliche und zielgruppengenadäquate Schreiben.
  • bereiten eigene Ideen und Visionen schriftlich und gestalterisch auf.

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • trainieren im Rahmen von Partner- beziehungsweise Gruppenarbeit ihre Zusammenarbeit mit anderen Menschen.
  • lernen das strukturierte Erfassen von Informationen.
  • üben sich darin, bei inhaltlicher Kritik sachlich zu argumentieren.
  • schulen im Rahmen von Diskussionen und Präsentationen die eigene Ausdrucksfähigkeit und aktives Zuhören.
  • trainieren das kreative Entwickeln eigener Ideen.

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