Geographie: Willkommen im Fachportal

In dieser Unterrichtseinheit entscheiden die Schülerinnen und Schüler, ob sie die Idee des Fracking unterstützen oder nicht. Sie greifen auf ihr Wissen über die Eigenschaften von Steinen zurück, um zu entscheiden, ob die durch das Fracking entstehenden Substanzen in das Wasser gelangen können und um zu lernen, wie man seine Meinung rechtfertigt.Die Gewinnung von Gas aus Schiefergestein – Hydraulic Fracturing, oder Fracking – ist in den USA weit verbreitet. Während einige Länder in Europa Fracking wegen Bedenken, dass die in diesem Prozess verwendeten Substanzen das Wasser verschmutzen könnten, verboten haben, möchten andere weiterhin auf die Schiefergasreserven zurückgreifen, um neue – und günstige – Gasquellen zu haben. Erweitertes Material "Fracking oder nicht?" ist die Bündelung zweier Unterrichtseinheiten. Die erweiterten Materialien sind ausführlicher als die üblichen ENGAGE-Materialien, denn zusätzlich zur Anwendung wissenschaftlicher Inhalte lehren sie explizit Anwendungsverfahren. Jede Einheit hat eine eigene Zielsetzung: Einheit 1 : Die Wissenschaft hinter der Thematik verstehen und die Schülerinnen und Schüler dazu bringen, ihr Wissen anzuwenden. Es ist anzunehmen, dass dies bereits in einer früheren Einheit eingeführt wurde. Einheit 2 : Die Argumente prüfen, indem man lernt, eine Methode zu gebrauchen, so wie das Beurteilen von Risiken, das Untersuchen von Konsequenzen oder – wie in diesem Fall – das Rechtfertigen von Meinungen. Verbindung zum Lehrplan Wissenschaftlich arbeiten : Die Entwicklung von wissenschaftlichem Denken: die alltäglichen und technologischen Anwendungen von Wissenschaft erklären; die zugehörigen personellen, sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen bewerten; Entscheidungen basierend auf der Bewertung von Belegen und Argumenten treffen. Chemie : Die Wasserressourcen der Erde und die Erhaltung von Trinkwasser: Beschreiben Sie die Methoden, um Trinkwasserreserven durch Trennungstechniken zu erhöhen, zum Beispiel durch die Behandlung von Abfällen, Boden und Salzwasser. ENGAGE-Materialien Die PowerPoint-Präsentation enthält sowohl die Präsentation für Lehrkräfte als auch die Schüler-Informationsblätter. ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben; außerdem werden ihre Inhalte durch CC-Lizenzverträge geregelt. Sie stehen frei zur Verfügung und dürfen in geänderter Form weiterveröffentlicht werden. Besuchen Sie die ENGAGE Website auf www.engagingscience.eu; dort finden Sie weitere Aufgaben zum Thema der wissenschaftlichen Praxis. Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit "Fracking oder nicht?" Der Ablauf der Unterrichtssequenz "Fracking oder nicht?" ist auf dieser Seite übersichtlich für Sie zusammengestellt. In dieser Einheit lernen die Schülerinnen und Schüler eine Stellungnahme zu geben und Beweise aufzuzeigen, die ihre Meinung unterstützen und ihre Argumentation erklären. zu erklären, warum ein Stein eine bestimmte Eigenschaft hat, je nachdem, wie er gebildet wurde. Über das Projekt Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE-Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben. Engagieren Zeigen Sie (2) und (3), um mögliche Risiken des Frackings aufzuzeigen, und (4), um einige Vorteile des Prozesses darzustellen. Betonen Sie, dass die Aussagen auf den Folien Meinungen sind. Dann zeigen Sie (5), um zu erklären, wie natürliches Gas durch Fracking von Schiefergestein extrahiert wird. Folie (6) zeigt das Hauptproblem. Fragen Sie die Schülerinnen und Schüler nach ihren unmittelbaren Gedanken zu dem Problem und erfragen Sie per Handzeichen, wer für und wer gegen ein Fracking-Verbot ist. An diesem Punkt können Sie ein Video über Fracking zeigen (siehe Weblinks). Fragen Sie die Schülerinnen und Schüler, welche Meinungen in dem Video zum Ausdruck gebracht werden, und bitten Sie sie herauszuarbeiten, welchen Standpunkt die Organisation einnimmt, die das Video produziert hat. Folie (7) zeigt, wie die Schülerinnen und Schüler die wissenschaftlichen Belege aus Einheit 1 nutzen, um sie in Einheit 2 für die Festigung des eigenen Standpunkts zu verwenden. Die Ziele folgen auf Folie (8). Überprüfen Sagen Sie den Schülerinnen und Schülern, dass sie das kürzlich Gelernte nun wiederholen werden, um mit (9) die folgende Frage zu beantworten: " Können die Substanzen der Fracking-Flüssigkeit ins Wasser gelangen?" In Zweiergruppen bearbeiten die Schülerinnen und Schüler anschließend praktische sowie Diskussionsaufgaben in SS1 bis 3. Nachdem sie diese Aufgaben beendet haben, beantworten die Schülerinnen und Schüler in Einzelarbeit die Fragen A, B und C auf SS5, um ihre bisherigen Erkenntnisse zusammenzufassen. Eine mögliche Antwort auf Frage C ist, dass die Substanzen der Fracking-Flüssigkeit unter bestimmten Umständen in das Wasser gelangen können. Aber ob das passiert oder nicht, hängt von den Gesteinen im Bohrgebiet, Höhe und Ort der Wasservorräte und Bohrlöcher sowie von anderen Faktoren, die mit dem Bohrprozess verbunden sind, ab. Überlegen Bereiten Sie die letzte Aufgabe vor (10), in welcher die Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen die Fakten über die Fracking-Flüssigkeit (SS4) dazu nutzen, um zu überlegen, ob die Substanzen aus der Fracking-Flüssigkeit Menschen schaden können. Die Schülerinnen und Schüler schreiben ihre Entscheidung einzeln als Antwort auf Frage D auf SS5 auf. Eine mögliche Antwort ist, dass manche Substanzen in der Fracking-Flüssigkeit Menschen schaden können, was jedoch von der Konzentration dieser Substanzen im Wasser abhängt. An diesem Punkt könnten Sie die Schülerinnen und Schüler bitten, ihre Antworten in kleinen Gruppen zu besprechen, um herauszustellen, dass es auf diese Frage keine klare Antwort gibt. Engagieren Wiederholen Sie das Dilemma (2). Erinnern Sie die Schülerinnen und Schüler an die Argumente aus Einheit 1 und deuten Sie an, dass die Fracking-Flüssigkeit unter bestimmten Umständen möglicherweise ins Wasser gelangen und dem Menschen schaden kann. An diesem Punkt könnten Sie ein weiteres Video über Fracking zeigen, idealerweise eines, das andere Standpunkte zeigt als das, welches Sie in Einheit 1 gezeigt haben (siehe Weblinks). Decken Sie anschließend Folie (3) auf, um klarzustellen, dass verschiedene Menschen verschiedene Meinungen über Fracking haben. Mit Folie (4) zeigen Sie, dass die Rechtfertigung der eigenen Meinung eine wichtige Rolle einnimmt. Enthüllen Sie die Ziele dieser Einheit (5) und zeigen Sie auf, dass mit diesen Argumenten und den neuen Fertigkeiten die eigene Meinung über das Fracking bekundet werden soll. Spielen Nun spielen die Schülerinnen und Schüler in Dreiergruppen ein Spiel, um zu lernen, wie man eine Meinung rechtfertigt (6). In ihren Gruppen bereiten die Schülerinnen und Schüler das Spiel vor, indem sie Meinungskarten an einige Spielerinnen und Spieler austeilen (SS1b) und die Beweiskarten mit Bild nach unten auf einen Stapel legen (SS2a – c). Dann folgen sie den Anweisungen auf SS1a, um das Spiel durchzuführen. Es gibt in diesem Spiel keine richtigen Antworten. Ziel ist es, den Schülerinnen und Schülern beizubringen, wie man Beweise nutzt, um Meinungen zu rechtfertigen. Mit Folie (7) zeigen Sie die durch das Spiel neu erlernten Fähigkeiten. Entscheiden Bereiten Sie die nächste Aufgabe vor (8). Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler, in Einzel- oder Partnerarbeit die Beweiskarten über Fracking (SS4) zu lesen und zu entscheiden, ob es ein Fracking-Verbot geben sollte oder nicht. Die Schülerinnen und Schüler planen anschließend ein einminütiges Gespräch, um ihre Meinung zu rechtfertigen. Dabei folgen sie der Anleitung auf Folie (8). Als nächstes halten die Schülerinnen und Schüler ihren Vortrag gegenüber einem anderen Lernenden oder einer Zweiergruppe. Durch ein Feedback erfahren die Vortragenden, ob sie die gewünschte Struktur befolgt haben. Dabei gibt es folgende Qualitätsmerkmale: eine Meinung festlegen Beweise aufzeigen erklären, wie ein Beleg die jeweilige Meinung unterstützt Beenden Sie die Einheit, indem Sie per Handzeichen erfragen, wer für und wer gegen ein Fracking-Verbot ist. Wessen Meinung hat sich seit Beginn von Einheit 1 verändert? Wer verteidigt seine Meinung nun noch stärker? Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler zu überlegen, auf welche Weise die Notwendigkeit, ihre Meinung zu rechtfertigen, zu diesen Veränderungen beigetragen hat.

Diese Unterrichtseinheit zum Thema "Forscherwerkstätten zur Umweltbildung" beschäftigt sich mit den Auswirkungen möglicher Klimaveränderungen auf das Handeln des Menschen. Erarbeiten Sie mithilfe des Portals KlimafolgenOnline-Bildung.de und der sechs Forscherwerkstätten Wissen rund um das Thema Umweltbildung. KlimafolgenOnline-Bildung.de ist ein Portal, das es Ihnen ermöglicht, die Folgen des Klimawandels für Deutschland online mit Ihren Schülerinnen und Schülern zu untersuchen. Mit den Forscherwerkstätten zu den Themen "Wald", "Gesundheit", "Wintertourismus", "Landwirtschaft" und "Weinanbau" soll es fachübergreifend oder auch fachunabhängig möglich sein, Aspekte des Umgangs mit möglichen Klimafolgen im Unterricht beziehungsweise mit Schülerinnen und Schülern zu erarbeiten. Ziel ist es, die Lernenden an das vernetzte Denken heranzuführen, indem sie sich mit relativ komplexen Systemen beschäftigen. Die Auswirkungen möglicher Klimaveränderungen auf das Handeln des Menschen stehen dabei im Mittelpunkt. Arbeit in Kleingruppen Das Material ist so angelegt, dass eine weitgehend selbständige Arbeit der Schülerinnen und Schüler möglich und gefordert wird. Erfolgreich kann diese Arbeit aber nur werden, wenn die Schülerinnen und Schüler gemeinsam in Kleingruppen an dem jeweiligen Problem arbeiten. Die Arbeit in Kleingruppen sollte deshalb in der Lerngruppe schon trainiert sein. Technische Voraussetzungen Voraussetzung für die Arbeit mit der Forscherwerkstatt sind digitale Schülerendgeräte mit Internetzugang. Für die Präsentation der Ergebnisse sollte eine Beamerinstallation vorhanden sein. Individualisierung der Arbeitsaufträge Es empfiehlt sich, die Arbeitsaufträge für Ihre jeweilige Region anzupassen. Damit erleichtern Sie Ihren Schülerinnen und Schülern den Zugang zur Thematik und motivieren zusätzlich. Weiterhin müssen Sie die Form der Ergebnispräsentation festlegen. Hier kann man arbeitsgleiche Produkte oder besser noch verschiedene Produkte von jeder Gruppe erstellen lassen. Denkbar wären die folgenden Endprodukte: Präsentation (mit Prezi oder PowerPoint) Zeitungsbericht Interview eines Experten Videodokumentation Erstellung eines Blogs oder einer Webseite Arbeitsmaterialien "Forscherwerkstätten zur Umweltbildung" Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Leistungs- und Altersstufen sind die Arbeitsaufträge zu den Forscherwerkstätten in drei Niveaustufen (Level 1 bis 3) angegeben. Damit können Sie innerhalb der Lerngruppe differenzieren oder auch auf das Alter und Leistungsniveau Ihrer Lerngruppe insgesamt eingehen. Die editierbaren Arbeitsaufträge ermöglichen zudem Ihre ganz persönliche Anpassung. Mögliche Quellen Die angegebenen Quellen und Links stellen lediglich eine Anregung dar. Diese sollten Sie ersetzen oder ergänzen durch regionale und aktuelle Quellen. Mithilfe des Portals KlimafolgenOnline-Bildung.de können Sie die Folgen des Klimawandels für Deutschland anhand von Szenarien für die Zukunft und der Vergangenheit am Computer untersuchen. Auf der Website werden Messdaten zwischen 1900 und 2100 dargestellt, wobei die Daten bis 2010 aus Aufzeichnungen und ab 2011 aus Simulationen stammen. Die Informationen stehen kostenfrei zur Verfügung und können über einen Internet-Browser genutzt werden. Auf Basis des Portals KlimafolgenOnline-Bildung.de werden im PIKee-Projekt, dem aktuellen Umweltbildungsprojekt am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, interdisziplinäre Unterrichtseinheiten und Handreichungen für Lehrkräfte entwickelt. Dadurch können Schülerinnen, Schüler und Lehrkräfte die mögliche Entwicklung des Klimas in Deutschland anhand selbst gewählter Szenarien nachvollziehen. Das Portal liefert bis auf Landkreisebene aufgelöste Daten für verschiedene Sektoren wie Klima, Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Energie. Mehr Informationen finden Sie hier . Forscherwerkstatt "Wald" Die Forscherwerkstatt Wald beschäftigt sich mit den möglichen Folgen des Klimawandels auf unsere Wälder. Forscherwerkstatt "Landwirtschaft" Der Klimawandel beeinflusst die in der Zukunft erwarteten Ernteerträge, wie die Forscherwerkstatt Landwirtschaft zeigt. Forscherwerkstatt "Wintertourismus" In dieser Forscherwerkstatt sollen die Lernenden die Konsequenzen des Klimawandels am Beispiel von Skigebieten kennenlernen. Forscherwerkstatt "Weinanbau" Die Forscherwerkstatt Weinanbau geht auf die zunehmenden Vorteile des Anbaus in Deutschland ein. Forscherwerkstatt "Wasser" Die Forscherwerkstatt Wasser setzt sich mit der Veränderung des Wasserhaushalts in Deutschland durch den Klimawandel auseinander. Forscherwerkstatt "Gesundheit" Die Auswirkungen des Klimawandels auf den Körper und die Gesundheit werden in dieser Forscherwerkstatt genauer betrachtet. In Deutschland haben die Wälder eine hohe ökonomische und gesellschaftliche Relevanz. Sie werden von uns Menschen sowohl zur Erholung als auch für die Forstwirtschaft genutzt. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die veränderten Bedingungen der Wälder in ihrer Region in der Rolle eines Experten für Regionalentwicklung. Die Niveaus unterscheiden sich in der Konkretisierung der Arbeitsaufträge. Das Level 1 bietet den größten Freiraum für die Schüler, selbständig tätig werden. Im Level 3 erhalten sie die meiste Hilfestellung und werden am umfangreichsten angeleitet. Ein Anstieg von schwülen und heißen Tagen als Folge des Klimawandels hat auch Konsequenzen für die Gesundheit. In dieser Werkstatt geht es um die Frage, wie ein Anstieg von schwülen und heißen Tagen den schulischen Sportunterricht beeinflusst. Aus der Rolle eines Schülersprechers diskutieren die Schülerinnen und Schüler bei einer Fachkonferenz Sport über erforderliche Anpassungsmaßnahmen im Sportunterricht. Die Niveaus unterscheiden sich in der Konkretisierung der Arbeitsaufträge. Das Level 1 bietet den größten Freiraum für die Schüler, selbständig tätig werden. Im Level 3 erhalten sie die meiste Hilfestellung und werden am umfangreichsten angeleitet. Die durch den Klimawandel steigenden Temperaturen führen dazu, dass die Schneesicherheit in vielen Gebieten abnimmt, was die Wirtschaftlichkeit von Wintertourismus beeinträchtigt. In dieser Werkstatt untersuchen die Schülerinnen und Schüler in einem konkreten Fall, wann und wie lange in einem Gebiet Schnee liegt und ob sich die Eröffnung einer Skischule hier aus wirtschaftlicher Sicht lohnt. Die Niveaus unterscheiden sich in der Konkretisierung der Arbeitsaufträge. Das Level 1 bietet den größten Freiraum für die Schüler, selbständig tätig werden. Im Level 3 erhalten sie die meiste Hilfestellung und werden am umfangreichsten angeleitet. In dieser Werkstatt geht es um Mais, eine der wichtigsten Kulturpflanzen in der Landwirtschaft. Vermehrt wird neben Futtermais auch Silomais angebaut, der in Biogasanlagen für die Energieherstellung genutzt wird. Die Schülerinnen und Schüler versetzen sich in die Rolle eines Mitarbeiters in einem landwirtschaftlichen Betrieb und untersuchen, ob es aus Unternehmerperspektive sinnvoll ist, in das Silomaisgeschäft einzusteigen. Die Niveaus unterscheiden sich in der Konkretisierung der Arbeitsaufträge. Das Level 1 bietet den größten Freiraum für die Schüler, selbständig tätig werden. Im Level 3 erhalten sie die meiste Hilfestellung und werden am umfangreichsten angeleitet. Der Klimawandel führt dazu, dass der Weinanbau auch in Deutschland zunehmend attraktiv wird, weil die Qualität des Weins aufgrund der günstigeren klimatischen Verhältnisse steigt. In dieser Werkstatt recherchieren die Schülerinnen und Schüler die Wirtschaftlichkeit des Weinanbaus in den kommenden 50 Jahren für eine bestimmte Region. Die Niveaus unterscheiden sich in der Konkretisierung der Arbeitsaufträge. Das Level 1 bietet den größten Freiraum für die Schüler, selbständig tätig werden. Im Level 3 erhalten sie die meiste Hilfestellung und werden am umfangreichsten angeleitet. Sehr wahrscheinlich werden die Niederschläge im Sommer tendenziell zurückgehen und im Winter zunehmen, wobei es räumliche Unterschiede geben wird. Diese Entwicklung wird besonders in Regionen mit wenig durchlässigen Böden und einer geringen Bodenspeicherkapazität Einfluss auf die Grundwasserneubildung haben. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Entwicklung der Wasserverfügbarkeit in Deutschland für die kommenden 50 Jahre und entwickeln mögliche Anpassungsstrategien. Die Niveaus unterscheiden sich in der Konkretisierung der Arbeitsaufträge. Das Level 1 bietet den größten Freiraum für die Lernenden, selbständig tätig zu werden. Im Level 3 erhalten sie die meiste Hilfestellung und werden am umfangreichsten angeleitet.

Ausgehend vom eigenen Energieverbrauchsverhalten der Schülerinnen und Schüler vermittelt diese aktualisierte Unterrichtseinheit grundlegende Informationen rund um die Themen Klimaschutz, Nachhaltigkeit und regenerative Energiegewinnung. Dabei werden auch zukunftsweisende Technologien thematisiert. Das aktualisierte Unterrichtsmaterial führt die Schülerinnen und Schüler schrittweise an das Thema Klimaschutz im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien und zukunftsweisenden Technologien heran. Ausgehend von der Reflexion des eigenen Umgangs mit Energie und den Möglichkeiten des sparsamen Umgangs mit Energie setzen sie sich anhand von Grafiken und Zahlenmaterial mit regenerativen Energieträgern sowie deren Rolle in der aktuellen und zukünftigen Stromversorgung auseinander. Dabei befassen sie sich unter anderem auch mit dem Thema der dezentralen Energieversorgung. Fächerübergreifender Zugang zum Thema Energie Die aktualisierte Unterrichtseinheit ermöglicht Schülerinnen und Schülern einen fächerübergreifenden Zugang zu den Themen Energieeffizienz, regenerative Energiegewinnung und Nachhaltigkeit. Dazu befassen sie sich in einem ersten Schritt mit der Frage des Stromverbrauchs in privaten Haushalten und den Möglichkeiten, Energie zu sparen. Videoclips und Online-Medienberichte zu den Themen E-Haus und Smart Home sowie eine Internetrecherche bieten den Lernenden dabei Unterstützung zur Lösung dieser Aufgabe. In einem zweiten Schritt befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Notwendigkeit der Nutzung alternativer Energiequellen zur Sicherung der Energieversorgung. In einem Essay setzen sie sich nach der Analyse von Grafiken und Schaubildern mit der Bedeutung erneuerbarer Energieträger für die Stromerzeugung in Deutschland auseinander. Abschließend befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit den Energieformen Windkraft und Sonnenenergie näher. Dabei geht es auch um die Frage der Realisierung der Energiewende im Wohnquartier sowie den damit verbundenen Chancen und Herausforderungen einer dezentralen Energieversorgung. Einsatzmöglichkeiten Die Unterrichtseinheit kann aufgrund ihres Bezuges zu den Lehr- und Bildungsplänen in allen deutschen Bundesländern in der Sekundarstufe II eingesetzt werden. Dabei bildet Geographie den fachlichen Bezugspunkt für diese Lerneinheit, ein fächerübergreifender Einsatz zusammen mit Politik/SoWi kann ebenfalls erfolgen. Auch Vertiefungen in den Fächern Physik sind denkbar. Anknüpfungspunkte bieten die Auseinandersetzung mit der Funktionsweise von Windkraft- und Photovoltaikanlagen sowie von solarthermischen Kraftwerken. Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit "Klimaschutz und nachhaltige Energiegewinnung" Den detaillierten Ablauf der Unterrichtseinheit "Klimaschutz und nachhaltige Energiegewinnung" können Sie auf dieser Seite nachlesen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen Gründe und Möglichkeiten, Energie zu sparen. wissen, was ein Energieausweis ist und was darin dokumentiert wird. definieren die Begriffe Smart Home und intelligente Gebäudetechnik und können dabei eine Verbindung zum Thema Energieeffizienz herstellen. kennen die wichtigsten erneuerbaren Energieträger. können mit eigenen Worten grundlegend die Energiegewinnung aus Wind- und Sonnenkraftwerken beschreiben. setzen sich anhand von Grafiken mit der Entwicklung der weltweiten Energieversorgung sowie dem zunehmenden Anteil erneuerbarer Energieträger an der Energieversorgung auseinander. diskutieren die Auswirkungen der verstärkten Hinwendung zu erneuerbaren Energien für die Bereiche Wirtschaft, Infrastruktur, Landwirtschaft und Umwelt. wissen, was "Wohnen und Arbeiten in Quartieren" bedeutet und was dies mit den Themen Nachhaltigkeit, Klimaschutz sowie regenerativer Energiegewinnung zu tun hat. setzen sich mit Merkmalen. Vorteilen und Herausforderungen einer dezentralen Energieversorgung auseinander. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren das selbstständige Erschließen von Themen und Inhalten sowie das Recherchieren im Internet. üben sich im eigenständigen Beschaffen, Strukturieren und Interpretieren von Informationen, die sie im Internet recherchiert haben. nutzen aktiv verschiedene Medien und erkennen deren Vor- und Nachteile im Rahmen der Informationsaufbereitung. trainieren das verständliche und zielgruppenadäquate Schreiben beim Verfassen von Definitionen und einem Essay. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren im Rahmen von Partner- beziehungsweise Gruppenarbeit ihre Zusammenarbeit mit anderen Personen. lernen Diskussionen argumentativ und rational zu führen. schulen im Rahmen von Diskussionen und Präsentationen die eigene Ausdrucksfähigkeit und aktives Zuhören. trainieren das kreative Entwickeln und Ausformulieren eigener Ideen. Private Haushalte verbrauchen ein Viertel der gesamten Energie in Deutschland. Zwar ist der Energieverbrauch der einzelnen Haushaltsgeräte gesunken, aber in den Haushalten finden sich immer mehr elektrische Geräte und auch der Weltenergiebedarf steigt. Vor dem Hintergrund der Endlichkeit nicht regenerativer fossiler Energieressourcen und der mit der Energieproduktion und dem Energieverbrauch verbundenen Umweltbelastung ist der Einsatz und der Ausbau erneuerbarer Energie deshalb ein wichtiges gesellschaftspolitisches Thema. Die Schülerinnen und Schüler befassen sich auf der Grundlage des Stromverbrauchs in privaten Haushalten mit den Gründen und Möglichkeiten, Energie zu sparen. Hier tragen sie auch Ideen zusammen, wie Energie dezental und ressourcenschonend eingesetzt werden kann Gleichzeitig lernen sie das Energielabel kennen. Anschließend setzen sie sich unter der Nutzung von Videoclips und Online-Medienberichten mit der Frage auseinander, was die Modernisierung von Wohngebäuden mit der effizienten Verwendung von Energie zu tun hat. Dabei lernen sie unter anderem die Begriffe Smart Home und intelligente Gebäudetechnik kennen. Darüber hinaus recherchieren sie eigenständig, welche Informationen im Energieausweis festgehalten werden. Anhand der Analyse einer Grafik zur weltweiten Primärenergieversorgung setzen sie sich mit der Entwicklung des globalen Energieverbrauchs auseinander und erkennen die Veränderungen in den Anteilen der einzelnen Energieträger an der Gesamtversorgung. Darauf aufbauend verfassen die Lernenden ein Essay zur Bedeutung erneuerbarer Energieträger für die Stromerzeugung in Deutschland und interpretieren dabei eine Grafik zur Entwicklung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien für den Zeitraum von 2000 bis 2018. Eine Recherche zur Energieeffizuenzstrategie 2050 und dem Masterplan der Bundesregierung zur Ladeinfrastruktur sowie eine Diskussion über die Auswirkungen der Hinwendung zu erneuerbaren Energien auf die Bereiche Wirtschaft, Infrastruktur, Landwirtschaft und Umwelt rundet die Doppelstunde ab. Anhand der Informationstexte auf dem Arbeitsblatt setzen sich die Schülerinnen und Schüler näher mit den Energieformen Windkraft und Sonnenenergie als Beispiele für erneuerbare Energien auseinander. Darauf aufbauend beschreiben sie mit eigenen Worten, wie aus Wind und Sonne elektrische Energie entsteht. Auf der Grundlage eines Schaubildes erläutern sie danach mit eigenen Worten den Begriff "dezentrale Energieversorgung". Dabei gehen sie auf die Apsekte Energiegewinnung, Konsumenten und Produzenten, Vorteile und Herausforderung des Konzeptes "Wohnen und Arbeiten im Quartier" ein. Danach recherchieren sie, wo auf der Welt Solarkraftwerke existieren oder gerade entstehen. Optional kann diese Aufgabe auch als vorbereitende Hausaufgabe aufgegeben werden. Die Ergebnisse werden dann in der Klasse zusammengetragen. Anschließend erstellen die Lernenden in Partner- oder Kleingruppenarbeit einen maximal halbseitigen Steckbrief zu mindestens einem Solarkraftwerk. Die Ergebnisse werden in der Klasse präsentiert. Gemeinsamkeiten und Unterschiede bezüglich Standort, Leistung, Aufbau sollten hier vorgestellt werden.

In diesem Lernmodul lernen die Schülerinnen und Schüler einige Möglichkeiten zur Stromerzeugung aus dem Meer kennen und lösen dazu verschiedene Aufgabenstellungen. Alle, die schon einmal mit den Füßen in der Meeresbrandung standen, konnten die Kraft der Wellen spüren. Obwohl ein Großteil der Erdoberfläche von Meer bedeckt ist, wird diese Energiequelle bisher nur in geringem Umfang zur Stromerzeugung genutzt. Viele Ideen befinden sich noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium. In diesem interaktiven Lernmodul können sich die Schülerinnen und Schüler anhand verschiedener Beispiele kritisch mit dem Meer als regenerative Energiequelle auseinander setzen. Selbstgesteuertes Lernen Das didaktische Konzept fokussiert eine weitgehend selbstständige Erarbeitung der Inhalte. Der hohe Grad an Interaktivität und die multimediale Aufbereitung der Themen regen zum Nachforschen an. Grafische Elemente können per Drag & Drop so positioniert werden, dass dadurch inhaltliche Aussagen entstehen, zum Beispiel bei der Positionierung von Meereskraftwerken auf einer Weltkarte. Arbeitsergebnisse können in einem virtuellen Rucksack verstaut und später an geeigneter Stelle wieder ausgepackt werden. So werden Inhalte wiederholt und vertieft. Bei Bedarf können eigene Inhalte (Texte und Bilder) einfach eingefügt werden. Anpassung an individuelle Anforderungen Beim Beenden der Lerneinheit bietet das Modul die Möglichkeit, die Arbeitsergebnisse zu speichern. So kann zu einem späteren Zeitpunkt die Beschäftigung an der gleichen Stelle wieder aufgenommen werden. Dies ist nicht nur für Lernende, sondern auch für Lehrkräfte interessant: Die Option, eigene Aufgabentexte und andere digitale Materialien einzufügen, abzuspeichern und den Lernenden zur Verfügung zu stellen, ermöglicht die Erstellung individualisierter Lernmodule. Inhalte des Lernmoduls Auf dieser Seite finden Sie detaillierte Informationen zu den Inhalten des Lernmoduls. Screenshots geben einen Eindruck von der grafischen Oberfläche. Nutzung im Unterricht Hier finden Sie Hinweise zur Nutzung des Lernmoduls. Was muss an Vorbereitung stattfinden? Wie kann die Beschäftigung mit dem Lernmodul organisiert werden? Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Möglichkeiten zur Energiegewinnung aus dem Meer kennen. werden sich über das Funktionsprinzip eines Osmosekraftwerks klar. betrachten Meeresströmungskraftwerke im Vergleich zu Windkraftanlagen. setzen sich mit der Problematik von Gezeitenkraftwerken auseinander. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bedienen eine interaktive Lernumgebung. entnehmen Informationen zur Thematik aus einem Text, verstehen wesentliche Aussagen und geben sie in eigenen Texten wieder. Zu Beginn des Lernmoduls werden bildliche Impressionen angeboten, die die Nutzer auf sich wirken lassen sollen (Abb. 1, zur Vergrößerung anklicken). Insgesamt stehen sieben Bilder zur Verfügung. Durch Anklicken der kleinen Bilder am unteren Ende der Seite können diese vergrößert werden. Themen sind beispielsweise Tidenhub, Wasserpegel, globale Meeresströmungen und Stauwerke. In einer Textbox sollen die Gedanken, die beim Betrachten in den Sinn kommen, festgehalten werden. Diese Textbox kann durch Klick auf die rechte Maustaste im virtuellen Rucksack gespeichert und zum Abschluss des Lernmoduls erneut aufgerufen werden. Diese Seite stellt mithilfe von Infotexten und Abbildungen verschiedene Typen von Meereskraftwerken vor (Abb. 2). Zum Überprüfen des Textverständnisses sollen die Lernenden anschließend per Mausklick entscheiden, ob die Aussagen in einer Textbox richtig oder falsch sind. Als Auswertung werden zu den jeweiligen Antworten Kommentare als Feedback eingeblendet. Den unterschiedlichen Salzgradienten zwischen Süß- und Salzwasser nutzen Osmosekraftwerke, um damit eine Turbine anzutreiben (Abb. 3). In einer Grafik wird die Funktionsweise eines Osmosekraftwerkes vereinfacht dargestellt. Der Arbeitsauftrag dazu lautet, die Beschriftung dieser Grafik per Drag & Drop richtig zuzuordnen. Ein Infotext hilft dabei. Das "Oyster" genannte Wellenkraftwerk vor der Küste Schottlands hat seinen Namen aufgrund des Klappmechanismus erhalten, der an eine Muschelschale erinnert (Abb. 4). Die Schülerinnen und Schüler sollen sich mit möglichen Vor- und Nachteilen dieser Form der Energiegewinnung auseinander setzen und ihre Antworten in eine Texbox eintragen. Die nächsten beiden Kapitel des Lernmoduls thematisieren zwei schwimmende Konstruktionen: einmal das Wellenkraftwerk "Pelamis", nach dem griechischen Wort für Seeschlange, und der Wellendrache, englisch "Wave Dragon" genannt (Abb. 5). Mit ihrem eigenen Worten sollen die Lernenden jeweils die Funktionsweise dieser beiden Wellenkraftwerke in einer Textbox erläutern. Abbildungen und Fotos dienen zur Illustration. Manche Meeresströmungskraftwerke sind mit ihren Rotoren denen von Windkraftanlagen gar nicht unähnlich. Im Beispiel wird das Kraftwerk "Seaflow" vorgestellt, das vor der Küste von Südengland steht (Abb. 6). Der Arbeitsauftrag fordert die Lernenden dazu auf, Wind- und Meeresströmungskraftwerke im Vergleich zu betrachten. Ein weiteres Beispiel für Energiegewinnung aus dem Meer sind Gezeitenkraftwerke. Diese nutzen die Änderung der Strömungsrichtung des Wassers bei Ebbe und Flut an Flussmündungen (Abb. 7). In dem Arbeitsauftrag sollen sich die Lernenden mit den Umweltauswirkungen dieser Staudamm-Bauwerke auseinandersetzen. Im letzten Kapitel können die Schülerinnen und Schüler noch einmal die verschiedenen Kraftwerkstypen der vorangegangenen Kapitel aufgreifen und ihr erworbenes Wissen anwenden (Abb. 8). Sie sollen auf einer Weltkarte verschiedene Meereskraftwerke positionieren und ihre Wahl anschließend begründen können. Ausführbares Programm Zur Nutzung des Lernmoduls müssen Sie die Datei "zukunft-der-energie.exe" (siehe Startseite dieser Unterrichtseinheit) kostenlos heruntergeladen und installieren. Bei der Installation wird ein neues Icon auf Ihrem Desktop angelegt: Wissenschaftsjahr 2010 - Die Zukunft der Energie. Durch Doppelklick auf dieses Icon erscheint eine Auswahl mehrerer Lernmodule. Zum Starten des entsprechenden Lernmoduls klicken Sie bitte auf die zugehörige Grafik. Internetzugang notwendig Die installierte Software bietet Ihnen den Zugang zu verschiedenen Lernmodulen. Zum Starten eines Lernmoduls benötigt diese Software allerdings Daten aus dem Internet. Das Programm "kennt" die Adresse, Sie müssen nur sicherstellen, dass Ihr Computer Internetzugang hat. Vorteil dieser Methode ist, dass Sie immer auf die aktuellste Version des Lernmoduls zugreifen. Überblick verschaffen Zunächst sollten Sie sich selbst mit dem Lernmodul vertraut machen. Dazu bietet Ihnen das Lernmodul eine integrierte Hilfe-Funktion. Ein sogenannter "Schnelleinstieg" (siehe Abb. 9) zeigt alle zur Verfügung stehenden Funktionen. Da alle Lernmaterialien und Aufgabenstellungen in dem Lernmodul integriert sind, wird Ihr Einstieg voraussichtlich nicht viel Zeit benötigen. Mögliche Individualisierung Bitte beachten Sie, dass Sie eigene Texte und Bilder einbinden können. Damit bietet Ihnen das Lernmodul die Möglichkeit, individuelle Aufgabenstellungen zu integrieren. Unter dem Menüpunkt "Funktionen" oder über einen Klick auf die rechte Maustaste können Sie eine Notiz (in Textform), eine Tabelle oder ein Medienelement (in der Regel ein Bild) einfügen. Interessant ist in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, die individualisierte Version der Lernumgebung abzuspeichern. Die zugehörige Datei mit der Endung ".wj2010" kann auf einem beliebigen Datenträger gespeichert, kopiert und verteilt werden. Ihre Schülerinnen und Schüler können nach dem Starten des Lernmoduls über die Funktion "Öffnen" die spezielle Version der Lernumgebung einlesen. Präsentieren oder Entdecken Natürlich sollten Sie den Lernenden zunächst die Möglichkeit geben, sich mit der Bedienung der Plattform vertraut zu machen. Es bietet sich an, anhand einer Beamer-Präsentation die wichtigsten Funktionen zu erläutern. Sie können aber auch Ihren Schülerinnen und Schülern den Auftrag geben, sich mit dem "Schnelleinstieg" zu beschäftigen und ihnen etwas Zeit geben, sich selbst mit der Umgebung vertraut zu machen. Zahlreiche Hilfestellungen Bei der Erarbeitung neuer Inhalte tauchen immer wieder Begriffe auf, die für viele Lernende erklärungsbedürftig sind. Daher sind viele Begriffe mit Zusatzinformationen hinterlegt, die beim Anklicken erscheinen. Zusätzlich bietet ein integriertes Lexikon Erläuterungen zu zahlreichen Themen. Das Lernmodul ist so konzipiert, dass Ihre Schülerinnen und Schüler selbstständig die Seiten bearbeiten können. Auf jeder Seite gibt es spezifische Aufgaben und gegebenenfalls zugehörige Hilfestellungen. Bei Bedarf kann im Internet recherchiert werden. Abspeichern Das bearbeitete Lernmodul kann jederzeit gespeichert werden. Dabei bietet es sich an, dass die Schülerinnen und Schüler eine für sie oder ihre Gruppe individuelle Datei-Bezeichnung auswählen, zum Beispiel "michael_schmidt_meerstrom.wj2010". Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass nicht durch versehentliches Vertauschen von Dateien Inhalte verloren gehen. Andererseits haben Sie dadurch die Möglichkeit, detaillierte Einsicht in die Arbeitsergebnisse zu erhalten. Präsentieren Insbesondere wenn das Lernmodul in Gruppen bearbeitet wurde, bietet es sich an, dass jede Gruppe ihre Arbeitsergebnisse vorstellt. Dazu kann entweder per Beamer die relevante Seite projiziert werden. Die Lernumgebung bietet aber auch die Möglichkeit, den Bildschirminhalt auszudrucken.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Klimawandel erarbeiten die Lernenden die Grundlagen von Klimamodellen und setzen sich mit möglichen regionalen Folgen des Klimawandels auseinander. Dabei nutzen Sie die Daten eines Online-Portals. Mithilfe der angebotenen Unterrichtsmaterialien kann der Aufbau von Klimamodellen schülergerecht erarbeitet werden. Die Arbeitsblätter bieten unterschiedliche Zugänge, die alternativ oder differenzierend eingesetzt werden können. Anhand der aufgearbeiteten Klimadaten des Portals KlimafolgenOnline-Bildung.de sollen sich die Lernenden mit möglichen Folgen des Klimawandels in Deutschland beschäftigen. Dabei kann auch das eigene Bundesland oder die eigene Region in den Blickpunkt der Betrachtung rücken. Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich in dieser Unterrichtseinheit mit modellierten Klimadaten und daraus resultierenden möglichen Folgen. Mithilfe des Material ist eine weitgehend selbstständige Erarbeitung durch die Schülerinnen und Schüler möglich. Die Arbeitsaufträge sind sehr kleinschrittig gewählt, damit die eigenständige Arbeit mit dem Portal KlimafolgenOnline-Bildung.de möglich wird. Das Portal bietet ebenfalls die Möglichkeit, die Ergebnisse anschaulich zu präsentieren. An die Präsentation sollte sich eine Diskussion anschließen, in der die Ergebnisse kritisch hinterfragt werden können. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verstehen den Aufbau von Klimamodellen. erarbeiten mögliche Klimaveränderungen für Deutschland. setzen sich mit möglichen Folgen von Klimaveränderungen am Beispiel der Landwirtschaft auseinander. diskutieren die Klimamodellierung und Simulationen kritisch. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen die Onlineplattform KlimafolgenOnline-Bildung.de. erstellen Präsentationen mit Daten aus dem Portal und einer Präsentationssoftware. entnehmen Informationen aus einem Videoclip. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten im Team zusammen. diskutieren gemeinsam und lernen, andere Meinungen aufzugreifen. präsentieren ihre Ergebnisse und Standpunkte im Plenum. Auf Basis des Portals KlimafolgenOnline-Bildung.de werden im PIKee-Projekt, dem aktuellen Umweltbildungsprojekt am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, interdisziplinäre Unterrichtseinheiten und Handreichungen für Lehrkräfte entwickelt. Dadurch können Schülerinnen, Schüler und Lehrkräfte die mögliche Entwicklung des Klimas in Deutschland anhand selbst gewählter Szenarien nachvollziehen. Das Portal liefert bis auf Landkreisebene aufgelöste Daten für verschiedene Sektoren wie Klima, Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Energie. Mehr Informationen finden Sie hier .

In dieser Unterrichtseinheit zu Tsunamis untersuchen die Lernenden die Entstehung und die Fortbewegung eines Tsunami mithilfe von Flash-Animationen und recherchieren im Internet nach möglichen Schutzmaßnahmen. Der Tsunami des Jahres 2004 im Indischen Ozean zählt zu den verheerendsten Naturkatastrophen der vergangenen Jahrzehnte und sollte den allermeisten Schülerinnen und Schülern ein Begriff sein. Für die Behandlung von Tsunamis im Unterricht bietet sich neben dem Einsatz von Animationen zur Entstehung und zum Verlauf von Tsunamis die Betrachtung von Luft- und Satellitenbildern vom Dezember 2004 an, um das Ausmaß der Zerstörung durch die Naturgewalt zu verdeutlichen. Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit wurde in einer achten Klasse an einem Gymnasium durchgeführt. Das Thema kann aber auch für den Einsatz in der Oberstufe aufbereitet werden (Katastrophen, Krisen und Konflikte: Risikogebiete der Erde). Ablauf der Unterrichtseinheit "Tsunamis" Hinweise zum Ablauf der Unterrichtseinheit "Tsunamis - Entstehung, Verlauf und Folgen" stehen Ihnen auf dieser Seite zur Verfügung. Die Schülerinnen und Schüler verstehen, wie ein Tsunami entsteht und können dies wiedergeben. können einschätzen, welche Regionen und Länder der Erde besonders tsunamigefährdet sind. sind über Präventiv- und Schutzmaßnahmen im Zusammenhang mit Tsunamis informiert. Einstieg in die Unterrichtsstunde zu Tsunamis Als Einstieg können einige Bilder des Tsunamis aus dem Jahr 2004 dienen, um das Interesse der Schülerinnen und Schüler zu wecken und erste Fragen aufzuwerfen. Zudem kann die Lehrkraft einige Fakten kurz darstellen. Anschließend wird die betroffene Region anhand einer Karte aus dem Internet geographisch eingeordnet. Recherche-Aufgabe: Ursachen von Tsunamis Nach einer kurzen Wiederholung der Plattentektonik haben die Schülerinnen und Schüler die Aufgabe, die Platten anzugeben, die durch ihre Bewegungen das Seebeben ausgelöst haben: die Indisch-Australische Platte und die Chinesische Platte. Um die Frage zu beantworten, bieten sich beispielweise eine Internetrecherche oder der Einsatz von Atlanten beziehungsweise Online-Karten an. Bearbeiten des Online-Arbeitsblatts zu Tsunamis Die Voraussetzungen und der Verlauf eines Tsunami werden durch diese Flash-Animation veranschaulicht. Die Aufgabenstellungen erhalten die Schülerinnen und Schüler über das Online-Arbeitsblatt, das auch den Link zur Flash-Animation beinhaltet. Dieses steht alternativ auch als Word-Datei mit Hyperlinks zur Verfügung. Der Erklärungstext zu der Animation ist englischsprachig. Diese Hürde wird jedoch durch die Angabe der wesentlichen Vokabeln entschärft. Zudem steht den Lernenden im Online-Arbeitsblatt ein Link zu einem Online-Wörterbuch zur Verfügung. Internetrecherche und Ergebnissicherung Zur Ergebnissicherung können die Schülerinnen und Schüler in Partner- oder Gruppenarbeit eine kurze PowerPoint-Präsentation oder ein Plakat erstellen. Am Beispiel Japans informieren sie sich über Möglichkeiten, sich gegen Tsunamis zu schützen. Dabei recherchieren die Lernenden selbstständig im Internet. Die Ergebnisse der Recherche werden dann in einzelnen Schülervorträgen präsentiert und im Unterrichtsgespräch erörtert.

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 dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Sinkende Inseln" prognostizieren die Schülerinnen und Schüler den Anstieg der Meeresspiegel und beurteilen, inwieweit der Mensch für den Klimawandel verantwortlich ist.Die im Pazifik gelegene Inselnation Kiribati verkündete kürzlich den Kauf von Land auf den bergigen Fidschi-Inseln, damit die Insulanerinnen und Insulaner dorthin umziehen können, wenn das Leben auf ihren eigenen tiefliegenden Inseln aufgrund des steigenden Meeresspiegels unmöglich wird. Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler die Anwendung von Daten zur Vorhersage von steigendem Meeresspiegel zu nutzen - auch unter Einbezug unsicherer Faktoren. Sie sollen dabei entscheiden, inwiefern der Mensch Schuld am Klimawandel ist. Wenn die Menschen Schuld sind, sollten dann die größten Umweltverschmutzer für das Land bezahlen, wohin die gefährdeten Insulanerinnen und Insulaner fliehen müssen? Bezug zum Lehrplan Wissenschaftliches Arbeiten Daten auswerten, die das Bewusstsein potenzieller Quellen zufälliger und systematischer Fehler aufzeigen Wissenschaftliches Arbeiten Präsentation der Ergebnisverteilung und Abschätzung ungewisser Faktoren Geographie, Chemie Erde und Atmosphäre: Produktion von Kohlendioxid durch menschliche Aktivitäten und dessen Einfluss auf das Klima Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit "Sinkende Inseln" Der Ablauf der Unterrichtssequenz "Sinkende Inseln" ist auf dieser Seite übersichtlich für Sie zusammengestellt. Die Schülerinnen und Schüler wenden ihre Kenntnisse zum Klimawandel an, um die Ursachen der steigenden Meeresspiegel erklären zu können. lernen, Vorhersagen über steigende Meeresspiegel zu treffen und die Ungewissheit ihrer Berechenbarkeit einzuschätzen. lernen das Auswerten von Beweisen, um entscheiden zu können, ob der Mensch Schuld am Klimawandel trägt. Einstieg Zum Einstieg zeigen Sie den Schülerinnen und Schülern zwei Videoclips über den Anstieg des Meeresspiegels in Kiribati. Bereits im ersten Teil erfährt man die wichtigsten Punkte. Zeigen Sie nun Folie 3 der PowerPoint-Präsentation und bitten Sie die Schülerinnen und Schüler, sich vorzustellen, sie würden auf Kiribati (auch Kiribas genannt) leben. Zeigen Sie Folie 4 der Präsentation und bitten Sie die Lernenden, die Gründe für den Anstieg der Meeresspiegel zu erörtern. Steigende Temperaturen verursachen den Meeresspiegelanstieg auf zwei Arten: Zum einen das Abschmelzen des Land- und Meereises und zum die Ausdehnung der Ozeane, wenn sie wärmer werden. Beachten Sie: Wasser dehnt sich nur bei Erhitzung aus, wenn es einmal eine Temperatur über 4°C überschritten hat. Aufgabe Zeigen Sie Folie 5 der Präsentation, um die Voraussetzungen für eine Prognose zu schaffen, und bitten Sie die Schülerinnen und Schüler anschließend, paarweise oder allein die Aufgaben auf dem Informationsblatt (SI1) zu vervollständigen. Den zentralen Punkt stellt hier die Ungewissheit auf wissenschaftlicher Ebene dar - eventuell müssen Sie sich erst vergewissern, ob alle Schülerinnen und Schüler die Erklärung zu diesem Begriff verstanden haben, ehe Sie mit den Fragen fortfahren. Antworten zur Grafik Die Antworten zu den auf der Grafik beruhenden Fragen sind hier aufgeführt: Das Meer wird bis 2088 das Land bedecken, das jetzt 40 cm über dem Meeresspiegel liegt. Dies könnte frühestens 2055 eintreten. Der durchschnittliche Anstieg des Meeresspiegels bis 2030 liegt bei 10 cm. Die Maximal- und Minimalwerte liegen 2030 bei 2 und 18cm. 2030 beträgt der Anstieg des Meeresspiegels 10 ± 8 cm. 2080 liegen diese Werte bei 34 cm ± 28 cm. Diskutieren Sie zusammen mit Ihrer Klasse, wann die Menschen Kiribati verlassen müssten: Wenn das Meer einen Großteil des Landes bedeckt? Wenn das Salzwasser das Grundwasser so verunreinigt hat, dass Trinkwasserknappheit herrscht? Wenn die Inseln komplett überschwemmt sind? Aufgabe Zeigen Sie Folie 6 der Präsentation. Vergewissern Sie sich, dass die Informationsblätter SI3 bis SI46 in zwei Hälften zerschnitten und im Klassenzimmer aufgehängt wurden. Geben Sie den Schülerinnen und Schülern Exemplare des Informationsblatts SI2. Die Lernenden analysieren die Aussagen im Klassenzimmer. Die erwarteten Antworten lauten: erste Spalte - C; zweite Spalte - B, D, G; dritte Spalte - A, F; vierte Spalte - E, H. Entscheidung Die Gruppen entscheiden, ob unterm Strich die Menschen für den Klimawandel verantwortlich sind. Natürlich ist es unmöglich, hier eine absolut sichere Aussage darüber zu treffen, ob dies zutrifft oder nicht. Beginnen Sie eine Diskussion, um die Schülerinnen und Schüler zum Nachdenken anzuregen, warum sie sich ihrer Schlussfolgerung nicht komplett sicher sein können. Zeigen Sie Folie 7 der Präsentation. Die Lernenden entscheiden, ob die Länder mit dem höchsten Kohlendioxidausstoß (einschließlich USA, China und den meisten Ländern der EU) Land für gefährdete Insulanerinnen und Insulaner kaufen sollten, auf das sie umsiedeln können. Lassen Sie die Klasse abstimmen. Eruieren Sie, ob die Schülerinnen und Schüler ihre Entscheidungen nur wissenschaftlich begründet haben, oder ob sie weitere Faktoren wie ethische Ansichten mitberücksichtigt haben.

Ziel dieser Unterrichtseinheit zur Innertropischen Konvergenzzone ist es, Schülerinnen und Schüler mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbstständig Daten erheben und mithilfe einfacher Funktionen auswerten können.Als Datenquelle stehen den Lernenden drei Zeitschnitte von thematisch aufbereiteten Satellitenbildern zur Verfügung, aus denen sie Bildwerte auslesen können. Sie helfen den Schülerinnen und Schülern dabei, aus Wasserdampf und Vegetation die Lage der innertropischen Konvergenzzone abzulesen. 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. Vegetationszonen und innertropische Konvergenzzone Die Vermittlung des komplexen Wirkungsgefüges der atmosphärischen Zirkulation und insbesondere der tropischen Zirkulation ist in den Lehrplänen deutscher Schulen fest verankert. Am Beispiel des Zusammenhangs zwischen der Vegetationsverlagerung im Laufe eines Jahres und dem Wasserdampf in der Atmosphäre lernen die Schülerinnen und Schüler im Lernmodul "Innertropische Konvergenzzone" die Hadley-Zelle und die innertropische Konvergenzzone kennen und bringen sie mit Druck- und Temperaturänderungen in Zusammenhang. Somit befindet sich das Lernmodul "Innertropische Konvergenzzone" an der Schnittstelle zwischen Physik und Erdkunde in der Sekundarstufe I (Klassen 7 bis 9). Ablauf Einsatz der Lernumgebung "Innertropische Konvergenzzone" Hier finden Sie Hinweise zu Aufbau und Einsatz der Lernumgebung "Innertropische Konvergenzzone". Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu den Themenfeldern "Vegetationszonen" und "Innertropische Konvergenzzone". Die Schülerinnen und Schüler können die innertropische Konvergenzzone erklären. können die Verlagerung der Vegetationszonen im Jahresverlauf erkennen. können den Zusammenhang zwischen Vegetationsverlagerung, atmosphärischem Wasserdampf und innertropischer Konvergenzzone beschreiben. 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 "ITC.exe" heruntergeladen. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "ITC.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. 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. Modulteil: Hintergrundwissen Einleitung Nach dem Start des Lernmoduls sehen die Schülerinnen und Schüler den Einführungstext, der sie über den Inhalt und den Aufbau informiert. Im rechten Bereich des Fensters ist ein Satellitenfilm des Satelliten Envisat zu sehen. Der Film zeigt die Vegetation auf der gesamten Erde im Laufe eines Jahres. Deutlich zu erkennen ist die Verlagerung der Vegetationszonen, die im Laufe des Lernmoduls weiter erforscht werden wird. Durch das Schließen des Fensters gelangen die Lernenden in den ersten Teil des Lernmoduls. Sollten Unklarheiten bezüglich der Bedienung auftauchen, lässt sich durch einen Klick auf das Fragezeichen-Symbol am oberen rechten Rand des Lernmoduls jederzeit eine Bedienungshilfe aufrufen. Zwei Rubriken Der erste Teil des Lernmoduls legt als Hintergrundwissen die Grundlagen für die spätere Arbeit mit den Satellitenbildern im zweiten Modulteil. Dieser Teil besteht aus zwei Rubriken. In der ersten werden die Begriffe "Innertropische Konvergenzzone" und "Hadleyzelle" erklärt und physikalisches Hintergrundwissen über die Zusammenhänge zwischen Sonneneinstrahlung, Druck, Temperatur und Regenfälle geliefert. Mit einem Klick auf den rechten grünen Balken mit der Kennzeichnung "2" öffnet sich die zweite Rubrik, in der mithilfe einer interaktiven Animation das Wirkungsgefüge der Hadley-Zelle und die Verlagerung der innertropischen Konvergenzzone verdeutlicht wird. 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. Kartierung der innertropischen Konvergenzzone Im zweiten Modulteil erhalten die Schülerinnen und Schüler die Bilddaten und verschiedene Werkzeuge, um Zeitreihen interpretieren und vergleichen zu können (siehe Abbildung 2). Zunächst öffnet sich ein Fenster mit Aufgaben, an denen sich die Lernenden während ihrer Arbeit orientieren können. Sie erhalten jeweils drei Envisat-Bilder des gleichen Bildausschnitts, die die Vegetation beziehungsweise den Wasserdampf in der Atmosphäre zeigen. Die Aufnahmen zeigen den 01.01., 01.04. und 01.07.2011. 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 vergleichen können. Unter "Linie anlegen" können sie pro Bild eine Linie legen, zum Beispiel durch die dichteste Vegetation, den Rand der Wüste oder den dichtesten Wasserdampf. Nach einem Klick auf die Schaltfläche "Pixelwerte auslesen" werden am Mouse-Zeiger die Pixel-Werte im Bild angezeigt. Bei einem Klick auf "Bilder vergleichen" können die beiden zuletzt geöffneten Bilder miteinander verglichen werden. Die angelegten Linien bleiben in jedem Fall erhalten. So können die verschiedenen Zeitschnitte untereinander, aber auch die verschiedenen Bildarten miteinander verglichen werden. Abschluss Haben die Schülerinnen und Schüler die Bildkorrekturen durchgeführt und die gestellten Aufgaben beantwortet, können sie durch Beantworten der Fragen im zweiten Quiz die Bearbeitung des Moduls abschließen.

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 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.

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.