Didaktische Hinweise

Überblick

Themen: Fernerkundung, Klimawandel, Satellitendaten, Vegetation, Waldbrände
Fächer: Geographie, Informatik
Jahrgangsstufe: 10-13
Zeit: 135 Minuten (3 Stunden)

Einordnung

Der CDEC soll Schüler/innen unter anderem dazu befähigen, sich eigenständig mit Klimadaten auseinanderzusetzen und Ideen zu entwickeln und umzusetzen. Dabei sollen sie mit Satellitendaten arbeiten und die Herausforderungen des Klimawandels nachvollziehen können. In diesem Lernmodul werden den Schülerinnen vordergründig Sach- und Methodenkompetenz vermittelt. Sie erwerben Wissen im Bereich der Fernerkundung, unter anderem die Funktionen von Satellitendaten, und wenden das Gelernte im Kontext des Klimawandels an. Außerdem lernen sie durch den interdisziplinären Aspekt auch Methoden der Informatik kennen. Das Modul gliedert sich in zwei Teilmodule: Es beginnt mit einer Einleitung, in der das gesamte Modul in den Kontext von CDEC eingeordnet wird. Hier geht es darum, dass die Schülerinnen erste Erfahrungen im Umgang mit den Jupyter Notebooks sammeln. Im zweiten Teilmodul lernen die Schüler/innen Grundlagen der Fernerkundung und erste methodische Ansätze kennen.

Lernziele

Die Lernziele sind zunächst lehrplanunabhängig formuliert. Weiter unten findet sich die Einbindung in die Kernlehrpläne Geographie und Informatik, sowohl für NRW als auch für Berlin / Brandenburg. Ein Verweis auf die Bildungsstandards im Fach Geographie für die Allgemeine Hochschulreife (Herausgegeben von der Deutschen Gesellschaft für Geographie) findet sich ebenfalls unten.

Grundlagen der Fernerkundung kennenlernen
ein Verständnis für Möglichkeiten der Erdbeobachtung entwickeln
Anwendung auf konkrete Raumbeispiele
Arbeit mit Satellitendaten und Datenbanken
Erstellung und Visualisierung interaktiver Karten
Untersuchung von Waldbränden

Einleitung

Hintergrund

In Zeiten, in denen der Klimawandel die Menschheit vor unzählige Herausforderungen stellt, müssen Lösungsansätze her und gehandelt werden. Der Climate Data Entrepeneurial Club (CDEC) integriert den Klimawandel in den Schulunterricht und ermöglicht das Erleben von Selbstwirksamkeit. Das Teilmodul dient hierbei als Einführung und gibt den Schüler*innen einen Einblick, worum es in dem Projekt geht.

Lernziel

Die Schüler/*innen sollen erste Anwendungen mit den Jupyter Notebooks üben und können das Projekt in den Kontext von CDEC einordnen. Sie lernen insbesondere, was Codes sind und wie diese ausgeführt werden, wodurch sie ihre Methodenkompetenz fördern.

Grundlagen der Fernerkundung

Hintergrund

Fernerkundung ermöglicht es, sich analytisch mit dem Klima zu beschäftigen. Da sich der Klimawandel auch auf die Vegetation auswirkt, ist es wichtig, Veränderungen der Vegetation zu erkennen. Durch den Klimawandel häufen sich zudem Waldbrände, auf Satellitenbildern können entsprechend Brandflächen identifiziert werden. Wie genau das funktioniert, lernen Schüler/*innen in diesem Teilmodul.

Lernziel

Das Lernmodul ist dafür da, dass die Schüler/*innen einen Einblick in die Möglichkeiten der Erdbeobachtung erhalten. Dafür analysieren sie bereits erste Satellitendaten, die sich auf Auswirkungen klimatischer Veränderungen beziehen. Es wird sowohl Sach- als auch Methodenkompetenz gefördert.

Exemplarische Unterrichtssequenz

1. Stunde (45 Minuten): Einleitung

Zeit	Phase	Didaktischer Kommentar	Sozialform	Medien
10 Min	Einstieg (Erarbeitung)	Die Lehrkraft beginnt mit einem stummen Bildimpuls, indem sie den SuS ein „Satellitenbild“ zeigt. Das Thema der Stunde ist Erdbeobachtung. Gemeinsam kann eine Leitfrage für die nächsten Stunden entwickelt werden. Eine mögliche Leitfrage könnte lauten: „Was ist Fernerkundung und wie kann man sie nutzen, um Klimaveränderungen sichtbar zu machen?“ Zu Beginn installieren die SuS die notwendigen Pakete. Falls dies schon getan wurde, kann der Schritt übersprungen werden.	Plenum EA	Evtl. Beamer, PPP Notebooks
25	Erarbeitung	Die SuS navigieren durch die „Einleitung“ und bearbeiten die Aufgaben. Hier machen sie sich mit den Notebooks vertraut und lernen erste Anwendungen.	EA / PA	Notebooks
10	Sicherung	Erste Erkenntnisse werden im Plenum besprochen. Hierbei kann gemeinsam reflektiert werden, was gelungen ist und wo noch Fragen zur Benutzung offen geblieben sind.	Plenum

2. & 3. Stunde (90 Minuten): Grundlagen der Fernerkundung

Zeit	Phase	Didaktischer Kommentar	Sozialform	Medien
5 Min	Einstieg	Die SuS sollen in wenigen Sätzen wiederholen, was letzte Stunde gemacht wurde. Dabei wird erneut auf die Leitfrage eingegangen.	Plenum	Evtl. Tafel
25 Min	Erarbeitung	Die Kapitel 1-4 werden bearbeitet. Die SuS lernen hierbei Verfahren, die zur weiteren Bearbeitung wichtig sind. Förderung der Methodenkompetenz.	EA / PA	Notebooks Kapitel 1-4
10 Min	Zwischen-sicherung	Die bisherigen Ergebnisse werden präsentiert und besprochen. Sicherstellen, dass alle SuS den Umgang mit den Notebooks verstanden haben.	Plenum
40 Min	Erarbeitung	Die SuS navigieren durch das nächste Kapitel und wenden die gelernten Verfahren an. Erster thematischer Bezug zum Klimawandel.	EA / PA	Notebooks Kapitel 5
10 Min	Sicherung	Die Ergebnisse werden im Plenum besprochen. SuS reflektieren ihre eigene Vorgehensweise und erläutern die Bedeutung von Satelliten. Dafür wird abschließend die Leitfrage beantwortet.	Plenum	Evtl. Tafel

Materialien zum Herunterladen

Einbindung in die Rahmenlehrpläne

Geographie

Methodenkompetenz (NRW)
- Geographische Informationen graphisch in einer interaktiven Karte darstellen
Raumverständnis (BER, BB)
- Daten gewinnen, indem sie wissenschaftliche Verfahren anwenden
Sachkompetenz (NRW)
- Wirkungen und Folgen von Eingriffen des Menschen in das Geofaktorengefüge analysieren
Raumanalyse (BER, BB)
- Ursachen und Folgen räumlicher Entwicklungen beschreiben
- Geographische Informationen aufgabenbezogen aus Medien gewinnen
Inhaltsfelder / Themenbereiche
- Lebensräume und deren naturbedingte sowie anthropogen bedingte Gefährdung (NRW, E-Phase)
- Europa – Raumstrukturen im Wandel (Klimaschutz) (BER, BB, Q-Phase)

Informatik

Mit Informationen umgehen (BER, BB)
- Informationen analysieren und strukturieren
Darstellen und interpretieren (NRW)
- Daten interpretieren und Beziehungen und Abläufe erläutern, die in Form von textuellen, grafischen oder formalen Darstellungen gegeben sind
Argumentieren (NRW)
- anhand von Fallbeispielen Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen untersuchen

Einbindung in die Bildungsstandards Geographie

Kompetenzbereiche

Fachkonzepte
- Erkenntnisinteressen der Geographie beschreiben (Analyse der Wechselbeziehungen zwischen Mensch und Umwelt mit Fokus auf Erdbeobachtung)
Raumbezogene Orientierung
- Interaktive, topographische, physische und andere Karten vor dem Hintergrund des Klimawandels strategiebasiert auswerten
- Aus vorliegenden Datensätzen digitale Karten erstellen
Erkenntnisgewinnung
- Phänomene und Beobachtungen als Ausgangspunkte von geographischen Untersuchungen charakterisieren (z.B. Waldbrände)
- Methoden und Instrumente zur Datenaufbereitung und -auswertung anwenden
- Ergebnisse der Datenauswertung theoriebezogen interpretieren
Handlung
- Herausforderungen raumbezogener Verantwortung des Menschen beschreiben (klimatische Veränderungen und deren Auswirkungen)

Ausgewählte Basiskonzepte

Mensch-Umwelt-System
- Die Auswirkungen möglicher Systemveränderungen/-eingriffe: Waldbrände, klimatische Veränderungen, Vitalität der Vegetation
Maßstäblichkeit
- Die Wahl der Maßstabsebenen: lokal und regional (Waldbrand in Treuenbrietzen, Vegetation in Berlin)

Wiederverwendung

CC BY-SA 4.0

--- title: "Didaktische Hinweise" format: html number-sections: false --- ## Überblick - Themen: Fernerkundung, Klimawandel, Satellitendaten, Vegetation, Waldbrände - Fächer: Geographie, Informatik - Jahrgangsstufe: 10-13 - Zeit: 135 Minuten (3 Stunden) ## Einordnung Der CDEC soll Schüler/*innen unter anderem dazu befähigen, sich eigenständig mit Klimadaten auseinanderzusetzen und Ideen zu entwickeln und umzusetzen. Dabei sollen sie mit Satellitendaten arbeiten und die Herausforderungen des Klimawandels nachvollziehen können. In diesem Lernmodul werden den Schüler*innen vordergründig Sach- und Methodenkompetenz vermittelt. Sie erwerben Wissen im Bereich der Fernerkundung, unter anderem die Funktionen von Satellitendaten, und wenden das Gelernte im Kontext des Klimawandels an. Außerdem lernen sie durch den interdisziplinären Aspekt auch Methoden der Informatik kennen. Das Modul gliedert sich in zwei Teilmodule: Es beginnt mit einer Einleitung, in der das gesamte Modul in den Kontext von CDEC eingeordnet wird. Hier geht es darum, dass die Schüler*innen erste Erfahrungen im Umgang mit den Jupyter Notebooks sammeln. Im zweiten Teilmodul lernen die Schüler/*innen Grundlagen der Fernerkundung und erste methodische Ansätze kennen. ## Lernziele Die Lernziele sind zunächst lehrplanunabhängig formuliert. Weiter unten findet sich die Einbindung in die Kernlehrpläne Geographie und Informatik, sowohl für NRW als auch für Berlin / Brandenburg. Ein Verweis auf die Bildungsstandards im Fach Geographie für die Allgemeine Hochschulreife (Herausgegeben von der Deutschen Gesellschaft für Geographie) findet sich ebenfalls unten. - Grundlagen der Fernerkundung kennenlernen - ein Verständnis für Möglichkeiten der Erdbeobachtung entwickeln - Anwendung auf konkrete Raumbeispiele - Arbeit mit Satellitendaten und Datenbanken - Erstellung und Visualisierung interaktiver Karten - Untersuchung von Waldbränden ### Einleitung #### Hintergrund In Zeiten, in denen der Klimawandel die Menschheit vor unzählige Herausforderungen stellt, müssen Lösungsansätze her und gehandelt werden. Der Climate Data Entrepeneurial Club (CDEC) integriert den Klimawandel in den Schulunterricht und ermöglicht das Erleben von Selbstwirksamkeit. Das Teilmodul dient hierbei als Einführung und gibt den Schüler*innen einen Einblick, worum es in dem Projekt geht. #### Lernziel Die Schüler/*innen sollen erste Anwendungen mit den Jupyter Notebooks üben und können das Projekt in den Kontext von CDEC einordnen. Sie lernen insbesondere, was Codes sind und wie diese ausgeführt werden, wodurch sie ihre Methodenkompetenz fördern. ### Grundlagen der Fernerkundung #### Hintergrund Fernerkundung ermöglicht es, sich analytisch mit dem Klima zu beschäftigen. Da sich der Klimawandel auch auf die Vegetation auswirkt, ist es wichtig, Veränderungen der Vegetation zu erkennen. Durch den Klimawandel häufen sich zudem Waldbrände, auf Satellitenbildern können entsprechend Brandflächen identifiziert werden. Wie genau das funktioniert, lernen Schüler/*innen in diesem Teilmodul. #### Lernziel Das Lernmodul ist dafür da, dass die Schüler/*innen einen Einblick in die Möglichkeiten der Erdbeobachtung erhalten. Dafür analysieren sie bereits erste Satellitendaten, die sich auf Auswirkungen klimatischer Veränderungen beziehen. Es wird sowohl Sach- als auch Methodenkompetenz gefördert. ## Exemplarische Unterrichtssequenz ### 1. Stunde (45 Minuten): Einleitung | Zeit | Phase | Didaktischer Kommentar | Sozialform | Medien | |--------|--------------------------------------|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|-------------------------|-----------------------------------------| | 10 Min | Einstieg (Erarbeitung) | Die Lehrkraft beginnt mit einem stummen Bildimpuls, indem sie den SuS ein „Satellitenbild“ zeigt. Das Thema der Stunde ist Erdbeobachtung. Gemeinsam kann eine Leitfrage für die nächsten Stunden entwickelt werden. Eine mögliche Leitfrage könnte lauten: „Was ist Fernerkundung und wie kann man sie nutzen, um Klimaveränderungen sichtbar zu machen?“ Zu Beginn installieren die SuS die notwendigen Pakete. Falls dies schon getan wurde, kann der Schritt übersprungen werden. | Plenum EA | Evtl. Beamer, PPP Notebooks | | 25 | Erarbeitung | Die SuS navigieren durch die „Einleitung“ und bearbeiten die Aufgaben. Hier machen sie sich mit den Notebooks vertraut und lernen erste Anwendungen. | EA / PA | Notebooks | | 10 | Sicherung | Erste Erkenntnisse werden im Plenum besprochen. Hierbei kann gemeinsam reflektiert werden, was gelungen ist und wo noch Fragen zur Benutzung offen geblieben sind. | Plenum | | ### 2. & 3. Stunde (90 Minuten): Grundlagen der Fernerkundung | Zeit | Phase | Didaktischer Kommentar | Sozialform | Medien | |--------|--------------------|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|------------|-----------------------| | 5 Min | Einstieg | Die SuS sollen in wenigen Sätzen wiederholen, was letzte Stunde gemacht wurde. Dabei wird erneut auf die Leitfrage eingegangen. | Plenum | Evtl. Tafel | | 25 Min | Erarbeitung | Die Kapitel 1-4 werden bearbeitet. Die SuS lernen hierbei Verfahren, die zur weiteren Bearbeitung wichtig sind. Förderung der Methodenkompetenz. | EA / PA | Notebooks Kapitel 1-4 | | 10 Min | Zwischen-sicherung | Die bisherigen Ergebnisse werden präsentiert und besprochen. Sicherstellen, dass alle SuS den Umgang mit den Notebooks verstanden haben. | Plenum | | | 40 Min | Erarbeitung | Die SuS navigieren durch das nächste Kapitel und wenden die gelernten Verfahren an. Erster thematischer Bezug zum Klimawandel. | EA / PA | Notebooks Kapitel 5 | | 10 Min | Sicherung | Die Ergebnisse werden im Plenum besprochen. SuS reflektieren ihre eigene Vorgehensweise und erläutern die Bedeutung von Satelliten. Dafür wird abschließend die Leitfrage beantwortet. | Plenum | Evtl. Tafel | ## Materialien zum Herunterladen ## Einbindung in die Rahmenlehrpläne ### Geographie - Methodenkompetenz (NRW) - Geographische Informationen graphisch in einer interaktiven Karte darstellen - Raumverständnis (BER, BB) - Daten gewinnen, indem sie wissenschaftliche Verfahren anwenden - Sachkompetenz (NRW) - Wirkungen und Folgen von Eingriffen des Menschen in das Geofaktorengefüge analysieren - Raumanalyse (BER, BB) - Ursachen und Folgen räumlicher Entwicklungen beschreiben - Geographische Informationen aufgabenbezogen aus Medien gewinnen - Inhaltsfelder / Themenbereiche - Lebensräume und deren naturbedingte sowie anthropogen bedingte Gefährdung (NRW, E-Phase) - Europa – Raumstrukturen im Wandel (Klimaschutz) (BER, BB, Q-Phase) ### Informatik - Mit Informationen umgehen (BER, BB) - Informationen analysieren und strukturieren - Darstellen und interpretieren (NRW) - Daten interpretieren und Beziehungen und Abläufe erläutern, die in Form von textuellen, grafischen oder formalen Darstellungen gegeben sind - Argumentieren (NRW) - anhand von Fallbeispielen Auswirkungen des Einsatzes von Informatiksystemen untersuchen ## Einbindung in die Bildungsstandards Geographie ### Kompetenzbereiche - Fachkonzepte - Erkenntnisinteressen der Geographie beschreiben (Analyse der Wechselbeziehungen zwischen Mensch und Umwelt mit Fokus auf Erdbeobachtung) - Raumbezogene Orientierung - Interaktive, topographische, physische und andere Karten vor dem Hintergrund des Klimawandels strategiebasiert auswerten - Aus vorliegenden Datensätzen digitale Karten erstellen - Erkenntnisgewinnung - Phänomene und Beobachtungen als Ausgangspunkte von geographischen Untersuchungen charakterisieren (z.B. Waldbrände) - Methoden und Instrumente zur Datenaufbereitung und -auswertung anwenden - Ergebnisse der Datenauswertung theoriebezogen interpretieren - Handlung - Herausforderungen raumbezogener Verantwortung des Menschen beschreiben (klimatische Veränderungen und deren Auswirkungen) ## Ausgewählte Basiskonzepte - Mensch-Umwelt-System - Die Auswirkungen möglicher Systemveränderungen/-eingriffe: Waldbrände, klimatische Veränderungen, Vitalität der Vegetation - Maßstäblichkeit - Die Wahl der Maßstabsebenen: lokal und regional (Waldbrand in Treuenbrietzen, Vegetation in Berlin)