Projekthintergrund

Fernerkundungsdaten bestimmen mehr und mehr unseren Alltag. Sie begegnen uns schon lange nicht mehr nur als Satellitenbilder in den Wettervorhersagen, sondern werden immer häufiger auch in Berichten über Naturkatastrophen oder den globalen Klimawandel genutzt. Darüber hinaus erweitern Geo-Browser, wie z.B. Google Earth, mit ein paar Mausklicks den Blickwinkel auf unsere Erde.

Satellitenbilder als Datenquellen für unterschiedliche Analysen sind aus den Umwelt- und Geowissenschaften heute nicht mehr wegzudenken. So stellt die Fernerkundung als Teil der Luft- und Raumfahrtindustrie innerhalb unserer modernen Informationsgesellschaft eine Schlüsseltechnologie dar. Dies drückt sich neben der stetigen Entwicklung neuer Sensoren in einem steigenden Bedarf an qualifizierten Arbeitskräften im Bereich der Erdbeobachtung aus.

© USGS/NASA Landsat Program

Aufgrund der zunehmenden Bedeutung von Satellitendaten bietet es sich an, sie bereits im Schulunterricht einzusetzen. Entsprechend wird in den meisten aktuellen Bildungsplänen für das Fach Geographie die Arbeit mit Satellitenbildern ausdrücklich gefordert. Das Arbeiten mit Satellitendaten und die Gewinnung von Informationen über die Erdoberfläche aus diesen Daten nennt man Fernerkundung. Neben einer stärkeren naturwissenschaftlich ausgerichteten Bildung, ergeben sich durch den Einsatz der Fernerkundung im Schulunterricht eine Reihe von Vorteilen:

• Satellitenbilder bieten die Möglichkeit eine Vielzahl lehrplanspezifischer Themen der Fächer Geographie, Biologie, Mathematik, Physik und Informatik problemorientiert und integrativ zu bearbeiten.
• Die hohe Aktualität und Vielzahl der verfügbaren Fernerkundungsdaten in verschiedenen räumlichen, zeitlichen & spektralen Auflösungen ermöglichen die Bearbeitung von aktuellen und dynamischen Fragestellungen.
• Die Bildhaftigkeit der Daten ermöglicht eine neue Sichtweise auf bestimmte Problemstellungen und biete eine hohe Anschaulichkeit.
• Durch die Kombination von Bildern und Technik haben Fernerkundungsdaten eine motivierende und faszinierende Wirkung auf die Schüler/Innen.
• Durch das selbstständige Arbeiten mit den Fernerkundungsdaten können methodische Kompetenzen der Schüler/innen im Bereich der Informationsverarbeitung, im Umgang mit EDV und in der digitalen Bildverarbeitung gefördert werden.
• Der Einsatz von Fernerkundung im Unterricht erlaubt die Umsetzung von modernen Lehr-, Lern- und Unterrichtsformen.

Obwohl eine stärkere Einbindung der Fernerkundung im Schulunterricht bereits seit längerer Zeit diskutiert wird, findet das Thema nur langsam einen Weg in die Schulklassen. Infolgedessen beschränkt sich die Vermittlung von fernerkundlichen Methoden noch immer weitgehend auf die Universitäten und Hochschulen.

© USGS/NASA Landsat Program

Das Ziel des Projektes Fernerkundung in Schulen (FIS) der Arbeitsgruppe Fernerkundung des Geographischen Instituts der Universität Bonn ist es, das Thema Fernerkundung nachhaltig in den Schulunterricht zu integrieren. Unterstützt und gefördert wird das Projekt durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi).

Projektziele

• Entwicklung eines didaktischen Konzeptes zur Integration der Fernerkundung in den Schulunterricht
• Erarbeitung und Bereitstellung einer Lernplattform zur Fernerkundung. Diese soll den Lehrern folgende Möglichkeiten bieten:

1. Lernmanagement / Klassen- und Benutzerverwaltung
2. Auswertung der erzielten Ergebnisse
3. Abspeichern von Zwischen- und Endergebnissen
4. Tools zur Kommunikation und zum gegenseitigen Austausch

• Konzeption und Umsetzung innovativer, fächerverbindender Lernmodule zum Thema Fernerkundung für den Schulunterricht der Sekundarstufe I & II
• Erstellung von Recherchetools zum Thema Fernerkundung

1. umfassendes, interaktives und digitales Nachschlagewerk zur Fernerkundung.
2. Bildergalerie mit unterschiedlichen Satellitenbildern
3. Linksammlung rund um das Thema Fernerkundung

• Entwicklung von Analysetools zur Auswertung von Satellitenbildern
• Bereitstellung von Hintergrundinformationen zu den Einsatzmöglichkeiten der Fernerkundung im Schulunterricht für Lehrkräfte in Form von didaktischen Kommentaren, Stundenplanungshilfen, etc.
• Erstellung von Lernmaterialien für den Grundschulunterricht

Realisierung

Über die Zusammenarbeit mit verschiedenen Schulen in Bonn und Umgebung wird das Thema "Fernerkundung in Schulen" in der Arbeitsgruppe Fernerkundung des Geographischen Institutes der Universität Bonn bearbeitet. Die praktische Umsetzung der einzelnen Unterrichtsreihen erfolgt auf der Basis von:

• Einer neu zu entwickelnden Fernerkundungs-Lernplattform
• Speziell entwickelten Unterrichtsmaterialien in Form von fächerübergreifenden und fächerverbindenen, digitalen und interaktiven Lernmodulen, Recherche- und Analysetools
• Der Integration von Blended Learning & E-Learning
• Lehrerfortbildung im Bereich Fernerkundung
• Projekttage zum Thema Fernerkundung

Warum neue Lernmaterialien?

Keines der bisher entwickelten Softwareangebote ist in der Lage, digitale Satellitenbilder unkompliziert und ohne großen Einarbeitungsaufwand für die Lehrer/Innen in den regulären Schulunterricht zu integrieren. Aus diesem Grund werden im Projekt interaktive und fachspezifische Lernmodule entwickelt. Kern dieser interaktiven Lernmodule sind Analysetools der digitalen Bildanalyse, die mit fachspezifischen Problem- und Aufgabenstellungen, umfassenden Hintergrundinformationen und erläuternden Animationen verknüpft werden. Um das Kriterium der Übersichtlichkeit zu erfüllen, werden in die Lernmodule nur die jeweils relevanten Funktionen der Bildverarbeitung eingebaut. Diese wesentlichen Funktionen werden inhaltlich und technisch neu gestaltet und zusammen mit Hintergrundinformationen und Aufgabenstellungen in ein fachspezifisches Modul eingebettet.

Aus dem Zusammenspiel von Arbeitsanweisungen und anschaulich aufbereiteten Hintergrundinformationen entsteht ein Lernkomplex, der die Medien- und Methodenkompetenz sowie das eigenständige Arbeiten der Schüler/Innen nachhaltig fördern soll.

Fächerübergreifender Ansatz

Eine der wichtigsten Maximen der im FIS-Projekt kreierten Lernmaterialien ist das fächerübergreifende Denken. So wird das Themenspektrum der Fernerkundung konsequent in fünf verschiedenen, naturwissenschaftlich ausgerichteten Fächern integriert.

Die technischen und physikalischen Grundlagen der Fernerkundung werden dabei in den Fächern Mathematik, Physik und Informatik thematisiert, wohingegen die Verarbeitung und Analyse von Fernerkundungsdaten eher Gegenstand der anwendungsnahen Fächer Geographie und Biologie sind.