In der praktischen Anwendung von

Transkript

1 GIS im Internet Lothar Püschel und Dirk Schäfer Das Unterrichtsbeispiel Das Klima von Deutschland Geographische Informationssysteme (GIS) im Internet auch als WebGIS oder Internet-Mapping bezeichnet stellen für Schulen einen hervorragenden Einstieg zur Nutzung von Geographischen Informationssystemen im Erdkundeunterricht dar. Am Beispiel der WebGIS-Anwendung Das Klima von Deutschland wird ein methodischer Weg zur Einführung von GIS in einer 8. Gymnasialklasse gezeigt. Abb. 1: WebGIS Das Klima von Deutschland website/ brdklima In der praktischen Anwendung von GIS-Software im Unterricht zeigen sich immer wieder Probleme in folgenden Bereichen: Die GIS-Software ist als Schullizenz teuer und für Schulen mit schmalem Budget schwer erschwinglich. Die Installation der Software im Schulnetzwerk ist nicht immer unproblematisch. Die Handhabung der GIS-Software ist für Lehrkräfte sowie Schüler ohne Vorkenntnisse nicht einfach, da die Programmstruktur komplex ist. Abb. 2: Vergleich Werkzeugleiste WebGIS (oben) mit Diercke GIS 2.0 (unten) Aus diesen Gründen nutzen die meisten Lehrkräfte GIS nicht, da die Unwägbarkeiten für den Unterrichtseinsatz als zu groß angesehen werden. Trotz der in vielerlei Hinsicht unbestrittenen Vorteile von GIS greift man lieber auf traditionelle Methoden zurück. An diesem Punkt setzt die GIS-Anwendung im Internet an. Vorteile von WebGIS Ein entscheidender Vorteil von WebGIS besteht in der Verfügbarkeit an jedem Ort, an dem ein Zugang in das Internet vorhanden ist. Für Schulen in Deutschland ist dieser über T-Online kostenfrei, sodass GIS im Internet keinerlei zusätzliche Kosten für eine Schule bedeutet. Wegen der Verfügbarkeit von WebGIS im Internet fällt auch keine Installation von Software an. WebGIS verfügt im Vergleich zu einer GIS-Vollversion über ein reduziertes Funktionalitätsspektrum, da komplexere GIS-Funktionen über das Internet nur eingeschränkt zur Verfügung gestellt werden können. Diese didaktische Reduktion ist jedoch für den GIS-Anfänger von Layer Eine GIS-Kartendarstellung setzt sich aus verschiedenen Themen (Layer) zusammen hier sind Klimastationen, Bundesländer und europ. Staaten sichtbar. Um die Funktionen Identifizieren, Hot- Links und den Abfrage-Manager nutzen zu können, muss das entsprechende Thema aktiviert sein. Hot-Link Ermöglicht den Zugriff auf zusätzlich verfügbare Medien eines Layers, z. B. Klimastationen. Durch den Klick auf eine Station wird ein Klimadiagramm in einem neuen Fenster geöffnet. Identifizieren Um nähere Informationen zu einem Objekt z. B. einer Klimastation zu erhalten, klickt man auf das Objekt. Das Thema Klimastation muss dabei aktiv sein. Abb. 3: Umgang mit ausgewählten WebGIS-Funktionen und -Werkzeugen Abfrage-Manager Ermöglicht die Formulierung von logischen Abfragen zum aktiven Thema. Klasse

2 Vorteil, da mittels leichterer Bedienbarkeit ein unkompliziertes Kennenlernen von GIS im Internet ermöglicht wird. Mit der Nutzung des Internets sind viele Lehrkräfte und besonders Schüler bereits so vertraut, dass dies keine Hürde darstellt. Somit ist WebGIS eine für Schulen ideale Methode zum Einstieg in GIS. Zudem können Schüler über einen eigenen Internetzugang auch von zu Hause mit WebGIS arbeiten. Methode WebGIS Neben den inhaltlichen Aspekten zum Klima in Deutschland werden die Schüler in die Funktionen (hier besonders die sog. Werkzeuge einer GIS-Anwendung) eingeführt, da die vorhandenen Funktionen des WebGIS den Funktionen der Werkzeugleisten in GIS-Softwareprodukten wie ArcView 3.x oder Diercke GIS, Version 1.x oder 2.0. entsprechen (vgl. Abb. 2 ). Bei einer späteren Nutzung einer GIS-Vollversion sind die Werkzeuge dann bereits bekannt und erleichtern den Einstieg in den schulischen Unterricht mit GIS erheblich. Methodische Lernziele Am Thema Klima in Deutschland soll zunächst die Einführung der Grundfunktionen sichtbares Layer und aktives Thema erfolgen (vgl. Abb. 3 ). Dabei sind beispielsweise die Begriffe sichtbar und aktiv sowohl bei der Nutzung von GIS, als auch von WebGIS von großer Bedeutung: Ein Kartenthema bzw. -layer ist nur dann im Kartenbild sichtbar, wenn es durch Setzen eines Häkchens mit der Maus links in der Legendenspalte sichtbar geschaltet wurde. Im WebGIS muss die Karte durch Drücken der Schaltfläche Karte aktualisieren neu gezeichnet werden, im Desktop-GIS erfolgt dies meist automatisch. Weiterhin ist ein Thema bzw. Layer nur dann aktiv geschaltet, wenn mit der Maus der entsprechende Kontrollknopf in der Legendenspalte angeklickt wurde (im WebGIS kann jeweils nur ein Thema aktiv sein). Nur die Geoobjekte eines aktiven Themas/Layers können identifiziert, Hot-Links (soweit vorhanden) genutzt und Datenbanken abgefragt werden. Zur Verdeutlichung der Grundfunktionen sichtbares Layer und aktives Thema wird traditionell vorgegangen, indem topographische Kenntnisse zu den aufgezeigten Bundesländern mit ihren Hauptstädten abgefragt werden. Anschließend folgen gezielte Arbeitsaufträge zu den Funktionen Hot-Link und Identifizieren, die ebenfalls wesentli- che, in jedem GIS enthaltene Werkzeuge darstellen. Der entscheidende Mehrwert von GIS wird hingegen erst über die Formulierung von logischen Abfragen im Abfrage-Manager verdeutlicht, von den Schülerinnen und Schülern eigenständig umgesetzt und im Unterrichtsgespräch ausgewertet. Unterrichtsverlauf Arbeitsblatt 1: Hier werden zuerst topographische Grundkenntnisse abgefragt und wiederholt (Nachbarstaaten Deutschlands und die Hauptstädte der einzelnen Bundesländer). Arbeitsblatt 2: Hier wird das Werkzeug Hot-Link eingeführt, mit dessen Hilfe die Klimadiagramme der Landeshauptstädte aufgerufen werden können. Die Vorgehensweise wird in einer Schrittfür-Schritt -Anleitung eingeführt. Die Schüler tragen ihre Ergebnisse in die Tabelle auf Arbeitsblatt 1 ein und stellen dabei fest, dass vier Hauptstädte in der Karte nicht enthalten sind. Arbeitsblatt 3: Mit dem Werkzeug Identifizieren ermitteln die Schüler die Jahresmittelwerte für Temperatur und Niederschlag der jeweiligen Landeshauptstadt, die ebenfalls in die Tabelle des Arbeitsblattes 1 eingetragen werden. Zusätzlich sollen die Schüler erkennen, dass über die Funktion Identifizieren noch weitere Angaben wie Höhe und Lage im Gradnetz der Klimastation bzw. Hauptstadt abrufbar sind. Hier könnte sich eine erste vergleichende Betrachtung der einzelnen Jahresmittelwerte von Temperatur und Niederschlag in Abhängigkeit von der Lage im Gradnetz und der Höhe ü. NN anschließen. Arbeitsblatt 4: Über die Fragestellung zur Ermittlung der kältesten bzw. der wärmsten Klimastation in Deutschland soll das Werkzeug Abfrage-Manager eingeführt werden. Zuerst sollen die Schüler begründete Vermutungen äußern, die mehrheitlich die kälteste Station wahrscheinlich im Norden und die wärmste Station im Süden Deutschlands ansiedeln werden. Um die Vermutungen zu überprüfen, kann nun der Abfrage-Manager eingeführt werden. Dabei besteht für die Schüler die Möglichkeit, eine logische Abfrage zu formulieren, welche die kälteste bzw. wärmste Jahresmitteltemperatur aller in der Karte enthaltenen Klimastationen ermitteln soll. Eine logische Abfrage zur kältesten Klimastation könnte lauten: MITTEMJ <0. Diese Abfrage kann im Fenster des Abfrage-Managers durch das Ausfüllen der Felder Variable, Logischer Operator und Wert erstellt und dann über die Optionen Abfrage bilden und über Ausführen ausgeführt werden: Folgendes Ergebnis wird angezeigt: Damit ist klar, dass die Zugspitze im Süden Deutschlands, jedoch mit einer Höhe von 2960 m über NN, die kälteste Jahresmitteltemperatur aller Klimastationen aufweist. Die zweite logische Abfrage zur wärmsten Klimastation in Deutschland könnte lauten: MITTEMJ >10. Als Ergebnis werden Stationen im Oberrheintal angezeigt: Weitere logische Abfragemöglichkeiten zu Temperatur, Niederschlag, Höhe und Lage im Gradnetz können von den Schülern selbst erstellt und ausgewertet werden. Die Abfrageergebnisse werden sowohl in Form eines Tabellen-Auszuges, als auch mit gelber Markierung auf der Karte angezeigt. Einsatz und Evaluation Diese Unterrichtsreihe wurde in einer 8. und in einer 10. Klasse am Gymnasium erfolgreich durchgeführt. In der 8. Klasse wurden die Schritt-für-Schritt -Anleitungen ergänzt, nachdem ein großer Teil der Schüler das Werkzeug Hot-Link nicht ohne Anleitung nutzen konnten. In der 10. Klasse entwickelte sich mit dem Abfrage-Manager eine spannende Unterrichtssituation, nachdem an zwei beispielhaften logischen Abfragen, Möglichkeiten und Grenzen dieser Programmfunktion erarbeitet wurden. Mit dem Abfrage-Manager wird ein echter Mehrwert von GIS-Anwendungen deutlich, da hier Schüler ihr Grundwissen zum Klima anwenden und erweitern können. WebGIS ein Schulkonzept Das gemeinsame Projekt WebGIS Klima in Deutschland entstand durch die lange Zusammenarbeit und den Erfahrungen der Autoren im Bereich der didaktischen Einführung und Nutzung von GIS in der Schule. 40

3 Klima im WebGIS (1) 1. Gehe auf die URL: 2. Trage in die Karte die Namen der Nachbarstaaten Deutschlands im Uhrzeigersinn ein. Beginne im Norden. 3. Nenne die Hauptstädte der deutschen Bundesländer und trage sie in die Tabelle ein. Schleswig-Holstein Bundesland Hauptstadt Klima- Temperatur Niederschlag diagramm Jahresmittel Jahresmittel ja /nein Mecklenburg-Vorpommern 41

4 Klima im WebGIS (2+3) Hot-Link Werkzeugleiste 1. Gehe auf die URL: 2. Ermittle mit dem Werkzeug Hot- Link, ob für die jeweilige Hauptstadt ein Klimadiagramm verfügbar ist. Vermerke dies in der Tabelle auf Arbeitsblatt 1. Arbeitstechnik Aktiviere auf der linken Seite unter Layer durch Anklicken des runden Feldes die Klimastationen, gehe dann mit der Maus auf das Symbol Hot- Link und klicke mit der linken Maustaste darauf. Das Werkzeug Hot-Link ist jetzt aktiv, was durch das rote Viereck um das Symbol markiert wird. Gehe dann mit der linken Maustaste auf eine beliebige Stadt und klicke den Ortspunkt an. Nach einigen Sekunden öffnet sich das Klimadiagramm. Trage deine Ergebnisse in die Tabelle (Arbeitsblatt 1 ) ein. Identifizieren 1. Gehe auf die URL: 2. Ermittle mit dem Werkzeug Identifizieren für die Klimadiagramme der Landeshauptstädte die jeweiligen Jahresmittelwerte für Temperatur und Niederschlag. Datenbankauszug Arbeitstechnik Führe die Maus auf die Funktion Identifizieren in der Werkzeugleiste (vgl. Abb.) und klicke das Symbol an ( i ). Das Werkzeug Identifizieren ist jetzt aktiv. Klicke jetzt mit der linken Maustaste auf eine beliebige Stadt in der Karte. In wenigen Sekunden wird unten eine Tabelle mit den Klimaangaben zur dieser Station angezeigt. Trage deine Ergebnisse in die Tabelle (Arbeitsblatt 1 ) ein. 3. Welche weiteren Informationen erhält man neben den Jahresmittelwerten für Temperatur und Niederschlag zusätzlich über die Funktion Identifizieren? a) b) 42

5 Klima im WebGIS (4) 1. Gehe auf die URL: 2. Ermittle die Klimastationen Deutschlands mit dem niedrigsten und mit dem höchsten Jahresmittel der Temperatur. Markiere die Stationen in obiger Karte Kälteste Station: Wärmste Station: 3. Enthält WebGIS noch andere Funktionen zur Ermittlung der Klimastationen mit dem niedrigsten und dem höchsten Jahresmittel der Temperatur oder des Niederschlags (vgl. Abb.)? 43