GIS in der Schule Potenziale und Grenzen

Gregor C. Falk und Eva Nöthen

Diese Publikation wurde aus Mitteln der Robert Bosch Stiftung gefördert

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

1

VORWORT ...................................................................................................................... 1

2

WAS SIND GIS? TECHNISCHE GRUNDLAGEN ..................................................... 2 2.1.

ALLER ANFANG IST SCHWER. EINE EINFÜHRUNG IN DIE WELT DER GIS..................... 3

2.2.

EINSATZBEREICHE DER GIS ........................................................................................ 8

2.3.

GIS FÜR DIE SCHULE ................................................................................................... 9

2.3.1.

Stand der Dinge................................................................................................ 11

2.3.2.

Bildungsinhalte – Gedanken zur Entwicklung eines GIS-Curriculums und die

Einbindung von Geoinformationstechnologien in die Bildungspläne der Bundesländer 14 2.3.3.

Didaktische Rechtfertigung .............................................................................. 18

2.3.4.

Aus-, Fort- und Weiterbildung ......................................................................... 22

2.4.

VERFÜGBARE GIS ..................................................................................................... 24

2.4.1 GIS im Internet ........................................................................................................ 25 2.4.2 Lizenzierte GIS-Versionen für die Schule ............................................................... 26

3

2.5.

MOTIVATION DURCH GIS .......................................................................................... 29

2.6.

VORAUSSETZUNGEN FÜR DEN SCHULISCHEN GIS-EINSATZ ...................................... 30

2.6.1.

Technische Anforderungen............................................................................... 31

2.6.2.

Unterrichtsorganisation ................................................................................... 31

2.6.3.

Fachkompetenz: PC-Anwendung und thematische Kartographie ................... 32

2.6.4.

GIS-Schulung und GIS-Fertigkeiten ................................................................ 34

PROJEKTBEISPIELE .................................................................................................. 36 3.1.

HDI PROJEKT ............................................................................................................ 37

3.1.1.

Arbeit mit fertigen Datenbausteinen ................................................................ 37

3.1.2.

Ein Unterrichtsprojekt zum „Stand der menschlichen Entwicklung“ ............. 38

3.1.3.

Planung: didaktisch-methodische Überlegungen ............................................ 40

3.1.4.

Unterrichtsauswertung – Didaktische Reflexion ............................................. 45

3.2.

SCHÜLER ERKUNDEN LONDONS BANKSIDE ............................................................... 54

3.2.1.

Projektskizze ..................................................................................................... 55

3.2.2.

Unterricht ......................................................................................................... 56

3.2.3.

Ergebnisse ........................................................................................................ 58

3.2.4.

Fazit.................................................................................................................. 59

3.2.5.

Ausblick ............................................................................................................ 60

3.3.

DAS NAT-WORKING PROJEKT „GIS IN DER SCHULE“............................................... 60

3.3.1.

Planung und Projektverlauf ............................................................................. 62 II

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ 3.3.2.

Teilprojekte im Einzelnen ................................................................................. 64

3.3.3.

„Bedeutung des Straßenbelags für die Schallübertragung“ ............................ 65

3.3.4.

„Verkehrs- und Lärmsituation entlang der B101 im Ortsteil Marienfelde“.... 68

3.3.5.

„Auswirkungen von Innenhofbegrünungen auf ausgewählte Klimaelemente“ 72

3.3.6.

„Nutzungsformen des Entwicklungsgebietes Adlershof“ ................................. 76

3.3.7.

Abschlusskonferenz .......................................................................................... 79

3.3.8.

Akzeptanz und Nachhaltigkeit des Projekts...................................................... 81

3.3.9.

Ein methodisch-didaktisches Projektfazit ........................................................ 82

3.4. 4

PROJEKT „GEBÄUDEKARTIERUNG“ ........................................................................... 86

PROJEKTEVALUATION ............................................................................................ 88 4.1.

DAS HANDLING DER SOFTWARE................................................................................ 91

4.2.

SOZIALE UND KOMMUNIKATIVE ASPEKTE DES GIS-EINSATZES .............................. 101

4.3.

ZUR PROJEKTARBEIT UND DEN DISPOSITIONEN ....................................................... 104

4.4.

„LESSONS LEARNED“ – DAS KANN ODER MUSS BESSER WERDEN ............................. 106

5

AUSBLICK ................................................................................................................... 108

6

LITERATUR ................................................................................................................ 110

7

GIS IM INTERNET ..................................................................................................... 112

8

ADRESSEN................................................................................................................... 113

III

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Abbildung 1 Abbildung 2 Abbildung 3 Abbildung 4 Abbildung 5 Abbildung 6 Abbildung 7 Abbildung 8

“Was ist GIS“ ...................................................................................................... 4 Die GIS-Architektur ............................................................................................ 4 Funktionen eines GIS .......................................................................................... 5 Die Datentabelle .................................................................................................. 7 Ein View-viele Layer .......................................................................................... 7 Der GIS-Curriculumbaum................................................................................. 17 Was fordert und fördert das GIS? ..................................................................... 21 Beispiele zum Kompetenzerwerb ..................................................................... 23

Abbildung 9 Der Umweltatlas Rheinland-Pfalz – Ein „Online GIS“ .................................... 25 Abbildung 10 GIS für die Schule ............................................................................................ 28 Abbildung 11 Beispielstruktur einer GIS-Schulung ............................................................... 35 Abbildung 12 Struktur der einführenden Schulung ................................................................ 39 Abbildung 13 Lernzielebenen im Verlauf eines GIS-Projekts................................................ 42 Abbildung 14 Die Projektphasen im Überblick ....................................................................... 43 Abbildung 15 Schülerin bei der Erstellung des Gruppenposters ............................................ 45 Abbildung 16 Die 10 didaktischen Prüffragen zur Projektevaluation .................................... 46 Abbildung 17 Schüleräußerungen zum GIS-Unterricht .......................................................... 54 Abbildung 18 Borough Market – Traditioneller Gemüsemarkt .............................................. 55 Abbildung 19 Im Untersuchungsgebiet- The New Globe Theatre ......................................... 56 Abbildung 20 Unterrichtsphasen des Borough Market Projekts............................................. 57 Abbildung 21 Standorte der Schallmessungen ....................................................................... 58 Abbildung 22 Schallausbreitung eines durchfahrenden Zuges ............................................... 59 Abbildung 23 Ziele des NaT-Working Projekts ...................................................................... 61 Abbildung 24 Zeitlicher Verlauf des NaT-Working Projekts .................................................. 64 Abbildung 25 Vergleich der Schallmessungen ....................................................................... 66 Abbildung 26 Kartographische Darstellung von Ergebnissen der Schallmessungen ............. 67 Abbildung 27 Motivation durch öffentliche Anteilnahme ...................................................... 68 Abbildung 28 Das Untersuchungsgebiet entlang der Bundesstraße 101 ................................ 70 Abbildung 29 Tabellarische Darstellung der Messergebnisse (11:00–12:00 Uhr) ................. 71 Abbildung 30 Lärmsituation ausgewählter Standorte an der B 101 ....................................... 72 Abbildung 31 Kartographische Darstellung des Zustands ausgewählter Hinterhöfe ............. 73 Abbildung 32 Anteil ausgewählter Hinterhöfe im Untersuchungsbereich ............................. 74 Abbildung 33 Windgeschwindigkeiten im Bereich „Sanierungsgebiet Helmholtzplatz“ ...... 75 Abbildung 34 „Tagesgang“ der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur ................................... 75 Abbildung 35 Auswahl von Schülerstatements zu den Ergebnissen ...................................... 76 Abbildung 36 Lageplan Adlershof .......................................................................................... 77 Abbildung 37 Das Konferenzprogramm ................................................................................. 80 Abbildung 38 Die Abschlusskonferenz .................................................................................. 80 IV

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Abbildung 39 Abbildung 40 Abbildung 41 Abbildung 42 Abbildung 43 Abbildung 44 Abbildung 45 Abbildung 46 Abbildung 47 Abbildung 48 Abbildung 49 Abbildung 50 Abbildung 51 Abbildung 52

Gebäudekartierung Bölschestraße .................................................................... 88 Statistische Angaben zur Computernutzung .................................................... 91 Schulungsevaluation......................................................................................... 92 Allgemeine Einschätzung des GIS-Handlings ................................................. 93 Aufgetretene Probleme ..................................................................................... 94 Schülerhinweise zur Verbesserung des GIS ..................................................... 96 Positive Programmaspekte ............................................................................... 97 Benennung ausgewählter GIS-Werkzeuge....................................................... 99 Erfassung spezifischer GIS-Kompetenzen .................................................... 100 Selbsteinschätzung der GIS-Kompetenz ........................................................ 101 Lösung aufgetretener Probleme ..................................................................... 103 Bewältigung der Arbeit mit dem GIS ............................................................ 103 Positive und negative Aspekte der Projektarbeit............................................ 105 Verändertes Interesse an der Geographie? ..................................................... 105

Abbildung 53 Gesamteinschätzung des GIS-Projektes ......................................................... 106

V

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

1 Vorwort Geographische Informationssysteme (GIS) faszinieren. Sie ziehen wohl jede und jeden der in Kontakt mit ihnen tritt in einen unerklärlichen Bann, rasch und dauerhaft. Das klingt zwar fast als wäre hier von einer neuen Didaktikdroge die Rede, doch ist dies mitnichten der Fall. GIS in der Schule werden von (fast) allen erprobenden Lehrenden und Unterrichteten als positive Bereicherung des Unterrichts erlebt und zwar nicht primär aufgrund der technischen Raffinessen, die nicht selten die Arbeit eher behindern oder der Einbindung zeitgemäßer Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) insgesamt, sondern weil GIS vom ersten Moment an im weitesten Sinne einen menschlichen Urinstinkt ansprechen: die Neugierde. Eine Stillung dieses Wissensdurstes erfolgt durch das Erforschen, Analysieren und Interpretieren der Wirklichkeit, die in Form entsprechender Daten per GIS nachvollziehbar ins Klassenzimmer geholt wird. Dabei ist nichts unwichtig und nichts unmöglich. Selbst kleinste Schritte der Datenexploration führen die Schüler sogar im Klassenraum in wissenschaftliches Neuland. Mit jedem Arbeitsschritt durch die Geodaten entdecken sie Neues, Sachverhalte und Aspekte derer mitunter niemand vor ihnen gewahr war. Oder wussten Sie, dass das auf der Basis des Human Development Index (HDI) generierte Länderranking quasi identisch ist mit einer Rangfolge, die auf Basis des prozentualen Anteils der asphaltierten Straßen am Gesamtwegenetz erzeugt wurde? Diese und andere verblüffende Erkenntnisse gewinnen Schülerinnen und Schüler bei der Datenanalyse oder der Generierung thematischer Karten binnen weniger Sekunden. Dabei können sie sich sicher sein, dass sie beispielsweise mit ihrer Karte ein unverwechselbares Unikat entworfen haben. In dem vorliegenden Buch „GIS in der Schule – Potenziale und Grenzen“ nehmen Gedanken und Fragestellungen konkrete Schriftform an, denen in der anglophonen Welt längst zahlreiche Publikationen gewidmet sind und die im deutschsprachigen Raum bislang nur fragmentarisch in Form einzelner, teilweise aber sehr fundierter Zeitschriftenbeiträge vorliegen. Es geht in der vorliegenden Handreichung nicht darum, die in Rede stehenden Computeranwendungen und Werkzeuge auf Grund ihrer zweifelsfrei vorliegenden Potenziale innovativen Unterricht zu gestalten zur methodisch-inhaltlichen Ultima Ratio des Geographieunterrichts zu erheben, sondern um die Entwicklung eines kritisch-konstruktiven Leitfadens, mit dessen Hilfe Kolleginnen und Kollegen größere und kleinere GIS-Projekte in ihren Schulen möglichst effektiv und in angemessenen Zeitfenstern umsetzen können. Auf der Basis mehrjähriger Projekterfahrungen und der konzeptionellen Ausgestaltung schulischer und universitärer Lehrveranstaltungen werden Überlegungen zur Arbeit mit GIS im Rahmen schulischer Aktivitäten vorgestellt. Quasi wie die Nachzeichnung einer Progressionskurve stellt die Handreichung dabei die Erfahrungen einzelner Teilprojekte von der „first practise“, über die „good practise“ bis hin zur, zumindest aus Sicht der Autoren, derzeitigen „best practice“ vor. Wie bei allem Neuen bleiben auch bei der Einbindung Geographischer Informationstechnologien in den Unterricht große Spielräume zur Optimierung. Dies gilt sowohl in methodischer Hinsicht als auch in Bezug auf die zur Verfügung stehende Software, insbesondere ihre Handhabbarkeit. Sicher scheint allerdings

1

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ aus Sicht der Verfasser, dass GIS-Anwendungen ob ihrer weiten Verbreitung im alltäglichen Leben künftig eine größere Bedeutung für den Geographieunterricht erlangen werden. GIS bestimmen unser tägliches Leben vom Einschalten des Lichtschalters bis zur komplexen Navigation per GPS oder dem Bordcomputer unseres Autos und besitzen somit eine weit über den schulischen Kontext und das Unterrichtsfach hinausgreifende Bedeutsamkeit für die Schülerinnen und Schüler. Überdies verkörpern sie, mehr noch als Atlanten dies könnten, die spezifischen Inhalte, Analysestrategien, Betätigungsfelder und Darstellungsformen der Geographie als Fach und Wissenschaftsdisziplin, eingebettet in den Kanon der übrigen Geowissenschaften und einiger sozialwissenschaftlich geprägter Nachbardisziplinen. Insofern sind GIS auf Grund ihrer fachlichen Repräsentanzeigenschaften durchaus geeignet, auch ihren Beitrag zur Identitätskonstruktion der Geographie zu leisten. Kurzum, es ist wichtig, auch die Schülerinnen und Schüler mit Geographischen Informationssystemen vertraut zu machen, obgleich gewaltige technische und organisatorische Hürden zu überspringen sind. Wir laden Sie mit der Lektüre dieses Bandes zur Teilhabe an unseren vielfältigen GISErlebnissen vom Erstkontakt der Autoren bis zum Abschluss eines Großprojektes unter Beteiligung mehrerer Schulen ein. Erleben Sie die komplexe Welt moderner Geoinformationssysteme. Lernen Sie die Systematik, die Stärken und Schwächen der gängigen Software kennen, verfolgen Sie kritisch die didaktische Konzeptionierung der dargestellten Unterrichtsprojekte, studieren Sie die vorgestellten Ergebnisse unserer Schülerbefragung und belächeln Sie mit uns den einen oder anderen Fehlschlag, nicht zuletzt um aus alledem Schlüsse zu ziehen, die letztendlich einladen sollen, GIS auch im eigenen Unterricht einzusetzen. Seien Sie jedoch auch gewarnt! Gewarnt vor der dauerhaft bannenden Faszination Geographischer Informationssysteme.

2 Was sind GIS? Technische Grundlagen „Das GIS kann ja nicht einmal das, was mein Schulatlas kann...“ hörte ich kürzlich aus dem Munde eines erfahrenen, in Berlin unterrichtenden Geographielehrers. Was sollte ich antworten? Vielleicht: „Sie haben ja gar keine Ahnung, befassen Sie sich erst einmal mit GIS bevor Sie so unqualifiziert daherreden!“ oder „Ja Sie haben recht!“ oder „Jedes Pferd ist nur so gut wie sein Reiter!“ oder „Sie haben recht, zunächst hilft ihnen die Software nicht beim Auffinden irgend welcher Lokalitäten oder beim Ausdrucken thematischer Karten. Zunächst benötigen Sie die Daten, erst dann können Sie mit der Software etwas anfangen, vorausgesetzt Sie haben sich mit der gebotenen Tiefe in das GIS eingearbeitet.“ Ich habe mich letztendlich für eine Mischvariante aus der ersten und letzten Antwort entschieden. Leider ist auch Enttäuschung über GIS ein verbreitetes Phänomen unter den Kollegen, die zunächst motiviert ein entsprechendes Softwareprodukt erwerben und bereits bei der Installation der Basissoftware die Lust verlieren, bevor Sie überhaupt ein, ich will es mal „initialer Kick“ nennen, erreicht. Zunächst gilt es einen weit verbreiteten Trugschluss auszuräumen: GIS ist kein Atlas! Aber: GIS können auch Atlanten sein und zwar neben zigtausend anderen denkbaren Anwendungsmöglichkeiten. Gerade dies macht es dem 2

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Einsteiger allerdings schwer, die Logik der Geoinformationssoftware zu verstehen, die je nach Einsatzbereich variieren kann, also mitnichten eine leicht erlernbare Stringenz aufweist. Die banal klingende Kernaussage, dass Geographische Informationssysteme Raum und Sachdaten miteinander verknüpfen, umfasst jedoch zunächst die meisten Anwendungsoptionen. Wie diese Verknüpfung geschieht und was überhaupt unter Sach- beziehungsweise Raumdaten zu verstehen ist, soll nachfolgend näher betrachtet werden. Bei der Vorbereitung zur Durchführung einer GIS-basierten Projektarbeit im unterrichtlichen Kontext stellt die Beschäftigung mit dem Konzept, der Technik und der Funktionsweise Geographischer Informationssysteme eine wichtige Voraussetzung dar. Bevor also von den konkreten Praxis- und Unterrichtserfahrungen berichtet wird, soll eine knappe Einführung in die GIS-Grundlagen sowie ein Überblick über vorhandene Software für den Schulgebrauch gegeben werden.

2.1. Aller Anfang ist schwer. Eine Einführung in die Welt der GIS Die Abkürzung GIS steht, wie bereits erwähnt für den Ausdruck Geographisches Informationssystem. BILL, Geodät an der Universität Rostock, formulierte folgende, stark verdichtete Definition: „Ein Geoinformationssystem ist ein rechnergestütztes System, das aus Hardware, Software, Daten und Anwendungen besteht. Mit ihm können raumbezogene Daten erfasst und redigiert, gespeichert und reorganisiert, modelliert und analysiert sowie alphanumerisch und graphisch präsentiert werden.“ 1 Wenngleich dieser Satz alle wesentlichen Aspekte eines GIS beinhaltet, soll die Definition im Folgenden vor allem für den informationstechnisch weniger vorgebildeten Leser etwas erläutert werden. Betrachtet man die Struktur und die Funktionsweisen Geographischer Informationssysteme genauer, erfährt das Bild des GIS eine weitere Differenzierung. SAUER und BEHR (1997) betrachten zunächst die beiden Teilbegriffe und bezeichnen als Informationssystem allgemein eine Software, welche die Funktionsfähigkeiten aufweist, Primärinformationen zu verwalten und aus diesen immanente Sekundärinformationen abzuleiten. So besteht ein Informationssystem in der Regel aus einer oder mehreren Datenbanken, verknüpft mit einem geeigneten Datenverwaltungs- und Datenbearbeitungsprogramm. Besteht bei diesen vom Informationssystem erfassten Daten die Möglichkeit zu einer eindeutigen räumlichen Lokalisierbarkeit, spricht man von einem Geographischen Informationssystem oder auch Geoinformationssystem. Zentrale strukturbildende Bestandteile eines GIS stellen die Hardware, die Software (Werkzeuge) und die Daten dar, von deren Qualität auch ihre Verwertbarkeit durch das GIS ganz wesentlich bestimmt wird.

1

BILL 1999: o.S.

3

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Vereinfacht ließen sich Einsatz- und Wirkungsweise eines GIS folgendermaßen beschreiben: Bezogen auf eine definierte Raumeinheit (1.) werden Daten beliebiger Art (Einwohnerzahlen, Niederschlagswerte, Flo-renbestand, Reliefentwicklung...) erhoben und in das GIS eingegeben (2.). Die Software leistet die eindeutige Verknüpfung dieser sogenannten „Sachdaten“ mit Daten zur räumlich-geographischen Lage (Koordinaten) (3.). Darüber hinaus kann das GIS diese Daten hinsichtlich bestimmter Trends, Regelmäßigkeiten, Phänomene oder auch Besonderheiten analysieren und in visualisierter Form (Karten, Tabellen, Diagramme...) ausgeben, bzw. dem Nutzer zur Auswertung verfügbar machen (4.).

Abbildung 1 “Was ist GIS“ 2

Quelle: verändert nach Bill 2002

Abbildung 2 Die GIS-Architektur 2

Bei sämtlichen Darstellungen ohne Nennung einer Quellenangabe handelt es sich um eigene Entwürfe der Autoren

4

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ BILL verwendet das Bild eines antiken Tempels, um die Strukturzusammenhänge deutlich zu machen (siehe Abbildung 2). Während Hard- und Software das Fundament des „GIS-Tempels“ bilden, bedingen Umfang und Qualität der Daten als Äquivalent zu den architektonischen Säulen, Größe und Erscheinung des Tempels. Die Säulen tragen Architrav und Tympanon, welche dem gesamten Gebäude erst die Wirkung einer stabilen und tragfähigen Architektur verleihen. Der Architrav steht sinnbildlich für die vom Nutzer des GIS initiierten und gezielt ausgeführten Anwendungen. Dem den Tempel bekrönenden Tympanon sind in der Übertragung spezielle GIS-Anwendungen z.B. in Form von Umwelt- oder Landinformationssystemen vergleichbar. In Anlehnung an das in Abbildung 3 dargestellte Schema zu den Funktionen eines GIS lässt sich das Arbeiten mit einem GIS als eine Art Interaktionsprozess von Nutzer und GIS betrachten. Der gesamte Datenverarbeitungsprozess ist in mindestens drei Teilabschnitte untergliederbar: die unmittelbare Eingabe und Bearbeitung der Daten, die Analyse und Interpretation der Daten sowie die Visualisierung der Ergebnisse (z.B. in Form von Karten).

Funktionen eines GIS Nutzer

GIS

Daten-erfassung -eingabe -organisation -abfrage -analyse -ausgabe Ergebnis-visualisierung -auswertung -präsentation

Abbildung 3 Funktionen eines GIS 5

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Ausgangspunkt des gesamten (technischen) Arbeitsprozesses ist die Sammlung, Erfassung, und Registrierung einer raumbezogenen Datenmenge, die vom Nutzer in das GIS eingegeben wird, welches wiederum die Organisation in Tabellen übernimmt. Je nach Umfang und Qualität des vorhandenen Datenmaterials und den technischen Möglichkeiten der Software kann der Nutzer über die Eingabe logischer Abfragen, Feldwertberechnungen, oder Verschneidungen das GIS zu einem Analyseprozess veranlassen. Ermittelte Ergebnisse werden in Form von Tabellen, Diagrammen oder Karten ausgegeben und erfahren auf diese Weise eine Visualisierung, welche dem Nutzer eine weitergehende Interpretation erlaubt. Grundsätzlich sind zwei Arten von Daten zu unterscheiden: Geometriedaten und Sachdaten. Anhand der Geometriedaten können Lage, Verlauf und flächenhafte Ausdehnung räumlicher Einheiten erfasst werden (zum Beispiel UTM-Koordinaten). Diese Positionsangaben, die der Rechner in Pixeleinheiten umrechnet, werden benötigt, um die Lage der einzelnen Objekte festzulegen. Bei der Abbildung der Objekte wird, nicht zuletzt bedingt durch die Maßstabsänderung, eine Abstraktion nötig, welche in der Regel durch stellvertretendes Einsetzen der Symboltypen Punkt, Linie oder Fläche erfolgt. Diese Geodaten-Ebenen können als Basiskarten betrachtet werden, auf die sich andere Informationen aus den Sachdaten- und Materialdaten-Ebenen beziehen und thematisch ausgerichtete Darstellungen erlauben. Die Organisation der Daten erfolgt allgemein in Datentabellen (siehe Abbildung 4), in denen jede Zeile einem räumlich verorteten Objekt entspricht. Die Tabellenspalten enthalten die Sachinformationen der einzelnen Objekte. In der späteren Abbildung ist von Bedeutung, ob es sich bei den darzustellenden Objekten um solche von punkthafter, linienhafter oder flächenhafter Ausdehnung handelt. Zur Produktion einer Karte wird eine Vielzahl von Datentabellen benötigt, denn jedes Tabellenblatt entspricht genau einem Thema der Karte und jedes Thema genau einem Objekt in der Kartenlegende. Diese Form der Datenorganisation hat auch ihre Konsequenzen für die Visualisierung in der kartographischen Darstellung. Vergleichbar einem Satz OverheadFolien, bauen sich diese nämlich aus sogenannten, auf den konkreten Raumausschnitt bezogenen, Themen-Layern auf (siehe Abbildung 5), die sowohl separat als auch in inhaltlicher Verknüpfung betrachtet und dargestellt werden können. Die einzelnen Layer enthalten Informationen zu unterschiedlichen Themen der zuvor bestimmten geographischen Einheit. Das GIS kann Daten und Raumeinheiten zueinander in Beziehung setzen, d.h. Lageund Merkmalsinformationen miteinander kombinieren. Die Analyse mit einem GIS ermöglicht es, Zusammenhänge zwischen eben diesen Merkmalen festzustellen, die auf anderem Wege weniger deutlich zu erkennen wären. Dazu steht neben anderen das Abfragewerkzeug und eine Vielzahl statistischer Berechnungsverfahren zur Verfügung.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Abbildung 4 Die Datentabelle

Quellen Abb. 4 u. 5: Screenshots aus dem Diercke GIS

Abbildung 5 Ein View-viele Layer In der Abbildung zur „Architektur“ eines GIS wurde mit Geobasisdaten, Satellitenbildern, Fachdaten und Geodaten bereits eine Auswahl möglicher Datenlieferanten benannt. Das mögliche inhaltliche Spektrum dieser Informationen kann von Merkmalen zur physischen Beschaffenheit des Raumes über Bevölkerungsdaten bis hin zu Bilderarchiven etc. reichen. 7

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Ein praktisches Beispiel soll der Veranschaulichung dienen: Die Wasserbetriebe unterhalten in einer Großstadt ein mit traditionellen Mitteln kaum zu überschauendes, geschweige denn zu verwaltendes Leitungsnetz an Frisch- und Abwasserrohren unterschiedlichster Durchmesser und Alter. In bestimmten Abständen müssen Rohre gereinigt oder ersetzt werden. Im Falle eines Rohrbruchs muss gegebenenfalls schnell der Schadensort lokalisiert und die Schadenslage erfasst werden. Mit Hilfe eines GIS können zunächst einmal Karten erstellt werden, die das gesamte Leitungsnetz erfassen. Jeder Abschnitt, theoretisch jedes einzelne Rohr, jeder Hydrant oder jeder Absperrschieber wird als Linie oder Punkt in der Karte dargestellt. Gleichsam können in der zugehörigen Datentabelle zu jedem Punkt oder jeder Linie beliebige Informationen erfasst werden, so beispielsweise auch das Datum der letzten Wartung. Im Zuge routinemäßiger Wartungsarbeiten kann das GIS nunmehr gezielt befragt werden, wann welcher Hydrant zuletzt gewartet wurde. Das Ergebnis kann in Sekundenschnelle in kartographischer Form generiert werden. Wie im nächsten Kapitel gezeigt, sind die Anwendungsbereiche höchst vielfältig und berühren quasi unbemerkt unser tägliches Leben in Form von Steuerungs-, Leitungs- oder Monitoringaufgaben. Insofern haben sich GIS inzwischen als unentbehrliche Werkzeuge etabliert. Neben der Erstellung von unterschiedlichen Kartentypen (Basiskarten, statistische oder thematische Karten...), basierend auf qualitativen und quantitativen Daten, verknüpft mit den entsprechenden Geometriedaten, können GIS auch dazu verwendet werden, Standorte zu analysieren, Verbreitungsformen zu simulieren oder z.B. durch Berechnungen neue qualitative Aspekte zu ermitteln.

2.2. Einsatzbereiche der GIS Mit der Möglichkeit zur Verknüpfung von Raumeinheiten mit jeweils zugehörigen raumbezogenen Daten finden GIS im Alltag ihren vielfältigen Einsatz z.B. in der Stadt- und Raumplanung, im Katastrophenschutz, im Umwelt- und Infrastrukturmanagement, im Hochund Tiefbau oder in der raumbezogenen Berufspraxis von Verwaltung und Wirtschaft. Einige Beispiele: - Zur Abschätzung bzw. Simulation möglicher Auswirkungen der globalen Erwärmung können mit Hilfe von GIS Vegetationsdaten und Temperaturveränderungen über eine gewisse Zeit gesammelt, miteinander verknüpft und analysiert werden, um anschließend zu ermitteln, ob und inwieweit das globale bzw. regionale Pflanzenwachstum von einem Temperaturanstieg betroffen ist. - Unterschiedlichste Versorgungsbetriebe wie z.B. Telefon- und Gasgesellschaften oder Abwasserbetriebe (s.o.) erfassen mit Hilfe von GIS Lage und Verlauf von Leitungen und können durch gezielte Abfragen den Sanierungsbedarf einzelner Leitungsabschnitte kontrollieren. - Durch den kombinierten Einsatz von GIS und Fernerkundungsdaten können Karten z.B. zu bestimmten Eigenschaften von Bodentypen erstellt werden, um deren großräumige Entwicklung vor allem bei katastrophalen Ereignissen zu ermitteln. Die Vorteile der Fernerkundung ermöglichen es landwirtschaftlichen Forschungseinrichtungen auch, den 8

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Ausbruch einer Insektenplage oder einer Pflanzenkrankheit in ihrem frühesten Stadium zu erkennen, sowie die Seuche exakt zu lokalisieren und Pestizide effizient einzusetzen. - Im Fall eines Notrufs wird die Anfahrt des Krankenwagens zum Unfallort sowie die Weiterfahrt zum nächstgelegenen Krankenhaus unter Verwendung eines Straßennetzverzeichnisses und eines GPS organisiert. Durch diese Verknüpfung können einerseits die Positionen von Rettungswagen, Unfallort und Krankenhaus bestimmt und andererseits zusätzliche Daten zur Fahrtstrecke hinsichtlich Tageszeit, Verkehrsaufkommen, Geschwindigkeitsbegrenzungen usw. berücksichtig werden, um so eine optimale Route zu berechnen. - Die regelmäßige Erfassung des Waldzustandes ermöglicht die kontinuierliche Dokumentation eines möglichen Schadensverlaufs. Bei der Forstinventarisierung erweisen sich GIS als unentbehrliche Werkzeuge. - Rasch und problemlos lassen sich Wanderungsprozesse und Mobilität der Bevölkerung erfassen und darstellen. Dazu zählen unter anderem Pendlerbewegungen oder die Abwanderungsprozesse aus den Kernstädten. Ohne weiteres können so auch Gebäudeleerstände, Nutzungsformen oder Umwidmungen erkannt werden. - In lawinengefährdeten Gebieten können mit Hilfe von GIS Hangneigungen und vorhandene Waldbestände abgebildet werden, um ggf. präventive Maßnahmen ergreifen zu können. Die Einsatzmöglichkeiten zur Vorbeugung oder Früherkennung vieler anderer Naturkatastrophen sind quasi unbegrenzt. - Jedes Navigationssystem in Schiffen, Flugzeugen oder auch privaten Kraftfahrzeugen bedient sich geographischer Informationstechnologie. - Und auch das sei gesagt: nur GIS-geleitet finden moderne Präzisionswaffen ihr Ziel. Geographische Informationssysteme haben bereits in großen Teilen unserer Alltags- und Arbeitswelt ihre feste Verankerung gefunden Es ist absehbar, dass sich künftig ihr Einsatz auch in andere Lebensbereiche ausweiten wird. Nicht zuletzt aus dieser Tatsache lässt sich leicht eine didaktische Rechtfertigung für die Behandlung des „Themas GIS“ im Unterricht ableiten (siehe Kapitel 2.3.3)

2.3. GIS für die Schule Der GIS-Einsatz wird in fast allen uns bekannten Publikationen (siehe Literaturliste) eher als eine „Educational Vison“, denn als ein solide fundiertes Unterrichtsinstrument beschrieben. Lob, Lob und noch mal Lob prägen den Tenor der Schriften, eine kritische Reflexion unterbleibt zumeist und didaktisch begründete Legitimationen fehlen. Im Gegensatz zu den vielfach beschriebenen, offensichtlich durchweg reibungslosen GIS-Projekten vieler Schulen, traten im Kontext unserer GIS-Erprobungen an Berliner Schulen bereits vom ersten Moment an mehr oder minder große Schwierigkeiten auf. Dies mag ursächlich in mangelnden technischen Kompetenzen oder im fehlenden didaktischen Geschick der Lehrenden und der Schülerinnen und Schüler begründet sein, könnte aber auch als Indikator für ein authentisches Realitätserleben gewertet werden. Dass wir trotz einiger Widrigkeiten, auf die es im weiteren Verlauf näher einzugehen gilt, über die Jahre hinweg GIS in zahlreichen Unterrichtsprojekten 9

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ mit großer Begeisterung eingesetzt haben und dies auch nach wie vor jedem empfehlen würden, dokumentiert allerdings, dass es mitnichten beschönigender Schriften bedarf, den GIS-Einsatz zu forcieren. Ganz im Gegenteil, möglicherweise evoziert der Vergleich des eigenen, anfangs vielleicht misslungenen GIS-Unterrichts, mit den euphorisch beschriebenen Beispielprojekten eine dauerhafte Frustration. Der Einsatz Geographischer Informationssysteme im Unterricht stellt aufgrund vielfältiger Anwendungs- und Verknüpfungsmöglichkeiten eine wertvolle Ergänzung der bislang im Unterricht geschulten Fachmethoden dar, da der GIS-Einsatz nicht nur die Förderung instrumenteller Fertigkeiten, also die oft angemahnte Erweiterung der Methodenkompetenz in besonderer Weise ermöglicht, sondern durch seine Analysefunktionen auch die Vermittlung komplexer geowissenschaftlicher Inhalte erleichtert. Mehrere klassische Arbeitsmethoden der Geographie, einschließlich der Arbeit mit Karten, werden im Methodenverbund geschult und selbst die Geländearbeit kann bei einer entsprechenden Anlage eines Projekts ein wichtiger Bestandteil GIS-gestützten Unterrichts sein. Konnten bislang Karten-, Tabellen- oder Diagramminterpretationen nur separiert durchgeführt werden, ermöglichen geeignete GIS die gleichzeitige und somit komplexe Analyse verschiedener Informationsträger. Darüber hinaus muss es nicht nur bei der Bearbeitung vorgegebener Daten bleiben. Die Schülerinnen und Schüler können auch eigenständig erhobene Informationen verwerten. Insofern bieten GIS eine gute methodische Ergänzung, um Unterricht zu organisieren, der von den Schülern eigenverantwortlich getragen wird. Insbesondere die Verarbeitung selbst erhobener Daten erfordert die Ausnutzung vielfältiger, aber dadurch auch komplexer Ressourcen der Software und lässt sich somit erfahrungsgemäß nicht im 45-Minuten-Takt, sondern eher im projektorientierten Unterricht realisieren. Immer wieder wird eine sich vertiefende Kluft zwischen den Inhalten der allgemeineren Schul- und der sich mehr und mehr spezialisierenden Hochschulgeographie und auch der „Verlust der Mitte“ in der Geographie (KROß 2002: 42) beklagt. Es mag pathetisch klingen GIS als Werkzeug der geographischen Mitte zu bezeichnen, doch arbeiten sowohl Physische als auch Anthropogeographen gleichermaßen mit dieser Technologie, unabhängig davon, wie spezialisiert die jeweiligen Forschungsschwerpunkte auch sein mögen. Dem im universitären Bereich inzwischen selbstverständlichen Einsatz Geographischer Informationssysteme und ihre große Bedeutung über die Fachgrenzen hinaus muss auch die Schulgeographie Rechnung tragen. Dies gilt in besonderem Maße für die Leistungskurse der gymnasialen Oberstufe, da „in der Kursarbeit auf ein vertieftes Methodenverständnis Wert gelegt wird“ 3 Am Beispiel praktisch erprobter Unterrichtsprojekte soll nachfolgend aber auch aufgezeigt werden, mit welchen Problemen Lehrerinnen und Lehrer, die ein GIS im Unterricht einsetzen wollen, konfrontiert werden können und inwiefern diesen durch gründliche didaktische Vorüberlegungen und technische Feinplanung begegnet werden kann. Während sich das derzeitige Angebot professioneller GIS-Software in seiner funktionalen und anwendungsspezifischen Differenzierung als sehr umfangreich erweist, bleibt das Angebot

3

vgl. Rahmenplan für Unterricht und Erziehung in der Berliner Schule. Erdkunde. Gymnasiale Oberstufe.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ der Produkte, die speziell für einen Einsatz im schulischen Kontext ausgerichtet sind, wesentlich übersichtlicher. Drei qualitative Abstufungen lassen sich hier unterschieden: - Info-GIS mit regional-touristischen Bezügen - Online-GIS mit vorgegebenen Datenbausteinen zur Datenanalyse und Visualisierung - Lizenzierte GIS-Vollversionen zur eigenen kartographisch-analytischen Arbeit oder zur Verwertung externer Datenquellen. Aus der didaktischen Zielsetzung resultieren unterschiedliche Unterrichtskonzeptionen. Zunächst ist dabei die grundsätzliche Frage zu klären, ob die Schülerinnen etwas über GIS lernen sollen oder ob sie mit GIS lernen oder gar beides. Während die erstgenannte Zielvorstellung den Erwerb instrumenteller Fertigkeiten in den Mittelpunkt der pädagogischen Bemühungen rückt, dienen GIS in den letztgenannten Fällen lediglich als technisches Vehikel zum Erwerb neuer inhaltlicher Kenntnisse. Die Erweiterung technischer Kompetenzen ist dabei zwar ebenso unerlässlich, steht aber nicht im Vordergrund. Da das Lernen mit GIS erfahrungsgemäß wesentlich zeitintensiver ist, als eine basale Einführung in die Software und ihre Anwendungsfelder, entscheidet letztendlich die zur Verfügung stehende Unterrichtszeit über die jeweilige Einbindung in den Unterricht. Sofern die technischen Rahmenbedingungen gewährleistet sind und der Lehrer über eine ausreichende Technikkompetenz verfügt, kann eine erste Einführung in wenigen Stunden erfolgen. Die GIS-Einbindung in die inhaltliche Arbeit nimmt hingegen deutlich mehr Zeit in Anspruch. Von uns betreute Unterrichtsprojekte umfassten im Minimum vier Doppelstunden, das längste Projekt dauerte fast ein Schulhalbjahr. Als besonders geeignet, den Schülerinnen und Schülern sowohl erste technisch-funktionale Grundlagen zu vermitteln und gleichsam inhaltliche Aspekte zu integrieren, erwiesen sich kompakte Online-GIS-Anwendungen zu spezifischen Themenfeldern. Überdies stehen entsprechende Angebote zur kostenlosen Nutzung im Internet bereit, so dass dem Lehrer die oftmals zeitintensive Installation im PC-Pool der Schule erspart bleibt.

2.3.1. Stand der Dinge Verglichen mit den USA ist die schulische „GIS-Community“, also die Gemeinde derer, die Geoinformationstechnologie im Unterricht einsetzen, in Deutschland noch recht klein, aber deutlich im Wachsen begriffen. Ausgehend vom „Arbeitskreis GIS in der Schule“ der Lehrerfortbildungsakademie in Dillingen, der sich schon Mitte der 1990er Jahre gebildet hat und den Bemühungen des Westermann Verlages, mit dem Diercke GIS eine schulgerechtere Version des ESRI GIS ArcView auf dem Markt zu etablieren, haben sich in allen Bundesländern lockere Anwendergrüppchen gebildet, in denen in Form lokaler oder regionaler Netzwerke ein reger Erfahrungsaustausch gepflegt wird. Gleichsam wirken die ersten GIS-Pioniere an den Schulen als Multiplikatoren, die ihr Wissen an interessierte Kolleginnen und Kollegen weiterreichen. Dies geschieht bislang überwiegend auf informeller Ebene, doch bewirkt die zunehmende Verankerung von GIS in den Lehr- und Bildungsplänen eine stärkere Institutionalisierung der Aus- und Weiterbildungsangebote. An einigen Hochschulen ist der Erwerb grundlegender GIS-Kompetenzen inzwischen integraler 11

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Bestandteil der ersten Phase der Lehrerausbildung, wenngleich die begrenzte Stundenzahl den Ausbildungsbemühungen enge Grenzen steckt. An vielen Standorten bleiben die Inhalte der Lehrveranstaltungen auf die Vermittlung der rein technischen Grundlagen beschränkt, ohne dass der GIS-Einsatz mit seinen Problemen und Grenzen tiefgründig didaktisch reflektiert, geschweige denn unterrichtspraktisch erprobt wird. Dies liegt nicht zuletzt auch an einer bislang nur sehr lückenhaft vorliegenden wissenschaftlichen Aufarbeitung des GIS-Einsatzes im unterrichtlichen Kontext. Insbesondere die Geographiedidaktik muss in den kommenden Jahren ihre Bemühungen um Evaluation verstärken und empirisch gestützte „Feldforschung“ betreiben. Neben der Erfassung des Status quo und einer Bündelung der bislang vorliegenden praktischen Erfahrungen aus dem In- und Ausland, sollte es dabei primär um die Optimierung des didaktischen Handwerkszeuges, also nicht zuletzt die Entwicklung empirisch abgesicherter Unterrichtskonzeptionen gehen, die die Lehrenden beim GIS-Einsatz unterstützen. Eng damit verknüpft ist die Formulierung eines jahrgangsstufenadäquaten Curriculums, das wünschenswerter Weise nicht auf nationaler Ebene verharrt, sondern zumindest, in jeweils modifizierter Form, europaweite Gültigkeit besitzen sollte. Gleichsam gilt es auch, die verfügbaren Softwareprodukte zu verbessern und noch mehr den praktischen Erfordernissen des Unterrichts anzupassen. Insbesondere die Optionen GISSysteme entsprechend der individuellen Bedürfnisse vor Ort zu modifizieren, müssen noch ausgeweitet werden. So bietet beispielsweise das Diercke GIS bereits jetzt die Möglichkeit, den Komplexitätsgrad der Software durch Sperrung oder Freigabe einzelner Werkzeuge zu variieren. Ein Schritt in die richtige Richtung. Mit dem SchulGIS ist eine Software auf dem Markt verfügbar, die den Schülerinnen und Schülern eine autodidaktische Einarbeitung in die Software erlaubt. Auch dies erweist sich als positives Momentum, insbesondere dann, wenn auch der unterrichtende Lehrer nur über geringe GIS-Fertigkeiten verfügt. Erste meist kleinere Untersuchungen und projektflankierende Unterrichtsbeobachtungen sind bereits abgeschlossen oder derzeit in der Initialisierungsphase (vgl. FALK 2003, SCHLEICHER 2004), so dass mit einer Verbesserung des didaktischen Forschungsstandes in nächster Zeit zu rechnen ist. Dass das Interesse, GIS im Unterricht einzusetzen, ungebremst wächst und eine entsprechende Implementierung nicht mehr nur auf einzelne Lehrerinnen und Lehrer beschränkt bleibt, dokumentieren auch die von Jahr zu Jahr wachsenden Teilnehmerzahlen an GIS-Workshops, zum Beispiel auf Schulgeographentagen und die stetig steigende Zahl von Veröffentlichungen. Wie der Blick in die Literaturliste zeigt, wurden während der vergangenen Jahre zahlreiche Aufsätze in den einschlägigen Fachzeitschriften publiziert, in denen der GIS-Einsatz überwiegend anhand von Projektskizzen erörtert wird. Teilweise sind dem Themenkreis ganze Themenhefte gewidmet (z.B. Praxis Geographie, H. 2, 2004). Mit dem Stand der Dinge an deutschen Schulen setzte sich BILL in GIS – A Sourcebook for Schools kritisch auseinander (BILL 2001). Auch Internetforen, beispielsweise „Lehrer Online“, liefern hilfreiche Anregungen. Blickt man über den deutschsprachigen Tellerrand hinaus, steht man einer Reihe von primär englischsprachigen Veröffentlichungen gegenüber, von denen ein Großteil durch den Softwarehersteller ESRI verlegt wird. Während ein Teil der Publikationen jedoch ausschließlich Projektbeschreibungen umfasst, stehen auch mehrere didaktisch durchstrukturierte und in der Praxis erprobte „Arbeitsbücher“ wie Mapping our 12

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ World bereit, die ausgearbeitete Unterrichtsbausteine (inklusive Arbeitsbögen, Aufgabenstellungen, Lösungsvorschläge usw.) zu vielfältigen Themenfeldern beinhalten. Da ESRI als weltweit marktführender GIS-Hersteller ein wohlbegründetes Interesse daran hat, seine Produkte auch effektiv zu vermarkten, klingen jedoch nur selten kritische Töne an. Die weltweite Verbreitung Geographischer Informationssysteme an den Schulen kann anhand der Absatzzahlen recht exakt erfasst werden, wobei realistische Aussagen über die wirkliche Nutzung der Technologie auf der Grundlage des derzeitigen Kenntnisstandes kaum möglich sind. Einschlägige Untersuchungen hierzu fehlen. Nach CREMER verfügten bis einschließlich 2003 weltweit 11000 Schulen über GIS-Software. Mit Abstand die weiteste Verbreitung hat das System ArcView in den USA mit rund 7800 verkauften Lizenzen, gefolgt von Kanada (2000 Lizenzen), Australien und Großbritannien (vgl. CREMER et al. 2004). Das in Deutschland meistverkaufte Diercke GIS, das ebenfalls auf ArcView basiert, dürfte Herstellerangaben zufolge auf gut 3500 Schulrechnern installiert sein (vgl. CREMER et al. 2004). Mit dem Erscheinen des SchulGIS verliert das Diercke GIS gewissermaßen seine bis dato unangefochtene Monopolstellung, wenngleich den Verfassern derzeit keine genauen Angaben über verkaufte SchulGIS-Lizenzen vorliegen. Die kontinuierliche Weiterentwicklung (seit September 2004 liegt die Version 3.0 vor) und die qualifizierte wissenschaftliche Begleitung des SchulGIS lassen aber auf eine zunehmende Etablierung des Produkts auf dem Wachstumsmarkt „GIS in der Schule“ schließen. Legt man die genannten Zahlen zu Grunde, wird deutlich, dass zur Zeit nur ein kleiner Prozentsatz der Schulen über einen Zugang zu lizenzpflichtigen Desktop GIS verfügt. Völlig im Dunkeln liegt die Zahl der Schulen, die Online-GIS im Unterricht oder seiner Vorbereitung einsetzen. Alles in allem müssen hier von Seiten der Anbieter gesteigerte Anstrengungen unternommen werden, die Palette der Anwendungen einer breiteren Schulöffentlichkeit zu erschließen. De facto kann es nach den ersten Erprobungsjahren nun nicht mehr die Aufgabe enthusiastischer Lehrerinnen und Lehrer sowie Lehrerausbilder sein, als Handlanger der Verlage kommerzielle Produkte wie das ArcView, das Diercke GIS oder das SchulGIS in Form von Schulungen zu vermarkten. Vielmehr haben sie als Pioniere einen weiten Wachstumsmarkt angebahnt, den es nun durch die Hersteller, auch unter Einsatz finanzieller, materieller und personeller Ressourcen (z.B. für ausgebildete GIS-Trainer, die Einrichtung von Schulungszentren, die Publikation geeigneter Lehr- und Lernmaterialien und des Weiteren mehr) zu bedienen gilt. Wie das US- amerikanische Vorbild und das positive Feedback derer, die bereits mit GIS gearbeitet haben, ahnen lässt, dürfte der Verbreitungsgrad und somit auch der Einsatz Geographischer Informationssysteme im Unterricht an deutschen Schulen in den nächsten Jahren weiterhin kräftig zunehmen. Dies wiederum wird auch den Softwareverlegern zumindest mittelfristig steigende Absatzzahlen für Softwarelizenzen und entsprechende Gewinnbuchungen bescheren. Konkurrierende Produkte und kostenlose Online-GIS sorgen jedoch dafür, dass die Lizenzpreise dennoch in einem, für die bekanntermaßen massiven Sparzwängen unterliegenden Schulen, finanzierbaren Rahmen bleiben. Schullizenzen sämtlicher Anbieter können derzeit für nur wenige hundert Euro erworben werden, wohingegen rein kommerziell nutzbare Lizenzen in der Regel um ein Vielfaches teurer sind.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

2.3.2. Bildungsinhalte – Gedanken zur Entwicklung eines GIS-Curriculums und die Einbindung von Geoinformationssystemen in die Bildungspläne der Bundesländer „GIS in der Schule“ – Spaß an der Freude oder ernsthafte Auseinandersetzung mit einem verbreiteten geowissenschaftlichen Handwerkszeug? Bespaßung durch fröhliches Geoentertainment oder Bereicherung des Unterrichts durch die Vermittlung fundamental wichtiger instrumenteller Fertigkeiten? Bildchenmalen am PC oder Generierung innovativer Karten? Die Ernsthaftigkeit im Unterricht muss doch gewahrt werden! Technische Spielereien mit Unterhaltungswert gehören in die Freizeit verbannt! Das war oder ist möglicherweise noch immer die Auffassung des einen oder anderen Kollegen, doch steht Unterricht im Zeitalter modernster Kommunikationstechnologien zwangsläufig unter einem gewissen Vergleichsdruck mit anderen Angeboten, die auf die heutige Schülergeneration einströmen. Zwar können wir als Lehrer dem üppigen schulexternen Medienangebot kaum etwas entgegensetzen, dennoch sollte auch im Schulalltag innovatives Gedankengut aufscheinen, sofern die jeweilige das Schulfach flankierende Wissenschaftsdisziplin dieses zu bieten hat. Insofern stellen die oben formulierten Fragen in Bezug auf den Geographieunterricht keineswegs Widerspruchspaare dar, sondern öffnen spannende Perspektiven, die der Einsatz Geographischer Informationstechnologien bietet: Spaß am Unterricht durch die ernsthafte Auseinandersetzung mit modernster Technik und den mit Hilfe eben dieser Technik produzierten Ergebnissen. Motivation durch die Bearbeitung gesellschaftlich hochbrisanter Fragestellungen im Klassenzimmer auf der Grundlage selbst produzierter Darstellungen unter Ausnutzung der verfügbaren technischen Potenziale. Schülerinnen und Schüler, die mit großer Freude am Geographieunterricht teilnehmen, das klingt fast euphemistisch und vor dem Hintergrund des Schulalltags kaum vorstellbar, ist aber mitnichten Illusion, sondern bereits in vielen Klassenzimmern, auch dank GIS, nicht zuletzt zum Wohle unseres Faches, erfreuliche Realität. Soweit die zugegebenermaßen ironisch-euphorische, aber aufrichtig aufmunternd gemeinte Einstimmung auf die Gedanken zu den Bildungsinhalten eines zu entwickelnden GIS-Curriculums. Bislang macht jeder irgend etwas und erfreut sich an den, wie es mein Kollege Dr. Schäfer jüngst auf einer GIS-Tagung formulierte, „schönen Ergebnissen“. Fürwahr, hat man sich als Lehrer gemeinsam mit der Lerngruppe über die technischen Hürden hinweggekämpft, entstehen in der Regel tatsächlich sehr ansprechende Ergebnisse. Unklar und weithin einer gewissen Beliebigkeit ausgesetzt sind indessen die Antworten auf die Frage nach den Verbindlichkeiten, die eine Einbindung von GIS in die Lehrpläne erfordern. Was sollen die Schülerinnen und Schüler lernen? Warum sollen die Schülerinnen und Schüler das lernen? Wie sollen sie es lernen? Antworten auf die erste Frage versuchen die nachfolgenden Ausführungen zu liefern. Im Mittelpunkt des unmittelbar anschließenden Kapitels steht die didaktische Rechtfertigung, also die Beantwortung der zweiten Frage. Weniger leicht scheint es aufgrund der vielfältigen Einsatzpotenziale zu sein Antworten auf die dritte Frage zu liefern. Anregungen zur eigenen Erprobung und Erforschung des besten Weges ergeben sich aus den exemplarisch diskutierten Beispielen der eigenen Unterrichtspraxis.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Was sollen die Schülerinnen und Schüler lernen? Die Karte gilt gemeinhin unstrittig als das wohl wichtigste Instrument, um geowissenschaftlich relevante Sachverhalte auszudrücken, da sie unter Berücksichtigung relationaler Ordnungssysteme jeweils spezifische Sachverhalte zu veranschaulichen vermag (vgl. z.B. RINSCHEDE 2003: 336 ff)). Insofern findet der Einsatz von Karten auch besonders im Geographieunterricht eine breite Verwendung. Es sei unterstellt, dass quasi jeder Schüler und jede Schülerin neben der privaten Nutzung auch im Zuge ihrer schulischen Laufbahn mit Karten, sei es im Atlas, im Schulbuch oder in Form von Wandkarten konfrontiert wird. Es sei ferner unterstellt, dass der Karteneinsatz primär auf die Auswertung der dargestellten Sachverhalte beschränkt bleibt und nur selten die Form der Darstellung und der Manipulationsgrad der inhaltlichen Aussagen hinterfragt werden. Das Vertrauen in die Richtigkeit gedruckter Aussagen scheint nicht nur bei den Schülerinnen und Schülern weit verbreitet. Dass Skalierung, Farbgebung, Projektion, Maßstab, Auswahl der Inhalte und vieles mehr ausschließlich dem Gutdünken des Kartographen anheim gestellt sind, ist dem Lehrer zwar bewusst, doch werden die Schüler, so belegen es zumindest Erkundungen in meinem eigenen schulischen Umfeld, nur in den seltensten Fällen auch auf Fehler, Grenzen oder Gefahren entsprechender Darstellungen hingewiesen. Exakt an dieser vermeintlichen Schwachstelle setzt nun ein erster Gedankengang zur Entwicklung eines GIS-Curriculums an. Stimmt man im Vertrauen auf das geschriebene Wort (und dem gesunden Menschenverstand folgend) der in den Präambeln der Lehr- und Bildungspläne aufgestellten Forderung zu, dass eine der Hauptaufgaben der Schule in einer „Erziehung“ der Schülerinnen und Schüler zu mündigen Bürgern liegt, versteht es sich quasi von selbst, dass auch die eingesetzten Materialien und Informationsträger kritisch hinterfragt werden müssen. Im Geschichtsunterricht, aber auch im Deutsch- und Fremdsprachenunterricht stellt die kritische Beleuchtung der Quellen ein zentrales Unterrichtsmoment dar. Insofern erscheint es nur folgerichtig, gleiches auch für den Geographieunterricht einzufordern, der als geowissenschaftliches Zentrierungsfach auch die Aufgabe hat, Erkenntnisse benachbarter Geowissenschaften zu vermitteln. Aufgrund der Forschungsdynamik und aktuogeographischer Veränderungen sind diese mitnichten immer unumstritten. Daraus resultiert als erstes Postulat die Forderung, durch den GIS-Einsatz die Kritikfähigkeit der Schülerinnen und Schüler anzubahnen beziehungsweise zu festigen. Möglich wird dies durch den Umstand, dass mit Hilfe der Technik sämtliche Entstehungsschritte einer kartographischen Darstellung nicht nur nachvollziehbar, sondern selbst erlebbar werden. Jedes erstellte Produkt entpuppt sich im Vergleich mit den Resultaten der Mitschüler als diskussionswürdig und hinterfragbar. Für die Inhalte des Curriculums und die darauf fußende Unterrichtspraxis bedeutet dies dreierlei: 1. Zunächst lernen die Schülerinnen und Schüler über die vielfältigen Anwendungsfelder Geographischer Informationssysteme grundlegende Merkmale der Software kennen. Dabei wird die gegenwärtige und zukünftige Relevanz von GIS auf fachlicher und persönlicher Ebene deutlich. 2. Die Schülerinnen und Schüler erwerben die Kompetenz, mit Hilfe Geographischer Informationssysteme Daten zu erfassen und einer Analyse zu unterziehen. Dies geschieht, um 15

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ schließlich Sachverhalte zu visualisieren, also in der Regel kartographisch darzustellen. Gemeint sind damit nicht nur hochkomplexe Endprodukte, die aus der Analyse (und statistischen Manipulation) mehrfach verschnittener Datensätze resultieren, sondern auch basale, einfache Darstellungen eines überschaubaren Aspekts (zum Beispiel der jährliche Wasserverbrauch pro Kopf). 3. Die Schülerinnen und Schüler erwerben die Kompetenz, ihre generierten Produkte kritisch zu hinterfragen. Dies kann in der Praxis beispielsweise in Form einer vergleichenden Auswertung der Ergebnisse erfolgen. Der jeweilige Entwicklungsstand der Lernenden bestimmt dabei die Komplexität der Sachverhalte und die Auswahl eines geeigneten GIS. Letztgenanntes setzt allerdings eine fundierte Vorbildung der Lehrenden voraus, denen die strukturierende Vorauswahl zu bearbeitender Themenfelder und die Bereitstellung adäquater technischer Ressourcen obliegt. Mit den obigen Ausführungen wären die drei übergeordneten Kompetenzfelder benannt, die ein GIS-Curriculum enthalten sollte. Diese gilt es nunmehr zu konkretisieren und zu erweitern. Die Anbahnung und nachfolgende Vermittlung technischer Fertigkeiten bildet die wesentliche Voraussetzung für das weitere Arbeiten mit GIS in höheren Klassenstufen und das Aufwerfen kritischer Fragen. Wie eingangs formuliert, fußen alle GIS auf einem einfachen Prinzip: Sachinformationen werden einem definierten Raum zugeordnet. Eben dieses Wissen um Bezugssysteme bildet die Grundvoraussetzung, die Softwarelogik zu erfassen. Hinsichtlich des Abstraktionsgrades bildet die zeitliche Komponente zwar bereits das nächsthöhere Niveau, sollte aber aufgrund der Prozesshaftigkeit vieler Sachverhalte bereits in den ersten Phasen des GIS-Einsatzes Berücksichtigung finden. Ausgehend von den Anwendungsfeldern, die je nach Klassenstufe auf ein altersadäquates Niveau heruntergebrochen werden, beginnen die Schülerinnen und Schüler mit einer ersten schrittweisen Einarbeitung in die Technik. Schon in der Phase des Erwerbs basaler instrumenteller Fertigkeiten stellt die Herstellung eigener Kartenentwürfe erfahrungsgemäß eine motivierende Vorgehensweise dar. Einen geeigneten Weg, die Technik zu durchdringen, beschreitet das SchulGIS, das einzelne, hinsichtlich der Lernzielebenen hierarchisch strukturierte, Lernmodule liefert. Ausgehend von der Schulung kartographischer Grundkenntnisse werden die Schülerinnen und Schüler von Modul zu Modul tiefer in die „Welt“ des GIS geleitet, bis sie schließlich auf höchster Ebene eigene thematische Karten produzieren können. Während hier die Inhalte weitgehend vorgegeben sind, kann die Technikschulung aber auch unmittelbar von inhaltlichen Fragestellungen ausgehen, deren Beantwortung mittels GIS erfolgt. Dies setzt jedoch eine angemessene Komplexität der eingesetzten Technik voraus. Ebenfalls modifizierbar und den unterschiedlichen Niveaustufen anpassbar ist auch das Diercke GIS (ArcView). Beide genannten Produkte kennzeichnet jedoch eine gewisse Komplexität und die Notwendigkeit einer Vorabinstallation, wohingegen online verfügbare GIS ohne besondere Vorkenntnisse und ohne weiteren Aufwand genutzt werden können (vgl. Kap. 2.4.). Hinsichtlich der curricularen Verankerung muss unterschieden werden, ob GIS als eigenständige Lehr- und Studieninhalte definiert werden oder als Teil geographischer Bildung im Kontext weiterer Fachinhalte. Im ersten Fall, dies gilt spezifisch für weiterführende 16

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Berufs- und Fachschulen (Druck, Medientechnik, Kartographie etc.), sollten insbesondere die technischen Grundlagen, also die Ebene der Fertigkeiten im Mittelpunkt des Unterrichts stehen (was sinnvoller Weise dennoch in Verknüpfung mit praxisorientierten Projekten erfolgt). Insofern wird verständlich, warum die eher modular strukturierten (berufsfeldbezogenen) Bildungsgänge in Großbritannien und den USA eigenständige GISCurricula entwickeln, welche die Inhalte ganzer Lehrgänge über mehrere Semester beschreiben. Bezogen auf das deutsche Bildungssystem erscheint es -wie eingangs diskutiert- ratsam, einige Kernkompetenzen im Umgang mit GIS zu definieren, die überwiegend im Geographieunterricht vermittelt werden und quasi als basales GIS-Wissen im Sinne eines Mindeststandards für eine bestimmte Jahrgangsstufe respektive bezogen auf eine bestimmten Bildungsgang gelten sollten (Wissen um die Einsatzpotentiale, Wissen um die Softwarelogik, Handling der Geodaten, Kartengenerierung). Zwar können GIS einführend auch im Elementarbereich und in der Mittelstufe behandelt werden, doch liegt der Haupteinsatzbereich eher in der gymnasialen Oberstufe. Dies begründet sich nicht zuletzt auf der Notwendigkeit, dass die Schülerinnen und Schüler in der Regel sowohl über technisches als auch geographisch-fachliches Vorwissen verfügen sollten.

Quelle: http://www.ncgia.ucsb.edu/

Abbildung 6 Der GIS-Curriculumbaum Hinsichtlich der curricularen Verankerung und der verfügbaren, lehrgangsangepassten Materialien sind insbesondere die USA, aber auch Kanada und Großbritannien übrigen Ländern deutlich voraus. Insbesondere dem Einfluss der Firma ESRI 4 als weltweit führendem 4

Der Stammsitz der Firma befindet sich in Redlands im US Bundesstaat Kalifornien.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ GIS-Produzenten ist es zu verdanken, dass quasi alle US Bundesstaaten GIS in Form definierter Bildungsstandards in den Lehrplänen verankert haben. Ergänzend dazu liefert der erwähnte Softwarehersteller eine breite Palette an unterrichtlich erprobten Materialien zur Einarbeitung in Geographische Informationssysteme beziehungsweise ihre Anwendung. An einigen britischen Schulen besteht seit einiger Zeit die Möglichkeit, im Zuge der geographischen Ausbildung auch GIS-Kurse zu belegen, für die ein eigenes Curriculum formuliert wurde, dass entsprechende Standards definiert. Insbesondere das AEGIS 3 und das GIS ArcView finden in den Schulen, vor allem in den höheren Klassenstufen, Verwendung. Ohne dass dies bislang empirisch belegt ist, scheint es auch an vielen skandinavischen Schulen (federführend Dänemark) Bestrebungen zu geben, den Umgang mit geographischer Informationstechnologie in den Ausbildungsrichtlinien zu verankern.

2.3.3. Didaktische Rechtfertigung Als didaktisch unstrittig dürften die meisten Lehrenden die folgende Aussage einstufen: „Sämtliche Inhaltsaspekte des Unterrichts müssen eine gewisse Relevanz für die Lernenden aufweisen.“ Doch wie ist es um die Relevanz vieler Themenkreise und zu vermittelnder Fertigkeiten bestellt? Handelt es sich nicht in der Regel eher um eine Art „indirekte Relevanz“, bei der die Schülerinnen und Schüler zwar die Bedeutsamkeit des jeweiligen Inhalts erkennen und mitunter sogar dadurch motiviert sind, sich mit dem jeweiligen Aspekt zu befassen, ohne dass aus der Beschäftigung mit den Sachverhalten ein unmittelbar nachvollziehbarer Mehrwert für den Lebensweg der Lernenden erwächst? Direkt relevant sind hingegen Inhalte, deren Aufarbeitung respektive Bearbeitung im unterrichtlichen Kontext direkte Auswirkungen zeigen, messbare, sichtbare oder spürbare Ergebnisse liefern, die (und das ist hinsichtlich der Motivation erfahrungsgemäß besonders wichtig) auch über die vier Wände des Klassenzimmers oder das Schulgebäude hinausgreifen. So ist es nicht verwunderlich, dass bereits jetzt zahlreiche Geographielehrerinnen und -lehrer wo immer das im Unterricht geht „real world problems as the centerpiece of their curriculum“ (AUDET 2003: 87) aufgreifen, um diese in Form meist kleinerer Projekte zu untersuchen. Hier stellt der GISEinsatz ein wichtiges Bindeglied zwischen Klassenraum und Außenweltsrealität dar, da sowohl mit einem in der realen Welt bedeutsamen Werkzeug gearbeitet wird, als auch die Möglichkeit besteht, aktuelle Fremddaten unmittelbar zu verarbeiten oder selbst erhobene Informationen zu analysieren. Die Arbeitsresultate der Schülerinnen und Schüler können damit von unterrichtsinternen Produkten zu gesamtgesellschaftlich wertvollen Objekten avancieren. Warum sollen die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit GIS lernen? Geographische Informationssysteme greifen als eine lebensbestimmende Technologie zumeist unbewusst tief in die Alltagswelt der Lernenden hinein und stellen sowohl fachintern, als auch darüber hinaus ein inzwischen unentbehrliches Werkzeug dar. Daraus kann unmittelbar eine persönliche Relevanz für den einzelnen Lernenden abgeleitet werden, zumal selbst grundlegende GIS-Kenntnisse dazu beitragen können, die späteren Berufschancen der 18

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Schulabgänger zu verbessern. Bereits jetzt mangelt es in allen Branchen vielfach an entsprechend qualifizierten Bewerberinnen und Bewerbern. Zieht man darüber hinaus die wachsende Bedeutung einer globalen Perspektive bei der Bewältigung anstehender Gesellschaftsprobleme in Betracht, wird deutlich, dass GIS auch im Bereich zukunftsrelevanter Forschungsfelder, genannt seien hier stellvertretend die Klimatologie, die Erschließung neuer Absatzmärkte oder die Exploration potentieller Lagerstätten, weiterhin eine wichtige Rolle spielen dürften. Abgesehen von diesen eher übergeordneten Begründungskategorien ergeben sich aus dem GIS-Einsatz in mehrfacher Hinsicht positive Effekte für den unmittelbaren Lernprozess, da quasi alle in der didaktischen Literatur diskutierten Kategorien und Aspekte des Geographieunterrichts (vgl. HAUBRICH 1997, RINSCHEDE 2003, KÖCK 2004) bedient werden können. Besonders hervorhebenswert erscheinen in diesem Zusammenhang die anzustrebenden Lernziele räumliches und vernetztes Denken zu schulen. Damit eng verknüpft ist die Möglichkeit, den Schülerinnen und Schülern einen Zugang zu komplexeren Systemen zu öffnen. Kontextunabhängig erfordert der GIS-Einsatz aufgrund der Verknüpfung raumrelevanter Daten mit Raumeinheiten ein Denken in räumlichen Kategorien, unabhängig vom jeweils favorisierten Raumkonzept. Dabei können die erfassten Einheiten beziehungsweise Bezugsebenen sowohl abstrakten als auch konkreten Charakter haben. Während die Arbeit mit bereits aufbereiteten Datensätzen, Karten und Bildmaterialien von den Schülern teilweise ein hohes Abstraktionsvermögen verlangt, vermittelt die Verarbeitung selbst im Gelände erhobener Informationen Vorstellungen raumrelevanter Prozesse und Gegebenheiten am konkreten Objekt. Beides birgt jeweils Vor- und Nachteile, die es abzuwägen gilt (vgl. Kap. 3). Konkret vollzieht sich die Förderung des räumlichen Denkens über die Ermittlung und Darstellung von Lagebeziehungen „geographischer“ Objekte oder Tatsachen, der Beschreibung und Auswertung unterschiedlichster Standortmerkmale bis hin zur komplexen Analyse räumlicher Disparitäten. Hier wird deutlich, dass Räume zwar eine wesentliche Bezugsebene darstellen, gleichsam aber auch Bedingungs- und Wirkungsgefüge in ihrer Gesamtheit aufgegriffen werden müssen. Insofern wird über die Betrachtung einzelner Phänomene in ihrem jeweiligen Kontext auch die Fähigkeit zum verknüpfenden, respektive vernetzten Denken angebahnt, die es letztendlich den Schülerinnen und Schülern gestattet auch Systeme der Geosphäre als Gesamtgefüge zu erfassen. Als besonders vorteilhaft erweist sich bei der Arbeit mit GIS die Möglichkeit, unmittelbaren Einfluss auf die Komplexität der Informationen zu nehmen. Dies geschieht über die Vorauswahl der Datensätze und die Bestimmung der Anzahl darzustellender Einflussgrößen eines Systemgefüges, das es modellhaft abzubilden gilt. In den von uns erprobten Unterrichtsbeispielen spielte der Faktor Zeit immer eine bedeutende und nicht selten limitierende Rolle. In der Regel ist die GIS-Einbindung in den Unterricht an eine Vielzahl von Vorbedingungen geknüpft, deren Erfüllung nicht selten einer intensiven Vorarbeit bedarf. Abgesehen von der Beschaffung der Software und einer gründlichen Einarbeitung in die Technik, müssen zunächst adäquate Arbeitsbedingungen geschaffen werden, was zumeist mit einem Wechsel des Raumes verbunden sein dürfte. Involviert sind alsbald der Planbauer der Schule und der Systemadministrator, der die Einrichtung der 19

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Computer unterstützen kann. Im nächsten Schritt müssen von Lehrern und Schülern geeignete Inhalte ausgewählt und Arbeitsprozesse abgesprochen werden. Dem folgt die eigentliche Arbeit mit dem GIS: die Visualisierung der gewonnenen Erkenntnisse und die vergleichende, kritische Auswertung der Ergebnisse. Am wenigsten zeitintensiv ist der Einsatz eines über das Internet verfügbaren Online-GIS zur Bearbeitung bereitgestellter Daten. Als besonders langwierig hat sich die Nutzung vollwertiger GIS zur Analyse selbst erhobener Daten erwiesen. Dennoch sollte der mitunter hohe Aufwand nicht abschrecken, denn neben die bereits ausgeführten Ebenen der persönlichen Relevanz, der gesellschaftlichen Relevanz und der Zukunftsrelevanz tritt ein ganzes Bündel weiterer Argumente, welche den GIS-Einsatz im Unterricht rechtfertigen. Zunächst sei auf die stark motivierende Wirkung hingewiesen, die nicht primär aus dem Einsatz des Computers resultiert, sondern eher auf den Besonderheiten und Potenzialen Geographischer Informationssysteme beruht. Bereits beim Eintritt in die GIS-Welt wird den Schülerinnen und Schülern der innovative Charakter der von ihnen bedienten Systeme sowie die Bandbreite der Anwendungsfelder deutlich. Nicht zuletzt die vielfältigen Optionen Karten zu generieren, neue Wege der meist komplizierten Software zu entdecken und die Möglichkeit zur raschen Produktion ansprechender Arbeitsergebnisse, steigern die Bereitschaft zur intensiven Auseinandersetzung sowohl mit dem Medium als auch mit den bearbeiteten Inhalten. Ein weiterer entscheidender Aspekt, der ebenfalls positive Effekte auf die Motivation bewirkt, bildet die starke Eigenverantwortlichkeit der Lernenden, die den Lehrer eher als Beraterinstanz denn als Kontrollorgan, Korrektor und Anleiter wahrnehmen können. Dies setzt jedoch eine entsprechende methodische Ausgestaltung unterrichtlicher Handlungsfelder voraus. Selbst wenn GIS auch im (lehrerzentrierten) Frontalunterricht zu Dokumentations- oder Demonstrationszwecken ihre sinnvolle Verwendung finden können, liegt ihre eigentliche Stärke eher im Anwendungsfeld schülerzentrierter und handlungsorientierter Unterrichtsarrangements, die von kurzen arbeitsteiligen Phasen bis hin zu größeren Projekten reichen können. Aus der Präsentation der Ergebnisse erwachsen erfahrungsgemäß neue Denkanstöße und diverse Anregungen zu fundierten Diskussionen. Sowohl während der Arbeit mit dem GIS (Abstimmung der Vorgehensweise, Wahl der Darstellungsform, gegenseitige Hilfestellung bei der Bewältigung technischer Probleme), als auch im Zuge der Ergebnispräsentation (Diskussion, Kritik, Vergleich, Lob) werden die Schüler-Schüler-Kommunikation gefördert und gruppendynamische Prozesse initiiert. Demzufolge kann der GIS–Einsatz, insbesondere wenn er im Zuge einer Freiarbeit erfolgt, das soziale Lernen unterstützen. Als grundlegende Merkmale der Arbeit mit GIS sind die Datenauswertung und die Schaffung selbst entwickelter Darstellungen zu bezeichnen. Beide Arbeitsschritte erfordern neben Kreativität eine fundierte und somit kritische Auseinandersetzung mit den zu verarbeitenden Informationen. Im Grunde genommen haben die Bearbeiter Teil an einem mehrstufigen und komplizierten Konstruktionsprozess, der folgende Ebenen umfasst: 1. Gemeinsame Ziel-/ Fragestellung formulieren 2. Datengrundlage schaffen und sichten 3. Hypothesen bilden und abwägen 20

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ 4. Daten verarbeiten und analysieren 5. Ergebnisse produzieren und interpretieren 6. Hypothesen überprüfen (ggf. verwerfen, modifizieren oder bestätigen). Unter Berücksichtigung konstruktivistischer Lerntheorien (vgl. SIEWERT 1999, TERHART 1999 u. WOLFF 1997) darf also eine gewisse Nachhaltigkeit des Lernprozesses unterstellt werden. Unterstützt wird die Intensität der Wissensaneignung aber nicht nur durch den beschriebenen Lernweg, sondern auch durch die multimediale Vielfalt des Werkzeuges, das viele Einzelinformationsträger in sich vereint. Problemlos können Karten, Bilder, Videosequenzen, Tabellen, Texte, Diagramme uvm. miteinander verschnitten und so einer komplexen Analyse unterzogen werden. Eine Effizienzsteigerung des Lernprozesses durch die Kombination unterschiedlicher Sinneswahrnehmungen und Perspektiven innerhalb des Lernprozesses wird seit Jahrzehnten in der pädagogischen Literatur ausführlich dargestellt und begründet.

Abbildung 7 Was fordert und fördert das GIS? Aufgrund der fachlichen Breite liegen nur selten oder gar nie „rein geographische“ Informationen vor. Zumeist werden die Forschungsfelder der Nach-barwissenschaften berührt oder sind integraler Bestandteil einer Untersuchung. Dies gilt für die wissenschaftliche Auseinandersetzung auf universitärer Ebene und somit auch für die Arbeit in der Schule. Daher erscheinen GIS bezüglich ihrer integrativen Datenverarbeitungsmöglichkeiten 21

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ besonders geeignet, fachübergreifende Fragestellungen zu beantworten. Viele von ALIBRANDI skizzierte Unterrichtsbeispiele dokumentieren die erfolgreiche Kooperation benachbarter Fächer im Zuge GIS-gestützter Projektarbeit (vgl. ALIBRANDI 2003). Dabei ermöglicht die zusätzliche Berücksichtigung der Dimension „Zeit“ neben der Dimension „Raum“ die Darstellung prozesshafter Vorgänge.Den Schluss dieses wohl mitnichten vollständigen Versuchs, den Einsatz moderner Geoinformationstechnologien im Unterricht didaktisch zu rechtfertigen, sollen einige Gedanken zur Rolle der Lehrerinnen und Lehrer bilden. Verbunden mit dem Trend, neben geschlossenen Unterrichtsformen auch offenere Lernangebote in der Schule zu etablieren, unterliegt auch die Rolle der Lehrer einem Wandel, die nicht mehr nur Wissensvermittler und Prozesssteuerer sind, sondern zunehmend auch als Moderatoren und soziale Lernpartner in Erscheinung treten. Während den Schülern mehr Verantwortung für die zur Erweiterung der Kenntnisse notwendigen Lernprozesse in die Hände gelegt wird, fungiert der Lehrer als Unterrichtsorganisator, Moderator und Wissensdienstleister, dessen zentrale Aufgabe darin besteht, den Lernprozess zu optimieren. Damit verbunden fallen ihm die Aufgaben zu, Materialien zu beschaffen, Vorschläge zur Unterrichtsgestaltung zu unterbreiten und diese mit den Schülern abzustimmen. In Bezug auf den GIS-Einsatz sowie die Erschließung anderer neuer Fragestellungen und Techniken bedeutet dies, dass der Lehrer häufig nicht mehr über einen Wissensvorsprung verfügt, sondern Inhalte und Fertigkeiten gemeinsam mit den Schülerinnen und Schülern erarbeitet werden. Dies einzugestehen erfordert zunächst Mut, ist aber im Sinne des Life-Long Learning unerlässlich, denn „when teachers -rarely the technical experts- learn new tools alongside the student, the young learners see powerful models of education as a lifelong process“ (ALIBRANDI 2003: viii). Unter der Überschrift “Was fordert und fördert das GIS“ zeigt die Abbildung 7 einen Überblick über die didaktischen Potenziale, die der GIS-Einsatz im Unterricht erschließt. Die Abbildung 8 greift Einzelbeispiele aus durchgeführten Projekten heraus. Dabei wird deutlich, dass insbesondere der Selbsttätigkeit der Schülerinnen und Schüler, sowie der Übernahme von Verantwortung für das eigen Tun besondere Bedeutung beigemessen werden muss.

2.3.4. Aus-, Fort- und Weiterbildung Bereits in wenigen Jahren wird die Arbeit mit GIS im Geographieunterricht verbindlich in allen Lehrplänen der Bundesrepublik verankert sein, ohne dass von Seiten der schulpolitisch Verantwortung tragenden Instanzen die für eine effektive praktische Umsetzung der entsprechenden Vorgaben notwendigen institutionellen Rahmenbedingungen im ausreichenden Maße geschaffen werden. Selbst in den Ländern, in denen GIS bereits als verbindliche Inhalte in die Lehrpläne integriert sind, mangelt es an (quantitativ) ausreichenden Fort- und Weiterbildungsangeboten, so dass die unterrichtenden Lehrkräfte darauf angewiesen sind, auf eigene Faust nach einer der dünngesäten Schulungen zu suchen, beziehungsweise autodidaktisch in die komplexe GIS-Welt vorzudringen. Als besonders problematisch erweist sich die Tatsache, dass vielerorts weder in der ersten noch in der zweiten Phase der Lehrerausbildung die Teilnahme an GIS-Lehrveranstaltungen obligatorisch 22

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ ist, nicht zuletzt weil es an vielen Standorten im Bereich der Lehrerbildung an geeigneten Angeboten und kompetentem Lehrpersonal fehlt. Trotz des insgesamt negativen Gesamteindrucks erfordert die Bestandsaufnahme der Aus- und Weiterbildungsangebote eine regional differenzierte Betrachtung, bei der auch viele Positivbeispiele auffallen.

Abbildung 8 Beispiele zum Kompetenzerwerb Genannt sei hier an erster Stelle die Lehrerfortbildungsakademie in Dillingen, an der seit vielen Jahren regelmäßig ArcView und Diercke GIS-Fortbildungskurse angeboten werden, die sich bei den Lehrerinnen und Lehrern des süd- und südwestdeutschen Raumes großer Beliebtheit erfreuen. Ergänzt wird das Schulungsangebot durch einen inhaltsschweren Internetauftritt. Viele Projektbeispiele und praktische Tipps stehen der wachsenden GISCommunity, die sich bereits 1996 im Arbeitskreis „GIS in der Schule“ zusammengeschlossen hat, auf der Homepage zur Einsicht bereit. Basierend auf den langjährigen Erfahrungen der Fortbildungsakademie wurde zwischenzeitlich die CD „GIS macht Schule“ publiziert, die auch Laien einen ersten Einstieg in die Technik ermöglicht. Regelmäßige ArcView und Diercke GIS-Schulungen für Lehrer bietet in Abstimmung mit der rheinland-pfälzischen Schulbehörde auch das Geographische Institut der Johannes Gutenberg Universität Mainz an. Auch im Norden und Osten der Republik trifft man bei der Recherche nach geeigneten Angeboten auf einzelne Standorte, die, wenn auch weniger institutionalisiert, regelmäßig 23

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Schulungen anbieten. Zumeist beschränken sich jedoch die GIS-bezogenen, in den meisten Fällen projektartigen, Aktivitäten auf einzelne Hochschuldozenten, Lehrer, Fachseminare oder Schulen. Ähnliches gilt momentan auch noch für die Fortbildungsveranstaltungen zum SchulGIS, das erst vor wenigen Jahren an der Universität Nürnberg-Erlangen entwickelt wurde und daher noch nicht den Verbreitungsgrad des Diercke GIS aufweist. Abgesehen von englischsprachigen Angeboten, die teilweise kostenlos über das Internet abgerufen werden können, existieren bislang nur wenige deutschsprachige Handreichungen oder Tutorials, die eine autodidaktische Einarbeitung in die Software erlauben. Dazu zählt das von Dr. Benedikt verfasste Online-GIS-Tutorial, das nach einer kostenfreien Registrierung von der Homepage „http://tutorial.geologic.at/“ abgerufen werden kann. Der kostenpflichtige GIS-Tutor des Westermann Verlages (als CD-ROM erhältlich) führt ausführlich und in mehreren didaktisch schlüssig ineinandergreifenden Kapiteln in das Diercke GIS ein. Aus der hier kursorisch dargestellten Aus- und Weiterbildungssituation resultieren für die kommenden Jahre zwei wesentliche Notwendigkeiten. Zum einen müssen Berufseinsteigern, die künftig GIS unterrichten sollen, an den Hochschulen oder in ihren Fachseminaren zumindest erste Grundkenntnisse vermittelt werden. Dabei sollte die reine Technikschulung von unterrichtsbezogenen didaktischen Überlegungen flankiert werden. Zum anderen bedarf es flächendeckender Fortbildungsangebote für die bereits im Schuldienst stehenden Lehrkräfte. Die Organisation und Koordination obliegt dem jeweiligen Schulträger, wohingegen die inhaltliche Konzeptionierung unter Federführung der bereits GIS-erfahrenen Kolleginnen und Kollegen erfolgen kann. Wünschenswert wäre überdies eine gesamteuropäische Harmonisierung der bislang divergierenden Zielvorstellungen.

2.4. Verfügbare GIS Es existieren die unterschiedlichsten Möglichkeiten, GIS in den Unterricht zu integrieren. Die Angebote umfassen sowohl kostenlose als auch kostenintensive Softwarepakete, die sich jeweils in Bezug auf ihre Komplexität und ihre Anwendungspotentiale unterscheiden. Zunächst wären meist einfach strukturierte, aber in der Regel kostenlose „Minigis“ zu nennen. Sie stehen als Werkzeuge kostenlos online zur Verfügung, decken aber in den meisten Fällen lediglich bestimmte Themenfelder ab. Dennoch, ein Einstieg in die GIS-Welt kann mit ihrer Hilfe zweifelsohne gelingen. Neben den kostenpflichtigen Lizenzversionen bieten die meisten Hersteller auch Gratisprogramme an, deren Nutzung entweder zeitlich limitiert oder nur stark eingeschränkt möglich ist. Je nach Anwendungsbedürfnis kann auch diese Software ausreichen, um in GIS einzuführen. Wer sich dazu entschließt regelmäßig GIS-Projekte durchzuführen und damit verbunden eigene Daten verarbeiten möchte, dürfte allerdings um eine Lizenzversion nicht herumkommen.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

2.4.1 GIS im Internet Um zunächst eine Vorstellung von der Struktur und der praktischen Anwendbarkeit eines GIS zu erhalten, bieten GIS-basierte Internet-Seiten wie z.B. jene des Umweltatlas` RheinlandPfalz (http://www.umweltatlas-rlp.de/) oder des Infoportals Berchtesgadener Land (http://www.info-bgl.de/) erste Anhaltspunkte (vgl. Abbildung 9). Während der Umweltatlas Rheinland-Pfalz Basisinformationen zu umweltbezogenen Themenbereichen wie Wald, Wasser, Natur und Landschaft zur Verfügung stellt und dem Benutzer ermöglicht vom eigenen Interesse geleitet, sich über die unterschiedlichsten Aspekte zu informieren und mit grundlegendsten Funktionen eines GIS bekannt zu werden, offeriert das Infoportal Berchtesgadener Land einerseits Informationen zu touristischen Sehenswürdigkeiten bestimmter Teilregionen und leistet darüber hinaus Hilfe bei der Routenplanung von Erkundungs- und Radtouren in der Region in Form konkreter Vorschläge, angepasst an die (über ein Nutzerprofil erfassten) individuellen Wünsche des Reisenden. Neben dem Kennen lernen grundlegender Funktionen können Schüler hier erste Anregungen für die Erstellung eines eigenen GIS-Projekts erlangen. In beiden Fällen können die Schülerinnen und Schüler verschiedene Datensätze anzeigen lassen oder ausschalten und in Bezug zum Raum setzen. Der Umweltatlas lässt bereits bezüglich seiner Homepagestruktur gewisse Ähnlichkeiten zu anderen GIS-Produkten erkennen (Legendenstruktur, Kartenansicht usw.).

Quelle. Screenshots aus dem Umweltatlas RP(www.umweltatlas-rp.de)

Abbildung 9 Der Umweltatlas Rheinland-Pfalz – Ein „Online GIS“ 25

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Um einen konkreteren Eindruck von den Einsatzmöglichkeiten eines GIS zu bekommen, bietet sich das Online-GIS der Johannes Gutenberg Universität Mainz, das „WebGIS-Schule“, oder das „web-GIS“ des Westermann Verlags an. In Kooperation des Geographischen Instituts mit dem Landesmedienzentrum Rheinland-Pfalz wurde das sogenannte „WebGISSchule“ (http://www.webgis-schule.de/) entwickelt, ein Online-Angebot für Schulen zum Einstieg in den Gebrauch Geographischer Informationssysteme. Derzeit stehen drei aufbereitete Bausteine („Das Klima von Deutschland“, „Das Klima weltweit“ sowie ein „Web-GIS Rheinland-Pfalz“) zur Verfügung. Der Benutzer kann hier im Rahmen der vorhandenen Daten Informationen sammeln und selber Abfragen tätigen. Die möglichen GISAnwendungen stellen reduzierte Funktionalitäten im Vergleich zur Vollversion eines GIS dar. Diese didaktisch motivierte Reduktion der Funktionalitäten von Werkzeugleiste und Tools bedeutet für den Anwender eine leichtere Bedienung und hält durch die Nutzbarkeit im Internet bei Vertrautheit mit dem Medium die Berührungsängste relativ gering. Internet basierte GIS-Systeme können nicht zuletzt die anschließende Arbeit mit einem vollwertigem GIS anbahnen, denn „bei einer späteren Nutzung einer GIS-Vollversion sind dann [...] Werkzeuge und der Umgang mit ihnen bekannt [...].“ (SCHÄFER 2005: 68) Hervorzuheben ist das „Web-GIS Rheinland-Pfalz“, welches insbesondere die Möglichkeiten der visuellen Geodaten-Präsentation mit interaktivem Zugriff im Internet aufzeigt und dem Nutzer so den Vergleich statistischer Daten von Landkreisen oder Gemeinden erleichtern soll. Die verfügbaren thematischen Karten basieren auf Daten der statistischen Landesämter, sind jedoch ausgewählt und übersichtlich gestaltet. Ein weiteres, auch für Schulen sehr interessantes WebGIS (http://www.webgis-china.de), das ebenfalls von der Uni Mainz zur Verfügung gestellt wird, umfasst in englischer Sprache aufbereitete Klimadaten zu China. Das WebGIS-Schule befindet sich im kontinuierlichen Ausbau und wird so immer wieder durch zusätzliche schulrelevante Beispiele ergänzt. Die Vorteile von WebGIS für den Einsatz im Geographieunterricht beruhen zunächst auf der allgemeinen Verfügbarkeit an jedem Ort, wo ein Internetzugang vorhanden ist. Insofern können die Schülerinnen und Schüler auch von Zuhause auf das GIS zugreifen. Dieses Angebot ist sehr kostengünstig, erlaubt dem Nutzer jedoch nur die Arbeit mit den vorgegebenen Daten und eingeschränkten Funktionalitäten. Als besonders positiv dürfte sich der Wegfall aufwändiger Installationsvorgänge darstellen. „Somit ist WebGis ein ideales Tool für die Schule zum Einstieg in die Nutzung und Anwendung von GIS im Unterricht.“ (PÜSCHEL u. SCHÄFER 2004: o.S.)

2.4.2 Lizenzierte GIS-Versionen für die Schule Neben den dargestellten online verfügbaren und daher besonders kostengünstigen GISProdukten gibt es derzeit im deutschsprachigen Raum für den Einsatz in der Schule mit dem Diercke GIS und dem SchulGIS zwei lizenzpflichtige Programme, die auf professionellen GIS basieren, jedoch speziell für den Gebrauch durch Schüler überarbeitet, vereinfacht und ergänzt worden sind. Während beide Programme -abgesehen vom Speicherplatz- zum Teil ähnliche Systemvoraussetzungen fordern, zeigen sich Unterschiede hinsichtlich der 26

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Anschaffungspreise. Das SchulGIS erscheint in seiner einfacheren Handhabbarkeit und der schülerorientierten Benutzeroberfläche zunächst für den schulischen Einsatz geeigneter. Allerdings wird hier zugunsten der stärkeren Schülerorientierung die Komplexität reduziert. HEIM schreibt bei „Lehrer Online“ über das SchulGIS: „Das Programm [...] macht die komplexe Materie der Geoinformationssysteme (GIS) anhand einfacher Beispiele für Schülerinnen und Schüler verständlich und soll dazu beitragen, den in neuen Lehrplänen zunehmend ausgewiesenen Bereich GIS/Geoinformatik im Unterricht zu etablieren. SchulGIS ist ein auf die Bedürfnisse des Unterrichts reduziertes GIS-Tool und zugleich ein Lernprogramm, das einen Einblick in die Vielfalt der Funktionalitäten und Anwendungen von GIS bietet. Die Stärke des Programms liegt darin, dass es sowohl Lehrkräften als auch Schülerinnen und Schülern eine Einführung in die Arbeit mit einem mächtigen Arbeitsmittel ermöglicht, ohne dass mühselige Auseinandersetzungen mit umfangreichen und schwer verdaulichen Manuals erforderlich sind. Das Programm bietet Einsteigern ab Klasse 5 die Möglichkeit, GIS-Techniken schrittweise kennen zu lernen. Lehrkräfte können aufbereitete Beispiele im Unterricht demonstrieren oder Schülerinnen und Schülern damit arbeiten lassen. Bereits geübte GIS-Nutzerinnen und Nutzer können natürlich auch eigene Projekte erstellen. [...] SchulGIS vermittelt prinzipielle GIS-Techniken wie das Digitalisieren von Karten, Luft- und Satellitenbildern oder Fotos (Rasterdaten), die Verknüpfung der so erstellten Vektordaten mit Datenbanken und deren kartografische Darstellung nach Kriterien, die selbst bestimmt werden (thematische Karten mit Flächensignaturen, Diagrammen und Symbolen). [...] Beim Einsatz im Unterricht hat sich die Arbeit in Kleingruppen bewährt. Die Konzeption von SchulGIS ermöglicht der Lehrkraft einen flexiblen Einsatz der einzelnen Lernbereiche. SchulGIS eignet sich sowohl für die selbstständige Aneignung der beschriebenen GIS-Kenntnisse und Fertigkeiten als auch für den Einsatz im Unterricht. Die Schülerinnen und Schüler werden dabei von der Lehrkraft betreut und agieren in Einzel-, Partner- oder Kleingruppenarbeit (idealerweise drei Schülerinnen beziehungsweise Schüler). Die den einzelnen Gruppen zugeteilten Aufgaben können je nach Auffassungsgabe und Fertigkeiten der Gruppenmitglieder gestaffelt werden. Die Arbeit in einer Gruppe ist stets der Einzelarbeit vorzuziehen, da die Aufgabenstellungen oft Diskussionsobjekt sind oder man durch gezieltes Zusammenstellen der Gruppe fortgeschrittenere Schülerinnen und Schüler mit weniger erfahrenen kombinieren kann. Dies erweist sich als Vorteil für beide, wenn selbst Erarbeitetes weitergegeben und erklärt werden muss.“

(HEIM 2004: o.S.)

Auch beim AEGIS3 handelt es sich um ein für die Schule verfasstes Geoinformationstool, das insbesondere für die Mittel- und Oberstufe konzipiert wurde. Bislang wird die englischsprachige Software quasi ausschließlich in Großbritannien genutzt, doch erscheint ein Einsatz auch im Kontext bilingualer Unterrichtsangebote deutscher Schulen sinnvoll. Als Grundlage dient ein interaktives Arbeitsblatt, in das Karten, Texte, Daten aber auch konkrete Aufgabenstellungen für die Schülerinnen und Schüler eingebunden sind. Hinter den Karten steht die Funktionalität eines vollwertigen GIS, mit dem auch selbst gewonnene Daten verarbeitet werden können. Ein Einstieg in die Arbeit mit dem GIS kann ohne Vorwissen und ohne größeren Installationsaufwand erfolgen, da sämtliche Arbeitsschritte von der Software erklärt werden. So enthalten die Arbeitsblätter „tasks to extend pupils understanding of geography through guided GIS activities. There are also ideas and guidance for setting up maps and data for teachers or pupils to create interactive worksheets or coursework reports of their own.” (http://www.advisory-unit.org.uk/about_Aegis3.html)

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Diercke GIS 2.0

SchulGIS 2.0 5

entwickelt vom Westermann Verlag, basierend entwickelt an der Friedrich Alexander Universität Erlangen-Nürnberg, basierend auf dem w³GIS auf dem GIS ArcView der Firma ESRI Systemvoraussetzungen (jeweils Mindeststandards) 6 • IBM- und kompatible PCs mit Pentium- • jeder PC Prozessor (mind. 90 MHz) • 32 MB Arbeitsspeicher (RAM) oder höher • (keine Angaben) • ~ 350 MB Festplattenspeicher • ~ 55 MB Festplattenspeicher • CD-ROM Laufwerk • CD-ROM Laufwerk • VGA-Karte (High Colours) • (keine Angaben) • Windows95/98, Windows NT 4.0, Windows • Windows 98/ ME/ NT/ XP/ 2000 2000/XP und Microsoft Excel für Windows • Bildschirm-Auflösung 1024 x 768 (Version 97 oder höher) • MS-Internet-Explorer (ab Version 5.5) • Bildschirm-Auflösung 800 x 600 • Internetanschluss Preise 7 Einzelplatzlizenz 129,95 € Einzelplatzlizenz 100 € Raumlizenz: 299,00 € Raumlizenz: 150 € Schullizenz 559,00 € Schullizenz 200 € Extras Datenbaussteine: Man erhält mit der Lizenz zugleich Zugang zu - Deutschland (Einzelplatzlizenz 51,90 €; webbasierten Komponenten (Daten, Karten) die Schullizenz 103,70€) fortlaufend aktualisiert und erweitert werden. - UN-Entwicklungsindex (12,95€) Erhältlich sind z.B.: - Ruhrgebiet (Einzelplatzlizenz 25,90 €; Deutschland/ Bundesländer Schullizenz 51,90 €) Städte - Europäische Union (Einzelplatzlizenz 25,90€; Europa Schullizenz 51,90 €) Welt Diercke GIS–Tutor (24,95 €) Infos http://www.diercke.de/ http://www.schulgis.de/

Abbildung 10 GIS für die Schule 5

vgl. http://schulgis.de/. 14.6.2004.

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Alle Angaben stammen von den Herstellern. Darüber hinaus gilt für den Einsatz beider Programme, dass möglichst

alle Rechner miteinander vernetzt und ein Datenprojektor zur Unterstützung des Unterrichts bzw. der Präsentation von Zwischen- und Endergebnissen zur Verfügung stehen sollte. 7

Stand 26.07.2004

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Im Rahmen der von uns durchgeführten und ausgewerteten Projekte wurde trotz der höheren Anschaffungskosten die Arbeit mit dem Diercke GIS gewählt. Das Diercke GIS stellt eine schulgerechte Aufbereitung des GIS ArcView dar. Hierbei handelt es sich um ein GIS, das seinen regulären Einsatz im „Profi-Bereich“ der Wissenschaft und Forschung findet, jedoch in der Überarbeitung auch den Einsatz in der Schule erlaubt. Dies wird möglich, da den Schülern auf verschiedenen, vom Lehrer festzulegenden, Schwierigkeitsstufen jeweils nur ausgewählte Tools und Anwendungen zur Verfügung stehen. Auf diese Weise lernen die Schüler bereits im Unterricht mit einem Werkzeug zu arbeiten, dem sie auch im späteren Berufsleben wieder begegnen können. Letztlich hängt die Qualität des GIS und entsprechend jene der erarbeiteten Ergebnisse von der Güte und der Verfügbarkeit der Datenbestände ab und die Entscheidung für die Anschaffung der einen oder anderen Software sollte gründlich mit den tatsächlichen Erwartungen und Bedürfnissen abgeglichen werden.

2.5. Motivation durch GIS Fast allen Berichten über den Einsatz Geographischer Informationssysteme ist die Aussage gemein, dass die beteiligten Schülerinnen und Schüler mit hoher Motivation gearbeitet haben. Zwar können wir derartige Statements für unsere Projekte aufgrund ihrer Pauschalität nicht im vollen Umfang teilen, doch konnte auch beim GIS-Einsatz an verschiedenen Schulen im Berliner Raum eine hohe Primärbereitschaft beobachtet werden, mit der Software zu arbeiten, die jedoch im Laufe der Projekte bei einigen Beteiligten mehr oder weniger abnahm. Nur in wenigen Projekten gelang es, einen „Spannungsbogen“ für die gesamte Bearbeitungszeit und für eine Mehrzahl der Schüler aufrecht zu erhalten. Zumeist folgte einer Anfangseuphorie baldige Ernüchterung (auf die Gründe wird nachfolgend explizit eingegangen) und nur noch ein Teil der Schüler setzte sich aktiv mit der Geoinformationssoftware auseinander. Zu den erfolgreicheren Projekten zählen durchgängig Vorhaben, die von einer hohen Eigenverantwortung und geforderter Kreativität der Lernenden gekennzeichnet waren. Dabei zeichnete sich folgender Trend ab: Je restriktiver die Vorgaben waren, desto rascher nahm die Motivation 8 ab und umgekehrt. Insofern erscheint es ratsam, GIS gezielt dort einzusetzen, wo keine methodische Alternative besteht und den Schülern ausreichend Freiräume zum eigenen Entdecken eingeräumt werden können. Diese Voraussetzung erfüllt beispielsweise die Generierung von Karten und die Analyse raumrelevanter Daten, sofern nicht die Arbeitsschritte vorgezeichnet werden. Überdies bewirkte die Arbeit in kleineren Teams einen intensiven Austausch innerhalb der Gruppen. Den Aussagen der Schülerinnen und Schüler folgend, kommen verschiedene motivierende Impulse zusammen, die die Arbeit mit Geographischen Informationssystemen stimulieren und je nach Charakter und Befindlichkeit des einzelnen Lerners variieren. Deutlich zu 8

Motivation wird hier als Bereitschaft verstanden, ohne äußeren Druck Arbeitskraft in das GIS-Projekt

einzubringen. Diese Form der intrinsischen Motivation resultiert also neben Neugier „aus Motiven, die in der Sache an sich, dem Lerninhalt selbst und in der Art der Darbietung ihren Ursprung haben.“ (PRENZEL, M. / SCHIEFELE, H. 2001: 919-930. zit. nach RINSCHEDE 2003: 60)

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ unterscheiden ist einerseits zwischen der grundsätzlichen Bereitschaft, mit einer unbekannten Technologie zu arbeiten, die bei fast allen an den Projekten beteiligten Schülern festzustellen war und den nicht unmittelbar GIS-bezogenen Faktoren. Bereits die Tatsache, dass der GISEinsatz nicht im Klassenzimmer, sondern im PC-Pool stattfinden sollte, weckte das Interesse. Ebenso anregend war eine kurze PowerPoint-gestützte Einführung zu den Anwendungsbereichen und Funktionalitäten moderner Geoinformationstechnologie. Die Anfangseuphorie wich bei einigen Schülerinnen und Schülern alsbald einer gewissen Ernüchterung, da nach eigener Einschätzung die Komplexität der Software deutlich unterschätzt wurde und somit die Einarbeitung länger dauerte als erwartet. Einige Schüler resignierten vollständig und beendeten die Arbeit mit dem GIS. Den begleitenden Beobachtungen folgend, waren insbesondere die Jungen neugierig auf die „neue Technik“. Sie waren es jedoch auch, die im weiteren Projektverlauf mehr und mehr das Interesse an der Software und den bis dato nur wenig ausgeloteten Potenzialen verloren. Während die Mehrzahl der Mädchen in den Vorphasen der Projekte eher zurückhaltend agierte, nahm die Motivation mit steigender Softwarekompetenz deutlich zu. Neben dem Einsatz des Computers und der Technologie war es insbesondere die Beantwortung aktueller geographischer Fragestellungen aus dem Lebensumfeld der Schülerinnen und Schüler, die auf gemeinhin großes Interesse stieß. Abgesehen von einem grob vorgezeichneten Rahmen, oblag es der Verantwortung der Schülerinnen und Schüler, ihre Projektidee zu planen und zu realisieren. Dieser Sachverhalt machte neugierig und involvierte die Beteiligten in die Suche nach einem geeigneten Forschungsgegenstand und Forschungsdesign. Neben die unmittelbar aus dem Kontext des forschenden und entdeckenden Lernens resultierende Motivation trat die „öffentliche Anerkennung“ der geleisteten Arbeit durch Printmedien und die beteiligten Bezirksämter. Jeder Zeitungsartikel oder sonstige Bericht über die geleistete Arbeit sorgte für einen neuen Anschub des Vorhabens.

2.6. Voraussetzungen für den schulischen GIS-Einsatz Unter dem Stichwort „Voraussetzungen“ werden verschiedene Aspekte berührt, denen beim GIS-Einsatz eine besondere Bedeutung beizumessen ist. Auf der einen Ebene erfordert die Arbeit die Schaffung der notwendigen technischen Rahmenbedingungen, die beispielsweise in Kooperation mit den Informatikkollegen hergestellt werden können. Je nachdem welche Technologie zum Einsatz gelangen soll und je nach Menge der zu bewältigenden Daten, ist mit unterschiedlichem Aufwand und Bedarf an Systemressourcen zu rechnen. Ebenso bedeutsam wie eine funktionierende Technik ist die persönliche Kompetenz der Softwareanwender, die sowohl autodidaktisch als auch in Form von Schulungen angebahnt oder vertieft werden kann. Letztendlich bietet der Einsatz des GIS im Unterricht die Möglichkeit zur Arbeit in unterschiedlichsten eigenverantwortlichen Lernformen wie z.B. Wochenplanarbeit, Freiarbeit usw. und macht darüber hinaus das Praktizieren unterschiedlicher Sozialformen erforderlich. Insofern muss auch die Unterrichtsorganisation auf den Einsatz der Geoinformationstechnologie abgestimmt sein. 30

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

2.6.1. Technische Anforderungen Je nachdem ob mit einem Online-GIS oder einer zu installierenden Anwendung gearbeitet werden soll variieren der Vorbereitungsaufwand und der Bedarf an technischen Ressourcen (siehe 2.4.2). Es hat sich bewährt, mindestens einen Computer für zwei Schüler bereitzustellen, so dass man im Regelfall auf den PC-Pool der Schule angewiesen sein dürfte. Unmittelbar nach der Herstellung der Funktionsbereitschaft der Systeme erfolgt die Einbindung der Geodaten in das GIS. Diese Daten liefern gewissermaßen als Nahrung die Grundlage für die Analyse der untersuchten Phänomene und müssen gegebenenfalls recherchiert oder sogar käuflich erworben werden. Verschiedene nationale und internationale Institutionen, in Deutschland beispielsweise „Lehrer Online“, sind seit einiger Zeit darum bemüht, unterschiedlichste GIS-Datensätze zu homogenisieren, um diese den Schulen in Form abrufbarer Datenpools kostenlos zur Verfügung zu stellen. Da die Qualität der Daten letztendlich die Güte des Projektergebnisses bestimmt, muss in der Phase der Datenbeschaffung besondere Sorgfalt walten. Während statistische Datensätze leicht aus dem Internet heruntergeladen werden können (zum Beispiel vom Server der Weltbank), ist es je nach Zielsetzung und Umfang des Projekts oft überraschend langwierig eigene Daten im Gelände zu gewinnen. Die „Rohdaten“ müssen schließlich GIS-kompatibel aufgearbeitet werden, eine Arbeit, die entweder vom Lehrer oder den Schülern zu leisten ist.

2.6.2. Unterrichtsorganisation Karen Connors´ von der US-amerikanischen Mt. Hope High School „uses an increasingly popular instructional strategy called Problem Based Learning as a hook to engage students in projects that are relevant and motivating. Her students work in collaborative teams on specially designed problem scenarios that require research, use of sophisticated problemsolving strategies, and applications of technological tools.” (AUDET 2000: 2). CONNORS nennt einige grundlegende Voraussetzungen der Unterrichtsorganisation, die auch in den von uns durchgeführten GIS-Projekten zu positiven Ergebnissen geführt haben. Zunächst folgt der Unterricht konsequent dem problemorientierten Ansatz, der die Schüler zur Beteiligung am Projekt motiviert. Die Probleme, denen nachgespürt werden soll oder deren Lösung die Schülerinnen und Schüler anstreben, entstammen der Alltagswelt der Lernenden, was erfahrungsgemäß einen stark motivierenden Einfluss hat. Hinsichtlich des Schülerinteresses scheint es kaum Abstufungen einzelner Themenbereiche zu geben. Sowohl Nahthemen, die unmittelbar vor Ort recherchiert werden können, als auch aktuelle „Fernthemen“ (z.B. touristische Entwicklungspotentiale in Ländern der Dritten Welt, Fairer Welthandel) werden positiv angenommen. Die Studierenden von Karen Connor arbeiten in „collaborative teams“, (Kleingruppen), die es ermöglichen, unterschiedliche Aspekte eines Problemfeldes von verschiedenen Perspektiven zu beleuchten. Diese Sozialform hat sich wie die nachfolgend beschriebenen Unterrichtsbeispiele zeigen beim GIS-Unterricht zumeist bewährt. Insbesondere hervorzuheben sind die gegenseitige Unterstützung bei technischen Schwierigkeiten und die Entwicklung unterschiedlicher Perspektiven sowie deren Bündelung im Plenum. Unter Einbezug technischer Ressourcen entwickeln die Lernenden 31

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Lösungsstrategien zur Bewältigung komplexer Fragestellungen. Weitergehend formuliert heißt das: Nur aufgrund der Anwendung moderner Geoinformationstechnologie ist es überhaupt möglich den komplexen Fragestellungen nachzuspüren. Zu unterstützen ist gleichsam der Gedanke, den Unterricht in Form einer authentischen wissenschaftlichen „Mini-Untersuchung“ bestehend aus Hypothesenbildung, Forschung, Ergebnisanalyse und erneuter Hypothesendiskussion zu gestalten. Es wird deutlich, dass die angedachte Form der Unterrichtsorganisation nur schwer in ein 45Minuten-Korsett eingepasst werden kann, sondern eher als längerfristige Projekte gestaltet werden müssen. Der zeitliche Rahmen kann von wenigen Stunden bis hin zu mehreren Wochen oder ein bis zwei zusammenhängenden Projekttagen reichen. Aufgrund der fachverbindenden Potenziale Geographischer Informationssysteme empfiehlt es sich, Kolleginnen und Kollegen anderer Fächer zu involvieren. Der Einsatz von GIS kann im Unterrichtsverlauf verschiedene Funktionen erfüllen, an die die jeweilige didaktische Verortung (Einstiegsphase, Erarbeitungsphase etc.) geknüpft ist. Auch in den Kontext von Facharbeiten, sogenannten besonderen Lernleistungen oder „Jugend forscht“ Aktivitäten können GIS eingebunden werden, sofern die betreuende Lehrperson adäquate Unterstützung in technischen Fragen gewährleisten kann (vgl. Kap. 5). Nicht nur aus der Wahl des Unterrichtsverfahrens sondern auch aus der hohen Komplexität vieler GIS resultiert die Notwendigkeit, die Rolle des Lehrenden neu zu definieren. Zwar obliegt dem Lehrer noch immer die Pflicht, den Unterrichtsablauf als Ganzes grob zu strukturieren, doch wird es dabei auch Phasen geben, in denen die Schülerinnen und Schüler ihr Forschungsvorhaben eigenständig bearbeiten. Nicht selten, so lehrt zumindest die Erfahrung der nachfolgend beschriebenen Projekte, stößt der Lehrende an die Grenzen seines technischen Könnens und muss Rat von seinen Schülerinnen und Schülern einholen. Besonders wichtig ist die Lehrperson als Unterrichtsmanager allerdings bei der Schaffung reibungsloser Kommunikationsstrukturen, der Unterstützung der Materialbeschaffung und – recherche sowie der Vorbereitung abschließender Präsentationen. Die beschriebenen Projektbeispiele dokumentieren detailliert den Verlauf des jeweiligen Unterrichts und der aufgetretenen Schwierigkeiten, so dass daraus Rückschlüsse für das eigene unterrichtliche Tun gezogen werden können.

2.6.3. Fachkompetenz: PC-Anwendung und thematische Kartographie Laut Informationen des Statistischen Bundesamtes (vgl. FALK 2003) nutzen 95% aller Jugendlichen über 15 Jahre den Computer. Zunächst scheint also die Einbindung entsprechender Informationstechnologien in den Unterricht keiner besonderen Vorbereitung zu bedürfen. Auf den gesammelten Erfahrungen fußend und gestützt durch entsprechende Schülerbefragungen (vgl. Kap. 4) erwächst allerdings der Eindruck, dass es mit der Computerkompetenz vieler Schüler oft nicht weit her ist. In fast allen Lerngruppen gibt es nur einige wenige „Experten“, deren Wissen über die Nutzung gängiger Microsoft Programme hinausgeht und in eigenständiges Programmieren und die Fähigkeit zur administrativen Netzwerkbetreuung hineinreicht. Vielfach neigen die Schülerinnen und Schüler zur 32

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Selbstüberschätzung ihrer Kompetenzen, da mitunter Tätigkeiten wie das ziellose Surfen im Netz oder die Nutzung des PCs zur Textverarbeitung bereits als fundiertes Computerwissen deklariert werden. Als geeignete Methode auch unerfahrenere Schülerinnen und Schüler an das Medium heranzuführen, hat sich das Expertensystem bewährt, wobei Gruppen gebildet werden, in denen jeweils einem Experten die Rolle des anleitenden Schülers zufällt. Der Lehrer muss allerdings die Notwendigkeit des individuellen Handelns hervorheben und überprüfen. Weniger die Experten als vielmehr die Unerfahrenen sollen den Computer bedienen! Nicht nur die Installation der Software, sondern auch die Arbeit mit Geographischen Informationssystemen selbst setzt bestimmte Basiskompetenzen der PC-Nutzung respektive der Netzwerkadministration voraus. Während Online-GIS hier das niedrigste Anspruchsniveau erfordern, können komplexe GIS wie ArcView nur von den Schülerinnen und Schülern bewältigt werden, die über grundlegende Kenntnisse der Funktionsweise und Struktur gängiger Softwareprogramme und Betriebssysteme verfügen. Dies betrifft weniger die unmittelbare Nutzung der GIS-Software, fast alle schulgeeigneten GIS haben selbsterklärende Buttons, als vielmehr die Dateiverwaltung und die Erfassung der Softwarelogik als Ganzes. Aus welchen Teilen besteht ein ArcView GIS-Projekt? Welche Dateien haben welche Dateiendungen? Wo und wie speichere ich Projekte und ihre Teilkomponenten wie Tabellen, Legenden, Layouts, Grafiken, Umrissdateien? Die Fragen verdeutlichen, dass die Einarbeitung in ein GIS doch in der Regel mehr Computerkompetenz erfordert, als das Schreiben eines Briefes mit „Word“. Insofern erfordert der GIS-Einsatz in der Regel eine schrittweise und niveaugestufte Einarbeitung in die Software (vgl. 2.6.4), die jedoch bereits am Beispiel projektrelevanter Inhalte erfolgen kann. Ebenso wichtig wie die Beherrschung des eingesetzten Mediums ist die Kenntnis um die Darstellungsmöglichkeiten der gewonnenen inhaltlichen Erkenntnisse. Diese Visualisierung erfolgt im GIS in Form vielfältigster thematischer Karten, über deren Aufbau, Maßstab und Gestaltung die bearbeitenden Schüler entscheiden, vorausgesetzt sie verfügen über das dazu notwendige kartographische Grundwissen. Die grundlegende Stufe betrifft das Wissen um eine Karte als verkleinerte, verebnete, generalisierte und erläuterte Abbildung der Erdoberfläche. Begriffe wie „Generalisierung“, „Maßstab“, „Verebnung“ etc. sollten den Schülern vertraut sein. Darüber hinaus sollten die üblichen Bestandteile einer Karte, wie Kartenfeld, Kartenrahmen, Kartenrand, Nordpfeil, Legende und Maßstab in ihrer funktionalen Bedeutung bekannt sein. Dazu zählt gleichermaßen eine sach- und nutzergerechte Gestaltung von Legenden sowie der sinnvolle Einsatz von bestimmten Signaturen. Die Kenntnis ihrer üblichen Verwendung in Kartenstandardwerken sollte vorausgesetzt werden können. Bei der praktischen Arbeit mit dem GIS können die Schüler jedoch trotzdem die Möglichkeit erhalten, eigene Gestaltungsvorstellungen umzusetzen und kritisch zu reflektieren. Die Bedeutung unterschiedlicher Projektionen und Kartennetzentwürfe kann unmittelbar in der Arbeit mit dem GIS verdeutlicht werden, da es hier die Möglichkeit gibt, über Veränderung der Eigenschaften eines Views den gleichen Kartenausschnitt in unterschiedlichen Projektionen abzubilden. 33

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Die Fähigkeit zur Unterscheidung von topographischen und thematischen Karten spielt dann eine besondere Rolle, wenn die Schüler mit der Aufgabe konfrontiert werden, unter Bezugnahme auf vorhandene Geobasisdaten eine eigene thematische Karte zu erstellen. Bei der Betrachtung thematischer Aspekte spielen vor allem die zugrundeliegende Quantifizierung bzw. Klassifizierung ein große Rolle. Allein aus deren Bearbeitung mit einem GIS lassen sich grundlegende Erkenntnisse zu Aussagepotenzialen thematischer Kartographie erlangen.

2.6.4. GIS-Schulung und GIS-Fertigkeiten Die Verwendung von Desktop GIS erfordert aufgrund ihrer hohen Komplexität grundsätzlich eine vorbereitende Einarbeitungsphase für Lehrende, Schülerinnen und Schüler. Dabei reicht die Anbahnung einiger grundlegender Programmkenntnisse, welche die Lernenden dazu befähigen eigenständig weiterzuarbeiten. GIS bieten zwar ungezählte Möglichkeiten zur Bearbeitung verschiedenster Geodaten, doch gibt es wohl keinen GIS-Experten, der von sich behaupten könnte, er kenne sämtliche Anwendungspotentiale. „The nature of GIS is that no one knows it all […] There is no one person or entity that possesses all of the GIS information! It is a networked system of publicly and privately maintained data, representations, and information“ (ALIBRANDI 2003: 168f). Selbst wenn nicht sämtliche Einzelaspekte durchdrungen werden können und sollen, so gilt es dennoch, „..to understand the nature of GIS and how it fosters collaboration- in data gathering, in data generation, sharing, and problem solving“ (ALIBRANDI 2003: 168). Genau darauf zielt die unterrichtsvorbereitende und einführende GIS-Schulung ab. Um den Schülern das für die Projektbearbeitung notwendige Know-how im Umgang mit dem GIS zu vermitteln, sollte einer einführenden Schulung ausreichend Zeit eingeräumt werden. Ziel dieser Schulung ist es, zunächst alle Schülerinnen und Schüler gleichermaßen zu befähigen, die im Rahmen des Projektes anfallenden Aufgaben mit dem GIS zu bewältigen. Daher empfiehlt es sich, diese Schulung in einem PC-Pool mit ausreichenden Rechnerarbeitsplätzen durchzuführen, so dass im besten Fall jeder Schüler und jede Schülerin an einem eigenen Rechner arbeiten kann. Etwaige Arbeitsgruppen sollten möglichst nicht mehr als zwei Schüler umfassen. In der späteren praktischen Umsetzung wird es bei Partner- oder Gruppenarbeit früh genug zu einer individuellen Aufgabenverteilung kommen. Bei der Durchführung der Schulung muss darauf geachtet werden, dass alle Schüler den einzelnen Arbeitsschritten wirklich folgen können. Der langsamste Schüler sollte in diesem Fall das Tempo bestimmen, denn es gibt kaum etwas demotivierenderes, als bei ohnehin geringen PC-Kenntnissen auch noch einer Schulung nicht folgen zu können. Auch nicht computergestützte Extraaufgaben für die Schnelleren sind sinnvoll, denn es ist gleichsam schwierig die Vorausgeeilten wieder zurückzuholen. Im Fall des dargestellten Projektes war es sehr hilfreich, für die Durchführung der Schulung externe Lehrkräfte einzusetzen. Dies könnten im Idealfall Studierende der Fachbereiche Geographie oder Kartographie sein, die auf diese Weise unterrichtspraktische Erfahrungen sammeln, möglicherweise finden sich aber auch Mitarbeiter der Universität (Fachbereiche Kartographie, Geoinformatik, Fachdidaktik) oder von GIS-nutzenden Wirtschafts34

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ einrichtungen, die zur Eigenwerbung für ihren Fachbereich oder ihr Unternehmen gerne bereit sind, Hilfestellung zu leisten. Steht kein zusätzliches Lehrpersonal zur Verfügung, bieten sowohl das SchulGIS als auch das Diercke GIS die Möglichkeit mit einem Tutorial, bestehend aus unterschiedlichen Übungen zu den möglichen Anwendungen der Software, auf eigene Faust die Dimensionen des Programms zu erfahren. Die im Rahmen einer Schulung genutzten Beispieldatensätze können bereits dem thematischen Rahmen der Projektidee entnommen sein und zur weiteren Analyse einladen.

Möglicher Ablauf einer GIS-Schulung an zwei Tagen

1. Tag

2. Tag

Einführender Kurzvortrag Was ist ein GIS? Einsatzbereiche des GIS Struktur und Funktion eines GIS Warum GIS in der Schule?

Wiederholung grundlegender Funktionen

Erstellung einer eigenen datenbasierten Karte Material: Arbeitsblatt zum Kennen lernen neuer Anwendungen - Anlegen eines neuen Projekts Erste Schritte mit dem GIS - Laden einer Kartengrundlage - GIS starten (Bilddatenquelle): Luftbild, Scan.... - Erläuterung der Einstellungen - Digitalisierung/ Erstellung von - Projekt öffnen Themen (Linie, Punkt, Polygon) - Erläuterung des Aufbaus eines - Einarbeitung von Daten in Projekts und seiner Elemente (View, Thementabelle Tabelle, Layout, Diagramm) - Gestaltung der thematischen Darstellung, Einfügen von Probierphase zum Kennen lernen der Diagrammen, Beschriftung Funktionen des View-Symbolfensters - Erstellung eines Layouts - Zoom-Funktionen - Info-Button Gezielte Vorstellung von Sonderfunktionen - Legendeneditor für den projektorientierten Einsatz - Abfrage-Manager - Thementabelle - Layout Praktische Arbeit mit Datenbausteinen Material: Arbeitsblatt zur Übung der bereits bekannten Anwendungen Abbildung 11 Beispielstruktur einer GIS-Schulung 35

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Dem oben geschilderten stark systematisch strukturierten Schulungsgeschehen, das auf einer angeleiteten schrittweisen, oft langwierigen Einarbeitung mit kurzen „Probierphasen“ basiert, steht das Prinzip autodidaktischer Wissensaneignung gegenüber. Dieses, dem Prinzip des „Entdecken lassens“ folgende Vorgehen, erfährt in bestimmten Situationen seine didaktische Rechtfertigung und hat sich in verschiedenen Projekten bewährt. Am Anfang stand hier jeweils die Entwicklung einer Forschungsfrage: Was wollen wir warum, mit welchem Ziel erkunden? Erst nachfolgend machten sich die Schüler daran, ein adäquates methodisches Vorgehen, also ein konkretes Untersuchungsdesign abzustecken. GIS fungieren hier ausschließlich als Werkzeug, der Technikfertigkeitserwerb spielt nur eine sekundäre Rolle. Neben anderen, eher traditionellen Methoden geographische Informationen zu visualisieren, stellt der Lehrer auch das Hilfsmittel GIS mit seinen Anwendungspotentialen vor und führt kursorisch in die Softwarelogik ein. Unmittelbar im Anschluss an die praktische Geländearbeit (z.B. die Erfassung des Alters und der Nutzung verschiedener Gebäude entlang eines Straßenzuges) nutzen die Lernenden das GIS, um ihre selbst gewonnenen Daten weiter zu verarbeiten. Dabei entdecken sie die Softwarefunktionalitäten weitgehend eigenständig, der Lehrer hilft bei Nachfragen. Insbesondere in höheren Klassenstufen (Leistungskurse) und kleineren Gruppen erfolgte eine derartige Softwareeinführung problemlos, das heißt zielgerichtet und zeitökonomisch, da ausschließlich die für das Forschungsvorhaben relevanten Programmelemente erschlossen wurden. Beide Verfahren bieten Vor- und Nachteile, die je nach didaktischer Intention zu gewichten sind. Während beim ersten Vorgehen Stringenz und somit Kontrolle das Schulungsgeschehen bestimmt, bleiben die Schülerinnen und Schüler bei einer autodidaktischen Erschließung der Programme über weite Phasen sich selbst überlassen. Grundsätzlich kann dieser Sachverhalt, neben der zu erwartenden Zeitersparnis, positiv gewertet werden, doch besteht die Gefahr, dass einige Schülerinnen und Schüler wenig oder gar nicht mit der Technik in Berührung kommen und nur einige Interessierte die Arbeit am Computer übernehmen.

3 Projektbeispiele Im Folgenden werden exemplarisch verschiedene Unterrichtprojekte vorgestellt, bei denen der Einsatz Geographischer Informationssysteme eine zentrale Bedeutung einnahm. Einige der Projektbeispiele werden nur kursorisch dargestellt, während die wissenschaftlich begleiteten Projekte detaillierter beschrieben werden. Das „HDI 9 Projekt“, ein zweitägiges GIS-Projekt zum Stand der menschlichen Entwicklung, wurde im Rahmen einer Seminarveranstaltung mit Oberschülern, Oberschülerinnen und Studierenden der HumboldtUniversität zu Berlin durchgeführt, die nach gründlicher Planung die praktische Umsetzung an der Schule weitgehend eigenverantwortlich realisierten. Dem Charakter eines Studienseminars für angehende Lehrer entsprechend stand die didaktische Reflexion des GISEinsatzes im Vordergrund, die unter anderem durch gründliche Unterrichtsbeobachtung, Fragebögen und Supervision sichergestellt wurde. Das „HDI Projekt“ fungiert als Beispiel für 9

Human Development Index

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ die Arbeit mit vorgefertigten Datensätzen. Die Schüler und Schülerinnen werden im Gelände nicht selbständig aktiv. Im Gegensatz dazu dokumentiert das „London Bankside Projekt“, das federführend vom Kingston College in Kingston upon Thames durchgeführt wurde, die mannigfachen Möglichkeiten, Schüler in konkrete, alltagsrelevante Forschungsvorhaben zu involvieren. Basierend auf den gesammelten Erfahrungen und finanziell von der Robert Bosch Stiftung gefördert konnten weitere GIS-Unterrichtsprojekte realisiert werden. So verbergen sich hinter der Überschrift „NaT-Working“ gleich vier unterschiedlich dimensionierte GIS-Projekte zu verschiedenen stadtökologischen Fragestellungen. In diesen größeren Projektrahmen waren phasenweise mehr als 70 Schülerinnen und Schüler eingebunden, so dass das Fundament für eine begleitende wissenschaftliche Beobachtung des Projekts ausreichend erschien. Die gründliche didaktische Reflektion des GIS-Einsatzes erfolgt in Form der Untersuchungsauswertung im Kapitel vier. Kurz erwähnt wird ein sehr kompaktes (da wenig zeitaufwändiges) GIS-Projekt zur Gebäudekartierung. Das GIS kam hier lediglich als praktisches Werkzeug zu Einsatz, um im Gelände gewonnene Daten zum Gebäudealter und zur Gebäudenutzung in einer Geschäftsstraße zu visualisieren. Dem unmittelbaren Softwareeinsatz waren drei Schulstunden gewidmet.

3.1. HDI Projekt Bereits gegen Ende des Jahres 2000 wurde der Einsatz Geographischer Informationssysteme im Unterricht als ein Ausbildungs- und Forschungsschwerpunkt am Geographischen Institut der Humboldt-Universität etabliert. Seither konnten diverse Seminare und Lehrerfortbildungen umgesetzt werden und ein reger bundesweiter und internationaler Erfahrungsaustausch unterstützt die Fortentwicklung und Optimierung des Einsatzes moderner Geoinformationstechnologien im schulischen Rahmen. Das Herz der Arbeit bildet die unmittelbare Tätigkeit vor Ort in den Schulen und die enge Einbindung der Schülerinnen und Schüler sowie der Studierenden in die Evaluation. Das im Anschluss vorgestellte „HDI Projekt“ stand am Anfang der GIS-bezogenen Aktivitäten und kann somit gewissermaßen als „Pilotprojekt“ verstanden werden.

3.1.1. Arbeit mit fertigen Datenbausteinen Für das Unterrichtsvorhaben standen aus organisatorischen Gründen nur zwei Unterrichtsblöcke mit jeweils 3-4 Stunden zur Verfügung. In erster Linie aus Zeitgründen fand keine Datenaufnahme oder -sammlung durch die Schülerinnen statt. Vielmehr wurde der Lerngruppe aufbereitetes Datenmaterial an die Hand gegeben, das zum Teil aus dem Internet abgerufen und nachfolgend modifiziert wurde oder käuflich zu erwerbenden Datensätzen entstammte. Derzeit können ergänzend zum Diercke GIS Basisdatenpaket KalifornienNordamerika Datensätze über den Stand der menschlichen Entwicklung UNEntwicklungsindex (HDI-GDI), die Europäische Union, das Ruhrgebiet und Deutschland (Grundlagen) beim Westermann Verlag käuflich erworben werden, weitere Materialien beispielsweise zur Bundeshauptstadt Berlin sind in Vorbereitung. 37

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Der HDI-GDI Datensatz beinhaltet spezifische Länderdaten zu den Einzelindikatoren durchschnittliches Einkommen, Alphabetisierung und Lebenserwartung, auf deren Grundlage die Berechnung des Human Development Index beruht. Ausgehend von Daten des Statistischen Landesamtes der Europäischen Union (Eurostat) enthält der Datenbaustein zur EU analysierbare Tabellen, Karten- und Diagrammdarstellungen, die im Maßstab variieren und teilweise sogar bis auf die Kreisebene hinabreichen. Den Kern des Datenbausteins Deutschland bilden die vollständigen Sätze topographischer Karten in den Maßstäben 1:500000 und 1:200000. In Ergänzung dazu stehen im Maßstab 1:250000 deutschlandweite Daten des digitalen Landschaftsmodells zu den Geländeformen, dem Verkehr, der Verwaltung, der Flächennutzung und der Bevölkerung bereit. Ein lokales Beispiel zur Analyse des Nutzungswandels einer einst primär montan geprägten Industrielandschaft bieten die Materialien zum Ruhrgebiet. Die Daten können entweder direkt von der CD abgerufen oder, dies empfiehlt sich insbesondere wenn an mehreren Rechnern gearbeitet werden soll, via Server auf den Arbeitsplatzrechnern der Schüler bereitgestellt werden. Bei der Installation sollte vor allem die korrekte Pfadzuordnung Beachtung finden, da andernfalls die Daten des Datenbausteins beim Starten des Diercke GIS nicht von der Software auffindbar sind. Wurde das Diercke GIS nicht auf dem voreingestellten Laufwerk C installiert, ist die Veränderung des Laufwerksbuchstaben in der Datei „diercke.ini“ erforderlich. Über weitere Einzelheiten informiert das mitgelieferte Handbüchlein.

3.1.2. Ein Unterrichtsprojekt zum „Stand der menschlichen Entwicklung“ Als Beispiel für die Nutzung eines Datenbausteins im Unterricht dient ein Unterrichtsprojekt zum Stand der menschlichen Entwicklung, das im Februar 2002 gemeinsam mit Studierenden und einem Erdkunde Leistungskurs (12. Jg.) der Käthe Kollwitz Oberschule im Berliner Bezirk Pankow durchgeführt wurde. Der geschilderte Unterrichtsverlauf soll als Exempel dienen und zum eigenen Experimentieren mit einem GIS im Unterricht anregen. Dabei dürften insbesondere die Antworten auf die an den Unterricht gestellten didaktischen Leitfragen am Ende dieses Abschnitts wertvolle Hilfestellungen zur Vermeidung von Fehlern und zur Überwindung nicht unbedingt antizipierbarer Schwierigkeiten liefern. Am Anfang stand die schwierige Aufgabe, die Schüler an die praktische Arbeit mit dem GIS heranzuführen, ohne sie jedoch mit zu vielen demotivierenden technischen Details zu irritieren. Zunächst erfolgte eine dreiphasige Schulung, die aufgrund der dort vorhandenen zweckmäßigen Ausstattung am Geographischen Institut durchgeführt wurde. Die erste Phase bildete ein „Lehrervortrag“ von ca. 20 minütiger Dauer über die Nutzungspotentiale und Bedeutung Geographischer Informationssysteme in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft, der die Schüler in die Welt der Geoinformationsverarbeitung einführte. Anschließend lernten die Schüler unter Anleitung und über einen Beamer dargeboten schrittweise die wesentlichen Funktionen des Diercke GIS kennen, indem sie diese zeitgleich an ihren eigenen Arbeitsplatzrechnern nachvollzogen. Dabei stellte das inhomogene Arbeitstempo der Gruppe ein erhebliches Problem dar, dem durch gezielte Zusatzaufträge für 38

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ schnellere Schüler und Schülerinnen begegnet werden kann. Nachdem die grundlegenden technischen Aspekte vermittelt waren, konnten die Schüler an einem „Miniprojekt“ zu den Inseln und Halligen Schleswig-Holsteins ihr bislang erworbenes Wissen festigen, beziehungsweise eigenverantwortlich tiefer in das Programm einsteigen. Ihre Aufgabe war es auf der Basis einer als Bilddatei vorliegenden topographischen Karte sämtliche Inseln und Halligen zu digitalisieren, um den neu entstandenen Polygonen anschließend einzelne Daten (z.B. Fläche, Einwohnerzahl, touristische Übernachtungen etc.) zuzuordnen, Legenden zu erstellen und zu modifizieren, Datensätze abzufragen und fertige Layouts zu generieren. 1 Kurzvortrag: Allgemeines zum GIS (Powerpoint Präsentation) 2 Einloggen, erklären der Laufwerke usw. 3 Diercke GIS starten 4 Funktionen auf den Einstiegsbildschirmen erläutern (Lehrereinstellungen) 5 Projekt öffnen z.B. gisschulung.apr / Laufwerk w 6 Bildschirm erklären: Startbildschirm: Länder der Erde suche z.B. nach Papua Neuguinea Hot Link Funktion erklären und probieren Orientierung in der Karte (Zoom etc.) View, Legende, Legende ausprobieren, Layer erläutern Themen in den Legenden 7 Datenebene und Datenstruktur erläutern Daten abfragen, Tabellenansicht, Tabellenfunktionen Verknüpfung Tabellendaten und Karte erklären 8 Arbeit mit Legende und Legendeneditor Themen markieren/ Legende editieren 9 Arbeit mit Abfrage Manager Beispiel Bevölkerung nach bestimmten Kriterien Thema in Shape Datei umwandeln Beschriftung zufügen / Thema umbenennen 10 Layout erstellen, drucken 11 Arbeitsaufträge zur Anwendung und Vertiefung 12 Aussprache

Abbildung 12 Struktur der einführenden Schulung Erfahrungsgemäß motiviert die Schülerinnen und Schüler die eigene Erkundung der Software deutlich stärker als das schrittweise moderierte Abarbeiten der Einzelfunktionen, doch sollten nach Aussagen der Schüler bereits mit dem späteren Unterricht in Verbindung stehende Inhalte für die erste Unterweisung ausgewählt werden. Der oben beschriebene Teil der technisch-instrumentellen Wissensvermittlung erscheint aufgrund der komplexen 39

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Programmstrukturen zwar unerlässlich, sollte aber auf wenige elementare Komponenten des GIS beschränkt bleiben. Ferner hat es sich bewährt, in der vorbereitenden Schulungsphase möglichst vielen Schülern einen individuellen PC-Arbeitsplatz zur Verfügung zu stellen. Bereits bei der Partnerarbeit am Computer tritt das „Dominanzproblem“ der vermeintlich kompetenteren Schüler auf, die häufig trotz mahnender Worte des Lehrenden die praktische Arbeit an der Tastatur übernehmen. Eine Rotation bei der Arbeit in Kleingruppen gestaltet sich unweit schwerer, da die interne Arbeitsorganisation den Lernenden obliegt und der Lehrer wenig direkte Einflussmöglichkeiten hat bzw. wahrnehmen sollte. Technisch-Organisatorisches Für die Projektarbeit in der Schule standen den 16 Leistungskursschülerinnen und –schülern insgesamt fünf vernetzte, an das Internet angebundene Computer zur Verfügung, die losgelöst vom Fachbereich Informatik im Erdkunde-Fachraum installiert waren. Dies war von Vorteil, da die sonst üblichen Absprachen und auch Koordinierungsprobleme mit anderen Nutzern des PC-Pools der Schule nicht erforderlich waren. Neben dem DIN/A3-Farbdrucker rundete der schuleigene Beamer die, zumindest aus technischer Sicht, nahezu optimale Ausstattung ab. Lediglich der Raum entpuppte sich als zu klein für das avisierte arbeitsteilige Vorgehen. Bei der Installation des Diercke GIS traten nur geringe technische Probleme auf, die aber nicht in der Software selbst, sondern den unterschiedlichen Betriebssystemen der fünf Computer begründet lagen. In Folge dessen musste das GIS einzeln auf jeden Rechner gespielt werden, ein Vorgang, der den ungeübteren Softwareanwender nicht wenig Zeit kostet, im konkreten Fall knapp drei Zeitstunden. Eine wichtige Voraussetzung für die Arbeit mit dem GIS ist eine intensive Prüfung der Funktionsbereitschaft von Soft- und Hardware unmittelbar vor dem Unterricht.

3.1.3. Planung: didaktisch-methodische Überlegungen Entsprechend den in der didaktischen Literatur (auch schon vor PISA) diskutierten Überlegungen 10, rückte neben die eigentliche Vermittlung kognitiven Wissens (technische Fertigkeiten und Fachwissen) der Wunsch, Schülerinnen und Schüler, orientiert an ihrer Alltagswelt, zur kritischen und konstruktiven Auseinandersetzung mit dem Unterrichtsprozess und den Inhalten zu motivieren. Dies schien insbesondere deswegen relevant, weil mit der Schulung und Anwendung des GIS die Vermittlung instrumenteller Fertigkeiten im Vordergrund des Unterrichtsgeschehens stand. Trotz oder gerade wegen der intensiven und stark geführten Methodenschulung musste bereits im Vorfeld des Unterrichts so geplant werden, dass die Schülerinnen und Schüler großzügige Freiräume zum eigenverantwortlichen und selbstständigen, nicht vom Lehrer dominierten, Arbeiten erhielten. Diese Freiräume wurden nicht nur durch die notwendige lehrerzentrierte Vermittlung technischer Fertigkeiten, sondern auch durch den eng gesteckten zeitlichen Rahmen von nur vier Doppelstunden begrenzt, der eine straffe Unterrichtsorganisation erforderte. Während der Unterrichtsplanung 10

vgl. z.B. SCHMIDT-WULFFEN 1999

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ im Seminar wurden gemeinsam mit den Studierenden die folgenden didaktisch-methodischen Ziele formuliert, die im Unterricht umgesetzt werden sollten: 1. Die Schüler arbeiten eigenverantwortlich. 2. Die Schüler lernen selbständig und reflektieren den Lernprozess. 3. Die Schüler setzten sich aktiv mit dem Lerngegenstand auseinander. 4. Die Schüler produzieren, präsentieren und diskutieren Materialien und Ideen. 5. Die Schüler moderieren Phasen des Unterrichts. 6. Die Schüler kommunizieren mit dem Partner, in der Arbeitsgruppe und im Plenum. 7. Die Schüler erweitern ihre Methodenkompetenz. 8. Die Schüler helfen sich. 9. Die Schüler erfassen komplexe Prozess- und Wirkungsgefüge. 10. Der Lehrer steht nicht im Mittelpunkt. 11. Der Lehrer berät die Schüler. 12. Der Lehrer unterstützt die Materialbeschaffung. 13. Der Lehrer initiiert Unterricht. 14. Der Lehrer beobachtet soziale Strukturen und Interaktionen innerhalb der Lerngruppe. 15. Der Lehrer bewertet die Arbeitsleistung der Schüler auf Basis transparenter Kriterien. Die Umsetzung der angeführten Aspekte sollte dazu beitragen, die Effizienz des Unterrichts im Sinne einer Optimierung der Lehr- und Lernprozesse zu steigern. Das Kennen lernen neuer Inhalte und Fertigkeiten, die Aneignung der Kenntnisse und die Anwendung des Wissens stellen die Eckpunkte der Bloomschen Lernzieltaxonomie dar, die den stufenweisen Zuwachs kognitiven Wissens im Unterricht beschreibt (vgl. BLOOM 1958). Danach bilden Kennen und Verstehen die beiden untersten der fünf Anspruchsniveaus, aus denen sich für die Arbeit mit einem GIS im Unterricht folgende Inhalte ergeben: Zunächst lernen die Schüler die Software kennen, indem sie autodidaktisch per Internet-Tutorium oder durch einen Vortragenden in das Programm eingeführt werden. Sie verstehen die Programmstrukturen des GIS, indem sie vorbereitete Materialien wie Karten, Bilder oder Satellitenbildaufnahmen sichten und bei Bedarf auch ergänzende Informationen beschaffen. Die Analyse- und die Anwendungsebene bilden die nächst höheren Stufen kognitiver Lernziele, auf denen die Schüler ihre Softwarekenntnisse festigen und erweitern, indem sie mit Hilfe der Software verschiedene Sachdaten analysieren. Dazu zählen im Einzelnen die Auswertung und Berechnung von Datensätzen, Tabellenabfragen, das Messen von Entfernungen, das Untersuchen der räumlichen Verteilung geographischer Phänomene, die Auswertung von Karten und Bildern sowie die Diskussion der Ursachen beobachteter Phänomene. Mit der Anwendung und Synthese des Wissens ist nach BLOOM das höchste Anspruchsniveau erreicht, auf dem die Schüler ihre inzwischen gefestigte Softwarekompetenz zur Anwendung und Erweiterung ihrer Sachkenntnisse konsequent eigenständig nutzen. Sie entwerfen kartographische Darstellungen nach selbstdefinierten Kriterien, sie entwickeln Strategien Probleme zu lösen, geben Handlungsempfehlungen und sind in der Lage, ein erarbeitetes Projekt in seiner gesamten Breite ansprechend zu präsentieren. Abbildung 13 visualisiert die Lernzielebenen mit den zugeordneten Phasen des GIS-Einsatzes.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Inhaltlich bildete eine Auseinandersetzung mit dem Stand der menschlichen Entwicklung den Mittelpunkt des Unterrichts, der unter anderem mit Hilfe des Human Development Index Datenbausteins (HDI) erarbeitet werden sollte. Sowohl in den Schulbüchern, im Internet, als auch im entsprechenden Diercke GIS Datenbaustein stehen zur Bearbeitung der Thematik eine Vielzahl von Sachtexten, aber auch Rohdaten in Form von Tabellen zur Verfügung. Zunächst sollten die Schüler einen Überblick über die mathematischen Berechnungsgrundlagen des HDI, seine Urheber und seine Bedeutung als möglicher Indikator globaler Disparitäten erlangen, auf dessen Basis die Berechnung und die Auswahlkriterien für die zu Grunde liegenden Indikatoren kritisch hinterfragt werden können. Schließlich war beabsichtigt die Schüler zu animieren, auf der Basis selbst gewählter Kriterien ihren „eigenen HDI“ festzulegen, um auf der Grundlage dieser Daten selbst konzipierte thematische Karten zum Länderranking zu erstellen. Auch im kognitiven Bereich erfolgte die Progression vom Kennen über die Analyse hin zur Anwendung und kritischen Würdigung des erlernten Wissens.

Kognitive Lernziele im Zuge computergestützten Unterrichts Beispiel: GIS Projekt

ve S niti Kog

Synthese

u) i v ea hsn pruc s n (A tufe

Anwenden Analysieren

Produzieren

Verstehen ive gnit o k ele ssen Kla Lernzi

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t i al otennd GIS) p r e put ripherie u Conm l. Pe h c s (ei

Analysieren

Kennen Informieren Software kennenlernen Sachkenntnisse aneignen Vorbereitetes Material sichten und beschreiben: -Karten -eingescannte Bilder -Satellitenaufnahmen

Softwarekenntnisse vertiefen Sachkenntnisse evaluieren, vertiefen und ggf. erweitern Datensätze berechnen und auswerten Tabellenabfrage Entfernungen messen und räumliche Verteilung der Phänomene untersuchen Karten und Bildmaterial auswerten Ursachen der Phänomene diskutieren

Softwarekompetenz nutzen Sachkenntnisse anwenden Karthographische Darstellungen nach selbstdefinierten Kriterien erstellen Handlungsempfehlungen/ Strategien entwickeln und präsentieren Präsentation eines Projektes (Grafiken, Texte, thematische Karten, Photos)

Beschaffung ergänzender Informationen - z.B.Internet o. Mail Neues Material beschaffen

Abbildung 13 Lernzielebenen im Verlauf eines GIS-Projekts Hinsichtlich der gewählten Sozialformen dominierte neben den lehrerzentrierten und gesteuerten Schulungsphasen das Arbeiten im Team als eine produktive Form, vielfältige Ergebnisse einer themengleichen Fragestellung zu erarbeiten. Dabei unterlagen insbesondere die Arbeitsprozesse und das Vorgehen bei der Ergebnispräsentation der Selbstorganisation der 42

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Schülerinnen und Schüler. Per Definition (vgl. MEYER 1994: 143 und HAUBRICH 1997: 194) handelt es sich bei dem beschriebenen Unterrichtsvorhaben nicht um idealtypischen Projektunterricht, sondern eher um eine Mischform aus projektorientiertem Unterricht und einem fachbezogenen Unterrichtsprojekt (vgl. LUDWIG 1996). Zwar konnten die Lernwege und Sozialformen durch die Schüler überwiegend selbst bestimmt werden, doch schränkten inhaltliche und technisch-methodische Vorgaben die für den Projektunterricht geforderte weitgehende Eigenständigkeit der Schüler ein (gerade bei der Themenfindung). Schon alleine aus Zeitgründen, für das eigentliche Projekt standen an zwei Schultagen je vier Unterrichtsstunden zur Verfügung, war es notwendig, bestimmte Rahmenbedingungen und inhaltliche Eckpunkte des Unterrichts vorzugeben. Daraus resultierte die Planung zweier jeweils abgeschlossener, aber aufeinander aufbauender Unterrichtseinheiten.

Überblick über die Projektphasen: Tag 1

Tag 2

Begrüßung durch die Studierenden Thematische Einführung des HDI Erarbeitung I (Einzelindikatoren) Entspannung (Traumreise) Auswertung und Ausblick

Begrüßung und Einstieg Erarbeitung II (mehrere Indikatoren) Entspannung (Bewegungsübung) Auswertung und Diskussion (inhaltlich) Auswertung Projekt (Methodenreflexion)

Abbildung 14 Die Projektphasen im Überblick Ein Problem stellt die intensive Einbindung des Computers über längere Phasen des Unterrichts dar, aus der vielfältige psychische und motorische Belastungen wie beispielsweise Augenbrennen oder ein deutliches Nachlassen der Konzentrationsfähigkeit resultieren können. Derartigen negativen Unterrichtseinflüssen kann durch zwischengeschaltete Entspannungsübungen von einigen Minuten Dauer entgegen gewirkt werden. Bewährt haben sich in diesem Zusammenhang leichte Lockerungsübungen oder „Traumreisen“. Der Metareflexion der Methode unter Einbezug der Schülerinnen und Schüler sollte gerade bei Stunden, deren Ziele eher instrumenteller Natur sind, eine besondere Bedeutung beigemessen werden. Unterrichtsverlauf Der erste Tag begann nach einem kurzen Brainstorming (5 Minuten) zum Thema „Stand der menschlichen Entwicklung“ mit einer weitgehend frontal, teilweise in Stillarbeit, durchgeführten Einführung in den HDI und seine Berechnungsgrundlagen. Hierfür bekamen die Schülerinnen und Schüler Arbeitsbögen, die es ihnen ermöglichten am Beispiel eines Landes das mathematische Zustandekommen des HDI nachzuvollziehen (15 Minuten).

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Dem schloss sich eine Wiederholung grundlegender technischer Aspekte des GIS an, da die Schulung bereits einige Wochen zurücklag (10 Minuten). Im weiteren Verlauf waren die Schüler eingeladen in drei Gruppen zu je fünf Schülern jeweils einen Teilindex (Lebenserwartung, Alphabetisierung, Einkommenssituation) genauer zu untersuchen, um so erste Ansätze kritischer Fragestellungen zu entwickeln und ihre technischen Fertigkeiten zu vertiefen. Als Arbeitsergebnis des ersten Tages entwarfen die Schülerinnen und Schüler diverse thematische Karten („Rankingkarten“) zu ihren Einzelindizes, die je nach gesetzten Klassengrenzen unterschiedliche Länderhierarchien zeigten. Neben der Funktion als Werkzeug zur Kartenerstellung diente hier das GIS auch zur einfachen Analyse der Daten, denn einige der statistischen Werkzeuge der Software gelangten bereits zur Anwendung. Eine kurze Reflexion des Geschehenen beendete den ersten Projekttag. Eingestimmt durch einen kritischen Text Franz Nuschelers über die Konstruktion des HDI 11, die die Schülerinnen und Schüler zu Hause vorbereiten sollten, begann der zweite Tag mit einer intensiven Diskussion um Sinn und Unsinn und auch die Qualität derartiger Länderhierarchisierungen (15 Minuten). Zusätzlich zu den drei Datensätzen, die der HDI Baustein des Diercke GIS enthält, wurden den Schülern weitere Materialien zum Entwicklungsstand der Länder an die Hand gegeben. Dazu zählten neben der Möglichkeit der Datenrecherche über das Internet und einem kleinen Handapparat (Bücher, Zeitschriften etc.), auch aufbereitete Daten der Weltbank und der Food and Agriculture Organization (FAO). Dieses Datenmaterial umfasst knapp 20 weitere zur Abschätzung des Entwicklungsstandes einzelner Länder geeignete Parameter wie beispielsweise die Anzahl der PKW in den Ländern, die Zahl der Internetanschlüsse pro 1000 Einwohner oder den Anteil asphaltierter Straßen am gesamten Wegesystem. So ausgestattet entwickelten die Arbeitsgruppen nunmehr ihren individuellen Entwicklungsindex, in den nur Indizes einflossen, die zuvor ausgiebig diskutiert worden waren. Die mit einfachen Mitteln (Schere und Kleber) erstellten Poster zeigten mit Kurztexten kommentierte Karten. Sie wurden den anderen Gruppen gegen Ende des zweiten Projekttages präsentiert. Unter anderem entstanden thematische Karten, die die Verfügbarkeit trinkbaren Wassers pro Jahr und Kopf oder die Anzahl der Computer pro 1000 Einwohner zeigten. Faszinierend für die Schülerinnen und Schüler war es festzustellen, dass ihre Karten wie jene der UNO, ein statistisch fundiertes, durchaus gleichsam gerechtfertigtes Länderranking darstellten und die inhaltliche Aussage weniger vom gewählten Index als von der mathematischen Behandlung der Daten abhängt. Zusammenfassend formulierte eine Schülerin: „Letztendlich erlaubt eine Betrachtung des Anteils asphaltierter Straßen genau die gleiche Aussage wie jene der Säuglingssterblichkeit oder der Alphabetisierungsquote.“ 11

„Was dem HDR (Human Development Report) die größte internationale Beachtung verschafft hat, wird ihm

zugleich als größte Schwäche angelastet: die Konstruktion des HDI. Kritikwürdiger ist jedoch die Inflationierung von Indizes, die methodisch nicht ausgereift sind, statistisch auf wackeligen Beinen stehen und teilweise auf völlig veralteten Daten aufbauen. UNDP scheint eine Index-Manie zu haben. [...]“ (Textgrundlage bilden Auszüge eines von Franz Nuscheler anläßlich einer Tageskonferenz der Stiftung für Entwicklung und Frieden im Jahr 1997 gehaltenen Vortrags. Fundstelle: http://sefbonn.org/sef/veranst/1997/undp/nuscheler.html)

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Neben die inhaltliche Arbeit in kleinen Teams traten zum einen die Durchführung einer fünfminütigen Traumreise (als Entspannungsübung) nach ca. zwei Stunden Arbeitszeit und zum anderen die Präsentation der jeweiligen Arbeitsergebnisse im Plenum. Den Abschluss des Projekts bildete die Metareflexion der Methode. Die Auswertungsphase (Ergebnispräsentation und Methodenreflexion) wurde von zwei Schülern moderiert, die den gesamten Projektverlauf als „Supervisionsschüler“ begleitet hatten. Ihre Aufgabe bestand insbesondere darin, den Lehr- und Lernprozess anhand gemeinsam entwickelter Beobachtungskriterien zu erfassen.

Abbildung 15 Schülerin bei der Erstellung des Gruppenposters

3.1.4. Unterrichtsauswertung – Didaktische Reflexion 12 Ausgehend von den didaktischen und methodischen Vorüberlegungen sind im Vorfeld des Unterrichts zehn didaktische Prüffragen zur Evaluierung des Projektes und seiner Teilaspekte formuliert worden, welche die zuvor formulierten Maximen aufgreifen. Die Fragen beleuchten eine Vielzahl didaktischer Aspekte, die unter anderem den Lernprozess, die 12

Ein Teil der Ergebnisse wurde bereits vorab publiziert. (vgl. SCHLEICHER 2004)

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Motivation, die Unterrichtsgestaltung, aber auch die technische Umsetzung des Unterrichts umfassen. Die Grundlage der nachfolgend beschriebenen Überlegungen lieferte ein Fragebogen zum Unterrichtsgeschehen, der den Schülern nach dem Projekt ausgehändigt wurde, sowie die Beobachtungen der Dozenten und der Supervisionsschüler 13.

Die didaktischen Prüffragen: 1. Waren die Schülerinnen und Schüler motiviert? 2. Inwiefern erfolgte die Arbeit der Schülerinnen und Schüler eigenverantwortlich? 3. Wurde selbständig gelernt und der Lernprozess reflektiert? 4. Welche Ergebnisse wurden erzielt, wie ist die Qualität der Arbeitsergebnisse einzustufen? 5. Wurden die gesteckten instrumentellen und kognitiven Lernziele erreicht? 6. Entsprach die Kommunikationssituation den Erwartungen, haben sich Sozialformen bewährt? 7. Inwiefern konnte die GIS-Kompetenz der Schüler erweitert werden? 8. Konnte das systemische Denken gefördert werden? 9. Welche technisch-organisatorischen Schwierigkeiten traten auf, arbeitete die Software stabil? 10. Standen Dosis und Effektivität des Computereinsatzes in einem sinnvollen Verhältnis?

Abbildung 16 Die 10 didaktischen Prüffragen zur Projektevaluation 1. Waren die Schüler motiviert? Es ist schwer, empirisch exakte Aussagen über den Motivationsgrad einzelner Schülerinnen, Schüler oder gar einer kompletten Lerngruppe zu treffen, so dass sich die nachfolgenden Äußerungen größtenteils auf subjektive Wahrnehmungen der Lernenden und Beobachtungen stützen. Dabei besteht grundsätzlich die Gefahr der Verzerrung, da mitunter geringer motivierte Schüler nicht ausreichend in das Gesamtbild eingebunden werden. Auch das Kriterium „ansprechende Arbeitsergebnisse erzielt“ spiegelt nur mittelbar die Motivation der Beteiligten wieder. Basierend auf den gesammelten Eindrücken gelangten die Supervisoren und einzelne Schülerinnen und Schüler des Kurses zu folgender Antwort: Ja, die Schüler waren größtenteils motiviert, denn, so eine Schülerin: „die Motivation den PC einzusetzen ist permanent hoch, durch die erzielten Teilerfolge“. Im konkreten Fall nimmt die Schülerin Bezug auf die rasche Erstellung verschiedener thematischer Karten, die mit dem Diercke GIS problemlos modifiziert und ansprechend layoutet werden können. Im Gegensatz zu diesem, wohl auch künftige Schülergenerationen motivierenden Aspekt, steht die Aussage, dass die „neue Lernmethode und das neue Medium neues Interesse erwecken“. Zwar wird sich methodische Vielfalt im Sinne der nachfolgenden Schüleräußerung auch weiterhin in der Regel positiv auf die Motivation auswirken, „ja, der Unterricht motiviert, er weicht vom Normalen (Bücher, Texte) extrem ab“, doch sind die Tage des Computers als „Neues Medium“ sicher auch in der Schule gezählt. Insgesamt stellten viele Schülerinnen und Schüler 13

Verbale Äußerungen der Schülerinnen, Schüler und Studierenden werden im laufenden Text durch

Anführungszeichen kenntlich gemacht.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ einen Zusammenhang zwischen freieren Arbeitsphasen und der ihrer Meinung nach daraus resultierenden „entspannten Arbeitsatmosphäre“ und ihrem hohen Motivationsgrad her, der gerade durch die „Verantwortlichkeit für das eigene Tun“ erzielt wurde. Aufgrund der Tatsache, dass einige Schüler im Verlauf des Projekts gar nicht oder nur selten mit dem Computer arbeiteten, sondern mit der Vorbereitung der Präsentation oder der Materialrecherche befasst waren, konnte ein Motivationsgefälle festgestellt werden: „Die am Computer Arbeitenden waren motivierter als die anderen“. Um dies zu verhindern, sollten die Schüler vor Beginn einer längeren Freiarbeitsphase auf die Notwendigkeit hingewiesen werden, die Aufgaben innerhalb der Gruppe flexibel zu verteilen. Ferner wirkten sich die gerade in der Anfangsphase häufiger auftretenden technischen Schwierigkeiten und einzelne Misserfolge negativ auf die Motivation aus. 2. Inwiefern erfolgte die Arbeit der Schüler eigenverantwortlich? Eigenverantwortlichkeit ist nicht gleich Eigenverantwortlichkeit, denn wie die Einschätzung der Schülerinnen und Schüler zeigt, empfinden einige bereits vom Lehrer moderierte Unterrichtsphasen, an denen sie in Form einer zwanglosen Diskussion teilnehmen als „eigenverantwortlich mitgestaltet“. Im engeren didaktischen Sinne bedeutet aber eigenverantwortliches Arbeiten gleichsam auch selbstorganisiertes Tun (Arbeiten und Lernen) im Zuge verschiedener offenerer Unterrichtsformen (vgl. RINSCHEDE 2004: 162), ohne eine direkte, prozesssteuernde Einwirkung des Lehrers. Die Frage nach der Eigenverantwortlichkeit brachte demzufolge divergierende Antworten. Während die meisten Schüler den Unterricht insgesamt als „von hoher Eigenverantwortlichkeit geprägt“ empfanden, gelangten die Lehrenden und die Supervisoren zu einem differenzierteren Bild. Zwar gab es an beiden Projekttagen längere Phasen (insgesamt ca. 180 Minuten), in denen eigenverantwortlich gearbeitet werden konnte, doch beschränkte sich diese Verantwortung nur auf die Arbeitsorganisation und die kreative Gestaltung der Ergebnisse, nicht aber auf die Inhalte. Die zu stringenten, und somit die Schüler einengenden Arbeitsanweisungen, wurden in der Reflexionsphase als eine vermeintliche Ursache für die, aus der Perspektive der Lehrenden, mangelnde Eigenverantwortlichkeit benannt. Im Gegensatz dazu steht die Wahrnehmung der Schüler, die einhellig das Gefühl hatten, „im hohen Maße“ für die Arbeit in der Gruppe, die Moderation der Präsentation und die Auswahl der Inhalte verantwortlich gewesen zu sein. Als besonders positiv wurde dabei die „Möglichkeit zur individuellen Bearbeitung, im Wissen, dass gegebenenfalls Hilfestellung geleistet wird“ empfunden. Durch das „Eingehen des Lehrers auf individuelle Probleme der Gruppen, wird sofort verstanden was vermittelt wird“. Ein „insgesamt sehr freier, ungezwungener Unterricht, der Platz für viele eigene Ideen lässt“. Erstaunlich und wohl ein Indiz dafür, dass die Schüler ihren Unterricht sonst eher selten eigenverantwortlich gestalten, ist die Kritik an der Eigenständigkeit, die „in einigen Fällen zu Abstimmungsproblemen bezüglich der Arbeitsteilung und inhaltlicher Auffassungen“ führte. Trotz der positiven Schülerwahrnehmungen bleibt festzuhalten, dass der Einsatz des GIS deutlich mehr als die im beschriebenen Unterricht genutzten Potentiale für eigenverantwortliches Arbeiten und Lernen bietet. 47

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ 3. Wurde selbständig gelernt und der Lernprozess reflektiert? „Phasenweise ja, teilweise nein“, so knapp aber treffend formulierte ein Schüler die Antwort auf die obige Frage in der Nachbesprechung. Zwar „erfordert es eine kritische Betrachtung der generierten Karten, Klassengrenzen zu setzen und Kategorien auszuwählen“, doch fehlten „diskussionsanstoßende Fragestellungen“, die die Selbständigkeit forcierten. Insbesondere während der Auswertungsphasen am Ende eines jeden Projekttages unterblieb wegen der knappen Zeit sowohl die intensive kritische Würdigung der Inhalte im gesamtthematischen Zusammenhang als auch die gründliche Aus- und Bewertung der Methode. Hier hätte eine ausgewogenere Zeitbudgetierung Abhilfe schaffen und die Räume für eine gründlichere Reflexion des Lernprozess vergrößern können. Aufgrund des eng gesteckten thematischen Rahmens und des vorgegeben Datenmaterials entwickelten sich auch in den ungebundeneren Phasen nur wenige Freiräume für entdeckendes Lernen. Das Angebot und die Möglichkeit weitere Informationen zum Thema aus dem Internet oder dem bereitgestellten Handapparat zu gewinnen, wurde von den Schülern nur begrenzt genutzt, da die meisten Gruppen in erster Linie darauf bedacht waren, optisch repräsentative Arbeitsergebnisse zu erstellen. Diesen Sachverhalt dokumentieren auch die Poster. Während das künstlerische Design und die Gestaltung der thematischen Karten bei allen Gruppen mehr oder minder als exzellent bezeichnet werden können, bleibt die inhaltliche Qualität vieler Begleittexte deutlich hinter der optischen zurück. 4. Welche Ergebnisse wurden erzielt, wie ist die Qualität der Arbeitsergebnisse einzustufen? Am Ende des ersten Tages konnten die einzelnen Gruppen selbst generierte thematische Karten zu den drei Indikatoren Alphabetisierung, Sterblichkeit und Einkommenssituation in den Ländern der Welt vorlegen. Diese Karten waren bezüglich des Layouts (Legende, farbliche Gestaltung etc.) noch verbesserungswürdig, bezogen auf die inhaltliche Aussage allerdings meistenteils fundiert. Wesentlich anspruchsvoller war die Aufgabenstellung des zweiten Tages, die von den Gruppen neben der Kartengenerierung zunächst die Einarbeitung komplexer Datensätze in die Software, sowie die zusätzliche Nutzung einiger GIS-eigener Statistikfunktionen verlangte. Vor diesem Hintergrund müssen die von den Schülerinnen und Schülern erzeugten Karten als fast professionell bezeichnet werden. Jede der vier Gruppen hatte am Ende des zweiten Projekttages ein individuell gestaltetes Poster produziert, das neben den Karten auch erläuternde Begleittexte umfasste. Im Gegensatz zu den Karten mangelte es vielen Ausführungen an inhaltlicher Tiefe und gebotener Schärfe. Dies gilt im Speziellen für die erwartete Kritik an der Konstruktion des HDI und den damit verbundenen Formen einer Länderhierarchisierung. 5. Wurden die Lernziele erreicht? Inhaltlich sollten die Schülerinnen und Schüler die Konstruktion des HDI kennen und verstehen lernen, um auf der Grundlage selbst generierter thematischer Karten, das auf dem HDI fußende Länderranking kritisch zu hinterfragen. Bezogen auf zu erwerbende instrumentelle Fertigkeiten war beabsichtigt, ihnen Basiskompetenzen im Umgang mit Geographischen Informationssystemen zu vermitteln. Beide Grobziele wurden nicht von allen 48

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ erreicht! Die zuvor beschriebenen und von den Schülern präsentierten Arbeitsergebnisse sind nur bedingt als Indikator für den Lernerfolg oder –misserfolg geeignet. Obgleich die Begleittexte einiger Gruppen nur kurz ausfielen und in den meisten Fällen keine kritische Reflexion der gezeigten Karten dokumentiert wurde, konnten die Supervisoren und Studierenden intensive und fruchtbare Diskussionen in den Gruppen beobachten, was mutmaßlich auf eine tiefgreifende Durchdringung der Thematik schließen lässt. Insofern scheinen die Texte der Poster weniger geeignet über die inhaltliche Effizienz zu urteilen, als die produzierten Karten selbst, die die Ergebnisse eines jeweils längeren Diskussionsprozesses in den einzelnen Gruppen darstellen. Auch die verbalen inhaltlichen Erläuterungen im Zuge der Posterpräsentation im Plenum zeigten deutlich, dass ein großer Teil der Schüler die komplexe Thematik des HDI durchdrungen und kognitiv verarbeitet hat, wenngleich die Syntheseebene im Sinne BLOOMS nicht erreicht wurde. Leider kam auch „der Austausch über die Inhalte der einzelnen Gruppen zu kurz, jeder wusste nur über seine Sachen Bescheid“. Der mangelnde Austausch zwischen den Gruppen, die Ergebnisse wurden präsentiert, aber im Plenum nicht gründlich diskutiert, schränkte die inhaltliche Aufarbeitung deutlich ein. Um eine zu große inhaltliche Oberflächlichkeit zu vermeiden, erscheint es ratsam, die Schüler dazu anzuhalten neben dem Computer weitere Informationsquellen zu Rate zu ziehen, diese zu analysieren und ihren Wert im Team abzuwägen. Besonders wichtig ist der intensive fachliche Austausch zwischen den Gruppen, der nicht nur am Ende des Projektes sondern auch in zwischengeschalteten Teilergebnisdiskussionen erfolgen kann. Positiv bewerteten die Schüler die rasche „Wissensaneignung“ und die erlernte Fähigkeit, ein Geographisches Informationssystem nutzen zu können. Alle Schüler beantworteten die Frage „Wie hoch schätzen Sie nach dieser Unterrichtseinheit Ihre Fähigkeit ein, in Zukunft selbstständig mit einem GIS zu arbeiten?“ mit der Kategorie „sehr hoch“ oder „hoch“. 6. Entsprach die Kommunikationssituation den Erwartungen, hat sich die Arbeit in Gruppen bewährt? Entsprechend der Einschätzung der unterrichtenden Lehrerin konnte während der vergangenen Semester ein gut funktionierendes Sozialgefüge innerhalb des Erdkunde Leistungskurses etabliert werden. Insofern war ein reibungsloser Ablauf der arbeitsteiligen Phasen zu erwarten. Nur vage war abschätzbar ob und inwiefern die Schüler-Studierenden Kooperation funktionieren würde. Besonders problematisch schätzten die Studierenden im Vorfeld den Sachverhalt ein, dass einzelne Kommilitonen jeweils nur recht kurze Unterrichtsphasen moderierten und dadurch insbesondere die „zwischenmenschliche Ebene zu kurz zu kommen drohte“. Diese Befürchtung erwies sich als unbegründet, da den Studierenden während der Gruppenarbeit wichtige, nicht antizipierte Betreuungsfunktionen zufielen. Alles in allem entsprach die Kommunikationssituation den Erwartungen in vollem Umfang. Zu diesem einhelligen Urteil gelangten die Supervisoren und die Lehrenden gleichermaßen, aber auch die Mehrheit der Schüler bewertete den Informationsaustausch zumindest innerhalb der Arbeitsgruppen positiv. Die Arbeit im Team bewerteten, von einigen Ausnahmen abgesehen, auf die es nachfolgend noch einzugehen gilt, viele Schüler als sehr „konstruktiv“ oder „erfolgreich“. Die Arbeitseinteilung erfolgte problemlos und die 49

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Arbeitsfortschritte „wurden nur durch Systemschwächen und mangelndes Vorwissen gebremst“. In den meisten der Gruppen haben die Supervisoren eine ähnliche Arbeitsaufteilung beobachtet, die nur auf den ersten Blick arbeitsökonomisch effektiv und sozial gerecht zu sein schien. In der Regel arbeiteten zwei bis drei Schüler an den Computern während der „Rest Hintergrundarbeiten wie Recherche, Poster etc. erledigte“. Schon die begrenzte Zahl der zur Verfügung stehenden Computerarbeitsplätze zwang zu einer entsprechenden gruppeninternen Arbeitsorganisation, die bei einem rotierenden Arbeitssystem die Interessen aller Gruppenmitglieder befriedigt hätte. Da allerdings nach Angaben der Supervisoren und entsprechenden Aussagen der Schüler auf den Fragebögen nicht rotiert wurde und „immer nur dieselben am Computer saßen“ kam bei einigen Schüler rasch „Frust“ auf. Es ergab sich eine „schwierige Arbeitssituation in der Gruppe, da alle am PC arbeiten wollten, da alle das Programm erlernen wollten“. Ein Schüler geht sogar soweit zu formulieren, dass „nicht alle das GIS durchdrungen hätten, da nicht alle an den PC kamen“. Eine weitere Schülerin kritisiert das arbeitsteilige Vorgehen in der Gruppe nicht nur bezüglich der Computernutzung sondern ganz grundsätzlich, da es ihrer Meinung nach in den „zu großen Gruppen zu viele Vorschläge und keine Lösungen gab“, was zu „Stressverhalten“ führte. Überdies „führte der Zeitdruck zu Rangelein und Hektik“. Innerhalb der Gruppen traten deutliche geschlechtsspezifische Verhaltensmuster auf, da „dort wo ein oder mehrere Jungen in der Gruppe waren, diese auch die meiste Zeit am PC saßen“. Im Gegensatz dazu beobachteten die Supervisoren, dass die Mädchen insbesondere in die handwerkliche Gestaltung des Poster und die Materialbeschaffung eingebunden waren. Eine entsprechende Arbeitsteilung wurde von den Mädchen dennoch nicht ausdrücklich kritisiert, entsprach sie doch, wie es eine Studentin treffend formulierte, „leider tradiertem Rollenverhalten“. Für den Lernfortschritt im Zuge des GIS-gestützten Unterrichts hat eine derartige geschlechtspezifische Verteilung fatale Folgen, da die Arbeit am Computer für den Wissenszuwachs unerlässlich ist. Auch hier kann ein sinnvoll organisiertes Rotationssystem Abhilfe schaffen. 7. Inwiefern konnte die GIS-Kompetenz der Schüler erweitert werden? Die Mehrheit der Schüler gab unmittelbar nach dem Unterrichtprojekt an, über ausreichende GIS-Kenntnisse zu verfügen, um auch eigenständig im anderen Zusammenhang mit dem System zu arbeiten. Aufgrund der hohen Komplexität der Software und den in anderen Seminaren und Projekten gesammelten Erfahrungen ist allerdings ohne das wiederholte Arbeiten mit dem GIS von einem schleichenden Wissensschwund auszugehen. Bereits nach der einführenden Softwareschulung in der Universität setzte dieser Prozess des Verlernens ein und machte eine wiederholende Einführung der wichtigsten Grundlagen erforderlich. Diese Beobachtungen werden auch durch die Auswertung anderer Projekte belegt (vgl. Kap. 4). Ein kleinerer Teil der Lerngruppe, immerhin ca. 1/3, dürfte seine GIS-Kompetenz, wenn überhaupt nur geringfügig erweitert haben. Wie die Beobachtungen dokumentieren haben einige Schülerinnen und Schüler zu keiner Phase des Unterrichts (abgesehen von der einführenden Schulung) am Computer gearbeitet. Im Gegensatz dazu gab es in der Lerngruppe zwei bis drei „GIS-Freaks“, die nach dem Unterricht und auch zu Hause noch mit 50

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ der Software arbeiteten. Soll die Schulung technischer Fertigkeiten, also die weitgehende Beherrschung der Software, das Ziel des Unterrichts bilden, erweist sich die vorgestellte Projektkonzeption als nur bedingt geeignet. Gegebenenfalls müsste deutlich mehr Wert auf eine systematische Erschließung einzelner Softwarekomponenten gelegt werden. Überdies wären regelmäßige Wiederholungs- und Anwendungsphasen eine unabdingbare Voraussetzung für einen nachhaltigen Lernerfolg. 8. Konnte das systemische Denken gefördert werden? Nach der Definition der Internationalen Gesellschaft für systemische Therapie (IGST) ist „Systemisches Denken [...] ein Paradigma, das in vielen wissenschaftlichen Disziplinen bereits Fuß gefaßt hat und weiter expandiert. Es beschäftigt sich mit der Vielzahl von Wechselwirkungen in komplexen Systemen. Es basiert zum einen auf systemtheoretischen Überlegungen, die Aufbau, Funktionen und Interaktionsprozesse von Systemen in den Mittelpunkt der Betrachtungen stellen, und zum anderen auf konstruktivistischen Annahmen, die u.a. durch hypothetisches Fragen das Erfinden neuer Wirklichkeiten ermöglichen. Wahlweise wird dadurch die Konstruktion von Komplexität möglich, z.B. durch das Wahrnehmen anderer Sichtweisen, oder die Reduktion von Komplexität, z.B. durch das Einnehmen der Außenperspektive.“ 14 Auch in der Geographie, deren Betrachtungsebenen die Systeme Raum, Mensch und Zeit und die Interaktion der jeweiligen Subsysteme sind, gewinnt das Denken in komplexen Systemzusammenhängen im Gegensatz zu monokausalen Erklärungsansätzen seit längerem an Bedeutung. In diesem Zusammenhang hat der Einsatz eines Geographischen Informationssystems einen wichtigen Beitrag geleistet, den Schülern das Erfassen der Komplexität ihrer Umwelt im globalen Maßstab zu ermöglichen. Basierend auf dem recherchierten Datenmaterial konnte der Stand der menschlichen Entwicklung aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet werden, wobei der Vergleich und die Verknüpfung verschiedener Parameter einen Einblick in die Wechselwirkungen zwischen den jeweiligen Wirkungsgefügen verdeutlicht hat. Eine wesentliche Hilfe, die Komplexität globaler Zusammenhänge zu erahnen, bot die Reduktion auf ausgewählte Parameter, wie beispielsweise das Wasserdargebot, die Alphabetisierung oder verfügbare Internetzugänge pro Kopf, die von den Schülern verknüpft, bearbeitet und kartographisch dargestellt wurden. Dennoch bleibt festzuhalten, dass auch dieses Projekt nur einen bescheidenen Beitrag leisten konnte, systemisches Denken zu fördern. Oft fehlte den Schülern wichtiges Hintergrundwissen, um „den Aufbau, die Funktion und die Interaktion in den Einzelsystemen“ zu erfassen. So äußerte eine Schülerin die berechtigte, aber im Unterricht kaum zu behebende, Kritik, die Bedeutung einzelner Daten nicht sicher bewerten zu können. Sie führt dazu weiter aus: „Die von uns erstellten Karten zum Wasserdargebot sind zwar gelungen und im gewissen Maße auch aussagekräftig, doch weiß man nicht wieviel Wasser an welcher Stelle der Erde denn wirklich benötigt wird. Welchen Wasserbedarf hat Indien, welchen Deutschland? Vielleicht braucht ein Inder ja viel weniger Wasser“.

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vgl. http://www.igst.org/ Nov. 2004

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ 9. Welche technisch-organisatorischen Schwierigkeiten traten auf, arbeitete die Software stabil? Es ist gut die Frage nach möglichen technischen und softwareimmanenten Schwierigleiten bereits vor dem Unterricht zu stellen, um eventuelle Schwachstellen im System noch rechtzeitig erkennen und beheben zu können. Besonders wichtig wird eine Überprüfung der Technik, wenn zuvor auch andere Schülergruppen die Computer genutzt haben. Im Großen und Ganzen wurde der Unterrichtsablauf nicht nachhaltig von größeren technischen Schwierigkeiten behindert, was allerdings weniger auf die Stabilität der Software oder der genutzten Computersysteme zurückzuführen ist, als auf die hohe technische Kompetenz einiger Schüler und Seminarteilnehmer, die auftretende Pannen schnell ausräumen konnten. Die ersten Probleme traten bereits bei der Installation des Diercke GIS auf, das sich nicht in das zur Verfügung stehende Netz einstellen ließ, sondern auf jedem Rechner einzeln installiert werden musste. Dabei wurden im Zuge der Installation der Datenbausteine erhebliche Probleme bei der Zuweisung der Laufwerksbuchstaben offenbar. Aufwändiger als gedacht war die erforderliche Homogenisierung der Daten aus unterschiedlichen Quellen, die zunächst nicht GIS kompatibel waren und in .dbf Dateien umgewandelt werden mussten. Trotz intensiver Erprobung im Vorfeld des Unterrichts konnten drei der fünf erstellten CDs nicht geöffnet werden, was ein neuerliches Nachbrennen von einer der funktionierenden CDs erforderte. Die dadurch auftretende Zeitverzögerung von rund 15 Minuten führte zu Unruhe und einem gewissen Maß an Unmut in der Klasse, der durch die räumliche Enge noch verstärkt wurde. Da der gesamte Fortgang des Projektes vom einwandfreien Funktionieren der Daten-CDs auf allen Computern abhing, hätte das Nichtbeheben der Probleme für erhebliche Schwierigkeiten gesorgt und eine umgehende ad hoc Neukonzeption der darauffolgenden Unterrichtsstunden erforderlich gemacht. Zwei Lehren müssen aus den beschriebenen Pannen gezogen werden: 1. Selbst erfolgreiche mehrfache Testläufe garantieren nicht das reibungslose Arbeiten der Technik, 2. Gründlich geplante Unterrichtsalternativen für den Fall nicht zu lösender technischer Probleme müssen vorbereitet sein. Anzumerken ist in diesem Zusammenhang die Empfehlung, GIS-gestützten Unterricht zum Zwecke der technischen und inhaltlichen Hilfeleistung nur mit mindestens zwei geschulten Lehrkräften oder bereits GIS-kompetenten Schülern durchzuführen. Von Seiten der Schüler wurden auch einige Schwierigkeiten mit der GIS-Software selbst geäußert, die zwar zum Teil auf Fehler in der Bedienung zurückzuführen waren, aber dennoch den Unterrichtsablauf behinderten. Unter anderem wurde bemängelt, dass bei „Programmabstürzen alles weg sei und die Zwischenergebnissicherung nur schwer möglich ist“, dass „die Menüführung unübersichtlich und nur schwer durchschaubar ist“ und dass die Verknüpfung von Tabellen und Karten zu kompliziert sei. „Die Software ist nur für fachkompetente Nutzer verständlich und einsetzbar“. Außerdem wurde eine „höhere Kompatibilität des GIS zu anderen Programmen“ angemahnt. Lehrer, die mit dem GIS arbeiten wollen, sollten sich aber nicht von den geschilderten Problemen abhalten lassen, denn, und das haben zahlreiche erfolgreich durchgeführte GIS-Projekte gezeigt, viele

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Schwierigkeiten entpuppen sich im Unterrichtsverlauf als behebbare Lappalien, die den technischen Wert und den unterrichtlichen Nutzen der Software nur wenig schmälern. 10. Standen Dosis und Effektivität des Computereinsatzes in einem sinnvollen Verhältnis? Über weite Phasen des Unterrichts stand der PC im Mittelpunkt des Unterrichtsgeschehens, doch nahm die Computerzentriertheit während des zweiten Tages deutlich ab, obgleich er ebenso intensiv genutzt wurde wie am Vortag und während der Schulung. Wie erklärt sich dieser vermeintliche Widerspruch? Der Computer stand als technische Maschine, als Träger der Informationen und als Medium der Vortragenden im Zentrum und nahezu die gesamte Aufmerksamkeit der Schüler und Lehrer wurde dem Computer zu Teil. Die programmspezifische Bedienung des Computers und die auf ihm installierte GIS-Software bildeten den Lerngegenstand der vorbereitenden Schulung und partiell auch des ersten Projekttages. Mit zunehmender Thematisierung des HDI als Lerngegenstand wich die Dominanz des Computers deutlich zugunsten des persönlichen Austauschs und der Informationsbearbeitung zurück, wenngleich die Schüler nicht viel weniger Zeit hinter den Bildschirmen verbrachten. In dieser Phase wurde der Computer zur Erstellung der thematischen Karten (einschließlich der dafür erforderlichen Datenverarbeitung) und zur Informationsbeschaffung via Internet genutzt. Für die Bearbeitung der Karten war der Computer unerlässlich und höchsteffektiv, da ihre manuelle Produktion ein Vielfaches an Zeit und technisch-materiellem Aufwand erfordert hätte, von der Schulung der Zeichenfertigkeit der Schüler ganz abgesehen. Ähnlich schätzten auch die Schüler den Computereinsatz ein, die zwar ebenfalls die Gefahr benannt haben, dass der PC zu sehr im Mittelpunkt stehen könnte, insgesamt aber sowohl mit der Dosis, als auch mit ihren Arbeitsergebnissen zufrieden waren. Jede Gruppe erstellte an den beiden Arbeitstagen, neben den ausgedruckten Testkarten, im Durchschnitt sieben bis acht Karten unterschiedlicher Inhalte und quasi professioneller Qualität. Ratsam erscheint es, die Schüler darauf hinzuweisen, aus ökologischen und ökonomischen Gründen auf Probedrucke weitestgehend zu verzichten. Als „lästig“ beschrieb ein Schüler das „langwierige Aneignen der Programmstrukturen“. Diese Meinung teilten alle am Unterricht Beteiligten, doch im Sinne des Weges als Ziel, einer „Lernphilosophie“, der beim Erlernen eines GIS wohl besondere Bedeutung beizumessen ist, waren die Schüler nicht nur mit den Produkten sondern auch mit ihren erworbenen Kenntnissen zufrieden. Fazit Neben technischen Schwierigkeiten stellte die knappe Zeit das eigentliche Problem des Unterrichts dar, das nur durch einschränkendere Vorgaben, zum Beispiel die Begrenzung auf drei zu erstellende Karten, hätte gelöst werden können. Dies hätte nach Einschätzung der Seminargruppe zwar eventuell eine tiefere inhaltliche Durchdringung des Stoffes gebracht, jedoch die Kreativität und die Motivation der Schüler deutlich eingeschränkt. Die Erarbeitungsphasen hätten ihren Charakter als „freie Arbeitsphasen“ eingebüßt. Trotz der befriedigenden Projektergebnisse in Form der qualitativ hochwertigen Karten und der neu erworbenen GIS-Kompetenz der Leistungskursschüler hätte nur wenig mehr Zeit die 53

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Effizienz noch erheblich steigern können. So könnte bei einer erneuten Umsetzung eines derartigen Projekts die Synthese der Arbeitsergebnisse mit weitergehenden Aspekten im Kontext der Globalisierungsthematik angestrebt werden. Dafür wäre eine noch gründlichere inhaltliche Erarbeitung unerlässlich. Auch die Methodenreflexion durch die Schüler sollte noch stärker berücksichtigt werden. Ein Schüler formulierte folgende, noch weitergehende Perspektive: „Interessant wäre es, wenn die Schüler, nachdem sie die Software kennengelernt haben, ein eigenes Projekt machten. Die Projektidee sollte von den Schülern kommen und an den Interessen der Schüler orientiert sein.“ Diese Überlegung spiegelt auch die Empfindungen der Lehrenden wieder, die ebenfalls das Gefühl hatten, nach Abschluss des Projektes eigentlich erst am Anfang eines neuen Weges zu stehen. Zusammenfassend lassen sich die gesammelten Erfahrungen auf einige wenige aber wesentliche Anmerkungen verdichten: Planen Sie viel Zeit ein und freuen Sie sich auf professionelle Arbeitsergebnisse der motiviert arbeitenden Schüler. Räumen Sie den Schülern soviel Freiräume zur inhaltliche Gestaltung des Unterrichts wie möglich ein und sehen Sie sich als Moderator des Projekts sowie als Berater der Schüler. Um diese Beratungsfunktion befriedigend zu erfüllen und die keinesfalls zu unterschätzende technische Seite des Projekt zu beherrschen, sind fundierte Computer- und GIS-Kenntnisse unbedingt erforderlich. 3.2. Schüler erkunden Londons Bankside Schüleräußerungen zum GIS-gestützten Unterricht: „Das direkte Anwenden von erlerntem Wissen mit Hilfe von multimedialen Mitteln hat mir sehr gut gefallen“ „Sehr freier ungezwungener Unterricht, der Platz für viele eigene Ideen lässt“ „Neue Lernmethode erweckt neues Interesse“ „Gut war: Teamwork, selbstständiges Arbeiten, praktische Erstellung von Karten und Umgang mit neuer Software“

Abbildung 17 Schüleräußerungen zum GIS-Unterricht Wie die Auswertung der zuvor beschriebenen Supervision GIS-gestützten Unterrichts an einer Berliner Oberschule zeigt, weckt der Einsatz Geographischer Informationssysteme im Erdkundeunterricht das Interesse der Schüler und Schülerinnen. Mehr noch, er wirkt motivierend auf die jeweilige Lerngruppe, die bei einer weitgehend eigenverantwortlichen Gestaltung des Unterrichts die gemeinsam gesteckten Ziele zu erreichen sucht. Nach Einschätzung der Schüler ist es besonders motivierend, „geographische Inhalte“ anschaulich und innovativ-experimentell zur Befriedigung des eigenen Forscherdrangs zu erarbeiten. 54

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Wie das nachfolgend beschriebene Unterrichtsbeispiel dokumentiert, bietet der GIS-gestützte Projektunterricht nicht nur die beschriebenen Möglichkeiten, Verantwortung an die Schüler abzugeben und ihnen so Freiräume für eigenverantwortliches und soziales Lernen zu schaffen, sondern eröffnet auch Perspektiven für ein Arbeiten auf hohem wissenschaftlichen Niveau. Projekte wie das Bankside-Projekt zeigen überdies die Potenziale, nicht nur klassenzimmerintern relevante Sachverhalte zu erarbeiten. Abgesehen von der fachlichen Relevanz steht im nachfolgenden Beispiel eine hohe gesellschaftliche Relevanz im Vordergrund. Schülerinnen und Schüler arbeiten eng mit lokalen Selbsthilfegruppen, Initiativen und auch Behörden zusammen, welche die erzielten Resultate jeweils weiter nutzen können. Die Autoren wagen zu behaupten, dass es in jedem schulischen Umfeld geographieunterrichtlich (fach-) relevante Aspekte zur Erforschung gibt, die gleichsam unmittelbar gesellschaftlich relevante Fragestellungen aufgreifen.

Abbildung 18 Borough Market – Traditioneller Gemüsemarkt

3.2.1. Projektskizze Londons Bankside liegt im Stadtteil Southwark südlich der Themse und bildet einen der frühestbesiedelten Teile des heutigen Stadtgebietes. Geprägt wird der Bereich durch zahlreiche geschichtsträchtige Lokalitäten wie das wiedererrichtete Globe Theatre oder die Southwark Cathedral. Dazu zählt auch Borough Market, ein traditioneller lokal und regional bedeutsamer Obst- und Gemüsemarkt, der von zahlreichen viktorianischen und georgianischen Wohnhäusern, aber auch konvertierten Industrieanlagen umgeben ist. Wie durch einen Flaschenhals drängen sich zahlreiche Bahnverbindungen aus südöstlichen Richtungen (und retour) über die London Bridge, die Southwark mit der City of London verbindet. Im Zuge des unter Königin Viktoria forcierten Eisenbahnbaus mussten gegen Ende des 19. Jahrhunderts allein in Southwark bis zu 40 000 Menschen, zum Teil gegen ihren gewaltsam artikulierten Protest, umgesiedelt wurden. Folgt man der „Save Borough Market Campaign“ bedrohen nach dem von Aufständen flankiertem Bahnausbau des vergangenen Jahrhunderts nun neue Bahninfrastrukturpläne den altindustriellen Charme und die pittoreske 55

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Idylle rund um Borough Market. Die Bahn plant, die Verbindung des nördlichen und südlichen Streckennetzes zu verbessern, was unter anderem in Southwark einen massiven Ausbau der vorhandenen Gleisanlagen bedeuten würde. Die Planung ist heftig umstritten und trifft insbesondere bei Anwohnern auf Kritik, nicht zuletzt deswegen, weil mit dem gesteigerten Zugaufkommen auch eine erhebliche Zunahme der Lärmverschmutzung zu erwarten ist. Mit Hilfe des Geographischen Informationssystems ArcView 3.2 haben die Schüler des Kingston Colleges versucht, die möglichen Auswirkungen des Bahnprojekts „Thameslink 2000“ zu analysieren.

Abbildung 19 Im Untersuchungsgebiet- The New Globe Theatre

3.2.2. Unterricht Angeregt durch zahlreiche Bürgerinitiativen, des Bezirks, die sich gegen den avisierten Ausbau der Bahntrasse richten, begannen Schüler und Lehrer des Kingston Colleges gemeinsam zu überlegen, ob und inwiefern sich die Thematik eignet, GIS-gestützt erarbeitet zu werden. Dies ist problemlos möglich, da die Einarbeitung in ArcView im Gegensatz zu den meisten Schulen in Deutschland einen integralen Bestandteil des Geographieunterrichts der Sek. II in Großbritannien darstellt. Schließlich kristallisierten sich drei Projektschwerpunkte heraus, die von einzelnen Teams zu je drei Schülern erarbeitet wurden. Dabei übernahm eine Gruppe die Aufgabe, den geplanten Streckenverlauf der neuen Bahntrasse zu dokumentieren, eine weitere beschäftigte sich mit den ökologischen Auswirkungen, wobei insbesondere die Analyse der „akustischen Verschmutzung“ im Mittelpunkt stand. Das zentrale Anliegen des dritten Teams bildete die Erfassung möglicher sozialer Auswirkungen. Jede Gruppe hatte die Aufgabe, ihre Untersuchungsergebnisse nach eigenen Vorstellungen präsentationsgerecht aufzubereiten, den Mitschülern vorzustellen und anschließend über das Internet einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Eine zusätzliche Motivation lieferte das große Interesse der lokalen Bürgerinitiativen an den Ergebnissen der Schüler. Insgesamt wurden für das Projekt zwei bis drei Monate, zum Teil unterrichtsbegleitende Arbeitszeit eingeplant. Ergänzend zum regelmäßigen Mailkontakt der Schüler untereinander dienten zwischengeschaltete Treffen der 56

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Erfassung des jeweiligen Arbeitsstandes und der Hilfestellung bei der Bewältigung auftretender Probleme durch den Lehrer. Auch die Beschaffung ergänzender Informationen und Daten, sowie die Planung der Feldarbeit oblag der Eigenverantwortung der Schüler, wurde allerdings vom Lehrer massiv unterstützt, der ebenfalls permanent per E-Mail erreichbar war. Um möglichst effektiv arbeiten zu können, war es nötig, die GIS-Kenntnisse der Schüler zu vertiefen und um einige spezielle Projektanforderungen zu erweitern. Insbesondere die Verknüpfung der erhobenen Daten mit den Kartengrundlagen und die anschließende computergestützte Analyse der Ergebnisse bereitete in der Anfangsphase Schwierigkeiten. Es wurden verschiedene Kartengrundlagen und Luftbilder eingescannt und mit Hilfe der GIS-Software digitalisiert. Eine wichtige Datengrundlage bildeten die Datentabellen des UK census von 1991. Darüber hinaus einigten sich die Gruppen auf folgende Aspekte, die GIS gestützt weiterverarbeitet werden sollten: • Verortung des Borough Markets innerhalb Greater Londons, Erfassung der Gebäudehöhen • Erfassung der bestehenden Bahntrassen, Aufnahme der geplanten Trassen • Erfassung der Befragungsergebnisse und Implementierung der erhobenen Parameter • Verknüpfung der Schallmessdaten mit Karten, Analyse der akustischen Belastung Die gesetzten Schwerpunkte erforderten neben der Verschneidung bereits vorhandener Daten mit den Karten die praktische Erhebung von Daten im Gelände. Dazu zählten die Messung des Geräuschpegels mit Dezibelmetern ebenso wie die Befragung betroffener Anwohner und Händler. Unterrichtsphasen des Borough Market Projects: (Zeitumfang: semesterbegleitend, mehrere Wochen) • • • • • • • • • • • •

Themenfindung Erarbeitung eines ersten Überblicks, Einarbeitung in das Thema Vertiefung der GIS Kenntnisse Arbeitsorganisation: Festlegung von Arbeitsschwerpunkten, Vorgehensweise, Sozialformen usw. Datenbeschaffung und Recherche: Auswertung von Zeitungsartikeln, Internetquellen usw. Feldarbeit: Messung, Befragung, Auswertung des Datenmaterials Analyse der Daten Diskussion und Bewertung der Ergebnisse Präsentation der Teilergebnisse Zusammenfassung der Projektteile zu einem Gesamtresultat Reflexion der Methoden und des Unterrichtsverlaufs durch Schüler und Lehrer

Abbildung 20 Unterrichtsphasen des Borough Market Projekts

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

3.2.3. Ergebnisse Von den erzielten Resultaten (vgl. Abbildungen 21 und 22) waren die Schüler und die Bürgerinitiativen gleichermaßen angetan. Besonders die gelungene Visualisierung der einzelnen Themenkomplexe überzeugte, obgleich sich Schüler und Lehrer einig waren, dass die Ergebnisse, gemessen an wissenschaftlichen Maßstäben, nur die Funktion einer ersten Pilotstudie erfüllen könnten. Neben einer umfangreichen Fotodokumentation und der Publikation einiger Informationstexte, produzierten die Projektteilnehmer mit dem GIS diverse thematische Karten. Was haben die Schülerinnen und Schüler gelernt? Da das Projekt ursprünglich als GISProjekt zur Erweiterung der Softwarekompetenz angelegt war, erfreut es, dass die Mehrheit der Schülerinnen und Schüler im Anschluss an die praktische Arbeit über grundlegende GISFertigkeiten verfügten. Darüber hinaus erwuchsen aus der Tätigkeit im Gelände neue Aspekte, die im Vorfeld nicht antizipiert wurden (werden konnten). Zwar war hinsichtlich der inhaltlichen Ziele beabsichtigt das Bahnprojekt „Thameslink 2000“ mit seinen Auswirkungen zu beleuchten, doch entpuppte sich das große Interesse der Anwohner und Bürgergruppen als ergänzendes und zugleich motivierendes Momentum. Offenkundig lag eine gewisse gesellschaftliche Relevanz vor, das Thema zu bearbeiten. Aus den gestellten Aufgaben erwuchs die Notwendigkeit, arbeitsteilige Verfahren und eine rege Kommunikation zwischen den Gruppen sowie dem Lehrer zu etablieren, so dass im Sinne der Erweiterung verschiedener „Soft Skills“ und methodisch-sozialer Kompetenzen positive Auswirkungen der Projektarbeit erwartet werden dürfen.

Abbildung 21 Standorte der Schallmessungen

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Abbildung 22 Schallausbreitung eines durchfahrenden Zuges

3.2.4. Fazit Am Beispiel der Einflüsse des „Thameslink 2000“ Projektes auf den im Bereich der Londoner Bankside liegenden Borough Market haben die Schüler einen komplexen geographischen Sachverhalt erarbeitet. Die vielschichtigen Wechselwirkungen der einzelnen Parameter konnten erfasst und mit Hilfe des dafür geeigneten geographischen Handwerkszeuges analysiert und visualisiert werden. Nach eigener Einschätzung der Schüler hat sich durch den Einsatz des GIS in Kombination mit der praktischen Arbeit vor Ort die Einstellung zum Fach Geographie grundlegend verändert. Dominierte vor dem Unterrichtsprojekt die Auffassung Geographie sei in erster Linie mit Inhalten gespickte Topographie, räumten viele Schüler ein, das Potenzial des Faches als Raumwissenschaft unterschätzt zu haben. Auch die betreuenden Lehrer werten das Projekt trotz vieler kleinerer technischer und organisatorischer Schwierigkeiten als Erfolg: „Through participation in a burning contemporary issue the students were able to see the relevance and importance of geography!“ (WILLIAMS 2001) Als problematisch erwies sich phasenweise das komplizierte Handling der Software, aber auch die Kombination der Arbeitsergebnisse der einzelnen Gruppen. Hier hätte die Kommunikationssituation noch verbessert werden können. Im Wissen der möglichen Gefahr, dass die inhaltliche Auswertung oft hinter den Einsatz des Mediums tritt, ist nur begrenzt erfolgreich versucht worden, einen regen Informationsfluss zwischen den Gruppen zu animieren. Alles in allem bewerteten die Beteiligten das Projekt positiv. Es ist nicht nur die praktische Arbeit mit dem GIS, die die Motivation der Schüler steigert (sofern die Technik nach längerer Einarbeitung sicher beherrscht wird), sondern auch die praktische Arbeit im Gelände. Nach Einschätzung aller Beteiligten initiierte die Übertragung von 59

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Entscheidungskompetenzen auf die Schüler und das daraus resultierende eigenverantwortliche Handeln einen selbständigen Lernprozess.

3.2.5. Ausblick Im Fortgang einer bereits langjährigen Kooperation des Kingston Colleges mit dem Berliner Oberstufenzentrum für Druck- und Medientechnik sollen Geographische Informationssysteme künftig verstärkt in die gemeinsame Arbeit integriert werden. Haben die Schüler bislang bei regelmäßigen Besuchen jeweils spezifische geographische Fragestellungen an einem Londoner oder Berliner Raumbeispiel mit eher traditionellen Mitteln erarbeitet, wird die praktische Arbeit fortan auch den Einsatz Geographischer Informationssysteme umfassen. Insbesondere das auf ArcView 3.2 basierende Diercke GIS eignet sich aufgrund der Zweisprachigkeit, die Schüler können zwischen Englisch und Deutsch wählen, für die Kooperation.

3.3. Das NaT-Working Projekt „GIS in der Schule“ Das Förderprogramm NaT-Working der Robert Bosch Stiftung setzt exakt an einer offenen Wunde des deutschen Bildungssystems an und versucht deren Heilung zu unterstützen. Es geht um die engere Vernetzung der verschiedenen an Bildung, Ausbildung und Forschung beteiligten Institutionen, die noch immer isoliert nebeneinander arbeiten. Konkret bedeutet dies eine engere Vernetzung von Naturwissenschaft und Schule, um Neugierde und Interesse gerade für die naturwissenschaftlichen Disziplinen zu wecken. Bislang finden Schüler ebenso selten den Weg in die Universität wie Wissenschaftler in die Schule, obgleich eine intensivere Zusammenarbeit für beide Seiten Früchte tragen kann. Um diese Vernetzung zu forcieren und einen Beitrag zu mehr Transparenz und Durchlässigkeit der Bildungs- und Forschungsinstitutionen zu leisten, soll mit Hilfe des NaT-Working Programms jungen Menschen und ihren Lehrern ein direkter Zugang zum aktuellen Geschehen in Naturwissenschaften und Technik und zu den Prinzipien der Wissenschaft verschafft werden. Es geht um die Förderung der wissenschaftlichen Neugier bei Schülern und Lehrern und die Lust eigene Forschungsprojekte zu initiieren. NaT-Working setzt dabei auf die Vermittlung und Pflege von persönlichen Partnerschaften zwischen Naturwissenschaftlern, Ingenieuren und Schulen, weil Neugier am besten jene wecken können, die diese selbst empfinden. Mitunter wird es erforderlich sein, verkrustete Strukturen des naturwissenschaftlichen Unterrichts an den Schulen aufzubrechen. Auch die Erprobung von neuen Formen der Vermittlung innerhalb und außerhalb des Unterrichts spielt eine wichtige Rolle. Wie die Erfahrung aus anderen GIS-Projekten lehrt, bildet der Einsatz Geographischer Informationssysteme im Unterricht ein gut passendes Scharnier zwischen Schulen und Hochschulen. Unterstützt durch die Wissenschaftler, die den Schülern eines ihrer wissenschaftlichen Alltagswerkzeuge vorstellen, gelangen die Lernenden rasch zu qualitativ hochwertigen Ergebnissen. Dies motiviert und regt an, Neues, Eigenes anzupacken. Besonders problematisch erscheint allerdings oft die Nachhaltigkeit einer entsprechenden 60

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Kooperation, die anfangs zumeist bereitwillig mitgetragen wird, um nach einiger Zeit aufgrund fehlender Handlungsimpulse alsbald zu versanden. Die gemeinsame Entwicklung einer Projektidee und die längerfristige Einbindung von Schülerinnen und Schülern in eine aktuelle Forschungsfragestellung der Wissenschaftler kann dem entgegen wirken. Dies setzt allerdings auch die Bereitschaft der Wissenschaftler voraus, bewusst Einblicke zu erlauben und Forschungszeit zugunsten der Schülerbetreuung zu „opfern“. Das hier skizzierte Projekt „GIS in der Schule“ besteht aus mehreren Einzelkomponenten, in die verschiedene Oberschulen und zahlreiche andere Institutionen eingebunden waren. Zwar stand die Nutzung des Geographischen Informationssystems als Darstellungs- und Analysewerkzeug im Vordergrund, doch bildeten inhaltliche Aspekte den eigentlichen konzeptionellen Rahmen. Während für das Gesamtprojekt inklusive Vor- und Nachbereitung, Durchführung, wissenschaftlich-didaktische Auswertung und Publikation eine Laufzeit von rund zwei Jahren avisiert war, erstreckten sich die konkreten Schulprojekte auf maximal vier Unterrichtswochen, also höchstens 20 Unterrichtsstunden im Leistungskurs. Um eine möglichst effektive Betreuung gewährleisten zu können, arbeiteten die einzelnen Projektgruppen zeitversetzt. Im Mittelpunkt der Arbeiten stand die Erforschung ausgewählter Aspekte der Stadtökologie Berlins. Am Projekt waren auf Seiten der Schule vier Erdkunde Leistungskurse mit jeweils 16-20 Schülern und Schülerinnen beteiligt. Zwischenzeitlich konnten an zwei Schulen nachfolgende Profilkurse (11. Jahrgangsstufe) ebenfalls in die Arbeit involviert werden. Darüber hinaus beteiligten sich die unmittelbar betroffenen Fachlehrerinnen und Fachlehrer intensiv an der Projektarbeit. Auch eine Gruppe von 12 Geographiereferendaren nahm an einer der Schulungsveranstaltungen teil. Es steht zu erwarten, dass sie ihr erworbenes GIS-Wissen in ihre künftige Unterrichtspraxis einfließen lassen. Auf Seiten der Universität waren verschiedene Mitarbeiter des wissenschaftlichen und nichtwissenschaftlichen Personals mit dem GIS-Projekt befasst. Schließlich waren auch die Bezirksverwaltungen bei der Durchführung behilflich. Projektziele: 1. Die inhaltliche Erschließung eines stadtökologischen Themen-komplexes durch Schülergruppen, den diese in Absprache mit Lehrern und Wissenschaftlern erforschen. 2. Auf methodisch-instrumenteller Ebene sollten die Schülerinnen und Schüler geographische Arbeitsweisen und Feldmethoden kennen lernen. Einen Schwerpunkt bildet die Anwendung der Software Diercke GIS (ArcView 3.2). 3. Im Zuge der Projektarbeit soll sich eine enge interinstitutionelle Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten entwickeln. Diese umfasst neben dem Informationsaustausch zwischen den einzelnen Kursen auch die enge Kooperation von Schulen, Universität und öffentlichen Einrichtungen.

Abbildung 23 Ziele des NaT-Working Projekts 61

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

3.3.1. Planung und Projektverlauf Bevor das schulübergreifende Projekt „GIS in der Schule – Schülerinnen und Schüler erkunden gemeinsam mit Geowissenschaftlerinnen und Geowissenschaftlern Phänomene der Berliner Stadtlandschaft“ seinen Anfang nahm, fand am Geographischen Institut der Humboldt-Universität ein geographiedidaktisches Seminar zum Thema „Geographische Informationssysteme im Geographieunterricht“ statt. Ziel der Veranstaltung war es, ein GISbasiertes Unterrichtsprojekt zu entwickeln und anschließend auch in der Praxis zu erproben Die im 3. Kapitel dargelegten Erfahrungen aus dem Unterrichtsprojekt bildeten eine wichtige Grundlage für Planungsentscheidungen zur Umsetzung des NaT-Working Projekts. Im Frühjahr 2002, nach der Mittelbewilligung durch die Robert Bosch Stiftung, konnte die konkrete Umsetzung der Projektidee in den Schulen angegangen werden. Ein Vorbereitungs- und Kennenlerntreffen der Lehrer, einiger Schülerinnen und Schüler sowie der Wissenschaftler am Geographischen Institut diente der Konkretisierung der Projektidee und der Abstimmung künftiger Arbeitsphasen. Bereits in dieser Phase konnten Forschungsaspekte zur Stadtökologie definiert und inhaltlich abgegrenzt werden. Im Sinne der Projektmethode waren bereits in dieser frühen Phase auch die Lernenden an den inhaltlichen und methodischen Entscheidungen beteiligt. Neben der inhaltlichen Vorabplanung war es erforderlich, alle beteiligten Schülerinnen und Schüler sowie die Lehrer mit der Geoinformationstechnologie vertraut zu machen. Dies geschah im Rahmen von insgesamt vier Schulungen, die am Geographischen Institut, bzw. in zwei Fällen an den Schulen selbst durchgeführt wurden. Unter Federführung der Wissenschaftler erfolgte der technische Know-how-Transfer orientiert an den Projektbedürfnissen der Schülerinnen und Schüler. Das heißt die Dichte der technischen Detailinformationen wurde auf den Umgang mit Tabellen (Dateneingabe), die Datenanalyse (Abfragemanager) und die Kartengenerierung (Legendengestaltung und Digitalisierung) reduziert. Gleichsam wurde die Software Diercke GIS (ArcView) in den PC Pools der Schulen oder, sofern vorhanden, den Erdkunde Fachräumen installiert. Dies erwies sich aufgrund diverser technischer Hürden und Inkompatibilitäten zuweilen als schwieriges Unterfangen. Mit dem notwendigen GIS-Verständnis im Hinterkopf wurde nachfolgend die Planung der Geländearbeit zur Datengewinnung konkretisiert. Gleichzeitig waren im Unterricht inhaltliche Vorarbeiten beispielsweise zu den Themen Stadtklima oder Lärm zu leisten. Insbesondere die Konzeptionierung der Messkampagnen und die Beherrschung der Instrumente wollte vorbereitet, beziehungsweise geübt werden. Die Themen Allen Themen gemein ist die hohe gesellschaftliche Relevanz im Kontext stadtökologischer Fragestellungen und die unmittelbare räumliche Nähe der Untersuchungsgegenstände. So befasste sich ein Teilprojekt auf Anregung eines Schülervaters, Mitarbeiter des lokalen Umweltamtes, mit dem Thema Lärmbelastung entlang intensiv genutzter Verkehrsachsen. Die Schüler wurden darauf aufmerksam gemacht, dass die Frage nach dem Zusammenhang zwischen Straßenbelag und Schallausbreitung im Hinblick auf den Altstadtbereich von Berlin-Köpenick seit geraumer Zeit intensiv im Lokalparlament diskutiert wird. Sie führten 62

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ nach vorausgehender Information durch einen Planungsreferenten des Bezirksamtes Köpenick zur Erfassung der Lärmbelastung Schallmessungen durch. Die visuelle Darstellung der Ergebnisse und die Datenanalyse erfolgte mit dem GIS. Einen ähnlichen Weg beschritten auch die Schülerinnen und Schüler einer Gesamtschule im Süden der Stadt, deren Motivation zur Problematisierung des Verkehrslärms aus persönlicher Betroffenheit resultierte. Seit am südlichen Stadtrand Berlins, weniger als 500m von der Oberschule entfernt, der vierspurige Ausbau der B101 deutlich vorangetrieben wurde, machten sich die Schülerinnen und Schüler des Geographie-LK‘s Sorgen um die künftige Verkehrs- und Lärmsituation in ihrem Ortsteil. Um den Sachstand zu erfassen, führten die Schüler mit Messgeräten des Bezirksamtes Schallmessungen und Verkehrszählungen zu unterschiedlichen Tageszeiten durch. Beim Studium der verschiedenen Karten, die mit dem GIS generiert wurden, stellten sie fest, dass direkt an der Verkehrsstraße nicht nur der schuleigene Sportplatz, sondern auch eine KITA liegt. Dies schien der Gruppe so alarmierend, dass sie nunmehr, in Zusammenarbeit mit einem Chemiekurs, weitere Belastungsfaktoren ermittelte, um Betroffene gegebenenfalls über Gefahren informieren zu können. In der Nähe der Albert-Einstein-Oberschule in Neukölln liegt der Treptower Ortsteil Adlershof, der zu einem der größten Berliner Wirtschafts- und Wissenschaftsstandorte ausgebaut werden soll. Der Geographie-LK machte es sich in seinem Teilprojekt zur Aufgabe Nutzungsformen des Entwicklungsgebietes Adlershof unter Berücksichtigung der Themenschwerpunkte: ökologisches Verhalten, Grünflächenplanung und Firmenentwicklung nach Forschungsschwerpunkten zu untersuchen. Im Mittelpunkt des vierten Forschungsprojekts eine Schülergruppe im Berliner Bezirk Prenzlauer Berg stand das Stadtklima. Nach umfangreichen Recherchen und Gesprächen mit Mitarbeitern des Stadtplanungsamtes, des Vermessungsamtes und des Quartiersmanagements kristallisierte sich das Thema „Auswirkungen von Innenhofbegrünungen auf ausgewählte Klimaelemente“ im näheren Umfeld der Schule heraus. Gruppenweise kartierten die Schülerinnen und Schüler die Höfe ihres Untersuchungsgebietes, befragten Passanten, erhoben einen Tag lang Daten mit Aspirationspsychrometern und Anemometern und arbeiteten sämtliche Werte in das GIS ein. So konnten aussagekräftige thematische Karten erstellt werden (zur detaillierten Beschreibung der Teilprojekte vgl. 3.3.3). Die Erstellung einer Präsentation, die Diskussion der Ergebnisse sowie die Reflexion der Methoden beendete die Arbeiten auf schulischer Ebene. Einen Höhepunkt des Projekts bildete die an der Universität durchgeführte GIS–Konferenz, zu der alle Projektbeteiligten und diverse Gäste (z.B. aus der Schulverwaltung) zusammenkamen, um sich über die Ergebnisse zu informieren. Hierzu erarbeiteten die Gruppen jeweils rund 30-minütige Vorträge, die sie beamergestützt präsentierten (vgl. 3.3.4). Im Anschluss an die Schülerprojekte und ihre Präsentation begann die didaktische Auswertung des gesammelten Materials, das neben Unterrichtsbeobachtungen, Projekttagebuchaufzeichnungen auch Fragebögen umfasst, die die Schülerinnen und Schüler ca. eine Woche nach der Abschlusskonferenz ausgefüllt hatten. Die Fragebögen gaben den einzelnen Beteiligten eine Plattform, ihre persönliche Einschätzung des Projektverlaufs und 63

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ der Methoden zum Ausdruck zu bringen. Ferner wurden Fragen zu technischen Komponenten und Funktionen des GIS gestellt, um den Lernerfolg zu überprüfen. Über die teilweise frustrierenden Ergebnisse berichtet Kapitel 4.

Jan. 2002 - Sept. 2004

Durchführung der GIS-Projekte in den Schulen Vorplanung und Koordination

Durchführung weiterer Schulungen für Lehrer

Publikationen und Vorträge Software-Installation in den Schulen Methodische Auswertung

Schulung der Schülergruppen

NaT-Working Projekt: GIS in der Schule

Koordinationstreffen aller Beteiligten

Koordinationstreffen aller Beteiligten

Abschlusskonferenz und Präsentation

Abbildung 24 Zeitlicher Verlauf des NaT-Working Projekts

3.3.2. Teilprojekte im Einzelnen Der Berliner Lehrplan für die Klasse 12 sieht im Kontext des Kursthemas „Weltstädte - ihre innerstädtischen Strukturen und ihre Beziehungen zum Umland“ unter anderem die Beschäftigung mit einem stadtökologischen Forschungsansatz vor. In diesem Zusammenhang lassen sich unterschiedlichste Aspekte wie z.B. Urbanität und städtische Lebensqualität, ökologischer Stadtumbau, Stadtplanung, stadtklimatische Besonderheiten und Ähnliches behandeln. Die Anregung des Rahmenplans aufgreifend trug das Gesamtprojekt den Titel „Geographische Informationssysteme (GIS) in der Schule - Schülerinnen und Schüler erkunden gemeinsam mit Geowissenschaftlerinnen und Geowissenschaftlern ökologische Phänomene der Berliner Stadtlandschaft“. Im Rahmen dieses zuvor grob beschriebenen Projektes sind von den Schülerinnen und Schüler aus vier Leistungskursen verschiedene Teilprojekte geplant, erarbeitet und realisiert worden. Die entstanden Ergebnisse sind in Ihrer Gesamtheit beeindruckend und zeigen hinsichtlich inhaltlicher Aspekte und ihrer Ausarbeitung ebenso wie in der geoinformationstechnischen Umsetzung eine Bandbreite dessen, was mit relativ einfachen Mitteln im schulischen Alltag erreicht werden kann. Aus der Perspektive eines Lehrers, der Geographische Informationssysteme künftig verstärkt in das projektorientierte und interdisziplinäre Lehren und Lernen des Erdkundeunterrichts 64

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ integriert sehen möchte, sollen die Teilprojekte der Nelly-Sachs-Oberschule und der GustavHeinemann-Oberschule in ihrer Gesamtheit etwas ausführlicher dargestellt werden. Die Untersuchungen der Schülerinnen und Schüler der Käthe-Kollwitz-Oberschule, sowie der Albert-Einstein-Oberschule, deren Schwerpunkt insbesondere in der inhaltlichen Auseinandersetzung mit Fragen der Stadtökologie bestand, werden in diesem Kontext eine eher konzentrierte Darstellung erfahren. Die Projektgruppen der Nelly-Sachs-Oberschule und der Gustav-Heinemann-Oberschule befassten sich mit der Untersuchung verkehrsbedingter Lärmereignisse. Dabei wurden die Ausbreitung des Schalls und mögliche Auswirkungen des Lärms auf die Gesundheit und das Wohlbefinden der Anwohner untersucht. Jedoch motivierten ganz unterschiedliche Rahmenbedingungen zur Auseinandersetzung. Die Schülerinnen und Schüler der KätheKollwitz-Oberschule beschäftigten sich am Beispiel des Klimas mit einer „eher klassischen“ stadtökologischen Frage, indem sie lokalklimatische Erscheinungen im Umfeld ihrer Schule betrachteten. Die Arbeit des Leistungskurses der Albert-Einstein-Oberschule war bereits in der Schulungsphase durch eine Reihe technischer und organisatorischer Komplikationen geprägt, so dass sich der Schwerpunkt dieses Teilprojektes zugunsten inhaltlicher Aspekte verschob und GIS quasi nicht zum Einsatz gelangten. Im Mittelpunkt standen Aspekte der ökologischen Stadtplanung für den Wissenschaftscampus Adlershof.

3.3.3. „Bedeutung des Straßenbelags für die Schallübertragung“ Das menschliche Wohlbefinden spielt im Kontext der Analyse eines städtischen Ökosystems eine wesentliche Rolle und kann neben der Luftverschmutzung oder etwa einem Mangel an Grün- und Erholungsflächen insbesondere auch durch Lärmereignisse beeinträchtigt werden. So entschlossen sich die Schüler der Nelly-Sachs-Oberschule (NSO), der Lärmsituation in ihrem Wohnumfeld nachzuspüren und hierzu Schallmessungen durchzuführen. Man einigte sich darauf, entlang eines schulnahen, vielbefahrenen Straßenabschnitts zu verschiedenen Tageszeiten Schallmessungen und Verkehrszählungen durchzuführen, um erste Anhaltspunkte zu Werten der Dauer- und Extrembelastung zu erhalten. Aufgrund der engen Kontakte zum Bezirksamt wurden dem Leistungskurs professionelle Dezibelmeter zur Verfügung gestellt, mit denen die Messungen durchgeführt werden konnten. Bereits einige Zeit vor dem Beginn der unmittelbaren Projektplanung hatten die Schülerinnen und Schüler eine zweitägige GIS-Schulung besucht. Die Einführung in die technischen Grundlagen bestand jeweils aus zwei Blöcken à drei Stunden und entsprach in ihrem Ablauf in etwa der Darstellung im vorausgegangenen Kapitel. Dass die Schüler sich bereits so früh sehr intensiv in die Technik des Diercke GIS einarbeiteten, erschien zunächst vorteilhaft, hatte aber zur Konsequenz, dass zum Zeitpunkt der Datenerhebung und der darauf folgenden projektspezifischen Anwendung des GIS bereits ein Großteil des zuvor Gelernten nicht mehr aktiv abrufbar war. Eine „Auffrischungsschulung“ wurde erforderlich. Diese fand im PC-Pool der NSO statt. Anfängliche Komplikationen bei der Installation der Software konnten durch die Kooperation von Netzwerkadministrator und den Software-Kennern schließlich bewältigt werden, führten jedoch zu einer zeitlichen Verzögerung des Projektbeginns. 65

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ An einem kühlen Wintertag führten die Schüler dann ihre ersten Untersuchungen durch: An zwei Standpunkten entlang einer vielbefahrenen Wohn- und Geschäftsstraße wurden gleichzeitig in zwei Zeiträumen zuerst von 7-8 Uhr sowie anschließend von 8-9 Uhr Messungen mit Dezibelmetern vorgenommen. Die ausgewählten Standorte kennzeichnet ein hoher Schallreflektionsgrad, da sie sich in einem Straßenabschnitt mit engständiger Straßenrandbebauung ohne Vorgärten befinden. Die vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit beträgt 50 km/h. Ziel der Messungen sollte es sein, in einem Streckenabschnitt, in dem Pkw-, Lkw- und Straßenbahnlärm gemeinsam auftreten, Lärmwerte zur Rush-hour- und zu einer eher ruhigeren Vergleichszeit zu ermitteln. Gleichsam sollte dabei die Auswirkung unterschiedlicher Straßenbeläge auf die Lärmentwicklung verglichen werden. Ermittelt wurde jeweils ein Maximalwert (Lmax), ein Minimalwert (Lmin) und ein Durchschnittswert (LEQ) in dB/A. Die Auswertung ihrer Ergebnisse brachte einige Auffälligkeiten zu Tage:

Messpunkt 1 und Messpunkt 2 im Vergleich: Die gemessenen Schallwerte am Messpunkt 1 lagen deutlich über denen des 2. Messpunkts. Das lag zum einen an den unterschiedlichen Straßenbelägen (M1: rauhes Schlackepflaster, M2: glatter Asphalt) und zum anderen an häufigen Geschwindigkeitsüberschreitungen, insbesondere durch Lkws. Die lautesten Geräusche an beiden Messpunkten wurden jeweils von Lkws erzeugt, während eine hohe durchschnittliche Lärmbelastung auf die Straßenbahn zurückzuführen war. Abbildung 25 Vergleich der Schallmessungen „Große Verwirrung“ erwuchs, da die Durchschnittswerte von 8-9 Uhr am Messpunkt 2 trotz deutlich geringerer Verkehrsfrequenz höher waren, als jene zur Hauptverkehrszeit von 7-8 Uhr. Durch neuerliche Beobachtungen während der Rush-hour stellten die Schüler jedoch fest, dass ein Rückstau an einer Ampelkreuzung am Ende des untersuchten Straßenabschnitts dafür sorgte, dass die Autofahrer sich langsam an das Stauende heranrollen ließen und so die Motoren weniger Lärm produzierten als während der zügigen Durchfahrt. Auch die Abrollgeräusche waren geringer. Denn, je langsamer ein Auto fährt, desto leiser ist es (Reduzierung des Lärms um 3 db/A bei einer Geschwindigkeitsverringerung von 50 km/h auf 30 km/h). Die Schüler selbst empfanden vor allem den Kontrast zwischen den Ruhepausen und plötzlichen Lärmereignissen, zum Beispiel durch Anfahren mehrerer Autos an einer Ampel, als eine enorme Belästigung.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Abbildung 26 Kartographische Darstellung von Ergebnissen der Schallmessungen Neben der Erfassung und Visualisierung der Lärmsituation im Untersuchungsgebiet, bemühten sich die Schüler außerdem um die Darstellung komplexerer Sachverhalte, wie z.B. die idealtypische Lärmausbreitung bei gleichzeitiger Abnahme der Lautstärkeintensität in einer Bebauungslücke. Zur Berechnung der Abbildung musste das Linienthema der Straße entsprechend des graduellen Lautstärkerückgangs gepuffert und mit der Fläche der Baulücke verschnitten werden. Diese Arbeitsschritte erforderten bereits eine tiefergehende Einarbeitung in die Funktionen des GIS. Wie in dieser kurzen Darstellung des „Forschungsunternehmens“ bereits anklingt, gerieten die Schüler während der Auseinandersetzung mit der komplexen Problematik von Schall- und Lärmbelastung als gesundheitsschädlichem Faktor, alsbald tief in die fachwissenschaftliche Diskussion des allgemeinen Phänomens Schall. Es erwies sich für die Gruppe als schwierig, sich auf ihre eingangs formulierte Frage zu besinnen. Immer wieder befielen sie Zweifel, inwieweit ihre Schallmessungen überhaupt relevante Aussagen ermöglichen würden. Mit fortschreitendem Wissen artikulierten die Schüler wiederholt ihre Unzufriedenheit mit den Ergebnissen ihrer Arbeit, sie räumten jedoch im Nachhinein ein, dass durch die kritische Selbstreflexion letztendlich der Lerneffekt um so größer gewesen sei. Festgestellte Fehler bei der Planung und der Durchführung der Messungen, Schwierigkeiten bei der Anwendung des GIS und Ungenauigkeiten bei der Dateneingabe wurden im Anschluss an die Messkampagne kritisch diskutiert. Viele während des Arbeitsprozesses aufgetretene instrumentelle Probleme haben die Schüler schließlich durch wiederholtes Ausprobieren und die Nutzung der Hilfefunktion der Software eigenständig lösen können. Die kartographischen Ergebnisse, welche die Schüler schließlich anfertigten, sowie daraus abgeleitete Vorschläge zur Verbesserung der Lärmsituation interessierten aufgrund ihrer Originalität auch die lokale Presse und flossen als Beiträge auch in die lokale Agenda 21 des Bezirks Köpenick-Treptow ein. 67

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Abbildung 27 Motivation durch öffentliche Anteilnahme Animiert durch die positive Resonanz auf die „Pionierarbeit“ des Leistungskurses avancierte das Thema Lärm zu einem integralen Bestandteil des schuleigenen Curriculums. Zwischenzeitlich konnten von nachfolgenden Schülergenerationen weitere Projekte an anderen Standorten realisiert werden.

3.3.4. „Verkehrs- und Lärmsituation entlang der B101 im Ortsteil Marienfelde“ Die Gustav-Heinemann-Oberschule (GHO) liegt am südlichen Stadtrand von Berlin. Man propagiert, dem Namensgeber der Schule verschrieben, ein Schulprofil, das von dem Ziel bestimmt wird, die politische Bildung der Schüler zu fördern und sie auf diese Weise zu verantwortungsvollem Denken und Handeln zu erziehen. Regelmäßig suchen die Schüler und Lehrer das Gespräch mit Persönlichkeiten aus Politik, Kultur, Wirtschaft. Darüber hinaus 68

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ werden in großer Häufigkeit öffentlichkeitswirksame Projekte durchgeführt, an denen auch einige der Geographie Leistungskursschüler beteiligt waren. Die an dem Projekt beteiligte Schülergruppe, umfasste 16 Schülerinnen und Schüler, die bereits in vergangenen Jahren zuweilen Unterrichtsphasen eigenverantwortlich gestalten konnten. Auch diesem Kurs fiel es zunächst schwer, sich für eine konkrete Fragestellung zu entscheiden, da mehrere „spannende Themen“ vorgeschlagen wurden. Zur Disposition standen unter anderem die Untersuchung möglicher Nachnutzungen für den Flughafen Berlin-Tempelhof, dessen Stilllegung politisch intensiv diskutiert wird, die Erfassung negativer Begleiterscheinungen des Ausbaus der Bahnstrecke Berlin-Dresden für den Ortsteil Lichtenrade (Wohngebiet) oder aber die Darstellung der im Zuge des Ausbaus zu erwartenden Verkehrs- und Lärmsituation entlang der B101 im Ortsteil Marienfelde. Obgleich alle eingebrachten Themen enge stadt- und raumplanerische Bezüge aufwiesen und aus lokalpolitischer Perspektive von großer Aktualität zeugen, fiel die Wahl letztendlich aus pragmatischen Gründen auf die Untersuchung der Lärmproblematik entlang der schulnahen Bundesstraße. Das „Verkehrsprojekt B 101“ zur engeren verkehrstechnischen Verflechtung Berlins mit seinem Umland wird bereits seit vielen Jahren öffentlich diskutiert, ohne dass eine akzeptable Lösung gefunden wurde. Die Thematik erhielt mit dem gesteigerten Verkehrsaufkommen nach der Wiedervereinigung eine neue, nunmehr überregionale Bedeutung. Der Sachverhalt gestaltet sich folgendermaßen: Marienfelde, ein südlicher Ortsteil Berlins, ist bis heute verkehrstechnisch nur unzureichend an den Berliner Autobahnring angebunden. Dies ist insofern problematisch, als das ein Teil des Schwerlastverkehrs im Zuge des Ausbaus eines Güterverkehrszentrums südlich der Stadtgrenze bei Großbeeren von Süden her in die Stadt hineinfließt. Zwar gab es Straßenplanungen sowohl auf Berliner als auch auf Brandenburger Seite, scheinbar jedoch ohne ernsthafte Kooperations- und Koordinationsbemühungen. Dies führte dazu, dass die Bundesstrasse 101 von Brandenburger Seite aus nunmehr vierspurig an die Stadtgrenze herangebaut wurde, um sich dort auf eine schlecht ausgebaute zweispurige Straße zu verjüngen. Die Stadtplanung strebt nun eine vierstreifige Fortführung dieser Bundesstraße durch den Ortsteil Marienfelde an. Für die Anwohner dürfte das zu erwartende erhöhte Verkehrsaufkommen von einer verstärkten Lärmund Luftbelastung begleitet sein.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Quelle: Senatsverwaltung für Stadtentwicklung Berlin

Abbildung 28 Das Untersuchungsgebiet entlang der Bundesstraße 101 Die Schülerinnen und Schüler machten sich Sorgen um die zu erwartenden Entwicklungen für den Ortsteil, in dem auch von ihnen viele wohnen. Um sich dem umfassenden Problemfeld zu nähern, informierten sie sich eingehend über die geplanten Baumaßnahmen, indem sie mit den zuständigen Sachverständigen des Planungsamtes des Landkreises Teltow-Fläming, der Berliner Senatsverwaltung für Stadtentwicklung sowie Marienfelder Bürgerinitiativen und Anwohnern sprachen. Sie beschlossen, durch eine eigene Untersuchung des aktuellen Verkehrsaufkommens und der daraus resultierenden Lärmbelastung eine Abschätzung für künftige Entwicklungen abzuleiten. Als Instrument zur Datenverarbeitung und Visualisierung fungierte das Diercke GIS. Erneut leitete eine technische Unterweisung im Umgang mit dem GIS die konkrete Umsetzung des Projekts ein, obgleich zu diesem Zeitpunkt bereits die ersten 70

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Verkehrszählungen stattgefunden hatten. Die technischen Erläuterungen im Rahmen der Schulung basierten direkt auf bereits erhobenen Daten und waren somit unmittelbar projektbezogen. Die Geräuschpegelmessungen schlossen sich der Schulung unmittelbar an, so dass die Arbeit mit dem GIS weitgehend unproblematisch verlief. Um den derzeitigen Stand des Verkehrsaufkommens und der Lärmbelastung zu erfassen, führten die Schüler entlang der Marienfelder Allee zu unterschiedlichen Tageszeiten an mehreren Standpunkten Schallmessungen und Verkehrszählungen durch. Die nachfolgende Tabelle zeigt beispielhaft die von den Schülern erhobenen Werte zur Lärmbelastung: Geräuschpegelmessung 13.12.2002 1. Ahrensdorferstr./Kita (z.Zt. 30er Zone) / SEL 95, 3 dB Max 80,6 dB Mittelwert Geräuschpegelmessung 16.12.2002 Malteserstr./ Malteserstr. Frieden136A felserstr. 110,2 dB 97,4 dB SEL 88,8 dB 80,3 dB Max 67,9 dB Mittelwert 70,6 dB Geräuschpegelmessung 19.12.2002 MarienMarienfelder felder Allee/ Allee 118 Hanielweg / / SEL 99,3 dB 101,9 dB Max 79,8 dB Mittel- 75 dB wert

2. Ahrensdorferstr./Kita (z.Zt. 30er Zone) / 94,2 dB 78,1 dB

Großbeerenstr.

Nahmitzer Damm

101 dB 93,5 dB 72,1 dB

101 dB 86,9 dB 71,9 dB

Marienfelder Allee/ Baußnerweg 101,3 dB 99,0 dB 71,4 dB

Marien"Amifelder Tor Berg" 89,2 dB 85,4 dB 58,4 dB

91,2 dB 83,4 dB 61,0 dB

3. Nahmitzer Damm (Höhe "Bauhaus") / 94,2 dB 78,1 dB

Stadtgrenze/ Kita/ B101 Ahrensdorferstr. / / 90,7 dB 96,1 dB 78,5 dB 82,8 dB

A-Kreuz Ludwigsfelde 113,7 dB 99,0 dB 71,4 dB

B101

92,9 dB 89,6 dB 73,7 dB

Abbildung 29 Tabellarische Darstellung der Messergebnisse (11:00–12:00 Uhr) Die kartographischen Darstellungen der Messergebnisse zeigen mehrere Punkte alarmierend hoher Lärmbelastungen entlang der Bundesstraße, unter anderem in der Nähe des Sportplatzes. Darüber hinaus stellten die Schüler wie bereits erwähnt fest, dass direkt an der Straße nicht nur ihr Sportplatz, sondern ebenfalls eine KITA mit einem der Strasse zugewandten Spielgelände liegt. Die Tatsache, dass dort der Schwerlastverkehr kontinuierlich in weniger als 30 m an den Kindern vorbeirollt, erschien der Gruppe sehr besorgniserregend. Um die Betroffenen gegebenenfalls über Gefahren informieren zu können, sollte im Einzugsbereich der KITA besonders intensiv gemessen werden. 71

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Mit über vier Wochen aktiver Bearbeitungszeit erwies sich das Vorhaben als viel zu umfangreich. Neben Planungsschwächen waren dafür vor allem die immer wieder neu auftauchenden Forschungsaspekte, denen die Schülerinnen und Schüler nachgingen, verantwortlich. Auch die Auswertung und die Ansprache der Untersuchungsergebnisse sowie die Erstellung einer Präsentation erwiesen sich als zeitintensiver als ursprünglich angenommen.

Abbildung 30 Lärmsituation ausgewählter Standorte an der B 101

3.3.5. „Auswirkungen Klimaelemente“

von

Innenhofbegrünungen

auf

ausgewählte

Das Projekt der Käthe-Kollwitz-Oberschule (KKO) war hinsichtlich der Rahmenbedingungen besonders begünstigt. Einerseits hatte die betreuende Lehrerin bei früheren GIS-Projekten bereits eine solide Softwarekompetenz erworben (vgl. Kap. 3.1) und andererseits verfügt der Fachbereich über eigene vernetzte Computer, auf denen das GIS vorab installiert war. Insofern waren hier weniger technische Probleme zu meistern, als an den übrigen Projektschulen. Inhaltlich angebahnt wurde das Projekt durch eine eher deduktiv geprägte Unterrichtseinheit zum Themenkomplex Stadtökologie, welche die Schüler in die Lage versetzte geeignete Forschungsansätze und –felder im schulnahen Raum herauszufiltern. Informiert über wesentliche Systemkomponenten und Einflussfaktoren des städtischen Ökosystems kamen die Schüler überein, stadtklimatische Gegebenheiten näher zu untersuchen. Nach Recherchen im Umweltatlas Berlin wurde rasch deutlich, dass es bei genauerer Betrachtung keine 72

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ einheitliche Wärmeinsel Berlin gibt, sondern kleinräumlich höchstdifferenzierte Temperaturverteilungen vorliegen. Entsprechend ihres Kenntnisstandes gingen die Schüler von einem nicht unerheblichen Einfluss der „Gründichte“ auf die lokale Klimasituation aus. Dieser sollte durch eingehende Messungen im Gelände und auf der Grundlage GISgenerierter Karten dokumentiert und interpretiert werden. Weitgehend eigenständig wurden von den Schülern auf der Basis der topographischen Karte 1:5000 Untersuchungsareale im schulischen Umfeld abgegrenzt und konkrete Umsetzungsschritte für die Messungen geplant. Aus den Überlegungen ergab sich ein zweistufiger Projektverlauf, an dessen Anfang zunächst eine Begehung des Geländes stand, um den jeweiligen Hofzustand zu sondieren. Darauf fußend konnten konkrete Messkampagnen des Tagesganges einzelner Klimaelemente geplant werden. Die Messungen wurden von zeitgleich agierenden Messtrupps durchgeführt. Durch das zuvor durchgeführte Projekt waren den meisten Schülern der Umgang mit GIS und die nutzbaren Softwarepotentiale vertraut, so dass die Datenerhebung im Gelände gut auf die spätere Weiterverarbeitung mit dem GIS abgestimmt war. Zunächst kartierten die Schüler gruppenweise die ausgewählten Höfe ihres Untersuchungsgebietes und unterschieden dabei nach dem jeweiligen Grünflächenanteil und dem Zustand des Hofes. Zuvor legten sie einheitliche Klassifikationskriterien fest, die als Legendensymbole in die Karte einflossen. Die gesammelten Informationen konnten mit dem GIS erfasst und mit zuvor digitalisierten Flächen verschnitten werden. Neben Karten erstellten die Schüler auch eine Zahl von Diagrammen, um ihre Erkundungen zu dokumentieren. Exemplarisch zeigt die untenstehende Darstellung die Anteile der jeweiligen Begrünungszustände an der gesamten Untersuchungsfläche.

Abbildung 31 Kartographische Darstellung des Zustands ausgewählter Hinterhöfe

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Abbildung 32 Anteil ausgewählter Hinterhöfe im Untersuchungsbereich Nachdem erste Kartengrundlagen erstellt worden waren, konnten Hypothesen für die nachfolgende Untersuchung im Gelände formuliert werden. Es galt die Kernvermutung „je höher der Grünanteil, desto kühler die Temperaturen und desto höher die Luftfeuchtigkeit“ zu veri- oder falsifizieren. Dazu wurden die ausgewählten Klimaelemente (Lufttemperatur, Luftfeuchte und Windgeschwindigkeit) im Gelände erhoben. Die dafür notwendigen Geräte wurden von der Abteilung Klimatologie der HU zur Verfügung gestellt, so dass die Schülerinnen und Schüler einen ganzen Tag lang mit Aspirationspsychrometern und Anemometern an den begrünten und versiegelten Flächen des Untersuchungsraumes die Tagesgänge der ausgewählten Größen ermitteln konnten. Darüber hinaus planten die Schülerinnen und Schüler eine Passanten- und Anwohnerbefragung, die allerdings aus Zeitgründen rasch wieder verworfen wurde. Die digitale Bearbeitung der Daten, also das Digitalisieren der kartierten Innenhöfe sowie deren Verknüpfung mit den jeweiligen Messwerten nahm in dieser Gruppe aufgrund der Vorkenntnisse insgesamt nur drei Unterrichtstage in Anspruch. Wenngleich die Schüler insgesamt durchaus sehr zufrieden mit den von ihnen erarbeiteten Ergebnissen waren, mussten sie selbst einschränkend feststellen, dass der für die Erhebung der Daten gewählte Zeitpunkt (Anfang November) nicht optimal gewählt war. Aufgrund durchschnittlich geringerer Temperaturen zeigten auch die Tagesgänge der erhobenen Werte relativ geringe Schwankungen, was die Eindeutigkeit der Ergebnisse einschränkte. Ferner wurde selbstkritisch festgestellt, dass die gewonnenen Erkenntnisse aufgrund der Datendichte und der kurzen Zeitfenster nur erste Anhaltspunkte einer fundierten Analyse liefern können.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Abbildung 33 Windgeschwindigkeiten im Bereich „Sanierungsgebiet Helmholtzplatz“

Abbildung 34 „Tagesgang“ der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur

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„...Wenn man die Temperatur um 7.30 Uhr betrachtet, stellt man fest, dass sie in bzw. auf begrünten Höfen bzw. Plätzen ca. 2°C beträgt. Auf betonierten Höfen ist die Temperatur niedriger (0°C). Dies ist damit zu begründen, dass die Ausstrahlungsverluste auf begrünten Flächen geringer als auf vergleichbaren betonierten Flächen sind. Auf einer Hauptverkehrsstraße ist die Temperatur höher. Sie beträgt um 7.30 Uhr 5°C. Dies liegt an den Abgasen, die von den Autos im Berufsverkehr ausgestoßen werden. ...“ „... Bis 11.50 Uhr ist die Temperatur überall um ca. 2°C gestiegen. Auf den begrünten Höfen auf 4°C und auf dem Hof auf 2°C. Die Ausnahme bildet die Hauptverkehrsstraße. Dort nahm die Temperatur um ca. 1,5°C ab und sank auf 3,5°C. Dies hängt mit dem abnehmenden Verkehr zusammen. Die anderen Temperaturzunahmen sind durch die längere Sonnenscheindauer des Tages zu begründen. ...“ „... Zum Dachausbau ist zu sagen, dass fast überall, wo das Dach ausgebaut wurde, der Hof teilweise begrünt war. Eine Ausnahme bildet das Haus Nr. 80, wo der Hof versiegelt ist. ...“ „... Bis 17.00 Uhr haben sich die Temperaturen nur geringfügig verändert. Auf den begrünten Höfen hat sich die Temperatur nur leicht verändert, an der Kreuzung ist die Temperatur gleich geblieben. Auf dem begrünten Helmholtzplatz und dem versiegelten Hof (schnellere Erwärmung des Betonuntergrundes, aber auch schnellere Wärmeabgabe) ist die Temperatur sogar gestiegen. Dies liegt daran, dass die Sonne diesen länger bescheinen konnte, während sie auf den begrünten Hinterhöfen kaum durchzudringen vermochte (Schatten etc.). Bis 22.00 Uhr hat sich die Temperatur überall auf ca. 2°C verringert. ...“

Abbildung 35 Auswahl von Schülerstatements zu den Ergebnissen

3.3.6. „Nutzungsformen des Entwicklungsgebietes Adlershof“ Die zwanzig Schülerinnen und Schüler der Geographieleistungskurses der Albert Einstein Oberschule (AEO) im Süden des Berliner Bezirks Neuköln hatten es sich im Rahmen ihres Kursthemas „Nutzungswandel in städtischen Ballungsräumen“ zur Aufgabe gestellt, an einem lokalen Beispiel den Veränderungen urbaner Strukturen nachzuspüren. Als Zielgebiet wurde der Ortsteil Adlershof ausgewählt, zur Erfassung und Weiterverarbeitung der gesammelten Informationen sollte ein Geographisches Informationssystem zur Anwendung gelangen. Das Untersuchungsgebiet Der östlich an die im Bezirk Neukölln gelegene Schule angrenzende Ortsteil Adlershof zeigt infolge jüngster Entwicklungen eine deutliche Zweiteilung (vgl. Abbildung 36). Nordöstlich der S-Bahnlinie, welche den Flughafen Schönefeld mit dem östlichen Stadtzentrum verbindet, liegt der Kern des historischen Adlershof, der von Wohnbebauung und zwischengeschalteten Industrieflächen charakterisiert wird. Im Westen und Südwesten findet man kaum mehr Wohnbebauung, sondern ausgedehnte ehemalige Industrieareale und den einstigen Flughafen Johannisthal, der seit einigen Dekaden stillgelegt ist. Auf den Ruderalflächen entwickelte sich in den vergangenen Jahren eine artenreiche Flora. Erwähnenswert sind insbesondere Trockenrasenareale im Einzugsbereich des brachliegenden Flugfeldes. Im Zuge der nachwendezeitlichen Transformationsprozesse verloren auch die bis dato etablierten Betriebe (z.B. Forschung) und Einrichtungen (z.B. Kasernen) immer mehr an Bedeutung, so dass eine sinnvolle, den historischen Strukturen angepasste, Nach- und Neunutzung konzipiert werden 76

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ musste. Seit Beginn der neunziger Jahre entsteht auf dem in Rede stehenden Areal einer der größten Berliner Wissenschafts- und Medienstandorte. Angesiedelt sind hier neben zwölf außeruniversitären Forschungseinrichtungen und mehreren naturwissenschaftlichen Instituten der Humboldt-Universität zu Berlin (u.A. Informatik, Physik, Geographie) außerdem 370 wissenschaftsnahe Unternehmen und Dienstleistungsbetriebe. 15 Mit entsprechenden finanziellen Fördermaßnahmen und einer adäquaten Verkehrsanbindung soll der weitere Ausbau des Standortes Adlershof forciert werden.

Abbildung 36 Lageplan Adlershof „Berlin Adlershof gehört zu den 15 größten Wissenschafts- und Technologieparks der Welt und ist eines der erfolgreichsten Aufbauprojekte im Osten Deutschlands. Auf einer Fläche von 4,2 km² entsteht seit 1991 ein integrierter Wissenschafts-, Wirtschafts- und Medienstandort, eingebettet in ein städtebauliches Gesamtkonzept. Kern ist ein Wissenschafts- und Technologiepark mit 365 Unternehmen und zwölf außeruniversitären wissenschaftlichen Instituten. Zum Wissenschafts- und Technologiepark zählen auch die naturwissenschaftlichen Institute der Humboldt-Universität zu Berlin, deren Umzug aus der Mitte Berlins Ende 2003 im wesentlichen zum Abschluss kam. In unmittelbarer Nachbarschaft von wissenschaftlichen Instituten und Unternehmen der Hochtechnologie hat sich Berlins bedeutendster Medienstandort mit 115 Unternehmen etabliert. Im Umfeld all dessen entsteht bis 2007 ein Ensemble aus Wohnquartieren, Läden, Hotels, Restaurants und einem großen Park. In dieser Stadt für Wissenschaft, Wirtschaft und Medien sind schon heute insgesamt 10.000 Menschen tätig.“ 16

Die Projektarbeit Mit Hilfe eigener Beobachtungen im Gelände und einer nachfolgenden GIS-gestützten Datenverarbeitung beabsichtigten die Schülerinnen und Schüler den Status quo aktueller Stadtentwicklung zu erfassen, um so potentielle Entwicklungstrends nachzuzeichnen. So sollten zunächst die unterschiedlichen Nutzungsformen dieses Entwicklungsgebiets als 15

Siehe auch: http://www.adlershof.de

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www.adlershof.de

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Wissenschafts-, Dienstleistungs-, Wirtschafts- und Naherholungsstandort aufgenommen werden. Geplant war eine Betrachtung der gewonnenen Informationen unter besonderer Berücksichtigung der Untersuchungsaspekte: „ökologisch orientiertes Nutzungsverhalten“, „Grünflächenplanung“ und „Firmenentwicklung nach Forschungsschwerpunkten“. Den Ausgangspunkt der gemeinsamen Arbeit bildete eine geführte Begehung des gesamten Areals und ein Besuch des WISTA Informationszentrums. Der Schwerpunkt dieser ersten Geländeerkundung lag neben „dem Sammeln erster Eindrücke“ auf der speziellen Betrachtung der ruralen Flora im Umfeld der Industriebrachen und des angrenzenden ehemaligen Flugfeldes Johannisthal. Bei einer zweiten Begehung wurden gezielt die unterschiedlichen Nutzungsformen des Untersuchungsgebietes (Wissenschaft, Dienstleistung, Wirtschaft, Naherholung) aufgenommen. Einzelne Fragestellungen zu den Themenschwerpunkten wurden von Kleingruppen bearbeitet. Zusatzinformationen erhielten die Schülerinnen und Schüler über das Internet, vor allem aber auch beim Besuch der Informationsstelle des WISTA (Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Berlin-Adlershof) und bei der Befragung von Mitarbeitern der BAAG (Berlin Adlershof Aufbaugesellschaft mbH). Die Schüler erarbeiteten sich durch die Betrachtung sehr unterschiedlicher Aspekte ein wenig strukturiertes Bild des Entwicklungsgebietes. Problematisch war diese Vielschichtigkeit, weil die einzelnen Gruppen des Leistungskurses keinen eindeutigen „Forschungsschwerpunkt“ für die gemeinsame Projektarbeit entwickeln konnten. Die Probleme Dieses Projekt stellt einen Sonderfall dar, da bei der Durchführung nahezu alle erdenklichen technischen Schwierigkeiten bezüglich des GIS-Einsatzes auftraten, was dazu führte, dass letztendlich nicht sinnvoll mit dem GIS gearbeitet werden konnte. Ursächlich verantwortlich ist eine Verkettung ungünstiger Umstände. Defizite lagen sowohl in der Technik, erheblichen strukturellen Problemen bei der Einarbeitung in das GIS, als auch in der Betreuungsarbeit durch die Wissenschaftler und die Lehrerin. Für die Einarbeitung in das GIS wurde im Fall der AEO eine besondere Strategie gewählt: Da die Leiterin des Leistungskurses zugleich auch als Fachseminarleiterin Referendare betreut, entstand die Idee, zunächst eine Gruppe von Referendaren zu schulen, um schließlich mit ihrer Hilfe die Schülerinnen und Schüler in die Technik einzuführen und die Projektarbeit zu betreuen. Probleme mit der Software-Installation im netzwerkbasierten PC-Pool der Schule führten allerdings dazu, dass den Schülern die grundlegenden Funktionen des GIS am ersten Schulungstag nur mit einem PowerPoint-Vortrag demonstriert werden konnten. Die Möglichkeit selber mit dem Programm zu arbeiten bestand nicht. Wenig später wurde ein zweiter Schulungsversuch unternommen, doch wieder war zuvor die Installation der Software nicht in der notwendigen Form gelungen und die bestehenden Mängel konnten nicht schnell genug behoben werden. Nicht zuletzt die fehlende Kooperationsbereitschaft des Netzwerkadministrators der Schule hat das Scheitern mitverursacht. In Bezug auf die Themenfindung, die konkrete inhaltliche Planung und die zeitliche Abstimmung mit den anderen Gruppen des NaT-Working Projekts bestand indes akuter Handlungsbedarf. So fielen Arbeitsentscheidungen ohne die bis dato unbekannten technischen Ressourcen des GIS zu 78

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ berücksichtigen. Dies mündete, da auch die Lehrerin vom Mehrwert des GIS-Einsatzes nicht mehr voll überzeugt schien, in eine gänzlich „GIS-freie“ Projektplanung. Auch bei einem dritten Termin erwies sich die Software wiederum als fehlerhaft installiert, so dass nicht auf die, für die vorgesehene Übung notwendigen, Datenbausteine des Programms zugegriffen werden konnte. Die Motivation der Schülerinnen und Schüler mit dem GIS zu arbeiten war nunmehr gänzlich gewichen und inhaltliche Aspekte rückten in den Mittelpunkt der Projektarbeit.

3.3.7. Abschlusskonferenz Nachdem alle Kurse die inhaltliche Arbeit an ihrem jeweiligen Teilprojekt abgeschlossen hatten, fand ein Austausch der Informationen zwischen den beteiligten Schulen und Hochschulen in Form einer gemeinsamen Abschlusskonferenz in der Humboldt-Universität statt. Die strategischen Ziele dieser Zusammenkunft waren die gegenseitige Information der Gruppen über die erzielten Ergebnisse, der Erfahrungsaustausch in der Anwendung der Geoinformationstechnologie, aber auch die Präsentation der Teilprojekte vor einer interessierten Öffentlichkeit. Aus diesem Grunde wurden neben allen Beteiligten, auch die Mitarbeiter und Studierenden des Geographischen Instituts, Berliner Projektleiter weiterer NaT-Working Projekte, GIS-interessierte Lehrer und Vertreter der Presse eingeladen. Überdies bot die Vorbereitung auf die Konferenz einen authentischen Rahmen Vortragstechniken intensiv einzuüben und die geplanten Präsentationen zu testen. Insofern wurden im vorausgehenden Unterricht nicht nur geographische Sachverhalte vorbereitet, sondern grundlegende Kommunikationskompetenzen trainiert. Eingeleitet wurde die Konferenz durch Grußworte des Projektleiters sowie des Institutsdirektors des Geographischen Instituts. Bevor die Schülerinnen und Schüler mit ihren Vorträgen begannen, stellte die Leiterin der Abteilung für Geoinformatik die praktische Verknüpfung zwischen dem Einsatz des GIS in der Schule und einer möglichen späteren beruflichen Tätigkeit dar. Der weitere Ablauf der Konferenz wurde bestimmt durch die rund 15-minütigen Vorträge der einzelnen Schülergruppen, an die jeweils eine kurze Diskussion anschloss. Für die Schülerinnen und Schüler bedeutete die Präsentation der eigenen Arbeitsergebnisse eine Bewährungsprobe in doppelter Hinsicht. Einerseits stellten sie sich bei dieser Gelegenheit erstmals dem Vergleich mit den anderen Arbeitsgruppen hinsichtlich der erzielten „Forschungsergebnisse“ sowie ihren kartographischen Produkten, andererseits stellte die überzeugende Präsentation vor einem so großen zwar wohlwollenden, aber zu großen Teilen unbekannten Auditorium eine besondere Herausforderung dar. Die Vorträge wiesen nicht nur inhaltlich, sondern auch methodisch eine gewisse Bandbreite auf. Während eine Gruppe darum bemüht war, alle Schüler des Kurses zu Wort kommen zu lassen bestritten andere ihren Vortrag mit einer Rednerin und einem „Mann an der Technik“. Die einen legten großen Wert auf eine außergewöhnliche PowerPoint-Präsentation, während andere sich auf die sprachliche Präzision ihrer Darlegungen konzentrierten.

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Abschlusskonferenz Begrüßung Grußwort Direktor des Geographischen Instituts der HU Einführungsvortrag: „GIS in der Berufspraxis“ Leiterin der Abteilung Geoinformatik des Geographischen Instituts Schülervortrag 1: „Nutzungsformen des Entwicklungsgebietes Adlershof“ Schülerinnen und Schüler der Albert-Einstein-Oberschule Schülervortrag 2: „Auswirkungen von Begrünung auf ausgewählte Klimawerte im Umfeld der Schule“ Schülerinnen und Schüler der Käthe-Kollwitz-Oberschule (Pause) Schülervortrag 3: „Einflüsse und Auswirkungen von Straßenbelag auf Schallübertragung“ Schülerinnen und Schüler der Nelly-Sachs-Oberschule Schülervortrag 4: „Verkehrs- und Lärmsituation entlang der B101 im Ortsteil Marienfelde“ Schülerinnen und Schüler der Gustav-Heinemann-Oberschule Perspektiven (Grillparty im Institutshof)

Abbildung 37 Das Konferenzprogramm

Abbildung 38 Die Abschlusskonferenz 80

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3.3.8. Akzeptanz und Nachhaltigkeit des Projekts Akzeptanz bei Lehrern und Schülern Insgesamt kann die Akzeptanz der Projektvorhaben als recht hoch eingestuft werden, wenngleich bei genauerer Betrachtung ein differenziertes Bild entsteht. Nach unserer Einschätzung hatte das Projekt bei allen Lehrern einen hohen Stellenwert, so dass zuweilen sogar kaum Zeit für die Erarbeitung weiterer klausurrelevanter Inhalte blieb. Eine frühe Beteiligung der Schüler an der Planung sollte sicherstellen, dass sich auch diese Gruppe von Beginn an mit dem Projekt identifizieren konnte. Leider integrierten jedoch nicht alle involvierten Lehrer ihre Schüler im notwendigen Maße in die Planung und die Organisation der Arbeit. Dies führte zumindest in einer Schule dazu, dass das Projekt als vom Lehrer arrangierter „normaler“ Unterricht erlebt wurde. Entsprechend halbherzig fielen die Arbeitsergebnisse aus. Im Gegensatz dazu beteiligten sich die Schüler der drei anderen Schulen intensiv und freiwillig an der Projektarbeit. Die präsentierten Ergebnisse dokumentieren dieses Engagement. Konnten Geographische Informationssysteme an den Schulen etabliert werden? In drei der vier Schulen wird GIS auch künftig integraler Bestandteil des Geographieunterrichts sein. Alle Schulen verfügen über die nötige Software. Überdies erhielten wir ein deutliches Echo zahlreicher Referendare sowie in der Lehrerausbildung tätiger Kollegen, die den Wunsch äußerten, künftig ebenfalls mit dem GIS arbeiten zu wollen. Entsprechende Schulungen und Fortbildungen für Lehrer, Referendare und Studierende werden seither regelmäßig angeboten und gut angenommen. Hinsichtlich der „Nachhaltigkeit“ müssen die Schulen, die sich mit der Lärm- und Verkehrsproblematik befasst haben besonders erwähnt werden, da in beiden Einrichtungen künftige Schülergenerationen die Projektarbeit fortsetzen. Die hierfür notwendigen GISKenntnisse werden den jüngeren von den älteren, bereits eingearbeiteten Schülern vermittelt. Konnten mittels des GIS aktuelle Fragestellungen aus der Geographie von den Schülern bearbeitet und aussagekräftig ausgewertet werden? Abgesehen von der bereits erwähnten Schule, die aus vielen Gründen (auf die in der Projektdokumentation ausführlich eingegangen wurde) auf den GIS-Einsatz weitgehend verzichtete, erlebten die Schüler der anderen Kurse GIS als mächtiges und sehr komplexes Werkzeug geographische Informationen zu erfassen, zu analysieren und darzustellen. Insbesondere die Auswertung der Lärmmessungen (Visualisierung der Schallausbreitung etc.) griff ein hochaktuelles geographisches Themenfeld auf, das gleichsam einen Forschungsgegenstand des im Geographischen Instituts ansässigen Graduiertenkollegs bildet. Auch der stadtklimatische Vergleich begrünter und unbegrünter Innenstadtbereiche (gemessen wurde der jeweilige Tagesgang der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und der Windgeschwindigkeit an bestimmten Lokalitäten) wurde durch den Einsatz des GIS deutlich erleichtert. Insbesondere vor dem Hintergrund der Erweiter- und Modifizierbarkeit der Daten kommt dem GIS besondere Bedeutung zu. Es ist geplant mit nachfolgenden Schüler-

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ generationen neue Standorte zu erfassen aber auch Veränderungen zu den Vorjahren zu dokumentieren.

3.3.9. Ein methodisch-didaktisches Projektfazit Abgesehen von der durchgeführten Evaluation des Projektes und der schriftlichen Befragung aller involvierten Schülerinnen und Schüler konnten reichhaltige Erfahrungen gesammelt werden, die zwar nicht empirisch belegt sind, aber dennoch der künftigen Optimierung und Fehlervermeidung dienen können. Zumeist handelt es sich bei den nachfolgenden Ausführungen um Wahrnehmungen, die im Zuge intensiver Unterrichtsbeobachtungen gewonnen werden konnten. Ergänzend fanden die Einzeleindrücke der Lehrerinnen und Lehrer sowie der am Projekt beteiligten Wissenschaftler Berücksichtigung. Neben Positivem und dem Ausblick in die Zukunft stehen vor allem die Probleme mit denen die Beteiligten konfrontiert waren im Vordergrund. Diese waren einesteils rein organisatorischer Natur, standen aber mit dem angestrebten GIS-Einsatz in unmittelbarer Verbindung. Andernteils traten erhebliche Schwierigkeiten im Umgang mit der Software auf, deren Komplexität im Vorfeld deutlich unterschätzt worden war. Dies führte letztendlich nicht nur zu technischen Problemen, sondern behinderte auch die Einarbeitung in das GIS und das Handling. Probleme im Projektverlauf In der Vorbereitungsphase standen die Lehrer und Schüler einem im Vorfeld nicht genügend berücksichtigtem Hindernis gegenüber: Sie hatten ihre Themenfindung an der Vorgabe zu orientieren, ein Geographisches Informationssystem als zentrales Werkzeug einzusetzen. Aus der Perspektive des erfahrenen GIS-Anwenders erschien das wenig problematisch, bereitete aber den Schülerinnen und Schüler erhebliche Schwierigkeiten, da ihnen die Anwendungspotentiale nicht genügend vertraut waren. Sicher wäre es sinnvoller gewesen konkretere Aufgabenstellungen vorzugeben, beziehungsweise erst eine GIS-Grundlagenschulung durchzuführen und die Schüler so gerüstet in die Planung zu entlassen. Das hätte auch den zeitlichen Rahmen enger begrenzt. Insgesamt gestaltete sich die Themenfindung und die inhaltliche Erarbeitung aufgrund der gegebenen gestalterischen Freiräume viel aufwändiger als erwartet. In Abstimmung mit den beratenden Wissenschaftlern konnte eine Vielzahl spannender Themenvorschläge entwickelt werden, die es zu konkretisieren galt. Um die Durchführbarkeit der interessengesteuerten Vorschläge zu überprüfen war eine erste inhaltliche Einarbeitung erforderlich, der sich jeweils ausführliche Diskussionen anschlossen. Nachdem die Arbeitsbereiche im Konsens definiert waren, begann die konkrete Umsetzungsphase. Rasch stellte sich heraus, dass in allen Teilprojekten verschiedentlich Fragestellungen benachbarter Wissenschaftsdisziplinen berührt wurden, deren Lösung erneut mit einer zeitaufwändigen Erarbeitung verbunden war. Auch das Wissen der Lehrer stieß an seine Grenzen. Am Beispiel der Lärmprojekte wird dieser Sachverhalt besonders deutlich. Gingen die Schüler zunächst von einer leicht durchzuführenden Messkampagne aus, standen sie alsbald zahlreichen inhaltlichen wie methodischen Problemen gegenüber. Klärungsbedarf 82

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ bestand in erster Linie hinsichtlich der Auswahl der Messpunkte und der zu messenden Werte. Folgende Fragen mussten unter großem Einarbeitungsaufwand in die Grundlagen der Akustik vorab geklärt und diskutiert werden: Was ist eigentlich Schall? Wie breitet sich Schall aus? Welche Aussagekraft haben Mittelwerte? Wie können Spitzenwerte und Einzelereignisse erfasst werden? Wie bedeutsam sind Einzelereignisse für das subjektive Empfinden der betroffenen Anwohner? Inwiefern wirken sich unterschiedliche Farbahnbeläge und die lokale Bebauungssituation auf die Schallereignisse aus? Oberhalb welcher Werte ergibt sich aus der Geräuschbelastung eine Gesundheitsgefährdung? Die Auswahl der Fragen verdeutlicht den enormen Arbeitsaufwand, aber auch die Notwendigkeit fachübergreifend zu arbeiten. Ebenso tief wie die „Lärm-Gruppen“ musste auch die „Klima-Gruppe“ in die Materie eindringen, um eine sinnvolle Messkampagne zu konzipieren. Eine weitere Schwierigkeit ergab sich aus der Handhabung der einzusetzenden Messgeräte. Während die Anemometer noch vergleichsweise problemlos bedient werden konnten, erforderte das sichere Handling der komplizierten Schallmessgeräte oder der Aspirationspsychrometer einen nicht unerheblichen Schulungsaufwand. Obgleich viel Zeit auf die Klärung inhaltlicher und technischer Fragen verwandt wurde, arbeiteten die Schülerinnen und Schüler begeistert und kontinuierlich motiviert an der Lösung der anstehenden Probleme. Die große Zahl der beteiligten Schüler, die beschränkten technischen und personellen Ressourcen (Messgeräte, Projektmitarbeiter) und die Vorgaben des Stundenplans erforderten eine exakte Terminierung der avisierten Feldarbeiten und der anschließenden Auswertungsphasen. Dies führte letztendlich dazu, dass einige Gruppen bei widrigsten Witterungsbedingungen im Gelände arbeiten mussten (Schallmessungen bei Dauerfrost!). Da Geländearbeitstage oder Exkursionen im schulischen Kontext erfahrungsgemäß langfristig angemeldet werden müssen, dürften derartige Unzulänglichkeiten allerdings kaum zu vermeiden sein. Besonders positiv festzuhalten bleibt jedoch, dass viele der Probleme nur deshalb zu Tage traten, weil die Leistungskursschüler, animiert durch die Kooperation mit der Universität und den Konkurrenzgedanken im Wettbewerb mit anderen Projektgruppen, um wissenschaftliche Exaktheit sowohl in der Ablaufplanung, als auch im Zusammenhang mit den Messungen bemüht waren. Gleiches gilt auch für die Analyse der gewonnenen Daten und ihre Aufarbeitung mit dem GIS. Lange diskutiert wurde unter anderem die Aussagekraft der Messwerte und die beste Form der Datenvisualisierung. Letztendlich war allen klar, dass die begrenzte Datenmenge Generalisierungen nur sehr bedingt zuließ. Probleme beim Einsatz des GIS Neben den erwähnten Installationsschwierigkeiten und den allgemeinen Problemen mit der Einarbeitung in die komplexe Welt der Geoinformationstechnologie waren es die vielen kleinen Details, die die Arbeit bremsten und teilweise demotivierend wirkten. Bereits die Suche nach einer geeigneten Kartengrundlage und die Einbindung des Kartenmaterials in die Software schuf erhebliche Probleme, die nur durch die Unterstützung der Projektmitarbeiter gelöst werden konnten. Gleiches gilt auch für die Erfassung der Messdaten mit dem GIS und 83

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ die Verschneidung der Informationen mit der eingescannten Karte. Die Handhabung der Tabellen, die Datenorganisation im GIS-Projekt und die korrekte Zuordnung der Speicherpfade für Einzelkomponenten (Legenden, Layouts, Views, Shapefiles etc.) waren nur durch das intensive Engagement einzelner Schüler zu bewerkstelligen. Wie die Projektevaluation zeigt, verfügte am Ende der Projektarbeit nur ein kleiner Teil der Schülerinnen und Schüler über die erhoffte Kompetenz im Umgang mit der Software. Um zu gewährleisten, dass sich nicht nur einzelne Spezialisten intensiv mit dem GIS beschäftigen, sondern möglichst viele Schüler von der Möglichkeit mit der Technik zu arbeiten profitieren, sind erhebliche strukturelle Veränderungen in der Anlage entsprechender Projekte von Nöten. Zwei Aspekte erscheinen hierbei besonders wichtig: 1. Überschaubare Arbeitspakete müssen auf kleine Teams (maximal 3 Personen) verteilt werden. 2. Innerhalb der Teams müssen alle Schülerinnen und Schüler gleichermaßen mit dem Computer arbeiten. Dies kann durch ein vom Lehrer vorgegebenes Rotationssystem erreicht werden. Letztendlich wird so auch der beobachteten geschlechtspezifischen Arbeitsverteilung entgegen gewirkt. Ebenso sorgfältig muss die Planung der zu bearbeitenden Themen auf die zu verwendenden GIS-Komponenten abgestimmt sein, da andernfalls die Gefahr einer Verirrung in die Tiefen der Software besteht. Grundsätzlich gilt auch bei der Arbeit mit dem GIS: Weniger ist oft mehr! Erfolge Das Projekt zielte darauf ab möglichst viele Schülerinnen und Schüler in die praktische Arbeit mit einem Geographischen Informationssystem einzuführen. Dies ist, so muss ehrlicherweise eingeräumt werden, nicht im avisierten Rahmen gelungen. Wenngleich alle Beteiligten die Idee des GIS verstanden haben und über ein theoretisches Wissen um die Nutzungspotentiale verfügen dürften, konnte nur ein kleiner Teil der Schüler aus den bereits diskutierten Gründen intensive und nachhaltige praktische Erfahrungen im Umgang mit der Software sammeln. Bei einer Betrachtung des Projekts aus didaktischer und fachlicher Perspektive offenbaren sich dennoch einige nennenswerte Erfolge, die primär aus der Wahl des Unterrichtsverfahrens resultieren. Im Zuge der Projektarbeit fand ein deutlicher Rollenwechsel zwischen Lehrern und Schülern statt, wobei letztgenannten eine große Verantwortung für das Gelingen der Arbeit zu Teil wurde und der Lehrer mehr und mehr die Funktion des Unterrichtsorganisators einnahm. Die starke Schülerzentrierung der Aktivitäten dürfte im erheblichen Umfang zum Erwerb klassischer Schlüsselqualifikationen beigetragen haben, wenngleich dieser Lernerfolg nur schwer empirisch nachzuweisen ist. Insbesondere sind in diesem Zusammenhang die Teamfähigkeit, die Erweiterung sozialer Kompetenzen, aber auch die Nutzung moderner Informations- und Kommunikationsmedien zur Datenrecherche und Informationsaufbereitung zu nennen. Die weitgehend eigenverantwortliche Durchführung eines kleinen Forschungsvorhabens, das inhaltlich und konzeptionell von Wissenschaftlern begleitet wurde, hat es den Schülerinnen und Schülern ermöglicht, erste Erfahrungen im wissenschaftlichen Arbeiten zu sammeln und die einzelnen Stufen des Erkenntnisprozesses nachzuvollziehen. Besonders wichtig war die frühe Einbindung der Lernenden in die Phase der Themenfindung und ihre unmittelbare Beteiligung an der inhaltlich-technischen Konzeption des Vorhabens. Im Zuge der nachfolgenden Umsetzungsphase mussten sie vielfältige Herausforderungen 84

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ meistern, die nur durch die Anwendung verschiedener Arbeitsmethoden bewältigt werden konnten. Dazu zählen praktische Arbeitsweisen der Geographie (Messen, Zählen, Kartieren etc.), aber auch nicht unmittelbar fachspezifische Methoden wie die Präsentation der Ergebnisse (Vortrag, Poster). Insofern unterlagen die Schülerinnen und Schüler im Verlauf des Projekts einem intensiven, zumeist intrinsisch motivierten, Methodentraining. Besonders erfreulich ist die veränderte Wahrnehmung des Faches Geographie. Im Vorfeld des Projekts befragte Kursteilnehmer gaben an, das Fach mehr oder weniger aus Verlegenheit gewählt zu haben, da es ihnen leicht erschien und eine Kombination mit dem favorisierten Erstfach beispielsweise Biologie oder Englisch kurswahltechnisch möglich war. Die Nutzung des GIS als geowissenschaftliches Handwerkszeug hat ihnen eine neue Perspektive auf die Arbeitsweise der angewandten Geographie eröffnet, die, so die Schüler, „kein reines Stadt, Land, Fluss Fach ist, sondern aktuelle Themen aufgreift und diese wissenschaftlich bearbeitet“. Summa summarum Für viele Lehrende stellt der Einsatz neuer Medien verständlicherweise eine große Herausforderung dar, besonders dann, wenn die einzusetzende Software wie im Falle des GIS nur wenig oder gar nicht vertraut ist. Artikel in fachdidaktischen Publikationen jüngster Zeit legen zwar den Einsatz eines GIS nahe, doch mag der damit verbundene Arbeitsaufwand ebenfalls als Hemmnis gewertet werden. Dieser Sachverhalt kann gleichsam als Aufforderung an die Softwarehersteller verstanden werden, die Produkte noch anwenderfreundlicher zu gestalten. Wo dies möglich ist, erscheint auch eine enge Kooperation zwischen Hochschulen und Schulen angebracht. Die Hilfe von Lehramtsstudenten und Wissenschaftlern könnte es den Lehrern erleichtern, Neues auszuprobieren, während die Studenten durch früheres, experimentelles Unterrichten an ihre spätere Berufspraxis gut herangeführt würden. Um Überforderungen zu vermeiden ist es ratsam, mit sehr kleinen Projekten in die Arbeit mit GIS einzusteigen. Dies gilt sowohl für den thematischen Rahmen, als auch für die Auswahl des GIS. Einen angemessenen Erstkontakt, der kostenlos, ohne größeren Vorbereitungsaufwand und auch mit jüngeren Schülerinnen und Schülern realisiert werden kann, bietet der Einsatz eines online kostenlos abrufbaren GIS, mit dessen Hilfe am Beispiel eng gesteckter Themenkreise die technische Grundidee erschlossen werden kann. Der Einsatz einer komplexeren Technik in späteren Jahren wird dann kaum mehr Probleme bereiten. Wie die Beispiele zeigen bieten GIS diverse Optionen, mit Kolleginnen und Kollegen anderer Fächer zu kooperieren, bzw. ihre Hilfe in Anspruch zu nehmen. Nicht zuletzt um die erforderlichen Stunden für offenere Unterrichtsarrangements zu bündeln, können GISProjekte fachübergreifend gestaltet sein. Als einige Beispiele, die in verschiedenen Projekten bereits erfolgreich umgesetzt werden konnten, seien hier unter anderem Schallmessungen (Physik), Vegetationskartierungen (Biologie), Wohnumfelduntersuchungen (Sozialkunde) oder Dokumentationen historisch bedeutsamer Orte (Geschichte) genannt. Als ein positiver Nebeneffekt soll die Aufwertung des Fachimages nicht unerwähnt bleiben. Der Einsatz moderner, anwendungsbezogener und wissenschaftsnaher Geoinformationstechnologie im schulischen Kontext hat nach einhelliger Auffassung aller Kolleginnen und 85

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Kollegen, die entsprechende Projekte an ihren Schulen durchgeführt haben, zu einem Wahrnehmungswandel im Kollegium geführt. Dies mag auch damit in Zusammenhang stehen, dass die erstellten Materialien aufgrund ihrer Aussagekraft vielfach auf öffentliches Interesse stoßen. Besonders eindrucksvoll dokumentiert dies ein Schulprojekt aus den USA, das quasi in allen lokalen Printmedien vorgestellt wurde. Im Rahmen eines eher kleineren GIS-Projektes haben Schülerinnen und Schüler eines Geographiekurses dazu beigetragen, die Aufklärungsrate bei Einbruchsdiebstählen in PKW deutlich zu verbessern. Basierend auf den entsprechenden Polizeidaten zu Einbrüchen in Kraftfahrzeuge haben die Kursteilnehmer eine Stadtteilkarte entworfen, die die räumlich-zeitliche Verteilung der Delikte veranschaulicht. Diese (von Schülern generierte!) Karte floss nunmehr in die Planung der Streifenfahrten der Polizeibehörde ein, was schließlich zu einem signifikanten Rückgang der kriminellen Handlungen und in einem Fall sogar zur Ergreifung zweier Straftäter führte. Es verwundert wenig, dass der Einsatz des GIS vor Ort inzwischen zu einem selbstverständlichen Instrument kriminalistischer Arbeit geworden ist. Weitere spektakuläre GIS-Projekte liegen direkt vor der Schultür und warten auf Bearbeitung! Beim Oderhochwasser 1997 sind an verschiedenen Stellen Deiche gebrochen. Offiziell werden die Durchbrüche auf die besondere Niederschlags- und Abflusssituation und den mangelhaften Pflegezustand der Hochwasserschutzanlagen zurückgeführt. Bei einer genaueren Betrachtung der anschließend erstellten Luftbildaufnahmen fällt allerdings auf, dass der Fluss insbesondere im Bereich ehemaliger Altarme dazu tendierte sein altes Bett einzunehmen, also hier die Deiche besonders durchbruchsgefährdet scheinen. Ist es nicht spannend, derartigen Zusammenhängen im Geographieunterricht mit Hilfe eines GIS nachzuspüren? Am Ende dieses Kapitels bleibt festzuhalten, dass alle an den durchgeführten Teilprojekten Beteiligten insbesondere während der ersten Einarbeitung größeren Problemen gegenüber standen, die zuweilen kaum überwindbar schienen. Gleichsam muss aber konstatiert werden, dass das „zähe Ringen“ um Lösungen letztendlich durch die Produktion sehr überzeugender Ergebnisse belohnt wurde.

3.4. Projekt „Gebäudekartierung“ Das zuvor beschriebene NaT-Working Projekt zielte nicht zuletzt darauf ab technisch und organisatorisch optimierte Nachfolgeprojekte anzubahnen, die in den normalen Unterrichtsalltag eingebunden werden können. Als wesentliche Grundvoraussetzung muss der zeitliche Projektrahmen im Vorfeld klar bestimmt sein. Dies wiederum setzt eine kompetente Vorauswahl und Begrenzung der Untersuchungsaspekte durch den Lehrer voraus, da ansonsten die Gefahr ausufernder Datenfluten besteht. Erfahrungsgemäß sollte die Anbahnung der GIS-Fertigkeit am unmittelbaren Untersuchungsgegenstand erfolgen und auf die konkrete Fragestellung ausgerichtet sein. Eine vorangestellte Einführung in alle grundlegenden Funktionen der Software hat sich als wenig hilfreich erwiesen, viel Zeit gekostet und eher Verwirrung gestiftet. Das „learning on the job“ und die unmittelbare Erkundung der GIS-Ressourcen sorgen hingegen für einen effektiven Kompetenzerwerb. Das nachfolgend beschriebene Unterrichtsbeispiel dokumentiert, dass der GIS-Einsatz nicht nur 86

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ im Rahmen großdimensionierter Projekte, sondern auch in wenigen Schulstunden realisiert werden kann. Angeregt von den GIS-Aktivitäten des an der Nelly Sachs Oberschule durchgeführten NaT-Working Projekts sollte das inzwischen im PC-Pool installierte System in einem kleineren zeitlichen Rahmen auch im Folgejahrgang eingesetzt werden. Geplant war eine Einbindung des GIS in die, bis dato per Buntstift und Papierskizze durchgeführte, Gebäudekartierung entlang einer Geschäftsstraße, um mit Hilfe des Computers die Form der Darstellung zu professionalisieren und zusätzliche Analysemöglichkeiten zu schaffen. In einem ersten Arbeitsschritt (Exkursion) wurden das Alter und die funktionale Nutzung ausgewählter Gebäude manuell in die bereitgestellte topographische Karte eingetragen. Anschließend galt es, die Informationen computertechnisch zu erfassen, wobei einige GISerfahrene Schülerinnen und Schüler des Vorjahrgangs als Tutoren fungierten. Bereits nach zwei Schulstunden waren die jüngeren Schülerinnen und Schüler in der Lage, die nachstehend abgebildeten Karten zu generieren und eigenständig mit dem GIS weiter zu bearbeiten. Dieses jahrgangsübergreifende System der „Wissensvererbung“ wurde inzwischen weiterentwickelt und bildet nunmehr ein integrales Element des Geographieunterrichts. Die unterrichtenden Lehrer heben als Vorzüge dieser Vorgehensweise zwei Aspekte besonders hervor: Zum einen trägt die Schulung von Schüler zu Schüler dazu bei, den Lehrer zu entlasten, der in erster Linie damit befasst ist, eine reibungslose Durchführung zu organisieren. Zum anderen wird die hohe Eigenverantwortlichkeit der Lernenden betont, da der Know-how-Transfer und die Verantwortung für das Gelingen der Folgeprojekte fast ausschließlich in den Händen der Schüler liegt.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Abbildung 39 Gebäudekartierung Bölschestraße

4 Projektevaluation In Ergänzung der im vorigen Abschnitt geschilderten Beobachtungen und Erlebnisse waren die beteiligten Schülerinnen und Schüler aufgefordert, im Anschluss an die praktische Arbeit eine allgemeine Auswertung vorzunehmen. Dazu erhielten sie einen vorbereiteten Fragebogen, der der Projektevaluation dienen sollte. Neben der Beantwortung allgemeiner Fragen zum Projektverlauf konnte Auskunft über das Handling der Software und die Einschätzung der gewählten Sozialformen gegeben werden. Mit Hilfe verschiedener Sachfragen zum GIS sollten die Nachhaltigkeit und der Zuwachs praktischer Fertigkeiten überprüft werden.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Zur Gewinnung grundlegender Informationen wurde der Fragebogen in drei Hauptteile gegliedert. Im ersten Abschnitt stand die Handhabung des GIS und der erreichte technische Wissenszuwachs im Vordergrund. Gleichsam waren die Schülerinnen und Schüler aufgefordert, Vor- und Nachteile zu benennen, die Software zu bewerten und Verbesserungsvorschläge zu unterbreiten. Soziale und kommunikative Aspekte standen im Zentrum des zweiten Abschnitts. Dabei ging es insbesondere um eine Einschätzung der gewählten Sozialform und die Darstellung gewählter Lösungsstrategien im Zuge auftretender Probleme. Der dritte Teil der Befragung widmet sich dem Projekt insgesamt und untersucht unter anderem eventuell eingetretene Einstellungsveränderungen hinsichtlich des Schulfaches Geographie. Die Auswahl der Untersuchungsaspekte und die Formulierung der Fragen basiert auf Informationen, die im Verlauf früherer GIS-gestützter Unterrichtseinheiten (Projekt zum HDI) gewonnen wurden. Gleichsam flossen Fragestellungen des NaT-Working Projekts in die Erhebung ein. Aus den Zielen des Projekts und den begleitenden Beobachtungen konnten im Vorfeld der Befragung einige Grundannahmen zu den abgefragten Aspekten formuliert werden. Zum Handling der GIS-Software und zum Kompetenzerwerb: Insgesamt schätzen die Schülerinnen und Schüler die GIS-Software als ein komplexes und hinsichtlich der Handhabung verbesserungswürdiges Werkzeug ein, mit dem dennoch zufriedenstellende Arbeitsergebnisse erzielt werden können. Die Mehrzahl der Projektteilnehmer verfügt nach der Arbeit mit dem GIS über Grundkenntnisse, die eine eigenständige und vertiefende Weiterarbeit mit der Software erlauben. Zur Lösung auftretender Probleme: Nicht zuletzt bedingt durch die stark auf eigenverantwortliches Handeln ausgelegte Methode lösen die Schülerinnen und Schüler auftretende Probleme weitgehend selbstständig oder entwickeln alternative Strategien. Zur Methodik (Projektarbeit) und zur Einschätzung des Faches Geographie: Die Projektarbeit wird insgesamt positiv bewertet. Maßgeblich für diese Einschätzung dürfte der hohe Grad der Eigenverantwortung und der „innovative Charakter“ der Methode sein. Auch das Novum einer Kooperation mit den Wissenschaftlern unterstützt diese Einschätzung. Befragt wurden insgesamt knapp 50 Schülerinnen und Schüler, so dass empirisch gesicherte Verallgemeinerungen und Schlussfolgerungen, die über den unmittelbaren Projektkontext hinausgreifen, kaum herzuleiten sind. Die Untersuchung bleibt auf die deskriptive Datenauswertung beschränkt, da die Anzahl der Befragten weitergehende statistische Analysen (Korrelationen, Signifikanztests etc.) wenig sinnvoll erscheinen lässt. Trotz der geringen Zahl befragter Schülerinnen und Schüler sind aber dennoch recht eindeutige Trends erkennbar, die es im Zuge weiterer Untersuchungen zu verifizieren gilt. Um die Untersuchungsergebnisse durch ein solideres Datenfundament abzusichern, erhalten auch 89

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Teilnehmerinnen und Teilnehmer künftiger GIS-Projekte entsprechende Fragebögen, was nach und nach zu einer schrittweisen Erweiterung der Befragtenzahl führt. Sofern die Datenlage dies zulässt, sollen nachfolgend auch potentielle Korrelationen untersucht werden. Von besonderem Interesse werden dabei der Einfluss des vorhandenen Vorwissens und die gewählte Form der Informationsvermittlung (externe Schulung, autodidaktische Einarbeitung etc.) auf den erzielten Kompetenzzuwachs sein. Überdies scheinen auch geschlechtsspezifische Phänomene den Umgang mit dem GIS zu beeinflussen. Fast zwei Drittel der Beteiligten waren weiblichen Geschlechts, was im Unterricht zur Ausprägung deutlich zu beobachtender Rollenmuster führte. Ohne dies durch die Messung von Arbeitsstunden exakt dokumentiert zu haben, dominierten trotz des höheren weiblichen Anteils die männlichen Kursteilnehmer bei der Arbeit am Computer. Besonders augenfällig war diese Arbeitsverteilung während der selbstorganisierten Gruppenarbeitsphasen. Während der Arbeitsschwerpunkt der Schülerinnen in der Gestaltung der Poster, der Materialrecherche und –organisation sowie der Koordinierung des Arbeitsprozesses lag, übernahmen in fast allen, überwiegend geschlechtsheterogen strukturierten Gruppen, die Schüler die Arbeit mit dem GIS und die technische Aufbereitung der Präsentation. Das Alter der Projektteilnehmer war weitgehend homogen und lag zwischen 17 und 18 Jahren. Für einen erfolgreichen Projektverlauf und die angemessene Gestaltung der einführenden GIS-Schulung erschien die fachlich-technische Kompetenz im Umgang mit dem Computer als wesentliches Erfolgskriterium. Als problematisch hat sich in anderen computergestützten Phasen vielfach die Selbstüberschätzung der Schüler herausgestellt (vgl. FALK 2003), so dass es sinnvoll erscheint, bereits vor dem Computereinsatz Informationen über das vorhandene Vorwissen zu sammeln. Im Kontext dieser Befragung wurde versucht die Vertrautheit im Umgang mit dem Computer über die Nutzungshäufigkeit und die Form des Computereinsatzes abzuleiten. Nur 10% der Befragten setzen den PC überwiegend zum Spielen ein, neben Schreiben und Lernen erfreuen sich die Computer insbesondere bei der Datenrecherche im Internet großer Beliebtheit. Bis auf einen geringen Teil können alle Schülerinnen und Schüler auch von zu Hause auf das Internet zugreifen. Überraschend war der geringe zeitliche Umfang der Computernutzung (vgl. Abbildung 40). Im Rahmen einer vor vier Jahren an einer Berliner Gesamtschule durchgeführten Erhebung, erfasst wurden seinerzeit nur 30 Oberstufenschülerinnen und –schüler, konnten etwas höhere Werte festgestellt werden. Interessanterweise lässt die unmittelbare Gegenüberstellung der Nutzungsformen deutliche Veränderungen erkennen: Es wird weniger gespielt und dafür mehr gelernt. Gleichsam muss der Arbeit im Internet mit zunehmender Verfügbarkeit von Zugriffsmöglichkeiten eine große Bedeutung beigemessen werden. Immerhin geben 41% der Schülerinnen und Schüler an, den Computer hauptsächlich für Tätigkeiten im Internet einzusetzen. Die Daten zeigen zunächst, dass alle Schülerinnen und Schüler über Erfahrungen im Umgang mit dem Computer verfügen. Niemand gab an den PC gar nicht einzusetzen. Für die Arbeit mit dem GIS und die Datenrecherche im Projektkontext boten die erwarteten Internetkenntnisse und die Vertrautheit einzelner Programme (z.B. zum Schreiben) hilfreiche Voraussetzungen.

90

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Die Grafik zur wöchentlichen Nutzungshäufigkeit zeigt, dass eine kleinere Gruppe den Computer sehr (zeit)intensiv einsetzt. Im nachfolgenden Unterricht hat sich die Annahme einer Nutzungsintensitäts-Kompetenz-Korrelation als berechtigt herausgestellt. Immer wieder waren es einzelne Schüler, die die Lösung komplexer Anwendungsprobleme meisterten. Auf Nachfrage betonten die „Computer-Freaks“, dass sie ohnehin sehr viel mit dem Computer arbeiteten und sich daher gut auskennten. Abgesehen von den Fragen zur Erfassung des Vorwissens erfolgte die Befragung in einem zeitlichen Abstand von ca. einer Woche zum Projektende. What do you use your Computer for?

1999

2003

Learning 24%

Internet 9% Playing 30%

Internet 41%

Playing 10% Writing 42%

Learning 19%

Writing 25%

Private Internet Access

How long do you use the computer weekly?

30 25 20 15 yes

no

Sex

Abbildung

10

40

5 0 more than 30h

© GCF 2004

male

20-29h

10-19h

1-9h

less than 1 h

female

Statistische Angaben zur Computernutzung 17

4.1. Das Handling der Software Klar erklärtes Projektziel war es, die Schülerinnen und Schüler zur Arbeit mit dem GIS zu befähigen. Das Niveau und die konkreten Applikationen sollten dabei an die Erfordernisse der zu bearbeitenden fachlichen Inhalte angepasst sein. Demnach konnte im Vorfeld nicht eindeutig formuliert werden, welche Funktionen und Werkzeuge konkret zum Einsatz gelangen sollten und erst nach der Festlegung thematischer Forschungsaspekte standen die unmittelbar benötigten Softwarekomponenten fest. Dennoch herrschte unter den betreuenden Wissenschaftlern ein Konsens über einige elementare Fähig- und Fertigkeiten, die es zu vermitteln galt. Dazu gehören das Grundverständnis der „GIS-Logik“ sowie ein Überblick über die konstituierenden Elemente eines Projekts 18 und ihre Verknüpfung (u.a. Views, Layer, 17

Die nachfolgenden Abbildungen entstammen einer englischsprachigen Vortragspublikation.

18

Der Begriff „Projekt“ wird hier GIS-immanent benutzt. In der etablierten GIS-Terminologie bezeichnet ein

Projekt das zusammenhängende Gesamtgefüge aus einzelnen GIS-Dateien. ArcView Projektdateien tragen den Suffix „.apr“.

91

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Legende, Themen, Layouts, Tabellen). Zu den erwarteten praktischen Fertigkeiten zählten das Einrichten eines Projekts, die Eingabe der gewonnenen Daten in eine Datentabelle, das Digitalisieren einzelner Objekte auf der Grundlage einer topographischen Karte, die Handhabung des Legendeneditors und das Erstellen eines Kartenlayouts. Diese GISKomponenten flossen inhaltlich in Form eines Fundamentums in die Schulung ein und sollten alle Schülerinnen und Schüler in die Lage versetzen, das GIS den jeweiligen Erfordernissen entsprechend einzusetzen. Als Additum kamen in den verschiedenen Projektgruppen einzelne Sonderkenntnisse hinzu, die speziell aus der gestellten Forschungsaufgabe resultierten (Objektverschneidungen, Segmentierung, Nutzung des Abfragemanagers zur Datenanalyse, Georeferenzierung und die Nutzung des Pufferassistenten). Später in diesem Abschnitt wird dargestellt, ob und inwiefern die avisierten Ziele realisiert werden konnten. Die Einführung in das GIS erfolgte in Form einer Schulung, die 3-5 Zeitstunden umfasste und mit einem Vortrag zu den Anwendungsgebieten und technischen Potenzialen begann. Nachfolgend führte der Referent kleinschrittig und beamergestützt einzelne Werkzeuge der Software vor, Raum für eigenes Erforschen und Entdecken des GIS blieb den Teilnehmerinnen und Teilnehmern zunächst wenig. Obgleich die Schulung von den meisten Schülern als alles in allem angemessen empfunden wurde, setzt exakt hier die Kritik an der Schulungsmethodik an. Insgesamt empfanden viele die Veranstaltung als zu lang und überdies zu allgemein. Auch das Niveau der Einführung war durch das schrittweise Vorgehen einigen Beteiligten zu niedrig. Zusammenzufassend zeigt sich auch hier der Wunsch nach mehr Eigentätigkeit im Sinne des entdeckenden Lernens, die allenfalls durch ergänzende Lernhilfen wie Tutorials oder ein gedruckt vorliegendes Handout flankiert wird.

The introductory GIS tuition was... 30

...but certain modifications were wishful:

25

general information could be reduced

20

more complexity from the beginning

15

detailed handout support

10

additional courses for the teacher

5

project linked exercises (an immediate start in medias res) ra l eq ua te ad

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several short meetings are better than one marathon session

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0

Abbildung 41 Schulungsevaluation

92

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Sowohl hinsichtlich der Komplexität, als auch bezüglich des Handlings bewerten die Projektschüler die eingesetzte GIS-Software nur mittelmäßig, da ihnen die Arbeit teilweise erhebliche Schwierigkeiten bereitete. Vielfach wurde der Wunsch geäußert, die Betreuung durch die unterrichtenden Lehrer besser, insbesondere intensiver, zu gestalten. Um dies sicher zu stellen, mahnten die Schülerinnen und Schüler auch eine bessere Qualifikation des Lehrkörpers an. Neben der allgemeinen Einschätzung des Handlings sollten konkrete Probleme beim Einsatz der Technik genannt werden, die nur zu einem geringen Teil durch eine bessere Vorbereitung und Einarbeitung kompensiert werden können. Neben der Bennennung positiver Programmaspekte bot der Fragebogen ebenso Raum, eigene Verbesserungsvorschläge zu verbalisieren. What is your opinion about the handling of the GIS software?

1

2

3

4

5

1 = very good ... 5 = not good

Abbildung 42 Allgemeine Einschätzung des GIS-Handlings Bei der Frage nach den aufgetretenen Problemen konnten die Schüler zwischen den vorgegebenen Antwortkategorien wählen oder aber als Kategorie „Sonstige“ zusätzliche Mängel schildern. Mehrfachnennungen waren möglich. Als gravierendsten Mangel bezeichneten die Schüler das Datenmanagement innerhalb der Software. Fast zwei Drittel der Befragten benannten Schwierigkeiten bei der Verwaltung von Daten innerhalb des Projekts. Gemeint sind damit ausschließlich programmimmanente, also nicht unterrichtsorganisatorisch bedingte Unzulänglichkeiten. Die Ergebnisse bestätigen auch die im Vorfeld gewonnenen Eindrücke der Lehrerinnen und Lehrer, die ebenfalls über undurchsichtige Datenstrukturen sowie die Sicherung einzelner Arbeitsergebnisse klagten und eine klarere Datenstrukturierung fordern. Im Einzelnen wurden fehlende Automatismen bei der Pfadzuordnung (Dateiablage) bemängelt, die zu häufigem Datenverlust führten. So werden beispielsweise die vielen Einzelkomponenten eines GIS-Projekts (Legenden, Themen, Views, Gesamtprojekte usw.) jeweils separat und unter Verwendung verschiedenster Dateiendungen (.shp, .avl, .twf uvm.) gespeichert. Dies mag hinsichtlich komplexer und kontinuierlich fortlaufender GIS-Projekte sinnvoll sein, für den schulischen Bedarf ist dieser Sachverhalt völlig ungeeignet. Hier wünschen sich die Beteiligten die Möglichkeit, nur eine Datei zu öffnen (so wie ein Microsoft Office Dokument), in der durchgeführte Modifikationen 93

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ automatisch, an der richtigen Speicherlokalität und nachvollziehbar gespeichert werden. Fünf Prozent aller Teilnehmer kritisierten die Speicherfunktionen sogar als Hauptproblem bei der Arbeit mit dem GIS.

Abbildung 43 Aufgetretene Probleme Neben der wenig transparent erscheinenden Softwarestruktur wurden weitere Probleme beim Handling geäußert. Vielfach fehlte es aufgrund der bereits gerügten hohen Komplexität im schulischen Rahmen an zeitlichen Ressourcen Arbeiten gründlich genug auszuführen, was wiederum zuweilen zu Datenverlust und daraus resultierender Frustration führte. Ebenso davon betroffen war die Nutzung einzelner Spezialfunktionen, die in der Kategorie „Sonstige“ verbalisiert wurden. Mehrmals wiesen die Schülerinnen und Schüler auf Probleme beim Einsatz des Pufferassistenten hin, die allerdings meistenteils auf fehlendes technisches Knowhow zurückzuführen sein dürften, das bei mehr Zeit und noch intensiverer Einarbeitung vorhanden wäre. Damit verbunden erwiesen sich die verfügbaren Tools zur graphischen Gestaltung der Karten als äußerst beschränkt und wenig vertraut, da sie nicht dem „gewohnten“ Microsoft-Standard entsprachen. Probleme gab es unter anderem beim Ausschneiden von gepufferten Segmenten, neu Einfärben einzelner Kartenteile und der graphischen Nachgestaltung der automatisch generierten Layouts. Letztgenannter Aspekt umfasst nicht nur das farbliche Design, sondern berührt auch die Textgestaltung und die Einbindung externer Grafikdateien. Umgekehrt konnten die fertigen Layouts nicht ohne 94

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ weiteres in anderen Programmen weiterverarbeitet werden. Besondere Schwierigkeiten traten beispielsweise beim Export der Karten in das Microsoft Office Programm PowerPoint auf. Ein Aufrufen der Dateien mit Hilfe der Importfunktionen wurde aufgrund des unbekannten Datenformats verweigert. Als alternativer Weg wurde versucht, Karten mit Hilfe der „Copy and Paste“ Funktion vom GIS in andere Programm zu verschieben. Dies gelang bedingt, da die Darstellung der vektorisierten Karten in PowerPoint als Objektgruppe, bestehend aus einigen 1000 Einzelobjekten, erfolgt. Nachträgliche Veränderungen sind quasi unmöglich. Die in ArcView vorgenommene Beschriftung wird aufgrund fehlender Schriftartkompatibilitäten größtenteils unbrauchbar. Gleiches gilt auch für die Darstellung einiger kartographischer Sonderzeichen. Während der Umgang mit den Datentabellen und Views aufgrund der Schulung bereits nach kurzer Einarbeitung weitgehend reibungslos erfolgte, stießen die Schülerinnen und Schüler bei der Arbeit mit dem Legendeneditor auf Schwierigkeiten. Insbesondere die Modifikation der Darstellungen (Farben, Schraffuren etc.) und die Sicherung der Veränderungen war problematisch. In diesen Kontext fallen auch die Beschriftung der Legenden und Views sowie die Generierung neuer Themen und ihre Speicherung als Shapefiles. Grundsätzlich bemängelten die Beteiligten die fehlende Möglichkeit, Arbeitsschritte unter Verwendung einer „Undo“ Funktion rückgängig machen zu können. Als weitere zentrale Problemfelder wurden die schwierige und überdies in einigen Fällen langwierige Installation der GIS-Software und die Programmstabilität benannt, was primär mit den Computernetzwerken in den einzelnen Schulen zusammenhängen dürfte. Ohne (für den normalen Anwender) erkennbare Gründe kam es relativ häufig zu Programmabstürzen und einen dadurch bedingten Totalverlust der geleisteten Arbeit (auch eine Funktion „Autospeichern“ gibt es nicht). Die im Fragebogen separat vorzunehmende Bewertung der Softwarestabilität dokumentiert, dass mitunter gruppenbezogene Unterschiede der Erlebnisse vorliegen. Während immerhin 11% der Befragten die Stabilität als ein sehr zentrales Problem ansehen, stuft die Mehrheit aller beteiligten Schülerinnen und Schüler das Programm als eher stabil ein. In zwei Schulen verhinderten sogenannte Festplattenwächter die Installation und die anschließende Nutzung der Software, da das GIS Veränderungen in einzelnen „.ini-“ und anderen Systemdateien vornimmt. Um eine Manipulation an den Computern und am Netzwerk im normalen Schulbetrieb auszuschließen, suchen die Festplattenwächter eben dies zu unterbinden. Für den Laien kaum zu durchdringen ist die Anlage voreingestellter Speicherpfade der GIS-Software, die nach erfolgter Installation gegebenenfalls manuell umgeschrieben werden müssen. In der Originalkonfiguration ist in der „diercke.ini“ das Laufwerk C als Speicherort und Suchpfad für Daten beim Hochfahren des GIS angegeben. Wird das GIS an anderer Stelle installiert, was in allen Schulen der Fall war, muss die entsprechende Initiationsdatei mit Hilfe eines Texteditors umgeschrieben werden. Abgesehen von einem Computer, auf dem das Betriebssystem Windows 2000 installiert war, verlief die Installation auf Einzelplatzrechnern in der Regel rasch und ohne nennenswerte Schwierigkeiten. Aus den geschilderten Problemen leiteten die Schülerinnen und Schüler eine

95

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Vielzahl an Verbesserungsvorschlägen ab, von denen einige in der nachfolgenden Abbildung dargestellt werden. Antwortkategorien waren den Schülern bei dieser Frage nicht vorgegeben.

Which are your proposals to improve the quality of working with the progamme? (Selection of Student´s Statements)

Software immanent: • in general: easier handling of the software (eg: more windows like) • saving procedures should be improved • better structured order of views • eraser tool or/and undo button others: • extended initial introduction by tutors • accessibility of continuos external support (eg: phone/mail helpline) • printed handbook © GCF 2004

Abbildung 44 Schülerhinweise zur Verbesserung des GIS Der formulierten Kritik standen allerdings gleichsam positive Eindrücke gegenüber, wobei die grundsätzliche Idee des GIS, gemeint ist die Verschneidung der Daten mit dem betrachteten Raum, fast einhellig lobend hervorgehoben wird. Im Vordergrund positiver Äußerungen standen aufgrund der Fragestellung erwartungsgemäß weniger die konkreten, technischen Anwendungsoptionen, als vielmehr verallgemeinernde Statements zum Nutzen des GIS und der verfügbaren Potenziale. Von den Schülerinnen und Schülern, welche die Frage beantwortet haben, beschrieben fast alle GIS als ein mächtiges Werkzeug, das mannigfache Anwendungsbereiche erschließt. Betont wird die Vielfältigkeit der einzelnen Komponenten und ihre hohe Flexibilität. Beides führt dazu, dass GIS schwer zu erlernen ist, dafür aber zur Bearbeitung und Analyse unterschiedlichster Themen herangezogen werden kann. „Wenn man erst mal drin ist“, so formuliert es eine Schülerin auf dem Fragebogen, „kann man leicht sehr eindrucksvolle Karten erzeugen“. Diese Äußerung bestätigt die Auswertung der Frage nach der Realisierung kartographischer Vorstellungen, bei der die Befragten zwischen den Kategorien „ja“, „nein“ und „teilweise“ wählen konnten. Fast drei Viertel gaben an, avisierte Karten auch tatsächlich realisiert zu haben. Rund ein Viertel der Schülerinnen und Schüler konnte zumindest teilweise ihre Vorstellungen umsetzen. Nur einem Befragten gelang dies nicht. 96

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Weiterhin fand die hohe Professionalität des GIS positive Erwähnung. Explizit nannten die Befragten das hohe gestalterische Niveau der produzierten Karten (Farbgebung, Legende, Gesamtlayout), aber auch die Nähe zur echten Wissenschaft, da sich die Arbeitsergebnisse nicht wesentlich von denen professioneller Anwender unterschieden. Bereits in die Beurteilung des Gesamtprojekts greifen die Äußerungen zum wissenschaftlichen Arbeiten. Diesbezüglich unterstrichen die Projektteilnehmer, dass ihnen das GIS einen unmittelbaren Einblick in die praktische Tätigkeit der im universitären Rahmen forschenden Wissenschaftler eröffnet hat. Die überwiegende Mehrheit der Schülerinnen und Schüler gab an, dass die erzielten Resultate in der vorliegenden Form nur mit Geographischer Informationstechnologie erzielt werden konnten und alle ihnen bislang aus dem Unterricht bekannten Verfahren zu schlechteren Ergebnissen geführt hätten. Die Antworten zeigen deutlich, dass den Befragten der Mehrwert des GIS gegenüber traditionelleren Verfahren (Handzeichnung, manuelle Berechnung) bewusst ist.

Abbildung 45 Positive Programmaspekte

Insgesamt schätzen also die Projektteilnehmer die genutzte GIS-Software der Annahme entsprechend als ein komplexes Werkzeug ein, dass hinsichtlich des Handlings durchaus noch 97

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ verbesserungswürdig erscheint. Dass einzelne Kritikpunkte, aber auch Lob qualifiziert und differenziert formuliert wurden, dokumentiert nicht zuletzt einen hohen Kenntnisstand. Alles in allem konnten mit der Technik zufriedenstellende oder sogar die Erwartungen übertreffende Arbeitsergebnisse erzielt werden. Ob die Mehrzahl der Projektteilnehmer nach der Arbeit mit dem GIS tatsächlich über ausreichende technische Grundkenntnisse verfügt, um künftig eigenständig und vertiefend mit der Software weiterzuarbeiten, erscheint allerdings angesichts der vorgebrachten Kritik durchaus fragwürdig. Zur Erfassung des Lernerfolges waren die Schülerinnen und Schüler aufgefordert eine Reihe unterschiedlicher Fragen zur GIS-Software zu beantworten, Lösungsvorschläge für konstruierte Aufgaben zu entwickeln oder Einzelkomponenten zu benennen. Aus der Auswertung ergibt sich ein Gesamtbild über den erreichten Kenntnisstand der Projektteilnehmer insgesamt sowie einzelne herausragende Schwachpunkte, die es künftig zu beheben gilt. Eine Verfahrensschwierigkeit erwuchs der fehlenden Softwareverfügbarkeit, die einige der Fragen nach Aussagen der Befragten „kontextlos“ erscheinen ließ. Möglicherweise hätte die Qualität einiger Antworten durch konkretes Probieren am GIS verbessert werden können. Ein Kollege formulierte die Schwäche der Befragung so: „Jemand der ein Fahrzeug bedient muss nicht unbedingt gleichsam in der Lage sein, alle hierzu erforderlichen, intuitiv ausgeführten Einzelschritte explizit zu erläutern.“ Zunächst ging es um die Benennung der Werkzeuge der Symbolleiste. Diese wurden den Schülerinnen und Schülern mit der Bitte um eine kurze Beschreibung der Funktionalität vorgelegt. Deutlich treten drei Aspekte hervor. Zunächst weisen alle auch in anderen Windows-Programmen vorkommenden „Buttons“ wie das Speichersymbol, die Lupen zum Vergrößern und Verkleinern oder das Hand-Symbol zum Verschieben einen hohen Vertrautheitsgrad auf, da den meisten Schülern ihre Funktionen bekannt sind. Des weiteren zeigt die Grafik Symbole, die eine häufige Nutzung im Zuge der Projektarbeit erfuhren, in der einführenden Schulung diskutiert wurden, in dieser Form aber kaum oder nie in anderen Anwendungsprogrammen auftreten. Dazu zählen Button 2 (Thema hinzufügen), Button 4 (Wechsel in die Tabellenansicht), Buttons 9 und 10 (Zoom in/out), sowie die Buttons 13-15, 19, 21 und 22. Teilweise ist die Funktion dieser Werkzeuge nurmehr rund der Hälfte aller Projektteilnehmer bekannt. Als dritte Gruppe sind die Werkzeuge zu benennen, die im Zuge der Projektarbeit nicht zur Anwendung gelangten und deren Funktion nicht ausdrücklich erklärt wurde. Offensichtlich war den Schülerinnen und Schüler nicht genügend Raum geboten, im Sinne eines explorativen Vorgehens tiefer in das GIS vorzudringen. Dieses Ergebnis ist erschreckend und lässt grundsätzliche Zweifel an der gewählten Schulungs- und Erarbeitungsmethodik aufkommen. Nach Auskunft der Beteiligten kann davon ausgegangen werden, dass sich nur einzelne Schüler ausreichend intensiv mit dem GIS auseinandergesetzt haben, während andere im Zuge des selbstorganisierten Lernprozesses anderen, durchaus nicht minder wichtigen, Aufgabenstellungen nachgegangen sind. Je nach didaktischer Intention nimmt man diesen Zustand als Lehrer entweder billigend in Kauf und gesteht den Schülerinnen und Schülern im Sinne eines weitestgehend interessengesteuerten Unterrichts entsprechende Freiräume zu oder man schafft einen grundsätzlich anders strukturierten Unterrichtsablauf, in dessen Zentrum weniger die inhaltliche Erarbeitung einer Projektidee als 98

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ das Erlernen des GIS selbst steht. Empfehlenswert sind dann allerdings gebundenere Formen der Unterrichtsorganisation, die eher von der Lehrerseite organisiert sind und die Schülerinnen und Schüler in vorab definierte Arbeitsabläufe einbinden. Neben der konkreten Benennung sollten die Befragten einzelne Komponenten des GIS beschreiben oder kurze Arbeitsabläufe des GIS darstellen. Auch hier wird ein wenig befriedigendes Resultat offenbar. Wenngleich die meisten Befragten in der Lage waren das Layerprinzip korrekt zu beschreiben und auch verschiedene Thementypen zu benennen (Punktthema, Polygonthema, Linienthema), zeigten sich erhebliche Defizite hinsichtlich konkreter Anwendungsfragen. Die Tatsache, dass jeweils zwei Drittel oder sogar mehr der Schülerinnen und Schüler nicht in der Lage waren zu erläutern, wie ein neues Thema erstellt wird, ein Thema hinzugefügt wird, ein aktives Thema identifiziert wird oder was man unter dem Bearbeitungsmodus versteht unterstreicht die zuvor geäußerten Gedanken.

Abbildung 46 Benennung ausgewählter GIS-Werkzeuge

99

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

GIS Knowledge and Skills: What is...? What are...? How can I ...?

Wrong

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de n .. . I

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© GCF 2004

Abbildung 47 Erfassung spezifischer GIS-Kompetenzen Die Erwartung, dass die Mehrzahl der Projektteilnehmer nach der Arbeit mit dem GIS über Grundkenntnisse, die eine eigenständige und vertiefende Weiterarbeit mit der Software erlauben verfügt, wird nicht ansatzweise erfüllt. Nur ein geringer Teil der Lernenden, schätzungsweise weniger als ein Drittel, verfügt über die hierfür notwendigen GISFertigkeiten. Die Selbsteinschätzung der Fähigkeit im Anschluss an das Projekt eigenständig mit dem GIS weiterarbeiten zu können wurde dementsprechend „vorsichtig“ und realistisch von den Schülerinnen und Schülern vorgenommen. Mehr als die Hälfte der Befragten stufte die eigene GIS-Kompetenz in der Kategorie „sehr niedrig“ (18%) oder „nicht so hoch“ (36%) ein. Die meisten (41%) entschieden sich für die bewusst indifferent formulierte Kategorie „mittel“. Nur acht Prozent, mutmaßlich die Schüler, die hauptsächlich mit dem GIS gearbeitet haben, schätzten ihr Können als „hoch“ ein. Herauszufinden, ob eine andere Unterrichtsstrukturierung hier wirklich zu einem höheren Lernerfolg führt, bleibt künftigen Untersuchungen vorbehalten. Trauriges Fazit aus didaktischer Perspektive: Im Rahmen des Projekts wurde ein misslungener Spagat zwischen der Schulung instrumenteller Fertigkeiten (GIS) und der Erschließung neuen inhaltlichen Wissens aus Teilbereichen der Geographie versucht. Die rasche inhaltliche Progression wurde teilweise sogar durch den Versuch GIS als Werkzeug einzusetzen und den damit verbundenen Arbeitsaufwand behindert. Die wenigen herausragenden kartographischen Produkte scheinen den geleisteten Arbeitsaufwand kaum zu rechtfertigen, wären da nicht noch eine Vielzahl weiterer Lernerfolge aus dem Bereich der sogenannten „Soft Skills“, die nur bedingt antizipiert worden sind.

100

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

How high is your competence to work with GIS individually in future?

very high (1) 15%

0%

8%

high (2) middle (3) not so high (4) very low (5) 41%

36%

© GCF 2004

Abbildung 48 Selbsteinschätzung der GIS-Kompetenz

4.2. Soziale und kommunikative Aspekte des GIS-Einsatzes Aus pädagogischer Perspektive betrachtet verursachten die mannigfachen technischorganisatorischen Probleme einen positiven Nebeneffekt, der insbesondere an den Kommunikationsstrukturen innerhalb der Gruppen ablesbar wird. Die Überwindung vieler Hürden erforderte die Entwicklung gemeinsamer Lösungsstrategien, die das Resultat zum Teil längerer Abwägungsprozesse bildeten. Im Vordergrund stand dabei eine intensive Interaktion aller Beteiligten, wobei aufgrund der Verschiedenheit der Schwierigkeiten, zu lösen waren ja nicht nur Computerprobleme, einzelne Schülerinnen und Schüler bei bestimmten Fragestellungen ihre Kompetenzen einbringen konnten. Die Anlage des Projekts mit längeren Phasen eigenverantwortlich organisierter Schüleraktivitäten zwang die Schülerinnen und Schüler im Sinne einer möglichst effizienten Abwicklung des jeweiligen Teilprojekts zur Schaffung kooperativer Arbeitsstrukturen. So waren innerhalb der Gruppen ständig wechselnde Sozialformen zu beobachten, deren Abfolge in allen Gruppen folgendem Grundschema unterlag: Zunächst führte die Aufgabenstellung zu einer Besprechung, an der alle Gruppenmitglieder beteiligt waren. In dieser ersten Phase vertieften die Gruppenmitglieder ihr inhaltliches Verständnis, indem sie klare Arbeitswege festzulegen suchten, was nicht immer gelang. Anschließend spalteten sich die Gruppen weiter auf und einzelne Arbeitsteams mit zuvor im Gruppenplenum festgelegten Aufgabenstellungen begannen ihre Tätigkeit. Nunmehr arbeiteten sowohl Drei- und Zwei-Personen Teams, als auch einzelne Schüler an der Lösung der gestellten Teilaufgabe. Zu beobachten war während 101

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ dieser Phasen der rege Austausch über den jeweiligen Arbeitsfortschritt und die Koordination der Aktivitäten. Immer wieder kamen alle Gruppenmitglieder zu Zwischenbesprechungen zusammen. Insgesamt wirkte sich die Anlage des Projekts positiv auf das soziale Lernen, also das Lernen durch gegenseitige Unterstützung aus. Aus diesem Grunde verwundert es wenig, dass fast die Hälfte (48%) der Befragten angab, Lösungen durch gegenseitige Hilfestellungen herbeigeführt zu haben. Wo diese Hilfe nicht fruchtete oder verfügbar war (insbesondere bei Schwierigkeiten mit dem GIS) griffen die Projektteilnehmer auf das „Trial and Error“ Verfahren zurück (35%). Der Lehrer spielte mit lediglich 2% der Nennungen hinsichtlich zu leistender Hilfestellungen quasi keine Rolle im Kontext des Projektunterrichts. Ist damit etwa der pädagogische Idealzustand erreicht, sich selbst als Lehrender überflüssig gemacht zu haben? Wohl kaum, doch dürfte die Arbeitsorganisation im Projekt durchaus dazu beigetragen haben, die Rolle des Lehrers vom Wissensvermittler hin zum Unterrichtsmanager zu verschieben. Nicht zuletzt bedingt durch die stark auf eigenverantwortliches Handeln ausgelegte Methode lösten die Schülerinnen und Schüler auftretende Probleme weitgehend selbständig oder sie entwickelten alternative Strategien. Überdies traten immer wieder auch Fragen auf, die die Lehrer aufgrund ihrer eingeschränkten GIS-Kompetenz überforderten. Ebenso wenig wie auf die Hilfe der Lehrenden griffen die Beteiligten auf die Hilfefunktion oder das GIS-Tutorial zurück. Mit vier Prozent ist der Unterstützung durch andere Geographiekurse auch eine eher geringe Bedeutung beizumessen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass lediglich an einer Schule eine jahrgangsübergreifende Kooperation initiiert wurde, ist der Angabe dennoch ein gewisses Gewicht beizumessen. Bezogen auf die betreffende Schule liegt der Wert unweit höher. Diese Form der Zusammenarbeit und des Wissenstransfers wird von den Schülerinnen und Schülern insgesamt positiv eingeschätzt. Neben dem Versuch herauszufinden wie die Lösung der Probleme erfolgte, sollte die Funktionalität des eingesetzten GIS auch vor dem Spiegel des sozialen Lernens betrachtet werden. Zunächst waren die Befragten aufgefordert einzuschätzen wie sie persönlich mit dem GIS zurechtgekommen sind. Dabei rangierten die Antworten eher im Mittelfeld. Deutlich positiver fielen die Antworten auf die Frage nach der Arbeit mit dem GIS in der Gruppe aus. Offensichtlich führte also auch beim Einsatz der GIS-Software die Zusammenarbeit im Team zu einer deutlichen Effizienzsteigerung. Dies mag insbesondere darin begründet liegen, dass die Gruppen vom technischen Spezialwissen einzelner Experten besonders nachhaltig profitieren konnten. Unabhängig davon, ob nun das Wissen einzelner oder ausführliche Diskussionen die Arbeitsgruppen vorangebracht haben, konnten die Schülerinnen und Schülern im Projektverlauf den Mehrwert interaktiver Sozialformen erfahren.

102

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

Solution of occuring problems by ...

2% 2%

7%

4%

2% 35%

48%

trial and error using the "Help" function teacher assistance others

mutual support employing tutorial assistance from other Geography courses

© GCF 2004

Abbildung 49 Lösung aufgetretener Probleme

How did you manage to work with GIS? inasder Gruppe a team personally persönlich

1

2

3

4

5

1 = very good ... 5 = not so good

© GCF 2004

Abbildung 50 Bewältigung der Arbeit mit dem GIS

103

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

4.3. Zur Projektarbeit und den Dispositionen Um Informationen zur Einschätzung der Projektarbeit zu gewinnen, waren die Befragten neben einer allgemeinen Bewertung aufgefordert, jeweils positive und negative Aspekte im Detail zu benennen. Dabei lobten die meisten Schülerinnen und Schüler explizit die entspannte Arbeitsatmosphäre, die aus der Möglichkeit resultierte Arbeitsabläufe individuell zu bestimmen (beispielsweise die Planung der Pausen). Ebenso positiv wurde die hohe Verantwortung für einzelne Teile des Projektes gewertet. Dazu zählen die Organisation der Gruppenarbeit, die Datenanalyse und Präsentation sowie die Entwicklung und Aneignung technischer Fertigkeiten. Gleichsam erfreulich wurde der Kompetenzerwerb hinsichtlich Geographischer Kenntnisse und die erzielten „fast“ professionellen Ergebnisse eingestuft. Neben weiteren positiven Aspekten formulierten die Projektteilnehmer trotz des im Gesamteindruck guten Abschneidens der Methode sehr fundierte Kritik an einzelnen Phasen und den Sozialformen. Ein wesentlicher Kritikpunkt war die fehlende oder inkompetente Betreuung der Arbeit durch die Lehrenden, die dazu führte, dass sich die Schülerinnen und Schüler „teilweise etwas alleine gelassen gefühlt haben.“ Gerade bei schwierigen technischen Nachfragen hätten die Schüler gerne auf die kompetente Fachberatung des Lehrers zurückgegriffen, nicht zuletzt um durch kleine, aber entscheidende Hilfestellungen Zeit zu sparen. So jedoch ging viel Zeit durch mühseliges Ausprobieren verloren, das gleichsam wenig zum Lernerfolg der Gruppe beigetragen hat, da in der Regel nur ein Schüler mit der Lösungsfindung betraut war. Abgesehen vom zu geringen technischen Wissen aller Projektteilnehmer führten die Befragten den Computer selbst als Problemquelle an: Dem Gerät wurde teilweise ein zu hoher Stellenwert eingeräumt. Gleichsam nahmen die Schüler ein Motivationsgefälle zwischen denen, die am Computer arbeiteten und denen, die sonstige Aufgaben zu erledigen hatten, wahr. Auch wurde die ungerechte Verteilung der Arbeit innerhalb der Gruppen und die damit verbundene unterschiedliche Belastung kritisiert. Einzelne Schüler gaben sogar an, dass sie sich phasenweise gelangweilt haben und das arbeitsteilige Vorgehen wenig effektiv gewesen sei. Im Zeitbudget hätten sich die Schüler eine Verschiebung der Aktivitäten zugunsten der Arbeit im Gelände gewünscht. In Form des GIS wurde ein Werkzeug der Geographie in den schulischen Erdkundeunterricht eingebunden, das bislang im Erdkundeunterricht an den Schulen kaum eine Rolle spielt. Mit der Nutzung einer weit verbreiteten und im wissenschaftlichen Kontext eingesetzten Technologie lernten die Schüler nicht nur die komplexe Technik kennen, sondern gewannen auch einen weitergehenden Einblick in die Fachstrukturen der Geographie, ihre Arbeitsweise und aktuelle Forschungsansätze. Damit einher ging die Hoffnung auf eine positive Einstellungsveränderung gegenüber dem Unterrichtsfach. Immerhin bekundeten 13% eine Steigerung ihres Interesses an der Geographie nach der Arbeit mit dem GIS. Im Sinne des Faches sehr erfreulich ist die Tatsache, dass immerhin fast zwei Drittel der Schülerinnen und Schüler angaben, „nach wie vor interessiert zu sein.“ Abgesehen von den Unentschlossenen äußerten nur 8% Missmut: „Nein, nicht einmal GIS konnte mein Interesse steigern.“

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Project work positive aspects working independently relaxed atmosphere research like work PC integration teamwork field work and excursions breaks if needed real Geography good preparation for University interesting results colourful acquisition of new competences

negative aspects various working speed missing intensity GIS - software insufficient care too time consuming unjust distribution of workload overuse of computer teacher´s incompetence (missing technical support)

© GCF 2004

Abbildung 51 negative Projektarbeit

Positive und Aspekte der Did your interest in Geography change as a consequence of the implementation of GIS?

10%

Yes, I am more interested now

13%

8%

No, I am still interested

No, not even GIS could increase my interest

69%

undecided

Abbildung 52 Verändertes Interesse an der Geographie? Die Gretchenfrage der Untersuchung „Würden Sie heute noch einmal an dem Projekt teilnehmen wollen, wenn Sie wüssten, wie es in etwa verlaufen würde?“ beantworteten 92,5% der Beteiligten mit ja. Die Projektarbeit wird also insgesamt positiv bewertet. Student´s judgement 25 20 15 10 5 0 very good

good

all in all OK

individual research project

just satisfying

project w ork as a w hole

92,5% of the students involved would participate in another GIS project

105

bad

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Abbildung 53 Gesamteinschätzung des GIS-Projektes

4.4. „Lessons learned“ – Das kann oder muss besser werden Die größten Probleme erwuchsen aus der Arbeitsorganisation, der Größe der Projekte und dem komplizierten Handling der GIS-Software. Die Überwindung der technischen Schwierigkeiten entzieht sich weitgehend dem Einfluss der Unterrichtenden, doch können EMail-Eingaben und Erfahrungsberichte durchaus eine sinnvolle Hilfestellung für die Softwarehersteller bilden, die erfahrungsgemäß dankbar und positiv auf fundiert vorgetragene Anwenderkritik reagieren. Dies zeigt nicht zuletzt auch das Beispiel ArcView, das inzwischen in Form verschiedener Folgeprodukte (z.B. ArcGIS) erheblich verbessert wurde. Nunmehr gilt es auch den Schulen kostengünstige Lösungen anzubieten, die eine einfachere Bedienung und Installation ermöglichen. Flankierend sollten die Bemühungen um einen Ausbau kostenlos verfügbarer Online-GIS-Ressourcen intensiviert werden wie sie von der Universität Mainz in Zusammenarbeit mit dem Landesmedienzentrum Rheinland Pfalz entwickelt werden. Können bislang nur die vorgegebenen Daten analysiert werden, sollten künftig auch Werkzeuge zur Eingabe eigener Daten angeboten werden. Dies scheint technisch machbar und wäre für den schulischen Gebrauch sehr hilfreich, zumal aufwändige Installationsvorgänge dann wegfallen und das Internet quasi an allen Schulen problemlos im Unterricht genutzt werden kann. Bis dato bleiben die Lehrenden allerdings zur Bearbeitung im Gelände gewonnener Daten auf käuflich zu erwerbende Softwarelösungen angewiesen. Die Erfahrung zeigt, dass eine intensive Einarbeitung der Lehrerinnen und Lehrer in die GIS-Software unabdingbare Voraussetzung für einen erfolgreichen Projektverlauf ist. Obgleich auch die Schülerinnen und Schüler schließlich in die Technik hineinfinden, wäre in vielen Fällen eine qualifizierte Hilfestellung dienlich gewesen. Ebenso verbesserungswürdig erscheint das Angebot an unterrichtsbegleitenden Materialien mit vorformulierten Übungsaufgaben und unmittelbar während der Arbeit mit dem GIS abrufbaren Begleittutorials. Trotz intensiver Bemühungen um die Installation des GIS kam es zuweilen zu Systemabstürzen und unvorhergesehen technischen Schwierigkeiten. Abgesehen vom wohlgemeinten Ratschlag die Funktionsfähigkeit des GIS im Vorfeld des Unterrichts so gründlich als irgend möglich zu testen, sollten Lehrende, insbesondere wenn das erste Mal mit der Software gearbeitet wird, alternative, nicht computergestützte, Unterrichtsplanungen bereithalten. Sehr positiv, aber gleichsam noch optimierbar, sind die Erfahrungen im Bereich der schülerzentrierten Unterrichtsphasen. Je nach Vertrautheit mit freieren Unterrichtsarrangements müssen allerdings bereits im Vorfeld genaue Absprachen zur Arbeitsgestaltung getroffen werden. Dazu bietet es sich an, im Plenum Fragen der gruppeninternen Arbeitsorganisation sowie des zeitlichen Ablaufs ausführlich zu erörtern. Entsprechende Diskussionsergebnisse sollten schriftlich festgehalten werden und für alle Gruppen verbindliche Standards darstellen. Dieses Vorgehen kann dazu beitragen Arbeitsbelastungen gerechter zu verteilen und allen beteiligten Schülern gleiche Rechte bei 106

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ der Arbeit mit dem Computer zu garantieren. Insbesondere sollte den Schülern ein Rotationssystem anempfohlen werden, damit möglichst viele auch mit dem GIS in Kontakt treten können und das in der Befragung herausgestellte Motivationsgefälle kompensiert wird. Einen besonders problematischen Aspekt, den es noch zu erwähnen gilt stellt die Rollenverteilung dar. In allen durchgeführten Projekten konnte nicht nur die Einarbeitung einiger weniger, besonders computerkompetenter Schüler in das GIS beobachtet werden, sondern überdies auch die fast klischeehafte Ausbildung markanter geschlechtspezifischer Verhaltensmuster. Durchweg arbeiteten die Jungen am Computer, während die weiblichen Kursteilnehmer mit anderen Aufgaben betraut wurden. Dieser Missstand wurde im Nachhinein von fast allen Schülerinnen bemängelt und könnte ebenfalls durch ein zu etablierendes Rotationssystem abgeschaltet oder gemindert werden. Ein alternativer Vorschlag animierte zur Bildung gleichgeschlechtlicher Gruppen. Beide Verfahren gilt es im GIS-gestützten Unterricht auf ihre Wirksamkeit hin zu testen. Im Übrigen haben sich Gruppengrößen von jeweils 3-6 Schülerinnen und Schülern bewährt. Sofern es beabsichtigt ist eine einführende Schulung durchzuführen, sei auf zwei wesentliche Erkenntnisse verwiesen. Um eine enge Verquickung mit der späteren Arbeit zu gewährleisten, empfiehlt es sich, bereits in der Schulung mit Daten zu arbeiten, die auch für das eigentliche Projekt inhaltliche Relevanz aufweisen. Ferner führen bereits Pausen von wenigen Tagen zwischen Schulung und Projekt dazu, dass wesentliche technische Fertigkeiten verloren gehen. Gleiches gilt auch für längere Projektunterbrechungen, zum Beispiel durch Ferien oder Feiertage. Nicht zuletzt bedingt durch die Auswahl zu komplexer Themen, verblieb am Ende der Arbeitsphasen zu wenig Zeit, die Ergebnisse gründlich im Plenum zu vergleichen und einer kritischen Reflexion zu unterziehen. Einen häufig geäußerten zentralen Kritikpunkt bildete das Fehlen ausgiebiger Abschlussdiskussionen. Aus Sicht des Lehrenden wäre es zur Optimierung künftiger GIS-Projekte zudem sinnvoll, die gesamte Arbeitsphase im Nachhinein einer gründlichen Metareflexion zu unterziehen, bei der die Schülerinnen und Schüler nicht nur inhaltliche, sondern vor allem auch methodische Kritik anbringen können. Obwohl im Zuge derartiger Auswertungsgespräche auch den Schülern verbesserte Lernwege und Arbeitsweisen verdeutlicht werden können, greifen diesbezügliche Unterrichtsphasen erfahrungsgemäß oft zu kurz. Ausbauwürdig und effektiv ist die enge Kooperation zwischen GIS-Profis, Lehrern und Schülern. Dabei müssen die erfahrenen GIS-Nutzer nicht zwangsläufig aus dem Bereich der Hochschule stammen, denn auch Firmen zeigen eine hohe Bereitschaft, mit den Schulen zusammenzuarbeiten. Auf entsprechend positive Synergieeffekte muss an dieser Stelle nicht näher Bezug genommen werden. Ebenfalls bewährt hat sich die Einbindung und Verarbeitung selbständig im Gelände erkundeter Sachverhalte, da sich im Gegensatz zur Arbeit mit vorgegebenen Datensätzen eine weitaus höhere Motivation zum Einsatz des GIS abzuzeichnen scheint. Allerdings besteht leicht die Gefahr sich zu „verzetteln“. Um den verbreiteten lehrerzentrierten nicht durch computerzentrierten Unterricht zu ersetzen, sei die verstärkte Einbindung weiterer externer Materialien wie Fotos, Buchtexte oder Zeitungsmeldungen und die Schaffung computerfreier Unterrichtsphasen empfohlen. 107

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Der Einsatz geographischer Informationssysteme im Unterricht hält gewiss noch viele weitere liebsame oder unliebsame Überraschungen bereit. Sachdienliche Hinweise nehmen die Verfasser gerne entgegen!

5 Ausblick Der jüngst (Ende 2004) in die Diskussion eingebrachte Rahmenlehrplan Erdkunde der Sekundarstufe I für Berliner und Brandenburger Schulen nennt GIS als inhaltliche Zielkategorie des Unterrichts und greift damit einen Trend auf, der auch in anderen Bundesländern und im europäischen Kontext verfolgt wird. Doch grau ist alle Theorie, solange es an Lehrerinnen und Lehrern fehlt, die über ausreichende Kompetenzen im Umgang mit der Software verfügen! Geeignete Fort- und Ausbildungsstrukturen fehlen flächendeckend. Insofern dürfte der wünschenswerte Einzug moderner Geoinformationstechnologien in den Geographieunterricht bundesdeutscher Schulen zumindest mittelfristig nicht zu erwarten sein und ein Einsatz der Technik weiterhin auf das Engagement einzelner Akteure beschränkt bleiben. Diesen wiederum bieten sich allerdings hervorragende Chancen ihre Schulen für den nationalen und internationalen Wettbewerb fit zu machen, da GIS einen soliden Baustein zur eingeforderten Schärfung schulspezifischer Profile bilden. Erwartet werden kann in diesem Kontext die Aufnahme der fachverbindenden Arbeit mit GIS in schuleigene Curricula, um Schulen beispielsweise einen geowissenschaftlichen Schwerpunkt zu geben. Darüber hinaus könnten im verstärkten Maße GISArbeitsgemeinschaften oder internationale Schulkooperationen etabliert werden, die ebenfalls dem Schulimage zum Vorteil gereichen dürften und Lehrerinnen und Lehrer anderer Fächer einbinden. Erfahrungsgemäß stoßen ja insbesondere öffentlichkeitswirksame Aktivitäten auf offene Schulleiterohren. GIS können in diesem Kontext durchaus auch als Möglichkeit verstanden werden, die besonderen Stärken unseres Faches als geowissenschaftliches Zentrierungsfach werbewirksam zu vermarkten. Erste Berührungspunkte GIS an den Schulen zu etablieren, können neben Arbeitsgemeinschaften auch Facharbeiten oder sogenannte besondere Lernleistungen darstellen, bei denen Themen der Geographie mit dem fachspezifischen Instrumentarium bearbeitet werden. Ein weiteres Feld bilden Projektvorhaben im Rahmen der Initiative „Jugend forscht“ oder anderer Wettbewerbe. Abgesehen von der Ausschöpfung schulinterner Potenziale bedarf es weiterer Bemühungen den GIS-Einsatz auf nationaler und europäischer Ebene voranzubringen. Wie auf lokaler Ebene sind auch hier die Pioniere im besonderen Maße gefordert, sinnvolle, das heißt abgestimmte, effektive und nachhaltigkeitswirksame Rahmenbedingungen zu entwerfen. Primär geht es darum vorhandene Foren zu nutzen und Netzwerke zum Informationsaustausch auszubauen. Bereits der Blick zu unseren nördlichen Nachbarn, allen voran Dänemark und Finnland, zeigt, wie groß inzwischen die diesbezüglichen Defizite der deutschen Bildungslandschaft geworden sind. Es gilt Erfahrungen zu nutzen, um unnötige Reibungsverluste bei der weiteren Einbindung von GIS in den Unterricht zu vermeiden.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ Die Kooperation mit den benachbarten Ländern stellt auch im Kontext des Bologna Prozesses und einer Annäherung der Bildungsstandards europäischer Schulen eine sinnvolle Ergänzung der nationalen Anstrengungen dar. Im Sinne der europaweit sicherzustellenden Chancengleichheit der Schülerinnen und Schüler besteht auf unterschiedlichen Ebenen Klärungsbedarf. Insbesondere die didaktischen „W-Fragen“ sollten Gegenstand transnationaler Besprechungen sein. Gerade die curriculare Planung eines föderalistisch organisierten Staatsgefüges, in dem derzeit jedes Bundesland auch für den Einsatz Geographischer Informationssysteme eigene Überlegungen anstellt und die dazu passenden Richtlinien publiziert, dürfte von Empfehlungen profitieren, die gemeinsam mit europäischen Nachbarländern formuliert werden. Auf der Basis des reichen Erfahrungsschatzes mehrjähriger GIS-Nutzung in den Schulen der Vereinigten Staaten von Amerika und Kanadas wurden für die englischsprachigen Nutzer im nordamerikanischen Raum einige erprobte und didaktisch fundierte Handreichungen publiziert (z.B. MALONE, Lyn (2003): Mapping our World), deren unterrichtlicher Einsatz bei Lehrern eine hohe Wertschätzung genießt, da die Materialien gut strukturiert sind und das Niveau der GIS-Übungen jeweils altersadäquat dosiert ist. Vergleichbare Werke in anderen europäischen Sprachen existieren bislang nicht, doch darf angenommen werden, dass in den nächsten Jahren auch den europäischen Lehrerinnen und Lehrern vergleichbare Unterrichtshilfen zur Verfügung stehen. Alles in allem dürfte das Segment der Geoinformationstechnologien in den kommenden Dekaden im Kontext geowissenschaftlicher Forschung und anwendungsbezogener Nutzung weiter deutlich an Bedeutung gewinnen und insofern auch die Schulen berühren. In Verbindung mit den „etablierten“ Themen des Geographieunterrichts, aber auch unter Berücksichtigung aktuellster, hochrelevanter geowissenschaftlicher Themen, die bislang im Geographieunterricht nur spärlich oder gar nicht behandelt werden, tragen GIS dazu bei, die Geographie in den Schulen neu, d.h. besser zu positionieren.

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GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

6 Literatur ALIBRANDI, Marsha (2003): GIS in the Classroom. Using Geographic Information Systems in Social Studies and Environmental Science. Portsouth NH. AUDET, Richard/ GAIL, Ludwig (2000): GIS in Schools. Redlands. BILL, Ralf (1999): Grundlagen der Geoinformationssysteme. Heidelberg. BILL, Ralf: GIS education in Germany: a survey and some comments. In: GREEN, David R. (ed.) (2001): GIS: a sourcebook for schools. London/New York. pp. 175-183. BILL, Ralf: Geoinformationssysteme – Raumbezogene Informationen verarbeiten und anwenden. In: Geographie und Schule (2002), H. 139, S. 3-9. BLOOM, Benjamin S. (Hg.) (1976): Taxonomie von Lernzielen im kognitiven Bereich. Weinheim. ENGLISH, Kim Z. / FEASTER, Laura S. (2003): Community Geography. GIS in Action. Redlands. FALCONER, Allan / FORESMAN, Joyce (ed.) (2002): A System for Survival. GIS and Sustainable Development. Redlands. FALK, Gregor C.: Das Diercke GIS im projektorientierten Unterricht. In: SCHLEICHER, Yvonne (Hg.) (2004a): Computer Internet und Co. im Erdkundeunterricht, S. 191-210. FALK, Gregor C. (2004b): Didaktik des computerunterstützten Lehrens und Lernens. Illustriert an Beispielen aus der geographieunterrichtlichen Praxis. Berlin. FALK, Gregor C.: Diercke GIS an Berliner Schulen. In: Geographie in der Schule (2002), H. 2, S. 31-33. FALK, Gregor C. / HOPPE, Wilfried: GIS- Ein Gewinn für den Geographieunterricht? Überlegungen zum Einsatz moderner Geoinformationssysteme im Unterricht. In: Praxis Geographie (2004), H. 2, S. 10-12 FALK, Gregor C.: GIS in der Unterrichtspraxis - Schüler erkunden Londons Bankside. In: GIS (2002), H.12, S. 49-52. FALK, Gregor C.: GIS macht Schule - Gedanken zum unterrichtlichen Einsatz geographischer Informationssysteme am Beispiel des Diercke GIS. In: Geographie in der Schule (2001), H. 1, S. 16-19. FALK, Gregor C.: Internetunterstützter Geographieunterricht- Potenziale und Grenzen. In: Geographie und Schule (2004), H.147, S. 8-15 FALK, Gregor C. / NÖTHEN, Eva: Lärm. Schüler erforschen mit GIS stadtökologische Phänomene. In: Praxis Geographie (2004), H. 2, S. 35-38 GREEN, David R. (ed.) (2001): GIS: a sourcebook for schools. London/New York. HAUBRICH, Hartwig (Hg.) (1997): Didaktik der Geographie Konkret. Oldenburg HEIM, Bernhard (2004): SchulGIS. (www.lehrer.online.de) HOPPE, Wilfried: Zum Potenzial Geographischer Informationssysteme im Geographieunterricht. In: Geographie und ihre Didaktik (2002), H. 3, S. 113-142. KLIPPERT, Heinz (2001): Mit Methode zur Fachkompetenz. In: Geographie und Schule, H. 131, S. 12-18. 110

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________ KROß, Eberhardt: Hochschulgeographie und Schulgeographie. Herausforderungen für die Geographiedidaktik. In: Geographie heute (2002), H. 200, S. 42-45. LUDWIG, Matthias: Projektorientierter Mathematikunterricht Folge 1. In: Mathematik in der Schule (1996), H. 34, S. 5ff. MALONE, Lyn et al. (2003a): Community Geography. GIS in Action. Redlands. MALONE, Lyn et al. (2003b): Mapping our World. GIS Lessons for Educators. Redland. MEYER, Hilbert (2000a): Unterrichtsmethoden. Band I: Theorieband. Frankfurt am Main. MEYER, Hilbert (2000b): Unterrichtsmethoden. Band II: Praxisband. Frankfurt am Main. MUND, Jan-Peter / SCHÄFER, Dirk: Geographische Informationssysteme. In: Geographie heute (2001), H. 195, S. 16-17. PRENZEL, Manfred. / SCHIEFELE, Hans.: Motivation und Interesse. In: ROTH, L. (Hg.): Pädagogik. Handbuch für Studium und Praxis (2001), S. 919-930. RICHTER, Björn: Unterrichten mit GIS – eine neue Perspektive für die Geographie? In: Praxis Geographie (1999), H. 5, S. 39. RINSCHEDE, Gisbert (2003): Geographiedidaktik. Paderborn. SAUERER, HANS / BEHR, Franz-Joseph (1997): Geographische Informationssysteme. Eine Einführung. Darmstadt. SCHÄFER, Dirk (Hg.) (2004): Geoinformation und Geotechnologien. Anwendungsbeispiele aus der modernen Informations- und Kommunikationsgesellschaft. (Mainzer Geographische Studien 52). Mainz. SCHÄFER, Dirk / DOMRÖS, Manfred: Der Indische Ozean im globalen ZirkulationsgeschehenDarstellungen im Atlas, als Kartenbeilage und mit einem WebGIS. In: Geographische Rundschau (2005), H. 4, S. 66-72 SCHÄFER, Dirk / ORTMANN, Gerhard: GIS im Erdkundeunterricht (Teil II) Aller Anfang ist schwer! In: Geographische Rundschau (2002a), H. 6, S. 58-62 SCHÄFER, Dirk / ORTMANN, Gerhard: GIS im Erdkundeunterricht (Teil III) Die Mühe lohnt sich! In: Geographische Rundschau (2002b), H. 7/8, S. 59-63 SCHÄFER, Dirk / ORTMANN, Gerhard: GIS macht vieles einfacher. GIS im Erdkundeunterricht (Teil I). In: Geographische Rundschau (2002c), H. 4, S. 52-56 SCHLEICHER, Yvonne: GIS- Geographische Informationssysteme. In: SCHLEICHER, Yvonne (Hrsg.) (2004): Computer Internet und Co. im Erdkundeunterricht. S. 188-190. SCHLEICHER, Yvonne: SchulGIS- ein Lernprogramm von der Kartierung bis zur eigenen GISKarte. In: Schleicher, Yvonne (Hrsg.) (2004): Computer Internet und Co. im Erdkundeunterricht. S. 211-218. SCHMIDT-WULFFEN, Wulf (1999): Schüler- und Alltagsweltorientierung im Erdkundeunterricht. Gotha SIEBERT, Horst (1999): Pädagogischer Konstruktivismus - eine Bilanz der Konstruktivismusdiskussion für die Bildungspraxis. Neuwied. TERHART, Ewald (1999): Konstruktivismus und Unterricht. In: Zeitschrift für Pädagogik 45, S. 629-647. WOLFF, Dieter (1997): Lernen lernen. Wege zur Autonomie des Schülers. In: Lernmethoden Lehrmethoden. Wege zur Selbständigkeit. Friedrich Jahresheft XV, S.106-108. 111

GIS in der Schule ___________________________________________________________________________

7 GIS im Internet Albert-Einstein-Oberschule http://www.aeo.de Adlershof http://www.adlershof.de http://www.advisory-unit.org.uk/aeGIS3/aeGIS_home.html ArcView Tutorial http://castafiore.uni-muenster.de/vorlesungen/av_tutor_1.2/start.htm Dachverband GIS (DDGI) http://www.ddgi.de/ddgi/index.html Diercke GIS http://www.diercke.de/gis/gis.html Diercke GIS bei GW Unterricht http://www.gw.eduhi.at/programm/dierkgis/diercke.htm ESRI http://www.esri.com/ ESRI Schulseite: http://www.esri-germany.de/schule/ Geologic http://www.geologic.at/ GIS an Maturitätsschulen http://www.afd.unibe.ch/texte/gis_schwarb.html GIS i folkeskolen http://www.itmf.dk/itmf160/ GIS in der Unterrichtspraxis http://www2.rz.hu-berlin.de/geo/di/texte/gisupraxis.pdf GIS in der Schule (Uni Bremen) http://www-user.uni-bremen.de/~jstuke/ GIS macht Schule http://www2.rz.hu-berlin.de/geo/di/texte/gisschule.pdf GIS macht Schule http://www.bndlg.de/%7Emwolf/vortrag/braunschweig GIS-News http://www.gis-news.de/gis/by_topic.htm GIS-Portal http://alp.dillingen.de/projekte/gis/ GIS Tutorial 3.0 http://www.gis-tutor.de/ GIS Tutorial von Dr. Benedikt http://tutorial.geologic.at/ GOGIS http://www.gogis.dk/ Gustav-Heinemann-Oberschule http://www.gho-berlin.cidsnet.de Käthe-Kollwitz-Oberschule http://www.kkos.net Kingston College http://blackboard.kingston-college.ac.uk Lehrer Online http://www.lehrer-online.de/ National Curriculum Online http://www.nc.uk.net/servlets/Subjects?Subject=Gg NCGIA CoreCurriculumGIS http://www.ncgia.ucsb.edu/education/curricula/giscc/giscc.html Nelly-Sachs-Oberschule http://www.nelly-sachs-gymnasium.de SchulGIS http://www.didgeo.ewf.uni-erlangen.de Storchenzug (Online GIS) http://www.naturdetektive.de/ WEBGIS Schule http://www.webgis-schule.de/

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8 Adressen Arc View ESRI Geoinformatik GmbH Ringstraße 7 D-85402 Kranzberg Telefon 08166- 677 0 Telefax 08166- 677 111 E-Mail [email protected] URL: http://ESRI-Germany.de Diercke GIS Westermann Schulbuchverlag GmbH Diercke GIS Redaktion (FG1) Georg-Westermann-Allee 66 D-38104 Braunschweig Telefon: 0531- 708 312 Telefax: 0531- 708 329 E-Mail: [email protected] URL: http://www.diercke.de/gis/gis.html SchulGIS Software für Geographie Lehrstuhl Didaktik der Geographie Universität Erlangen-Nürnberg Regensburger Str. 160 D-90478 Nürnberg Telefon: 0911- 5302524/-523/-587 Telefax: 0911- 4010212 E-Mail: [email protected] URL: http://www.schulgis.de

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