Category: Lernmodul

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10 11 12 13 8 Fach Informatik Klasse Lernmodul Material

Wie lernt KI?
Neuronale Netze verstehen mit Satellitenbildern

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Künstliche Intelligenz nimmt in unserem Alltag – und auch im Leben von Schüler:innen – einen immer größeren Raum ein. Bildbasierte KI-Systeme werden heute unter anderem in der Navigation, der Umweltüberwachung, im Katastrophenschutz, in der Landwirtschaft, in der Stadtplanung sowie in sozialen Medien eingesetzt. Daher ist es wichtig, dass Schüler:innen diese Informatiksysteme nicht nur anwenden, sondern auch verstehen, analysieren und kritisch bewerten können.

Ziele

Die Schüler:innen sollen …

  • erklären, wie Bilddaten für KI-Systeme aufbereitet und kategorisiert werden,
  • den Zusammenhang zwischen Trainingsdaten, Modell und Ergebnisqualität verstehen,
  • den Aufbau und die Funktionsweise eines einfachen neuronalen Netzes beschreiben,
  • Veränderungen im neuronalen Netzwerk mit dem Trainingsprozess in Beziehung setzen,
  • die Funktionsweise bildbasierter Klassifikationssysteme erläutern,
  • typische Fehler, Verzerrungen und Grenzen von KI-Systemen erkennen,
  • gesellschaftliche Einsatzmöglichkeiten sowie mögliche Risiken reflektiert beurteilen.
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10 11 12 Copernicus Fach Geographie Informatik Klasse Lernmodul Material

Valvurid kosmoses-
Õppimine satelliidipiltide abil

Käesolev brošüür annab selge ülevaate Maa seirest Euroopa Copernicus programmi raames. Brošüür tutvustab Sentinel-satelliite – „kosmoses asuvaid valvureid” – ja nende ülesandeid Maa kliima, keskkonna ja muutuste seirel. Lisaks tehnilistele põhialustele, nagu resolutsioon, spektrid ja piltide tõlgendamine, näitab brošüür praktilisi näiteid satelliitpiltide kasutamise kohta koolitundides, näiteks geograafia, bioloogia, füüsika või infotehnoloogia tundides. Samuti selgitab brošüür praeguseid haridusprojekte, vabalt kättesaadavaid andmeportaale ja tarkvaravahendeid, nagu SNAP. Seega pakub brošüür väärtuslikke ideid satelliidiandmete kasutamise kohta klassiruumis meediapädevuse, kriitilise mõtlemise ja praktilise õppimise edendamiseks.

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10 11 12 Copernicus Fach Geographie Informatik Klasse Lernmodul Material

Gardiens de lespace-
Apprendre avec des images satellites

Cette brochure présente de manière claire l’observation de la Terre dans le cadre du programme européen Copernicus. Elle décrit les satellites Sentinel – les « Sentinelles de l’espace » – et leurs missions d’observation du climat, de l’environnement et des changements sur Terre. Outre les notions techniques de base telles que la résolution, les spectres et l’interprétation des images, la brochure présente des exemples concrets d’utilisation des images satellites dans les cours scolaires, par exemple en géographie, en biologie, en physique ou en informatique. Elle présente également des projets éducatifs en cours, des portails de données librement accessibles et des outils logiciels tels que SNAP. La brochure fournit ainsi des idées précieuses sur la manière dont les données satellitaires peuvent être utilisées en classe pour promouvoir l’éducation aux médias, la pensée critique et l’apprentissage pratique.

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10 11 12 Copernicus Fach Geographie Informatik Klasse Lernmodul Material

Sentinels in Space-
Learning with Satellite Images

This booklet provides a clear introduction to Earth observation with the European Copernicus programme. It introduces the Sentinel satellites – the “Sentinels in Space” – and their tasks in observing the climate, environment and changes on Earth. In addition to technical basics such as resolution, spectra and image interpretation, the booklet shows practical examples of how satellite images can be used in school lessons – for example, in geography, biology, physics or computer science. It also explains current educational projects, freely available data portals and software tools such as SNAP. The booklet thus provides valuable ideas on how satellite data can be used in the classroom to promote media literacy, critical thinking and practical learning.

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10 11 12 Copernicus Fach Geographie Informatik Klasse Lernmodul Material

Wächter im All-
Lernen mit Satellitenbildern

Dieses Booklet bietet einen anschaulichen Einstieg in die Erdbeobachtung mit dem europäischen Copernicus-Programm. Vorgestellt werden die Sentinel-Satelliten – die „Wächter im All“ – und ihre Aufgaben bei der Beobachtung von Klima, Umwelt und Veränderungen auf der Erde. Neben den technischen Grundlagen wie Auflösung, Spektren und Bildinterpretation zeigt das Heft praxisnahe Beispiele, wie Satellitenbilder im Schulunterricht eingesetzt werden können – etwa in Geographie, Biologie, Physik oder Informatik. Zudem werden aktuelle Bildungsprojekte, frei verfügbare Datenportale und Software-Tools wie SNAP erläutert. So liefert das Booklet wertvolle Impulse, wie Satellitendaten zur Förderung von Medienkompetenz, kritischem Denken und praxisnahem Lernen im Unterricht genutzt werden können.

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10 11 12 Copernicus Fach Geographie Klasse Lernmodul Material

Metaaniheite tuvastamine
satelliidipiltide abil

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Metaan (CH4) on tugev kasvuhoonegaas. Selle peamised heitkogused pärinevad põllumajandusest, fossiilkütuste põletamisest ja jäätmemajandusest. Ülemaailmne metaani kontsentratsioon atmosfääris on aastakümneid suurenenud. Alates 2006. aastast on selle sisaldus suurenenud ligikaudu 7%. Kiireim viis heitme vähendamiseks on kontrollida fossiilkütuste käitlemist. Satelliidipiltide abil on võimalik tuvastada selliseid ettearvamatuid ja lühiajalisi lekkeid nagu torujuhtmete ja gaasiväljade lekked.
Hollandi kosmoseuuringute instituut kasutab oluliste reostuskollete kaardistamiseks satelliidipiltide ja tehisintellekti abi. 2023. aasta jaanuaris avastati 192 reostuskollet, enamus neist asus Aasias

Metaan (CH4) on tähtis kasvuhoonegaas ja nagu teistegi kasvuhoonegaaside puhul on väga oluline selle gaasi hulga jälgimine ja vähendamine. Selle õppematerjali läbimise järel oskavad õpilased ise kaugseire vahenditega metaani hulka erinevates geograafilistes piirkondades jälgida ja teavad, kuidas leida metaani võimalike allikate kohta infot.

objectifs: Õpilased …

  • on võimelised kasutama kaugseirevahendeid metaani (või muu) heite tuvastamiseks;
  • oskavad kirjeldada looduslikku metaanisisaldust;
  • oskavad otsida põhjust, miks metaaniheide võib olla liiga suur;
  • mõistavad tehnoloogia ja reaalteaduste olulisust igapäevaelus.
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7 8 9 Fach Geographie Klasse Lernmodul Material

Tsunami – wenn Wellen alles ändern

Naturkatastrophen gefährden Lebensräume: Siedlungen werden zerstört, landwirtschaftliche Flächen überflutet, Küstenlinien verändern sich. Besonders eindrucksvoll lässt sich dies anhand von Satellitenaufnahmen nachvollziehen. Indem die Schülerinnen und Schüler diese Bilder interpretieren, sind sie in der Lage, Risiken und Schäden für Natur und Menschen zu erkennen und zu bewerten. Zentrales Thema dieser Unterrichtseinheit ist der Tsunami des Jahres 2004 im Indischen Ozean. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit einem interaktiven Computer-Modul.

Klassen: 7, 8, 9

Bearbeitungszeit: 3 – 4 Stunden

Niveau: leicht

Voraussetzungen: keine

Themen: Change Detection, Erdbeben, Klassifikation, Naturgefahren, Schadensermittlung, Tsunami

Autoren: Roland Goetzke, Henryk Hodam, Caroline Kraas, Kerstin Voß

Ziele: 

  • Die Bedeutung von Naturgefahren soll erkannt werden.
  • Die Raumwahrnehmung und -bewertung soll geschult werden.
  • Entstehungsmöglichkeiten und Ursachen von Tsunamis sollen beschrieben werden können.
  • Die Fernerkundung als Möglichkeit zur Schadensermittlung soll kennen gelernt werden.
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10 11 12 13 Fach Geographie Klasse Lernmodul Material

Städte der Welt aus der Luft begriffen

Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit den unterschiedlichen Strukturen von Städten in vier verschiedenen Kulturräumen der Erde. Das Lernmodul ist so aufgebaut, dass die Schüler/Innen in einem ersten Teil mehr über die Entwicklung und innere Differenzierung von Städten aus Mitteleuropa, den USA, Südamerika und den sozialistischen Staaten erfahren. Anhand von Schrägluftbildern und schematischen Illustrationen können sich die Schüler/Innen eigenständig über die kulturgenetische Entwicklung der ausgesuchten Stadtmodelle informieren. Im nächsten Schritt erfolgt der praktische Teil. Hier stehen den Schüler/Innen vier hochaufgelöste Echtfarben-Bilder des RapidEye-Satelliten zur Verfügung. Sie können diese Bilder mit Hilfe der so genanten „Edge Detection“ (Kantendetektion) bearbeiten. So werden Kanten und Linien hervorgehoben, Flächen dagegen treten in den Hintergrund. Anhand der sich abzeichnenden Struktur, können die Schüler/Innen das Wissen über die spezifische Stadtentwicklung und der inneren Differenzierung der ausgesuchten Kulturräume anwenden und versuchen Gemeinsamkeiten wie Unterschiede zwischen Realität und Idealtyp festzustellen.

Klassen: 10, 11, 12, 13

Bearbeitungszeit: 1 Stunde

Niveau: fortgeschritten

Voraussetzungen: keine

Themen: Kantendetektion, Kulturräume der Erde, Satellitenbilder, Stadtentwicklung, Stadtmodelle, Stadtstrukturen

Autoren: Andreas Rienow, Henryk Hodam, Ali Zubair Shah

Ziele: 

  • Stadtstrukturen sollen erkannt und beschrieben werden.
  • Stadtmodelle unterschiedlicher Kulturräume werden erörtert.
  • Sich mit Hilfe von Satellitenbildern räumlich orientieren können.
  • Anwendung der Bildbearbeitungsmethode zur Detektion von Kanten in einem Satellitenbild.
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7 8 Fach Geographie Klasse Lernmodul Material

Oasen – von nah und fern erkundet

Die Schülerinnen und Schüler lernen die grundlegenden Modelle von Oasentypen kennen. Das zentrale Element der Lerneinheit stellt das Beispiel der Flussoase dar. Auf der Grundlage eines Satellitenbildes können die Schülerinnen und Schüler interaktiv eine thematische Karte erstellen. Diese Karte wird anschließend mit dem Modell der Flussoase verglichen, um so die Unterschiede zwischen Modell und Wirklichkeit zu erfassen.

Klassen: 7, 8

Bearbeitungszeit: 1 – 2 Stunden

Niveau: einführend

Voraussetzungen: keine

Themen: Infrarot, Landnutzung/-bedeckung, Oasen, Thematische Karte

Autoren: Roland Goetzke, Henryk Hodam, Florian Thierfeldt, Kerstin Voß

Ziele: 

  • Die Schüler/Innen sollen die grundlegenden Modelle von Oasentypen beschreiben können.
  • Das Modell der Flussoase soll mittels Fernerkundung mit der Wirklichkeit verglichen werden.
  • Die angewendeten Fernerkundungsmethoden sollen anhand der zugrundeliegenden allgemeinen physikalischen und methodischen Grundlagen erklärt werden.
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7 8 9 Fach Geographie Klasse Lernmodul Material

Inner
tropische Konvergenz
zone

Die Vermittlung des komplexen Wirkungsgefüges der atmosphärischen Zirkulation und insbesondere der tropischen Zirkulation ist in den Lehrplänen deutscher Schulen fest verankert. Am Beispiel des Zusammenhangs zwischen der Vegetationsverlagerung im Laufe eines Jahres und dem Wasserdampf in der Atmosphäre lernen die Schülerinnen und Schüler im Lernmodul „Innertropische Konvergenzzone“ die Hadley-Zelle und die Innertropische Konvergenzzone kennen und bringen sie mit Druck- und Temperaturänderungen in Zusammenhang. Somit befindet sich das Lernmodul „Innertropische Konvergenzzone“ an der Schnittstelle zwischen Physik und Erdkunde in der Sekundarstufe I (Klassen 7-9).

Das Ziel der Unterrichtseinheit „Innertropische Konvergenzzone“ ist es, Schüler/Innen mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbständig Daten erheben und mit Hilfe einfacher Funktionen auswerten können. Als Datenquelle stehen ihnen drei Zeitschnitte von thematisch aufbereiteten Satellitenbildern zur Verfügung, aus dem sie Bildwerte auslesen können. Sie helfen den Schüler/ innen dabei, aus Wasserdampf und Vegetation die Lage der Innertropischen Konvergenzzone abzulesen.

Klassen: 7, 8, 9

Bearbeitungszeit: 1 Stunde

Niveau: aufbauend

Voraussetzungen: keine

Themen: Hadley-Zelle, Innertropische Konvergenzzone, Passatwinde, Vegetationszonen, Zeitreihen

Autoren: Annette Ortwein, Henryk Hodam

Ziele: 

  • Satellitenbilder und Zeitreihen interpretieren können
  • die innertropische Konvergenzzone erklären können
  • die Verlagerung der Vegetationszonen im Jahresverlauf erkennen können
  • den Zusammenhang zwischen Vegetationsverlagerung, atmosphärischem Wasserdampf und innertropischer Konvergenzzone beschreiben können
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