ISS Live

Vier Kameras am Columbus Labor der ISS beobachten unseren Planeten 24 Stunden am Tag. Das Projekt "Columbus Eye – Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" der Universität Bonn ist exklusiv für Europa an der Steuerung und am Empfang der Videos von der ISS beteiligt.

Livestream »

Unterricht

Die faszinierenden Ansichten von der ISS machen nur einen kleinen Teil des Columbus Eye Projektes aus. Basierend auf den Videos der vier Kameras präsentieren wir für Lehrerinnen und Lehrer Unterrichtsmaterialien rund um die spannende Erdbeobachtung von der ISS.

Materialien »

Video-Archiv

Das Archiv von „Columbus Eye“ macht einzigartige Highlights der ISS Kameras für jedermann zugänglich. Einfach anklicken und mit den Astronauten der ISS auf eine Reise über unsere Erde gehen. Die Videos stehen in SD- und HD-Qualität zum Download bereit.

Highlights »


Arbeitsblätter

Algenblüte im Trinkwasser

Jahrgangsstufe: 11-13

Algenblüten sind eine Bedrohung für die Gesundheit aller, die sich im betroffenen Gebiet aufhalten. In Süßwasserreservoirs gefährden sie die Trinkwasserversorgung, aber auch den Tourismus und die Fischerei. Ausgelöst werden sie zum einen von landwirtschaftlichen Praktiken, andererseits werden sie von den Folgen des Klimawandels noch verstärkt.

Spezielle Satellitenbilder, sogenannte Hyperspektraldaten, können dabei helfen, verschiedene Algenarten zu identifizieren und quantifizieren. In diesem Lernmaterial wird am Beispiel der Rekord-Algenblüte im Eriesee in 2011 dargestellt, wie Algenblüten mit den Hyperspektraldaten des ISS-Sensors HICO untersucht werden. Die SuS lernen sowohl, die Hyperspektraldaten zu interpretieren, als auch auf ihrer Basis Maßnahmen für den kurz- und langfristigen Schutz der Bevölkerung und Umwelt zu beschließen.

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Algenblüte”

Ziele: Die Schülerinnen und Schüler sollen…
• Hyperspektrale Bilder beschreiben, analysieren und interpretieren,
• Spektrale Signaturen und Indizes zur Identifikation von Schwebstoffen nutzen,
• Natürliche und anthropogene Veränderungen von Ökosystemen unterscheiden,
• Ökosystem-Veränderungen im Klimawandel diskutieren

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Aralkum – Vom See zur Wüste

Jahrgangsstufe 7-9

Der Rückgang des Aralsees und die Entstehung der Wüste Aralkum ist eines eindrücklichsten Beispiele für Desertifizierungsprozesse unserer Zeit. Das Arbeitsblatt “Aralkum – Vom See zur Wüste” ermöglicht es, die Entwicklung der Region der letzten 10 Jahre anschaulich anhand von ISS-Videos, Satellitendaten sowie Hintergrundinformationen zu den gesellschaftlichen und ökonomischen Prozessen nachzuvollziehen. Mit Hilfe der App “Aralkum” können die Schüler eigenständig in die Rolle der Forscher schlüpfen und selbstständig Prognosen erstellen.

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Aralkum”

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

• Satellitenbilder (ISS) interpretieren und räumlich zuordnen,
• die Aralseeregion und die in ihr stattfindenden Prozesse verorten,
• das Konfliktpotential Mensch-Natur erkennen und analysieren,
• die Erde als System mehrerer Teilsysteme verstehen und
• Prognosen der Wasserflächenentwicklung erstellen und kritisch bewerten

Die ZIP-Datei (2MB) enthält einen Lehrerkommentar und das Arbeitsblatt.

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Berge auf Mond und Erde

Jahrgangsstufe: 5-6

Die Schülerinnen und Schüler üben die für eine Aufgabenstellung wichtigen Informationen aus einem Text zu gewinnen und berechnen dann wie groß der Mount Everest und der Mons Huygens sind, bevor sie die beiden Berge miteinander vergleichen und in ein Verhältnis zueinander setzen. Das Arbeitsblatt ist optimal an die deutschen Mathematik-Lehrpläne angepasst und kann sowohl im Unterricht als auch als Hausaufgabe eingesetzt werden.

In der ColumbusEye-App können die Berge des Arbeitsblattes jetzt in 3D betrachtet werden. Als AR-Marker dient die Aufgabenseite des Arbeitsblattes.

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Berge im Sonnensystem”)

Ziele: Die Schülerinnen und Schüler…

  • vertiefen ihr Wissen über Maßstäbe und Verhältnisse.
  • verstehen, dass die Erde Teil eines größeren Systems ist.
  • lernen unterschiedliche Entstehungsarten von Bergen kennen.
  • üben schriftliche Rechenverfahren.

Jahrgangsstufe: 5-6

Fach: Mathematik

Die zip-Datei enthält das Arbeitsblatt und einen Lehrerkommentar mit Musterlösungen.

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Bildverarbeitung

Jahrgangsstufe 11-13

Bilder lassen sich im RGB-Farbraum leicht manipulieren, in dem Helligkeit, Sättigung und Kontrast geändert werden. Bei Satellitenbildern geht dies sogar über RGB hinaus. In der App lässt sich ein Bild des Ätna, geschossen vom ISS-gebundenen DESIS-Sensor, nicht nur in seinem Aussehen verändern, sondern auch in seiner Kanalkombination – denn Satelliten sehen mehr!

Im Arbeitsblatt wird u.a. mit Pseudocode und Programmierung in Java die funktionale und objektorientierte Programmierung geübt, die Manipulation eines RGB-Bildes implementiert und im Kontext der Data Literary analysiert.

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Bildverarbeitung”

Die Schülerinnen und Schüler…

  • beschreiben digitale Bilder im RGB-Farbraum,
  • implementieren Veränderungen in Bezug auf den Kontrast, die Sättigung und die Helligkeit erklären und dazugehörige Funktionen,
  • vertauschen Kanäle,
  • nehmen Bildverarbeitungen von Hyperspektralbildern in Form des NDVIs vor,
  • bewerten Daten im Rahmen von Data Literacy kritisch.

 

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Calliope mini – Wie Pflanzen leben

Jahrgangsstufe: 3/4

Durch den Calliope mini und dem Open Roberta Lab oder dem MakeCode Editorsoll der Sachunterricht an Grundschulen interaktiver und technischer werden. So erlernen die GrundschülerInnen mit diesen Arbeitsblättern nicht nur spielerisch neues aus dem Themenbereich Pflanzen und Umwelt, sondern erweitern auch ihre Fähigkeiten mit dem Calliope mini und der Programmierung mit dem Open Roberta Lab Editor. Das Verständnis für die Lebensgrundlagen von Pflanzen steht hier thematisch im Vordergrund und soll die SchülerInnen für den richtigen Umgang mit der Umwelt sensibilisieren.

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

  • Die Lebensgrundlagen von Pflanzen kennenlernen
  • Die Grundzüge der Fotosynthese verstehen
  • Experimente mit dem Calliope mini durchführen
  • ihre Programmierkenntnisse mit dem MakeCode Editor oder dem Open Roberta Lab erweitern

Die zip-Datei (2 MB) enthält das Arbeitsblatt und einen Lehrerkommentar mit Musterlösungen.
Weitere Links für die einzelnen Programme für den Calliope mini sind in den Dokumenten angegeben.

Download der Arbeitsblätter für MakeCode (Farbe)

Download der Arbeitsblätter für MakeCode (schwarz-weiß)

Download der Arbeitsblätter für das Open Roberta Lab (Farbe)

Download der Arbeitsblätter für das Open Roberta Lab (schwarz-weiß)

Calliope mini – CO2-Ampel

Jahrgangsstufe: 4-7

Präsenzunterricht in der Corona-Pandemie: SchülerInnen in einem Klassenraum über Stunden – das bereitet Sorgen hinsichtlich möglicher Ansteckungen. Eine Selbstgebaute CO2-Ampel mit Hilfe des Calliope mini, kann hier eine schnelle und kostengünstige Abhilfe schaffen. Diese Lehreinheit erklärt leicht und verständlich, warum das Lüften in den Klassenräumen von großer Bedeutung ist. Hierzu wird eine Programmieranleitung für eine eigene CO2-Ampel vorgestellt. Denn auch abseits von Covid-19 empfiehlt es sich aus einer Vielzahl von Gründen, öfters als alle 20 Minuten zu Lüften.

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

  • die Bedeutung von Technik im Alltag kennenlernen
  • den Nutzen und die Verwendung einer CO2-Ampel erlernen
  • ihre Programmierkenntnisse mit dem MakeCode Editor erweitern

Die zip-Datei (1MB) enthält das Arbeitsblatt und einen Lehrerkommentar.
Weitere Links für die einzelnen Programme für den Calliope mini sind in den Dokumenten angegeben.

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Calliope mini – Wie Satelliten die Erde sehen

Jahrgangsstufe: 3-7

Dieses Arbeitsblatt Soll für GrundschülerInnen und SchülerInnen der Unterstufen einen praktischen Einstieg in die Welt der Erdbeobachtung geben. Mit Hilfe eines Farbsensors am Calliope mini und dem MakeCode Editor oder dem Open Roberta Lab, wird die Funktionsweise eines Erdbeobachtungsatelliten anhand interdisziplinärer Inhalte aus den Fächern Erdkunde, Physik, Technik und Kunst vermittelt. Darüber hinaus soll der Horizont der SchülerInnen durch eine neue Betrachtungsweise der Erde erweitert werden.

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

  • die Bedeutung von Satelliten im Alltag kennenlernen
  • die Zusammensetzung und Verwendung von Lichtfarben erlernen
  • spielerisch die Funktionsweise eines Erdbeobachtungssatelliten verstehen
  • ihre Programmierkenntnisse mit dem MakeCode Editor oder dem Open Roberta Lab erweitern

Die zip-Datei (2MB) enthält das Arbeitsblatt mit Zusatzmaterialien und einen Lehrerkommentar mit Musterlösungen und Beispielbildern.
Weitere Links für die einzelnen Programme für den Calliope mini sind in den Dokumenten angegeben.

Download der Arbeitsblätter für MakeCode (Farbe)

Download der Arbeitsblätter für MakeCode (schwarz-weiß)

Download der Arbeitsblätter für das Open Roberta Lab (Farbe)

Download der Arbeitsblätter für das Open Roberta Lab (schwarz-weiß)

Datenkompression

Jahrgangsstufe 11-13

Auf der ISS befinden sich zahlreiche Bildsensoren, also Kameras, die die Erde auf verschiedene Arten aufnehmen. Diese Bilddaten müssen aber auch zur Erde gesendet, dort empfangen und gespeichert werden. Um Speicherplatz zu sparen, können die Bilddaten auf verschiedene Weisen komprimiert werden.

In diesem Arbeitsblatt, App und Programmieraufgabe geht es beispielhaft um die Kompressionsverfahren Farbreduktion, Redundanz-/Ähnlichkeitssuche, und Farbunterabtastung, die auf DESIS-Hyperspektralbilder angewendet werden. Somit werdenverlustfreie und verlustbehaftete Bildkompression diskutiert und verglichen. Ein Beispiel wird als rekursiver Algorithmus in einer Python-Programmieraufgabe implementiert und mit seiner iterativen Alternative verglichen.

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Datenkompression”

 

Ziele: Die Schülerinnen und Schüler…

  • beschreiben die Übertragung eines Satellitenbildes zur Erde,
  • erklären verschiedene Kompressionsverfahren,
  • beurteilen die Eignung der verschiedenen Kompressionsverfahren vor dem Hintergrund des Anwendungsbereichs und nehmen Stellung,
  • implementieren den Median-Cut als rekursive Möglichkeit zur Farbreduktion in Python,
  • und vergleichen ihn mit einem iterativen Verfahren.

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Die Erde

Der Erde-Marker funktioniert mit mehreren App-Parts:

Auf zum Mond!

Flieg zum Mond und erkunde unseren Nachbarn aus der Sicht verschiedener Satelliten! 3D-Karten mit Erklärungen und wichtigen Orten auf dem Mond geben einen kleinen Einstieg zu dem, was wir über den Mond schon wissen – und, wo wir bald weiterforschen!

Erde-Mond-System

Bist du sicher, dass du weisst, wo der Mond ist? Er ist weiter weg, als du denkst! Probiere es selbst aus, indem du den Mond an deinem Handy anbringst und schaust, was passiert und wo du eigentlich stehen müsstest. (Tipp: Der Mond ist 360.000-400.000 km von der Erde enfernt)

Satellitensysteme

Europa allein hat mehr Erdbeobachtungssatelliten, als wir in diese App quetschen konnten. Darum sind hier nur die wichtigsten enthalten, zum Beispiel die Copernicus Sentinels und die Internationale Raumstation ISS – der größte Erdbeobachtungssatellit der Erde! Hier kannst du auch lernen, wieso Satellitenorbits auf Karten wie Wellenlinigen aussehen, indem du sie mit ihrem 3D-Orbits vergleichst.

 

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

 

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Erde bei Nacht – Lichtverschmutzung in Mitteleuropa

Jahrgangsstufe: 7-10

Während Luftverschmutzung in Mitteleuropa gut dokumentiert ist und viele Gegenmaßnahmen eingeführt wurden, wird die Lichtverschmutzung nur von wenigen beachtet und immer stärker. Dieses Lernmaterial bringt den Schülerinnen und Schülern das Thema anhand eines Videos von der ISS und Satellitenbilddaten näher, die zwei Nachbarregionen mit sehr unterschiedlichen Beleuchtungsansätzen und den Gründen hierfür vergleichen. Dabei werden auch die naturräumlichen Gegebenheiten und die Siedlungsstrukturen beleuchtet.

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Erde bei Nacht”

Ziele: Sie Schülerinnen und Schüler sollen…

  • Satellitenbilder interpretieren und räumlich zuordnen,
  • Unterschiede in der Stadtstrukturentwicklung basierend auf naturräumlichen Gegebenheiten erkennen,
  • das Konfliktpotential Mensch-Natur erkennen und analysieren,
  • Nutzen und Probleme extensiver nächtlicher Beleuchtung diskutieren.

Hinweis: Die gleichen Regionen werden im Arbeitsblatt “Erde bei Nacht – Energieverbrauch um Rhein, Ruhr, Maas und Schelde” des Portals “Fernerkundung in Schulen” behandelt (Link).

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Im Auge des Sturms – Zyklone statt Pokémons

Jahrgangsstufe: 8-10

Die Arbeitsblätter thematisieren die Entstehung von tropischen Zyklonen am Beispiel des Taifun Maysak, der die Philippinen am 5.4.2015 heimgesucht hat. Anhand von schematischen Darstellungen, ISS-Videos und Wetterkarten wird die Entstehung und der Aufbau eines tropischen Zyklons erläutert. Das Arbeitsblatt bedient sich dazu der sogenannten erweiterten Realität, Augmented Reality. In Kombination mit dem Arbeitsblatt ermöglicht es die dafür entwickelte App „Im Auge des Sturms“ den Zyklon live auf dem Smartphone der Schülerinnen und Schüler darzustellen.

 

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Im Auge des Sturms”

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

  • die Entstehung von tropischen Zyklonen  verstehen,
  • deren physikalischen Grundlagen (Corioliskraft) erlernen,
  • Wetterkarten interpretieren können,
  • das Smartphone als Erkenntnisinstrument erfahren.

Die ZIP-Datei (1 MB) enthält die Arbeitsblätter und einen Lehrerkommentar.

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Metropolregionen und ihr Naturraum

Jahrgangsstufe: 7-9

Die Arbeitsblätter thematisieren die Metropolregionen unserer Erde aus der Sicht von Satelliten und der ISS. Schülerinnen und Schüler können hier ihre geographischen Kenntnisse in der Verortung von großstädtischen Räumen schulen. Neben der Abgrenzung der Städte von ihrem Umland lernen sie auch Klimadiagramme zu interpretieren und den entsprechenden Stadtregionen zuzuordnen. Darüber hinaus können die Schülerinnen und Schüler eigenständig ein Experiment zu Stadtbevölkerungsdichten durchführen.

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

  • Satellitenbilder (ISS) interpretieren und räumlich zuordnen,
  • geographische Informationen sinnvoll
    miteinander verknüpfen,
  • Siedlungen verschiedener Größe nach Merkmalen unterscheiden,
  • Walter/Lieth-Diagramme selbstständig erstellen und interpretieren,
  • ihr länderkundliches Wissen weiter vertiefen.

Die ZIP-Datei (56 MB) enthält die Arbeitsblätter, einen Lehrerkommentar und das ISS-Video.

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Raspberry Pi – NOAA Satellitenbilder

Jahrgangsstufe: 10-13

Die NOAA-Wettersatelliten senden ihre Bilder unverschlüsselt zur Erde und können mit einfachen Mitteln von jedem Menschen empfangen werden. Diese Anleitung beschreibt ausführlich und auch für Laien verständlich, wie eine einfache Antenne zum empfangen der Daten gebaut und ein Raspberry Pi eingesetzt und programmiert werden kann, um die Daten aufzuzeichnen und zu verarbeiten.

Die Anleitung eignet sich ideal, um Themen des Physikunterrichts, wie Radiowellen, und Themen des Geographieunterrichts, wie  die Atmosphärische Zirkulation, in einer praktischen Anwendung miteinander zu verbinden. Sie eignet sich besonders für Technik-AGs und den fächerverbindenden MINT-Unterricht.

Ziele: Die Schülerinnen und Schüler sollen…
• die praktische Anwendung von Technik und Programmierung im Alltag erlernen
• Fähigkeiten mit dem Raspberry Pi und Linux-basierten Betriebssystemen erwerben
• eigene Satellitenbilder empfangen und auswerten

Die zip-Datei enthält die Anleitung für SuS und einen Lehrerkommentar, der praktische Tipps und Tricks gibt.

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Sommer in Paris

Jahrgangsstufe 9-10

Bereits heute zeigen sich vermehrt Hitzeperioden, die gerade die Menschen in den Städten belasten. Besonders ältere Menschen leiden, für manche hat es lebensbedrohliche Folgen. Vor dem Hintergrund des Klimawandels und Prognosen, dass zwei Drittel der Weltbevölkerung bis 2050 in den Städten leben werden, ist das Stadtklima ein aktuelles und relevantes Thema.

Paris ist eine der am stärksten betroffenen Städte Europas. Sommernächte sind hier bis zu 4 K wärmer, als im Umland. In den Hitzewellen im Sommer 2022 war Paris besonders stark betroffen, allerdings laufen hier auch bereits Projekte, um das Problem zu reduzieren, in dem Verkehrsflächen zu Grünflächen umgewandelt werden.

Im Arbeitsblatt und der App werden anhand von Satelitenbildern mit Echtfarben, Pflanzenbewuchs und Bodentemperaturen die Ursachen der Urbanen Hitzeinsel Paris genauer unter die Lupe genommen und darauf aufbauend geplante und umgesetzte Maßnahmen dagegen diskutiert.

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Sommer in Paris”

Lernziele: Die SuS…

  • erklären den Begriff der urbanen Hitzeinsel und welche Gefahren von ihr ausgehen,
  • beschreiben Beschaffenheit besonders warmer/kühler Orte,
  • identifizieren städtebauliche Hauptprobleme in Bezug auf die urbanen Hitzeinseln,
  • erklären Wirkungen von Maßnahmen zur Reduktion des Hitzeinsel-Effekts,
  • bewerten Maßnahmen zur Reduktion des Hitzeinsel-Effekts vor dem Hintergrund der Kosten und des Nutzens für die Bevölkerung.

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Stereoskopie – Physik in 3D

Jahrgangsstufe: 7-9

Die Arbeitsblätter befasst sich mit Stereoskopie als Thema des Physik-Unterrichts. Mit der Stereoskopie werden Bilder und Filme durch Hilfsmittel wie Brillen so dargestellt, dass ein räumlicher Eindruck entsteht. Besser bekannt ist diese Methode als „3D“. Vor allem durch verbesserte Technik kamen ab 2009 vermehrt 3D-Filme in die Kinos und seit 2010 nun auch 3D-Fernseher ins Wohnzimmer. Doch wie funktioniert der Effekt überhaupt und welche Technik steckt dahinter? Schülerinnen und Schüler entdecken nicht nur Anaglyphen und Shutter als stereoskopische Techniken, sondern lernen auch eigene 3D-Bilder zu erstellen.

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

  • die physikalischen Grundlagen von Stereoskopie kennenlernen,
  • den Unterschied zwischen Anaglyph-Technik und Shutter-Technik erlernen
  • in die Lage versetzt werden eigene stereoskopische Bilder zu erstellen.

Die ZIP-Datei (71 MB) enthält die Arbeitsblätter, einen Lehrerkommentar, Bildmaterial und ein ISS-Video.

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Streuung & Farben in der Atmosphäre

Jahrganggstufe: 7-9

Die Arbeitsblätter thematisieren die Streuung von Sonnenstrahlung in der Atmosphäre. Das Original einer ISS-Aufnahme des Lorentz-Stroms in Kanada wurde so bearbeitet, dass die Atmosphäreneinflüsse herausgerechnet worden sind. Anhand einer kleinen Interaktion werden die Rayleigh-und Mie-Streuung sowie der Zusammenhang zwischen Wellenlängen und Reflexionsvershalten thematisiert.

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

  • die Lichtstreuung in der Atmosphäre verstehen,
  • den Unterschied zwischen Rayleigh-Streuung und Mie-Streuung erläutern können,
  • die Zusammenhänge zwischen Wellenlänge und Streuung verstehen.

Die ZIP-Datei (37 MB) enthält die Arbeitsblätter, einen Lehrerkommentar, das ISS-Video sowie ein Video zur Atmosphärenstreuung.

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Tagebau – Mit dem Laser Maß nehmen

Jahrgangsstufe 9-10

Der Braunkohletagebau Hambach ist sogar aus dem All gut erkennbar und fast allen durch die Debatten zum Klimawandel und den Protesten im Hambacher Forst bekannt. Mit GEDI, einem LIDAR-Sensor an der ISS, wurden der Tagebau und angrenzende Gebiete vermessen. Dadurch stehen auch Informationen zur Biomasse, also der Vegetationsmenge, zur Verfügung.

Durch die Verknüpfung mit der Mathematik können die Dimensionen des Tagebaus veranschaulicht werden. Die durch Braunkohleverstromung freigesetzte und durch Renaturierungsmaßnahmen gebundene CO2-Menge können gegenübergestellt werden. Hierfür sollen die SuS Flächen zerlegen und mit Hilfe von trigonometrischen Funktionen und geometrischen Sätzen berechnen, freigesetzte CO2-Mengen anhand des Tagebauvolumens berechnen, sowie ermittelte Maßangaben und ihre Vorgehensweise im Sachzusammenhang diskutieren und bewerten.

In der App werden Informationen zur Funktionsweise des LIDAR-Sensors GEDI, geometrische Angaben zu den zu berechnenden Flächen, sowie ein aus GEDI-Daten abgeleitetes und mit einem aktuellen Sentinel-2- Echtfarbenbild veranschaulichtes 3D-Modell zur Verfügung gestellt.

 

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Tagebau – Mit dem Laser Maß nehmen”

 

Ziele: Die Schülerinnen und Schüler sollen…

  • Flächeninhalte von Dreiecken, Vielecken, Kreisen und Kreissektoren berechnen,
  • Volumen von (Teil-)Körpern sowie zusammengesetzten Körpern schätzen und berechnen,
  • mit Hilfe von trigonometrischen Beziehungen Größen berechnen,
  • Maßangaben in Sachsituationen ermitteln und für geometrische Berechnungen nutzen
  • und Ergebnisse sowie Vorgehensweise bewerten.

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Von der Erde zum Mond und zurück – Gravitation im Erde-Mond-System

Jahrgangsstufe: 11-13

Wie beeinflusst der Mond die Erde – und wie die Erde den Mond?
Was wäre, wenn sich der Mond viel näher um die Erde drehen würde – oder viel weiter weg?
Und wieso trifft der Mondschatten die Erde so selten?

Im neuen Arbeitsblatt “Von der Erde zum Mond und zurück – Gravitation im Erde-Mond-System” mit dazugehöriger App beschäftigen sich Schülerinnen und Schüler experimentell mit der Veränderung des Erde-Mond-Abstandes. Mit dem Smartphone nehmen die Schülerinnen und Schüler die Position des Mondes ein und können aus dem Weltraum heraus experimentieren. So finden sie heraus, was passiert, wenn sie der Erde immer näher kommen – sowohl auf der Erde, als auch auf dem Mond. Mit der Mondschatten-Simulation und dem Video einer Mondfinsternis aus dem All ermitteln sie nicht nur, warum Mond- und Sonnenfinsternisse so selten sind, sondern erhalten auch ein Verständnis für die Größenverhältnisse im Weltraum.

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Erde-Mond-System”

Ziele: Die Schülerinnen und Schüler sollen…

  • Die Auswirkungen differentieller Gravitation erkennen,
  • Wechselwirkungen im Kräftesystem Erde-Mond erkennen,
  • physikalische Größen begründet auswählen und deduktiv in einer Hypothese verarbeiten,
  • ein Gedankenexperiment durchführen.

Die Zip-Datei (2MB) enthält das Arbeitsblatt, Lehrermaterial mit Stundenplanung und Musterlösungen und das Haupt-Markerbild “Erde”. Für technisch Interessierte ist die Arbeitsweise der App mit den physikalischen, mathematischen und geographischen Hintergründen im Zusatzmaterial erklärt.

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Vulkane auf Mars und Erde

Jahrgangsstufe: 7/8

In der Übungsreihe lernen die Schülerinnen und Schüler in Einzel- und in Gruppenarbeit Parallelen und Unterschiede zwischen Vulkanen auf der Erde und dem Mars zu erkennen und zu berechnen und vertiefen dabei ihr Gefühl für Maßstäbe und Maßeinheiten. Sie lernen außerdem, wie sie unterschiedliche Objekte maßstabsgetreu und in korrektem Größenverhältnis zueinander zeichnen können. Das Arbeitsblatt ist optimal an die deutschen Geographie-Lehrpläne angepasst und fördert zusätzlich sowohl Rechen- als auch Lese-, Schreib und Kommunikationskompetenzen.

In der ColumbusEye-App können die Vulkane des Arbeitsblattes in 3D betrachtet werden. Als AR-Marker dient die Aufgabenseite des Arbeitsblattes.

App “Columbus Eye” kostenlos bei Google Play oder im App Store:

Part “Berge im Sonnensystem”

Ziele: Die Schülerinnen und Schüler…

  • vertiefen ihr Wissen über Maßstäbe und Verhältnisse.
  • verstehen, dass die Erde auch Teil eines größeren Systems ist.
  • lernen die unterschiedlichen Vulkanbauten und ihre Eigenschaften kennen.
  • begreifen den Einfluss der Gravitation.
  • identifizieren Georisiken auf der Erde und Forschungsmöglichkeiten auf dem Mars.
  • haben die Möglichkeit sich über Forschungsmöglichkeiten und -fragen auszutauschen.

Jahrgangsstufe: 7-8

Fach: Geographie

Die zip-Datei enthält das Arbeitsblatt und einen Lehrerkommentar mit Musterlösungen.

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Wüsten und ihre Entstehung

Jahrgangsstufe: 7-10

Die Arbeitsblätter befassen sich mit der Entstehung und Klassifizierung von verschiedenen Wüstentypen sowohl aus klimatischer als auch geomorphologischer Sicht. Das Video “Wüsten der Erde“ zeigt verschiedene Wüsten der Erde aus der Sicht der Internationalen Raumstation (ISS). Schülerinnen und Schüler lernen anhand vom Klimadiagrammen und Materialien die verschiedenen Wüstentypen zu unterscheiden und geographisch zu verorten. Darüber hinaus behandelt das Arbeitsblatt das Thema Desertifikation und verdeutlicht am Beispiel des Aralsees die massiven Auswirkungen dieses Prozesses auf Mensch und Umwelt.

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

  • Satellitenbilder (ISS) interpretieren und räumlich zuordnen,
  • geographische Informationen sinnvoll miteinander verknüpfen,
  • die Entstehung von verschiedenen Wüstentypen und ihre globale Verteilung verstehen,
  • Klimadiagramme selbstständig interpretieren,
  • den Prozess der Desertifikation und seine Auswirkungen nachzuvollziehen.

Die ZIP-Datei (34 MB) enthält die Arbeitsblätter, einen Lehrerkommentar, und ein ISS-Video.

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Observatorium

Der Amazonas-Regenwald

Der Amazonas-Regenwald umfasst mehr als die Hälfte des weltweit verbliebenen Tropenwaldes. Dieses einzigartige Ökosystem weist die größte Biodiversität aller tropischen Wälder auf. In dieser Einheit erfährst Du mehr über das besondere Klima der Region, die großen Flüsse, die den Regenwald wie Adern durchziehen, aber auch über die Gefahren für den Regenwald. Diese entstehen vor allem durch den Menschen, der mit Brandrodungen und Ackerbau die einst riesigen Waldflächen zunehmend dezimiert.

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Kanada – Schnee, Eis und Meer

Das von der Raumstation ISS aufgenommene Panorama von Kanada zeigt Dir das zweitgrößte Land der Erde im Winter. Die Landschaft ist fast vollständig bedeckt von Schnee und Eis. Du erfährst hier was die Lieblingssportart der Kanadier ist, wie die unzähligen großen und kleinen Seen entstanden sind, wo ein Meteorit eingeschlagen ist und warum die Regionen Kanadas so interessante Namen haben. Wie immer hast Du die Möglichkeit das Bild selbst zu bearbeiten und in eine Karte zu verwandeln. So kannst Du auch die reale Ausdehnung des weißen Landes herausfinden.

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Südamerika – von Küste zu Küste

Südamerika ist reich an verschiedensten Landschaftsformen. Vielleicht findest Du ja auch ohne Hilfe den Salzsee Salinas del Bebedero oder die Pinguine an der Chilenischen Küste. Auch erfährst Du wo die Gauchos arbeiten und hast wie immer die Möglichkeit das Bild selbst zu bearbeiten und in eine Karte zu verwandeln. So kannst Du auch die reale Ausdehnung der Landschaften herausfinden. Du wirst überrascht sein, wie groß die Dinge in echt sind, die man aus der Perspektive eines Vogels für überschaubar hält.

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Westafrika – über die größte Wüste der Welt

Der Überflug der ISS über Westafrika hat ein einzigartiges Panorama der größten Wüste der Welt entstehen lassen: die Sahara. Es zeigt allerdings nicht nur die Ausmaße dieses heißen Trockengebiets, sondern auch die lebendigeren Nachbarregionen. Während es in der Sahara kaum Leben gibt, lassen sich in der Sahelzone und den Savannen schon Ackerbau und saisonal blühende Landschaften finden. Vielleicht entdeckst Du ja auch ohne Hilfe das Auge Afrikas oder den Schiffsfriedhof von Nouadhibou.

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Lernmodule

Mittelwertberechnung von der ISS

Das Ziel der Unterrichtseinheit „Mittelwertberechnung von der ISS“ (Mathe) ist es, Schülerinnen und Schüler (SuS) mit einfachen Analysewerkzeugen auszustatten, mit denen sie selbständig Daten erheben und mit Hilfe des arithmetischen Mittels auswerten können. Als Datenquelle steht ihnen ein ISS-Bild zur Verfügung, aus dem sie Bildwerte auslesen können. Die statistische Methode wenden die (SuS) an, um Bildkorrekturen an dem Bild vorzunehmen und dadurch Aufnahmefehler zu korrigieren.

Ziele: Die Schüler und Schülerinnen sollen…

  • Mittelwertberechnungen anhand des arithmetischen Mittels und des Medians durchführen können,
  • Mittelwert-Filter zur Rauschunterdrückung auf Bilder von der ISS anwenden,
  • das Prinzip eines „Moving Window“ erklären können.

Die Zip-Datei (20 MB) enthält das Lernmodul, einen didaktischen Kommentar und Musterlösungen zum Download (11 MB).

Download Lernmodul