Die Implementierung des Themas Fernerkundung in den Schulunterricht der Sekundarstufe I durch das neue MINT-Wahlpflichtfach

Abstract

Schülerinnen und Schüler werden in ihrer Alltagswelt seit dem letzten Jahrzehnt immer früher mit Satellitenbildern konfrontiert. Durch den Wetterbericht und die Nachrichtensendung im Fernsehen oder durch virtuelle Globen im Internet wie beispielsweise „Google Earth“ lernen bereits Grundschulkinder, wie die Erde aus der Vogelperspektive aussehen kann (SIEGMUND 2011, VOSS 2011). Aus diesem Grund fordern die nationalen Bildungsstandards sowie zahlreiche Bildungspläne für das Fach Geographie bereits seit einigen Jahren den Einsatz von Fernerkundungsdaten im Schulunterricht (DGfG 2007, 2017, KMK 2015), doch die konkrete Realisierung im Schulalltag stellt sich bis zum heutigen Zeitpunkt nur punktuell ein (STÜMPER 2011, FUCHSGRUBER et al. 2017, LINDNER et al. 2018b). Hinzu kommt, dass der praktische Einsatz von Satellitenbildern im Schulunterricht selten über eine visuelle Deutung von Echtfarbenbildern hinausgeht (DITTER 2014, KESTLER 2015, FUCHSGRUBER et al. 2017). Die Projekte FIS, Columbus Eye und KEPLER ISS integrieren nicht nur die digitale Bildanalyse von Falschfarbensatellitenbildern oder Live-Videos von der Internationalen Raumstation (ISS), sondern führen die Lernenden in die Themen der Fernerkundung und der Erdbeobachtung von der ISS ein (GOETZKE et al. 2014a, RIENOW et al. 2015b, LINDNER et al. 2018b). <br /> Durch die Implementierung des neuen fächerübergreifenden MINT-Schulfaches „Geographie-Physik“ als Wahlpflichtfach in der Sekundarstufe I (Sek. I) in Nordrhein-Westfalen (NRW) am Gymnasium Siegburg Alleestraße (GSA) analysiert diese Arbeit – in Triangulation mit der Arbeitsgruppe (AG) Fernerkundung des Geographischen Instituts der Universität Bonn und der AG Geomatik des Geographischen Instituts der Ruhr-Universität Bochum – die praktische Anwendung von Fernerkundungsdaten und -methoden sowie Erdbeobachtungsdaten und -methoden von der ISS im Schulunterricht. <br /> Ziel dieser explorativen Studie ist es, das neue MINT-Schulfach mit den Themen der Fernerkundung und der Erdbeobachtung mit den digitalen Lehr- und Lernmaterialien der universitären Projekte im Wahlpflichtfächerkanon der Fallschule nachhaltig zu verankern. <br /> Nach der schulpraktischen Erprobung des neuen interdisziplinären MINT-Wahlpflichtfaches „Geographie-Physik“ im Verlauf von vier aufeinanderfolgenden Schuljahren im Mixed-Methods-Forschungsdesign können in dieser Arbeit didaktische Schlussfolgerungen für eine nachhaltige Implementierung des neuen MINT-Faches in den Kanon der Wahlpflichtfächer in der Sek. I in NRW abgeleitet werden. <br /> Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse dieser Studie signifikante geschlechterspezifische Motivationseffekte bei der Arbeit mit Satellitenbildern und Videos von der ISS, sodass davon ausgegangen werden kann, dass durch das neue MINT-Wahlpflichtfach „Geographie-Physik“ insbesondere die Mädchen gefördert werden können. Die Förderung von Mädchen in MINT-Fächern ist notwendig, um vor allem Schülerinnen für mögliche Berufsfelder im MINT-Bereich zu motivieren.

For more than a decade, pupils are confronted with satellite imagery in daily life progressively earlier. Due to weather reports, the news broadcast or virtual globes like GOOGLE EARTH, pupils are used to look at the Earth from bird´s eye view (SIEGMUND 2011, VOSS 2011). Even through the German curriculum for Geography demand working with satellite imagery in school lessons (DGfG 2014, KMK 2015), but schools realize these demands only incrementally and slowly (STÜMPER 2011, FUCHSGRUBER et al. 2017, LINDNER et al. 2018b). <br /> Furthermore, the practical application of satellite imagery in school lessons goes barely exceeds visual interpretation of true colour satellite images (DITTER 2014, KESTLER 2015, FUCHSGRUBER et al. 2017). The university projects FIS, Columbus Eye and KEPLER ISS make the digital analysis from false-colour satellite images or high-definition video data from the International Space Station (ISS) possible. Moreover, they introduce pupils to remote sensing (RS) and Earth Observation (EO) from the ISS (GOETZKE et al. 2014a, RIENOW et al. 2015b, LINDNER et al. 2018b). <br /> Implementing a new interdisciplinary STEM subject “Geography Physics” as an elective course at secondary school level I in North Rhine-Westphalia (NRW) at the Gymnasium Siegburg Alleestraße (GSA), this work analyses – in triangulation with the RS Research Group of the Department of Geography at the University of Bonn and the Geomatics Research Group of the Department of Geography at the Ruhr-University of Bochum – the practical application of RS data and methods as well as EO data and methods from the ISS in school lessons. The goal of this exploratory study is to anchor this new STEM subject including the topics RS and EO with the digital teaching and learning materials of the university projects in the canon of elective courses at the case study school. <br /> Having tested the potential implementation of the interdisciplinary STEM subject “Geography Physics” during four consecutive school years in mixed-methods-design, this work suggests didactic principles for its implementation in the canon of elective courses in the secondary school level I in North Rhine-Westphalia. <br /> Furthermore, the results of this study prove significant gender-specific motivational effects of working with satellite imagery and videos from the ISS so that the new STEM subject “Geography Physics” including the satellite imagery and videos from the ISS would especially motivate girls. Methods need to be developed to motivate girls enough for a STEM subject and for a future STEM career.