Mit GIS auf ExkursionenEine Methode für Location-based mobile Learning
Geo-Fachwissenschaften Ringvorlesung der UZH und ETHZ
Christian Sailer
Esri Schweiz AG / ETH Zürich IKG
24. November 2014
#geolearning@csailer80
Esri (Environmental Systems Research Institute)
• Pionier in der GIS Entwicklung
• gegründet 1969 durch Jack & Laura Dangermond
• weltweit zweitgrösster privat gehaltener
Softwareanbieter
• 100% Fokus auf GIS-Technologie
• mehr als 80 Distributoren weltweit
• ~ 9‘500 Mitarbeiter weltweit
• mehr als 1 Million Anwender weltweit
Esri Deutschland GmbH & Esri Schweiz AG
• Konzept mit GIS auf Exkursionen
• Vom Desktop GIS zum GIS auf Exkursionen
• Der Begriff «GIS»
• Beispiel Sommercamp
• Erfahrungsberichte
• Begleitende Aufgaben zu «GIS auf Exkursionen»
• Case Studies über den Einsatz von mobilem GIS
• GLOBE –Swiss
• Data Collection Days
• 1 Mai, MINT-Days
• Geogames
• Ortsbezogene Spiele
• Gamification
• MegaGEOGame am GEOSchoolDay
• Mobile Learning
• Location-based mobile learning
• GISsmox
• OMLETH
• Ausblick 2015 /2016
• Konzept mit GIS auf Exkursionen
• Vom Desktop GIS zum GIS auf Exkursionen
• Der Begriff «GIS»
• Beispiel Sommercamp
• Erfahrungsberichte
• Begleitende Aufgaben zu «GIS auf Exkursionen»
2014: JAMES - Studie
• 98 Prozent der Schweizer Jugendlichen besitzen ein eigenes Handy,
• 97 Prozent dieser Handynutzer besitzen Smartphone.
• http://www.zhaw.ch/fileadmin/user_upload/psychologie/Downloads/Forschung/JAMES/JAMES_2014/Factsheet_JAMES_D_final.pdf
Evolution der Mobile Technology
• ICT – Systeme: Gross zu Klein • GIS Systeme
Wie alles begann…
Vom Desktop GIS zum GIS auf Exkursionen
2006 / 2007
Das GIS-Lehrmittel für Schulen (in der Schweiz)Raymond Treier, Carmen Treuthardt Bieri und Michael Wüthrich
2009
1. Esri Sommercamp im Schweizerischen Nationalpark
Nationalparkzentrum, Zernez (http://schulgis.ch)
2010
2. Esri Sommercamp im Schweizerischen Nationalpark
Fuorcla Macun (http://schulgis.ch)
2010
GPS Kartierung und auf 3d Visualisierung auf Globen
2011
3. Esri Sommercamp im Schweizerischen Nationalpark
Val Müschauns (http://schulgis.ch)
2012
4. Esri Sommercamp im Schweizerischen Nationalpark
Munta la Schera (http://schulgis.ch)
2012
Das GIS-Lehrmittel für die Sekundarstufe II (de, fr., it., engl.)Raymond Treier, Bernhard Marti
2013
ArcGIS Online für Schweizer Schulen
http://schoolgis.maps.arcgis.com/home/
2013
5. Esri Sommercamp in der UNESCO Biosphäre Entlebuch
Höhlentrip unterhalb der Schrattenfluh (http://schulgis.ch)
2014
6. Esri Sommercamp im Jurapark Aargau
Hochstamm-Kulturen im Melchtauertal (http://schulgis.ch)
2014
GeoGames am 1. GEOSchoolDay (GEOSummit) in Bern
GEOSchoolCorner im Fokus von GeoGames (http://schulgis.ch)
© 2013
Ziele
© 2013 Esri Schweiz AG
• Die Umwelt kennen und schätzen lernen
• Ökologische Zusammenhänge erkennen
• Park kennen lernen
• Mit Geodaten umgehen lernen
• Unterschied reale und digitale Umwelt
• GIS-Technologie anwenden
• GPS-Technologie nutzen
• Hochgebirgswetter
• Wandern und Tiere beobachten
• Freizeit / Sport
© 2013
Eine Woche Sommercamp im
Schweizer Nationalpark
© 2013
© 2013
Slide 1
© 2013
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© 2013
© 2013
© 2013
Wochenprogramm
GIS
• A geographic information system (GIS) is a computer system designed to capture, store, manipulate, analyze, manage, and present all types of geographical data.
• GIS – Projekt:
Erfassung Verarbeitung Analyse Visualisierung
E V A P - Methode
Wochenprogramm
Dis
kuss
ion
/R
efle
xio
n
GIS Projekt
GIS-Projekt
ME
V A PM - ModellierungE - ErfassungV - VerarbeitungA - AnalyseP - Präsentation
Mit GIS auf
Exkursionen
Fragestellung - Konzeption
• Was interessiert Sie am Thema GIS auf Exkursionen?• -
• -
• -
• -
• MindMap on Blackboard
MindMap – Design
Fragestellung - Konzeption
• Was interessiert Sie am Thema GIS auf Exkursionen?• Thema
• ICT (ja/nein)
• Lernform (Dozieren, Projektarbeit, Werkstatt)
• Sozialform (Einzelarbeit, Gruppenarbeit, Klassenverband)
• Schulstufe (Primarstufe, Sekundarstufe I, Sekundarstufe II, Hochschule)
GIS Projekt
Datenmodellierung
Theme A Theme B Theme C
Value 1 Value 1 1 to 100
Value 2 Value 2
Value 3 Value 3
Value 4
Datenbank & WebkarteM
EV A P
Datenbank & WebkarteM
EV A P
Feldarbeit mit «GPS»M
EV A P
http://schoolgis.maps.arcgis.com/home/
App startenM
EV A P
Aufgabe: «.. drei Exkursionen pro Teilnehmerin / Teilnehmer..»
DEMO: Beispiel mit Foto anhängen
DatenerfassungM
EV A P
DatenerfassungM
EV A P
• A) Feldlayer> Daten symbolisieren nach bestimmtem Thema (evt. mit eigenen Symbolen)> Masstabbegrenzungen> PopUps bearbeiten nach eigenem Style
• B) Webkarte> Weitere Daten hinzufügen, Bookmarks setzen> Webkarte neu abspeichern (Kurzbeschrieb, Tags)> Webkarte in Gruppe sharen
• C) Webkarte – Metadaten> Webkartenbeschreibung verfeinern, Thumbnails, Tags
DatenverarbeitungM
EV A P
• Daten nach ihren Eigenschaften einfärben, symbolisieren
> Gibt es Muster? (Räumliche Korrelationen)
• Daten abfragen (Datenfilter)> Gibt es spezielle
Eigenschaften eines bestimmten Wertes?
• Daten mit neuen Daten verschneiden, anreichern, überlappen, zusammenführen usw.
> Gibt es Zusammenhänge mit Daten anderer Quelle oder anderer Thematik?
DatenanalyseM
EV A P
Summarize Data:- Aggregate Points- Summarize Nearby- Summarize Within
Find Locations:- Coming soon!
Data Enrichment:- Enrich Layer
Analyze Patterns:- Find Hot Spots
Use Proximity:- Create Buffers- Create Drive-Time Areas - Find Nearest
Manage Data:- Dissolve Boundaries- Extract Data- Merge Layers- Overlay Layers
DatenanalyseM
EV A P
DatenpräsentationM
EV A P
DatenpräsentationM
EV A P
• WebMaps> Voten mit
> Kommentieren
• WebGallerie als Zusammenfassung
DatenpräsentationM
EV A P
GIS Projekt
• Diskussion an Präsentation
• Reflexion auf das Projekt
• Projektbericht - Lernjournal
• Evaluation – individuell, anonym
Diskussion / Reflexion
• Konzept mit GIS auf Exkursionen
• Vom Desktop GIS zum GIS auf Exkursionen
• Der Begriff «GIS»
• Beispiel Sommercamp
• Erfahrungsberichte
• Begleitende Aufgaben zu «GIS auf Exkursionen»
• Case Studies über den Einsatz von mobilem GIS
• GLOBE –Swiss
• Data Collection Days
• 1 Mai, MINT-Days
• Geogames
• Ortsbezogene Spiele
• Gamification
• MegaGEOGame am GEOSchoolDay
• Mobile Learning
• Location-based mobile learning
• GISsmox
• OMLETH
• Ausblick 2015 /2016
• Case Studies über den Einsatz von mobilem GIS
• GLOBE –Swiss
• Data Collection Days
• 1 Mai, MINT-Days
• Geogames
• Ortsbezogene Spiele
• Gamification
• MegaGEOGame am GEOSchoolDay
• Mobile Learning
• Location-based mobile learning
• GISsmox
• OMLETH
• Ausblick 2015 /2016
GLOBE-Swiss
GLOBAL LEARNING AND OBSERVATIONS
TO BENEFIT THE ENVIRONMENT
EIN INTERNATIONALES BILDUNGSPROGRAMM
IM BEREICH ERDSYSTEMWISSENSCHAFTEN
www.globe-swiss.ch
Prinzipien
• Schülerinnen und Schüler erheben Umweltdaten• Naturwissenschaftliche Methoden sind standardisiert• Klare methodische Anleitungen• Wissenschaftspropädeutischer Ansatz: «How to be a scientist»• Dateneingabe in zentrale Datenbank (international oder national, je nach
Thema)• Arbeiten mit den Daten: Analyse, Visualisierung in WebGIS, Vergleich
eigener Resultate mit Datensätzen anderer Schulen oder aus der Forschung
• Austausch im GLOBE Netzwerk (national-global)• Dialog Bildung-Wissenschaft und Citizen Science
Schwerpunktthemen
• International:• Atmosphäre, Klima, Wetter
• Hydrologie
• Boden
• Bodenbedeckung, Biologie, Satellitenbilder
• Erde als System, Phänologie, Jahreszeiten
• GPS, Geografische Lage
• National, Schweiz:• Biodiversität, Invasive Neophyten, Schulweiher
• Bioindikation Bach und Fluss
• Lernfeld
Bioindikationen an Fliessgewässern
• Bioindikation Fliessgewässer- Modul 1: Ökomorphologie
- Modul 2: Biologische Gewässergüte / Makroinvertebraten
Data Collection Days
1. Mai
MINT-Days
• Freies Gymnasium Zürich
GeoGames
Ortsbezogene Spiele
Geocaching, 2000
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Ingress (Google), 2012/2013
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• Seriöse (evtl. langweilige) Aufgaben mit Spielelementen anreichern
>Motivationssteigerung
> «Games with a purpose»
• Beispiele• Image Tagging
• ESP Game (2004),später Google Image Labeler
• DNA-Design• eteRNA http://eterna.cmu.edu/web/
• Oen-Phylo http://phylo.cs.mcgill.ca/
• KORT• VGI-Game um Attributdaten zu erstellen und prüfen
für OSM-Daten http://www.kort.ch/
Gamification
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• Sammeln räumlicher Daten
• Crowdsourcing
• Volunteered Geographic Information (VGI)
• Ortsbezogenes mobiles Lernen
• Studien zur Raumkognition
• Raumplanung
Einsatzgebiete
Ortsbezogenes mobiles Lernen in der Umweltbildung© Lea Mauz (PH Ludwigsburg)
Lernen über das UNESCO-Weltkulturerbe
MegaGEOGame
Mit GeoGames das Interesse wecken
• GEOSchoolDay
• http://giswiki.hsr.ch/GEOSchool_Day
Mobile Learning#mLearning
Mobile Learning• E-Learning
• GITTA
• Geographic Information Technology Training Alliance
• Open Educational Resources, http://gitta.info/website/en/html/index.html
• Distant Learning
• ETH Zürich: Moodle
• Universität Zürich: OLAT
• Angebote im Trend
• Online Kurse von der grossen Unis (wie MIT, Stanford): MOOCs, POOCs
• Open University - OpenLearn
• http://www.open.ac.uk/ The Open University
• ITunes U
• https://www.apple.com/chde/education/ipad/itunes-u/
• Youtube EDU
• https://www.youtube.com/channel/UC3yA8nDwraeOfnYfBWun83g, 21 Mio. views
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Mobile Learning II
• Neue Lernmethoden / Begriffe nach R. Fergusson, The Open University
• Networked learning• Seamless learning• Personal inquiry learning• Crowd learning• Geo-learning• Maker learning• Citizen inquiry• Rhizomatic learning
http://de.slideshare.net/R3beccaF/innovative-pedagogy-at-scale
Location-based mobile Learning
#geolearning
GISsmox-ProjektFeldexperimente mit mobiler GIS-Unterstützung
• Monika Niederhuber - Daniel Trüssel – Urs Brändle (ETH Zürich, Prof. Forstliches Ingenieurwesen)
• Idee:
• Integrierte Exkursionen (IntEx) mit GIS gestützten Feldexperimenten aktiver (& attraktiver) zu gestalten
• Einsatz mobiler Endgeräte & ArcGIS Online & Collector App
• Ziele:
• Intensivere Auseinandersetzung mit räumlichen Objekten, Phänomenen oder Strukturen
durch „Crowd Sampling“ & unmittelbare Auswertung
• „Spielerischer“ Umgang mit räumlichen Informationen (kein Anspruch auf hochgenaue,
präzise Daten – kein wissenschaftliches Experiment !!!)
ETH Zürich – Prof. Forstliches Ingenieurwesen – Projekt GISsmox
Einsatzszenarien (FS 2014)
Windstärke
Windrichtung Moortiefe
BrutstättenTigermücke
NeophytAkebia quinta
Tiefe Humusschicht
ETH Zürich – Prof. Forstliches Ingenieurwesen – Projekt GISsmox
Beispiel
Thema der Exkursion:
Erneuerbare Energien: Potential, Chancen, Gefahren, Effizienz
Erneuerbare Energien und die Schweiz
Windenergie
Biogasanlage
klassisch:
Vorträge &
Besichtigungen
GISsmox-Einsatz I:
Augmented Reality
ETH Zürich – Prof. Forstliches Ingenieurwesen – Projekt GISsmox
Beispiel
GISsmox-Einsatz II:
Ziel: Phänomen „Wind“ greifbar machen
Wie variabel ist der Wind in Bodennähe?
Ist die Windgeschwindigkeit in 3m Höhe bereits messbar
stärker als bei 1m?
Folgt der Wind dem Terrain?
Aufgabenstellung:
Messung der Windgeschwindigkeit in 1m und 3m Höhe
Bestimmung der Windrichtung in 1m und 3m Höhe
OMLETHOrtsbezogenes mobiles Lernenan der ETH• Christian Sailer, Peter Kiefer, Martin Raubal (ETH Zürich, Prof. für Geoinformation Engineering)
• Idee: • Bestehenden Lernmanagementsystem mit Geokomponenten (GIS-Plattform) räumlich verorten• Einsatz für diverse Disziplinen durch intuitiver Schnittstelle zum Erstellen von Lektionen durch den
Dozenten und der einfachen app-basierten Nutzung orts- und zeitunabhängig durch die Studenten
• Ziele:
• Intensivere Auseinandersetzung mit räumlichen Objekten, Phänomenen oder Strukturen durch dem
Lernen vor Ort
• Neue Lernmethoden dank der omnipräsenten Lokalisierung der Teilnehmenden (GeoTagging,
GeoChatts, GeoCollaboration, etc.)
System Architektur von OMLETH
Dozentenschnittstelleist eine Webseite und besteht aus zwei
Komponenten:dem Mapping-Tool (Skizzieren
des Ortsbezuges der Lernelemente) und dem
Content-Tool (Learning Managment Systems
(LMS) wie Moodle, Google Apps etc.)
Nutzerfreundlichkeit dank intuitivem und schlankem GUI
Skalierbarkeit dank der Cloudplattform (PaaS)
Didaktische Erweiterbarkeit dank modulartigem Aufbau der Lernmethoden
Studentenschnittstelleist eine mobile Webseite (HTML5) mit
interaktiver Karte als Navigationsgrundlage,
welche durch die Geolokalisierung
(Geolocation API) den Studenten selbstständig
durch ein Lernmodul führt.
Lernpläne in der Schweiz
Forms of Teaching and Learning
Frontalunterricht
Postenlauf
Werkstattunterricht
Projektunterricht / Freiwahlarbeit
Wochenplanunterricht
Wochenziele
Unterricht mit Fallstudien / InterdisziplinärerUnterricht
Leittextgesteuerter Unterricht
Ausserschulisches Erfahrungslernen
Hausaufgaben
Der Schulweg als Erfahrungs- und Lernweg
Learning in Schools
PH Zürich: http://www.phzh.ch/Documents/phzh.ch/Medienbildung/Dokumente/Methodik-Didaktik_Lehr-Lernformen.pdfLeitfaden des Kanton Schwyz http://www.sz.ch/documents/Erweiterte_Lehr-_und_Lernformen.pdf
Forms of Teaching and Learning
Kontaktstudium: Vorlesungen, Seminare mit Bearbeitung von Fallbeispielen und Kurzübungen in Einzel- und Gruppenarbeit
Diskussions- und Austauschrunden
Studienreise zu Unternehmen und Institutionen mit erfolgreichen BIM-Anwendungen und einem führenden Forschungsinstitut
Geführtes Selbststudium: Projektarbeit anhand selbst gewählter Anwendungsfälle aus der Praxis der Teilnehmenden
Freies Selbststudium: Aufarbeitung von Literatur, Seminarbeiträge, Projektarbeit
Blended Learning (E-Learning)
Multimedia Learning (GITTA)
Learning in Higher Education
FHNW: http://www.fhnw.ch/technik/weiterbildung/mas/db/cas-potentiale-und-strategien/lehr-und-lernformenETHZ: http://www.educ.ethz.ch/mint/kal/index_ENHSLU: http://www.hslu.ch/download/s/interact/BlendedLearning.pdfGITTA: http://gitta.info/website/en/html/unit_association.html
Social Type
Einzelarbeit
Partnerarbeit / Kleingruppen
Gruppenpuzzle
Expertenausbildung
Schneeballsystem
Ablösemodell
Einführung in Gruppen
Kompetenzen in der eigenen Klasse nutzen
{ ETH – Moodle }
• Viele Möglichkeiten an Lernmethoden
• EduApp
• Keine ortsbezogenen Activities
• Keine GIS-Intergration
• Nur traditionelle Lernmethoden
Lernmanagmentsystem der ETH
Activity board in the Moodle of ETH Zurich
{ Current methods }
• Frontalunterricht
• Information (Text, Bild, Video)
• Frage/Antwort Aufgaben
• Single-, Multiple-Choice
• Werkstatt
• Zustandsvergleiche auf Karten
• vertical bar or spyglass lens
• Geo - Spiele
• ..
{ New methods }
• Data Collection / Crowdsourcing
• Crowdlearning / Collaboration / Social Media Integration
• GeoChat
• Spatial cognition / POI Finding
• Augment reality / Virtual reality (Wikitude)
• Guided Eye Tracking
• ..
Forschungsansätze zu #geoLearning
© 2013
Fazit
© 2013
© 2013
Blick in die Zukunft
Events 2015 /2016
• Juni 2015 Geo - Olympiade an der KS Solothurn -> Qualifikation für Olympia 2016 in China
• 14. – 20. Juni 2015 Sommercamp im Jurapark Aargau
• 07. – 12. September 2015 GIS-Camp im Schweizer Nationalpark
Diskussion
#geolearning@csailer80