Projekt 16459/01

Entwicklung und Erprobung eines multimedialen Lernobjektes zum Verständnis von Waldökosystemen

Projektträger

Prof. Dr. Friedrich O. Beese
80686 München

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Mit dem medialen Lernobjekt Erlebnis-Baum möchte das Institut für Bodenkunde und Waldernährung der Universität Göttingen ein Lehrmittel entwickeln, das zum Verständnis von terrestrischen Ökosyste-men beiträgt. Das Lernobjekt soll auf interaktive Weise den Studierenden der forstlichen und biologischen Fachbereiche das Wissen um Teilprozesse und deren dynamisches Zusammenspiel in Waldökosystemen erlebbar vermitteln.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Modell, bestehend aus einem Baum in einer Bodensäule, entspricht in seinem Aufbau und seiner technischen Ausrüstung weitgehend einer ökosystemar untersuchten Messfläche. Zusätzlich werden sogenannte interaktive Elemente installiert, an denen verschiedene Größen wie Temperatur, Niederschlag, Lichteinfall etc. von außen manipuliert werden können. Durch direkte Vernetzung werden die Ergebnisse der Manipulationen am Bildschirm graphisch sichtbar.
Beginnend mit dem Aufbau der Bodensäule und dem Einpflanzen des Baumes werden die Messeinrichtungen und die interaktiven Elemente schrittweise installiert und optimiert. Anschließend erfolgt die Erstellung der Informationsdatenbank für interessierte Benutzer, die Einarbeitung in den Lehrbetrieb und die Konzipierung von Versuchen, die an dem Objekt durchgeführt werden können.


Ergebnisse und Diskussion

Durch einen stetigen und fruchtbaren Prozess zwischen Einsatz und Weiterentwicklung wurde ein Objekt aufgebaut, das einen Überblick über einfache Größen der Ökologie gibt.
Als lebender Baum wurde ein Ilex aquifolium ausgewählt und in eine 300l fassende Tonne eingepflanzt. Diese Tonne steht auf einem fahrbaren Untersatz, der einen mobilen Aufbau ermöglicht. An diesem Untersatz sind Masten angebracht, an den die Beleuchtungslampe, die Messsensoren und die interaktiven Elemente angebaut sind. Zur Optischen Gestaltung wurde die Tonne mit einer Holzkonstruktion umhüllt. Über ein Schaltpult mit elektrischen Schaltern für den Einsatz von Motoren und Zughebeln lassen sich Elemente bewegen.
An gebracht sind horizontal und vertikal bewegliche Strahlungssensoren zur Messung der direkten Ein-strahlung und der Reflexionsstrahlung. Durch die Beweglichkeit lassen sich horizontale und vertikale Beleuchtungsprofile darstellen. Ein drehbarer Teller mit unterschiedlichem Substrat dient zur Bestimmung Reflexion. Über eine per Druckknopf zu betätigende Wasserdüse kann Freiland- und Bestandesniederschlag simuliert werden Niederschlagsmesser registrieren die Beregnungsmengen. Über eine Heizlampe lässt sich Boden erwärmen. Temperaturfühler in unterschiedlicher Tiefe registrieren den Wärmefluss. In einer Photosynthesekammer kann ein belaubter Zweig eingeschlossen werden. Dadurch lassen sich Transpiration und CO2-Aufnahme (Photosynthese) mit Hilfe von Luftfeuchte- und CO2-Sensoren bestimmen. Ein Beschattungsschirm, der unter die Lampe gefahren werden kann verdunkelt den Baum. Somit lässt sich auch der Lichteinfluss auf Transpiration und Photosynthese zeigen. Bodenhauben auf durch-wurzeltem und wurzelfreiem (ermöglicht mit Hilfe eines bis auf den Boden reichenden HT-Rohres) Boden dienen zur Bestimmung der CO2-Freisetzung aus dem Boden (Bodenatmung und Wurzelatmung). Über Tensiometer kann das Austrocknen des Boden verfolgt werden.
Alle Messdaten werden von einem modularen Messdatenerfassungssystem aufgenommen und können auf einer Anzeigetafel verfolgt werden.
Die Ergebnisse zeigen den erwarteten Verlauf und sind qualitativ sehr gut auszuwerten. Eine quantitative Berechnung erscheint nicht sinnvoll, da die Parameter durch den künstlichen Aufbau verfälscht werden. Dennoch liefern die Ergebnisse wertvolle Anregungen zum Nachdenken und zur Diskussion.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das mediale Lernobjekt Experimentier-Baum wurde im Foyer des IBW entwickelt und aufgebaut. Hier steht es dem Lehrpersonal und den Studierenden zur Verfügung für den Einsatz in der Lehre bzw. der selbständigen Beschäftigung. Die Einrichtung ist fester Bestandteil des Hydrologischen Praktikums des IBW. An dieser Stelle fanden auch Präsentationen vor der Presse und vor interessierten Personen anderer Institute statt.
Der Aufbau als mobile Einheit erlaubt eine ortsunabhängige Präsentation, die schon an einigen Stellen stattgefunden hat. So wurde der Experimentier-Baum auf einer von der DBU geförderten öffentlichen Veranstaltung in Osnabrück (OBE 2000; Faszination Boden) und auf der Messe MuTec (Museumstechnik) im Juni 2001 in München vorgestellt (siehe auch Pressemitteilung vom 11.6.2001 im Anhang). Hier stieß der Baum auf reges Interesse, einige Museen forderten Informationsmaterial an. Auf der Ausstellung Baum-Stark in Stuttgart von April bis Juli 2001 wurde der Baum als eigenständige Einheit installiert und konnte dort von einem Laienpublikum benutzt werden.


Fazit

Auf den verschiedenen Veranstaltungen sowie im IBW findet der Experimentier-Baum reges Interesse. Fachpublikum, das mit Ökologie und dem ökosystemaren Forschungsansatz vertraut ist, betrachtet den Experimentier-Baum als eine interessante Art, Umgebungsprozesse und deren Zusammenspiel mit ihrer Bedeutung für das Leben im Wald darzustellen, um daran zu lernen. Einen Einsatz in der Lehre halten sie für bereichernd.
Auch für Laienpublikum wird das Lernobjekt als geeignetes Mittel betrachtet, Neugier und Interesse an der Problematik zu wecken, und auch im Umgang mit dem Experimentier-Baum Zusammenhänge zu verstehen. Das geäußerte Kaufinteresse vom einrichtenden Personal verschiedener Institutionen wie Naturkundemuseum etc. belegt, dass der Experimentier-Baum einen hohen Anklang findet.