Vom Computer zur Natur - Umweltbildung mit Simulationsmodellen

Aktenzeichen 22380/01
Abschlussbericht:
Projektträger: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ
Permoserstr. 15
04318 Leipzig
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Telefon: (03 41) 2 35-20 03
Internet: https://www.ufz.de
Bundesland: Sachsen
Beschreibung:
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Anliegen des Projekts war es, Forschungsarbeiten zur Biodiversität in Form von interaktiver Bildungssoftware für Schüler der Mittel - und Oberstufe verfügbar zu machen. Dieses Ziel entspricht der Konvention von Rio de Janeiro aus dem Jahre 1992, nach der das öffentliche Bewusstsein für die Problematik der biologischen Vielfalt entwickelt und verstärkt werden soll. In Anlehnung an die EU-Projekte ALARM und MacMan war der Fokus vor allem auf den Rückgang der Bestäuber und die dramatische Bedrohung von Lebensräumen für Amphibien gerichtet. Simulationsmodelle sollten zu innovativen und interaktiven Lern-Tools entwickelt werden. Die Kooperation mit Umweltbildungszentren sollte das Programm mit An-regungen zum praktischen Naturschutz bereichern und zur Verbreitung der Software beitragen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs wurde eine Konzeption entwickelt, um Schülern der Mittel - und Oberstufe Forschungsergebnisse in Form von interaktiver Internet-Software verständlich zu machen. Informationen zu speziellen Aspekten der biologischen Vielfalt und der Biodiversitätsforschung, der ökologischen Modellierung und des Naturschutzes wurden zusammengestellt; in C++ erstellte Computermodelle wurden modifiziert, durch neue Datensätze der Uni Halle ergänzt und in Actionscript übertragen. Zur Darstellung in der mit Adobe Flash programmierten Bildungssoftware SINAS wurden die Inhalte nach didaktischen und designerischen Gesichtspunkten bearbeitet. Das komplexe Thema Biodiversität wurde am Beispiel von ausgewählten Indikatorarten verdeutlicht: die Rote Mauerbiene Osmia rufa und die Ameisenbläulinge Maculinea repräsentieren die Bestäuber, während der Laubfrosch Hyla arborea und die Erdkröte Bufo bufo stellvertretend für einheimische Amphibien beschrieben wurden. Individuen-basierte Modelle wurden zu interaktiven Simulationsmodellen weiterentwickelt, wobei die Nutzer-Oberflächen für Simulationen gestörter und ungestör-ter Populationen auf verschiedenen Zeitskalen vorgesehen sind. Die Entwicklung des Osmia-rufa - Modells wurde anhand wesentlicher Etappen des Modellierungszyklus wie Ableitung der Regeln und Algorithmen aus Freilanduntersuchungen anschaulich beschrieben. Beispiele aus der Naturschutz-Praxis der Umweltbildungszentren wurden dargestellt, um Anregungen zu individuellem Handeln zu geben. Ein im Rahmen des Projekts gestalteter Wildbienen-Lehrpfad, der bildhaft auf Bedeutung und Gefährdung der Wildbienen aufmerksam macht, wurde in die Software aufgenommen. Testfragen zu den Indikatorarten und zur Modellierung wurden erarbeitet. Die Bildungssoftware SINAS wurde mit Schülern, in Seminaren und auf Lehrerfortbildungsveranstaltungen getestet.


Ergebnisse und Diskussion

Ergebnisse des Projekts sind die Bildungssoftware SINAS, Naturschutzaktivitäten und Lehrerfortbildungen in den Umweltbildungszentren, studentische Staatsexamensarbeiten und wissenschaftliche Schülerarbeiten. Die Bildungssoftware ist frei im Internet zugänglich unter www.sinas.ufz.de/sinas. Sie besteht aus fünf Teilen: In Teil 1 wird anhand von Forschungsergebnissen aus den EU-Projekten ALARM und MacMan gezeigt, dass der Rückgang einzelner Arten eine ganze Kaskade lokaler Aussterbeprozesse bei assoziierten Arten auslösen kann. Prägnantes Beispiel dafür sind die Bestäuber, denen in SINAS eine zentrale Rolle zukommt. Der drohende Rückgang ungezählter Amphibienarten ist ein signifikantes Beispiel für die Abhängigkeit vieler Arten von der räumlichen Vernetzung ihrer Teil-Lebensräume. Für Bestäuber und Amphien wurden daher je zwei Indikatorarten ausgewählt. Für die Rote Mauerbiene Osmia rufa, die Ameisenbläulinge Maculinea, den Laubfrosch Hyla arborea und die Erdkröte Bufo bufo werden Lebensräume, Verhalten, Verbreitung, Lebenszyklus, Gefährdung und Schutz beschrieben. In Teil 2 werden interaktive Simulationen zu den Modellarten angeboten, wobei der Nutzer Szenarien und Startparameter auswählen kann. Die Störszenarien verdeutlichen Eingriffe in die Lebensräume der Tiere durch Wiesenmahd, Straßenverkehr, Gewässerverschmutzung und Zerschneidung der Landschaft. Schutzszenarien simulieren die guten Überlebenschancen der Populationen bei günstigen Mahdterminen sowie den rettenden Einfluss von Amphibienzäunen. Am Beispiel einer Wildbiene wird der Einfluss des Mahdter-mins auf den individuellen Fortpflanzungserfolg demonstriert. Auch durch Simulation von Größe und altersmäßiger Zusammensetzung der Populationen während der Fortpflanzungssaison wird das Verständnis für die Auswirkungen komplexer Umweltveränderungen auf die Fitness einzelner Individuen und Lebensdauer von Populationen vertieft. Teil 3 enthält die Beschreibung der Modellentwicklung für das Osmia-rufa - Modell. Auf der Basis von Freilandbeobachtungen an etwa eintausend Weibchen der Roten Mauerbiene wurden Regeln und Algorithmen abgeleitet. Anhand der Modellergebnisse wird das Zusammenspiel von Umweltbedingungen und inneren Eigenschaften der Population gezeigt. Teil 4 ist Anre-gungen für den praktischen Naturschutz von Wildbienen und Amphibien gewidmet. Hier werden die am Projekt beteiligten Umweltbildungszentren vorgestellt und projektrelevante Aktivitäten beschrieben. Teil 5 der Software enthält Testfragen zu den beschriebenen Arten und zur Modellbildung.
In den Umweltbildungszentren Benediktbeuern, Halle, Papenburg und Wetzlar wurden Schutzmaßnah-men für Wildbienen und Amphibien durchgeführt. Die Seminare zur Lehrerfortbildung dienten der Diskussion und Verbreitung der Bildungssoftware SINAS. Ein Wildbienen-Lehrpfad mit acht Tafeln wurde gestaltet und in die Software aufgenommen. In der Abteilung Biodidaktik der Uni Halle entstanden im Rahmen des Projekts zwei Staatsexamensarbeiten. Vier Schülergruppen des Georg-Cantor-Gymnasiums führten Jahresarbeiten zu Themen des Projekts durch.
Mit der Implementierung der Software in den Schulbereich wurde begonnen. Die Einführung einschließlich der Erstellung einer Begleitbroschüre für Lehrer sowie die Evaluierung erfordern einen Zeitraum von ein bis zwei Schuljahren und sollten nach Möglichkeit außerhalb des Projekts weitergeführt werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Rahmen des Projekts wurde eine Fachtagung im ZUK der DBU organisiert, die am 20.Juni 2007 stattfand. Das Projekt wurde auf der GfÖ-Tagung 2006, der Woche der Umwelt im Juni 2007, auf der Tagung für Umweltpsychologie in Bayreuth im September 2007 und auf der ANU-Bundestagung im November 2007 vorgestellt. Zwei Seminare auf der Schüler-Uni der Humboldt-Universität Berlin im September 2007 waren dem Projekt gewidmet. Es erschienen Beiträge in Biologie in unserer Zeit 36, 11; der Mitteldeutschen Zeitung (1.6.07) und der Ems-Zeitung (15.7.06). Lehrerfortbildungsseminare in Papenburg, Wetzlar und Halle wurden organisiert.


Fazit

Die Bildungssoftware SINAS vermittelt Ergebnisse der Biodiversitätsforschung durch informative Kapitel und den Einsatz von interaktiven Simulationsmodellen. Die Software wurde für Schüler der Mittel - und Oberstufe entwickelt und ist frei zugänglich unter www.sinas.ufz.de/sinas. Dank der Mitarbeit von Umweltbildungszentren fanden Aspekte des praktischen Naturerlebens und Naturschutzes Eingang in das Programm, so dass dem Anliegen Vom Computer zur Natur entsprochen werden konnte. Die Mitarbeit von Schülern und Studenten ermöglichte es, Ansichten und Anregungen der Zielgruppe während aller Bearbeitungsstadien zu berücksichtigen. Die Einführung der Software in den Schulbereich sollte fortgesetzt werden

Förderzeitraum: 13.06.2005 - 30.11.2007 (2 Jahre und 6 Monate)
Fördersumme: 98.495,00
Förderbereich: III.8.1
Stichworte: Simulation , Naturschutz , Schule
Publikationen:

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