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vTHOMMIBIOLOGIEv
Projekt Wald -interaktiv !

PROJEKT Wald - interaktiv !  Ökosystemforschung Wald Beta-Version 1998, IWF Institut für den Wissenschaftlichen Film, Dr. rer. nat. Walter Stickan

1 PROJEKTBESCHREIBUNG

Die CD-ROM Wald möchte das gesamte Ökosystem Wald mit allen Faktoren vorstellen. Diese äußerst komplexe Thematik wird anhand vieler Einzelthemen angesprochen, die alle einzeln von der/dem SchülerIn ausgewählt werden können. Die CD ist demnach nicht als fortlaufendes aufeinander aufbauendes Lernkonstrukt zu betrachten, sondern als Sammlung der unterschiedlichen Faktoren, die einen mitteleuropäischen Wald ausmachen bzw. beeinflussen oder durch ihn verändert werden. Der Benutzer des Programms kann somit einzelne Themeninhalte, die ihn besonders interessieren, selektieren. Die Software nimmt eine Einteilung der Wald-Thematik in drei Oberbereiche ÑÖkologieì, ÑBiologieì und ÑForschungì vor.
Im Bereich der ÑÖkologieì wird das Thema Waldwachstum (mit Modell-Animation) anhand des Wachstums von Einzelbäumen und Baumgruppen vorgestellt. Der Einfluss des Menschen auf die Gestalt bzw. das Wachstum eines Fichten-Buchenwaldes mit und ohne Nutzung wird im Vergleich verdeutlicht. Weiterhin wird ein Schwerpunkt auf die Darstellung des Faktors Boden mit seinen unterschiedlichen Schichtungen, Stoffkreisläufen, Stoffbilanzen etc. gelegt.
Im Bereich ÑBiologieì werden die Vetreter der unterschiedlichen Trophieebenen thematisiert. So werden die grundlegenden Unterschiede zwischen Laub- und Nadelbäumen aufgezeigt, verschiedene Räuber bzw. Bewohner der Bäume wie beispielsweise der Borkenkäfer vorgestellt, die wichtige Funktion der Zersetzer im Ökosystem Wald beleuchtet und das Modell der Nahrungsnetze eingeführt.
Im dritten Bereich ÑForschungì schließlich werden animiert Wind- und Temperaturverhältnisse im Wald beschrieben, ein Interview über die Waldökologie ist als Videosequenz abrufbar. Weiterhin wird auf direkte und indirekte Schadwirkung (Schwefel, Stickstoff), Ozon, die Ökosystembelastung und das Solling-Projekt eingegangen.
Die Bedienung des Programms erfolgt sowohl bei Apple Macintosh als auch bei PC mit Windows 95 und 98 ausschließlich mit der Maus, Tastatureingaben sind nicht nötig (und möglich). Der Bediener kann durch Klicken auf grafische Symbole (Piktogramme) die sich dahinter verbergende Thematik auswählen. Wird zunächst der Benutzer dazu aufgefordert, sich durch Klicken auf eines der drei (grafisch dargestellten) Wegweiser für eines der drei (oben aufgeführten) Oberbereiche zu entscheiden, kann er sich in der folgenden zweiten Ebene durch Ziehen mit der Maus in einem virtuellen Wald bewegen, wobei er auf eine Vielzahl von optisch hervorgehobenen Piktogrammen stößt, die er alle mit Mausklick auswählen kann. Die verwendeten Piktogramme sind selbsterklärend, die damit auszuwählenden Themen werden aber durch einen am unteren Bildschirmrand eingeblendeten Text zusätzlich eindeutig benannt. Die weitere Steuerung des Programms in der dritten Ebene (=Einzelne Fachthemen-Ebene) erfolgt durch Klicken auf links oben am Bildschirm angezeigte kleine ÑVorwärtsì-, ÑRückwärtsì-, ÑVideo zeigenì-Symbole. Unterstrichene Worte im angezeigten Text kann man anklicken, um eine eingehendere Erklärung des Begriffes zu erhalten.

Anmerkung: Ich habe die Software getestet auf folgenden Systemen:
1 Apple Macintosh Power PC   2 PC 486 DX4-100 Mhz mit 40 MB RAM
3 PC KMD6-166 Mhz mit 16 MB RAM   4 PC Pentium II 350 Mhz  mit 64 MB RAM
 

2 BEGRÜNDUNG

Durch den Einsatz eines Computers an sich wird bei (vielen) SchülerInnen schon Interesse geweckt. Allein der Wechsel in der Art des lehrinhaltvermittelnden Unterrichts schafft meiner Ansicht nach schon neue Motivation. Gerade der PC bietet dank seiner heutigen Multimediafähigkeit die Möglichkeit Bild -auch in bewegter Form- und Ton wie in einem Film unter anderem mit dreidimensionalen Modellgrafiken darzustellen, gleichzeitig aber den/die SchülerIn nicht zum passiven Betrachter werden zu lassen, sondern ihn/sie aktiv in den Lernprozeß einzubinden, indem sein/ihr Handeln immer wieder gefordert wird. Aufgrund dieses Systemvorteils des PC sehe ich in Zusammenhang mit dem Einsatz einer geeigneten Software schon eine Berechtigung eines Computereinsatzes im Unterricht. Diese gegebenen Möglichkeiten eines Computers nutzt die hier vorgestellte Software in Form von Videosequenzen in kurzer und prägnanter Form, sich auf die wesentlichen Punkte beschränkenden Modellanimationen oder Grafiken mit Audioausgabe. Insgesamt aber sollte die Thematik Wald im Zusammenhang mit Ökologie schon wenigstens ansatzweise im Unterricht vorher besprochen worden sein, da der Sinnzusammenhang der Zuordnung der einzelnen Unterthemen in die drei Bereiche ÑÖkologieì, ÑBiologieì und ÑForschungì (mir) völlig unklar erscheint und schnell der Überblick über die Gesamtthematik verloren geht. Was leider auch völlig fehlt, ist die Darstellung des Stockwerkbaus eines Waldes mit den unterschiedlichen Lebensräumen für
Tiere und Pflanzen und eine kurze Vorstellung überhaupt in einem mitteleuropäischen Wald vorkommenden Baumarten wie Buche, Eiche, Birke, Fichte usw. .

3 DER UNTERRICHT

Im Rahmen zwei- bis dreistündigen Einheit soll den SchülerInnen mit der CD-ROM Wald-interaktiv! im Rahmen der Ökologie in der Oberstufe ein Überblick über die Thematik und deren Komplexität verdeutlicht werden. Die Klasse trifft sich schon zu Unterrichtsbeginn vor dem Computer-Raum, um unnötigen Zeitaufwand für einen Raumwechsel zu vermeiden. Grundlegende Kenntnisse über den Begriff und den Bereich der Ökologie müssen bei den SchülerInnen für ein Verständnis der in der CD-ROM angesprochenen Gebiete gegeben sein. Bei einer vollständigen Bearbeitung aller Fragen des CD-Wald-Biologie- und des CD-Wald-Ökologie-Teils sind drei, bei Bearbeitung nur des CD-Wald-Biologie-Teils zwei Unterrichtsstunden (siehe Arbeitsblatt) vorzusehen. Wünschenswert wäre hierbei eine Doppelstunde anstelle von Einzelstunden. Der Ökologie-Teil dient der sinnvollen Ergänzung des Biologie-Teils bei ausreichender Zeitkapazität. Auf dem auszuteilenden Arbeitsblatt sollten nur die zu bearbeitenden Fragen stehen. So wird einer Ablenkung der SchülerInnen entgegengewirkt und eine Fokussierung auf die vorgesehenen Inhalte erreicht. Nach Möglichkeit können auch WWW-Seiten in den Unterricht einbezogen werden.

Zum Thema Wald finden sich u.a. folgende Seiten:

http://privat.schlund.de/wald/index.htm Umweltprojekt Wald mit den Themen
                     1 Waldschäden, welche gibt es und wodurch,
                     2  Waldwirtschaft, darunter Naturnahe Waldwirtschaft (Grundsätze),
                          Wem gehört der Wald,
                          Baumverteilung,
                          Windwürfe,
                     3  Waldchronik (Geschichte),
                     4  Luftschadstoffe,
                     5  Wasser,
                     6  Boden,
                     7  Wurzel,
                     8  Biosphärenreservat (MAB-Programm) mit MAB,
                         Zonierung der Biosphärenreservate,
                         Reservate in Deutschland,
                         Pfälzerwald-Nordvogesen

http://www.wald.de     Stiftung Wald

http://www.blv.de/afz/holz-1.html    zur Thematik Wald

http://www.uni-koblenz.de/ ~odsbcg/baume97/baum97.htm Thema Baum

http://www.uni-koblenz.de/ ~odsgroe/   Fachleiter Studienseminar für Sek I/II Biologie

http://www.fh-koblenz.de/koblenz/remstecken/home.html Naturschutz-Öko-Station Remstecken
       Im Rahmen einer mehrtägigen Exkursion ist die
       genauere, vor allem auch praktische Behandlung
       des Ökosystems Wald möglich.

Den Abschluß der Themen-Einheit ÑCD-ROM Waldì bildet eine Besprechung im Klassenverband und dem Anschreiben einiger wichtiger Kernbegriffe an die Tafel und das Erstellen eines Nahrungsnetzes an der Tafel. Hierbei wird mit einem beliebigen Organismus (Pflanze oder Tier) begonnen, und die SchülerInnen sollen frei Räuber bzw. Opfer beifügen und so ein (beliebig) großes Netz erstellen. So wird die Vernetzung aller Organismen in einem Ökosystem und die Bedeutung jedes einzelnen deutlich herausgestellt.

4 LERNZIELE

ÜBERGEORDNETES LERNZIEL DER UNTERRICHTSEINHEIT
Die SchülerInnen sollen sensibilisiert werden für die Komplexität und Vernetztheit des Ökosystems Wald. Aufgrund dieser Konzeption ist ein breitgefächerter, nicht zu eng den/die SchülerIn eingrenzen-der Unterrichtsplan wünschenswert, der Raum für Ausschweifungen rechts und links von den Frage-stellungen (des Arbeitsblattes) offen läßt und somit jede(r) SchülerIn leicht variierende Lerninhalte aufnehmen.

UNTERGEORDNETE LERNZIELE DER UNTERRICHTSEINHEIT
Dennoch sind einige Kerninhalte vorgesehen, die von jedem Schüler erlernt werden sollen.
A  So sollen die unterschiedlichen Bodenschichten und
B  Bestandteile des Bodens deutlich werden und von den SchülerInnen benannt werden können.
C  Die SchülerInnen sollen den Aufbau eines Nahrungsnetzes mit jeweils wenigstens zwei Vertretern
     jeder Trophieebene kennen,
D  die grundsätzlichen Unterschiede zwischen Laub- und Nadelbäumen wissen und
E  die wichtige Aufgabe der Zersetzer benennen können.
 

5 Unterrichtsverlaufplan bei der zweistündigen Variante mit Doppelstunde:
 

-Aufgabenblätter-
Wald - interaktiv ! Ökosystemforschung Wald

AUFGABE:

Beantworte die untenstehenden Fragen und benutze dabei die Software Wald - interaktiv !
Die Fragen mit Ausrufezeichen kannst Du durch scharfes Überlegen lösen, Du findest die Lösungen hierzu nicht in der Software !

CD-WALD OBERTHEMATIK BIOLOGIE

3 Worin besteht die Funktion der Zersetzer im Stoffkreis- lauf ? Nenne drei Vertreter der Gruppe der Zersetzer.

4 Worin besteht die wichtige Funktion des Borkenkäfers für das Ökosystem Wald ?

5 Vervollständige das Nahrungsnetz aus Aufgabe 2 mit  jeweils einem Beispiel je Ebene.
6 !Wie ergeben sich die in der Grafik gezeigten Temperaturprofile im Eichenwald ? (Tip: Beachte hierbei die Unterschiede zwischen Laub- und Nadelbäumen, die Du mittlerweile kennst (Frage 1) !)

CD-WALD OBERTHEMATIK ÖKOLOGIE

2 Was versteht man unter einer monopodialen Wachstumsstruktur ?
3 !Warum überleben in einer Baumgruppierung nicht alle Bäume (hier: Fichten) ?
Warum ist der hier entscheidende Faktor für Pflanzen so wichtig ?
4 !Warum wuchs der Humusauflageanteil von 800 im Jahr 1966 auf 1300 kg pro ha im Jahr 1983 ?
Überlege Dir wenigstens einen Faktor, der durch menschliche Beeinflussung dazu beiträgt.

5 Welche Bestandteile hat der Boden ?

6 Wie wirkt die Bodenqualität positiv auf die Schadstoffbelastung ?

7 Zeichne schematisch ein Bodenprofil mit den beschriebenen Horizonten.

8 Warum darf man beim Wald von einem Ökosystem sprechen ?

Antworten CD-WALD-BIOLOGIE (Lösungen)

1 [Laubbäume]
LAUBBÄUME NADELBÄUME
Fruchtknoten vorhanden kein Fruchtknoten
stark differenziertes Leitgewebe wenig differenziertes Leitgewebe
werfen im Herbst die Blätter ab kein Nadelfall (bis auf Lärche)
Rotbuche Fichte

2 [Nahrungsnetz]
     Fleischfresser III. Ordnung
Zersetzer   Fleischfresser II. Ordnung
   Fleischfresser I. Ordnung
  Pflanzenfresser      Konsumenten
 Pflanzen                 Produzenten

Zersetzer: Bakterien, Pilze, Regenwürmer

3 [Zersetzer]
Durch Zersetzer werden die organischen Produkte zu anorganischen Substanzen abgebaut. Wichtige Nährstoffe werden so wieder für Pflanzen verfügbar.  a. Bakterien, b. Pilze, c. Regenwürmer

4 [Borkenkäfer]
Da der Borkenkäfer ein Rinden- oder Holzfresser an toten oder geschwächten Bäumen ist, stellt er die erste Stufe in der Zersetzung von Holz dar.

5 [Räuber]
Fichte è Borkenkäfer è Jagdkäfer

CD-ROM-ÖKOLOGIE

1 [Waldwachstum]
Es entsteht eine Monokultur aus Buchen, da die Fichten jeweils vor den Buchen gefällt werden.

2 [Nadelwälder / Einzelbäume]
Der Baum wächst mit einem geradlinigen Stamm nach oben und hat davon ausgehend ringförmig um den Stamm angeordnete Äste (vergleiche mit einem Laubbaum).

3 [Nadelwälder / Baumgruppen]
Weil einzelnen Fichten durch andere das Licht völlig entzogen wird und sie daraufhin absterben.

4 [Stoffbilanz]
Weil mehr Stickstoff in den Kreislauf eingebracht wurde und wird.

5 [Boden]
Minerale, organische Substanz, mit Luft und Wasser, gelösten Salzen und Gasen gefüllter Porenraum.

6 [Boden]
Böden wirken als Puffer

7 [Boden]
Bodenprofil bei Braunerde:
Ah-Horizont humusbeeinflußter Oberboden
Bv-Horizont verwitterter Bv-Horizont
Cv-Horizont mehr verwittertes Ausgangsmaterial
C-Horizont weniger -ìì-  (hier aus Buntsandstein)

8 [Wald]
Der Wald bildet eine charakteristische Pflanzenformation aus.