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 Schweiz AG

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

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Slide 1

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© 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

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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