Location-based mobile Learning, Esri Summercamp

1. Mit GIS auf Exkursionen
Eine 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

2. 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

3. Esri Schweiz AG

4. Esri Deutschland GmbH & Esri Schweiz AG

5. • 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

6. • Konzept mit GIS auf Exkursionen
• Vom Desktop GIS zum GIS auf
Exkursionen
• Der Begriff «GIS»
• Beispiel Sommercamp
• Erfahrungsberichte
• Begleitende Aufgaben zu «GIS
auf Exkursionen»

7. 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

8. Evolution der Mobile Technology
• ICT – Systeme: Gross zu Klein • GIS Systeme

9. Wie alles begann…
Vom Desktop GIS zum GIS auf Exkursionen

10. 2006 / 2007
Das GIS-Lehrmittel für Schulen (in der Schweiz)
Raymond Treier, Carmen Treuthardt Bieri und Michael Wüthrich

11. 2009
1. Esri Sommercamp im Schweizerischen Nationalpark
Nationalparkzentrum, Zernez (http://schulgis.ch)

12. 2010
2. Esri Sommercamp im Schweizerischen Nationalpark
Fuorcla Macun (http://schulgis.ch)

13. 2010
GPS Kartierung und auf 3d Visualisierung auf Globen

14. 2011
3. Esri Sommercamp im Schweizerischen Nationalpark
Val Müschauns (http://schulgis.ch)

15. 2012
4. Esri Sommercamp im Schweizerischen Nationalpark
Munta la Schera (http://schulgis.ch)

16. 2012
Das GIS-Lehrmittel für die Sekundarstufe II (de, fr., it., engl.)
Raymond Treier, Bernhard Marti

17. 2013
ArcGIS Online für Schweizer Schulen
http://schoolgis.maps.arcgis.com/home/

18. 2013
5. Esri Sommercamp in der UNESCO Biosphäre Entlebuch
Höhlentrip unterhalb der Schrattenfluh (http://schulgis.ch)

19. 2014
6. Esri Sommercamp im Jurapark Aargau
Hochstamm-Kulturen im Melchtauertal (http://schulgis.ch)

20. 2014
GeoGames am 1. GEOSchoolDay (GEOSummit) in Bern
GEOSchoolCorner im Fokus von GeoGames (http://schulgis.ch)

22. © 2013

23. 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

24. © 2013
Eine Woche Sommercamp im
Schweizer Nationalpark

25. © 2013

26. © 2013
Slide 1

27. © 2013

28. © 2013

29. © 2013

30. © 2013

31. © 2013

32. © 2013

33. © 2013

34. © 2013

35. © 2013

36. © 2013

37. © 2013

38. Wochenprogramm

39. GIS
• A geographic information system (GIS) is a computer system designed
to capture, store, manipulate, analyze, manage, and present all types
of geographical data.
Erfassung Verarbeitung Analyse Visualisierung
• GIS – Projekt:
E V A P - Methode

40. Wochenprogramm
Diskussion /
Reflexion

41. GIS Projekt
GIS-Projekt
M
E
V A P
M - Modellierung
E - Erfassung
V - Verarbeitung
A - Analyse
P - Präsentation

42. Mit GIS auf
Exkursionen

43. Fragestellung - Konzeption
• Was interessiert Sie am Thema GIS auf Exkursionen?
• -
• -
• -
• -
• MindMap on Blackboard

44. MindMap – Design

45. 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)

46. Datenmodellierung
Theme A Theme B Theme C
Value 1 Value 1 1 to 100
Value 2 Value 2
Value 3 Value 3
Value 4
GIS Projekt

47. Datenbank & Webkarte
M
E
V A P

48. Datenbank & Webkarte
M
E
V A P

49. Feldarbeit mit «GPS»
M
E
V A P

50. App starten
http://schoolgis.maps.arcgis.com/home/
M
E
V A P

51. Datenerfassung
Aufgabe: «.. drei Exkursionen pro Teilnehmerin / Teilnehmer..»
DEMO: Beispiel mit Foto anhängen
M
E
V A P

52. Datenerfassung
M
E
V A P

53. Datenverarbeitung
• 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
M
E
V A P

54. Datenanalyse
• 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?
M
E
V 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

55. Datenanalyse
M
E
V A P

56. Datenpräsentation
M
E
V A P

57. Datenpräsentation
M
E
V A P
• WebMaps
> Voten mit
> Kommentieren
• WebGallerie als Zusammenfassung

58. Datenpräsentation
M
E
V A P

59. Diskussion / Reflexion
• Diskussion an Präsentation
• Reflexion auf das Projekt
• Projektbericht - Lernjournal
• Evaluation – individuell, anonym
GIS Projekt

63. • 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

64. • 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

65. GLOBE-Swiss

66. GLOBAL LEARNING AND OBSERVATIONS
TO BENEFIT THE ENVIRONMENT
EIN INTERNATIONALES BILDUNGSPROGRAMM
IM BEREICH ERDSYSTEMWISSENSCHAFTEN
www.globe-swiss.ch

67. 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

68. 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

69. Bioindikationen an Fliessgewässern
• Bioindikation Fliessgewässer
- Modul 1: Ökomorphologie
- Modul 2: Biologische Gewässergüte / Makroinvertebraten

70. Data Collection Days

71. 1. Mai

72. MINT-Days
• Freies Gymnasium Zürich

73. GeoGames

74. Ortsbezogene Spiele
Geocaching, 2000
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Geocaching_in_Norway.jpg
Ingress (Google), 2012/2013
http://www.amusement.net/wp-content/uploads/2012/11/ingress2.jpg

75. Gamification
• 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/
http://www.pythia.ugent.be/http://37.media.tumblr.com/tumblr_m9gol0MVOD1rt8lhlo4_1280.gif spoj/files/esp_game.png

76. Einsatzgebiete
• Sammeln räumlicher Daten
• Crowdsourcing
• Volunteered Geographic Information (VGI)
• Ortsbezogenes mobiles Lernen
• Studien zur Raumkognition
• Raumplanung
Ortsbezogenes mobiles Lernen in der Umweltbildung
© Lea Mauz (PH Ludwigsburg)
Lernen über das UNESCO-Weltkulturerbe

77. MegaGEOGame

78. Mit GeoGames das Interesse wecken
• GEOSchoolDay
• http://giswiki.hsr.ch/GEOSchool_Day

79. Mobile Learning
#mLearning

80. 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
http://de.slideshare.net/R3beccaF/innovative-pedagogy-at-scale

81. 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

82. Location-based mobile
Learning
#geolearning

83. GISsmox-Projekt
Feldexperimente 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 !!!)

84. Einsatzszenarien (FS 2014)
Windstärke
Windrichtung Moortiefe
ETH Zürich – Prof. Forstliches Ingenieurwesen – Projekt GISsmox
Brutstätten
Tigermücke
Neophyt
Akebia quinta
Tiefe Humusschicht

85. Beispiel
Thema der Exkursion:
Erneuerbare Energien: Potential, Chancen, Gefahren, Effizienz
 Erneuerbare Energien und die Schweiz
 Windenergie
 Biogasanlage
ETH Zürich – Prof. Forstliches Ingenieurwesen – Projekt GISsmox
klassisch:
Vorträge &
Besichtigungen
GISsmox-Einsatz I:
 Augmented Reality

86. 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
ETH Zürich – Prof. Forstliches Ingenieurwesen – Projekt GISsmox

87. OMLETH
Ortsbezogenes mobiles Lernen
an 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.)

88. System Architektur von OMLETH
Dozentenschnittstelle
ist eine Webseite und besteht aus zwei
Komponenten:demMapping-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
Studentenschnittstelle
ist eine mobile Webseite (HTML5) mit
interaktiver Karte als Navigationsgrundlage,
welche durch die Geolokalisierung
(Geolocation API) den Studenten selbstständig
durch ein Lernmodul führt.

89. Lernpläne in der Schweiz
Learning in Schools
Forms of Teaching and Learning
Frontalunterricht
Postenlauf
Werkstattunterricht
Projektunterricht / Freiwahlarbeit
Wochenplanunterricht
Wochenziele
Unterricht mit Fallstudien / Interdisziplinärer
Unterricht
Leittextgesteuerter Unterricht
Ausserschulisches Erfahrungslernen
Hausaufgaben
Der Schulweg als Erfahrungs- und Lernweg
PH Zürich: http://www.phzh.ch/Documents/phzh.ch/Medienbildung/Dokumente/Methodik-Didaktik_Lehr-Lernformen.pdf
Leitfaden des Kanton Schwyz http://www.sz.ch/documents/Erweiterte_Lehr-_und_Lernformen.pdf
Learning in Higher Education
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)
FHNW: http://www.fhnw.ch/technik/weiterbildung/mas/db/cas-potentiale-und-strategien/lehr-und-lernformen
ETHZ: http://www.educ.ethz.ch/mint/kal/index_EN
HSLU: http://www.hslu.ch/download/s/interact/BlendedLearning.pdf
GITTA: 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

90. Lernmanagmentsystem der ETH
{ ETH – Moodle }
• Viele Möglichkeiten an Lernmethoden
• EduApp
• Keine ortsbezogenen Activities
• Keine GIS-Intergration
• Nur traditionelle Lernmethoden
Activity board in the Moodle of ETH Zurich

91. Forschungsansätze zu #geoLearning
{ 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
• ..

92. © 2013
Fazit

93. © 2013

94. © 2013
Blick in die
Zukunft

95. 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

97. Diskussion
#geolearning
@csailer80