Funktions- / Strukturorientierte Pflanzenmodellierung in E-Learning-Szenarien.

Abstract

Presentiert wird der Aufbau eines E-Learning-Systems, welches den Ansatz der Funktions-/Strukturmodellierung für die Verwendung in der universitären Lehre zur Waldwachstumsmodellierung benutzt. Das E-Learning-System verwendet Virtuelle Realität in Form von begehbaren, interaktiven virtuellen Waldbeständen kombiniert mit Waldwachstumssimulatoren zur Prognoseberechnung möglicher Waldentwicklungen als explorative Lernumgebung zur Erforschung der Wachstumsmodellierung durch die Studierenden der Forstwissenschaften und Waldökologie. Das System integriert verschiedene Programme in eine offene, internetbasierte Architektur. Grundlage des Systems ist ein spezielles Beschreibungsformat für Waldbestände auf Basis der Virtual Reality Modelling Language. Die Visualisierung der Bestandesszenen übernimmt der Virtual Forester Client ein eigens für die forstliche Lehre entworfener interaktiver VRML-Viewer. Er bildet die graphische Schnittstelle für die Benutzerin und ermöglicht das interaktive Behandeln des Bestandes (Bäume fällen, Bäume auszeichnen, Baumdaten abfragen etc.). Die Verbindung verschiedener Clients für das gemeinsame Arbeiten in einer Bestandesszene realisiert der Elan Sim Server. Als Wachstumssimulator wurde die Growth Grammar-related Interactive Modelling Platform (GroIMP) [KNIEMEYER] in das E-Lerning-System mit eingebunden. Die Modellkomponente wird auf Basis der Relationalen Wachstumsgrammatiken [KURTH] in der regelbasierten Sprache XL umgesetzt. Der Modellansatz umfasst ein einfaches, räumliches, biomassebezogenes, ökophysio-logisches Modell [SLOBODA & PFREUNDT] mit Berechnungen der Photosynthese in Abhängigkeit der beschattenden Biomasse , der Respiration und des Wachstums in Jahresschritten für die 5 Baumkompartimente Nadeln, Äste, Fein- und Grobwurzeln sowie den Stamm. Das Modell ist initial mit Literaturwerten für Fichte und Kiefer parametrisiert, kann aber für andere Nadelbaumarten erweitert werden. Primäre Zielsetzung des E-Learning-Systems ist der Aufbau einer vorbereiteten Arbeitsumgebung für das explorative Lernen der Studierenden. Die vollständige Offenlegung der Modellkomponente und die regelbasierte Sprache XL bieten den Studierenden ein effizientes Umfeld, um von der Analyse des vorliegenden Modells über dessen schrittweise Veränderung bis hin zur selbstständigen Konstruktion eigener Modellansätze zu gelangen. Die offene, internetbasierte Architektur des Systems und der einfache, flexible Aufbau der Bestandesbeschreibung erlaubt die Einbindung weiterer Programme z. B. alternative Wachstumssimulatoren wie TreeGrOSS [NAGEL] und SIBYLA [FABRIKA] und somit die Erweiterung der möglichen Anwendungsszenarien.