Datenfallstudie “Die Luftqualität in Berlin”

Freund von Sofia, Marc, hat Asthma. „Weißt du, Sofia, ich kann in der Stadt immer schlechter atmen!“, klagte er gestern in der Kantine. Sofia ist Datenwissenschaftlerin und will Marc helfen. Sie möchte eine Trendanalyse der Luftqualität in der Nachbarschaft von Marc durchführen. Ziel der Analyse ist es, anhand von realen Daten aus der Frankfurter Allee in Berlin, wo Marc wohnt, Trends in der Luftqualität der letzten Jahre zu erkennen, grafisch darzustellen und zu analysieren. Sofia möchte herausfinden, ob sich die Luftqualität in der Nachbarschaft von Marc in letzter Zeit verschlechtert hat.

In dieser Datenfallstudie werden folgende Datenkonzepte und Datenpraktiken behandelt:

• Trendanalyse
• Streudiagramm (Scatter Plot)
• Liniendiagramm (Line Plot)

Schülerinnen und Schüler lernen …

• … einen Datensatz auf fehlende Werte, Minimal- und Maximalwerte zu überprüfen.
• … Linien- und Streudiagramme zu beschreiben und zu interpretieren.
• … die Phasen eines exemplarischen Datenanalyseprozesses zu beschreiben.

Vorbereitung

Sie benötigen die Open Source Data Mining Software Orange3, um diese Datenfallstudie bearbeiten zu können. Wenn Sie noch nie mit Orange3 gearbeitet haben, sehen Sie sich das Video “Einführung in Orange3” an.

Material

Gesamtdownload der Datenfallstudie

Im Ordner finden Sie:

• Beschreibung der problematischen Situation, in der sich Marc befindet,
• einen realen didaktisch angereicherter Datensatz zur Luftqualität des Berliner Luftgütemessnetzes von 1993 bis 2025,
• eine vollständig ausgearbeitete Datenanalyse in Form eines Datenflusses in Orange3,
• Arbeitsblätter mit Aufgaben zur Beschreibung und begründeten Bewertung der Datenverarbeitungsergebnisse sowie Aufgaben zur Modifikation und Erweiterung des Datenflusses,
• eine in Aufgabenstellungen explizit eingebettete Sammlung von Fachinformationen zum Thema “Luftqualität”,
• Hilfekarten zum Data Mining Tool Orange3 und zur Interpretation der Ergebnisse
• Erwartungshorizont

Durchführung

Planen Sie genügend Zeit im Unterricht für die Arbeit an der Datenfallstudie ein. Bei der Bearbeitung der Datenfallstudie durchlaufen die Schülerinnen und Schüler folgende Schritte:

1. Vorbereitung der Arbeitsumgebung (Achtung: kann bis zu 2 Stunden dauern!)
2. Kennenlernen der problematischen Situation (10 Minuten)
3. Bearbeiten der Aufgaben in Partnerarbeit (60 – 80 Minuten)
4. Fachliche Sicherung der Erkenntnisse und Reflexion der Datenverarbeitungsschritte im Datenfluss (15 Minuten)

Das Lernprodukt ist ein schriftliches Protokoll mit Erkenntnissen aus der Datenanalyse.

Tipps & Tricks

Weitere Daten zur Luftqualität in Berlin finden Sie auf der Internetseite Berliner Luftgütemessnetz. Auch viele andere Städte in Deutschland veröffentlichen Daten zur Luftqualität! Informieren Sie sich, ob auch Ihre Stadt Daten zum Download anbietet.

[!cite] Olari, V., Lambert, L., Pfeiler, S., Dengg, J. & Romeike, R. (2025). Data Cases: Fallstudien für den Informatikunterricht zum Thema Daten und Künstliche Intelligenz. Heft 1: Die Luftqualität in Berlin. Computingeducation.de. Freie Universität Berlin.