Зачем нужна школьная геоинформационная система?

Изучение географии в основной школе направлено на: освоение знаний об основных географических понятиях, географических особенностях природы, населения и хозяйства разных территорий; об окружающей среде, путях ее сохранения и рационального использования; овладение умениями ориентироваться на местности; использовать один из языков международного общения – географическую карту, статистические материалы, современные геоинформационные технологии – для выражения, поиска, интерпретации и демонстрации различных географических данных; применять географические знания для объяснения и оценки разнообразных явлений и процессов; развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе наблюдений за состоянием окружающей среды, решения географических задач, самостоятельного приобретения новых знаний; воспитание любви к своей местности, своему региону, своей стране, Земле, взаимопонимания с другими народами; экологической культуры, позитивного отношения к окружающей среде; формирование способности и готовности к использованию географических знаний и умений в повседневной жизни, сохранению окружающей среды и социально ответственному поведению в ней; адаптации к условиям проживания на определенной территории; самостоятельному оцениванию уровня безопасности окружающей среды как сферы жизнедеятельности.

Сделать освоение географических и исторических знаний в школе более эффективным за счет существенного повышения познавательной активности школьников в процессе самостоятельной творческой работы под руководством учителя позволяет комплекс цифровых образовательных ресурсов, существенные компоненты которого – школьная геоинформационная система, система построения генеалогических древ и различные цифровые базы исторических документов.

Школьная геоинформационная система – это учебно-методический комплекс, включающий программную оболочку с инструментарием для работы с геопространственными данными, комплекты цифровых географических и историко-географических карт, набор космических снимков и комплект методических рекомендаций по использованию в общеобразовательной школе.

Программная оболочка имеет средства создания и редактирования цифровых векторных и растровых карт, выполнения измерений и расчетов расстояний и площадей, построения 3D-моделей, обработки данных дистанционного зондирования, в частности цифровых космических снимков, а также инструментальные средства для работы с базами данных.

Инструментарий оболочки позволяет читать цифровую карту, получая больше информации о природных, техногенных, социальных объектах по сравнению с обычными бумажными картами и атласами. Возможно наложение разных тематических карт и создание собственной цифровой карты, в том числе с использованием GPS-приемника. Развитые средства редактирования векторных и растровых карт позволяют наносить разнообразную прикладную географическую информацию на карту, используя как стандартные условные знаки, так и созданные пользователем. Объем одной векторной карты может занимать несколько Тб. Одна растровая или матричная карта может занимать до 8 Гб. Средствами оболочки возможен пространственный анализ статистических данных путем создания, в частности, разнообразных картограмм и картодиаграмм.

Цифровые географические карты мира и России помимо общегеографической справочной информации содержат пространственно распределенные сведения о рельефе и внутреннем строении недр, климате, внутренних водах, растительности и животном мире, почвах, населении и его хозяйственной деятельности.

Коллекция цифровых историко-географических карт по истории Отечества обеспечивает освоение учебного содержания курсов истории общеобразовательной школы и приобретение устойчивых навыков в соответствии с обязательным минимумом содержания и образовательным стандартом по предмету.

Известно, что развитие истории связано в первую очередь с постоянным динамическим процессом изменения контроля над определенной территорией. От ареала расселения первобытных людей до современной политической карты мира происходили эти постоянные изменения.

Изменения ситуации в истории, с одной стороны, связаны с такими ключевыми событиями, как войны, договоры, в одночасье менявшие ситуацию на карте. Это, например, Польско-литовская уния 1385 года, Грюнвальдская битва 1410 года, Наполеоновские войны, Венский конгресс 1815 года и так далее. Но, с другой стороны, существует понятие исторической тенденции, когда изменения происходят постепенно, но в относительно короткий промежуток времени, например, распад мировой колониальной системы 1940-1960-х годов. Данные исторические события стали ключевой точкой для изменения ситуации на карте.

Таким образом, на данных цифровых историко-географических картах отражены события и исторические тенденции, изучаемые в курсе истории Отечества общеобразовательной школы.

Школьная ГИС обеспечивает освоение учебного содержания школьных курсов географии и истории Отечества, используя такие виды деятельности учащихся и учителя, как интерактивный анализ и заполнение карт, создание собственных карт и планов местности, работа с различными видами контурных карт, создание собственных индивидуальных описаний географических объектов и исторических событий на основе анализа имеющихся на картах информационных объектов.

Школьная ГИС предназначена для использования на уроках географии и истории в общеобразовательной школе как в демонстрационном режиме при изучении нового материала или повторении и обобщении пройденного, так и в режиме выполнения практических работ учащимися в компьютерном классе.

Школьная ГИС – многофункциональный цифровой учебный инструмент, пока еще достаточно новый даже для учителя географии или истории с высоким уровнем ИКТ-компетентности. Поэтому в составе комплекта имеются развернутые методические рекомендации для учителя и руководство пользователю, продукт имеет также дистанционную поддержку в форме соответствующего сайта в сети «Интернет».

Школьная ГИС позволяет более эффективно формировать у учащихся следующие компетенции:

1) умение читать географическую карту – одно из базовых в школьной географии. Следовательно, первое, что должен освоить ученик с помощью школьной ГИС, – это умение читать географическую информацию по цифровым географическим картам. Чтение бумажной карты, по сути, ограничивается сопоставлением и анализом размещения объектов, нанесенных в условных знаках, отображенных в легенде. Цифровая же карта несет в себе больше информации о представленных в условных знаках объектах. Эта информация содержится в атрибутах или семантике объектов, нанесенных на карту. Для получения дополнительной информации об объекте достаточно подвести к нему курсор и щелкнуть на нем левой кнопкой мыши. Эти характеристики могут быть как качественными (название, краткое описание свойств), так и количественными (числовые параметры, число жителей и так далее);

2) в процессе чтения карт нередко появляется необходимость найти тот или иной объект. При работе с обычними картами и атласами на это может уйти достаточно много времени. В школьной ГИС предусмотрена целая серия инструментов для выполнения быстрого поиска объектов по заданным параметрам, в первую очередь по названию. За исключением проверки знаний геономенклатуры, данный инструментарий экономит много времени при работе с картами;

3) цифровые карты представляют собой «слоеный пирог» – совокупность слоев. Средствами ГИС можно управлять отображением этих слоев. Более того, карты разного содержания можно совмещать, накладывая их друг на друга. То же относится и к цифровым космическим снимкам, которые можно совмещать с картами на ту же территорию, что и снимки. Это очень важно как для ученика, так и для учителя. Учитель должен уметь управлять слоями и совмещать карты разного содержания, чтобы поддерживать соответствующими демонстрациями объяснение взаимосвязей между географическими объектами, явлениями и процессами. Ученику необходимо владеть этим приемом для самостоятельного поиска взаимосвязей между географическими объектами, явлениями и процессами;

4) умения проводить измерения и расчеты по картам очень важны. Перегружая учеников фактическим материалом, учителя очень часто уделяют недостаточно внимания практическим заданиям на измерения и расчеты по картам. Частично это объясняется трудоемкостью выполнения измерений по обычным картам, что приводит к неэффективному расходованию учебного времени. Школьная ГИС дает в руки ученика быстродействующие измерительные инструменты, которые освобождают его от рутины измерений и вычислений. Они позволяют сосредоточить внимание на географической сущности результатов. Так, например, при знакомстве с географическим положением России школьник может сам оценить протяженность территории нашей страны;

5) основой основ школьного географического образования можно назвать умение определять по картам географические координаты объектов. Инструментарий школьной ГИС в сочетатании с картографическими ресурсами дает возможность сформировать и отработать этот навык у школьников.

6) построение трехмерной модели местности – особая дидактически ценная функция школьной ГИС. Ее использование способствует развитию пространственного мышления учащихся, позволяет показать информацию, размещенную на плоскости, в объемном трехмерном виде (что при работе с традиционными бумажными картами просто невозможно), а при наложении на созданную трехмерную модель тематических карт/слоев появляются дополнительные возможности анализа взаимосвязей между географическими объектами и явлениями.

7) школьная ГИС позволяет учителю и ученику построить собственную цифровую карту на базе уже существующих карт, входящих в комплект. Встроенный редактор карт позволяет на базе существующих цифровых карт создать собственную карту, включая контурную. Более того, возможно также редактирование и создание собственных условных знаков, что делает процесс создания достаточно увлекательным.

8) создание плана местности по результатам полевой съемки местности с использованием GPS-приемника – дидактически ценная возможность школьной ГИС, расширяющая область ее использования в рамках полевого географического практикума. Например, есть план местности, построенный школьниками в ходе полевой съемки с использованием GPS-приемника. Созданный план наложен на более мелкомасштабную карту. После наложения учащиеся сразу видят, что участок русла реки на карте отображен более обобщенно по сравнению с тем, что они плучили сами. Более того, на плане они обозначили черными квадратиками пункты мониторинга за состоянием различных компонентов ландшафта – почвами, растительностью, воздухом и так далее;

9) анализ статистических данных, привязанных к объектам цифровых карт, позволяет с помощью школьной ГИС реально ознакомить школьников со статистическим методом исследования – одним из основных в географии, особенно в ее социально-экономическом направлении;

10) составление характеристик и описаний географических объектов и явлений с привлечением разных источников информации – это важнейшее умение, которое формируется у школьника в процессе обучения географии. Школьная ГИС предлагает обширное информационное поле для такой учебной деятельности благодаря включенным в нее цифровым картам и космическим снимкам.

Для успешного выполнения подобных заданий ученик должен овладеть следующими приемами работы со школьной ГИС:

чтение цифровых карт,

поиск объектов на цифровых картах,

проведение измерений по цифровым картам,

построение гипсометрических профилей и трехмерной модели местности;

11) описание взаимосвязей между географическими объектами и явлениями с использованием разных источников информации, так же как и составление характеристик и описаний географических объектов и явлений, – важнейшее умение, формируемое у школьника в процессе обучения географии. Благодаря наличию в ней цифровых карт, космических снимков и инструментов работы с ними школьная ГИС обеспечивает обширное информационное поле и для такой учебной деятельности.

Д.Новенко, методист по географии Центра информационных технологий и учебного оборудования