Использование ГИС на уроках географии в школе

1

Содержание

Введение

1. Теоретические основы использования ГИС в учебно-воспитательном процессе

1.1 Основы использования ГИС в образовательной среде

1.2 Проблема использования ГИС в методической литературе

1.3 Проблема использования ГИС учителями географии

2. ГИС как средство реализации информационной педагогической технологии

2.1 Характеристика геоинформационных систем (ГИС)

2.2 Методика организации учебной деятельности с помощью ГИС

Заключение

Список литературы



Введение

В концепции модернизации российского образования на период 2010 года подчеркивается необходимость ориентации образования на усвоение обучающимся определенной суммы знаний, на развитие его личности, познавательных и созидательных способностей. Общеобразовательная школа должна формировать не только целостную систему универсальных знаний, умений и навыков, а также самостоятельную деятельность и личностную ответственность обучающихся, (т.е. ключевые компетентности) [5] .

Значительная доля информации, с которой имеет дело человек, является пространственной. Это общегеографические, топографические, тематические карты и атласы мелкого и среднего масштаба, аэрокосмические снимки, планы и схемы городов, планы домов и квартир, адреса размещения объектов, маршруты движения, информация о погоде и климате. В современном информационном обществе вся информация чаще представляется в цифровом (электронном) виде.

Происходит интеграция географической информации и данных в информационное образовательное пространство на региональном и глобальном уровнях. Так, например, в ряде стран Америки и Европы приняты и внедряются государственные программы «электронного правительства», в рамках которых формируются общедоступные базы данных, содержащие географическую информацию (представлена в форме электронных карт или требует привязки к таковым в процессе эксплуатации).

В рамках ФЦП «Электронная Россия» разрабатывается Концепция формирования Российской инфраструктуры пространственных данных как элемента общегосударственных информационных ресурсов.

Целью данной работы было: выявить пути повышения эффективности использования ГИС учащимися при формировании знаний и умений.

Для достижения поставленной цели были использованы следующие задачи:

1. Определить структуру и функции ГИС.

2. Изучить теоретические основы использования ГИС в учебно-воспитательном процессе.

3. Определить состояние вопроса использования ГИС в практике учителей географии.

Для решения поставленных задач применялись следующие методы:

· дидактический анализ становления ГИС;

· изучение опыта работы школ



Глава 1. Дидактический анализ использования ГИС

1.1 Основы использования ГИС в образовательной среде

Современный период развития цивилизованного общества характеризует процесс информатизации.

Информатизация общества -- это глобальный социальный процесс, особенность которого состоит в том, что доминирующим видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, продуцирование, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных средств микропроцессорной и вычислительной техники, а также на базе разнообразных средств информационного обмена. Информатизация общества обеспечивает:

* активное использование постоянно расширяющегося интеллектуального потенциала общества, сконцентрированного в печатном фонде, и научной, производственной и других видах деятельности его членов,

* интеграцию информационных технологий с научными, производственными, инициирующую развитие всех сфер общественного производства, интеллектуализацию трудовой деятельности;

* высокий уровень информационного обслуживания, доступность любого члена общества к источникам достоверной информации, визуализацию представляемой информации, существенность используемых данных [2].

Одним из приоритетных направлений процесса информатизации современного общества является информатизация образования. По О.А. Крейдер [3] -- это процесс обеспечения сферы образования методологией и практикой разработки и оптимального использования современных или, как их принято называть, новых информационных технологий (НИТ), ориентированных на реализацию психолого--педагогических целей обучения, воспитания.

Этот процесс включает:

* совершенствование механизмов управления системой образования на основе использования автоматизированных банков данных научно -- педагогической информации, информационно-методических материалов, а также коммуникационных сетей;

* совершенствование методологии и стратегии отбора содержания, методов и организационных форм обучения, воспитания, соответствующих задачам развития личности обучаемого в современных условиях информатизации общества;

* создание методических систем обучения, ориентированных на развитие интеллектуального потенциала обучаемого, на формирование умений самостоятельно приобретать знания, осуществлять информационно--учебную, экспериментально -- исследовательскую деятельность, разнообразные виды самостоятельной деятельности по обработке информации;

* создание и использование компьютерных тестирующих, диагностирующих методик контроля и оценки уровня знаний обучаемых [7].

Информатизация образования, как процесс интеллектуализации деятельности обучающего и обучаемого, развивающийся на основе реализации возможностей средств новых информационных технологий, поддерживает интеграционные тенденции процесса познания закономерностей предметных областей и окружающей среды (социальной, экологической, информационной и др.), сочетая их с преимуществами индивидуализации и дифференциации обучения, обеспечивая тем самым интенсивность педагогического воздействия.

В наше время, в век глобальной компьютеризации и информатизации, предоставляющий современному человеку невиданные ранее средства усиления его умственных возможностей, средства, позволяющие к тому же интенсифицировать процессы интеллектуального развития индивида. Так, использование возможностей средств современных информационных технологий позволяет: инициировать процессы развития определенных типов мышления (например, наглядно - образного, теоретического); интенсифицировать процессы развития памяти, внимания, наблюдательности; сформировать качества лидера, способного к руководящей и организационной деятельности.

При использовании современных средств информационных технологий необходимо особое внимание уделить предположительным негативным последствиям использования этих средств, а в особенности компьютера. Тем более, что уже никто не в силах запретить или ограничить применение компьютерной техники на производстве, в науке, в образовании, в быту, во время досуга (особенно при активном увлечении компьютерными играми). К предполагаемым негативным последствиям использования средств современных информационных технологий можно отнести, во - первых, возможный вред здоровью (например, при длительной и бесконтрольной работе за компьютером) и, во - вторых, педагогически немотивированное их использование (например, игнорирование дидактических принципов обучения, использование средства только ради самого факта его применения, преобладание игровой компоненты над учебной), не приводящее к позитивным результатам в области развития личности обучаемого. Первое достаточно легко устранимо при безоговорочном соблюдении ограничений (например, по времени использования компьютера), устанавливаемых гигиенистами, психологами и педагогами.

Другая возможная опасность кроется в бессистемном, педагогически необоснованном использовании средств современных информационных технологий. Так, например, применение программных средств в учебных целях, ориентированных на игровую деятельность, зачастую сводит всю работу ученика к бездумному выполнению примитивного набора команд, к автоматическому нажатию клавиш. Такая деятельность не только не способствует освоению учебного материала, но развивает азарт, приводит к так называемой компьютеромании [1]. Или другой пример. Использование компьютерных программ, представляющих на экране текст книги для ее прочтения, никак нельзя считать педагогически оправданным, так как возможности средств современных информационных технологий позволяют обеспечить осуществление таких видов учебной деятельности, которые известными ранее педагогике средствами обеспечить было нельзя. А прочтение текста можно осуществить и традиционно - с листа книги, тем более что длительное чтение с экрана компьютера вредно для глаз [4].

Подобные примеры педагогически нецелесообразного использования возможностей компьютера можно продолжить. Но еще больше можно сказать о неиспользуемых в педагогических целях возможностях средств современных информационных технологий для интенсификации образовательного процесса.

Из всего многообразия педагогических применений НИТ особо следует выделить использование географических информационных систем (ГИС) в связи с их возрастающей популярностью в практике отечественного образовательного процесса. Несмотря на многолетний опыт использования разнообразных типов программных средств, к которым относятся ГИС, в учебных целях, их потенциальные возможности остаются неисчерпанными. Причиной этого является как не разработанность теоретических основ, раскрывающих целесообразность создания и применения ГИС в целях обучения, так и отсутствие четкой классификации или типологии, комплекса требований, предъявляемых к ним.

Географические информационные системы учебного назначения обычно предназначается для использования в учебно-воспитательном процессе, при подготовке, переподготовке и повышении квалификации кадров сферы образования, в целях развития личности обучаемого, интенсификации процесса обучения [1].

Географические информационные системы, как один из разновидностей картографических средств обучения рассматриваются методистами Н.З. Хасаншиной [12], Л.Н. Макарова [4], и др. как полифункциональное и комплексное средство обучения. Это позволяет ГИС выполнять следующие функции:

* функцию наглядности;

* функцию обеспечения операционной деятельности учащихся;

* воспитывающую функцию;

* развивающую функцию;

* информационную функцию;

* пропагандирующую функцию.

Рассмотрим краткую характеристику вышеперечисленных функций ГИС.

Функция наглядности. Современной методике известны две основные формы познания: чувственное, в основе которого лежат ощущения, восприятия и представления, а также логическое, опирающееся на абстрактное мышление. Обе эти формы взаимосвязаны и не отделимы одна от другой. Наглядность обогащает круг географических представлений учащихся, делает обучение более доступным, развивает наблюдательность, мышление и познавательные способности школьников, помогает более глубокому и прочному усвоению учебного материала.

Реализация в обучении географии дидактического принципа наглядности требует систематической работы со средствами обучения, в том числе и ГИС.

Функция обеспечения операционной деятельности учащихся. Наиболее ярко эта функция проявляется в процессе формирования практических умений и навыков по составлению и работе с ГИС.

Воспитывающая функция. Работе с ГИС, свойственны повышенная выразительность и эмоциональность, способность воздействовать на чувства учащихся.

Включая в учебно-воспитательный процесс школьников разнообразные задания по работе с ГИС, учитель может решать задачи экологического воспитания, бережного отношения к национальным богатствам, эстетического воспитания и т. д.

Одной из важных задач всего комплекса работ с ГИС являющимися одним из элементов современного обучения, является графическая подготовка. Содержание школьной географии наряду со знаниями должно включать умения и навыки, стимулировать творческую деятельность школьников. Повышая роль эмоционального воздействия на учащихся и включение их в оценочную деятельность.

Развивающая функция. Систематическое, целенаправленное использование ГИС способствует умственному развитию учащихся.

Реализация развивающей функции предполагает активную работу с ними, постепенное, непрерывное усложнение заданий. Умственное развитие учащихся при систематической работе ГИС предполагает: на ранних стадиях - вызвать интерес к изучаемому объекту или явлению, побудить учащихся к его созерцанию; следующий этап - обучение приемам наблюдения, анализа и синтеза наблюдаемого, подведение учащихся к выводам и заключениям. Работают школьники на этом этапе в значительной мере по образцу. Только после того, как учащиеся овладели основными приемами работы с ГИС, можно переходить к следующему этапу - самостоятельному, творческому решению задач.

Информационная функция. Она реализуется через систематическую работу с ГИС. Да и сами ГИС несут значительную смысловую и информационную нагрузку как любое средство обучения.

В зависимости от особенностей организации на уроке работы с ГИС, она может выступать в роли самостоятельной или практической работы, упражнения, вида домашней работы. Все эти роли подчинены общей цели: формирование пространственных представлений и понятий о размещении природных и социально-экономических объектов и явлений.

По ориентации учебного назначения ГИС А.Ю.Уваров [10] выделил следующие виды ГИС:

* решение определенной учебной проблемы, требующей ее изучения и (или) разрешения, -- проблемно-ориентированные ГИС;

* осуществление некоторой деятельности с объектной средой (например, с системой подготовки текстов, информационно--поисковой системой, базой данных) -- объектно-ориентированные ГИС;

* осуществление деятельности в некоторой предметной среде (в идеале -- со встроенными элементами технологии обучения) -- предметно-ориентированные ГИС.

1.2 Проблема использования ГИС в методической литературе

Требования, предъявляемые к современному человеку, имеют необходимое качество - высокий уровень информационной культуры. Развитый интеллект, умение грамотно работать с любой информацией - это одни из основных характеристик человека, подготовленного к жизни в современном обществе.

Развитие информационных технологий значительно повышает мотивацию обучения, способствует активному внедрению современных педагогических технологий, развитию интегрированного подхода, продуктивному обучению в деятельности, и, в конечном счете, саморазвитию.

Первоначально, цель использования новых информационных технологий в обучении географии сводилась к тому, чтобы заинтересовать учащихся, позволить им увидеть, что предмет не просто нужный, он красивый, уникальный в своем роде.

Ещё в 1996 г. И.В. Пролеткин [9] высказывал мысль о назревшей необходимости активного ознакомления учащихся старших классов с основами геоинформатики и сущностью ГИС-технологий. Обосновывая это предложение следующими обстоятельствами:

школьная среда, самая массовая среди молодежи - отзывчива на новые идеи, связанные с внедрением передовых компьютерных технологий;

в средней школе преподаются такие предметы как «география», «информатика», «экология» и некоторые другие, которые в принципе могут стать основой для изучения, понимания и дальнейшей работы школьников с геоинформационными системами;

в некоторых, наиболее продвинутых в техническом отношении школах, гимназиях и лицеях, уже сейчас существуют определенные условия и возможности по внедрению ГИС в учебный процесс;

в развитых западных странах процесс школьного ГИС-образования находится на высоком уровне - от специальных, обязательных курсов до широкого использования ГИС-программ в различных учебных дисциплинах;

в России данный процесс только зарождается и практически не замечается членами ГИС-сообщества, поэтому требует внимания.

Конечно, использование электронных учебников по курсам географии, материалов записей из Интернета позволило на современном уровне, с использованием фотографий, схем, графиков и основных понятий изучить новый материал, ненавязчиво вставляя дополнительную информацию по теме.

Но, придерживаясь суждения о том, что учитель не является основным источником знаний, а учащиеся - не просто пассивные поглотители информации, в процессе обучения они создают свое собственное понимание предметного содержания обучения, привело к тому, что очередной целью стало формирование у учащихся навыков нахождения и отбора нужной информации. Это достигается через подготовку творческих работ, которая способствует, по мнению А.Ю. Уварова [9] развитию у школьников умений осуществлять самостоятельный поиск информации, классифицировать ее, сопоставлять, что является необходимым качеством саморазвития личности, прививает навыки самообразования, помогает «превращать учебу в радость открытия», а учитель становится организатором процесса получения знаний, способствуя самореализации ребенка.

Именно эти умения реализуются у учащихся при проектировании и работе с географическими информационными системами.

Не смотря на широкие возможности применения на уроках географии ГИС, методические рекомендации по работе с учащимися общеобразовательных школ, ещё не достаточно разработаны. Одной из основных причин этого, можно отметить недостаточную компьютеризацию школ. Если в европейской части страны этот процесс налажен относительно хорошо, то периферия страны ещё значительно отстаёт.

Географические информационные системы (ГИС) позволяют проводить сбор, хранение, анализ и картирование любых данных об объектах и явлениях на основе их пространственного положения. Эта современная компьютерная технология обеспечивает интеграцию баз данных и операций над ними, таких как их запрос и статистический анализ, с мощными средствами представления данных, результатов запросов, выборок и аналитических расчетов в наглядной легко читаемой картографической форме.

Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре учебных задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.

С использованием ГИС на уроках географии С.В. Рогачёв [6] предлагает организовать работу по составлению картограмм и картодиаграмм это позволяет получить качественно новый как картографический, так и аналитический продукт.

Особую роль при создании тематических карт, картограмм отводит геоинформационным системам и Э.М. Цыпина [13]. Она говорит, что работники сферы управления, инженеры, проектировщики и другие специалисты должны уметь легко пользоваться тематическими картами, дополнять их, обновлять, пересоставлять с целью районирования территории, изучения динамики, совмещения природных и антропогенных явлений. Они должны уметь считывать с карт всю полезную для себя информацию, комплектовать наборы карт в виде ГИС. Значит, необходимым элементом обучения ГИС в школах должно стать изучение методик составления тематических карт и работы с ними.

Российским учителям, такими как Финаров Д.П. предложены разработки конкретных уроков с использованием ГИС для создания картограмм, электронные дидактические игры с использованием «немых» карт [11].

Использование на уроках географии ГИС, позволяет учителю проводить интегрированные уроки, не только с такими учебными дисциплинами как биология, экология, история. Но и с математикой и информатикой, что позволяет заинтересовать изучением географии школьников увлечённых более глубоким изучением информатики.

Велико значение использования ГИС не только в формировании и развитии специальных и общеучебных умениях, но и нельзя недооценивать профориентационную направленность данного вида учебной деятельности [8].

Использование информационных технологий позволяет вести преподавание на более высоком научном уровне, интегрировать знания по предмету, а ученикам ощущать себя активными участниками процесса обучения, получать новые навыки, умения, анализировать, сопоставлять и находиться в постоянном поиске.

Смешанный режим взаимодействия учитель - ученик позволяет раскрывать и развивать их творческий потенциал, работать в сотрудничестве.

Таким образом, анализ психолого-педагогической и методической литературы позволил сделать следующие выводы:

- процесс информатизации образования является одним из приоритетных направлений развития современного общества;

- одним из новых, полифункциональных средством обучения на уроке географии являются географические информационные технологии;

- в психолого-педагогической литературе отсутствует чёткая классификация комплекса требований, предъявляемых к использованию ГИС на уроках географии;

- применение на уроках географии ГИС, способствует саморазвитию личности учащихся;

- не смотря на недостаточную теоретическую разработку вопроса об использовании ГИС в учебно-воспитательном процессе, в методической литературе встречаются разработки уроков по географии с использованием ГИС;

- использование ГИС на современном уроке географии позволяет значительно расширить его воспитательный потенциал

1.3 Проблема использования ГИС учителями географии

В настоящее время ГИС-технологии все больше завоевывают популярность в России. Это не может не отразиться на учебно-воспитательном процессе. Однако при использовании ГИС в учебном процессе возникает ряд проблем. Например, слабая техническая оснащенность школы, отсутствие методической литературы по использованию ГИС в учебном процессе. По данным геостатистики только в центральных районах России, а также в районах, относительно близким к городам-миллионерам: Новосибирску и Омску - наблюдается относительная компьютерная грамотность. В некоторых же районах число компьютерно грамотных не достигает и 5%., в Российской Федерации менее одного процента школ по-настоящему пользуются геоинформационными системами.

По средним статистическим данным по России почти половина опрошенных учителей географии имеют представление о ГИС (48% ), 24% - не имеют представление о ГИС, 28% - воздержалось от ответа. Только 4% учителей достаточно часто используют ГИС на уроках, 12% иногда используют ГИС на уроках, 64% никогда не использовали ГИС на уроках, 20% воздержалось от ответа. 12% учителей считают, что ГИС лучше всего использовать на теме «НТР», 4% - План и карта, Глобальные проблемы человечества, Мировое хозяйство. Вероятно, это связано с недостаточной информированностью учителей географии с возможностями ГИС как средства обучения. У 84% учителей - нет возможности использования ГИС на уроках, 16% - эта возможность есть. Это связано с недостаточным техническим обеспечением школ России. По мнению опрошенных учителей о использование ГИС на уроках географии повысит интерес к предмету (52% ), 48% - затрудняются ответить. Считают, что ГИС повысят познавательный интерес (28%), позволяет выявить, позволяет выявить индивидуальные особенности (20%), способствует развитию воображения (20%), формируют географическую культуру (8%), развивают творческие способности(4%). Подавляющее количество опрошенных (96%) не знают, что менять в существующих ГИС. Это говорит о недостаточном опыте работы на уроках с ГИС учителей географии. 88% опрошенных учителей считают, что ГИС лучше всего применять в 9-10 классах, так как у учеников этого возраста при изучении школьного курса информатики приобретаются необходимые знания и умения работы с различными программным обеспечением. 92% опрошенных учителей считают, что проблем при использовании ГИС на уроках географии не возникнет, а 8% считают что при использвании ГИС могут возникнуть проблемы технического характера.

Все опрошенные учителя положительно относятся к использованию ГИС.

Таким образом, проведенный анализ позволяет сделать следующие выводы:

· ГИС являются неотъемлемой частью современного урока географии

· Применение ГИС находит свое отражение при изучении различных курсов географии

· Школы России не имеют достаточного технического оснащения для использования ГИС на уроках географии

· Использование ГИС на уроках географии позволяет оптимизировать учебно-воспитательный процесс

· Для учителей географии характерно недостаточное знание особенностей программных продуктов ГИС.

· Применение ГИС наиболее целесообразно в старших классах.

· При применении на современном уроке географии ГИС чаще всего возникают проблемы технического характера.

· В настоящее время школы нуждаются в использовании ГИС на уроках географии.



Глава 2. ГИС как средство реализации информационной педагогической технологии

2.1 Характеристика геоинформационных систем (ГИС)

Информатизация общества в настоящее время играет затрагивает все сферы деятельности, в том числе и сферу образования. Одним из проявлений информатизации образовательного процесса это использование географических информационных систем (ГИС).

Географическая информационная система (geographic information system, GIS), ГИС - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных).

Разработка и использование ГИС являются новым этапом развития картографического метода изучения географии, основанного на использовании самой современной вычислительной техники.

ГИС содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых, квадротомических и иных).

В векторной модели ГИС информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (в современных ГИС часто добавляется третья пространственная и четвертая, например, временная координата). Местоположение точки (точечного объекта), описывается парой координат (X,Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки или трубопроводы, сохраняются как наборы координат X,Y. Полигональные объекты, типа речных водосборов, земельных участков или областей обслуживания, хранятся в виде замкнутого набора координат.

Векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств, таких как плотность населения или доступность объектов.

Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными свойствами. Растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (ячеек), оно подобно отсканированной карте или картинке. Обе модели имеют свои преимущества и недостатки.

Современные ГИС могут работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных.

ГИС - это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, также событий, происходящих на нашей планете.

Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы.

Аппаратные средства

Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

Программное обеспечение ГИС

ПО ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных; инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс для легкого доступа к инструментам и функциям.

Данные

Это вероятно наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных.

Исполнители

Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.

Методы

Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач и работы каждой организации.

Достаточно очевидным является только применение ГИС в подготовке и распечатке карт и, может быть, в обработке аэро- и космических снимков. Реальный же спектр применений ГИС гораздо шире.

Создание карт и географический анализ не являются чем-то абсолютно новым. Однако технология ГИС предоставляет новый, более соответствующий современности, более эффективный, удобный и быстрый подход к анализу проблем и решению задач, стоящих перед человечеством в целом, и конкретной организацией или группой людей, в частности. Она автоматизирует процедуру анализа и прогноза.

До начала применения ГИС лишь немногие обладали искусством обобщения и полноценного анализа географической информации с целью обоснованного принятия оптимальных решений, основанных на современных подходах и средствах. В настоящее время, эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности - будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами - экскурсионный и экстремальный туризм.

Как же удается с помощью одной технологии решать столь разные задачи? Чтобы это понять, рассмотрим последовательно устройство, работу и примеры применения ГИС.

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Этот простой, но очень гибкий подход доказал свою ценность при решении разнообразных реальных задач: для отслеживания передвижения транспортных средств и материалов, детального отображения реальной обстановки и планируемых мероприятий, моделирования глобальной циркуляции атмосферы.

ГИС обычно выполняет пять задач с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию.

Ввод

Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных с бумажных карт в компьютерные файлы называется оцифровкой. В современных ГИС этот процесс может быть автоматизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно при выполнении крупных проектов, либо, при сравнительно небольшом объеме работ. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС-пакетами.

Манипулирование

Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями вашей системы. Например, географическая информация может быть в разных масштабах (осевые линии улиц имеются в масштабе 1: 100 000, границы округов переписи населения - в масштабе 1: 50 000, а жилые объекты - в масштабе 1: 10 000). Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе и одинаковой картографической проекции. ГИС-технология предоставляет разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для конкретной задачи.

Управление

В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять системы управления базами данных, специальные компьютерные средства для работы с интегрированными наборами данных (базами данных). В ГИС наиболее удобно использовать реляционную структуру, при которой данные хранятся в табличной форме. При этом для связывания таблиц применяются общие поля. Этот простой подход достаточно гибок и широко используется во многих, как ГИС, так и не ГИС приложениях.

Запрос и анализ

При наличии ГИС и географической информации Вы сможете получать ответы как на простые вопросы (Где расположен географический объект? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты?), так и на более сложные, требующие дополнительного анализа, запросы (Каков основный тип почв под еловыми лесами? Как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?). Запросы можно задавать как простым щелчком мышью на определенном объекте, так и посредством развитых аналитических средств.

С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу «что будет, если…». Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа, среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения.

Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на вопросы типа: Сколько человек проживает в 100 м от этого водоема? Каков объем ВВП в данном государстве, регионе? Процесс наложения включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного налога.

Визуализация

Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта - это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической (имеющей пространственную привязку) информации. Раньше карты создавались на столетия. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.

2.2 Методика организации учебной деятельности с помощью ГИС

Сделать освоение географических 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, существенными компонентами которого являются школьная геоинформационная система, система построения генеалогических деревьев и различные цифровые базы исторических документов. Остановимся более подробно на наиболее дидактически и методически значимых направлениях использования школьной ГИС в обучении географии.

Умение читать географическую карту является одним из базовых в школьной географии. Первое, что должен освоить ученик с помощью школьной ГИС, - это умение читать географическую информацию по цифровым графическим картам. Чтение бумажной карты, по сути, ограничивается составлением и анализом размещения объектов. Цифровая карта отображает больше информации о представленных в условных знаках объектах. Она содержится в атрибутах или семантике объектов, нанесенных на карту. Для получения дополнительной информации об объекте достаточно подвести к нему курсор и щелкнуть левой кнопкой мыши. Эти характеристики могут быть как качественными (название, краткое описание свойств), так и количественными (числовые параметры, количество жителей и т.п.)

В процессе чтения карт нередко появляется необходимость появляется необходимость найти тот или иной объект. При работе с картами и атласами на это может уйти 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.

Карты разного содержания можно совмещать, накладывать друг на друга. Тоже относится и к цифровым космическим снимкам, которые можно совмещать с картами на ту же территорию, что и снимки. Учитель должен уметь управлять слоями и совмещать карты разного содержания, чтобы иллюстрировать объяснение взаимосвязей между географическими объектами, явлениями и процессами. Ученику необходимо владеть этим приемом для самостоятельного поиска взаимосвязей между географическими объектами, явлениями, процессами.

Умения проводить измерения и расчеты по картам также важны. Перегружая учеников фактическим материалом, учителя часто уделяют недостаточно внимания практическим заданиям, в ходе которых проводятся измерения и расчеты по картам. Частично это объясняется трудоемкостью выполнения измерений и расчеты по картам (приводят к неэффективному расходованию учебного времени). Школьная ГИС может дать в руки ученика быстродействующие измерительные инструменты, которые освобождают его от рутины измерений и вычислений; позволяют сосредоточить внимание на определении и анализе их результатов.

Основой основ школьного географического образования является умение определять по картам географические координаты объектов. Инструментарий школьной ГИС в сочетании с картографическими ресурсами позволяет сформировать и отработать этот навык у школьников.

Построение трехмерной модели местности - особая дидактически ценная функция школьной ГИС. Её 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). При наложении на созданную трехмерную модель тематических карт или слоев появляются дополнительные возможности анализа взаимосвязей между географическими объектами и явлениями.

Школьная ГИС позволяет построить собственную цифровую карту на базе карт, входящих в комплект. Встроенный редактор позволяет на базе существующих цифровых карт создать собственную карту (включая контурную). Возможно редактирование и создание условных знаков. Это делает учебный процесс достаточно увлекательным для обучаемых. От практических работ по заполнению контурных карт целесообразно переходить к учебным проектам, в которых создание новой тематической

Карты будет одним из главных направлений ученического творчества.

Анализ статистических данных, привязанных к объектам цифровых карт, позволяет с помощь школьной ГИС познакомить школьников со статистическими методом исследования. При этом ученик работает с актуализированными статистическими данными и имеет возможность их самостоятельного обновления.



Заключение

Требования, предъявляемые к современному человеку имеют необходимое качество - высокий уровень информационной культуры. Развитый интеллект, умение грамотно работать с любой информацией - это одни из основных характеристик человека, подготовленного к жизни в современном обществе. И школа, конечно же, не может остаться в стороне. Всё больше информационных технологий находит своё применение в учебно-воспитательном процессе. Одной из таких технологий являются географические информационные системы.

Использование ГИС значительно повышает мотивацию обучения, способствует активному внедрению современных педагогических технологий, развитию интегрированного подхода, продуктивному обучению в деятельности, и, в конечном счете, саморазвитию.

Составление характеристик и описаний географических объектов и явлений с использованием разных источников информации - это важнейшее умение, которое формируется у школьников в процессе обучения географии. Школьная ГИС предлагает обширное информационное поле для учебной деятельности благодаря включенным в неё цифровым картам и космическим снимкам. Наличие в ней цифровых карт, космических снимков и инструментов работы с ними обеспечивает обширное информационное поле и для такой учебной деятельности, как описание взаимосвязей между географическими объектами и явлениями.

Школьная геоинформационная система позволяет сделать процесс обучения наглядным, повысить самостоятельность школьников в «добывании» географических знаний.



Список литературы

1. Веселовский А.В. ГИС-технологии и проблемы геоинформатики. Географические информационные системы научного центра «минерал». //Вестник ОГГГГН РАН, 1999. - № 1(7) - С.54 - 61

2. Информационная технология: Вопр. развития и применения. - Киев.: Наук. думка, 1988. - с. 120

3. Крейдер О.А. Информационная среда использования ГИС-технологий // Геоинформатика, 2005, - №4, с. 49-52

4. Макарова Л.Н. Применение технических средств на уроках географии.//Вопросы Интернет образования, 2006. - № 36. - http://vio.fio.ru/vio_site/cd_site/Articles/archive.htm

5. Новенко Д.В. Использование геоинформационных технологий в школьном географическом образовании// География в школе, 2007,-№7, с. 36-40

6. Рогачев А.В. Цифровая картография. Геоинформатика//География, 1999 - № 4 - С. 1--2.

7. Ставрова О.Б. Современный урок технологии с применением компьютера / М.: Школьная пресса, 2004 г.

8. Троекашин А.Л. Использование ГИС «Численность сельского населения курганской области» в процессе обучения географии в средней школе.// География, 1998. - № 7, - С. 4 - 6.

9. Трубина Л.К., Быкова О.Г. Геоинформационные системы. Методические указания. Учебное пособие./ Под.ред В.В. Малина.Новосибирск: ЦИТ СГГА, 2003. - 46 с.

10. Уваров A.IO. Компьютерная коммуникация в учебном процессе // Пед. информатика. - 1993. - № 1. - С. 34-37

11. Финаров Д.П. ГИС: отбор содержания и методика их изучения в школьном курсе Географии России // География в школе, 2005, - №5, с. 56-58

12. Хасаншина Н.З. Геоинформационные технологии как средство интеграции знаний по информатике и географии.// Информационные технологии обучения-2002/Секция II /Подсекция 3 (информационнве технологии обучения).

13. Цыпина Э.М. Тематические карты и геоинформационные системы для всех.// География. - 1991. - № 9. с. 20-24