ГИС как средство реализации информационной педагогической технологии

метки: Технология, Мультимедийный, Применение, Карта, Данные, Использование, Студент, Знание

анкетирование учителей географии школ Приморского края;

• изучение школьной документации;
• изучение опыта работы школ;
• наблюдение учебно-воспитательного процесса;
• педагогический эксперимент;

количественная и качественная обработка результатов

Научное исследование проводилось в 2005-2006 год.

Первый этап приходился на 2005 год. На этом этапе проводился логико-дидактический анализ психолого-педагогической литературы, изучалась школьная документация и опыт работы школ с ГИС.

Второй этап исследования проходил в 2005-2006 году. На втором этапе проводился педагогический эксперимент на базе географического факультета УГПИ. Проводилось анкетирование учителей географии школ Приморского края.

Глава 1. Проблема информационных педагогических технологий в психолого-педагогической литературе

1.1. Дидактические основы использования ГИС в образовательной среде

Современный период развития цивилизованного общества характеризует процесс информатизации.

Информатизация общества

• 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 [16].

Применение открытых информационных систем, рассчитанных на использование всего массива информации, доступной в данный момент обществу в определенной его сфере, позволяет усовершенствовать механизмы управления общественным устройством, способствует гуманизации и демократизации общества, повышает уровень благосостояния его членов. Процессы, происходящие в связи с информатизацией общества, способствуют не только ускорению научно—технического прогресса, интеллектуализации всех видов человеческой деятельности, но и созданию качественно новой информационной среды социума, обеспечивающей развитие творческого потенциала индивида.

информатизация образования

• 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 [48].

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 том самым синергизм педагогического воздействия.

«СОВРЕМЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ...

... исследовательской работы являются информационно-коммуникативные технологии в процессе обучения. Предметом данной исследовательской работы являются информационно-коммуникативные технологии в процессе обучения в начальной школе. Целью исследования является изучение, выявление и систематизация современных ИКТ ...

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 или интенсификации учебного процесса. Первое достаточно легко устранимо при безоговорочном соблюдении ограничений (например, по времени использования компьютера), устанавливаемых гигиенистами, психологами и педагогами.

Так, например, использование методических рекомендаций по оборудованию специализированного кабинета информатики и вычислительной техники предлагаемые Г.Н. Коджаспировой и др.[17], позволяет соблюдать педагогические и гигиенические требования к оформлению кабинета, к планировке и размещению в нем рабочих мест; организовывать различные виды учебной деятельности; осуществлять индивидуальную, групповую, коллективную работу со средствами современных информационных технологий, в частности с компьютером. Грамотное соблюдение подобных рекомендаций сможет гарантировать как считает И.В.Роберт [43], реализацию педагогических целей (рис. 1.) использования средств современных информационных технологий:

Использование метода проектов на х технологии в общеобразовательной школе

... развития творческих способностей школьников, с целью подготовки их к самостоятельной жизни. Все вышеизложенное определило цель данной курсовой работы. Цель работы: подготовить теоретическую базу для внедрения метода проектов на уроках технологии ...

• повышение эффективности и качества процесса обучения за счет реализации возможностей СНИТ;
• обеспечение побудительных мотивов (стимулов), обусловливающих активизацию познавательной деятельности (например, за счет компьютерной визуализации учебной информации, вкрапления игровых ситуаций, возможности управления, выбора режима учебной деятельности);
• углубление межпредметных связей за счет использования современных средств обработки информации, в том числе и аудиовизуальной, при решении задач различных предметных областей.

Другая возможная опасность кроется в бессистемном, педагогически необоснованном использовании средств современных информационных технологий. Это, к сожалению, более распространенное и даже массовое явление, нежели нарушение гигиенических требований. 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 [3].

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 (рис.2.) 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 [31].

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.

Под средствами новых информационных технологий (СНИТ) А.А.Кузнецов [26], И.В.Роберт [42] и др. понимают программно-аппаратные средства и устройства, функционирующие на базе микропроцессорной, вычислительной техники, а также современных средств и систем

информационного обмена, обеспечивающие операции по сбору, продуцированию, накоплению, хранению, обработке, передаче информации.

К СНИТ относятся: ЭВМ, ПЭВМ [14]; комплекты терминального оборудования для ЭВМ всех классов [41], локальные вычислительные сети, устройства ввода—вывода информации, средства ввода и манипулирования текстовой и графической информацией [62], географические информационные системы, средства архивного хранения больших объемов информации и другое периферийное оборудование современных ЭВМ; устройства для преобразования данных из графической или звуковой форм представления данных в цифровую и обратно; средства и устройства манипулирования аудиовизуальной информацией (на базе технологии Мультимедиа); современные средства связи; системы искусственного интеллекта; системы машинной графики, программные комплексы (языки программирования, трансляторы, компиляторы, операционные системы, пакеты прикладных программ и пр.) и др. [63]

Использование технических средств обучения и информационные технологии ...

... обучения английскому языку 4) Представить формы работы с компьютерными обучающими программами на уроках иностранного языка ГЛАВА 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ 1.1 Дидактические основы использования технических и информационных средств в процессе обучения ...

Повсеместное использование информационных ресурсов определяет необходимость подготовки в подрастающем поколении творчески активного резерва. Одной из важнейших задач образования является обеспечение психолого — педагогическими и методическими разработками, направленными на выявление оптимальных условий использования СНИТ в целях интенсификации учебного процесса, повышения его эффективности и качества.

При использовании новых информационных технологий И.В. Роберт [44] выделила педагогические цели их использования:

• развитие мышления, (например, наглядно-действенного, наглядно—образного, интуитивного, творческого, теоретического видов мышления);
• эстетическое воспитание (например, за счет использования возможностей компьютерной графики, технологии Мультимедиа);
• развитие коммуникативных способностей [42];
• формирование умений принимать оптимальное решение или предлагать варианты решения в сложной ситуации (например, за счет использования компьютерных игр, ориентированных на оптимизацию деятельности по принятию решения);
• развитие умений осуществлять экспериментально-исследовательскую деятельность (например, за счет реализации возможностей компьютерного моделирования или использования оборудования, сопрягаемого с ЭВМ);
• формирование информационной культуры, умений осуществлять обработку информации (например, за счет — использования интегрированных пользовательских пакетов, различных графических и музыкальных редакторов).

• повышение эффективности и качества процесса обучения за счет реализации возможностей СНИТ;
• обеспечение побудительных мотивов (стимулов), обусловливающих активизацию познавательной деятельности (например, за счет компьютерной визуализации учебной информации, вкрапления игровых ситуаций, возможности управления, выбора режима учебной деятельности);
• углубление межпредметных связей за счет использования современных средств обработки информации, в том числе и аудиовизуальной, при решении задач различных предметных областей.

Из всего многообразия педагогических применений СНИТ особо следует выделить использование географических информационных систем (ГИС) в связи с их возрастающей популярностью в практике отечественного и зарубежного 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 неразработанность 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 [3].

Географические информационные системы, как один из разновидностей картографических средств обучения рассматриваются методистами Н.З. Хасаншиной [57], Л.Н. Макарова [31], и др. как полифункциональное и комплексное средство обучения. Это позволяет ГИС выполнять следующие функции:

Развитие критического мышления учащихся в процессе обучения географии

... критического мышления 3. Описать технологии развития критического мышления подростков в процессе обучения географии (на уроках и практических работах) 4. Произвести отбор соответствующего учебного материала по географии с точки зрения развития критического мышления. 5. Апробировать технологию развития критического мышления учащихся в процессе обучения географии ...

• функцию наглядности;
• функцию обеспечения операционной деятельности учащихся;
• воспитывающую функцию;
• развивающую функцию;
• информационную функцию;
• пропагандирующую функцию.

Рассмотрим краткую характеристику вышеперечисленных функций ГИС.

Функция наглядности.

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

Функция обеспечения операционной деятельности учащихся., Воспитывающая функция.

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 политехнического 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.

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.

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 [53] выделил следующие виды ГИС (рис.3.):

• 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.

Использование игровых технологий на х русского языка начальных ...

... уроков с игровой состязательной основой. Объектом исследования является деятельность учителя в процессе обучения учащихся в школе. Предметом – игра как метод обучения. Гипотеза – правильно организованной процесс учебной деятельности учащихся позволяет учителю ... и способов совершенствования методов обучения в школе на основе современных педагогических технологий, проведённых в первом, втором, третьем ...

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 [52] 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 [52] 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. И Приморский край не является исключением, не смотря на воплощение в жизнь губернаторской программы «Информатизация сельских школ Приморского края».

Современные педагогические технологии в обучении географии

... технологий применяемые на уроках географии. Технологии, применяемые в образовательном процессе. Для получения запланированных результатов, для обеспечения успешного обучения использую разнообразные формы, средства, методы, способы и приемы обучения, которые составляют инструментарий педагогического процесса. В своей педагогической ...

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 [45] 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 [59].

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 [56].

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 [51].

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 школ Приморского края

Применение ИКТ на х географии учебно-методический материал по географии

... технологии, основанные на применении информационных, коммуникативных методов обучения, позволяют решить задачу модернизации Российского образования Цели: раскрыть роль и место информационных и коммуникационных технологий в обучении географии Задачи: 1.Выявить варианты применения ИКТ на уроке ... продуктивности самоподготовки учащихся; Индивидуализация работы самого учителя; Ускорение тиражирования ...

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.

Для того чтобы изучить проблему использования ГИС в школах Приморского края нами была разработана анкета, содержащая следующие вопросы:

1. Имеете ли Вы представление о географических информационных системах (ГИС)?

1. Использовали ли Вы ГИС на уроке

• Да

• Иногда

• Нет

1. На каких темах Вы бы хотели использовать ГИС?

1. Есть ли в вашей школе возможность использовать ГИС на уроке? Если да какие?

• Да

• Нет

1. Какое по Вашему мнению влияние оказывают ГИС на учебно-воспитательный процесс?

1. Что нового, по Вашему мнению, использование ГИС на уроке принесет в учебный процесс?

1. Какие ГИС Вы знаете?

1. Что бы Вы хотели изменить/добавить в существующих ГИС?

1. В каких классах, по вашему, целесообразно использовать ГИС?

1. Какие проблемы могут возникнуть при использовании ГИС на уроке?

1. Каково Ваше личное отношение к ГИС?

На вопросы анкеты ответили 25 учителей географии различных школ Приморского края.

Уссурийск

Экономико-географическая характеристика Кемеровской области (район ...

... исследования: Системный анализ Картографический Статистический Балансовый 1. Экономико-географическое положение Кемеровской области История развития и освоения Кемеровской области Кемеровская область образована Указом ... и густонаселенным районом Западной Сибири. Первые выборы Губернатора Кемеровской области состоялись в октябре 1997 года. Макроположение, микроположение Кемеровской области: S ( ...

СШ № 14 Байдикова Татьяна Леонидовна

СШ № 25 Ягупова Ольга Вячеславовна

Уссурийский район

СОШ с. Воздвиженка – Киян Татьяна Викторовна

СОШ с. Корсаковка – Левковская Елена Георгиевна

Октябрьский район

СОШ с. Покровка – Акеньшина Елена Геннадьевна

СОШ с. Покровка – Бондарь Анна Михайловна

Тернейский район

СОШ с. Амгу – Шкарубо Елена Владимировна

Михайловский район

СОШ с. Михайловка – Квиташ Константин Сергеевич

СОШ с. Абрамовка – Сафронова Елена Викторовна

Пожарский район

СОШ с. Красный Яр – Канчуга Ирина Евгеньевна

СОШ с. Нагорное – Мусийченко Ольга Николаевна

Пограничный район

СОШ с. Бойкое – Лоскутова Марина Геннадьевна

СОШ п. Пограничный – Поднебесная Людмила Ивановна

Черниговский район

СОШ п. Сибирцево – Янужевич Евгений Владимирович

СОШ с. Черниговка – Давнетгореева Марина Ивановна

Анучинский район

СОШ с. Новогореевка – Картовая Тамара Ивановна

Лесозаводский район

СОШ с. Понтелеймоновка – Петганина Наталья Васильевна

Хасанский район

СОШ с. Барабаш – Польская Наталья Павловна

Кировский район

СОШ п. Кировский – Щеглюк Татьяна Николаевна

Чугуевский район

СОШ с. Чугуевка – Колпакова Татьяна Александровна

Ковалеровский район

СОШ п. Ковалерово – Дробинко Валентина Петровна

Яковлевский район

СОШ с. Бельцово – Барабаш Андрей Александрович

г. Находка

СШ №5 Панова Татьяна Валерьевна

г. Владивосток

СШ №17 Думлер Ольга Леонидовна

СШ № 52 Понаморенко Любовь Ивановна

Проведенный нами анализ показал что:

При ответе на первый вопрос почти половина опрошенных учителей географии имеют представление о ГИС (48% ), 24% — не имеют представление о ГИС, 28% — воздержалось от ответа.

Из ответа на второй вопрос видно что 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.

Из анализа ответов на третий вопрос видно что 72% затрудняются ответить, 12% учителей считают что ГИС лучше всего использовать на теме «НТР», по 4% — План и карта, Глобальные проблемы человечества, Мировое хозяйство, МГРТ. Вероятно это связано с недостаточной информированностью учителей географии с возможностями ГИС как средства обучения.

На четвертый вопрос анкеты были получены следующие ответы : 84% — нет возможности., 16% — есть возможность использования ГИС на уроках. Это связано с недостаточным техническим обеспечением школ Приморского края.

По мнению опрошенных учителей о использование ГИС на уроках географии повысит интерес к предмету (52% ), 48% — затрудняются ответить.

Отвечая на шестой вопрос были получены следующие результаты: повысят познавательный интерес (28%), позволяет выявить, позволяет выявить индивидуальные особенности (20%), способствует развитию воображения (20%), формируют географическую культуру (8%), развивают творческие способности.(4%) (рис. 4)

Среди опрошенных учителей известны ГИС: MapInfo (28%), ArcGIS (20%), GIS Atlas (4%).

48% затрудняются ответить.

Подавляющее количество опрошенных (96%) не знают что менять в существующих ГИС. Это говорит о недостаточном опыте работы на уроках с ГИС усителей 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 использванию 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 Приморского края не имеют достаточного технического оснащения для использования ГИС на уроках географии

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

• MapInfo, ArcGIS и GIS Atlas относятся к наиболее известным учителям географии ГИС.

• 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

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).

Первая автоматизированная картогра­фическая система была разработана в Великобритании в 1964г., а позднее, в 70-е гг., в Канаде была создана первая геоинформационная система. Вместе с тем наиболее интенсивное развитие ГИС получили лишь в последнее десятилетие XX в. Это связано прежде всего с развити­ем вычислительной техники и необхо­димостью анализа и обработки огром­ных объемов географической и другой информации в условиях интенсивного развития различных отраслей хозяйст­ва. Наиболее эффективными оказались компьютеризированные ГИС.

Разработка и использование ГИС явля­ются новым этапом развития картографи ческого 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 координата).

Местоположение точки (точечного объекта), например Приметного камня, 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.

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.

Выделяют следующие виды ГИС. По территориальному охвату различают глобальные, или планетарные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local GIS) (рис. 5).

ГИС различаются предметной областью информационного моделирования, к примеру, городские ГИС, или муниципальные ГИС, МГИС (urban GIS), природоохранные ГИС (environmental GIS), туристические т.п. (рис. 6).

Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений. Интегрированные ГИС, ИГИС (integrated GIS, IGIS) совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой

обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.

Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

Если обойтись без обобщений и образов, то 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 (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс (GUI или ГИП) 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, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении 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, и чтобы оценить его, нам стоит взглянуть на применение компьютеров вообще, тогда место ГИС будет представляться гораздо яснее.

Компьютеры дают не только большее удобство выполнения известных операций с документами, они являются носителем нового направления человеческой деятельности — информационных технологий, и современное общество основано в значительной степени на них.

Информацией следует называть все, что может быть представлено в виде букв, цифр и изображений.[44].

Все методы, техники, приемы, средства, системы, теории, направления и т.д. и т.п., которые нацелены на сбор, переработку и использование информации, вместе называются информационными технологиями. И ГИС – одна из них.

Эта технология объединяет традиционные операции при работе с базами данных, такими, как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре 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.

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 ГИС — это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены сотни тысяч людей во всем мире. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. 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, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.

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. (рис.7)

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, данные можно вводить с помощью дигитайзера. Некоторые ГИС имеют встроенные векторизаторы, автоматизирующие процесс оцифровки растровых изображений. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС-пакетами.

Рис. 7 Послойное представление географической информации в ГИС. (По Е.Г. Баранову, 1999 г.)

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 (СУБД), 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 геоинформационной системой MapInfo Professional

ГИС представлены различными программными продуктами. Например, MapInfo, ArcGIS, GIS Atlas и другие. Но самой распространенной является ГИС MapInfo.

MapInfo Professional — это геоинформационная система, позволяющая создавать и анализировать карты стран, территорий, районов, городов и вообще всего, что может рассматриваться как карта или план. Созданная электронная карта может быть отображена различными способами, в том числе в виде высококачественной картографической продукции. Кроме того, MapInfo позволяет решать сложные задачи географического анализа на основе реализации запросов и создания различных тематических карт, осуществлять связь с удаленными базами данных, экспортировать географические объекты в другие программные продукты и многое другое.

Основные возможности MapInfo:

1. работа с векторными данными и связанной с ними тематической информацией;

2. возможность редактирования картографической информации, в том числе по снимкам, используя их в качестве растровой подложки;

3. просмотр данных в любом количестве и по-разному представленных, в виде окон трех видов: Карта, Список и График. Технология синхронного представления данных позволяет открывать одновременно несколько окон, содержащих одни и те же данные, причем изменение данных в одном из окон сопровождается автоматическим изменением этих данных во всех остальных окнах;

4. разнообразные средства визуализации информации с помощью создания тематических карт;

5. изменение проекций карт;

6. составление запросов разной сложности: от простых выборок из отдельных файлов до сложных SQL — запросов по нескольким файлам;

7. прямой доступ к файлам, созданным в dBase или графических файлах различных форматов.

Программный продукт MapInfo можно использовать для создания различных видов тематических карт, в которых регистрируются результаты анализа и обработки материалов, хранящийся в базе данных.

База данных MapInfo — не реляционная и не иерархическая; она может быть названа пространственной в том смысле, что все сведения, содержащиеся в ней, имеют единую географическую привязку, что обеспечивает взаимосвязь между всеми объектами хранения.

MapInfo совмещает преимущества обработки данных, которыми обладают базы данных (включая мощный язык запросов SQL), и наглядность карт, схем и графиков. В программном продукте совмещены эффективные средства анализа и представления данных.

MapInfo позволяет работать со следующими форматами:

1. имя файла .GIF (Graphics Interchange Format),

2. имя файла .JPG (JPEG format),

3. имя файла .TIF (Tagged Image File Format),

4. имя файла .PCX (Soft Paintbrush),

5. имя файла .BMP (Windows Bitmap),

6. имя файла .TGA (Targа),

7. имя файла .BIL (Spot спутниковые фотографии).

В MapInfo вся информация (и текстовая, и графическая) хранится в таблицах (Tables).

Каждая таблица — это группа файлов, задающих вид карты или файла данных. Обычно при работе с MapInfo используется большое число таблиц и окон. Открывание таблиц и окон занимает определенное время. В MapInfo все используемые таблицы и окна можно объединить в рабочий набор.

Рабочий набор представляет собой список всех используемых в данный момент таблиц и окон, сохраняющихся в файле с расширением WOR.

Он содержит информацию обо всех открытых окнах, их размерах и положении на экране, текущих шрифтах, символах, линиях и штриховках. При сохранении Рабочего Набора игнорируются результаты редактирования таблиц, а также операции над косметическим слоем. Их сохранение производится отдельно.

Просмотр данных осуществляется с помощью трех окон:

1. окно Карты — представляет информацию в виде обычной карты, что позволяет анализировать географические зависимости данных. Окно карты может содержать информацию сразу из нескольких таблиц, при этом каждая таблица представляется отдельным слоем карты;

2. окно Списка — представляет информацию в виде электронной таблицы, списка записей, состоящих из строк и столбцов;

3. окно Графика — представляет информацию в виде графиков и диаграмм, что позволяет анализировать числовые зависимости между данными.

Технология синхронного представления данных позволяет просматривать таблицу одновременно в нескольких окнах Карт, Списков и Графиков.

MapInfo работает со следующими типами растрового изображения:

1. черно-белые изображения: при этом каждый пиксель соответствует черной или белой точке. Такие изображения занимают меньше всего места и быстрее всего читаются и показываются в MapInfo;

2. полутоновые изображения: каждый пиксель содержит код черного, белого или одного из тонов серого цвета;

3. цветные изображения: каждый пиксель отображает один из цветов, имеющихся в палитре данного изображения.

Основные операции могут быть выполнены с помощью соответствующих пунктов меню или кнопок на панелях инструментов. Ниже приведены назначения основных кнопок специальных панелей программы «Пенал» и «Операции» (рис.8.).

Панель инструментов «Операции» включает в себя такие кнопки как:

• УВЕЛИЧИВАЮЩАЯ ЛУПА(3) служит для увеличения изображения. Есть два способа применения этого

курсор помещается в рабочее поле окна, нажатие левой кнопки мышки увеличивает изображение в окне в два раза. Точка, которая была в центре изображения, останется в центре и при увеличении. Процедуру можно повторить несколько раз до требуемого разрешения.

рисуется прямоугольная область, для чего указатель помещается в воображаемый верхний левый угол прямоугольника и при нажатой клавише передвигается мышка. За указателем будет растягиваться пунктирный прямоугольник, когда он примет необходимые размеры, отпустите клавишу. Область, ограниченная пунктирной рамкой, будет увеличена. MapInfo увеличит размер изображения настолько, что выбранная область займет теперь все окно Карты. Однако увеличение произойдет с учетом пропорций, так, если Вы выбрали прямоугольник, отличный от формы окна, то увеличенная область будет немного больше, чем выбранная инструментом.

• УМЕНЬШАЮЩАЯ ЛУПА(13) служит для уменьшения изображения.

• Кнопка включает инструмент ИНФОРМАЦИЯ. (6)Инструмент используется для вызова вспомогательного окна «Информация» и

отображения в нем табличных данных, относящихся к выбранному инструментом объекту. В окне также отображаются все объекты, которым может принадлежать точка, на которую указал инструмент в окне Карты. Доступны табличные данные для каждого объекта.

• Кнопка включает инструмент ПОДПИСЬ.(7) Инструмент используется для подписывания выбранного инструментом объекта на Карте с использованием полей из соответствующей базы данных. Кнопка доступна, если активно окно Карты, и хотя бы один слой доступен.

• Кнопка открывает диалог «Управление слоями»(8), позволяющий управлять режимами отображения и работы со слоями в окне Карты. Кнопка доступна, если активно окно Карты.

• Кнопка выводит на экран вспомогательное окно «Легенда»(9) для показа условных обозначений, используемых в окне Графика и в окне Карты, имеющей тематическое выделение.

• Кнопка включает инструмент ВЫБОР В РАМКЕ.(10) Инструмент используется для выбора объектов в прямоугольнике, очерченном этим инструментом. Указатель мыши на фоне Карты будет в виде указывающей руки.

• Кнопка включает инструмент ВЫБОР В КРУГЕ.(2) Инструмент используется для выбора объектов в круге, очерченном этим

• Кнопка включает инструмент ЛИНЕЙКА(16) и открывает специальное окно «Линейка». Инструмент используется для определения расстояния на карте между двумя точками.

• Кнопка включает инструмент СТРЕЛКА.(1) Инструмент используется для выбора одного или более объектов, одной или более записи. Вы также можете использовать инструмент для операций правки на Карте, в Отчете или Списке.

• Кнопка открывает инструмент СТАТИСТИКА(17), показывающий суммы и средние значения в числовых полях выбранных записей. Число выбранных записей (объектов) также показывается в этом окне. При изменении выбора значения автоматически пересчитываются.

Панель инструментов «Пенал» содержит следующие кнопки:

• Кнопка включает инструмент ЛИНИЯ.(25) Данный инструмент используется для рисования прямых линий в окнах Карт и Отчетов.

• Кнопка включает инструмент ПОЛИЛИНИЯ.(19) Инструмент используется для рисования ломаных линий в окнах Карт и Отчетов.

• Кнопка включает инструмент ДУГА.(26) Инструмент используется для рисования объектов типа «дуга», представляющих собой четверть эллипса. После создания объекта Вы можете изменять форму дуги по своему желанию.

• Кнопка включает инструмент ЭЛЛИПС.(27) Инструмент используется для рисования эллипсов и окружностей.

• Кнопка включает инструмент ПОЛИГОН(20).

  Инструмент используется для рисования многоугольников в окнах Карт и Отчетов, последовательно задавая его стороны.

• Кнопка открывает диалог «ЛИНИИ»(29), используемый для изменения стиля оформления линейных объектов. Можно задавать текущий стиль оформления областей и изменять стиль выбранных объектов.

• Кнопка открывает диалог «Стиль области»(24), используемый для изменения стиля оформления площадных объектов, таких как область, прямоугольник, эллипс и скругленный прямоугольник. Вы можете изменить тип линии контура, ее цвет и толщину, а также цвет и тип штриховки. Диалог используется как для задания текущего стиля оформления областей, так и для изменения стиля выбранных объектов.

• Кнопка включает инструмент ПРЯМОУГОЛЬНИК.(21) Инструмент используется для рисования прямоугольников.

Кнопка включает одноименный режим, который позволяет изменять форму полигонов, полилиний, прямых линий путем передвижения, добавления и удаления узлов и сегментов линий. Вы также можете копировать и переносить узлы для создания новых линий и ломаных. Кнопка доступна, если выполняется одно из следующих условий: активно окно Карты и изменяемый слой или активно окно Отчета.

• Кнопка включает инструмент СИМВОЛ.(18) Инструмент используется для создания точечного объекта, отмечаемого символом на карте.

• Кнопка открывает диалог «Символ», используемый для изменения стиля оформления точечных объектов. Вы можете изменить тип символа, его размер и цвет. Диалог используется как для задания текущего стиля оформления точечных объектов и текста в Списках, так и для изменения стиля выбранных объектов.

• Кнопка включает инструмент ТЕКСТ,(22) используемый для создания текстовых объектов в окнах Карт и Отчетов.

• Кнопка открывает диалог «Стиль текста»(30), используемый для изменения стиля оформления текстов. Вы можете изменить шрифт, его написание, размер и цвет. Диалог используется как для задания текущего стиля оформления текстовых объектов, так и для изменения стиля выбранных объектов.

Для экологической оценки территории необходима разнообразная информация, характеризующая как пространственное расположение объектов природной среды, так и их экологическое состояние. Представление информации в электронном виде средствами ГИС позволяет выполнять совместную обработку и комплексный анализ разнородной информации. Исходными данными для получения такой информации служат карты, аэрокосмические изображения, результаты полевых исследований, статистические материалы и др. Для создания электронных карт необходимо исходные материалы (карты, снимки) преобразовать в цифровую форму. Для этой цели используются сканеры. В результате сканирования получаем исходные изображения в растровом формате. Статистические данные вводятся непосредственно с клавиатуры, или файлы с данными импортируются из других программных продуктов. Для получения электронной карты необходимо перейти к векторному представлению объектов, представленных на карте или снимке.

Для работы с растровым изображением в среде ГИС необходимо открыть файл как растровое изображение, выполнить его привязку, после этого можно переходить к векторизации объектов. Существует три способа векторизации: ручной, интерактивный и автоматический. При ручной векторизации оператор обводит мышью каждый объект. При интерактивной — часть операций производится автоматически. Так, например, при векторизации горизонталей достаточно задать начальную точку и направление отслеживания линий. Далее векторизатор сам отследит эту линию до тех пор, пока на его пути не встретятся неопределенные ситуации (разрыв линии).

Возможности интерактивной векторизации прямо связаны с качеством исходного материала и сложностью карты. Автоматическая векторизация предполагает непосредственный перевод из растрового формата в векторный с помощью специальных программ, а затем редактирования. Оно необходимо, поскольку даже самая изощренная программа может неверно распознать объект, принять, например, символ за группу точек и т.п. Существуют специальные программы для автоматической векторизации некоторых типов растровых изображений (например, карт, текстовой информации), которые можно использовать на этапе подготовительных работ.

В среде MapInfo векторизация выполняется ручным способом.

Открытие и регистрация растрового изображения.

Для открытия растрового изображения (карты или снимка) из меню ФАЙЛ выберите команду Открыть таблицу, в результате появится диалоговое окно.

Необходимо выбрать тип файла — Растр, указать имя файла (KARTA) и открыть его, используяОткрыть

• После чего на экране появляется еще одно диалоговое окно, которое позволяет выбрать режим работы с изображением: Показать или Регистрировать

Показать — изображение будет показано в окне карты в условной системе координат.

• предлагается выполнить регистрацию изображения, т.е. задать координаты минимум трех точек изображения в выбранной системе координат.

по сути, является основой для математического преобразования данных, представленных в одной координатной системе (например, «подпиксельной системе координат»), в другую систему координат (например, широта/долгота) таким образом, чтобы на полученный результат можно было накладывать корректно другие слои информации для проведения пространственного анализа.

Чтобы зарегистрировать изображение, необходимо выполнить следующие операции:

определить набор опорных точек на изображении. Опорные точки должны быть ярко выраженными и опознаваемыми, чтобы их можно было быстро найти и на растровом изображении, и на карте. В качестве опорных точек лучше всего выбрать пересечения улиц, углы пашни, перекрестия дорог и т.д.

затем следует ввести информацию об опорных точках в MapInfo. Координаты этих точек можно непосредственно задать в диалоге или получить, указав на некоторую точку карты, предварительно совместив ее с изображением.

наилучший результат регистрации можно получить в том случае, если число опорных точек достаточно велико, при этом они должны быть распределены по всему растровому изображению. Не следует задавать много точек на одном участке растра. Регистрация для данного участка будет корректной, но для остальной части изображения будет нарастать погрешность. Если такое все-таки произошло, MapInfo позволяет изменить положение опорных точек или добавить новые точки в любой момент.

При регистрации растрового изображения очень важно точно наводить курсор на опорные точки. Если опорные точки размещены правильно, MapInfo будет показывать растровое изображение без искажений и поворотов. При наложении векторных данных MapInfo, таким образом, трансформирует векторную информацию, чтобы добиться правильного взаимного расположения растра и векторных слоев.

Для того, чтобы зарегистрировать растровое изображение при открытии изображения, необходимо выбрать Регистрация

либо, открыв незарегистрированное изображение, в главном меню выбрать ТАБЛИЦА, затем Растр, затем Регистрация, в результате появляется диалоговое окно «Регистрация изображения».

На первом этапе выбирается картографическая проекция и единицы измерения. Затем курсором мышки указывают на точку изображения. Появится диалоговое окно «Добавить опорную точку», в котором задают координаты точки (измеренные на карте или полученные из других источников).

Точка будет помечена в окошке изображения. Для того, чтобы зарегистрировать карту, необходимо ввести координаты, по крайней мере, трех опорных точек; но если проекция изображения неизвестна, то число точек должно быть значительно больше. В процессе регистрации нового растрового изображения, в диалоговом окне «Регистрация изображения» для опорных точек выдаются значения погрешностей регистрации. Под погрешностью понимается разница между реальным положением точки на изображении и заданными координатами Х и У. Очень важно, чтобы значение погрешности было как можно меньше. При больших погрешностях регистрации возникнут отклонения при совмещении растрового и векторных слоев. Для того, чтобы добиться максимальной точности при указании координат опорных точек, необходимо увеличить изображение (кнопка +).

Точность регистрации можно увеличить за счет большего числа опорных точек. При слишком большой погрешности регистрации надо ввести изменения в координаты опорных точек. Для этого выбирают запись о точке в верхней части диалога «Регистрация изображения» и выбирают другое расположение точки на карте.

растрового изображения выполняют только один раз. В дальнейшем эта информация будет храниться в файле с расширением tab (KARTA.tab).

Векторизация растровых данных в среде MapInfo

этап — сбор данных или векторизация растрового изображения. Векторизация выполняется по слоям. Эти слои можно представить, как прозрачные пленки, которые могут совмещаться в различных сочетаниях. Каждый слой содержит однотипные объекты, например, один слой может содержать пашни, другой — леса, третий — реки и т.д. Если поместить такие слои один поверх другого, то в результате получится полная карта. Для каждого слоя составляется своя таблица.

Для создания нового слоя используется косметический слой. Косметический слой — это пустой слой, лежащий на поверхности всех прочих слоев. Он используется для рисования, в него помещаются подписи, заголовки карт, разные географические объекты. Косметический слой всегда является самым верхним слоем карты. Его нельзя удалить из окна Карты, а также изменить его положение по отношению к другим слоям.

Создание слоев карты

Для того, чтобы создать первый слой необходимо на панели «Операции» выбрать (Управление слоями).

После этого появится диалоговое окно «Управление слоями». Необходимо установить флажок под значком «Рисовать» для косметического слоя и нажать ОК.

После проделанной операции панель «Пенал» станет доступна для пользования. Теперь можно приступать к рисовке первого слоя. Для этого необходимо на панели «Пенал» выбрать инструмент (эллипс, прямоугольник, линию, замкнутый или незамкнутый полигон), а также соответствующий стиль и цвет.

Для отображения контура неправильной формы используется инструмент ПОЛИГОН. Указатель необходимо поместить в точку, с которой хотите начать рисование, и щелкнуть левой кнопкой мыши, а затем перемещать указатель так, чтобы линия, которую вы рисуете, совпадала с контурами на карте, изменение направления линии фиксируется одним нажатием левой кнопки мыши. Для замыкания ломаной дважды нажимается левая кнопка мыши, после чего соединяется первая и последняя точки. Точечные объекты помечаются символами. Выбирается инструмент СИМВОЛ, курсор помещается в нужное место карты, и нажимается кнопка мыши.

После того, как закончили рисовать данный слой, необходимо его сохранить. Для этого выбирают команду КАРТА=>СОХРАНИТЬ КОСМЕТИКУ, появляется диалоговое окно, в окошке «ИМЯ» задают наименование нового слоя и сохраняют его с помощью кнопки Сохранить.

слой создается так же, как и предыдущий.

Созданные слои можно использовать для совмещения разнородной информации на одной карте и представления географических связей между данными. Слои можно переупорядочивать, настраивать и удалять. Для того, чтобы поменять порядок слоев на панели «ОПЕРАЦИИ», выбирают кнопку Управление слоями, в появившемся диалоговом окне видно расположение слоев карты. Слой, который необходимо переместить, выделяют и нажимают кнопку ВВЕРХ или ВНИЗ, после нажатия ОК на экране появится измененное изображение карты. Для того, чтобы слой удалить или добавить, используют кнопки ДОБАВИТЬ или УДАЛИТЬ.

В результате всех перечисленных действий получают векторную карту, состоящую из отдельных слоев, хранящихся в специальной таблице слоев, которые можно подгружать и редактировать в любой последовательности независимо друг от друга. Таким образом, можно получить векторное изображение снимка, плана и т.д.

Редактирование векторных данных. В MapInfo имеются средства для редактирования графических объектов. Изменения вносятся путем активизации того слоя, где произошли изменения. На панели «Операции» выбирают любой из инструментов, предназначенных для выделения объектов, и выделяют необходимый объект щелчком левой кнопки мыши. Выделенный объект можно переместить на новое место, изменить тип линий, штриховки, вид символов, а также изменить размер.

Изменение формы возможно только для тех объектов, которые созданы инструментом ПОЛИГОН. После того, как такой объект будет выделен, становится доступным инструмент ФОРМА, нажатие которого позволит увидеть все узлы, где сходятся две стороны ломаной. Изменять форму объекта можно путем перемещения, добавления или удаления узлов. Узлы используются не только для изменения формы, но и для выравнивания объектов относительно друг друга. Этот процесс называется совмещением узлов и важен для стыковки соседних объектов.

Режим совмещения узлов можно включить, нажав клавишу S или выполнив команду Настройка Режимы Окно карты, после чего задается радиус совмещения узлов в пикселях. При включенном режиме совмещения узлов автоматически совмещаются узлы одного объекта с соответствующими узлами другого объекта, если расстояние между ними становится меньше заданного радиуса.

Иногда в ходе редактирования необходимо преобразовать область в ломаную, в этом случае операции редактирования узлов становятся доступными для любых объектов. Это можно сделать, выбрав объект и выполнив команду Объекты Превратить в ломаную. Существуют и другие возможности редактирования .

Сохранение Рабочего Набора. При работе с несколькими таблицами в течение длительного времени рекомендуется сохранять информацию Рабочего Набора. Для этого выбирают команду ФАЙЛ Сохранить Рабочий Набор. На экране появится диалоговое окно, в котором указывается «Имя файла» для сохранения информации. В результате появится файл с расширением wor (karta 1.wor).

Установление подписей. Ни одна карта не обходится без подписей, так как подписи — это очень важный компонент. Подписи можно устанавливать автоматически и вручную.

Для того, чтобы нанести подписи вручную на панели «Операций», выбирают , курсор наводят на тот объект, на котором необходимо установить подпись, щелкают левой кнопкой мыши и набирают с клавиатуры подпись. Для того, чтобы автоматически подписать различные слои карты используют диалог «Управление слоями».

Подписи создаются из данных, соотнесенных с географическими объектами. Для этого устанавливают флажок Подписывание и нажимают кнопку Подписи. Появляется диалоговое окно, в котором выбирают положение подписи относительно объекта на карте, атрибуты шрифта и прочие режимы, нажимают ОК и еще раз ОК в диалоговом окне «Управление слоями».

Анализ

Выборка группы данных и выполнение запросов

В MapInfo имеются специальные функции, позволяющие организовывать и группировать данные в соответствии с требованиями пользователя. Для этого существует возможность выделенные объекты помещать в новую таблицу, тем самым получая выборку данных. Используя для этой цели разные инструменты, можно выбирать объекты на заданном расстоянии от исходного объекта, объекты, расположенные в пределах некоторого площадного объекта, или объекты, удовлетворяющие некоторому условию. Рассмотрим подробнее некоторые возможности.

С помощью инструмента СТРЕЛКА можно выделить несколько объектов, дополнительно нажимая кнопку SHIFT.

Выбранные таким образом объекты сохранятся в виде временной таблицы. Для ее просмотра необходимо выполнить команду ОКНО Новый список. В появившемся окне выбрать функцию «Выборка», появится таблица, в которой будут помещены выбранные объекты.

Выбрать объект на заданном расстоянии от исходного объекта можно инструментом ВЫБОР В КРУГЕ. Заметим, что объекты не обязательно должны полностью лежать внутри этого круга.

ВЫБОР В ОБЛАСТИ предназначен для выбора объектов, расположенных в пределах некоторого площадного объекта, то есть выбирают объекты, лежащие в области другого объекта.

С помощью инструмента ВЫБОР В РАМКЕ выбираются объекты с верхнего слоя, расположенные внутри заданного прямоугольника.

Запросы. Производить выбор объектов можно также и с помощью команды SQL-запрос, которая позволяет составлять запросы разной сложности, например:

• создавать таблицы запросов, содержащие данные, которых не имеется в исходных таблицах (комбинирование различных таблиц в одну новую таблицу);
• создавать вычисляемые колонки;
• обобщать данные из всех записей в заданной колонке. При обобщении данных необходимо указать как группировать записи и как обобщать данные.

Создание тематических карт

Тематические карты предоставляют широкие возможности для анализа данных путем присвоения графическим объектам на карте цветов, штриховок, типов линий и символов на основании некоторого условия или числового значения.

Создание карты в MapInfo начинается с открытия таблицы или таблиц. Возможны два метода использования данных для создания тематической карты.

Данные используются из базовой (основной) таблицы. Нужно указать название Таблицы и Поля в диалоге КАРТА Создание тематической карты.

Данные используются из другой таблицы. В этом случае выбирают функцию Объединение в диалоге КАРТА Создание тематической карты в списке. Поля для показа диалога «Обновить тематическую колонку». С его помощью создают временную колонку, по значениям которой и будет создаваться тематическая карта.

Вновь созданные тематические карты добавляются в окно КАРТА Управление слоями в виде отдельного слоя, помещаясь поверх того слоя, на основе которого она была создана. При этом необходимо соблюдать порядок их расположения, что важно при показе нескольких тематических слоев одновременно MapInfo позволяет создавать тематические карты

1. диапазоны значений;

2. столбчатые диаграммы;

3. круговые диаграммы;

4. размерные символы;

5. плотность точек;

6. отдельные значения;

7. поверхности.

Тематической переменной называется величина, отображаемая на тематической карте. Так, тематические карты типа «круговые диаграммы» и «столбчатые графики» строятся по нескольким тематическим переменным, а остальные типы карт отображают изменение одной переменной.

Рассмотрим более подробно каждый тип тематических карт.

Метод диапазонов группирует записи с близкими значениями тематической переменной, присваивая им различные цвета или типы линий.

Столбчатые и круговые диаграммы позволяют анализировать значения нескольких переменных одновременно. На такой карте значения определяют величину соответствующего столбца на графике или сегмента диаграммы. Пользователь имеет возможность:

1. задавать цвет каждого столбца или сегмента, закрашивать фоновым цветом рамку вокруг каждого графика или тип границ секторов;

2. изменять ориентацию столбцов (вертикальная или горизонтальная) или задавать угол, определяющий начальное положение первого сектора диаграммы;

3. задавать месторасположение диаграмм;

4. изменять вид диаграмм (например, диаграмма состоит из нескольких столбцов, или столбцы можно накладывать друг на друга);

5. задавать различные размеры для разных столбцов.

Метод размерных символов — тематическая переменная отображается символом, размер которого пропорционален ее значению, при этом цвет, тип и предельно допустимые размеры значков выбирает пользователь.

Метод плотности точек позволяет показывать данные точками, при этом число точек в каждой области пропорционально значению тематической переменной. Можно регулировать значение (задавать количество точек), изменять размер точек на карте (увеличивать или уменьшать).

На карте точки расставляются хаотично.

Метод отдельных значений позволяет выделять точки, линейные и площадные объекты по отдельным значениям из заданного поля таблицы, сопоставляя каждое значение своим цветом.

Метод поверхности отображает данные в виде растровой поверхности с непрерывной цветовой раскраской карты. Этот метод в основном используется для иллюстрации изменений температуры или изображения рельефа топографической поверхности.

Процесс создания тематических карт состоит из

1. выбор типа тематической карты;

2. выбор тематических переменных (название таблицы и ее поля);

3. тематической карты

Содержание задания. В процессе лабораторных работ каждый студент по отсканированному фрагменту план-схемы г. Уссурийска и статистическим данным об источниках загрязнения и объемах выбросов на данную территорию (вариант выдается преподавателем) должен сформировать средствами ГИС MapInfo

Создать базовые слои (гидрография, квартал, автомобильные и железнодорожные дороги, озеленение).

Сформировать тематические карты двух видов:

1. методом диапазонов показать различные источники загрязнения;

2. методом «круговая диаграмма» отобразить соотношение выбросов вредных веществ в атмосферу различными источниками загрязнения (данные приведены в приложении).

Рассмотрим последовательность выполнения операций на примере создания тематической карты «Источники загрязнения атмосферы вредными веществами» методами диапазонов и круговой диаграммы. В качестве основного материала будем использовать план-схема города Уссурийска масштаба 1 : 32 000.

Тематический слой (нагрузка) — источники загрязнения (заводы, фабрики, ТЭЦ и т.д.), — отрисовывается на карте после создания основных слоев (гидрографии, кварталов, автомобильных и железных дорог, озеленения).

Информация об источниках загрязнения содержится в таблице, по которой и будет строиться тематическая карта методом диапазонов.

Для этого нужно указать название Таблицы и Поля в диалоге КАРТА Создание тематической карты.

При нажатии на кнопку ДАЛЕЕ появится таблица «Создание тематической карты», в которой предлагается образец автоматически раскрашенных диапазонов и окно Настройки, посредством которого можно задавать свои Диапазоны, Стили и Легенду. При выборе клавишиДиапазонов

на экране монитора появится таблица «Настройка диапазонов». Выбираем метод — Равное количество записей, а с помощью команды # диапазоны задаем число диапазонов (в данном примере, число диапазонов равно 4).

Таким образом, получим цветовую характеристику различных источников загрязнения. Выбрав клавишу Стили, настраиваем нужный нам стиль (например, от светло-серого до темно-серого тона) нажатием на кнопку слева.

С помощью кнопки ЛЕГЕНДА можно задавать порядок строк в легенде, добавлять Заголовки, Подзаголовки, выбирать Шрифты и надписи при диапазонах (источники загрязнения) с помощью функции «Правка выбранного», а также изменять порядок показа условных значений в легенде с помощью клавиш По возрастанию или По убыванию. Каждая выбранная операция подтверждается кнопкой OK.

Для сохранения установок тематических карт, как стандартных, используется кнопка Запомнить как в соответствующих диалогах, и в дальнейшем они будут применяться по умолчанию при создании тематических карт.

Для отображения соотношений выбросов вредных веществ в атмосферу конкретным источником загрязнения, необходимо, чтобы таблица, содержащая информацию о вредных веществах и базовая таблица заводов были открыты. Затем выполняем команду КАРТА Создание тематической карты и выбираем метод «круговая диаграмма». При нажатии на кнопку Далее на мониторе появится диалог «Создание тематической карты», в котором выбирается «таблица заводов».

В окошке списка «Поле» при выборе Объединение появится диалог «Обновить тематическую колонку». В окошке «Обновить таблицу» уже автоматически будет установлено базовое название — заводы, а в окошке «Обновить колонку» — установлено «Добавить новую временную колонку». В списке «Значения извлечь из» «Значение», а в списке «для» выбрать одно из вредных веществ, и после чего появится диалог «Создание тематической карты», в списке «Поля» из таблицы выбрать вредное вещество и при нажатии на клавишу Добавить оно переместится в список «Поля для диаграммы», таким образом задаем поля для всех заданных вредных веществ.

Задав поля для диаграммы, нажимаем на кнопку Далее, появится диалог «Создание тематической карты», и в окошке «Образец» нам будет предложена диаграмма, сектора которой раскрашены автоматически. В списке «Настройки», выбрав кнопку Стили, задаем свой цвет сегмента для каждого вредного вещества, вид, размеры, положение и оформление (задаем начальное положение первого сектора) диаграммы.

Легенда вредных веществ создается аналогично легенде заводов (источников загрязнения).

После нажатия кнопки OK MapInfo покажет тематическую карту в текущем окне, на которой будет показано соотношение выброса вредных веществ в зависимости от источника загрязнения.

С помощью ОКНО Новый отчет можно подготовить прекрасный наглядный материал с использованием созданной тематической карты, легенды и дополнительных данных (таблиц и графиков).

Создание таблиц

Для создания в MapInfo таблицы данных в косметическом слое устанавливаем флажком новый слой, после этого раскрываем меню Файл Новая таблица. При нажатии на кнопку OK появится диалоговое окно «Новая таблица», выбираем функцию «Показать списком» Создать. На мониторе высветится диалог «Показать структуру данных», с помощью кнопки Добавить поле задаем «Имя поля» (Поля: id, заводы), «Тип»: целое, символьное, «Размер» и «Индексирование».

Для выбора характеристик имеется окно «Описание поля». После заполнения таблицы нажимаем на кнопку Создать.

Появится диалоговое окно «Создать новую таблицу», то есть нам будет предложено сохранить таблицу под своим именем (например, сохраним файл под именем «заводы»), и после нажатия на кнопку Сохранить увидим созданную нами структурную таблицу, которую нужно заполнить соответствующей информацией. Нажатием на правую кнопку мыши увидим подменю и выберем команду Новая запись, с помощью которой и будет заполняться таблица нужными данными.

Таблица вредных веществ создается аналогично рассмотренной выше таблице заводов.

Формирование отчета

Конечную продукцию в виде карт или графиков можно распечатать на бумаге или сохранить в виде файла для использования в других программных продуктах. Для создания качественных распечаток используется окно Отчетов. В окне Отчета готовится макет, на котором размещаются для печати любые изготовленные в MapInfo материалы: карты, списки, графики, легенды, тексты или другие графические объекты. Окна (карты, списки и графики) помещаются внутри рамок, размеры и положение которых можно изменять. Режимы показа каждого фрагмента могут быть изменены. Также можно рисовать линии, картинки или вставить текст, чтобы сделать карту нагляднее или улучшить ее эстетическое качество.

Для того, чтобы сделать отчет, необходимо выбрать Окно Новый отчет. Появится диалоговое окно «Новое окно отчета»,выбирают один из трех вариантов и нажимают OK.

На экране появится окно «Отчета», которое обрамлено линейками для определения точных размеров макета. В окно «Отчета» можно поместить информацию из любых открытых окон.

Таким образом можно сделать выводы:

• ГИС MapInfo является одной из самых популярных ГИС-пакетов среди учителей.

• ГИС MapInfo достаточно легка в освоении и применении;

• ГИС MapInfo хорошо подходит для применении в школах.

Глава 3. Методика использования ГИС в экспериментальном преподавании при изучении курса «Инновационные технологии обучения географии»

3.1. Общая характеристика эксперимента

Геоинформационные системы (ГИС), предлагая новые эффективные подходы к анализу и решению территориальных проблем, продолжают завоевывать все большую популярность и официальное признание в нашей стране, а цифровая гео-пространственная информация начинает играть все более важную роль в задачах социально-экономического, политического и экологического развития и управления природным, производственным и трудовым потенциалом в национальных интересах. Не остаётся в стороне от требований современного общества школа. Но для того, что бы научить школьников использовать географические информационные системы на уроке необходимо первоначально дать эти знания будущим учителям.

Комплекс методических дисциплин обучения географии должен воо­ружить знаниями теоретических и методологических основ методической науки и первоначальными методическими умениями, обеспечивающими творческий подход к выполнению различных функций учителя географии. Практика обучения студентов показывает необходимость использования на лабораторно-практических занятиях инновационных технологий.

Для определения влияния использования географических информационных систем как элемента педагогической технологии на формирование профессиональных умений сту­дентов географического факультета был проведен педагогический экспери­мент.

Целью педагогического исследования была проверка эффективности смоделированной методики по формированию профессиональных знаний и умений студентов по проблеме создания и использования ГИС в учебно-воспитательном процессе

Задачи педагогического эксперимента:

• изучить опыт учителей географии школ Приморского края и студентов по проблеме использования географических информационных систем;
• подобрать примеры ГИСов к лекционно-практическим занятиям;
• изучить опыт организации, подготовки и проведения лекционно-практических занятий с использованием технических средств обучения;
• разработать содержание материала занятий с включением географических информационных систем в учебно-воспитательном процессе;
• разработать систему лекционных и практических занятий в курсе «Инновационные технологии обучения географии» с применением ГИС «MapInfo»;
• разработать методику проведения различных типов занятий с использова­нием ГИС «MapInfo»;
• провести лекционно-практические занятия с включением ГИС «MapInfo»;
• провести педагогический эксперимент;
• сделать выводы об эффективности использования ГИС «MapInfo» в учебно-воспитательном процессе.

Экспериментальное преподавание осуществлялось на базе 3 курса географиче­ского факультета УГПИ при изучении дисциплины «Инновационные технологии обучения географии».

Проверка знаний и умений студентов осуществлялась путем проведе­ния контрольных работ. Итоги ответов оценивались по пятибалльной систе­ме:

• « 5 « — студент свободно владеет географической, технической и психолого-педагогической информацией, изложенной в карточке-инструкции; умеет выполнить любой вид ра­бот на уровне пользователя Microsoft Office .

« 4 « — студент выполняет все выше перечисленные требования, но затрудня­ется сравнивать, сопоставлять учебную информацию и делать выводы.

« 3 « — студенты допускают ошибки в фактическом материале и при выполнении технической стороны задания, не могут делать выводы.

« 2 « — студенты не знают фактического материала и не могут работать с программами Microsoft Office .

Для проведения педагогического эксперимента необходимо было вы­брать экспериментальную и контрольную группу студентов. Выбор осущест­влялся по итогам первого контрольного среза.

Контрольный срез №1

Цель — выявить первоначальный уровень знаний о ГИСах и умений студентов работать с программами Microsoft Office.

Первый контрольный срез проводился в виде контрольной работы по заданиям:

1. документ редактора Мicrosoft World (установите поля документа, выберите 14 размер шрифта).

2. Переключитесь в режим просмотра страницы.

3. Введите текст названия таблицы.

4. Вставьте в документ таблицу.

5. Введите текст в таблицу. Отформатируйте его (измените размер шрифта на 12, выровняйте текст по ширине ячейки,).

6. Переработайте знаковое содержание таблиц в цветовую гамму

информационных слоёв

1. наложите информационные слои на электронную бланковку

2. Сохраните документ на диске.

Результаты первого контрольного среза показали (рис. 9), что уровень знаний и умений студентов примерно одинаков. Поэтому 831 группу мы определили как экспериментальную, а 832 группу — контрольную.

Педагогический эксперимент состоял из следующих этапов:

1. Констатирующий этап.

2. Моделирующий этап.

3. Обучающий этап.

4. Контролирующий этап.

Констатирующий этап, Моделирующий этап, Обучающий этап, Контролирующий этап

3.2. Содержание эксперимента

Экспериментальное обучение проходило в естественных условиях обучения в 2005-2006 учебном году на базе географического факультета УГПИ.

Одной из задач нашего педагогического исследования являлась работа по методическому анализу содержания дисциплины «Инновационные технологии обучения географии».

Методика проведения обучающего эксперимента по созданию и использованию ГИС подробно показана в Приложении 1

В экспериментальном преподавании основной формой обучения были вузовские формы, требования к которым были разработаны Ю.Г. Фокиным [54].

В 831 группе (экспериментальной ) обучение осуществлялось согласно моделирующему этапу педагогического исследования.

Анализ студенческих работ показал, что студенты географического фа­культета:

1. При выполнении данной работы не смотря на то, что студенты испытывали ряд затруднений, все справились с данной работой и уложились в указанное время.

2. При оформлении карт, студенты показали недостаточное владение программой Microsoft Word. Наложение информационных слоёв, а именно нанесение на карту надписей и составление легенды к карте заняло 70% отведённого на работу времени.

3. Не возникло трудностей при определении границ и выделении цветом субрегионов, что показывает хорошее знание номенклатуры политической карты.

У группы студентов, которым изначально не сообщалось определение специфических терминов (географическая информационная система, информационный слой, наложение) возникли значительные затруднения с данной работой.

Группа студентов, которым изначально сообщалось определение тер­минов (географическая информационная система, информационный слой, процесс наложения, функции и возможности программы).

В общей сложно­сти с работой справились хорошо, но в уделенное время уложились.

Таким образам, стало ясно, что у студентов возникают трудности при наложении информационных слоёв, при составлении электронных карт. Не смотря на то, что студенты как 1-ой, так и 2-ой группы прослушали курс ТиАСО где им преподавались основные приемы работы с программным обеспечением Microsoft Office, применять эти знания в незнакомой учебной ситуации у них вызывает затруднения, что говорит о разрыве межпредметных связей в данной образовательной области.

Ознакомление студентов с содержанием географических информационных систем и основами работы в программе MapInfo происходил в рамках учебного процесса по курсу «Инновационные технологии обучения географии» и в общем может быть представлен схематически (рис. 10.).На рисунке последовательно указаны этапы действий, которые необхо­димо выполнить при составлении тематических карт с помощью программы Map Info.

Приведенный алгоритм действий позволяет избежать потери времени при работе с данным программным обеспечением.

Обучающий этап

Обучающий этап включал в себя:

1. занятие – лекция «Географические информационные системы как элемент информационной педагогической технологии» (Приложение 2)

2. занятие – лекция «MapInfo Professional — географическая информационная система» (Приложение 3)

3. занятие – практическая работа «Paint и Microsoft World» — как инструменты создания ГИС (Приложение 4)

4. занятие – практическая работа « Основы работы в программе MapInfo Professional» (Приложение 5)

5. занятие –семинар «ГИС как средство повышения эффективности обучения школьников»

Семинар по данной теме стал второй контрольной работой в обеих группах, как контрольной, так и экспериментальной.

Второй контрольный срез знаний и умений студентов

Цель – проверить промежуточные знания студентов экспериментальной группы.

Второй контрольный срез проводился в виде семинара по вопросам:

1. История возникновения ГИС

2. Основные характеристики и составные части ГИС

3. Назначение и функциональные возможности ГИС MapInfo

4. Применение ГИС в науке, в обучении географии

Результаты второго контрольного среза знаний студентов отражены на рисунке 11. Результаты промежуточного среза показывают, что уровень знаний в контрольной и экспериментальной группе различается, при этом необходимо учитывать, что обучающий этап эксперимента подошёл к своему логическому завершению.

После проведённых занятий со студентами в обеих группах 831 (экспериментальной) и 832 (контрольной) проводился контролирующий этап исследования. Мы провели контрольный срез в виде контрольной работы практического характера.

Третий контрольный срез знаний и умений студентов

Цель – выявить итоговый уровень знаний и умений студентов экспериментальной группы.

Третий контрольный срез знаний и умений студентов включал в себя выполнение ряда заданий:

1. документ редактора Мicrosoft World (установите поля документа, выберите 14 размер шрифта).

2. Переключитесь в режим просмотра страницы.

3. Введите текст названия таблицы.

4. Вставьте в документ таблицу.

1. Введите текст в таблицу. Отформатируйте его (измените размер шрифта на 12, выровняйте текст по ширине ячейки,).

2. Переработайте знаковое содержание таблиц в цветовую гамму

информационных слоёв

1. Наложите информационные слои на электронную бланковку

2. Сохраните документ на диске.

Результаты третьего контрольного среза представлены на рисунке 12. Контрольная работа № 3 проводилась по тем же заданиям специально , что и первая. Это позволило увидеть глубину и качество формируемых у студентов знаний и умений по проблеме создания и использования ГИС в учебно-воспитательном процессе. В экспериментальной группе не было ни одного студента, который бы не справился с заданиями контрольной работы. Так качество знаний в экспериментальной группе составило 100%, тогда как в контрольной 93,7% .

Такие результаты можно объяснить следующими причинами. Не смотря на то, что вопросы семинара студенты обеих групп получили заранее и тем самым в равноценные условия обучения, но ознакомление студентов, экспериментальной группы с функциями программы MapInfo позволили повысить осознанность их обращении к данным вопросам. а разработанные методические рекомендации помогли избежать ошибок при работе с программой.

На лабораторно-практических занятиях студентами были составлены тематические карты по школьному курсу «Социальной и экономической географии мира». Что позволяет использовать эти тематические карты при преподавании школьного курса, а так же при выполнении лабораторно-практических занятий на младших курсах географического факультета

В ходе обучающего эксперимента, группа студентов, которым изна­чально сообщалось определение терминов, особенности и основные функции

программы MapInfo лучше справились с работой, но в заданное время уложились не все.

При составлении карт некоторые студенты не учитывали требования предъявляемые к картографическим работам. Так не всеми учитывалась интенсивность цвета и соответствие цифровых данных таблиц.

На практических занятиях студенты проявили интерес к практическому применению результатов своей работы. Таким образом, можно отметить, что мотивом обучения у студентов, как и у школьников является интерес.

3.3 Результаты экспериментального преподавания

Для определения влияния использования географических информационных систем как элемента педагогической технологии на формирование профессиональных умений сту­дентов географического факультета был проведен педагогический экспери­мент.

Целью педагогического исследования была проверка эффективности смоделированной методики по формированию профессиональных знаний и умений студентов по проблеме создания и использования ГИС в учебно-воспитательном процессе

В ходе педагогического эксперимента были решены следующие задачи :

• изучили опыт учителей географии школ Приморского края и студентов по проблеме использования географических информационных систем;
• подобрали примеры ГИСов к лекционно-практическим занятиям;
• изучили опыт организации, подготовки и проведения лекционно-практических занятий с использованием технических средств обучения;
• разработали содержание материала занятий с включением географических информационных систем в учебно-воспитательном процессе;
• разработали систему лекционных и практических занятий в курсе «Инновационные технологии обучения географии» с применением ГИС «MapInfo»;
• разработали методику проведения различных типов занятий с использова­нием ГИС «MapInfo»;
• провели лекционно-практические занятия с включением ГИС «MapInfo»;
• провели педагогический эксперимент;
• сделали выводы об эффективности использования ГИС «MapInfo» в учебно-воспитательном процессе.

Контролирующий этап эксперимента заключался в сравнении данных до и после проведения обучающего этапа. Большую актуальность на этом этапе приобретало качество выполняемых работ.

Стало ясно, что у студентов возникают незначительные трудности во время работы с программой Map Info, им известны основные приемы работы с программой Paint, Microsoft Office, MapInfo. Они объяс­няются недостаточными практическими навыками работ с данными программными продуктами.

Сравнивая работы двух групп студентов можно отметить много обще­го. Во-первых, приятно удивило то, что студенты справились с данной работой. Во-вторых, многие студенты уложились во времени и сами наносили дополнительные знаковые символы, при этом не перегружая информационную насыщенность составляемой карты.

На основе анализа выполненных студентами работ можно сказать, что работая с различными программными продуктами, студенты овладевают навыками самостоятельной иссле­довательской работы, становятся более внимательными и усидчивыми, овладевают новыми геоинформационными методами исследования географической науки, улучшают свои умения пользоваться техническими средствами обучения, прослеживают взаимосвязи между различными дисциплина обучения (ТиАСО, информатика, география, инновационные технологии обучения географии), применять полученные ранее знания на практике и в новой учебной ситуации, видеть перспективы использования своей работы. На наш взгляд это является достаточно мощным мотивационным стимулом обучения.

Количество отлично справившихся студентов в экспериментальной группе возросло на 23% по сравнению с контрольной группой. Количество справившихся с заданием студентов возросло на 7,3 %, по сравнению с контрольной группой, что прослеживается на рисунке 13.

За время экспериментального преподавания уровень знаний студентов экспериментальной группы повысился на 7,3%, в отличии от контрольной группы.

Таким образом, в результате проведённого педагогического эксперимента можно сделать вывод, что эффективность усвоения студентами знаний и умений в области ГИС, зависит от:

• уровня сформированности базовых знаний;

• настойчивой и систематической работы преподавателя по формированию профессиональных знаний и умений студентов;

• разнообразного сочетания вузовских форм обучения и исключения преобладания одной формы над другой.

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.

Нами была изучена психолого-педагогическая и методическая литература, систематизированы знания о ГИС в учебно-воспитательном процессе. Изучена методика применения ГИС.

Проведённое анкетирование позволило нам с уверенностью говорить, что большинство школ Приморского края не готово использовать ГИС на уроках географии. И причин этому несколько: недостаточное техническое обеспечение школ и неготовность учителей-географии работать с ГИС. Из этого следует, что одной из задач современного педагогического ВУЗа подготовить учителей, способных использовать современные педагогические технологии в школе.

В процессе работы нами был проведён педагогический эксперимент, в результате которого была определена эффективность методики применения ГИС в учебном процессе. Были проведены различные типы занятий при изучении темы «Информационные педагогические технологии» в курсе «Инновационные технологии обучения географии».

Педагогический эксперимент подтвердил, выдвинутую нами гипотезу.

Теоретическая, Практическая значимость

Исходя из результатов педагогического исследования, мы рекомендуем обязательно включать в учебно-воспитательный процесс ГИС как средство информационной педагогической технологии.

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/diplomnaya/multimediynyie-tehnologii-i-ih-primenenie-v-gis/

1. Белик А.А., Брунова М.Г., Щербинина И.С. ГИС-техhологии Информационно-аналитическая система заповедника “Столбы” А.А. Белик, М.Г. Ерунова, И.С. Щербинина //Материалы ХХХVII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Информационные технологии / Новосиб. ун-т, Новосибирск, 1999. — 199 с.

2. Борк A «История» новых технологий в образовании: [Пер. с англ.] / Рос. открытый ун — т. — М., 1990.

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

4. Выявление экспертных знаний / О.И. Ларичев, А.И. Мечитов, Е.М. Мошкович, Е.М. Фуремс; Отв. ред.: С.В. Емельянов. — М.: Наука, 1989.

5. География: программа для общеобразовательных учреждений / М.Ж Дрофа, 2002.

6. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов // Ю.Б. Баранов, А.М. Берлянт, Е.Г. Капралов и др. — М.: ГИС-Ассоциация, 1999. — 204 с.

7. Гладких Ю.Н Экономическая и социальная география мира / М.: Просвещение, 2002, — 286 с.

8. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения: Опыт теорет. и эксперим. исслед. — М.: Педагогика, 1986.

9. Дидактика средней школы: Некоторые пробл. соврем. дидактики / Под ред. М.А. Данилова, М.Н. Скаткина. М.: Просвещение, 1975.

10. Жизняков А.Л., Садыков С.С. Вопрос применения вейвлет-преобразования для обработки данных в ГИС//Геоинформатика, 2005, — №1, с. 3-7

11. Зинченко В.П. Эргономика и информатика // Вопр. философии. — 1986. — № 7., с. 30-36

12. Загренова Л.В., Николина В.В. Теория и технология обучения / М.: Высшая школа, 2004, — 157 с.

13. средства для конструирования программных средств учебного назначения: (Обзор) / Ин — т пробл. информатики АН CCCP; [Отв. ред.: Г.Л. Кулешова]. — М., 1990.

14. Интеллектуализация ЭВМ / [E.C. Кузин, А.И. Ройтман,И.Б. Фоминых, Г.К. Хахалин).

    — М.: Высш. шк., 1989., — с. 132

15. Информатика в понятиях и терминах: Кн. для учащихся ст. классов сред. шк. / Г.А. Бордовский, В.А. Извозчиков, Ю.В. Исаев, В.В. Морозов. — М.: Просвещение, 1991., — с. 250

16. Информационная технология: Вопр. развития и применения. — Киев.: Наук. думка, 1988. – с. 120

17. Коджаспирова Г.М., Петров К.В. Технические средства обучения и методы их использования / М.: ИЦ «Академия», 2001, — 256 с.

18. Компьютеры и познание: Очерки по когитологии: Сб. науч. тр. / [Ред. — сост.: Б.М. Величковский, А.И. Зеличенко]. — М.: Наука, 1990.

19. Концепция информатизации образования // Информатика и образование. — 1990. — № 1. с. 12-16

20. Концепция информатизации образования: (Использ. средств вычисл. техники в сфере образования) / Гос.ком. по нар. образованию; Разраб.: РГ межвед. комис. под пред. А.П. Ершова. — М., 1989. – с. 12-17

1. Концепция использования новых информационных технологий в организационно-методическом обеспечении учебного заведения / Рос. Центр информатизации образования; [Науч. руководитель: Я.А. Ваграменко, отв.исполн.:И.В. Роберт]. — М., 1992., с. 24-26

2. Краткий психологический словарь / Под общ. ред. А.В. Петровского, М.Г. Ярошевского. — М.: Политиздат, 1985. – с. 145

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

4. Крейдер О.А. ГИС как инструмент экологического образования // Геоинформатика, 2004, — №4, с. 37-42

5. Ксенозова Г.Ю. Перспективные школьные технологии. — М.: Педагогическое общество России, 2000 – 224 с.

6. Кузнецов А.А. Сергеева Т.А. Компьютерная программа и дидактика // Информатика и образование. — 1986. — N 2. – с. 17-20

7. Куприенко В.Д., Мещерин И.В. Педагогические программные средства: Метод. рекомендации для разработчиков ППС. Ч. II. / Омский гос. пед. ин — т им. А.М. Горького. — Омск, 1991.

8. Кусов В.С. Система молниеносного местоопределения // География, 1996. — № 1 — С. 1—2;

9. Ланда Л.Н. Алгоритмизация в обучении / [Под общ, ред. Б.В. Гнеденко и Б.В. Бирюкова]. — М.: Просвещение, 1996.

10. Леднев В.С. Структура педагогической науки // Пед. технология. Вып. 1. — М., 1991.

11. Макарова Л.Н. Применение технических средств на уроках географии.//Вопросы Интернет образования, 2006. — № 36. —

12. Максаковский В.П. География: экономическая и социальная география мира. — М.: Просвещение, 2000, — 286 с.

13. Мирская А, Сергеева Т. Обучающие программы оценивает практика // Информатика и образование. 1987. – 6c.

14. Нильсон Н. Принципы искусственного интеллекта: Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1985. – с. 125

15. Основы информатики и вычислительной техники для подготовки работников народного образования: Метод. рекомендации для преподавателей / НИИ шк. оборудования и техн. средств обучения АПН CCCP; Сост.: И.В. Роберт и др. — М., 1989. – с. 130

16. Петрова Н. Н., Новенко Д. В. Комплексное применение интерактивных и аудиовизуальных средств обучения на уроках географии в основной школе.// Информатика и образование, 2003 №1. – с. 10-13

17. Платонов К.К. Краткий словарь системы психологических понятий. 2 — е изд., перераб., доп. — М.: Высш. шк., 1984.

18. Полат Е.С. Интернет в гуманитарном образовании / М.: Издательство «Владос», 2001, — 272 с.

19. Полат Е.С., Бухарник М.Ю., Моисеева М.В., Петрова А.Е. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования / М.: ИЦ «Академия», 2001, — 272 с.

20. Положение о кабинете вычислительной техники всех типов средних учебных заведений / НИИ шк. оборудования и техн. средств обучения АПН CCCP; [С.Г. Шаповаленко, Е.П. Смирнов, И.В. Роберт и др.]. М., 1989.

21. Пшеничников А.Е. «Морфологический анализ» — программа для исследования географических объектов, 2004, — №3, с. 21-30

22. Роберт И.В. Концепция программно — методического обеспечения учебно — воспитательного процесса / НИИ шк. оборудования и техн. средств обучения. — М., 1986.

23. Роберт И.В. Средства новых информационных технологий в обучении: дидактические проблемы, перспективы использования // Информатика и образование. — 1991. — № 4. – С. 15 — 19

24. Роберт И.В. Средства новых информационных технологий — школе // Информатика и образование. 1989. — № 2.

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

26. Сборник нормативных документов. География / сотавитель Э.Д. Днепров, А.Г. Аркадьев. – М.Ж Дрофа, 2004. – 141 с.

27. Сенаторова Т.П. Мультимедиа. Возможности использования в учебном процессе. Информационно-методический материал. Казань: издательство КГУ, 2001. –. 46 с.

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

29. Терминологический словарь по основам информатики и вычислительной техники / А.П. Ершов, Н.М. Шанский, А.П. Окунева, Н.В. Баско; Под ред. А.П. Ершова, Н.М. Шанского. — М.: Просвещение, 1991. – 116 с.

30. Требования к перспективному кабинету вычислительной техники всех типов средних учебных заведений / НИИ шк. оборудования и техн. Средств обучения АПН СССР; Разраб.: И.В. Роберт, сост.: Гельтищева и др. — М., 1989.

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

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

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

34. Урок географии в 7 классе: «Физико-географическое положение Ю.Америки. Очертания береговой линии. Крашенинникова Н.В, 2006 http://www.rusedu.info/Article701.html

35. Фокина Л.А. Новое в курсе картографии при подготовке учителей географии.// География в школе.- 1997.- № 7. – С. 77 – 79.

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

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

38. Цыпина Э.М. Космические снимки – средство модернизации школьного географического образования.// География в школе. – 1996.- № 4. – С. 45 – 47.

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

40. Цыпина Э.М. Типы географических задач, решаемых на основе аэро- и космических снимков.// Вестн. Моск. Ун. – та. –1997. — № 2. – С. 15 – 20.

41. Крылов А. И. Семинар «Технологии работы с картой»Собственные картографические пособия из ГИС и их использование.

42. Живая география. Руководитель проекта: Д.В.Новенко. Дизайн: М.Г.Ренжин. Верстка: Д.В.Новенк http://www.9151394.ru/projects/geo/proj1/gis.html

43. уроки с ГИС Михаил Пчелин, координатор Детской тестовой лаборатории журнала «Мир ПК»

44. «Что такое ГИС и как с ними … подружиться» В. Гохман, В. Андрианов, www.dataplus.ru

45. The use of Geographic Information Systems (GIS) in Canada’s National Parks

46. Собрание электронных карт России

47. Туристический портал одессы.

48. Лаборатория биоиндикации http://kspu.kaluga.ru/biomon/direction/gism.htm

49. Новая версия MapInfo Professional — новые возможности кадастрового офиса http:// www.esti-map.ru