CC BY
76Применение информационных технологий в образовательной и научно-исследовательской деятельности школьников по географии
Ямских Галина Юрьевна,
докт. геогр. наук, профессор, зав. кафедрой географии, Институт экологии и географии Сибирского федерального университета, Yamskikh@mail.ru
Макарчук Дарья Евгеньевна,
ассистент кафедры географии, Институт экологии и географии Сибирского федерального университета.
Жаринова Наталья Юрьевна,
канд. биол. наук, доцент кафедры географии, Институт экологии и географии Сибирского федерального университета.
Лебедева Наталья Владимировна,
канд. геол-мин. наук, доцент кафедры географии Институт экологии и географии Сибирского федерального университета.
Кузнецова Ольга Анатольевна,
канд. биол. наук, доцент кафедры географии, Институт экологии и географии Сибирского федерального университета.
Лигаева Надежда Анатольевна,
канд. геогр. наук, доцент кафедры географии Институт экологии и географии Сибирского федерального университета.
В статье рассмотрены возможности использования информационных технологий в школьной географии и сферы их применения. Представлен учебно-тематический план курса «Информатика в географии», который позволяет расширить и углубить знания школьной программы по географии и показывает возможности практического использования географических знаний для улучшения качества изучения географии и подготовки школьников к проектной и научно-исследовательской деятельности. Установлено, что курс обеспечивает не только разрозненное предметное, но и целостное компетентностное образование школьников, осуществление индивидуального образовательного процесса для школьников, интересующихся современной географией и ее практическим приложением, возможность приобретения ими навыков и умений самостоятельной работы со стационарными и электронными картографическими ресурсами, современными географическими приборами для аналитической, исследовательской и экспериментальной деятельности. Выявлено, что информационные технологии повышают интерес к изучению географических дисциплин и профессиональной ориентации на географические специальности, обеспечивающие в будущем развитие производства, науки и общества.
Ключевые слова: информационные технологии в географии, географическое образование, информационная база географии
СО ^
0
сч
01
Информатика безвозвратно вошла в нашу жизнь и информационные технологии стали неотъемлемой необходимостью при овладении дисциплин школьного курса [1,2], но есть дисциплины, которые не могут вообще обойтись без информационных технологий. К таким дисциплинам относится география [4,5]. География имеет важное общекультурное, научное и практическое значение в жизни человека, особенно в 21 веке, когда создано огромное количество приборов и оборудования для изучения компонентов географической оболочки, широко используются данные изучения Земли из космоса [6], решаются практические задачи геомониторинга в районах нового хозяйственного освоения и, в перспективе планируется освоение Арктических территорий. География с древних времен безвозвратно вошла в нашу жизнь, а современный этап, отличающийся новыми педагогическими технологиями, является неотъемлемой частью овладения дисциплинами географического школьного курса [3]. Современная география не может обойтись без приборной базы, работы со стационарными и электронными картографическими ресурсами, информационными технологиями. Процесс внедрения информационных технологий в различные области географических наук - это современная география. Отсутствие инновационной приборной базы, сокращение полевых исследований, высококачественных интерактивных и дистанционных курсов обучения, недостаточное использование технологий, основанных на познавательной деятельности с учетом ориентации на универсальные учебные действия, отсутствие системности в применении новых ГИС-технологий, космических снимков и результатов дистанционного зондирования, недостаточное использование проектно-исследовательской деятельности, основанной на проведении междисциплинарных комплексных географических исследований и недостаточное внимание со стороны органов управления образованием не только к самой географической науке, но и к необходимому уровню оборудования кабинетов географии снижает практическую направленность преподавания географии, приводит к слабой подготовке учащихся по географии.
Процесс внедрения информационных технологий в различные области географических наук происходит с различной скоростью. Причины этого
заключаются в том, что география отсутствует в предметной области «Естественные науки», что приводит к утрате связи географии, как синтетического предмета с науками естественного цикла и снижению потенциала межпредметных связей. Отсутствие высококачественных интерактивных и дистанционных курсов обучения, недостаточное использование технологий, основанных на познавательной деятельности с учетом ориентации на универсальные учебные действия, отсутствие системности в применении новых ГИС-технологий, космических снимков и результатов дистанционного зондирования, недостаточное использование проектно-исследовательской деятельности, основанной на проведении междисциплинарных комплексных географических исследований и недостаточное внимание со стороны органов управления образованием не только к самой географической науке, но и к необходимому уровню оборудования кабинетов географии снижает практическую направленность преподавания и использования информационных технологий.
С появлением информационных технологий появилась возможность на новой качественной основе донести до сознания молодого поколения и показать перспективы использования теоретических и практических географических знаний для выбора будущей профессии, рассмотреть возможности проведения различных научных исследований в области географии на базе индивидуального образовательного процесса. Индивидуальный образовательный процесс, в том числе и для детей, интересующихся современной географий и ее практическим приложением, создает условия приобретения ими навыков и умений самостоятельной работы, исследовательской, аналитической, экспериментальной и проектной деятельности. Для этих целей преподавателями кафедры географии Сибирского федерального университета создан курс «Информатика в географии», который читается для учащихся круглогодичных школ интеллектуального роста, детей интересующихся информатикой и практическим ее приложением через географию. В рамках реализации курса создаются условия для раскрытия и развития талантов детей, получение дополнительных знаний по практическому приложению информационных технологий к географическим наукам.
Программа курса повышает интерес к изучению географических дисциплин и профессиональной ориентации на географические специальности, обеспечивающие в будущем развитие производства, науки и общества. Содержание программы включает материалы не получившие широкого отражения в школьных курсах географии и включает лекционные и практические занятия, тесты, контрольные вопросы, позволяющие определить степень освоения программы. Большое внимание уделяется формированию умений и навыков работы сопряженной с географическими приборами и оборудованием, позволяющей в on-line режиме получать первичную информацию, использовать программное обеспечение для её обработки и
ГИС-технологии, работать с ресурсами интернет и др. средствами интерактивного обучения за школьной партой, в полевых условиях при изучении естественных и антропогенно-нарушенных ландшафтов, непосредственно используемыми как только в школьной географии, так и в географической науке. Основная цель курса была направлена на повышение интереса учащихся через работу с современными приборами и оборудованием, информационными технологиями и практическим их использованием в современной комплексной географии, феноменом которой является то, что она объединяет науки, изучающие как природные, так и общественные закономерности развития Земли и человеческого общества, а также повышение результативности участия школьников в олимпиадах по географии, учебно-исследовательской и учебно-проектной деятельности. Содержание курса было направлено на формирование устойчивого интереса не только к современной географии, но и мотивацию для изучения дисциплин естественнонаучного профиля, поскольку современная география опирается на знания основ математики, физики, химии, биологии и других дисциплин, где учащиеся знакомятся с технологиями получения информации, ее обработки, что является, важным элементом общей культуры современной цивилизации.
Основными задачами курса являются: 1. Формирование представлений об областях современной географической деятельности, как основы современной географической науки; 2. Формирование понимания взаимосвязи использования знаний о различных разделах географической науки для современного практического использования; 3. Ознакомление с современными методами информационных технологий, применяемыми в географических исследованиях; 4. Овладение умениями сочетать информационные технологии, географическую приборную базу, полевые исследования, для изучения и анализа природных процессов и явлений; 5. Расширение образовательной среды и подготовки школьников для поступления на географические факультеты университетов, прежде всего, из отдаленных и сельских школ за счет предоставления образовательных услуг по современным направлениям науки, дополнительным к традиционным учебным программам; 6. Обеспечение гибкости и вариативности учебного процесса с точки зрения содержания, форм и методов обучения детей.
Содержание программы включает материалы слабо, либо не получившие своего отражения в общеобразовательной программе. Программа включает лекционные и практические занятия, задачи и тесты, контрольные вопросы, позволяющие определить степень освоения программы. Курс спланирован как комплексный, что соответствует содержанию современной географии. Методологическая идея состоит в изложении содержания географических дисциплин через использование современной приборной базы и выработки умений работы с приборами, информационных технологий
со ^
0
сч
01
путем проведения лекций, практических и проектных работ, позволяющих показать взаимосвязь и взаимозависимость разделов информационных технологий и дисциплин географического цикла, логично изложить материал на достаточно высоком научном уровне, расширяя базовые знания школьной программы.
Помимо традиционных географических заданий связанных с работой с картографическими материалами, использованием ресурсов «Интернет», курс «Информатика в географии» содержит вопросы, которые позволяют на практических занятиях и при выполнении проектных работ стимулировать интерес к исследовательской деятельности, решать практические задачи при работе с приборами, космическими снимками, картографическими материалами и др.
При составлении курса были использованы следующие научно-методические подходы: соответствие современным деятельностным формам и методам организации процесса обучения; ориентация на компетентностный подход при современном обучении; соответствие современным научным представлениям в области информационных технологий в географии; соответствие возрастным и психологическим особенностям учащихся; обеспечение преемственности содержания образования; обеспечение межпредметных связей; обеспечение оптимизации учебного процесса; обеспечение различных форм отчетности и рефлексии; обеспечение возможностей использования разных форм обучения.
По содержанию программа курса «Информатика в географии» соответствует углублению знаний по географии и показывает практическую возможность использования комплексного подхода, дополняя традиционные учебные программы по географии. Проектируемый на данной основе курс обеспечивает не только разрозненное предметное, но и целостное компетентностное образование.
В ходе освоения курса «Информатика в географии» учащиеся приобретают знания о процессах и явлениях, происходящих в географической оболочке, через информационные технологии и рассмотрят основные глобальные проблемы человечества. Программа курса предполагает и ознакомление с историей использования информационных технологий в географии, современным оборудованием, позволяющим исследовать географические процессы и явления, географические объекты в on-line режиме используемыми географической наукой. Учащиеся приобретут умения и навыки научно-исследовательской и проектной работы при проведении практических и проектных исследований на основе использования современных образовательных и информационных технологий.
По окончании курса учащиеся приобретают дополнительные умения и навыки: способность самостоятельно мыслить и ставить задачи при проведении исследовательской и проектной работы, контролировать процесс самостоятельного обучения; устанавливать коммуникативные отношения в коллективе при работе и общении; уметь читать и
понимать, работать с географическими картами различного содержания в on-line режиме; уметь работать с базами данных, научной литературой и учебниками, анализировать информацию в on-line режиме; прогнозировать на основе баз данных и информационных технологий тенденции изменения объектов природных комплексов с течением времени при активном хозяйственном вмешательстве человека; представлять результаты исследования в виде отчетов, докладов на семинарах и конференциях, в том числе с использованием мультимедийных презентаций, участвовать в научных дискуссиях; формировать познавательную мотивацию на продолжение образования; уметь объяснять результаты исследований и представлять их с помощью таблиц, графиков, карт; приобретают навыки использования новых информационных технологий для поиска и обработки географической информации в сети Интернет; изучают возможности лучших географических сайтов для практического их использования в процессе обучения информатики и географии.
Образовательный эффект курса направлен на развитие познавательного интереса школьников через информатику к географической науке, получение практического опыта самостоятельной творческой деятельности и профессиональной ориентации, овладение технологиями проектной работы.
Учебный курс «Информатика в географии » состоит из 4 модулей (таблица):
1. Информационные технологии в географии и проектная деятельность.
2. Изучение Земли из космоса, ресурсы Googte - «Планета Земля».
3. Информатика в метеорологии и климатологии (современные приборы и информационные технологии в изучении климата поверхности Земли).
4. Водные объекты на поверхности Земли, их виртуальное изучение и использование современных информационных программ обработки результатов натурных наблюдений. Каждая тема состоит из:
теоретической части,
материалов для практических занятий и закрепления результатов теоретического обучения,
контрольно-измерительных материалов, контрольных вопросов и заданий для проверки результатов обучающихся,
тестов и материалов для проведения проектных работ.
Тематика каждого занятия представляет собой блок материала основной программы и базируется на расширении и углублении теоретических знаний учащихся в различных разделах информационных технологий и географической науки.
Формы организации процесса обучения и применяемые методы обучения носят интерактивный характер и сочетаются с самостоятельной внеаудиторной учебной деятельностью учащихся. Содержание предметного учебного материала интегрировано с практико-ориентированными учебными задачами. Для каждой и тем модулей разработаны методические указания к занятиям (табл. 1).
Таблица 1
Учебно-тематический план
№ Наименование разделов, тем, Интернет-ресурсы Планируемые итоги
Модуль 1. Информационные технологии в географии и проектная деятельность
1.1 Информатика и география. Возможности использования информационных технологий в географии. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов -http://school-collection.edu.ru/ Выявление роли информатики для географии. Изменение представлений о информационной базе географии и получении географических знаний.
1.2 Общий обзор наиболее известных поисковых систем, правильность их использования https://www.gooqle.ru/?hl=ru&gws_rd=ssl https://www.yandex.ru/ https://www. bing.com/ https://www. yahoo.com/ Выработка понимания работы с поисковыми системами, их реальностью и важностью для получения качественной информации.
1.3 Ресурсы интернет и наиболее важные географические сайты Географический справочник -http://geo.historic.ru Страны мира: географический справочник - http://www.geo.historic.ru 1000 биографий - http://dic.academic.ru/library.nsf/biograf/ Экономический словарь -http://dic.academic.ru/library.nsf/econ_dict/ Газета «География» ИД «Первое сентября» http://geo.1september.ru/index.htm Всемирная география - http://wgeo.ru/ География - http://www.geo2000.nm.ru/ Мир приключений и путешествий -http://www.outdoors.ru/general/index.php Библиотека по географии. Географическая энциклопедия - http://www.geoman.ru/ География. Планета Земля -http://www.rgo.ru/ Страны мира: путешествия и исследования - http://globalpedia.ru/rubric.php?id=12 Биографии путешественников -http://bioqrapher.ru/topics/7.html География на сайте «Образовательные ресурсы сети Интернет» -http://kataloq.iot.ru/index.php?cat=26 Энциклопедия «Кругосвет» -http://www.krugosvet. т/ Большая советская энциклопедия -http://boloto.info Современная энциклопедия -http://dic.academic.ru/library.nsf/enc1p/ Большой энциклопедический словарь (БЭС) - http://dic.academic.ru/library.nsf/enc3p/ Тематические толковые словари - http://www.glossary.ru Все о географии - http://www. geosite.com. т Мир карт: интерактивные карты стран и городов - http://www.mirkart.ru/ Сайт редких карт Александра Акопяна - http://www.karty.narod. т/ Показать главные достоинства применения Интернета при изучении географии
1.4 Обсуждение тем проектных работ и представление их примеров Проектная и исследовательская деятельность как форма аттестации учащихся: http://www.ddtoao.ru/dt-files/metod-razrabotki/proektno-issledovatelskaya-deatelnost.pdf Определение состава групп по выполнению проектных работ и выбор тематики.
Модуль 2. Изучение Земли из космоса, ресурсы Эоод1е - «Планета Земля»
2.1 Работа с интерактивными топографическими картами Топографические карты южной части Красноярского края М 1:200000 http://www.aero.krsn.ru/maps.htm Карты генштаба - архив топографических карт https://satmaps.info/genshtab.php Выработка умений и навыков работы с электронными топографическими ресурсами
2.2 Выполнение практических работ по изучению Земли из космоса Космоснимки http://kosmosnimki.ru/ Gooqlе - «Планета Земля» https://www.google.ru/intl/ru/earth/ Карта пожаров http://fires.ru/ Геокаталог. Поиск космических снимков http://cataloq.sovzond.ru/ Выработка практических навыков по выполнению практических работ по изучению рельефа поверхности Земли
2.3 Рельеф поверхности Земли (мультиме- Знакомство с виртуаль-
дийная лекция), сбор информации с интернет сайтов. https://www.youtube.com/watch?v=ClN0N9D bD0c Рельеф Земли: горы и равнины - https://www.youtube.com/watch?v=zYb- MmLFZSQ Образование Гималаев - https://www.youtube.com/watch?v=mcsLln KssXw Образование складчатых гор -https://www.youtube.com/watch?v=n8uiDxDk 4Землетрясения - https://www.youtube.com/watch?v=JX4MfmA EMsg Электронный образовательный ресурс СФУ. Дисциплина «Геоморфология с основами геологии» https://e.sfu-kras.ru/course/view.php?id=2229 ной лекцией, использование возможностей дистанционного обучения
2.4 Построение геоморфологических профилей с помощью ресурсов Googlе - «Планета Земля» https://www.google.ru/intl/ru/earth/ Выработка практических навыков для выполнения проектных работ
2.5 Интерактивное изучение почв и почвенных ресурсов России в едином государственном реестре http://atlas.mcx.ru/materials/egrpr/content/intr o.html Классификация почв России http://soils.narod.ru Овладение с помощью информационных технологий знаниями о почвах России
Модуль 3. Информатика в метеорологии и климатологии (современные приборы и информационные технологии в изучении климата поверхности Земли)
3.1 Создание базы данных элементов климата Центр справки и обучения Office. Создание базы данных в Microsoft Access https://support.office.com/ru-ru Видео ресурс принцип работы метеорологических приборов https://www.youtube.com Изучение устройства и принципа работы метеорологических приборов. Овладение методиками сбора первичной метеорологической информации Овладение навыком создания базы метеорологических данных в Microsoft Access
3.2 Извлечение метеорологической информации с использованием Сети Интернет Сайт ФГБУ "Гидрометцентр России" http://www. meteoinfo. ru Знакомство со структурой ФГБУ "Гидрометцентр России"и сайта; овладение навыком извлечения информации в сети Интернет, фактическим состоянием атмосферных процессов и прогнозом их изменений
3.3 Произведение расчетов и построение графиков изменения элементов климата в программе Microsoft Office Excel Центр справки и обучения Office. Принципы работы в программе Microsoft Office Excel и Microsoft Office PowerPoint https://support.office.com/ru-ru Сайт Погода в 243 странах мира http://rp5.ru/Погода_в_мире FRAPS утилита для скриншотов и видео https://fraps.ru.softonic.com/ Овладение приемами извлечения архивов показателей элементов климата 243 стран мира для длительного периода времени и способами вычисления среднемесячных значений метеорологических показателей в программе Microsoft Office Excel. Построение совмещенных графиков изменения показателей элементов климата. Овладение навыками составления презентации Microsoft Office PowerPoint и создания роликов с помощью программы Fraps
3.4 Работа с электронными и анимированны-ми картами прогноза погоды Сайт ФГБУ "Гидрометцентр России. Раздел «Прогнозы» https://meteoinfo.ru/forecasts Формирование представления о процессах климатообразования. Выработка навыков анализа и извлечения информации при работе с электронными и ани-мированными картами
Модуль 4 . Водные объекты на поверхности Земли, их виртуальное изучение и использование современных программ обработки натурных наблюдений
4.1
00
0
сч
4t
01
4.2
4.3
4.4
Понятие о Гидроинформатике. Гидрологические наблюдения и использование информационных технологий для изучения гидрологических объектов. http://ru.knowledgi-.com/00821947/%D0%93 %й0%В8%00%В4%01%80%й0%ВЕ%00% B8%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D 0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA %D0%B0;
Страница группы гидроинформатики ЮНЕСКО-1НЕ
http://www.hydroinformatics.org/
Общая характеристика реки и речной системы. Спутниковые снимки Google https://www. google.ru; Карты генштаба - архив топографических карт
https://satmaps.info/genshtab.php; Gczogte - «Планета Земля» https://www.google.ru/intl/ru/earth/
Общие характеристики водохранилищ. Спутниковые снимки Google https://www. google.ru; Электронная энциклопедия Википедия: https://ru.wikipedia.org
Общие характеристики озер. Официальный сайт программного обеспечения Ох^ЕхрЬгег: https://www. oziexplorer4.eom/w/; Топографические карты южной части Красноярского края М 1:200000 http://www.aero.krsn.ru/maps.htm
Получение информации о гидрологических объектах и гидроинформационных технологиях их изучения
Формирование системы основных знаний в области исследования гидрологии рек на основе использования современных информационных подходов. Выработка навыков гидрометрических вычислений.
Выработка умений и навыков по получению системы основных знаний в области исследований искусственных водных объектов на основе использования методов гидроинформатики.
Выработка умений работы в on-line режиме с программой Ozi_Explorer для нахождения гидрологических характеристики водных объектов с применением топографических карт._
Знания и практические умения, приобретенные учащимися при изучении данного курса, могут быть использованы во всех сферах их будущей профессиональной деятельности.
Литература
1. Алешин, Л.И. Информационные технологии: Учебное пособие / М.: Маркет ДС, 2011. - 384 с.
2. Апатова Н.В. Информационные технологии в школьном образовании. Ии-т общеобразоват. шк. рос. акад. Образования / М.: Ип-г общеобразоват. шк. РАО, 1994.-228 с.
3. Баранов А.С., Суслов В.Г., Шейнис А.И. Компьютерные технологии в школьной географии /М.: Издательский Дом «Гептер», 2004. - 80 с.
4. Беспалько В.П. Образование и обучение с участием компьютеров / М.: Изд-во Московского психолого-социального института; Воронеж: Изд-во НПО "МОДЕК", 2010.- 352с.
5. Информатика в географии, экологии и природопользовании / В. С. Тикунов, Е. Г. Капралов, В. И. Кравцова и др. - Издательский центр Академия Москва, 2013. - 572 с.
6. Кравцова В.И. Материалы космических съемок и их использование в географических исследованиях: Учеб. - метод.пособие. / М.: Изд-во Моск. ун-та, 2008. - 98 с.
7. Хромова М.Н. Педагогические условия и инновационные подходы к развитию патриотизма школьников на основе школьных традиций // Инновации и инвестиции. 2014. №2. с.49-52
8. Быканова О.А., Филиппова Н.В. О подходе интеграции обучения математике и экономическим
дисциплинам по летним школьным программам // Инновации и инвестиции. 2015. №5. с.159-162
Application of information technologies in educational and scientific research activities of schoolchildren on geography
Yamskikh G.Yu., Makarchuk D.E., Zharinova N.Yu., Lebedeva N.V., Kuznetsova O.A., Ligaeva N.A.
Institute of Ecology and Geography, Siberian Federal University.
The article considers the possibilities of using information technologies in school geography and the scope of their application. The educational-thematic plan of the course "Informatics in Geography" is presented, which allows to expand and deepen the knowledge of the school curriculum on geography and shows the possibilities of practical use of geographical knowledge for improving the quality of studying geography and preparing schoolchildren for design and research activities. It is established that the course provides not only a disparate subject, but also a comprehensive competence education of schoolchildren, the implementation of an individual educational process for schoolchildren interested in modern geography and its practical application, the possibility of acquiring skills and skills of independent work with stationary and electronic cartographic resources, modern geographic devices for analytical, research and experimental activities.
It is revealed that information technologies raise the interest to the study of geographical disciplines and professional orientation to geographical specialties, which ensure future development of production, science and society.
Keywords: information technologies in geography, geographic education, information base of geography
References
1. Alyoshin, L.I. Information technologies: Manual / M.: Market of
DS, 2011. - 384 with.
2. Apatova N.V. Information technologies in school education. AI t
общеобразоват. шк. I grew. academician. Educations / M.: Yip g общеобразоват. шк. Russian joint stock company, 1994.-228 pages.
3. Baranov A. S., Suslov V.G., Sheynis A.I. Computer technologies
in school geography / M.: Gepter publishing House, 2004. - 80 pages.
4. Bespalko V. P. Education and training with participation of computers / M.: Publishing house of the Moscow psikhologo-social institute; Voronezh: NPO MODEK publishing house, 2010. - 352 pages.
5. Informatics in geography, ecology and environmental management / V.S. Tikunov, E.G. Kapralov, V.I. Kravtsova, etc. - the Publishing Moscow Academy center, 2013. - 572 pages.
6. Kravtsova V.I. Materials of space shooting and their use in geographical researches: Studies. - method. grant. / M.: Mosk publishing house. un-that, 2008. - 98 pages.
7. Khromova M.N. Pedagogical conditions and innovative approaches to the development of schoolchildren patriotism based on school traditions // Innovations and Investments. 2014. No2. p. 49-52
8. Bykanova O.A., Filippova N.V. About the integration approach to
teaching mathematics and economic disciplines for summer school programs // Innovations and Investments. 2015. No5. p. 159-162
