CC BY
19Столыпинский вестник №1/2022
Столыпинский
вестник
Научная статья
Original article
УДК 378.147:004.9
DOI 10.55186/27131424 2022 4 2 6
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ: КОНЦЕПЦИЯ ПРОЕКТА И ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
DIGITAL TECHNOLOGIES IN EDUCATION FOR PLANNING SUSTAINABLE DEVELOPMENT OF REGIONS: PROJECT CONCEPT AND FIRST RESULTS
Ямашкин Анатолий Александрович, доктор географических наук, профессор, декан географического факультета, заведующий кафедрой землеустройства и ландшафтного планирования, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005 Россия, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), тел. +7 (8342) 243732, ОЯСГО: http://orcid.org/0000-0001 -9995-8371, [email protected]
Зарубин Олег Александрович, кандидат географических наук, доцент кафедры землеустройства и ландшафтного планирования, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005 Россия, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), тел. +7 (8342) 243732, ОЯСГО: http://orcid.org/0000-0002-3410-1139, [email protected]
Ямашкин Станислав Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автоматизированных систем обработки информации и управления, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005 Россия, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), тел. +7 (8342) 243732, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7574-0981, [email protected]
Anatoly A. Yamashkin, doctor of geographical sciences, professor, dean of the faculty of geography, head of the department of land management and landscape planning, National Research Mordovia State University (68 Bolshevistskaya st., Saransk, 430005 Russia), tel. +7 (8342) 243732, ORCID: http://orcid.org/0000-0001 -9995-8371, [email protected]
Oleg A. Zarubin, candidate of geographical sciences, associate professor of the department of land management and landscape planning, National Research Mordovia State University, (68 Bolshevistskaya st., Saransk, 430005 Russia), tel. +7 (8342) 243732, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3410-1139, [email protected]
Stanislav A. Yamashkin, candidate of technical sciences, associate professor, associate professor of the department of automated information processing and control systems, National Research Mordovia State University (68 Bolshevistskaya st., Saransk, 430005 Russia), tel. +7 (8342) 243732, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7574-0981, [email protected]
Аннотация. Статья посвящена анализу опыта реализации на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва» программы федеральной инновационной площадки «Цифровые технологии в образовании для устойчивого развития регионов». Функционирование площадки основано на тесной интеграции интересов университета, органов власти, работодателей,
общественности. Авторами изложены концепция образовательного проекта и первые результаты, полученные с начала реализации в 2021 г. Ключевая практическая задача проекта заключается в формировании междисциплинарного подхода в обеспечении устойчивого эколого-социально-экономического развития регионов России на основе использования цифровых технологий в изучении метагеосистем. В статье продемонстрированы основные стратегические направления функционирования федеральной инновационной площадки: организация научных исследований в области тематического картографирования и проектирования баз геоданных природно-социально-производственных систем на основе дешифрирования многозональных космических снимков и геоинформационных технологий; проектирование геопортальных решений; разработка и внедрение разноуровневых образовательных ресурсов, программ; реализация научно-образовательных проектов для обучающихся. Авторами излагаются результаты, полученные в 2021 г. В заключении делается вывод о том, что функционирование федеральной инновационной площадки позволяет обеспечить формирование у обучающихся цифровых компетенций, необходимых для работы с пространственными данными. Приобретенные обучающимися компетенции нацелены на решение на уровне региона и муниципальных образований концептуальных задач практического использования проблемно-ориентированных инфраструктур
пространственных данных, геоинформационных систем и др. Полученный командой проекта опыт призван обеспечить формирование методической основы для реализации аналогичных проектов другими образовательными учреждениями страны.
Abstract. The article is devoted to the analysis of the experience of implementation on the basis of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «National Research Ogarev Mordovia State University» of the program of the federal innovation platform «Digital technologies in education for the
sustainable development of regions». The functioning of the platform is based on the close integration of the interests of the university, authorities, employers, and the public. The authors present the concept of the educational project and the first results obtained since the beginning in 2021. The key practical task of the project is to form an interdisciplinary approach to ensure sustainable environmental and socioeconomic development of Russian regions based on the use of digital technologies in the study of metageosystems. The main strategic directions for the functioning of the federal innovation platform are demonstrated in the article: organization of scientific research in the field of thematic mapping and design of geodatabases of natural-social-production systems based on the interpretation of multi-zone satellite imagery and geoinformation technologies; designing geoportal solutions; development and implementation of multi-level educational resources, programs; implementation of scientific and educational projects for schoolchildren and students. The authors present the results obtained in 2021. The authors conclude that the functioning of the federal innovation platform allows students to develop the digital competencies necessary to work with spatial data. The competencies of students are aimed at solving at the level of the region and municipalities the conceptual problems of the practical use of problem-oriented infrastructures of spatial data, geographic information systems, etc. The experience of the project team is necessary to provide a methodological basis for the implementation of similar projects by other educational institutions in the country.
Ключевые слова: федеральная инновационная площадка, цифровые технологии, геоинформационные системы, геоданные, устойчивое развитие, метагеосистемы, образование
Keywords: federal innovation platform, digital technologies, geoinformation systems, geodata, sustainable development, metageosystems, education
Благодарности: исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 22-27-00651.
Acknowledgments: the research was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation within the framework of the scientific project No. 2227-00651.
Введение. Разработка моделей метагеосистем территорий, формирующихся в результате сложного взаимодействия природных, социальных и техногенных факторов, и проектирование цифровых инфраструктур пространственных данных являются перспективными направлениями междисциплинарных исследований. Их миссия заключается в разработке новых технологий интеграции, интеллектуального анализа и распространения больших геопространственных данных для планирования устойчивого эколого-социально-экономического развития регионов России. В средне- и долгосрочной перспективах обозначенный процесс невозможен без развития цифровых компетенций у выпускников вузов, чья профессиональная деятельность связана с географией, картографией, экологией, землеустройством, кадастрами недвижимости и природных ресурсов и другими смежными сферами профессиональной деятельности. Закономерно, что решение данной задачи основывается на активной позиции вузов и создаваемых на их базе федеральных инновационных площадок, интегрирующих запросы органов власти, рынка труда, общественности и т. д.
Приказом Минобрнауки России от 25.12.2020 г. № 1580 утвержден перечень организаций, отнесенных к федеральным инновационным площадкам (далее - ФИП), составляющим инновационную инфраструктуру в сфере высшего образования и соответствующего дополнительного профессионального образования. Цель их создания - обеспечение развития системы образования с учетом основных направлений социально-экономического развития страны, реализации приоритетных направлений государственной политики в сфере образования.
По итогам конкурсного отбора в 2021 г. в перечень ФИП включен проект ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» «Цифровые технологии в образовании для устойчивого развития регионов». Срок реализации рассчитан до 2025 г. Команду проекта составляют ученые географического факультета и Института электроники и светотехники ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», а также ученые из Института географии «Джованн Квижич» Сербской Академии наук и искусств. Программа ФИП реализуется с учетом интереса рынка труда - профильных органов власти, проектных и изыскательских институтов, землеустроительных, кадастровых, градостроительных организаций и др.
Концепция и целевые установки ФИП. Актуальность создания образовательной площадки исходит из неоспоримой необходимости перехода к передовым цифровым технологиям (геоинформационным, геопортальным, космическим и др.) для эффективного решения стратегических задач картографического обеспечения изучения Земли [1], устойчивого пространственного развития [2], строительства [3], здравоохранения [4] и др.
Целью ФИП «Цифровые технологии в образовании для устойчивого развития регионов» является разработка, развитие и реализация разноуровневых междисциплинарных образовательных проектов, ориентированных на формирование у обучающихся цифровых компетенций в области планирования устойчивого эколого-социально-экономического развития регионов Российской Федерации. Основная идея площадки заключается в разработке и реализации комплекса мероприятий, направленных на формирование у учащихся общеобразовательных учреждений, студентов учреждений среднего профессионального образования и студентов вузов качественно нового уровня цифровых компетенций в сфере обработки разнородной географической информации для целей решения практических задач планирования истинно культурных ландшафтов.
Тематика разрабатываемых и реализуемых образовательных мероприятий направлена на получение обучающимися навыков:
- тематической интерпретации данных дистанционного зондирования Земли для решения задач обновления и верификации баз пространственно распределенных данных, реализации мероприятий в области оптимизации территориального развития регионов и муниципальных образований;
- обработки и анализа геоданных с помощью геоинформационных систем (ГИС), использования облачных ГИС-технологий для оптимизации процесса сбора, хранения, анализа и практического применения геоданных в сфере геоэкологии, охраны окружающей среды, землеустройства, кадастра, градостроительства, туризма и др.;
- проектирования геопортальных систем для обеспечения процесса информационной поддержки принятия управленческих решений профильными органами государственной и муниципальной власти, организациями.
Формирование обозначенных цифровых компетенций у обучающихся, их участие в соответствующих научно-исследовательских проектах и разработка системы учебно-методических рекомендаций по эффективной работе с геоданными позволят подготовить интеллектуальные ресурсы для решения научных и производственных задач в области обеспечения устойчивого развития регионов.
Выполнение программы ФИП нацелено на реализацию междисциплинарного подхода, основанного на синтезе естественнонаучного и технического знания, традиций и новейших тенденций цифровизации различных отраслей науки и практики. Инновационный образовательный проект призван стать стержневым в системе непрерывного образования в условиях больших вызовов научно-технологического развития России, обеспечивая формирование у обучающихся востребованных цифровых
компетенций для решения актуальных задач территориального планирования и устойчивого эколого-социально-экономического развития регионов.
Основные мероприятия ФИП. В структуре мероприятий ФИП целесообразно выделить следующие основные группы:
- критический анализ лучших практик, запросов рынка труда, особенностей существующих образовательных программ в контексте эффективности формирования цифровых компетенций для решения задач устойчивого развития регионов;
- проведение научных исследований, в т. ч. совместно с обучающимися, по грантовым проектам в области тематического дешифрирования многозональных космических снимков, геоинформационного моделирования метагеосистем, проектирования инфраструктур пространственных данных и разработки геопортальных решений, публикация результатов исследований в специализированных научных периодических изданиях, монографиях;
- адаптация результатов научных исследований для целей проектирования разноуровневых образовательных продуктов (программ, курсов, учебно-методический литературы и др.), ориентированных на учащихся общеобразовательных учреждений, студентов учреждений среднего профессионального образования, студентов вузов и обучающихся по программам дополнительного образования;
- издание учебной и методической литературы в области внедрения геоинформационных, космических и геопортальных технологий в практику работы с пространственно-распределенными данными, обеспечивающей оптимизацию образовательного процесса на разных уровнях подготовки, тиражирование успешных практик;
- разработка и актуализация разноуровневых образовательных программ с учетом интеграции инновационных методов, основанных на применении цифровых технологий, и традиционных методов географических
исследований, внедрение практико-ориентированных модулей и кейсов в структуру преподаваемых дисциплин;
- проведение мероприятий (проектных сессий, конкурсов, олимпиад, мастер-классов), нацеленных на выявление и поддержку талантливых обучающихся для дальнейшего вовлечения их в научно-исследовательскую деятельность и профессиональной ориентации в области перспективных направлений подготовки высшей школы и сфер практической деятельности;
- проектирование и развитие геопортального ресурса - web-ориентированного проекта, обеспечивающего визуализацию пространственно распределенных баз данных и результатов тематического картографирования природно-социально-производственных систем региона, геоэкологических проблем и рекомендаций по планированию культурных ландшафтов.
Первые результаты функционирования ФИП. В 2021-2022 гг. стратегическая идеология программы ФИП «Цифровые технологии в образовании для устойчивого развития регионов» позволила объединить в себе несколько поддержанных отечественными научными фондами направлений исследований, руководителями и исполнителями которых являются члены проектной команды:
- Цифровые инфраструктуры пространственных данных и модели метагеосистем территорий для устойчивого развития регионов (грант РНФ);
- Разработка репозитория глубоких нейросетевых моделей для анализа и прогнозирования развития пространственных процессов (грант Президента Российской Федерации);
- Интеграция знаний в цифровых инфраструктурах пространственных данных для принятия управленческих решений в области устойчивого развития (грант РФФИ);
- Всероссийский чемпионат по географии среди школьников «Мое Отечество - Россия» (грант РГО);
- Разработка систем баз данных для геоинформационного обоснования мастер-плана туристско-рекреационного кластера (ФГБУ «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» (программа УМНИК)).
C начала реализации к настоящему моменту по тематике ФИП проектной командой получены следующие результаты.
1. Проведен анализ лучших практик ведущих отечественных и зарубежных вузов в контексте формирования цифровых компетенций в профильной для ФИП области знаний, выработана стратегия междисциплинарного подхода к изучению пространственно-временных закономерностей функционирования природно-социально производственных систем на основе ГИС-технологий [5].
2. На базе Дома научной коллаборации им. Е. М. Дианова для школьников и студентов учреждений среднего профессионального образования реализованы дополнительная общеразвивающая программа «Геоинформационные технологии и космические снимки в исследовании ландшафтов Земли» (возраст обучающихся 16-18 лет, продолжительность 144 часа) и дополнительная общеразвивающая программа «Геоинформационные и космические технологии» (возраст обучающихся 14-18 лет, продолжительность 72 часа).
3. Разработана web-модель визуализации и распространения геопространственной информации с целью использования в образовательном процессе, научных исследованиях и практике принятия управленческих решений - геопортал «Природное и культурное наследие Мордовии» (https://tourismportal.net). Обновлены базы пространственно распределенных данных и электронных среднемасштабных и крупномасштабных карт в структуре региональной ГИС «Мордовия» и геопортала «Природное и культурное наследие Республики Мордовия» для развития образовательного процесса в области внедрения цифровых технологий.
4. Проведен Всероссийский чемпионат по географии «Мое Отчество -Россия», в котором приняли участие 4 483 человека из России, Белоруссии, Туркменистана, Казахстана и Турции. Среди 65 субъектов России наиболее активными оказались обучающиеся из Мордовии (1 473 участника), Рязанской области (617 участников), Новосибирской и Ростовской областей (по 251 участнику), Татарстана (231 участник) [6].
5. Спроектирована онлайн-платформа для проведения масштабных географических чемпионатов и олимпиад (https://rgo.life/), обеспечивающая одновременное участие нескольких тысяч человек во всех часовых поясах мира [7].
6. Подготовлены и изданы учебно-методические ресурсы, кейсы [8, 9, 10], обеспечивающие формирование у обучающихся компетенций по работе с пространственно-распределенными данными (физико-географическими, социально-экономическими, кадастровыми, экологическими и др.).
7. Разработаны новые методики и алгоритмы в тематической интерпретации данных дистанционного зондирования Земли, обработки и анализа больших массивов геоданных, оптимизирующие процессы сбора, хранения и интерпретации сведений о метагеосистемах. Зарегистрировано 6 программ для ЭВМ, издано более 20 научных публикаций.
Достижение указанных результатов было ориентировано на соблюдение генеральной линии проекта - повышение качества географического, экологического, гуманитарного, технического образования на основе освоения обучающимися инновационных методов обработки пространственно распределенной информации.
Выводы. Функционирование ФИП «Цифровые технологии в образовании для устойчивого развития регионов» позволяет обеспечить формирование у обучающихся цифровых компетенций, необходимых для работы с пространственными данными, планирования устойчивого эколого -социально-экономического развития регионов. Концепция площадки
основана на точках соприкосновения интересов вузовского сообщества и потенциальных работодателей, заинтересованных в освоении выпускниками образовательных учреждений наиболее востребованных знаний, умений и навыков в самых разных отраслях для решения стратегических задач построения высокоэффективной цифровой экономики. Полученные обучающимися компетенции позволят в будущем решать на уровне региона концептуальные задачи практического использования проблемно -ориентированных инфраструктур пространственных данных, геоинформационных и геопортальных систем.
Полученный в ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» опыт при реализации программы ФИП призван обеспечить формирование методической основы для реализации аналогичных проектов другими образовательными организациями России.
Литература
1. Guo H. Manual of Digital Earth / H. Guo, M. F. Goodchild, A. Annoni // Singapore : Springer, 2020. - 846 p.
2. The Geoportal as Strategy for Sustainable Development / M. R. Gamez, A. V. Perez, V. A. M. Falcones, J. J. B. Bazurto // International Journal of Physical Sciences and Engineering. - 2019. - Vol. 3. - № 1. - P. 10-21. - DOI: 10.29332/ijpse.v3n1.239.
3. Zhu J. A critical review of the integration of geographic information system and building information modelling at the data level / J. Zhu, G. Wright, J. Wang // ISPRS International Journal of GeoInformation. - 2018. - Vol. 7, № 2, 66. - DOI: 10.3390/ijgi7020066.
4. Rezaei M. Application of geographic information system in monitoring and detecting the COVID-19 outbreak / M. Rezaei, A. A. Nouri, G. S. Park // Iranian Journal of Public Health. - 2020. - Vol. 49. - P. 114-116. - DOI: 10.21203/rs.3.rs-15447/v1.
5. Цифровые технологии в образовании для устойчивого развития регионов / А. А. Ямашкин, С. А. Ямашкин, О. А. Зарубин, И. А. Семина // Современные проблемы науки и образования. - 2021. - № 5. - URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=31101 (дата обращения: 3 мая 2022).
6. Ямашкин А. А. Всероссийский чемпионат по географии среди школьников «Мое Отечество - Россия»: организационно-методическое обеспечение и результаты [Электрон. ресурс] / А. А. Ямашкин, С. А. Ямашкин, О. А. Зарубин // Современные проблемы науки и образования. - 2021. - № 2. - URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=30675 (дата обращения: 3 мая 2022).
7. Ямашкин С. А. Технические аспекты проведения чемпионатов с использованием современных технологий / С. А. Ямашкин, А. А. Ямашкин, О. А. Зарубин // Научно-технический вестник Поволжья. -2021. - № 4. - С. 70-72.
8. Основы кадастра недвижимости : учеб. пособие [Электронный ресурс] : в 4 ч. / А. А. Ямашкин, О. А. Зарубин, А. Н. Фролов [и др.]. -Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2021. - 1 электрон. опт. диск (CD-R). -Систем. требования: MS Windows XP и выше, привод CD-ROM, Adobe Acrobat 8.0 и выше.
9. Организационно-методическое обеспечение Всероссийского чемпионата по географии среди школьников «Мое Отечество - Россия» / А. А. Ямашкин, С. А. Ямашкин, О. А. Зарубин [и др.]. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2021. - 1 электрон. опт. диск (CD-R). - Систем. требования: MS Windows XP и выше, привод CD-ROM, Adobe Acrobat 8.0 и выше.
10. Кейс «Использование ГИС и специализированных геопорталов (веб-ресурсов) при подготовке картографических моделей в кадастре» / О. А. Зарубин, А. В. Ларина, Н. С. Мучкаева, И. С. Лямзина // В цифре событий.
Дайджест Опорного образовательного и Единого учебно-методического центров. - Казань, 2021. - С. 40-41.
References
1. Guo H. (2020) Manual of Digital Earth. Singapore: Springer, 2020. 846 p.
2. Gamez M. R., Perez A. V., Falcones V. A. M., Bazurto J. J. B. (2019) The Geoportal as Strategy for Sustainable Development. International Journal of Physical Sciences and Engineering, vol. 3, no 1, pp. 10-21. doi: 10.29332/ijpse.v3n1.239.
3. Zhu J., Wright G., Wang J. (2018) A critical review of the integration of geographic information system and building information modelling at the data level. ISPRS International Journal of GeoInformation, vol. 7, no 2, 66. doi: 10.3390/ijgi7020066.
4. Rezaei M., Nouri A. A., Park G. S. (2020) Application of geographic information system in monitoring and detecting the COVID-19 outbreak. Iranian Journal of Public Health, vol. 49, pp. 114-116. doi: 10.21203/rs.3.rs-15447/v1.
5. Yamashkin A., Yamashkin S., Zarubin O., Semina I. (2021) Tsifrovye tekhnologii v obrazovanii dlya ustoichivogo razvitiya regionov [Digital technologies in education for sustainable development of regions]. Modern problems of science and education, no 5. Available at: https://science-education.ru/ru/article/view?id=31101 (accessed 3 may 2022).
6. Yamashkin A., Yamashkin S., Zarubin O. (2021) Vserossiiskii chempionat po geografii sredi shkol'nikov «Moe Otechestvo - Rossiya»: organizatsionno-metodicheskoe obespechenie i rezul'taty [All-Russian championship in geography among schoolchildren «My Fatherland - Russia»: organizational and methodological support and results]. Modern problems of science and education, no 2. Available at: http://science-education.ru/ru/article/view?id=30675 (accessed 3 may 2022).
7. Yamashkin A., Yamashkin S., Zarubin O. (2021) Tekhnicheskie aspekty provedeniya chempionatov s ispol'zovaniem sovremennykh tekhnologii [Technical aspects of holding championships using modern technologies]. Scientific and Technical Volga region Bulletin, no 4, pp. 70-72.
8. Yamashkin A., Zarubin O., Frolov A. [etc.] (2021) Osnovy kadastra nedvizhimosti [Fundamentals of the real estate cadastre] : in 4 parts. Saransk: Mordovia University Press, 2021. 1 electron. opt. disc (CD-R). System. requirements: MS Windows XP and above, CD-ROM drive, Adobe Acrobat 8.0 and above.
9. Yamashkin A., Yamashkin S., Zarubin O. Organizatsionno-metodicheskoe obespechenie Vserossiiskogo chempionatapo geografii sredi shkol'nikov «Moe Otechestvo - Rossiya» [Organizational and methodological support of the All-Russian championship in geography among schoolchildren «My Fatherland -Russia»]. Saransk: Mordovia University Press, 2021. 1 electron. opt. disc (CD-R). System. requirements: MS Windows XP and above, CD-ROM drive, Adobe Acrobat 8.0 and above.
10. Zarubin O., Larina A., Muchkaeva N., Lyamzina I. (2021) Keis «Ispol'zovanie GIS i spetsializirovannykh geoportalov (veb-resursov) pri podgotovke kartograficheskikh modelei v kadastre» [Case «Use of GIS and specialized geoportals (web resources) in the preparation of cartographic models in the cadaster»]. V tsifre sobytii. Daidzhest Opornogo obrazovatel'nogo i Edinogo uchebno-metodicheskogo tsentrov [In the digit of events. Digest of the Supporting Educational and Unified Educational and Methodological Centers]. Kazan, 2021, pp. 40-41..
© Ямашкин А.А., Зарубин О.А., Ямашкин С.А., 2021 Научный сетевой журнал «Столыпинский вестник» №2/2022.
Для цитирования: Ямашкин А.А., Зарубин О.А., Ямашкин С.А. ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ: КОНЦЕПЦИЯ ПРОЕКТА И ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ // Научный сетевой журнал «Столыпинский вестник» №2/2022.
