CC BY
142
#
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В ШКОЛЬНЫХ КУРСАХ ГЕОГРАФИИ
WAYS OF USING THE RESULTS OF REMOTE SENSING OF EARTH IN SCHOOL GEOGRAPHY COURSE
И. Б. Киямова, А. А. Летягин
В данной статье обосновывается необходимость и обсуждаются возможности использования изображений Земли из космоса в процессе обучения географии.
Ключевые слова: средства обучения географии, результаты дистанционного зондирования Земли, аэрофотоснимки, космические снимки, ОР8-навигатор, ЗЛ-модели.
I. B. Kiyamova, A. A. Letyagin
The article argues for the necessity of using Earth images from space in teaching Geography and discusses ways of using them.
Keywords: Geography teaching tools, remote sensing of Earth, aerial photograph, satellite images, GPS navigator, 3D model.
В конце XX в. человечество вступило в эпоху компьютеризации и информатизации. В связи с этим современное общество предъявляет высокие требования к процессу обучения. Одним из средств повышения эффективности процесса обучения школьной географии может стать использование средств обучения, созданных на основе результатов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Под данными дистанционного зондирования Земли (ДДЗЗ) понимаются материалы, полученные в процессе съемки любыми неконтактными (дистанционными) методами. К ДДЗЗ относят результаты воздушного, космического и подводного зондирования в одном или нескольких участках электромагнитного спектра.
ДДЗЗ служат эффективным инструментом, позволяющим оперативно и детально исследовать состояние окружающей среды и особенности использования природных ресурсов, а также получить наиболее объективное представление о мире. Это самый достоверный источник информации о состоянии объектов и о процессах, происходящих на нашей планете.
Использование средств обучения на основе результатов ДЗЗ (аэрофотоснимки, космические снимки, GPS-навигатор, 3D-модели) в школьном курсе обеспечивает следующие преимущества:
1. Космические снимки дают большую обзорность изображений в одном кадре, охватывая обширные и отдаленные друг от друга территории, что позволит сформировать правильное пространственное представление.
2. Космический снимок объединяет в одном изображении больше свойств географической оболочки, включая свойства земной поверхности, огромных просторов океанов, слоев атмосферы, элементов геологического строения значительной протяженности, очень неоднородной биосферы и, наконец, результатов деятельности человека.
3. ДДЗЗ отличаются постоянным обновлением (в отличие от карты), что позволяет получить снимки одних и тех же территорий в течение продолжительного времени через заданные интервалы одной и той же регистрирующей системы.
Исследование опыта использования изображений Земли из космоса по учебно-методической литературе позволило выделить следующие этапы их применения (см. таблицу).
Таким образом, весь прошлый опыт и тенденции сегодняшнего дня показывают, что особенностью современного этапа является активное внедрение в практику работы учителей географии результатов ДЗЗ, а также знакомство с ними школьников, в основном для показа географических объектов без каких либо конкретных практических работ.
Интегрируя космические снимки в содержание школьного курса географии, учитель исходит из общей цели географического образования школьников, которая заключается в формировании всесторонне образованной и инициативной личности. Тем самым он доводит до сознания учащихся систему взглядов, идейно-нравственных, культурных и этических принципов, норм поведения, которые складываются в ходе учебно-воспитательного процесса и готовят личность к активной деятельности и непрерывному образованию в быстро меняющемся мире. В более узком смысле цель заключается в том, чтобы ученики овладели законченной системой географических знаний и умений, а также возможностями их применения в различных жизненных ситуациях. Учитель планирует ожидаемый результат с поправкой на мотивы и потребности данного возраста по каждой смысловой и структурной части урока. Цели использования космических снимков в содержании школьного курса географии конкретизируется в задачах, решение которых обеспечивает реализацию
Таблица
Этапы использования результатов дистанционного зондирования Земли в школьных курсах географии
№ Название этапа Годы Характеристика этапа
1 Преимущественное использование аэрофотоснимков 1950-1970 Впервые в атласах появляются фотографии земной поверхности с самолетов. В конце первого этапа появляется первое изображение Земли из космоса. На этом этапе стал использоваться термин «дистанционное зондирование Земли» (1950 г.)
2 Использование аэро- и космической фотоинформации 1971-1990 Использование аэрофотоснимков и космических снимков, полученных фотографическим способом, в основном для иллюстрации географических объектов
3 Использование результатов дистанционного зондирования Земли 1990-... Использование всех результатов дистанционного зондирования Земли не только в качестве иллюстраций, но и для выполнения отдельных заданий
целей. Как и цели, задачи использования космических снимков в процессе изучения школьной географии можно разделить на теоретико-мировоззренческие и прикладные.
К первой группе задач относится усвоение школьниками системы знаний:
1) о многообразии современного географического пространства на разных его уровнях (от своей местности до планеты в целом);
2) о характере и динамике основных природных, экологических процессов, происходящих в географической оболочке в целом, на территории России или зарубежных стран и их групп;
3) об особенностях взаимодействия природы и общества, значении охраны окружающей среды, рационального природопользования в масштабах своей страны и мира;
4) о природе России, своего региона, крупных регионов и стран мира, постижение особенностей территориальной организации хозяйства;
5) о закономерностях, присущих строению и развитию компонентов природы, природных комплексов.
Из прикладных задач, решаемых при интеграции результатов ДЗЗ в содержание школьных курсов географии, мы назовем следующие:
1) развитие умений учащихся с различными источниками географической информации (аэрофотоснимки, космические снимки и 3D-модели);
2) ознакомление не только с традиционными, но и современными методами географической науки, адаптированными для школы, а также овладение познавательными и практическими умениями: создавать образ территории, эстетически воспринимать окружающий ландшафт и т. д.;
3) развитие у школьников способностей применять полученные при работе с ДДЗЗ умения в производственной и повседневной бытовой деятельности, составлять оценку и прогноз изменения природной, хозяйственной и экологической ситуации на своей местности.
Определяя образовательные возможности использования данных дистанционного зондирования Земли в школьном курсе географии, необходимо исходить из целей образования, воспитания и развития. Можно выделить несколько средств обучения, разработанных на основе данных дистанционного зондирования Земли (рис.1), которые целесообразно использовать в школьном курсе географии [1]. Такие средства позволяют более успешно реализовывать образовательную программу в рамках государственного образовательного стандарта второго поколения [2].
Образовательные возможности использования средств обучения на основе результатов дистанционного зондирования Земли можно разделить на две группы. Первая группа включает в себя аэрофотоснимки и космические снимки. Эти средства обучения использовались на первом и втором этапе применения ДДЗЗ, они были преи-
Рис. 1. Основные средства обучения, разработанные на основе результатов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ)
Рис. 2. Фрагмент топографической карты (а) и аэрофотоснимок (б) окрестностей музея-заповедника «Поленово»
мущественно черно-белые и отражали не все свойства географических объектов и явлений. В отличие от ранних (аэрофотоснимки, космические снимки), современные средства обучения, созданные на основе данных дистанционного зондирования Земли, отличаются доступностью, качеством, наглядностью, информативностью, детальностью и постоянным обновлением полученных изображений. Все это создает условия для их активного использования в современных школьных курсах географии.
Одной из наиболее ранних образовательных возможностей применения средств обучения, разработанных на основе результатов ДЗЗ, является использование аэрофотоснимков в школьном курсе географии. Это позволяет учащимся при изучении школьного курса географии получить достаточно точную информацию о географических объектах, расположенных на небольших по площади территориях. По аэрофотоснимкам учащиеся на уроках в начальном курсе географии могут определять положение одних географических объектов относительно других, уточнять их контуры и характеристики, которые изображены на планах и картах.
Например, используя изображения окрестностей села Бехово и музея-заповедника «Поленово» на аэрофотоснимке и топографической карте, сравнить изображения музея-заповедника «Поленово» на топографической карте и аэрофотоснимке и ответить на следующие вопросы [3]:
1. Какие реки протекают в окрестностях музея-заповедника?
2. Можно ли определить название, ширину, направление и скорость течения рек по фрагменту топографической карты и аэрофотоснимку?
3. Как называются населенные пункты, расположенные на берегах рек? В каких из них есть церковь?
4. Можно ли определить количество домов, кварталов по фрагменту топографической карты и аэрофотоснимку?
5. Можно ли определить типы растительности в окрестностях музея (лес, кустарник, луг и др.) по фрагменту топографической карты и аэрофотоснимку?
6. Между какими населенными пунктами проложены дороги? Что можно сказать об этих дорогах?
Воспитательный потенциал использования данного средства обучения заключается в том, что аэрофотосни-
мок дает учащимся непосредственное представление о природе территории, что в свою очередь способствует эстетическому воспитанию. В плане трудового воспитания и профориентации осуществляется знакомство с такими профессиями, как топограф, географ, летчик. Развивается понимание взаимодействия человека и природы, формирование и развитие личностного отношения к своему населенному пункту как части России, чувство уважения и любви к своей малой Родине.
Аэрофотоснимки и космические снимки имеют важные различия. Как и аэрофотоснимки, космические снимки несут общую и частную информацию об объектах местности, но по сравнению с аэрофотоснимками имеют ряд положительных отличий:
- высокая обзорность обеспечивает глобальное изучение явлений земной поверхности, мелкий масштаб позволяет наблюдать основные черты, пренебрегая деталями;
- возможность получения вторичного изображения с временным интервалом способствует изучению динамики процессов;
- всегда известный масштаб снимка облегчает его автоматическую обработку.
Космические снимки имеют также ряд отрицательных черт:
- наличие сильных искажений на краях снимка из-за сферичности Земли;
- быстрая смена условий освещенности;
- узкая полоса фотографирования при крупномасштабной съемке.
Использование космических снимков позволит учащимся наглядно представить земную поверхность, процессы и явления, которые происходят в атмосфере, на суше и в океане, а также изменение состояния географической оболочки во времени. В отличие от аэрофотоснимков, космические снимки помогают более эффективно формировать зрительное представление у учащихся о территориях наибольших по площади, например, абрисе материков и морей, о реальном виде сверху горных стран, характере растительности, распространении ледового и снежного покрова и т. д. Например, используя космический снимок системы облаков, учащиеся могут выполнить следующие задания:
1. Определите, какие виды облаков можно увидеть на космическом снимке (перистые, перисто-слоистые, перисто-кучевые, слоистые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые, кучевые, кучево-дождевые).
2. Опишите их внешний вид с точки зрения земного наблюдателя (редкие и тонкие, прозрачные и многослойные, тонкие и пышные, пышные и волнистые).
3. Предположите, на какой высоте возможно образование облаков данного вида (от 5 до 13 км, от 2 до 7 км, 1 до 2 км).
Образовательный потенциал использования космических снимков в школьном курсе географии позволит сформировать у учащихся целостное представление о Земле, о разнообразии природы, закономерностях развития географической оболочки, ее территориальной дифференциации. Воспитательный потенциал использования данного средства обучения заключается в формировании эстетического восприятия окружающей среды, убеждения о необходимости бережного отношения к природе.
Вторую группу составляют образовательные возможности использования средств обучения, которые возникли на современном этапе развития дистанционного зондирования Земли, - это 3D-моделирование и GPS-навигатор (средство для воспроизведения информации из космоса). Эти две образовательные возможности интеграции результатов ДЗЗ начали использоваться на современном этапе, что объясняется активным развитием космических технологий.
Третья возможность заключается в использовании трехмерных моделей на основе результатов ДЗЗ. Это очень важная образовательная возможность для начального курса географии, так как именно в этом курсе закладываются основные понятия школьного курса географии. Эти модели передают изображение объекта в трехмерном измерении и в связи с этим служат недостающим звеном, как бы переходным мостиком между природными объектами и их образами, тем самым формируя правильное представление о географических объектах и явлениях.
В настоящее время в системе средств обучения географии можно выделить три вида моделей - традиционные (макеты), трехмерные рисунки местности и цифровые на основе данных дистанционного зондирования Земли. Последние подразделяются на объемные и динамические.
Рис. 3. Космический аэрофотоснимок системы облаков
Особенность этих моделей - изображение реальных географических объектов. Традиционные модели показывают только общие особенности, характерные, например, для всех вулканов, гор или других географических объектов.
Трехмерные объемные модели на основе дистанционного зондирования Земли изображают реальные географические объекты в уменьшенном виде. Как у традиционных, в цифровых моделях также соблюдается внешнее сходство и пропорции частей объекта при некоторой схематизации и условности изображения. Демонстрируя цифровые объемные модели на основе результатов ДЗЗ, учитель имеет возможность обращать внимание учащихся на внешние особенности конкретного географического объекта, объяснять причины этих отличий, а также составлять описания. Например, используя космические снимки горы Килиманджаро, учащиеся могут ответить на следующие вопросы:
1. Как изменилась площадь ледникового покрова, начиная с 1993 года, по сравнению с 2000 годом?
2. Выберите наиболее вероятные причины уменьшения площади ледникового покрова на вершине горы:
а) сокращение частоты и интенсивности снегопадов;
б) сведение лесов привело к уменьшению количества водяных паров, достигающих вершины Килиманджаро, и выпадающих там осадков в виде снега;
Рис. 4. Космические аэрофотоснимки горы Килиманджаро: 1993 г. (а) и 2000 г. (б)
$
в) результат хозяйственной деятельности людей.
3. Как можно объяснить уменьшение площади ледникового покрова на вершине горы с позиции выбранной вами гипотезы?
Динамические модели на основе результатов ДЗЗ отображают действительные географические объекты, процессы и явления с помощью трансформации изображения. В отличие от объемных, такие модели позволяют показывать географические процессы в их развитии - например, разрастание пятен нефти на водной поверхности или изменение температурных полей на суше и в океане, а также объяснять причины изменения этих объектов.
Таким образом, средства обучения данной группы позволяют воспроизводить образы соответствующих географических объектов и явлений и тем самым способствуют формированию представлений о конкретных географических объектах. Следует отметить особое значение динамических моделей. Они помогают выявлению связей и взаимосвязей, закономерностей процессов и явлений, они необходимы для формирования географических понятий, составления схем. Данные модели могут применяться на разных этапах учебного процесса, играя роль источника знаний при объяснении нового материала, а также средств обобщения и контроля знаний.
Еще одним направлением, получившим широкое распространение в последнее время, является использование системы глобального позиционирования ^РБ-навигатор), которая позволяет учащимся по сигналам из космоса определять координаты, высоту над уровнем моря, направление на точку с известными координатами, схематическую карту местности и пройденный маршрут.
Например, при изучении темы «План местности» учащимся 6-го класса можно предложить при помощи СРБ-навигатора определить географические координаты своей школы и высоту над уровнем моря.
Таким образом, используя средства обучения на основе дистанционного зондирования Земли в обучении географии, проще и быстрее достигаются цели формирования у школьников диалектико-материалистического понимания природного облика Земли в целом или ее частей, основных закономерностей географической оболочки, а также формирование предметных, метапредмет-ных и личностных компетенций.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Киямова И. Б. Основные направления использования результатов дистанционного зондирования Земли в школьных курсах географии // Материалы Международной молодежной Интеллектуальной Ассамблеи: сб. науч.-исслед. работ. - Чебоксары: НИИ педагогики и психологии, 2010.
2. Концепция федеральных государственных образовательных стандартов общего образования: проект / Рос. акад. образования; под ред. А. М. Кондакова, А. А. Кузнецова. - М.: Просвещение, 2008. (Стандарты второго поколения).
3. Летягин А. А. География: 6 класс: Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений. -М.: Вентана-Граф, 2008. - 80 с.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИНДИВИДУАЛИЗАЦИИ ОБУЧЕНИЯ
TECHNOLOGICAL APPROACH TO INDIVIDUALIZATION IN EDUCATION
Т. А. Боровских
Раскрыто содержание и взаимосвязь понятий «педагогическая технология», «образовательная технология», «технология обучения» и «методика обучения». Описаны сущность и принципы технологического подхода для индивидуализации обучения химии. Показаны возможности классно-урочной системы для индивидуализации обучения химии средствами образовательных технологий. Описаны технологические приемы индивидуализации обучения в условиях классно-урочной системы.
T. A. Borovskikh
The article examines the content and interrelation of the concepts of "pedagogical techniques", "educational techniques", "training techniques" and "teaching methods". The author describes the essence and the principles of the technological approach to individualizing chemistry learning. The author also shows the possibilities of the class-and-lesson system for individualized chemistry teaching by means of educational techniques and describes special techniques for individualizing the training in the framework of the class-and-lesson system.
Ключевые слова: технология обучения, методика обучения, классно-урочная система обучения, традиционное обучение, индивидуализация обучения, дифференциация обучения.
Keywords: training techniques, teaching methods, class-and-lesson education system, traditional education, individualization in education, differentiation in education.
