Mobile geography for schoolchildren and students
Рассматривается опыт использования облачной ГИС-платформы ArcGIS Online и мобильного приложения Survey123 for ArcGIS при знакомстве школьников и студентов с геоинформатикой и современными методами полевых исследований. Приводятся авторские методики преподавания, упражнения и примеры выполненных заданий.
Приход в Россию глобальной программы компании Esri по поддержке использования географических информационных систем (ГИС) в школах и других учебных заведениях открыл широкие возможности для развития географического образования и получения молодежью начальных практических навыков по сбору, обработке, анализу и представлению геопространственных данных. Эти возможности все шире применяются в нашей работе с учащимися, а также при формировании картографического контента образовательного геопортала нашего университета. Здесь мы расскажем о некоторых недавних инициативах и программах в данной предметной области.
Занятия со школьниками
Летом 2018 года преподаватели Тверского государственного университета, опираясь на обновлённую программу для школ «ArcGIS for Schools Bundle», провели несколько экспериментальных занятий по географической информатике со школьниками из международного детского центра «КОМПЬЮТЕРиЯ» – оздоровительно-образовательном комплекса, расположенного в Тверской области и ежегодно принимающего более 6 000 ребят из разных регионов России и стран зарубежья.
«КОМПЬЮТЕРиЯ» всегда поддерживала географическое образование – здесь трижды проводились заключительные этапы Всероссийской предметной олимпиады по географии, из победителей которых формировались команды международных географических олимпиад, а в 2015 году здесь впервые в России прошёл финал XII Международной географической олимпиады iGEO.
Важным преимуществом выбора «КОМПЬЮТЕРиИ» в качестве экспериментальной площадки стало и её полноценное техническое оснащение: компьютерный класс с проектором, наличие проводного и беспроводного интернета.
Занятия по географической информатике проводились с группами школьников 12-14 лет. Основная цель заключалась в ознакомлении с базовыми функциями географических информационных систем, включая сбор полевых материалов, их анализ и картографическое представление, и в объяснении на простых примерах, как разрозненная информация об окружающем мире превращается в географические данные.
Весь учебный процесс строился на базе облачной ГИС-платформы ArcGIS Online и включал камеральные и полевые этапы.
Для первого непосредственного знакомства школьников с потенциалом геоинформационных систем был избран программный комплекс Survey123 for ArcGIS – мобильное приложение, позволяющее собирать и анализировать информацию на основе опросных форм.
В качестве объектов полевого исследования использовались стационарные и сезонные беседки для отдыха на территории Центра (рис. 1).
Рис. 1. Стационарные и сезонные беседки для отдыха на территории детского центра «КОМПЬЮТЕРиЯ».
Базовые принципы разработки опросных форм и сбора полевых геоданных удобнее всего понимать на примере алгоритмических схем – каждый элемент схемы соответствует какому-либо качеству (атрибуту) беседки и постепенно формирует у школьников представление о географических данных как о совокупности фактов и сведений, связанных с объектом исследования (рис. 2).
Рис. 2. Алгоритм сбора геоданных в поле для описания изучаемых объектов (в данном случае – это беседки).
Форма опроса создавалась ребятами поэтапно и охватывала самые востребованные инструменты дизайна (дата и время, геоточка, список, число и др.) и функции смартфонов (GPS-навигация, фотографирование).
В процессе полевого этапа сбора данных мобильными устройствами школьникам дополнительно рассказывалось о преимуществах и важности местоположения объектов, основных принципах работы систем глобального позиционирования, возможностях мобильных устройств как инструментов познания окружающего мира (рис. 3).
Рис. 3. Школьники в процессе полевого обследования.
Последующий анализ собранных материалов выполнялся в приложении Survey123 for ArcGIS. Ребята научились находить и просматривать отдельные ответы в таблице полученных данных, а также представлять свои результаты в виде таблиц, столбчатых, линейных и круговых графиков; визуализировать результаты на картах, в том числе тематических.
Во второй части занятий школьникам было предложено составить картографический рассказ о детском центре «КОМПЬЮТЕРиЯ», используя завоевавший большую популярность формат карт-историй (Story Maps).
После знакомства с ресурсом Esri Story Maps и возможностями комбинирования интерактивных карт и мультимедийного содержания ребята приступили к созданию своего первого географического web-приложения.
Предварительно преподавателями была проведена фотосъёмка корпусов детского центра и на её основе сформирована и добавлена в ArcGIS Online коллекция из 16 фотографий.
Все объекты на территории центра были условно разбиты на три категории: «Жилые корпуса», «Учебные корпуса» и «Служебные объекты». Каждой категории был присвоен свой цвет значка для представления на карте. Юные географы сами выбирали компоновку элементов приложения, общее цветовое решение и придумывали подписи к объектам. Пример такой карты-истории, созданной на основе одного из ряда предлагаемых Esri шаблонов, приведен на рис. 4.
Рис. 4. Картографическое web-приложение «Моя Компьютерия» в виде карты-истории на основе шаблона Story Maps Map Tour.
Самым интересным для ребят оказался процесс превращения фотографий в точки на карте: поиск по базовой карте, идентификация объектов и их корректная картографическая привязка. Это был хороший повод вспомнить такие понятия как географические координаты, условные знаки и ориентирование по карте.
Один из базовых принципов географии гласит: «то, что не описано – не наблюдалось, а то, что не может быть картировано, не может быть и описано». Поэтому методы полевых исследований и наблюдений с последующим картографированием результатов – фундамент географической науки. Наши занятия способствовали такому пониманию основ географической науки и их применению в процессе занимательной учебной практики.
Занятия со студентами
В рамках программы для ВУЗов компания Esri предоставляет на специальных условиях пакеты лицензионных программных продуктов ArcGIS (Educational Academic Departmental License) для использования в образовательных целях. Они включают не только основные настольные и серверные компоненты платформы ArcGIS, но и многие мобильные и web-приложения, облегчающие и ускоряющие процесс полевых географических, геоэкологических и других исследований. Расскажем об одном из примеров наших занятий со студентами.
В Тверском государственном университете во время летней учебной практики бакалавров I курса направления «Экология и природопользование» факультета географии и геоэкологии проводятся занятия, цель которых – организация полевых исследований и освоение методики мобильного сбора геоэкологических данных.
Как известно, в границах особо охраняемых природных территорий (ООПТ), относящихся к категории памятников природы, запрещено устройство свалок и загрязнение промышленным и бытовым мусором. Поэтому в качестве объекта данного исследования были выбраны несанкционированные свалки твёрдых бытовых отходов (ТБО) в границах ООПТ г. Твери.
На базе настольного приложения Survey123 Connect преподавателем было разработано мобильное приложение, включающее два блока: «Фиксирование» (дата/время, геоточка, особенности расположения объекта, фотография) и «Описание» (состав ТБО, наличие опасных ТБО, размеры свалки, объём мусора). В процессе создания опросной формы использовались функции калькуляции (площадь свалки в кв. метрах и объём мусора в куб. метрах) и автозаполнения (по логину пользователя).
Всего на территории пяти обследованных ООПТ было выявлено 46 несанкционированных свалок (рис. 5, 6).
Рис. 5. Одна из несанкционированных свалок ТБО на территории ООПТ.
Рис. 6. Карта свалок твердых бытовых отходов в границах ООПТ г. Твери.
По окончании полевого этапа студенты познакомились с методами проведения анализа полученных результатов и возможностями его представления в Survey123, оценили преимущества использования мобильных средств сбора информации, позволяющих упростить и ускорить процедуру получения и визуализации геоэкологических данных (рис. 7).
Рис. 7. Пример результатов анализа видов ТБО.
Собранные в ходе проведения таких занятий материалы активно используются как в учебном процессе, так и в научно-исследовательской работе факультета.
Заключение
Следует отметить, что предлагаемые в рамках образовательных программ Esri ГИС-пакеты «ArcGIS for Schools Bundle» и «Educational Academic Departmental License» включают значительно больше программных продуктов и возможностей для организации, имеющей такие лицензии, при проведении школьных и университетских занятий по геоинформатике, а также исследований с использованием ГИС-инструментария, чем описано в приведенных выше примерах.
Учебные программы и курсы могут быть пролонгированы, например, за счёт использования web-конструктора AppStudio for ArcGIS в качестве логичного завершения работы с шаблоном карт-историй MapTour и разработки учащимися собственных мобильных приложений.
Увеличение объёма географических данных, собираемых средствами мобильных приложений Survey123 for ArcGIS и/или Collector for ArcGIS, позволит задействовать в обучении более сложные шаблоны Story Maps, такие как MapSeries, Shortlist, Crowdsource и ряд других. А привлечение сторонних источников географической информации разной тематической направленности откроет для школьников и студентов уникальные возможности информационно-аналитических панелей Operations Dashboard и веб-приложения Insights for ArcGIS, а также мощного инструментария настольных и серверных программных продуктов Esri для редактирования и анализа геоданных, создания и публикации картографической продукции и ГИС-порталов на их основе.
Примечание от редакции ArcReview. На сайте Esri CIS вы можете ознакомиться с информацией о возможностях и вариантах участия в программе по поддержке школ, в рамках которой предлагается достаточно обширный и бесплатный пакет настольного программного обеспечения ArcGIS, подписка ArcGIS Online и доступ к познавательным учебным ресурсам. На этом сайте также приведено описание и техническая спецификация пакетных лицензий на настольные, серверные и мобильные ГИС-продукты Esri, предоставляемые на специальных условиях для российских учебных заведений, библиотек и музеев, использующих эти лицензии в целях обучения и проведения исследований.
Литература
- Мидоренко Д.А. Мобильный сбор данных о несанкционированных свалках в границах ООПТ г. Твери // Зеленая инфраструктура городской среды: современное состояние и перспективы развития. Сборник статей II международной научно-практической конференции. М.: ООО «КОНВЕРТ», 2018. С.127-130.
- Мидоренко Д.А. Откуда берутся географические данные: использование мобильного приложения Survey123 for ArcGIS в учебном процессе // ArcReview, 2019, № 1 (88), С. 3-4.
