Каракулова
Людмила Васильевна,
педагог дополнительного образования
МАОУ ДО «ДЮЦ «ИМПУЛЬС»
Пермского муниципального района,
учитель географии
МАОУ «Юго-Камская средняя школа»
Пермского муниципального района
Программа Google Earth
(Планета Земля)
в экологических исследованиях школьников
614506, Пермский край, Пермский район,
д. Кондратово,
*****@***ru
2016 год
Пояснительная записка
1. Область применения методического материала –
Методические рекомендации дают возможность использовать при организации школьных исследований, как в учебном процессе, так и в системе дополнительного образования программу Google Earth («Планета Земля»).
Проект компании Google, в рамках которого в сети Интернет размещены спутниковые фотографии всей земной поверхности, позволяет легко проводить измерения расстояний, площадей любых фигур, определять географические координаты местности и любых природных объектов, расположенных на Земле, прокладывать маршруты на местности и дополнять их наглядным материалом – фотографиями, панорамами. Для исследователя важно, что новая версия ПО позволяет работать с рельефом местности: определять абсолютные и относительные высоты, строить профиль водного дна и локальной поверхности суши.
Полученные данные легко анализировать и сравнивать, делать выводы и получать реальные результаты исследований, особенно труднодоступных районов.
Разработанный и апробированный механизм использования Google Earth в школьных исследованиях позволяет изучать экологические проблемы отдельного поселения, населенного пункта, прокладывать туристические и эколого-краеведческие маршруты.
2. Возраст обучающихся, на который рассчитан материал – 7 – 11 класс, разновозрастные детские объединения.
3. Цель – организация исследовательской деятельности обучающихся с использованием технических возможностей программы Google Earth («Планета Земля»).
Задачи:
1. Обеспечить инновационный режим профессиональной деятельности педагога дополнительного образования при освоении современных информационные технологии в учебно-воспитательном процессе.
2. Доказать, что методика использования ПО является универсальной, практико-ориентированной в использовании при проведении исследований обучающимися.
3. Показать, что программу можно использовать не только в информационно-познавательных, но и в исследовательских целях для изучения экологического состояния природных объектов.
4. Продемонстрировать множество преимуществ Google Earth перед полевым методом изучения конкретной территории любого масштаба, от глобальных объектов до локальных участков конкретного поселения.
5. Повысить мотивацию учеников к исследовательской деятельности во время проведения занятий в системе дополнительного образования естественно-научной направленности.
6. Доказать социальную значимость использования ПО «Планета Земля» при изучении экологических проблем отдельно взятой территории поселения.
4. Формы и методы реализации – методика применяется для проведения лабораторных работ, реализации групповых и индивидуальных проектов, тематических мини исследований, решения учебных задач, выполнения практических работ на уроках, при планировании экскурси, походов и т. д. Условие работы с ПО «Планета Земля» - наличие Интернета.
5. Основные знания, умения и навыки, характеризующие результативность освоения данного материала обучающимися –
· Новая методика использования информационных технологии в системе дополнительного образования, в учебной и внеурочной деятельности позволяет получать метапредметные результаты. В единое целое интегрируются предметы школьного курса география, информатика, экология и дополнительные предметы естественнонаучного цикла: картография, гидрология.
· Повышается мотивация к научной деятельности и соответственно, результаты обучения.
· Именно аналогичные формы организации исследовательской деятельности влияют на формирование социальных компетентностей школьников, которые на выходе видят социальные проблемы поселений, пытаются их решить и проявить активную гражданскую позицию.
·
6.Тематическое планирование – методические материалы представлены механизмом работы с ПО Google Earth «Планета Земля», примерами проведенных экологических исследований:
«Проблема зарастания Юго-Камского пруда. Спустя пять лет»,
«Юго-Камский пруд в призме Водного Кодекса РФ»,
«Характеристика Северинского пруда с помощью программы Google Earth»,
«Характеристика малых рек поселка Юго-Камский с помощью ПО «Google Earth»
7. Перечень источников для обучающихся и педагогов –
1. . Оценка состояния береговой зоны Юго-Камского пруда с помощью программы Google Earth. // Каталог финалистов российского национального юниорского водного конкурса 2014. М., 2014 С. 14-15
2. Джози Вернеке Язык географической разметки KML [Электронный ресурс]/ Джози Вернеке— Электрон. текстовые данные.— М.: ДМК Пресс, 2010.— 288 c.— Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/7956.— ЭБС «IPRbooks», по паролю
3. Google Планета Земля для ПК [В Интернете]// Официальный сайт компании Google. Страница продукта Google Планета Земля //Google, Inc. – 10 12 2015 - http://www. /intl/ru/earth/explore/products/
4. Google Earth [В Интернете]// Сайт // – 10 12 2015 - http://www. /Windows/Home-Hobby/Other/Google-Earth. html
Введение
Метапредметные результаты обучения в системе дополнительного образования и в системе основного общего образования, предусмотренные новыми стандартами, формируются как в урочной, так и во внеурочной деятельности учащихся. Особенно четко они просматриваются в организации исследовательской деятельности, которой заняты особо продвинутые и одаренные дети в области географии и экологии.
Сейчас появились новые технологии и новые технические возможности, которые позволяют провести более интересные и точные измерения в лабораторных условиях естественных природных и экологических процессов. Одна из них – программа Google Планета Земля - проект компании Google, в рамках которого в сети Интернет размещены спутниковые фотографии всей земной поверхности. В данной программе пользователи могут создавать свои собственные метки и накладывать свои изображения поверх спутниковых (это могут быть карты, или более детальные фотоснимки, полученные из других источников), проводить измерение расстояний на местности, определять координаты объектов, моделировать процессы и явления. У программы имеется возможность подключить огромное количество дополнительных данных о конкретной территории. Карты в программе Google Планета Земля имеют большое разрешение, что повышает точность проводимых измерений.
Проект компании Google «Планета Земля» имеет множество преимуществ перед полевым методом изучения конкретной территории любого масштаба, от глобальных объектов до локальных участков конкретного поселения. Его отличают экономичность, точность, логичность. Программное обеспечение отличается доступностью и простотой использования (Таблица 1) [3].
Таблица 1.
Характеристика программы Google Earth
Критерий | Свойства |
Стоимость ПО | Бесплатно |
Русифицированный интерфейс | + |
Низкие системные требования | + |
Полное покрытие земного шара спутниковыми снимками | + |
Программа доступна для основных операционных систем: Windows, Linux и MacOS | + |
Круглосуточная онлайн поддержка | + |
Запись карт в кэш снижает потребление интернет трафика | + |
Необходимо подключение к сети Интернет | - |
Измерения проводятся вручную, с помощью мыши | - |
Медленный процесс обновления снимков | - |
Встроенная энциклопедическая информация | + |
Отсутствие необходимости владения специальными навыками | + |
Социальная доступность (каждый может внести свои изменения) | - |
1. Механизм работы с ПО Google Earth «Планета Земля»
Google Earth – бесплатная программа для показа трехмерной модели нашей планеты, созданной на основе спутниковых фотографий высокого качества. Изменяя масштаб изображений, можно увидеть и Землю целиком и дом, где вы находитесь в данный момент. В программе Google Earth можно задать маршрут движения камеры и проследить, как проехать к тому или иному объекту. После установки и запуска Google Earth на экране появится навигационная панель, с помощью которой можно сдвигать картинку в нужную сторону, поворачивать изображение и осуществлять масштабирование [4].
Рис.1. Рабочая область программы «Планета Земля»
Рабочая область программы Google Earth (рис. 1) состоит из нескольких объектов:
· Боковая панель, расположенная в левой части окна приложения, состоит из разделов Поиск (Search), Метки (Places) и Слои (Layers), призванные помочь пользователю быстро отыскать любую точку планеты.
· Строка состояния в самом низу окна выдаёт точные координаты (широту и долготу с точностью до минут и секунд) участка земли, безотносительно того, указан ли он на карте или нет. Координаты меняются по ходу перемещения указателя мыши.
· Для выполнения работ используются инструменты, которые находятся на панели в верхней части экрана (рис. 2):
1. Создать метку,
2. Создать многоугольник,
3. Создать линию,
4. Наложение изображения,
5. Съемка экрана,
6. Смена дат,
7. Смена времени,
8. Выбор планеты/спутника,
9. Линейка,
10. Отправка карты по E-Mail,
11. Печать,
12. Просмотр в Google Maps.
Данные инструменты позволяют проводить запланированные исследования и презентовать полученные результаты.
Рис. 2 Панель инструментов в программе Google Earth
Программа Google Earth позволяет пользователю изменить масштаб космического снимка и работать с разными участками (можно просматривать не только Землю, но и локальные объекты, такие как территорию отдельного поселения, в том числе отдельные природные объекты, например, заводской Юго-Камский пруд и прилегающие к нему территории).
Все замеры выполняются вручную на космических снимках местности в виртуальном режиме. Точность замеров и результативность во время проведения исследований зависит от элементарных навыков работы на компьютере и аккуратности пользователя.
Механизм работы с программой достаточно прост:
Таблица 2.
Возможности ПО Google Earth «Планета Земля»
Возможности ПО | Скриншоты ПО Google Earth |
1.Программа Google Earth позволяет пользователю изменить масштаб космического снимка и работать с выбранным участком. |
|
2. Для обозначения границ и линий движения с помощью «Линейки» отмеряется расстояние. Замеры производятся до десятых долей метров и отмечаются «Метками» любого цвета. |
|
3. Успешно в исследовательской работе учащихся используется инструмент «Многоугольник», с помощью которого измеряются площади любых размеров. Измерение площади происходит автоматически по заданным показателям: квадратные метры, гектары, при непосредственном выделении определенной площади с помощью маркеров цвета и заливки границы объектов. |
|
4. Появилась возможность в программе строить профили местности и работать с относительными и абсолютными высотами рельефа. |
|
5. Рабочая область ПО позволяет с помощью курсора в автоматическом режиме определять координаты местности с точностью до секунд. |
|
6. ПО позволяет прокладывать разнообразные экологические, туристические, краеведческие и другие маршруты следования с помощью инструмента «Создать линию» («Проложить путь») |
|
7. Инструмент «Наложение изображения» или «Слоя» дополнительно вносит информацию об изучаемом объекте. Наглядно представляет изучаемый объект через качественно представленные фотографии или ссылки на Интернет. |
|
Все перечисленные возможности ПО Google Earth дают комплексную географическую характеристику любого участка земной поверхности и возможность работать с космическими снимками только при одном условии, что местность снята спутником достаточно четко и способствует ее дешефрированию.
Разработав и апробировав механизм использования Google Earth в учебном исследовании школьников, обучающимися были успешно проведены социально значимые исследования оценки комплексного экологического состояния отдельных природных объектов Юго-Камского поселения Пермского муниципального района, разработаны эколого-краеведческие маршруты [1 ].:
- состояние Центрального заводского пруда, как памятника культурно-исторического наследия XVIII века Пермского края;
- состояние Северинского пруда – главного источника центрального водоснабжения поселения;
- характеристика мелких речек и ручье, притоков реки ЮГ, расположенной в бассейне реки Кама;
Нами было доказано, что программу можно использовать не только в информационно-познавательных, но и в исследовательских целях для изучения экологического состояния природных объектов.
Главным результатом проведения лабораторных исследований с использованием современного программного обеспечения является
· Основные представленные методические рекомендации по использованию доступного программного обеспечении позволяют формировать метапредметные компетентности по работе с космической информацией, с основными гидрологическими расчетами и понятиями на примере любой местности. Что делает методику универсальной - практикоориентированной в использовании, как при организации исследовательской работы с обучающимися 7 классов, так и с 11 классниками.
· Исследовательская деятельность становится реально интересна обучающимся. Как в процессе обучения в общеобразовательной школе, так и в детских объединениях дополнительного образования. Она повышает мотивацию к научной деятельности и соответственно, результаты обучения.
· Именно аналогичные формы организации исследовательской деятельности влияют на формирование социальных компетентностей школьников, которые на выходе видят социальные проблемы поселений, пытаются их решить и проявить активную гражданскую позицию.
· Обеспечивается формирование условий для достижения метапредметных результатов обучения в системе дополнительного образования. В единое целое интегрируются предметы школьного курса география, информатика, экология и дополнительные предметы естественнонаучного цикла: картография, гидрология.
2. Примеры проведенных экологических исследований
2.1. «Проблема зарастания Юго - Камского пруда. Спустя пять лет»
Во время выполнения данной исследовательской работы был разработан механизм измерений на местности, в результате которого
- Уточнена площадь заводского пруда, существующего со времен Строгановых: вместо 1,55 км2 («Особо охраняемые территории Пермской обрасти», 2002 год) площадь зеркала пруда составляет 1,77 км2 [1].
- Работой доказано, что зарастание прибрежной зоны действительно идет активными темпами, увеличивается площадь заболачивания и покрытия берега древесной и кустарниковой растительностью.
- Общая площадь зарастания составила 776402 м2 или 77,6 Га. От общей площади пруда это составляет 43,5%.
- Наиболее проблемный участок расположен на северо-востоке. Его размеры до 72,5 Га (Рис.2).
-
Рис. 2 Основные зоны зарастания Юго-Камского пруда
Рис.3 Динамика проблемы в течение 50 лет
2.2. «Юго-Камский пруд в призме Водного Кодекса РФ»
В результате данной работы было проверено соблюдение Водного кодекса РФ в разделе «Водоохранные зоны и прибрежные защитные полосы» (Рис.4). При работе с программой Google Earth отмечено, что состояние пруда практически соответствует статье 65 Водного кодекса РФ. В природной защитной полосе и в водоохраной зоне отсутствуют крупные сельскохозяйственные предприятия, нет крупных свалок бытовых отходов, официальных автостоянок. Незначительные нарушения связаны с распашкой береговой зоны на личных участках граждан. Доказано, что среднее расстояние от личных хозяйств до водоема в норме и составляет 57 метров. Нарушения просматриваются только в двух микрорайонах поселка: Запруд и Сады, что составляет в среднем 44 и 37 метров соответственно. Также в прибрежной защитной полосе Юго-Камского пруда находятся грунтовые дороги, что противоречит водному кодексу РФ.
Рис. 4 Соответствие состояния береговой зоны пруда статье 65 Водного кодекса РФ (Комплексная)
Для наглядного изображения любой поставленной экологической проблемы в программе Google Earth было составлено 11 картосхем, например, «Граница водоохраной зоны и прибрежной защитной полосы Центрального заводского пруда п. Юго-Камский», «Распашка на земельных участках граждан», «Моделирование процесса зарастания заводского пруда», «Крупнейшие зоны зарастания» и т. д.
2.3. «Характеристика Северинского пруда с помощью программы Google Earth»
Работой предусматривалось оценить географическое положение и гидрологическое состояние главного источника централизованного водоснабжения поселка в 6 тыс. жителей:
1. Уточнить географическое положение водохранилища через определение географических координат пруда.
2. Провести замеры основных гидрологических показателей Северинского пруда: протяженность границы зеркала пруда, длина, ширина котловины, уклон, падение участка реки, где расположен пруд.
3. Построить профили местности и дна Северинского пруда с определением абсолютных высот в направлении с севера на юг и с запада на восток.
Самым ценным в данной работе была отработка навыка оценки рельефа местности и построение профиля котловины пруда. Профиль котловины пруда построен в двух проекциях: с севера на юг и с запада на восток (Рисунки).
Рис. 5 Проекция ложе пруда в направлении север-юг
Рис. 6 Проекция ложе пруда в направлении запад – восток
2.4. «Характеристика малых рек поселка Юго-Камский с помощью ПО «Google Earth»
Сегодня малые реки — это основа формирования водных ресурсов страны. От их состояния в значительной степени зависит благополучие средних и крупных водотоков, условия жизни населения. Однако информация по такому типу водных объектов практически отсутствует. В лабораторных условиях с помощью космических снимков местности поселка Юго-Камского была поставлена задача определить географическое положение, географические координаты речек, места истока и устья, абсолютные высоты местности. В соответствии с характером рельефа местности, где протекают речки, определить высоту падения и уклон русла мелких рек и ручьев поселка Юго-Камский.
Используя возможности ПО «Google Earth» были измерены и рассчитаны гидрологические показатели абсолютной высоты, высоты истока и устья рек и ручьев, протяженность русла, показатели падения и уклона речек нашей местности.
Рис. 7. Возможности ПО в изображении русла речки Мостовая
Падение и уклон речек и ручьев
Название | Абсолютная высота (м) | Падение (см) | Длина (км) | Уклон (см/км) | |
исток | устье | ||||
1.Речка Мостовая | 142 | 102 | 400 | 1,15 | 348 |
2.Речка Кунгурка | 137 | 116 | 210 | 1,82 | 115 |
3.Ручей Кыриха | 122 | 117 | 50 | 0,45 | 111 |
4.Ручей Мичуринский | 125 | 118 | 70 | 0,63 | 113 |
5.Речка Медянка | 142 | 104 | 380 | 2,47 | 154 |
Итого: | 133,6 | 111 | 222 | 1,3 | 168 |
