Инновационный опыт работы
методическая разработка по информатике и икт по теме

Использование космических технологий на уроках информатики

«Модернизация и инновационное развитие – единственный путь, который позволит России стать конкурентным обществом в мире 21-го века, обеспечить достойную жизнь всем нашим гражданам».

Д.А.Медведев

В рамках реализации задач Федеральной целевой программы развития образования перед системой образования ставится задача формирования образовательной среды города, ориентированной на поддержку освоения учащимися науки и новых технологий. Решение этих задач в ситуации интенсивного развития современных технологий и наукоемких производств невозможна без кардинального изменения роли естественно – математического образования, без повышения его привлекательности, престижности, качества, эффективности и тесных взаимосвязей с различными сферами практического применения. Эффективность поставленных задач значительно возрастает в случае непосредственного участия школьников в практической деятельности. Использование в урочной и внеурочной деятельности малогабаритного приемника спутниковой информации открывает новые возможности для развития информационных компетентностей учащихся.

В 2008 г стартовал федеральный проект "Разработка и внедрение новых образовательных компонент на основе информационных цифровых спутниковых технологий для повышения качества обучения и мотивации осознанного выбора молодежью профессий, связанных с наукоемкими технологиями" (государственный заказчик Рособразование). Руководитель проекта - Шахраманьян М.А., доктор технических наук, начальник Федерального центра науки и высоких технологий «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций» МЧС России.
В рамках функционирования московской городской площадки и реализации отмеченного выше федерального проекта в учебную (на уроках географии, информатики, математики, физики и др.) и проектную деятельность более 100 учреждениях образования в Москве, Калужской области Рязанской области и др. были разработаны и внедрены космические образовательные технологии (дистанционное зондирование Земли из космоса, спутниковая Глонасс/GPS навигация, возобновляемая(солнечная)энергетика).
По мнению ряда ведущих педагогов, проект под руководством М.А.Шахраманьяна открывает новую космическую эру в образовании.

В 2009 году в Рязанской области стартовал проект по реализации космических технологий в образовательном процессе. Актуальность данного проекта продиктована необходимостью введения новых информационных образовательных технологий, обеспечивающих повышение результативности образовательного процесса.

Комплекс серии «Космос-М2» впервые стали внедрять в учебный процесс учреждений нашей страны с 2008 года. Он получил свое развитие в рамках реализации федерального проекта «Разработка и внедрение новых образовательных компонентов на основе информационных цифровых спутниковых технологий для повышения качества обучения в учреждениях общего образования в условиях формирования стандартов нового поколения».

      В 2009 году в Рязанской области стартовал проект по реализации космических технологий в образовательном процессе. Актуальность данного проекта продиктована необходимостью введения новых информационных образовательных технологий, обеспечивающих повышение результативности образовательного процесса.

Согласно данному проекту наша школа в апреле 2010 года получила программно-технический комплекс приема и обработки космических изображений Земли «Космос-М2». На базе школы создана экспериментальная площадка – творческая группа учителей-предметиков, членом которой я и являюсь.

Данный комплекс включен в официальный перечень оборудования для образовательных учреждений, реализующих программы общего образования, имеет сертификат соответствия Госстандарту России и санитарно-эпидемиологическое заключение и может в массовом порядке внедряться в учреждения образования различных субъектов РФ в рамках государственного заказа. 

Программно-технический комплекс приема и обработки космических изображений Земли «Космос-М2» позволяет:

- осуществлять прием космических изображений Земли в режиме реального времени непосредственно в школе на бесплатной основе с периодичностью 2-3 часа;

- преобразовывать полученное изображение в цифровой формат и совмещать с цифровой картой местности, площадью несколько миллионов квадратных километров;

- определять по данным космического мониторинга ряд геометрических, геодезических и метеорологических параметров;

- обеспечить возможность формирования архивной библиотеки космических изображений Земли, полученных в различные моменты времени, для последующей оценки динамики изменения природно-техногенной среды и климата.

Комплекс "Космос-М2» принимает со спутников орбитальной группировки ГЛОНАСС снимки поверхности Земли в обычном и инфракрасном диапазонах. Делается это по расписанию, с интервалами в несколько часов. Получаемое изображение может охватывать собой огромные площади в самых разных точках планеты, вплоть до нескольких миллионов квадратных километров.

Основное достоинство «Космоса-М2» — простой в эксплуатации приемник и софт. У этого тюнера, в отличие от специальных приемников для радиомониторинга, нет дисплея, множества кнопок и замороченного меню — лишь громкость и «трещотка» для перемещения по каналам. Все дополнительные функции, конечно, расширяют возможности приемника, но школьникам они совершенно не нужны. Софт же имеет почти профессиональную мощность, но доступен для освоения даже учащимся средних классов, а так же полностью русифицирован (а вернее — изначально имеет русский интерфейс), чем выгодно отличается от зарубежных аналогов.

План внедрения космических технологий на уроках информатики

Сроки с 2010 года по 2015 год

Руководитель Синякова Ольга Владимировна, заместитель директора школы по учебно-воспитательной работе

Исполнитель Гудкова Марина Ивановна, учитель информатики

Основные характеристики инновационной работы

• Тема инновационного педагогического опыта — использование космических технологий на уроках информатики.

• Актуальность

  1.В условиях реализации Концепции модернизации российского образования школа должна обеспечить достижение обучающимися результатов, соответствующих новым требованиям рынка труда и современной социальной жизни.

  2.Внедрение в образовательный процесс космических технологий дает уникальный шанс формирования предметных и ключевых компетентностей учащихся, что и является задачей современной школы.

• Новизна - исследовательская компетенция учащегося способствует применению информатики для решения возникающих в повседневной жизни проблем, связанных с личностным самоопределением и профессиональной мобильностью человека.

• Цель - внедрение малогабаритного аппаратно-программного комплекса приема спутниковых изображений Земли “Космос-М2» на уроках информатики.

• Задачи

  1. Расширение уровня теоретических и практических знаний, умений и исследовательских навыков учащихся в работе с новыми установками.

  2. Получение первичных навыков работы оператора по обработке информации, полученной с космических спутников.

  3.Формирование представления о наукоемких информационных технологиях, используемых в авиационной отрасли, гидрометрологии, географии, геодезии, геологии и т.д.

  4.Усиление мотивации осознанного выбора обучающимися будущих профессий, связанных с наукоемкими технологиями.

• Объект - образовательный процесс в условиях экспериментальной площадки.

• Психолого-педагогические условия - для развития исследовательских

  компетенций обучающихся, востребованных в современных социально-экономических условиях.

• Гипотеза - использование космических технологий в процессе обучения информатики обеспечит формирование исследовательских и информационно-коммуникативных компетенций учащихся.

• Концепция инновации - концепция изменений основана на проектном подходе, предполагающем отход от авторитарности в обучении, ориентированный на самостоятельную работу учащихся, направленной на поиск и развитие задатков, способностей, заложенных природой в каждом учащемся.

• Принципы:

  - принцип научности;

  - принцип открытости;

  - принцип деятельности;

  - принцип сотворчества и сотрудничества;

  - принцип успешности;

  - принцип деятельности.

• Формы работы-индивидуальная, экспериментальная, творческая лаборатория, проблемная группа.

• Методы работы-эмпирические, теоретические.

• Условия реализации - наличие программно-технического комплекса приема и обработки космических изображений Земли «Космос- М2».

• Прогнозируемые результаты

  1.Повышение качества образования и воспитания в условиях реализации эксперимента.
  2. Получение необходимых навыков для научно-исследовательской деятельности.

  3.Овладение современными способами работы с новейшими средствами информации –космическими снимками.
  4.Создание условий для профессионального самоопределения выпускников.

• Распространение представленного инновационного опыта - Проведение открытого урока на базе школы в 2010-2011 уч.году, выступление на заседании школьной творческой группы «ИКТ и космические технологии» в ноябре 2011г.

• Основные этапы исследования

  1. Организационный этап.

  2. Аналитико — диагностический этап.

  3. Организационно-подготовительныйэтап.

  4. Этап реализации.

  5. Рефлексивно-обобщающий этап.

Перечень мероприятий по этапам

Описание инновационного опыта

По мере информатизации нашего общества нарастает потребность в обучении и воспитании детей, имеющих целостное представление о мире и его информационном единстве. В то же время, в период бурной информатизации общества для развития человека приобретают значимость умение собирать необходимую информацию, умение выдвигать гипотезу, делать выводы и умозаключения, использовать для работы с информацией новые информационные технологии. Таким образом, метод проектов в сочетании с космическими технологиями вызван к жизни в силу необходимости перестройки образовательной системы в условиях информатизации общества.

После установки малогабаритного аппаратно-программного комплекса приема спутниковых изображений Земли “Космос-М2» в лаборатории кабинета №44 я наблюдала запись космических снимков Земли, и заинтересовалась их дальнейшем применением в процессе преподавания. Начала свою работу с изучения методических рекомендаций, поступивших вместе с комплексом в школу, и опыта работы педагогов, работающих по данной проблеме. Ознакомившись с наработками коллег, опубликованных в различных СМИ, поняла, что:

1.Уроки с применением космических технологий предусматривают индивидуализацию обучения и дают первичные навыки в освоении профессии оператора тематической обработки информации. Урочные, программные знания приобретают практическую значимость.

2.Работа с космическими снимками позволяет диагностировать знания учащихся не только учителю, но и самим учащимся.

3. Использование космических снимков на уроках информатики позволяет самим в учащимся наблюдать за динамикой природных процессов, происходящих в географической оболочке, вести мониторинг наблюдений, выстраивать гипотезы, приобщаться к современным методам исследования, выявлять закономерности, фиксировать и искать объяснение аномальным явлениям. Возможности прибора «Космос-М2» помогают приблизить деятельность учащихся к современным исследованиям, расширить знания не только по школьным дисциплинам, но и по спецпредметам (таким как штурманская подготовка, метеорология, военная география), поднять практическую значимость изучаемых предметов, усилить творческое мышление. При изучении информатики это позволяет обучать самостоятельному мышлению и деятельности учащихся.

4. Не меньшую значимость имеют технологические аспекты, поэтому учащихся необходимо научить использовать инструментарии существующих систем и средств информационного пространства.

5. Кроме того, применение новых информационно-образовательных технологий приема и обработки космических изображений Земли в режиме реального времени в образовательном процессе является одной из составляющих в реализации компетентностного подхода в обучении. Из своего опыта применения хочу отметить, что использование программного комплекса способствует формированию ключевых компетенций: исследовательской, коммуникативной, информационной.

Программный модуль комплекса APTViewer используется в нашей школе на компьютерах в двух кабинетах информатики благодаря локальной сети. Поэтому все учащиеся могут работать со снимками независимо друг от друга, а затем сравнивать полученные результаты. Среднее арифметическое всех замеров считаю наиболее близким значением к истинному результату. Полученные данные по каждому исследуемому параметру затем сравниваются со справочными данными.

Проведенное анкетирование после пробного урока среди учащихся 9-х классов обработала и получила вот что:

Анкетирование обучающихся 9-х классов в мае 2011 года

 Исходя из анкетирования, можно сделать вывод, что гипотеза о формировании исследовательских компетенций на уроках информатики с использованием космических технологий нашла свое подтверждение.

Проанализировав учебную программу по информатике, я увидела возможности использования малогабаритного приемника спутниковой информации по некоторым темам основной и старшей школы.

Тематика уроков соответствует примерной программе базовых курсов « Информатика и ИКТ » для основной и старшей школы, рекомендованной Министерством образования РФ.

При изучении тем раздела "Информация и информационные процессы" происходит фиксация аудио- и видеоинформации при наблюдении процесса приема сигнала со спутника в режиме реального времени, наблюдений при первичной обработке полученного снимка, измерение размеров видимых информационных объектов, описание видимых информационных процессов.

При рассмотрении темы «Шифрование и кодирование информации в компьютере» обучающие изучают виды информации, представленной в компьютере. Во время демонстрации работы комплекса «Космос-М2», а именно, получения и записи изображения со спутника, акцентирую внимание на характер звукового сигнала, издаваемого приёмником. Учащимся необходимо определить вид информации представленной в данном случае.

В рамках темы «Растровая и векторная графика» изучаем и наблюдаем эффект пиксилизации, возникающий при увеличении изображений, созданных растровым графическим редактором. При увеличении изображения его составляющие пиксели увеличиваются и превращаются в квадратики, что можно наблюдать на увеличенных изображениях, полученных комплексом «Космос-М2». При демонстрации изображения в векторном редакторе эффект пиксилизации не наблюдается, то есть при увеличении изображения его качество не меняется.

Изучение темы «Базы данных» позволяет создать архивную библиотеку космических изображений Земли для последующего использования на уроках и занятиях в системе общего образования. По полученным снимкам из космоса при помощи программного комплекса APTViewer определяем различную метеорологическую и геодезическую информацию, а также проводим сравнение полученных результатов со справочными данными и метеорологическими прогнозами.

При определении показателя «Температура подстилающей поверхности по заданным городам» обучающиеся определяют температуру подстилающей поверхности по снимкам из космоса, получаемым в течение дня, характерной для Рязанской области. Полученные величины сравнивают с показателями термометра для определения вероятностной зависимости реальной температуры воздуха от температуры подстилающей поверхности.

Одновременно составляется база по температурам подстилающей поверхности для других городов и сравнивается с текущей температурой, полученной в режиме реального времени с сервиса «Яндекс. Погода».

При работе с показателем «Облака и осадки» составляется база данных по городам и облачности на момент получения снимка. В данном случае определяется высота, характер облаков и прогнозирование.

При работе с показателями «Площади территорий» и «Расстояния» обучающимися составляется постоянно обновляемая база данных площадей и расстояний между населёнными пунктами. Полученные величины сравниваются со справочными данными. В случае сильного расхождения показателей проводятся повторные замеры, или делается вывод о том, что справочные данные устарели.

Приведённая методика помогает учащимся овладевать современными способами работы с новейшими востребованными средствами информации – космическими снимками, получать необходимые навыки по использованию прибора для научно-исследовательской деятельности, расширять теоретические и практические знания.

Используя рекомендации, планирую совмещаю работу со снимками и с географическими картами при проведении интегрированных уроков. Опыт работы показывает, что такая организация уроков позволяет включать учащихся в активную исследовательскую деятельность.

Все выше перечисленное нашло отражение при корректировке тематического планирования курса информатики.

Фрагмент тематического планирования

Выводы:

1. Космические образовательные технологии являются инновационными.Они помогают учащимся поднять образование на качественно новый уровень. Это позволяет по-новому построить образовательный процесс в школе. У учащихся появляется реальная возможность самостоятельно или с помощью учителя участвовать в процессе получения нового знания, возможность формировать исследовательские гипотезы и проверять их достоверность. Таким образом, вместо старой формулы образования «Учитель изрекает - ученик записывает» появляется возможность реализовать новую формулу образования «Ученик самостоятельно или совместно с учителем добывает знания».

2. Применение программно-аппаратного комплекса «Космос-М2» позволяет осуществить предметную и межпредметную интеграцию, так как можно проводить интегрированные уроки по математике, биологии, географии, химии, физике и информатике.

3. С помощью космических технологий учащиеся могут легко в реальном масштабе времени получать информацию об окружающей природной среде следить за динамикой ее изменения.

4. Использование современных инновационных технологий позволяет сформировать среди учащихся представление о будущей профессии, связанной с космическими исследованиями. Так с помощью комических технологий можно получить вполне ясное представление о наукоемких информационных технологиях, которые используются в авиационной отрасли, гидрометрологии, военной географии, геодезии, геологии...