Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка методики создания электронного учебного регионального экологического атласа

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Торбин, Сергей Юрьевич

введение.

глава 1. анализ экологического образования в вузах и использование компьютерных технологий в учебном процессе

1.1. современная концепция экологического образования.

1.2. содержание, методы и организация экологического образования в высших учебных заведениях Российской федерации.

1.3. использование компьютерных технологий в экологическом образовании.

1.4. постановка задачи исследования.

глава 2. разработка научных принципов и подходов к экологическому картографированию и содержания экологического атласа региона.

2.1. научные подходы и принципы экологического картографирования.

2.2. требования к картографическому обеспечению экологического образования.

2.3. содержание электронного учебного регионального экологического атласа.

глава 3. разработкаметодики создания электронного учебного региональногоэкологического атласа для вузов.

3.1. основные принципы и методы экологического картографирования территории

3.2. использование гис-технологий для создания электронных экологических карт

3.3. методика создания электронного учебного регионального экологического атласа.

глава 4. практическая реализация методики создания электронного учебного экологического атласа московской области и его практическое использование в учебном процессе

4.1. экологическое состояние московской области.

4.2. создание электронного учебного экологического атласа московской области

4.3. практическое использование электронного учебного регионального экологического атласа в учебном процессе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка методики создания электронного учебного регионального экологического атласа"

Нарастающие масштабы влияния различных форм деятельности человека на природу вызывают к жизни не только научные и научно-прикладные экологические проблемы, но И необходимость направленного внедрения экологических знаний в сознание и профессиональную деятельность широкого круга специалистов различных профилей.

Одним ИЗ важнейших условий в повышении эффективности образовательного процесса является использование современных компьютерных технологий в экологическом картографировании и создание наглядных и полноценных экологических атласов.

Актуальность задачи создания электронных атласов определяется бурно расширяющимся внедрением новых компьютерных технологий в процессе создания геоэкологических карт, компьютерного системного геоэкологического картографирования и интеграции курса информатики и геоэкологии, а также возможностью использования дистанционного обучения.

Учитывая региональный компонент Государственных образовательных стандартов экологического образования представляется целесообразным создание электронных экологических атласов на отдельные регионы Российской Федерации, и в частности, на Московскую область.

Целью диссертационной работы является разработка методики создания электронного учебного регионального экологического атласа и его использования в учебном процессе ВУЗов по экологическим дисциплинам.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ организации экологического образования в ВУЗах и использования компьютерных технологий в геоэкологическом картофафировании;

- разработать научный подход и принципы к экологическому картографированию и содержанию учебного регионального экологического атласа региона;

- разработать методику и технологию по созданию различных тематических слоев карт электронного учебного регионального экологического атласа;

- апробировать разработанную методику при создании экологического атласа Московской области;

- определить комплекс геоэкологических задач, которые могут быть решены с использованием созданного атласа.

Научное значение диссертации состоит в разработке научного подхода к созданию электронного учебного регионального экологического атласа, научной методики и технологии по созданию различных тематических слоев карт атласа.

Практическая значимость работы состоит в использовании электронного учебного регионального экологического атласа в учебно-методическом процессе обучения по дисциплинам: «Обгцая экология», «Безопасность жизнедеятельности», «Прикладная экология», «Экологическая экспертиза», «Природопользование».

Результаты исследований изложены в четырех главах.

В первой главе анализируется современная концепция экологического образования, дается содержание, методы и организация экологического образования в высших учебных заведениях Российской Федерации, а также делается обзор компьютерных технологий, используемых в экологическом образовании.

Задачи экологического образования имеют комплексный характер, предусматривают непрерывность разных форм и уровней - от школьного обучения и природоохранного воспитания до подготовки специалистов-экологов высокого класса в аспирантуре и докторантуре. Эти задачи могут быть решены лишь при участии различных ведомств, объединяющихся в этой сфере деятельности.

Выделяются основные направления экологического образования: воспитание в духе общих идей охраны природы и бережного отношения к ней, приобретение специальных профессиональных знаний об общих закономерностях существования природных и антропогенных систем, путях воздействия на них

1 U и С» U различных форм хозяйственной, рекреационной и культурно-бытовой деятельности человека и методах формирования устойчивых, высокопродуктивных экосистем в антропогенном ландшафте.

Во второй главе рассматриваются научные подходы и принципы экологического картографирования, требования картографическому обеспечению экологического образования в высших учебных заведениях, а также обосновывается содержание электронного учебного регионального экологического атласа.

В основу научного подхода к разработке электронного учебного экологического атласа региона положены представления о геосистеме и методы компьютерного картографирования.

При компьютерном геоэкологическом картографировании учитываются разнообразные свойства территории, представленные в виде отдельных тематических слоев, осуществляется анализ их взаимодействия с последующим прогнозированием изменения геосистемы.

Методологические подходы к созданию электронного учебного экологического атласа опирается на следующие принципы: системного анализа и синтеза, историко-эволюционного развития, структурно-прогнозного изучения и стандартизации.

В соответствии с рассмотренными научными подходами, принципами и требованиями федеральных учебных программ по курсам «Экология» и «Безопасность жизнедеятельности» разработана структура электронного учебного регионального экологического атласа.

В третей главе описаны основные принципы и методики экологического картографирования территории, использование ГИС-технологий для создания электронных экологических карт и методика создания электронного учебного регионального экологического атласа.

На основе анализа экологического образования в ВУЗах и использования компьютерных технологий в учебном процессе, а также научных подходов, принципов к экологическому картографированию и содержанию экологического атласа региона, изложенных в первой и второй главе, разработана методика создания электронного учебного регионального экологического атласа.

Целью создания такого атласа является информационное обеспечение учебного процесса по общеобразовательным дисциплинам «Экология» и «Безопасность жизнедеятельности».

Представленная автоматизированная технология создания электронных карт электронного учебного регионального экологического атласа предусматривает последовательное выполнение ряда операций:

- сбор, изучение и анализ исходных материалов;

- создание исходного рукописного графического материала;

- формирование цифровой карты (сканирование, привязка растровой подложки, налбжение тематических слоев на типовую основу, оцифровка контуров и точечных объектов с разбиением на тематические слои, разработка условных знаков в виде библиотек фрагментов, создание легенды и внешнего оформления);

- оценка точности электронной карты;

- сохранение данных в виде файла, вывода на принтер или плоттер.

В четвертой главе проводится анализ экологического состояния Московской области, содержание электронного учебного экологического атласа Московской области и практическое использование атласа в учебном процессе.

Исходя из природных особенностей, хозяйственной деятельности и социальных условий был составлен электронный учебный экологический атлас Московской области, состояпщй из набора 43 электронных карт.

Разработанный электронный учебный экологический атлас Московской области позволяет решать следующий примерный комплекс учебно8

Практических задач для:

- оценки природно-ресурсного потенциала территории;

- оценки воздействия на окружающую среду планируемых объектов хозяйственного освоения;

- выбора мест для их размещения, оценки экологической опасности;

- оценки влияния экологических и социально-экономических факторов на здоровье населения;

- моделировать различные экологические ситуации;

- создавать новые тематические слои электронных карт;

- наглядно демонстрировать те или иные природные процессы;

- проведения учебных эколого-управленческих игр и др.

Апробация работы. Разработки, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК в 1998, 1999, 2000 и 2001 гг., на международном форуме по проблемам науки техники и образования в 1998 г., на научно-технических семинарах-конкурсах студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященного дням защиты от экологической опасности Московской области в 1998, 1999, 2000 и 2001 гг.; на II Всероссийской научной конференции по картографии «Картография XXI века: теория, методы и практика», посвященной памяти Александра Алексеевича Лютого в 2001 г.

По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Торбин, Сергей Юрьевич

Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ содержания, методов и организации экологического образования в ВУЗах Российской Федерации, стандартов и требований к учебным дисциплинам «Экология» и «Безопасность жизнедеятельности» в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования.

2. Создана научная методика и технология компьютерного геоэкологического картографирования, включающего блоки: назначение, условия пользования, концепции содержания атласа и автоматизированной технологии создания электронных карт.

3. Разработан научный подход и принципы к экологическому картографированию и содержанию электронного учебного регионального экологического атласа.

4. Методика апробирована на примере создания электронного учебного экологического атласа Московской области, состоящего из 43 электронных тематических картографических слоев.

5. Сформирован комплекс учебно-практических задач по использованию геоэкологического атласа для оценки природно-ресурсного потенциала территории, оценки воздействия на окружающую среду планируемых объектов хозяйственного освоения, выбора мест для их размещения, оценки экологической опасности, оценки влияния экологических и социально-экономических факторов на здоровье населения, а также для проведения учебных эколого-управленческих игр и др.

Пути дальнейших исследований должны быть направлены на совершенствование методики и технологии создания электронных учебных экологических атласов, составление подобных атласов в других регионах РФ и использование их в учебном процессе в ВУЗах страны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертационная работа содержит исследования и разработки автора, которые можно рассматривать как новый научно-методический подход к созданию регионального учебного электронного экологического атласа, включающего в себя характеристики природных и антропогенных компонентов окружающей среды, их взаимодействия и последствия воздействий хозяйственной деятельности на геосистемы и их реакцию на эти воздействия. Он опирается на методы системного компьютерного картографирования и принципы: системного анализа и синтеза, историко-эволюционного изучения, структурно-прогнозный и стандартизации.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Торбин, Сергей Юрьевич, Москва

1. Берлянт A.M. Геоинформационное картографирование// Автоматизированная картография и геоинформатика. М.: МГУ, 1990. с. 25-40

2. Блануца В.И. Об интегральной оценке степени изменения состояния окружающей среды// География и природные ресурсы. 1982. №4 с. 82-90.

3. Блануца В.И. Поиск подходов к районированию окружающей среды// География и природные ресурсы. 1981. №4 с. 157-164.

4. Божилина Е.А. Эколого-геофафическое картографирование: Учеб. Пособие М.: Изд-во Моск. ун-та, 1999. - 84 с.

5. Бугаевский Л.М. Математическая картография. Учебник для ВУЗов. -М.: 1998.-400 с.

6. Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы. Учебное пособие для ВУЗов. М.: 2000 222 с.

7. Верещака Т.В. Экологические карты в системе карт для оптимизации окружающей среды// Геодезия и картография. 1991 № 1 с. 39

8. Вильчек Г.Е. Об устойчивости тундровых экосистем.// Изв. РАН. Сер. география. 1994

9. И. Дончева A.В., Марковская A.B., Чижова В.П., Эккель Б.М., Якушева И.А. Методика выявления и районирования природно-хозяйственных конфликтов экологического значения на территории СССР// Вестник МГУ, сер. география. 1989 № 2 с. 8-18.

10. Жеребцова H.A. Современное состояние экологического картографирования// Геодезия и картография. 1994, № 10. с. 38

11. Жиров А.И. Геоэкология: наука и образование. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 1999, 163 с.

12. Жуков В.Т., Новаковский Б.А., Чумаченко А.Н. Компьютерное геоэкологическое картографирование. М.: Научный мир, 1999. - 128 с.

13. Зверев А.Т., Зверева Е.Г., Малинников В.А. Программа по курсу «Экология» для средних обш;еобразовательных школ. /ЛМ., МИИГАиК, 1997

14. Исаченко А.Г. Ресурсный потенциал ландшафта и природно-ресурсное районирование// Известия РГО. 1992а. Т. 124 Вып.З с. 94-115

15. Карпухин С.С., Киселев В.В., Свешников В.В Картографическое обеспечение экологии и природоохранных мероприятий на основе использования данных дистанционного зондирования.// Геодезия и картография. -1992 №4 с. 43-48

16. Картограф 1я та виша школа: збхрник наукових праць / В1пд. ред. А.М. Молоченко. К., 1996. - с (укр., рос, англ.)

17. Киенко Ю.П. Введение в космические природоведение и картографи-ровние. М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1994. 215 с.

18. Комплексное экологическое картографирование: учебное пособие. Под ред. Касимова Н.С. М.: МГУ, 1997. 147 с.

19. Котляков В.М., Кочуров Б.И., Коронкевич Н.И., Антипова A.B. Подходы

20. К составлению экологических карт СССР// Известия АН СССР, сер. География. 1990 №4

21. Макаров В.З. Современная геоэкологическая ситуация в Нижнем Поволжье. Материалы IX съезда ЕГО. Л. 1980. с. 38-44

22. Методические рекомендации по дешифрированию космической информации для картографического обеспечения мероприятий по охране окружающей среды. М., 1987, 120 с.

23. Методические рекомендации по созданию комплексных экологических карт на основе космической фотоинформации. М.: ЦНИИГАиК. 1995. Кн. 1 93 с.

24. Методические рекомендации по созданию комплексных экологических карт на основе космической фотоинформации. М.: ЦНИИГАиК. 1995. Кн. 2 с.-94-187

25. Методические установки по созданию эколого-географической карты масштаба 1:2 500 ООО Учебное пособие. Под ред. O.A. Автеева. М.: Изд-воМГУ, 1992.-112С.

26. Новаковский Б.А. Цифровые карты// Земля и Вселенная. 1993, № I.e. 107-109.

27. Новаковский Б.А., Прасолова А.И., Прасолов СВ. Цифровая картография: Цифровые модели и электронные карты: Учебное пособие. М.:

28. Изд-во Моск. ун-та, 2000. 116 с.

29. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1968 г. 704 с.

30. Отчет по ГНТП «Экологическая безопасность России». Тема5.3.1.2. Научный руководитель Кочуров Б.И., ответственный исполнитель Шеста-ков A.C. М.: ИГ РАН 1993.

31. Оценка качества окружающей среды и экологическое картографирование. / Под ред. Ф.Н. Глазовского. М.: ИГ РАН, 1995. 216 с.

32. Примерная программа дисциплины «Безопасность жизнедеятельности». Министерство образования Российской Федерации. М., ГНИИ ИТТ «Информика», 2000

33. Примерная программа дисциплины «Экология». Министерство образования Российской Федерации. М., ГНИИ ИТТ «Информика», 2000

34. Прогнозы развития тематического картографирования в СССР. Под ред. Е.М. Поспелова. М.: МФГО, 1989. - 128 с.

35. Пятунин В.Б. Применение компьютера в обучении географии. Материалы V Международной конференции «Применение новых компьютерных технологий в образовании», 30 июня 3 июля 1994 г., Троицк. Фонд новых технологий в образовании «Байтик», 1994 с. 170-171

36. Ратанова М.П. Оценка экологической обстановки г. Жуковский// Вестник МГУ, сер. географ. 1994. № 6.

37. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль. 1990.637 с.

38. Симонов Ю.Г., Кошель СМ., Кружалин В.И., Новаковский Б.А., Прасолов СВ. Использование ГИС-технологий и цифровых моделей рельефа при решении геоэкологических задач// Экология и промышленность России. 1998, апрель. С 41-45

39. Сладкопевцев CA. Региональная геоэкология России. Учебное пособие. Изд-во МосГУГиК, М.: 2000

40. Создание картографических произведений по материалам космической съемки: Науч.-техн. сб. по геодезии, аэрокосмическим съемкам и картографии. Под. ред. В.В. Свешникова. М.: ЦНИИГАиК, 1995. - 155 с.

41. Состояние окружающей среды Московской области в 1998 году: Государственный доклад / Под ред. А.П. Клименко. М.: Мособлкомприро-да, 1999.-192 с.

42. Состояние окружающей среды Московской области в 1999 году: Государственный доклад / Под ред. А.П. Клименко. М.: Мособлкомприро-да, 2000. - 149 с.

43. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978,317 с.

44. Справочник по картографии./ Под ред. Халугина. М.: Недра, 1988. -428 с.

45. Струман В.И. Основы экологического картографирования: Учебн, пособие. Ижевск: Изд-во Удмурт ун-та, 2000. 153 с.

46. Струман В.И. Экологическое картографирование: Учебн, Пособие для студентов по эколог, спец, Ижевск: Изд-во Удмурт ун-та, 1995. 220 с.

47. Требования к геолого-эко логическим исследованиям и картографированию масштаба 1:1 ООО 000-1:500 ООО. М.: ВСЕГИНГЕО, 1990. 41 с.

48. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию масштаба 1:200 ООО 1:100 ООО, М.: ВСЕГИНГЕО, 1990. 86 с.

49. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию масштаба 1:50 ООО 1:25 ООО. М.: ВСЕГИНГЕО, 1990. 127 с.

50. Филатов H.H. Географические информационные системы. Применение ГИС при изучении окружающей среды: Учебное пособие. Петрозаводск: изд-во КГПУ, 1997. - 104 с.

51. Формирование экологического мировоззрения студентов при преподавании социально-гуманитарных дисциплин. / Под ред. В.И. Голованова. -М.: Наука, 2000.-157 с.

52. Халугин Е.И., Жалковский Е.А., Жданов Н.Д. Цифровые карты. М.: Недра, 1992. 416 с.

53. Шестаков А.С. Принципы классификации эколого-географических ситуаций// Известия Русского Географического Общества. 19926. Т. 124. Вып.З-С. 241-249

54. Шестаков А.С. Региональные эколого-географические ситуации: методика выявления классификации (на примере Индии)// Глобальные изменения и региональные взаимосвязи: географический анализ. М,: ИГ АН СССР, 1992а-с. 244-272

55. Экологическое картографирование с использованием аэрокосмической информации: Обзорн. информ. / ЦНИИГАиК. М., 1994. 110 с.

56. Экологическое образование в России: Справ пособие для преподавателей/ Рос.-Американ. центр эколог, образования. Обнинск, 1997. 138 с.

57. Экологическое образование и устойчивое развитие. Делокаров К.Х., Комиссарова Г.А., Лось В.А. и др. М.: РАГС, 1996. 213 с.

58. Экологическое образование: концепции и технологии: Сб. науч. тр. / Под ред. СП. Глазачева. Волгоград: Перемена, 1996. - 282 с.

59. Экология Московского региона. Под ред. А.Т. Зверева, В.А. Малинни-кова, А.В. Садова. М.: Изд. МосГУГК, 1995

60. Carley М., Christie I. Managing Sustainable Development. University of Minnesota Press, Minneapolis, 1993. 303 p.

61. Fisher A. Risk Communications Challenges//Risk analysis. 1991. vol. 11 -No 2.-pp. 174-177

62. Forman R.T.T., Godron M. Landscape ecology. 0-6 J. Wiley &Sons: 6N.Y., 1986

63. Garrett W.E., Ed., Endangered Earth// National Geographic Magazine. -1988. No 12. end. map

64. Kasperson R.E. et al. Endangered and critical environmental zones: concepts and distinctions//Preprint. CENTED. Worcester: Clark University. USA. -1990.-26 p.

65. Kasperson R.E., Turner B.L. Critical zones in global environmental change: a comparative analysis of human driving forces and societal response//Project draft. Worcester: Clark University. USA. - 1981. - 31 p

66. Maplnfo MapXtreme for Windows. Developer's Guide. Maplnfo Corpora-tion.-2001.

67. Provisional methodology for assessment and mapping of desertification. -FAO, Rome, 1984.

68. Report of the Working Group on Land-Use Change, Committee for Research on Global Environmental Change, Social Science Research Council. New-York, USA.-June 11-12,1990.16 p.

69. Ruchelshaus W.DT Toward a Sustainable Development// Scientific American. -Sept. 1989.-p. 167

70. Slovic P., Fischhoff B., Lishtenstein S. Characterizing Perceived Risk/in Perilous Progess: Managing the Hazards of Technology. Blonder, Colorado, Westview Press, 1985. pp. 91-125.161