Урок - исследование: "Геоинформационные системы".

Геоинформационные системы. Урок-исследование

Предмет: информатика и география.

Тип урока: изучение нового материала, урок‑исследование.

Вид урока: комбинированный.

Класс: 10.

Составители: учителя МКОУ СОШ №10: Кусов А.Н. и Ельцина М.В.

Оборудование: компьютерный класс с подключением к Интернет, мультимедийный проекционный комплекс или электронная доска, листы с конспектом урока, листы с заданиями и алгоритмами для исследования, бумажные географические карты.

Программное обеспечение: операционная система Windows, программа создания и демонстрации презентаций Microsoft Power Point, настольная ГИС TOPPLAN Санкт-Петербург; презентация по теме урока Геоинформационные системы.pps, подготовленная учителем; программы Google Earth, Google Maps (бесплатные программы, около 13 Мб), любой web-браузер.

Цели урока: Образовательная - знакомство с новейшим классом информационных систем, освоение приемов поиска и  средств навигации геоинформационной системы TopPlan Санкт-Петербург и web-сервисов  Google Earth   и Google Maps. Развивающая – развивать познавательный интерес и кругозор учащихся, умения применять полученные знания на практике, привить навыки исследовательской работы в группах.

Воспитательная – повысить уровень информационной культуры и социальной адаптации учащихся, воспитывать интерес и любовь к Петербургу, популяризация географических знаний о Петербурге и мире.

План урока:

1.     Организационный момент.

2.     Актуализация знаний и обоснование темы.

3.     Объяснение нового материала с помощью компьютерной презентации «Геоинформационные системы»,  программ Google Earth, Google Maps, электронной доски.

4.     Постановка проблемных задач, обсуждение выбора средств их решения, проведение самостоятельных учебных мини-исследований, подготовка результатов исследований.

5.     Представление презентаций по исследованиям учащихся. Перекрестная защита.

6.     Обсуждение, чему научились и что нового узнали на уроке. Домашнее задание.

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний. (слайды 1-3)-Марина Викторовна

Учитель обращает внимание учеников на глобус и карты. Вопросом о различии бумажных и электронных карт, натурных и компьютерных моделей учитель побуждает детей вспомнить и обсудить различные модели объектов, процессов и явлений, способы хранения графической информации, виды графической информации, подводит учеников к понятию «интерактивная электронная карта» и, более сложного и нового для них термина, – ГИС.  С помощью проектора демонстрируется на экране первый слайд презентации. (Приложение 1) Тема нашего урока «Геоинформационные системы». Наш век — век информации. ГИС — технология управления ею. Пусть эти слова послужат эпиграфом нашего урока.  Мы разберем с вами на уроке, каким же образом происходит управление информацией в геоинформационных системах.

Озвучить цели и план урока.

 Что мы знаем? Что мы не знаем? Слайд 4. Александр Николаевич

Первым вопросом человека, не знакомого с географическими информационными системами (ГИС), будет, конечно, "зачем мне это нужно?". Действительно, мы не пользуемся атласами и картами каждую минуту нашей жизни. И географию, как известно из произведений классиков, тоже «изучать не обязательно - для этого извозчики есть». К тому же информации из разных источников мы и так получаем больше, чем иногда хотелось бы. И нужно ли ее еще и систематизировать? Тут есть о чем задуматься. Но, если разобраться, то ГИС - это нечто большее, чем карта, перенесенная на компьютер. Так что же это такое - ГИС? Давайте вспомним, что мы уже знаем и на что мы можем опираться при знакомстве с новой темой. (См. слайд № 4) Организовать диалог с учащимися, актуализирующий их представления о понятии «система», «геоданные», «модель», «растровая и векторная графика» (достоинства и недостатки). Тем самым учитель формирует понятийную и терминологическую основу для обсуждения нового материала.

3. Объяснение новой темы с помощью презентации «Геоинформационные системы»

Слайд 5.  Что такое геоинформационная система? -Марина Викторовна

 ГИС (географическая информационная система) - это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности.

Географическая Информационная Система - это компьютерная система, позволяющая показывать необходимые данные на электронной карте. Карты, созданные с помощью ГИС, можно смело назвать картами нового поколения. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, технические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции.

Электронная карта, созданная в ГИС, поддерживается мощным арсеналом аналитических средств, богатым инструментарием создания и редактирования объектов, а также базами данных, устройствами сканирования, печати, средствами Интернет и даже космическими снимками и информацией со спутников. Общие геоданные используются при создании и в работе различных типов геоинформационных систем:

Александр Николаевич - Встроенных ГИС – системах, установленных на автомобилях, водном транспорте, подводных лодках, современном железнодорожном транспорте; GPS (Geo Position System) – система навигации с помощью спутниковой информации. Интернет-ГИС – на различных сетевых порталах (mail.ru, yandex.ru, km.ru) предоставляющих интерактивные электронные карты. С апреля 2005 года на Google появилась возможность просматривать карту и спутниковое изображение всей Земли. Google Maps (демонстрация on-line) - чисто "браузерный" сервис, Google Earth необходимо скачивать и устанавливать в виде отдельной программы. В ней также реализована возможность "трехмерного" отображения снимков - они накладываются на данные о рельефе местности, и на выходе получается виртуальный глобус, который можно вращать по своему усмотрению и глядеть на поверхность под разными углами, наблюдая возвышенности и низины. Для некоторых городов существуют даже базы трехмерных моделей исторических зданий, и там можно просто "гулять по улицам", а включив различные описательные "слои", можно узнать, что где находится и куда ведет та или иная дорога.

Слайд 6 - 8.  Как работает  ГИС? -Марина Викторовна

Слайд 6. В отличие от обычной бумажной карты, электронная карта, созданная в ГИС, содержит скрытую информацию, которую можно «активизировать» по необходимости. ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Каждый слой состоит из данных на определенную тему. Например, сведения о пространственном положении, привязка к географическим координатам или ссылки на адрес и табличные данные. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения объекта применяется процедура, называемая геокодированием. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий объект.

Александр Николаевич - Слайд 7.  Например, ГИС «TopPlan Санкт-Петербург» содержит ландшафтные и тематические слои географических карт, связанные друг с другом.

Слайд 8. Графическая информация в ГИС хранится в векторном формате.

Исходная картинка вводится со сканера в растровом формате, а затем подвергается векторизации – установке формульных соотношений между линиями и точками.

Слайд 9. Задачи, которые решает ГИС. Области  и отрасли применения ГИС

ГИС используются  не только специалистами-географами,  но и  учеными, бизнесменами, врачами, следователями, чиновниками, маркетологами, строителями, экологами.  С помощью ГИС природоохранные организации следят за состоянием лесов, рек и почв. Коммунальные службы планируют и проводят мероприятия по обслуживанию городских сетей. Спасатели, пожарники и ремонтники оперативно рассчитывают оптимальные маршруты.  ГИС все шире применяются в бизнесе. Внимательный взгляд на карту - и обнаруживаются резервы в обслуживании, незамеченные конкурентами, планируются новые торговые точки. Перевозчики грузов повышают надежность доставки, экономят время и горючее за счет оптимизации маршрутов.

Слайд 10 - 15.  Геоинформационная система «TopPlan Санкт-Петербург» и Google Earth

Рассказать своими словами о том, какие функции будут изучены у данных программ с точки зрения ГИС.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ УРОКА

Сейчас я предлагаю выполнить вам самостоятельное мини-исследование с помощью программ  TopPlan Санкт-Петербург, Google Earth. Каждая команда получает индивидуальное задание для нахождения оптимального решения, а также алгоритмы работы с вышеназванными программами. Команда работает за одним компьютером.  Время для исследования у команды ограничено 10-15 минутами и представлется в виде небольшой презентации Power Point (показать пример команды 6).

ЗА 10 минут до окончания урока, вы заканчиваете работать на д своим исследованием, и делаете тест по теме ГИС в течении 7 минут и получаете оценку за него с учетом практической работы

Подведение итогов урока.

Для проведения наших исследований мы воспользовались простой и удобной настольной ГИС и популярными Интернет-ГИС. Домашнее задание: В качестве домашнего задания приглашаю вас совершить путешествие по любым уголкам планеты с помощью геоинформационного Интернет-портала Google Планета Земля maps.google.com  Например, найти  месторасположение 7 чудес света и оформить их в виде презентации.

Желаю вам успехов.

Задания для исследования. Работа в группах (командах)

Команда 1.
Задание «Приключение итальянцев в Петербурге»

Помогите итальянцам, прибывшим в Петербург, найти и вернуть свой багаж, который по ошибке был отправлен в Москву. Проводите гостей в гостиницу Охтинская.

Алгоритм исследования TopPlan Санкт-Петербург.

1.     Чтобы найти адрес и телефон службы потерянного багажа аэропорта Пулково, нужно:
- открыть алфавитный каталог (Ctrl + W);
- осуществить поиск в таблице (Ctrl + F)  по ключевому слову Пулково;
- в выборке из алфавитного каталога найти «Пулково-2» стол находок и группа розыска багажа
- дважды щелкните по найденной строке, чтобы увидеть все результаты поиска;
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №2 в файл-презентацию Команда1.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Сохраните.

2.     Чтобы найти адрес гостиницы «Охтинская» нужно:
- открыть алфавитный каталог (Ctrl + W);
- осуществить поиск в таблице (Ctrl + F)  по ключевому слову Охтинская;
- в выборке из алфавитного каталога найти «Охтинская» отель
- дважды щелкните по найденной строке, чтобы увидеть все результаты поиска;
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №3 в файл-презентацию Команда1.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Сохраните.

3.     На слайде №4 опишите исторический ансамбль, находящийся напротив гостиницы «Охтинская». Какие сооружения в него входят? Вставьте фото на слайд, используя команду меню Показывать виды города и копию экранной картинки.

Команда 2. Задание «Чрезвычайное происшествие»

На перекрестке проспектов Маршала Жукова и Ветеранов произошло ДТП. Покажите место происшествия. Найдите ближайшие отделение ГИБДД и медпункт первой помощи.

Алгоритм исследования TopPlan Санкт-Петербург.

4.     Чтобы найти пересечение проспектов Маршала Жукова и Ветеранов, нужно:
- осуществить поиск в карте (Ctrl + F)  по ключевому слову Ветеранов
- среди результатов поиска найти пересечение указанных проспектов;
-  дважды щелкните по найденной строке, чтобы увидеть все результаты поиска; максимально увеличьте картинку;
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №2 в файл-презентацию Команда2.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Сохраните.

5.     Чтобы найти ближайшее отделение ГИБДД нужно:
- выбрать команду Состав карты  (Ctrl + L), чтобы увидеть перечень тематических слоев;
- в списке тематических слоев пометить галочкой ГИБДД; Обратите внимание на значок; Ок;
- выбрав режим Уменьшение, уменьшайте изображение, пока не попадет в карту ближайшее отделение (сине-голубой значок);
- приблизьтесь к нему (лупа) и скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №3 в файл-презентацию Команда2.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Сохраните.

6.     Чтобы найти ближайший медпункт (травматологический пункт для взрослый и детей) для оказания первой медицинской помощи нужно:
- выбрать команду Состав карты  (Ctrl + L), чтобы увидеть перечень тематических слоев;
- в списке тематических слоев пометить галочкой Медицина; Обратите внимание на значок; Ок;
- среди всех появившихся значков найдите травматологический пункт для взрослый и детей;
- дважды щелкните указателем по значку, чтобы вывести его адрес;
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №4 в файл-презентацию Команда2.ppt. Результат поиска Сохраните.

Команда 3. Задание «Помощь абитуриенту»

Помогите абитуриенту выбрать высшие учебные заведения, которые располагаются в Петродворцовом районе. Укажите их адреса и сайты.

Алгоритм исследования TopPlan Санкт-Петербург.

Чтобы выделить на карте Петродворцовый район, нужно:
- в главном меню Открыть, Содержание, Электронные карты, Петродворцовый район;
- выбрать команду Состав карты  (Ctrl + L), чтобы увидеть перечень тематических слоев;
- в списке тематических слоев пометить галочкой Высшие учебные заведения; Обратите внимание на значок; Ок;
- Выберите в меню команду Показывать виды города;
-  дважды щелкните последовательно по найденным объектам, чтобы увидеть все результаты поиска вместе с фотографией (если есть);
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре;
- Вставьте копии экранных картинок с информацией о ВУЗах соответственно на слайды №2, №3, №4 в файл-презентацию Команда3.ppt. Растягивайте изображения, чтобы лучше было видно результат поиска. Сохраните.

Команда 5. Задание «Спартакиада»

В Петродворцовом районе проводится юношеская спартакиада. Предложите спортивные сооружения и клубы для проведения легкоатлетических, футбольных, водных и конноспортивных соревнований в нашем районе.

Алгоритм исследования TopPlan Санкт-Петербург.

7.     Чтобы найти легкоатлетические спортивные сооружения Петродворцового района, нужно:
- выполнить команду главного меню Открыть, Содержание, Электронные карты;
- выбрать район Петродворцовый;
- выбрать Состав карты (Ctrl + L) для открытия тематических слоев;
- среди тематических слоев пометить галочкой Спортивные базы, Спортивные клубы, Спортивные комплексы, Спортивные школы;
Запомните значок; Ок;
- увеличьте масштаб просмотра района Петродворец, найдите спорткомплекс «Ракета» - место проведения легкоатлетических и футбольных соревнований;
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №2 в файл-презентацию Команда5.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Сохраните.

8.     Чтобы найти конноспортивные сооружения Петродворцового района, нужно:
- установите масштаб просмотра (F5) 1:10000
- двигайтесь по карте в район Стрельны, Орловский парк;
- найдите конно-спортивный клуб «Орловский парк»;
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре, чтобы было видно название сооружения;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №3 в файл-презентацию Команда5.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Сохраните.

9.     Чтобы найти сооружения Петродворцового района для водных соревнований, нужно:
- найдите по карте в районе Стрельны, в конце ул. Пристанская у залива вводно-спортивную базу «Парус»;
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре, чтобы было видно название сооружения;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №4 в файл-презентацию Команда5.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Сохраните.

Команда 6. Задание «Мосты Санкт-Петербурга»

1.     Какие мосты соединяют Васильевский остров с Петроградской стороной?

2.     Единственный мост в Петербурге, который разделяет два административных района – мост Александра Невского. Какие районы  города он разделяет?

3.     Где находится в Петербурге мост Кентавров?

Алгоритм исследования TopPlan Санкт-Петербург.

10. Чтобы найти на карте Васильевский остров, нужно:
- выполнить команду Поиск на карте (Ctrl + F) по ключевым словам Васильевский остров, Поиск;
- среди найденных указать объект поиска и выбрать команду Показать
- двигайтесь по карте на серо-восток, в сторону Петроградского острова;
- найдите Тучков мост и Биржевой мост;
- Увеличьте изображение;
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №2 в файл-презентацию Команда6.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Напишите названия мостов. Сохраните файл.

11. Чтобы найти Финляндский железнодорожный мост, нужно:
- выполнить команду Поиск на карте (Ctrl + F) по ключевому слову Мост
- среди результатов поиска найдите мост Александра Невского, Показать;
- установите масштаб просмотра (F5) 1:5000;
- Выберите в меню карты команду Показывать виды города;
- подведите указатель мыши к изображению моста на карте, дважды щелкните. Так какие районы соединяет мост?
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре, чтобы было видно название моста;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №3 в файл-презентацию Команда6.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Напишите названия районов. Сохраните файл.

12. Чтобы найти мост Кентавров, нужно:
- выполнить команду Поиск на карте (Ctrl + F) по ключевому слову Мост
- среди результатов поиска найдите Финляндский железнодорожный мост, Показать;
- подведите указатель мыши к изображению моста на карте, дважды щелкните, чтобы было видно мост на карте и фотографию моста;
- Так в каком районе Петербурга находится мост Кентавров?
- скопируйте экранную картинку нажатием PrintScreen на клавиатуре, чтобы было видно название моста;
- Вставьте копию экранной картинки на слайд №4 в файл-презентацию Команда6.ppt. Растяните изображение, чтобы лучше было видно результат поиска. Напишите название района. Сохраните файл.

Команда 4. Задание «3-d модели исторических памятников»

C помощью программы Google Earth выполнить:

1.   Получить снимок Храма Христа Спасителя в Москве с высоты птичьего полета.

2.   Доказать с помощью снимка со спутника, что Пизанская башня в Италии создает иллюзию падения, но не падает. Почему?

3.   Найти Большой театр в Москве и определить по   3-d модели, сколько колонн находится в портале здания театра? Доказать снимком.

Исследование провести самостоятельно, результаты сохранить в текстовом файле Команда7.doc. При защите продемонстрировать сохраненную ссылку на нужный участок с нужным масштабом с помощью электронной доски.