Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφόρησης
ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΗΣΗΣ
Αχιλλέας Ευθυμιόπουλος, Βαρβάρα Μασούρου, Παναγιώτα Παναγιωτάκη
Πανεπιστήμιο Αθηνών Παιδαγωγικό Τμήμα Δ.Ε
Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα «Πληροφορική και Εκπαίδευση»
efthimiopoulos@hotmail.com , bmassourou@yahoo.com,
ppanagio2005@yahoo.com
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται η τάση της Γεωγραφίας να εξελιχθεί σε μια νέα επιστήμη άμεσα συνδεδεμένη με το χώρο της Πληροφορικής και των ανθρωπιστικών επιστημών. Κυριότερος σκοπός μας ήταν να δοθεί το έναυσμα στους μαθητές να συνειδητοποιήσουν ότι η Γεωγραφία δεν είναι σήμερα μια κλειστή επιστήμη με αυστηρά οριοθετημένα πεδία έρευνας, που υποβοηθείται απλώς από μερικές άλλες επιστήμες, αλλά έχει εξελιχθεί πλέον σε μια επιστήμη που υιοθετεί συνεχώς διεπιστημονικές προσεγγίσεις. Αυτό έγινε πιο κατανοητό για τα παιδιά μέσα από την παρουσίαση λογισμικών γεωγραφικής οπτικοποίησης, όπως είναι το Google Earth και το Googlemaps. Η εφαρμογή έγινε ταυτόχρονα σε δυο χώρους (τάξη – εργαστήριο πληροφορικής), υιοθετώντας σε κάθε περίπτωση τις ανάλογες δραστηριότητες: παρουσίαση της Ευρώπης, γνωριμία με την τεχνική των δεσμών πληροφοριών, ηλεκτρονική περιήγηση σε αξιοθέατα πόλεων της Ευρώπης, σχεδίαση διαδρομών ανάμεσα σε ευρωπαϊκές πόλεις και εντοπισμός του σχολείου τους μέσω δορυφορικής εικόνας.
ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφόρησης, Νέα Γεωγραφία, Δέσμες πληροφοριών (Layers)
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η Γεωγραφία είναι λέξη ελληνική και συγχρόνως παγκόσμια, γεννήθηκε ως επιστήμη στην αρχαία Ελλάδα και η λέξη είναι γνωστή από την εποχή του Αριστοτέλη.
Η Γεωγραφία έχει αλλάξει ορισμούς και περιεχόμενο στο χώρο και στο χρόνο, όπως ακριβώς και το αντικείμενό της: η επιφάνεια της γης ως φυσικό περιβάλλον και ως χώρος που υποστηρίζει και φιλοξενεί τις ανθρώπινες δραστηριότητες και μετασχηματίζεται από αυτές. Αρχικά ήταν κλάδος των φυσικών επιστημών, δηλαδή μελέτη της επιφάνειας του γήινου ανάγλυφου, της βλάστησης και του κλίματος της γης. Σταδιακά εξελίχθηκε σε κοινωνική επιστήμη των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στο χώρο και στο χρόνο (Willke H, 1996).
Η Γεωγραφία μελετά μια σχεδόν ανεξάντλητη ποικιλία φυσικών και κοινωνικών φαινομένων που συμβαίνουν στο χωροχρόνο, όπως για παράδειγμα τις κλιματικές αλλαγές, την παγκόσμια αλλαγή του περιβάλλοντος, τη μετανάστευση, την τουριστική ανάπτυξη, την εκβιομηχάνιση και αποβιομηχάνιση των περιοχών, την αστικοποίηση, την παγκοσμιοποίηση, τις γεωπολιτικές ισορροπίες, θέματα ανθρωπογεωγραφίας, ζητήματα κοινωνικής ανθρωπογεωγραφικής ανάλυσης (π.χ. εγκληματικότητα) κτλ..
Σαν μέσα έκφρασης χρησιμοποιεί τοπογραφικούς και θεματικούς χάρτες, αεροφωτογραφίες, φωτογραφίες δορυφορικής λήψης, καθώς επίσης προσπαθεί να αξιοποιήσει ως μέσο έκφρασης τα τελευταία επιτεύγματα της τεχνολογίας.
ΝΕΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑ
Μετά τις τελευταίες επιστημονικές εφαρμογές, η Γεωγραφία έχει γίνει μια επιστήμη υψηλών τεχνολογικών απαιτήσεων. Κυρίως η τεχνολογία βοηθά τη Γεωγραφία σε τομείς όπως την παρατήρηση της Γης από το διάστημα, την ανάπτυξη συσκευών εντοπισμού θέσης (GPS) κτλ.. Στο πρόσφατο παρελθόν όμως, η τεχνολογία επηρέασε την επιστήμη αυτή σε τέτοιο βαθμό, ώστε δημιουργήθηκε η επιστήμη – μελέτη γεωγραφικής πληροφόρησης (Geography Information Science). Η νέα τάση αυτή βασίζεται στη συγκέντρωση και ανάλυση δεδομένων από συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών, τα επονομαζόμενα GIS (Geography Information Systems) (Chrisman N., Wiley J. & Sons, 2002).
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΗΣΗΣ (GIS)
Η τεχνολογία των GIS μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επιστημονικές έρευνες, διαχείριση πηγών και ανάπτυξη στρατηγικού σχεδιασμού σε διάφορα πεδία. Έτσι για παράδειγμα, οι επιστήμονες που συλλέγουν δεδομένα μέσω των GIS, προσπαθούν να δημιουργήσουν σχέδια αντίδρασης σε φυσικές καταστροφές, να διακρίνουν βιότοπους που κινδυνεύουν απ’ τη ρύπανση, να βγάλουν συμπεράσματα κοινωνικής ανάλυσης για μια περιοχή, να προβλέψουν την οικονομική ανάπτυξη ή ύφεση κάποιων πόλεων κτλ.. (Clarke, Keith C., 1997).
Τα GIS είναι συστήματα βασισμένα σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές, που έχουν σκοπό να συλλέγουν, να αποθηκεύουν και να αναλύουν πληροφορίες που σχετίζονται με μια τοποθεσία (www.gis.com). Συνήθως αποτελούνται από τον τεχνολογικό εξοπλισμό (hardware), το ειδικό λογισμικό (software), τα δίκτυα σύνδεσης μεταξύ των συστημάτων (networks), το πλήθος των πληροφοριών (data), το προσωπικό (people) και τις διαδικασίες ανάλυσης κι εξαγωγής συμπερασμάτων (procedures).
Η εξαιρετική χρησιμότητα αυτών των συστημάτων οφείλεται κυρίως στη δυνατότητα που έχουν να συνδυάζουν πληροφορίες από διάφορα πεδία και να οργανώνουν ολοκληρωμένα πακέτα πληροφοριών κι επίλυσης προβλημάτων. Οι πληροφορίες που εισέρχονται μέσα σ’ ένα σύστημα GIS, είναι οργανωμένες και ταξινομημένες σε συγκεκριμένες δέσμες (layers), οι οποίες συνδυάζονται μεταξύ τους για να δώσουν το προσδοκώμενο επιστημονικό συμπέρασμα (www.esri.com).
Πολλές βάσεις δεδομένων, που μπορούν να εισαχθούν άμεσα στο GIS, μπορούν να δημιουργηθούν από κυβερνήσεις, διεθνείς οργανισμούς, ιδιωτικές εταιρείες, ακαδημαϊκά ιδρύματα και μη κερδοσκοπικούς οργανισμούς. Τα εξελιγμένα συστήματα είναι σε θέση να μετατρέπουν τα διαφορετικά είδη ψηφιακών πληροφοριών σε μορφές τέτοιες που να μπορούν να αξιοποιούνται άμεσα.
Το GIS μπορεί να κατορθώσει να αναμείξει και να διασυνδέσει πληροφορίες που φαινομενικά είναι άσχετες μεταξύ τους. Οι συνδυασμοί χαρτών που σχεδιάζει, μπορούν συνεχώς να αυξάνονται και να εμπλουτίζονται με νέες δέσμες (layers) πληροφοριών. (Fotheringham S., Rogerson P., 1998).
Για να μπορούν να αξιοποιηθούν όλες αυτές οι πηγές πληροφοριών και να εισαχθούν στο σύστημα, θα πρέπει να έχουν μορφές που δεν είναι ασύμβατες μεταξύ τους.
Η ΝΕΑ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΙΑ ΜΕΣΩ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΟΠΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ
Ο κυριότερος λόγος που σχεδιάζονταν παλαιότερα οι χάρτες ήταν για να βοηθήσουν την εξερεύνηση της Γης. Η τεχνολογία των GIS έχει ενισχύσει την αποτελεσματικότητα της παραδοσιακής Χαρτογραφίας (Ormsby T., 2001). Όσο η επιστημονική κοινότητα γίνεται μάρτυρας των επιπτώσεων της ανθρώπινης δραστηριότητας στο περιβάλλον, τόσο το GIS θα αποτελεί ένα αναγκαίο εργαλείο στην προσπάθεια να γίνουν κατανοητές αυτές οι επιπτώσεις σε παγκόσμιο επίπεδο. Ο συνδυασμός πηγών, όπως χαρτών και δορυφορικών εικόνων σε ενιαία μοντέλα, μπορεί να απεικονίσει αποτελεσματικά τις διαδράσεις μεταξύ των φυσικών συστημάτων (www.nasa.gov).
Μέσα από μια διαδικασία που ονομάζεται οπτικοποίηση, ένα GIS μπορεί να παράγει, όχι μόνο χάρτες αλλά και εικόνες, ζωγραφιές, animation και πολλά άλλα οπτικά εργαλεία χαρτογράφησης.
Ίσως τα πιο γνωστά λογισμικά γεωγραφικής οπτικοποίησης είναι το Google Earth και το Googlemaps και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εποπτικά μέσα κατά τη διδασκαλία. Αποτελούν χρήσιμα εργαλεία, καθώς παρουσιάζουν στα παιδιά τον πλανήτη Γη, μέσα από μια ποικιλία εντυπωσιακών εφαρμογών, όπως είναι οι τρισδιάστατες αναπαραστάσεις, οι δορυφορικές φωτογραφίες, η «απόδραση» από τα δεσμά της βαρύτητας, ο σχεδιασμός ταξιδιών κτλ.. Οπτικοποιούν αφηρημένες έννοιες (προσανατολισμός, χάρτης κτλ.), διεγείρουν το ενδιαφέρον του μαθητή και παρέχουν δυνατότητα αλληλεπίδρασης. Τα λογισμικά αυτά παρουσιάζουν χάρτες, προσφέρουν δορυφορική εικόνα, εύκολη αναζήτηση περιοχών, τοποθεσιών, κτιρίων κτλ., καθώς και αναζήτηση σε επίπεδο δρόμων και δυνατότητα εύρεσης περιοχών κατόπιν συγκεκριμένων οδηγιών.
Η ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΜΑΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗ
Η προσπάθεια ένταξης δυο ενδεικτικών λογισμικών γεωγραφικής οπτικοποίησης (Google Earth και Googlemaps) σε μια εκπαιδευτική εφαρμογή πραγματοποιήθηκε στο 1ο Δημοτικό Σχολείο Ταύρου. Επιλέχθηκαν οι ενότητες από το βιβλίο της Γεωγραφίας της Στ΄ τάξης «Γεωφυσική και πολιτική εξέταση της Ευρώπης» (σελίδες 67 – 70 και 75 – 80) και σχεδιάστηκε ο τρόπος εφαρμογής τους σε δυο διαφορετικούς χώρους (τάξη – εργαστήριο πληροφορικής). Η πρώτη ομάδα παιδιών (12 μαθητές) παρακολούθησε μια παραδοσιακή διδασκαλία (ομάδα ελέγχου), με τη βοήθεια του συνηθισμένου εποπτικού υλικού, ενώ η δεύτερη ομάδα μαθητών (12 μαθητές) προσέγγισε την ίδια ενότητα μέσω μιας διαφορετικής πρακτικής (πειραματική ομάδα). Κεντρική θέση στο σχεδιασμό και την εφαρμογή κατείχε το λογισμικό Google Earth. Για να πραγματοποιηθεί η εκπαιδευτική διαδικασία μέσω του λογισμικού, φροντίσαμε ώστε οι μαθητές - ανά δύο - να έχουν πρόσβαση σε ηλεκτρονικό υπολογιστή.
Προσπαθήσαμε να δηµιουργήσουµε ένα μαθησιακό περιβάλλον, το οποίο να κινητοποιεί την περιέργεια των μαθητών, να δημιουργεί καταστάσεις διάδρασης και να ευνοεί τη συνεργατική διερεύνηση (Ράπτης Α. & Ράπτη Α.).
Απαιτούμενος χρόνος: Δύο διδακτικές ώρες
ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟΣ ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΙ ΕΠΙΜΕΡΟΥΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ
Κυριότερος σκοπός αυτής της παρουσίασης του λογισμικού μέσα στα πλαίσια μιας διδασκαλίας ήταν να δώσει το έναυσμα στους μαθητές να συνειδητοποιήσουν ότι η Γεωγραφία δεν είναι σήμερα μια κλειστή επιστήμη με αυστηρά οριοθετημένα πεδία έρευνας, που υποβοηθείται απλώς από μερικές άλλες επιστήμες (Μαθηματικά, Φυσική κτλ.), αλλά έχει εξελιχθεί πλέον σε μια επιστήμη που υιοθετεί συνεχώς διεπιστημονικές προσεγγίσεις. Η επιστήμη αυτή βασίζεται πλέον σε τρεις άξονες, της παραδοσιακής Γεωγραφίας, της Πληροφορικής και των Ανθρωπιστικών Επιστημών.
Πιο συγκεκριμένα οι διδακτικοί μας στόχοι ήταν:
- Να καλλιεργήσουν δεξιότητες προσανατολισμού, ανάγνωσης χάρτη, καθώς και δεξιότητες ανάλυσης, σύγκρισης και ερμηνείας δεδομένων
- Να παρατηρήσουν τη Γη και να εντοπίσουν τις ηπείρους και τους ωκεανούς
- Να προσδιορίσουν τη θέση της Ευρώπης στη γη και να τη συγκρίνουν με τις άλλες ηπείρους
- Να εντοπίσουν τα κυριότερα γεωφυσικά χαρακτηριστικά της Ευρώπης
- Να συζητήσουν την έννοια της κλίμακας και να μετρήσουν αποστάσεις μεταξύ διαφόρων πόλεων
- Να εξοικειωθούν με τη διαδραστική πλοήγηση ενός γεωγραφικού λογισμικού
- Να συνειδητοποιήσουν ότι οι ψηφιακοί χάρτες δεν περιέχουν μόνο τα κλασικά γεωγραφικά στοιχεία, αλλά κι ένα πλήθος πληροφοριών, που προέρχονται από άλλα επιστημονικά πεδία (Peat & Briggs, 2002)
- Να αντιληφθούν ότι στο μέλλον οι επιστήμες δε θα έχουν τόσο αυστηρά οριοθετημένα πεδία έρευνας, αλλά θα υπάρχει μια διαρκής αλληλεπίδραση και διασύνδεση μεταξύ τους (Κεκές 2004)
ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ
Κεντρική θέση στο σχεδιασμό και την εφαρμογή κατείχε το λογισμικό Google Earth. Για τη διερεύνηση του θέµατος αυτού, φροντίσαµε ώστε οι μαθητές να έχουν στη διάθεσή τους πέρα από το σχολικό βιβλίο, πρόσβαση μέσω υπολογιστή στο λογισμικό, χάρτες, υδρόγειο σφαίρα και έντυπο υλικό. Στην αρχή δόθηκε σ’ όλους τους μαθητές ένα ερωτηματολόγιο, με στόχο να ενημερωθούμε για τις πρότερες γνώσεις των μαθητών καθώς και να αναδείξουμε τις ήδη υπάρχουσες για το νέο θέμα που θα παρουσιάσουμε. Κατά τη διάρκεια της διδασκαλίας οι μαθητές εργάστηκαν σε ομάδες των 3–4 ατόμων και συμπλήρωσαν φυλλάδια δραστηριοτήτων. Στις δραστηριότητες προσπαθήσαμε να αξιοποιήσουμε τις βασικές δυνατότητες του λογισμικού. Στην αρχή οι μαθητές εξοικειώθηκαν με την πλοήγηση στις διάφορες ηπείρους και έγινε μια ηλεκτρονική περιήγηση στα αξιοθέατα ευρωπαϊκών πόλεων. Στη συνέχεια ακολούθησε μια δραστηριότητα κεντρικής σημασίας, όπου οι μαθητές συγκέντρωσαν στοιχεία για μια πόλη (Παρίσι) από διαφορετικά επιστημονικά πεδία, δημιουργώντας έτσι δέσμες πληροφοριών (layers) που αποτελούν τη βασική τεχνική των συστημάτων γεωγραφικής οπτικοποίησης. Σε επόμενη δραστηριότητα οι μαθητές επέλεξαν μια διαδρομή από μια πόλη σε μια άλλη (Μαδρίτη – Βιέννη) και ζήτησαν από το λογισμικό να τους σχεδιάσει τη συντομότερη δυνατή. Τέλος, σε άλλη δραστηριότητα οι μαθητές εντόπισαν μέσω δορυφόρου τη θέση του σχολείου τους.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΕΥΝΑΣ
Δόθηκε στους μαθητές ένα ερωτηματολόγιο 18 ερωτήσεων κλειστού τύπου (Μακράκης, 2001), που αφορούσαν το ενδιαφέρον, τη συγκέντρωση των μαθητών και τη διάθεσή τους για συνεργασία. Οι δυνατές απαντήσεις ήταν: «Ναι – Μάλλον Ναι – Μάλλον Όχι – Όχι»
Ακολουθούν τα αποτελέσματα ορισμένων ενδεικτικών ερωτήσεων:
- Στην ερώτηση «Αν θεωρούν το μάθημα της Γεωγραφίας ενδιαφέρον», η πειραματική ομάδα απάντησε «Ναι» σε ποσοστό 55% και η ομάδα ελέγχου απάντησε «Ναι» σε ποσοστό 30%.
- Στην ερώτηση «Αν τους άρεσε ο τρόπος με τον οποίο έγινε το μάθημα», η πειραματική ομάδα απάντησε «Ναι» σε ποσοστό 65% και η ομάδα ελέγχου απάντησε «Ναι» σε ποσοστό 25%.
- Στην ερώτηση «Αν τους άρεσε η εργασία σε ομάδες», η πειραματική ομάδα απάντησε «Ναι» σε ποσοστό 60% και η ομάδα ελέγχου απάντησε «Ναι» σε ποσοστό 50%.
- Στην ερώτηση «Αν θεωρούν ότι η Γεωγραφία έχει στενή σχέση με άλλες επιστήμες» εμφανίζεται σημαντική διαφορά μεταξύ των μαθητών των δυο ομάδων. Η πειραματική ομάδα απάντησε «Ναι» σε ποσοστό 75% και η ομάδα ελέγχου απάντησε «Ναι» σε ποσοστό 40%.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Από τις απαντήσεις των παιδιών συμπεράναμε ότι τα παιδιά της πειραματικής ομάδας έδειξαν μεγαλύτερο ενδιαφέρον κατά τη διάρκεια του μαθήματος, ενθουσιάστηκαν με τη διαφορετική μέθοδο διδασκαλίας και την ενασχόλησή τους με το εκπαιδευτικό λογισμικό.
Ίσως το μεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάστηκε στην απόκλιση που υπήρχε μεταξύ των απαντήσεων των δυο ομάδων, σε σχέση με τη κατανόηση της αλληλεπίδρασης που υπάρχει μεταξύ των διαφορετικών επιστημών. Για τα παιδιά της πειραματικής ομάδας ήταν πολύ πιο εύκολο να το καταλάβουν, μελετώντας τους ψηφιακούς χάρτες του λογισμικού, οι οποίοι περιλαμβάνουν στοιχεία από πολλά επιστημονικά πεδία.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
- Clarke, Keith C., Getting Started with Geographic Information System, Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1997
- Chrisman N., Wiley J. & Sons, Exploring Geographic Information Systems: 2nd Edition, Inc. 2002
- Fotheringham S., Rogerson P., Spatial Analysis and GIS, Bristol, PA: Taylor & Francis, 1998
- Κεκές Ι., Μεθοδολογία επιστημονικής εργασίας, Αθήνα: Ατραπός, 2004
- Μακράκης Β., Ανάλυση δεδομένων στην επιστημονική έρευνα, Αθήνα: Gutenberg, 2001
- Ormsby T., Getting to know ArcGIS desktop, ESRI Press, 2001
- Peat D. & Briggs J., Το Χάος στην καθημερινή μας ζωή, Εκδ. Τραυλός, 2002
- Ράπτης Α.& Ράπτη A., Μάθηση και διδασκαλία στην εποχή της πληροφορίας – Ολική προσέγγιση, & Παιδαγωγικές δραστηριότητες, Αθήνα: Α. Ράπτης, 2004
- Willke H., Εισαγωγή στη Συστημική θεωρία, Εκδ. Κριτική, 1996
- https://www.gis.com
- https://www.esri.com
- https://www.nasa.gov