СОДЕРЖАНИЕ
- Введение
- Глава 1. Отражение роли картографической науки в школьном курсе географии
- 1.1. Основные этапы развития картографии.
- 1.2. Изменение роли картографии в современном обществе.
- 1.3. Место картографии в системе наук.
- Глава 2. Развитие системы картографических знаний, умений и навыков в школьном курсе географии
- 2.1. Картографическая грамотность как составная часть географической культуры учащихся.
- 2.2. Картографические знания и умения в современной школьной географии (анализ учебных программ).
- Глава 3. Разработка (с учетом личного педагогического опыта) усовершенствованной системы картографических знаний, умений и навыков в школьном курсе географии
- 3.1. Усовершенствованная система картографических знаний, умений, навыков и методические условия ее реализации
- 3.2. Проведение и результаты педагогического эксперимента по формированию картографической компетентности в курсе экономической и социальной географии Казахстана 9 класса
- Заключение
- Список использованных источников
Введение
Актуальность. Одной из важнейших задач общего среднего географического образования является формирование картографической грамотности учащихся. Основу картографической подготовки современного человека составляют знания и умения, полученные им в процессе изучения курсов географии в общеобразовательных учреждениях.
Картографические знания и умения сосредоточены преимущественно в курсах географии основной школы. Это связано с необходимостью осуществления картографической подготовки учащихся, независимо от того, получают ли они среднее образование, или ограничиваются девятилетним.
Целью работы является разработка методики использования картографических инноваций в географическом образовании школьников.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- Изучить роль картографической науки в школьном курсе географии;
- Исследовать систему картографических знаний, умений и навыков в школьном курсе географии;
- Разработать на основе личного педагогического опыта систему картографических знаний, умений, навыков и компетенций в школьном курсе географии.
Объект исследования: Процесс географического образования.
Предмет исследования: Формирование у школьников картографических компетентностей в процессе географического образования.
Гипотеза: Эффективность формирования картографической компетентности повышается в результате непрерывного (с 6 по 11 класс) использования на уроках – практических работ с картой.
Методы исследования:
1. Теоретические:
- сравнительный — с целью анализа современного состояния картографической науки и системы картографических знаний и умений в курсах географии общеобразовательных учреждений;
- системно – структурный – с целью определения роли и места предложенной системы в обучении географии;
- статистический — для обработки результатов педагогического
эксперимента.
2. Эмпирические:
- наблюдение за учебным процессом;
- проведение констатирующего, обучающего, контролирующего и сравнительного экспериментов по проверке созданной системы знаний и умений.
Глава 1. Отражение роли картографической науки в школьном курсе географии
Система картографических знаний и умений в курсах географии общеобразовательных учреждений, безусловно, должна отражать состояние картографической науки, участвуя, тем самым, в формировании научной картины мира. Современная школьная география во многом формирует у учащихся устаревшее представление о картографической науке, так как картография в последние десятилетия претерпела значительные изменения. Именно поэтому, первая глава нашего исследования посвящена изучению современного состояния картографической науки, ее роли и места в системе научных знаний.
1.1. Основные этапы развития картографии
Изучение истории картографической науки, основанное, прежде всего, на исследованиях К.А. Салищева [1], позволило выделить основные вехи в развитии картографии. Самые первые картографические произведения появились в первобытном обществе. Свидетельством тому могут служить простейшие картографические изображения у народностей Сибири и Дальнего Востока; американских индейцев и эскимосов; микронезийцев Океании. До наших дней сохранились рисунки, относящиеся к третьему и второму тысячелетию до нашей эры. Известны древние картографические рисунки у народов Древнего Востока и Египта. Первые научные картографические разработки появились в античной Греции — греки установили шарообразность Земли и рассчитали ее размеры, им принадлежат первые картографические проекции и введение в научный обиход меридианов и параллелей. Создателем первого изображения Земли был Анаксимандр из Милета (610 — 546 гг. до нашей эры). Греческие мыслители первоначально представляли Землю в виде диска, плавающего на поверхности океана, однако уже в пятом веке до нашей эры Парменид выдвинул предположение о шарообразности Земли. Большой вклад в развитие картографической науки внес глава Александрийской библиотеки -Эратосфен (276 — 194 гг. до н. э.). Именно он выполнил наиболее близкое к действительности определение длины земного меридиана. В своей работе «География» Эратосфен рассмотрел вопрос о фигуре Земли, о размерах и форме ее обитаемой суши — ойкумены, показав последнюю на карте.
Гиппарх (190 -126 гг. до н.э.) предложил позднее строить карты на сетке меридианов и параллелей, определяя положение точек земной поверхности по широте и долготе. Подробное изложение целей географической науки, как страноведения, а также общую характеристику состояния географических и картографических знаний дал Сграбон (около 63 г. до н.э. — 23 г. н.э.) в своей «Географии» в 17 книгах. В данной работе он обобщил и систематизировал большой фактический материал, известный к тому времени.
Теоретические основы картографии были заложены Клавдием Птолемеем. В своей работе «Руководство по географии» в восьми книгах он почти на четырнадцать столетий предопределил развитие картографической науки. Птолемей, разрабатывая страноведческое направление в развитии географии, представлял его главную задачу в картографическом изображении Земли. Критикуя цилиндрическую проекцию, Птолемей предложил коническую и псевдоконическую проекции, в усовершенствованном виде используемые и в наши дни. Несмотря на то, что Птолемей считал сушу преобладающей по площади над морем, а Индийский океан рассматривал как замкнутый бассейн, работа Птолемея получила признание картографов и приобрела авторитет на долгое время, благодаря богатству фактического материала, продуманностью и строгостью его систематизации.
В IX — X вв. в странах арабского Халифата появились так называемые «арабские карты». Исполнение этих карт было подчинено догмам Корана, запрещавшим изображать людей и животных, поэтому карты чертились как схемы, предельно абстрагирующие действительность, при помощи циркуля и линейки в виде прямых линий и дуг окружностей.
Дальнейший подъем картографии связан с наступлением эпохи Возрождения. В это время развитие торговли способствовало подъему мореплавания, для которого потребовались пособия, помогающие мореплавателям в ориентировке вблизи берегов и в открытом море. Так в обиход вошли компас и навигационные карты — портоланы (XIV-XVI вв.). Типичные портоланы не учитывали шарообразности Земли, вместо меридианов и параллелей портоланы покрывали компасные линии, показывающие направление стран света промежуточных румбов. Большое влияние на развитие картографии оказало изобретение книгопечатания в XV веке, вслед за которым в практику вошли гравирование и печатание книг. В XVI веке в Западной Европе создались благоприятные условия, способствующие развитию картографической науки и производства. Огромное значение для картографирования открытых земель имели предприятия по эксплуатации колоний — испанская «Палата для торговли с Индией», голландская и английская «Ост-Индийские Компании». Эти предприятия располагали специальными картографическими учреждениями, в которых собирался и обрабатывался обширный географический и картографический материал, а также готовились географические карты для собственных судов. Стабильный спрос на географические карты способствовал появлению большого числа частных картографических предприятий. Наибольшую известность среди картографов той эпохи приобрел Герард Меркатор (1512 — 1594 гг.), в основном благодаря своим трем выдающимся трудам — карте Европы 1554 г., большой карте мира «для мореплавателей» 1569 г. и капитальному атласу 1595 г. Меркатор впервые использовал равноугольную цилиндрическую проекцию для карты мира, пояснил ее значение, удобства и способы применения для навигации, положив начало разработке научных методов использования карт. Меркатор применял проекции, сообразуясь с формой и положением картографируемых территорий, а также назначением карты.
Развивалась картография и в России, в связи с этим можно отметить выдающееся творение русских картографов XVI в. — «Большой Чертеж всему Московскому государству», а также работы СУ. Ремезова, в которых собран и систематизирован обширный географический материал («Чертежная книга Сибири» (1701 г.), «Хорографическая чертежная книга» (1697 -1711 гг.), «Служебная чертежная книга» (1702 —1730 гг.) и др.).
Во второй половине XVII — начале XVIII в. картографические работы заняли видное место в деятельности крупнейших академий наук — Парижской, Берлинской и Петербургской. Крупный вклад в науку внесли астрономические и геодезические работы французских ученых по определению формы и размеров Земли. В Англии в 1675 году в целях облегчения определения долгот на море была учреждена Гринвичская обсерватория, сотрудники которой внесли значительный вклад в развитие картографии.
С начала XIX в. для армий оказались необходимыми подробные и точные карты местности, заботы о создании которых взяли на себя военно-топографические службы. В тоже время стали проявляться иные, новые направления картографической деятельности, вызванные к жизни развитием естественных наук; геологии, метеорологии и почвоведения, а также экономики и статистики. Именно с ними связаны многие новшества в картографии; изотермы (А. Гумбольдт, 1817), псевдоизолинии (Н. Равн, 1856), точечный метод, ленты грузо- и пассажиропотоков и др.
В 1902 году австрийский географ Карл Пойкер высказал мысль о становлении картографии в качестве самостоятельной науки о графическом изображении окружающего нас мира. Позднее немецкий географ Макс Эккерт опубликовал картоведческий труд «Наука о картах, исследования и основные положения картографии», в котором в задачи научной картографии вменялось рассмотрение всего многообразия картографических произведений, анализ сущности, задач и целей карт, установление определенных норм, на основе которых практическая картография выполняла построение карт. Методы и процессы изготовления карт, способы их исследования не включались Эккертом в сферу интересов научной картографии.
В 30-е годы XX века широкие исследования по проблемам картографии развернулись в Советском Союзе, где первоначально картографию рассматривали, как науку о методах и процессах составления и воспроизведения карт, а позднее в ней увидели науку о картах как особом способе отображения действительности, о научно-технических методах создания и использования карт, науку об отображении и исследовании природных и общественных явлений посредством карт и других пространственных картографических моделей.
Потребность в картах в годы второй мировой войны и в послевоенное время предопределила развитие интереса к картографической науке в СССР и за рубежом. Постепенно картография достигла такого уровня, когда накопленный методологический и эмпирический материал, внутренняя логика развития обострили проблемы создания общей теории науки. В картографии видели замысел, проектирование и выполнение карт (с исключением из нее задач съемок и сбора исходных данных); формальную науку, обращенную к исследованию методов и правил картографического изображения (таких взглядов на теоретическую картографию придерживались ученые Венского университета); часть информатики, где карты рассматриваются как каналы для передачи пространственной информации; многие видные ученые рассматривали теоретическую картографию на принципах семиотики.
В середине XX века несколько концептуальных научных схем выдвинулись на роль общей теории картографии.
Картоведческая концепция, как теоретическая система, сформировалась в конце 30-х начале 40-х годов [1-5]. В ходе становления и развития данная концепция постоянно уточнялась и видоизменялась одним из ее авторов — К.А. Салищевым, которому принадлежит теория картографических проекций, теория генерализации, теория знаковых систем и способов изображения, теория системного картографирования. Термин «картоведение» в данной концепции приравнен к термину «теория картографии», само оно образует теоретическую основу науки, учебных курсов по картографии и «изучает карты и другие картографические изображения как особый способ отображения действительности, как пространственные модели реальных явлений, исследует свойства и виды картографических изображений, и разрабатывает способы анализа и методы использования карт в научных исследованиях и на практике», «изучает основные этапы и закономерности развития картографической науки и производства»[1]. Картография в данной концепции объединяет картографическую науку и картографическое производство, теоретические исследования и исполнительную техническую деятельность. В ней различают научную, теоретическую картографию и практическую, прикладную.
Высший раздел в схеме логической структуры картографической науки по К.А. Салищеву образует общая теория картографии — учение об ее предмете и методе. Следующие три подраздела определяют основные компоненты картографической науки — учения о карте, как особом способе отображения действительности, теоретические разработки и обоснование методов картографии, теоретические исследования по картографической информатике. История картографии распространяет сферу своих интересов на все стороны картографической деятельности, выделяясь в логической схеме структуры картографической науки в особый раздел.
Разработка К.А. Салищевым концепции картоведения получила свое продолжение в модельно — познавательной концепции картографии. Согласно данной концепции картография — это наука об отображении и исследовании явлений природы и общества — их размещении, свойствах, взаимосвязях и изменениях во времени посредством карт и других картографических моделей. Другими словами, речь идет о познании окружающей действительности, а значит, в центр внимания ставятся содержательные проблемы картографирования природных и социально-экономических геосистем. В своих работах К.А. Салищев выделял три формы картографического познания: создание первичных карт как пространственных моделей фрагментов материального мира с помощью непосредственных исследований и съемок; составление производных карт, сопровождаемое сводкой и генерализацией содержания, трансформацией обозначений и т.п., что приводит к получению качественно новых образцов реального мира; применение готовых карт для научного познания действительности, приобретение знаний с помощью картографических моделей.
В рамках познавательной концепции получили свое развитие и обоснование многие научные направления современной картографии: системное картографирование, синтетическое картографирование, математическо — картографическое моделирование. Одной из главных заслуг познавательной концепции является разработка проблем и принципов использования карт и картографического метода исследования.
В конце 60-х начале 70-х годов XX века на фоне усиления интереса к вопросам теории и методологии в картографической науке возникла концепция метакартографии [2,3,5-7]. Автор данной концепции А.Ф. Асланикашвили обозначил термином «метакартография» общую теорию картографии, которая должна «объединить в единую логико-методологическую систему все ее разделы и обосновать место этой науки в общей гносеологической системе наук» [6].
Метакартография стала первой концепцией, рассматривающей картографию, как естественнонаучную дисциплину. Фундамент данной концепции составили по-новому осмысленные и определенные понятия: предмет познания картографии — объективно существующий порядок взаимного размещения предметов и явлений, природных и общественных, а также временное изменение этого порядка; картография выявляет и «картографически» высказывает пространственные структуры и закономерности сложных пространственных систем взаимодействующих предметов и явлений в их динамике, но не объясняет их; метод познания -картографическое моделирование конкретного пространства явлений природы и общества, заключающие в себе систему специфических картографических форм логических приемов познания — сравнения; анализа и синтеза, абстрагирования и обобщения; объектный язык науки — язык карты, материализующий картографические формы логических приемов, участвующих в моделировании, связи с диалектическим материализмом и его теорией познания (через категорию пространство — времени), а также специальными науками (через язык и метод). Все вышеперечисленные базовые положения развернуты в концепции метакартографии в оригинальную систему следствий. Метакартография не акцентирует внимание на структуре науки. На высшем уровне иерархии помещается общая теория науки — учение о предмете, методе и языке карты (метакартография); на следующем уровне — учение о содержательном арсенале картографии — об исследуемом предмете (картоведение) и учение о методах, технических приемах и средствах оперирования в виде трех взаимосвязанных частей: математической картографии (теории отображения пространственной систем отчета), составления и редактирования карт (теории преобразования и отображения информации об объектах картографирования) и картоиспользования (теории преобразования картографической информации). На третьем уровне представлены связи картографии с другими науками в двух главных ветвях — географической картографии и астрономической (которые в свою очередь делятся на составные части). А.Ф. Асланикашвили констатирует единство между картографией и географией, объясняя это наличием тождественной стороны познания у этих наук — пространственных отношений любых объектов реальной действительности в планетарной пространственно-временной системе отсчета. Картография по А.Ф. Асланикашвили не является частной географической наукой, она с одинаковым правом проникает во все географические науки, являясь необходимой основой их системного единства. Концепция метакартографии оказала огромное влияние на развитие теории картографии, работы А.Ф. Асланикашвили привлекли внимание ко многим теоретическим вопросам, остававшимся ранее вне поля зрения исследователей.
Теоретические поиски в картографии, начатые на Западе в 50-х годах XX века, исходили из коммуникативного понимания сути процессов картографирования. Картография в основном рассматривалась в качестве формальной науки об особом графическом способе фиксации, передачи и распространения пространственной информации безотносительно к ее содержанию. В 70-е годы такое толкование картографии приобрело в странах Запада всеобщее распространение. Теоретическим центром исследований по обоснованию теории картографии на принципах коммуникации была комиссия Международной картографической ассоциации, учрежденная в 1972 году под названием «Коммуникация в картографии». Картографию, сторонники коммуникативной концепции, понимают, как науку о передаче пространственной информации, одну из ветвей информатики [4]. Основные направления теоретических исследований в данной концепции представлены разработкой методов и правил картографического отображения информации, развитием теории автоматизации в картографии, изучением проблем восприятия карт, оценкой потерь информации в каналах связи, совершенствованием карт как средства коммуникации. В разработке коммуникативной концепции приняли участие многие ведущие ученые — Е. Арнбергер, Л. Колачный, А. Робинсон, Б. Петченик, К. Борд, И. Кречмер и др. Данная концепция явилась базисом для формирования многих научных направлений: картографической семиотики, картографической информатики, психофизических исследований по восприятию картографического изображения и др.
На том же научном фоне, что и концепция метакартографии, возникла картология. Эта концепция во многом ориентирована на достижения семиотики и теории информации. Предвестником концепции картологии в нашей стране явилась работа М.К. Бочарова, который понимал под картографией науку о «картографической форме передачи информации» [8], интересы которой лежат в области изучения и разработки информационных (состав, количество), знаково-логических (проектирование систем знаков), технических (нагрузка) и психофизических (читаемость, наглядность, восприятие) аспектов передачи информации посредством карт. Свое развитие картология получила в работах польского профессора Л. Ратайского. Картография по Л. Ратайскому «исследует процессы передачи хорологической информации посредством карты, эффективность этой передачи и ее следствия, т.е. результаты, получаемые, в конце концов, потребителем карты» [4]. Собственно картология в данной концепции составляет теоретическое ядро картографии, ее функциональную систему. Карты авторы данной концепции рассматривают как образно-знаковую запись информации о пространственных распределениях и связях объектов и явлений и одновременно как модель; она относится к группе идеографических способов выражения. Внутренняя структура картографии в концепции выглядит следующим образом: на высшем уровне помещается картология, далее она развертывается в трех основных направлениях: теория картографической передачи информации, картоведение и картографические методы. Связи картографии с другими науками в данной концепции определяются , исходя из задач обслуживания реализации коммуникационного процесса. География и картография связаны постольку, поскольку речь идет о передачи хорологической информации.
Позднее свое место в теории картографии заняла языковая концепция, истоки которой заложены в трудах М. К. Бочарова, Ж. Бертэна, А.Ф. Асланикашвили, Л. Ратайского. Сегодня сторонниками этой концепции являются многие видные ученые — А.А. Лютый, Я. Правда, К. Гроссер и другие.
Главным в данной концепции является понимание картографии, как науки о языке карты, одной из отраслей семиотики, виденье в карте особого текста, составленного с помощью картографической знаковой системы [2,3,4, 8, 9]. Основные теоретические исследования в данной концепции направлены на развитие и совершенствование теории языка карты, его
грамматики, функционирования, методов автоматизированного конструирования картографических знаковых систем и текстов. Основная заслуга сторонников данной концепции состоит в особом внимании к языку карты и картографическим знаковым системам. В 1988г. А.А. Лютый выступил с предложением обозначить теорию картографии термином «картономия», объединяющим «подсистему наук о языке карты, законах его устройства, функционирования и развития, его связях с действительностью, обществом, сознанием и мышлением»[9]. По мнению автора, картономия образует теоретическую подсистему картографии, наряду с подсистемой дисциплин, посвященных технологиям картографических работ.
В последние годы стало очевидным появление геоинформационной концепции, суть которой состоит в понимании картографии, как науки о системном информационно-картографическом моделировании и познании геосистем [3]. Данная концепция интегрирует, с одной стороны, представления о карте, как модели, обладающей уникальными гносеологическими свойствами и мощным эвристическим потенциалом, а с другой — как о средстве аккумуляции, преобразовании и передачи пространственно — координированной информации. Геоинформационная концепция основывается на теории системного картографирования и пронизывает все сферы создания и использования карт.
Наличие в картографии разнообразных концепций благотворно влияет на развитие теории картографии, расширяет диапазон контактов с другими науками — философскими, естественными, техническими, способствует становлению новых научных направлений. Анализ теоретических концепций в картографии, позволяет выявить определенные закономерности. Это, прежде всего переход от взглядов на картографию как техническую науку к географической ее трактовке, а затем в 80-х годах XX века вновь подчеркивание технических аспектов. Во-вторых, это расширение поля интересов картографии. То есть в сферу картографии включаются использование карт и картографическое моделирование, особое значение придается языку карты — графическому изображению информации. В-третьих, единая трактовка картографии уступает место многочисленным толкованиям.
В современной научной литературе существует много примеров анализа теоретических концепций в картографии. Разные авторы неодинаково трактуют концепции и даже насчитывают разное их число. Это связано с тем, что каждый автор сам является сторонником и разработчиком определенной системы взглядов и какой-либо научной школы. Так или иначе, говоря о структуре картографической науки, большинство картографов выделяют несколько дисциплин, образующих основу картографии. Прежде всего, это — общая теория картографии, изучающая общие проблемы, предмет и метод картографии, некоторые вопросы методологии создания и использования карт. Изучение математической основы карт, разработка теорий картографических проекций, методов построения картографических сеток, анализ и распределение искажений на картах — всем этим занимается математическая картография. Разработкой методов и технологий камерального изготовления и редактирования карт занимается дисциплина — проектирование и составление карт. Картографическая семиотика разрабатывает язык карты, теорию и методы построения систем картографических знаков, а также правил их использования. Теория и методы художественного проектирования картографических произведений являются объектом изучения картографического дизайна (оформление карт). Техническая дисциплина — издание карт — изучает и разрабатывает технологию карт, атласов и другой картографической продукции. В задачи экономики и организации картографического производства входит изучение проблем организации и
планирования производства, использование картографического оборудования. Использование карт — данная дисциплина разрабатывает теорию и методы применения картографических произведений в различных сферах деятельности человека. История картографии изучает историю идей, представлений, методов картографии, развитие картографического производства. Задачей картографического источниковедения является разработка методов оценки и систематизации картографических источников, используемых для составления карт. Картографическая информатика, изучающая и разрабатывающая методы сбора, хранения и выдачи потребителям информации о картографических произведениях и источниках. Картографическая топонимика изучает географические названия и их смысловое значение с точки зрения правильной передачи на картах.
Таким образом, логика развития картографической науки, накопленный опыт в области теоретической картографии и развитие ее практической основы свидетельствуют о накоплении к концу XX – началу XXI века предпосылок для перехода картографии на интенсивный путь развития.
1.2. Изменение роли картографии в современном обществе
Анализ современной научной литературы по картографии [2, 5, 10, 11, 12-18, 19-23, 24-28] позволил определить современное состояние картографической науки и перспективные направления ее развития.
Последние десятилетия вошли в историю картографии как период сплошного многоаспектного картографирования стран, крупных регионов и Земли в целом, картографического изучения других планет. В настоящее время достигнуты успехи в картографической инвентаризации природных условий и ресурсов, картографировании населения и хозяйства, различных аспектов взаимодействия общества и природы. «Визитной карточкой» нашего времени стали комплексные и отраслевые тематические атласы, произведения, выполняемые по линии международного сотрудничества. Все это свидетельствует о накоплении определенных предпосылок для перехода картографии как сферы научной и практической деятельности на интенсивный путь развития, который привел ее к качественно новому состоянию и вскрыл новые точки роста.
В настоящее время картография переживает революционный период информатизации. Отличительными чертами современной картографии являются: внедрение компьютеризации в подготовительные составительные и издательские процессы; развитие теоретических основ; улучшение качества картографической продукции; расширение системы карт; широкое применение ГИС с развитыми картографическими подсистемами; использование аэрокосмической съемки как процесса картографирования; применение телекоммуникационных сетей, мультимедиа, системы глобального спутникового позиционирования в приложении к картографированию.
A.M. Берлянт отмечает, что «сегодня новые карты и атласы уже не пахнут типографской краской, а «подмигивают» с экрана яркими огоньками значков и меняют расцветки в зависимости от нашего желания и настроения. Более того, соединение картографии и геоинформатики вызвало к жизни множество новых геоизображений. И очевидно, недалеко то время, когда картографические голограммы создадут полную иллюзию реальной местности, а пейзажные компьютерные модели сведут на нет различия между картой и пейзажным полотном»[15].
Большими возможностями обладают картографические анимации: современные модули анимационных программ способны обеспечить перемещение картографического изображения по экрану, мультипликационную смену карт или диаграмм, изменение скорости демонстрации, возврат к избранному фрагменту карты, перемещение отдельных элементов содержания по карте, их мигание и вибрацию окраски, изменение фона и освещенности карты, «подсвечивание» и «затенение» отдельных фрагментов изображения и т.п. Пристальный интерес вызывает применение в картографии эффектов панорамирования, изменения перспективы, масштабирования всего изображения или его частей, иллюзии движения над картой.
Видоизменяются представления о проекциях, масштабах, разграфке и компоновке, методах составления карт, картографической генерализации и дизайне. Появились гипергеоизображения, сочетающие в себе свойства традиционных карт, космических снимков и компьютерных анимаций.
Удачной альтернативой бумажным атласам стали электронные атласы, позволяющие значительно сократить сроки подготовки, использовать в качестве носителей компакт — диски, карты памяти, применять анимации и мультимедийные средства. Примерами таких атласов служат: атласы для визуального просмотра — «вьюерные атласы»; «интерактивные атласы», в которых можно изменять оформление, способы изображения а также классификации картографируемых явлений, увеличивать и уменьшать изображение; получаешь бумажные копии карт; «аналитические атласы», предусматривающие возможность комбинировать и сопоставлять карты (по своей сути — это ГИС-атласы); и наконец, электронные атласы, размещенные в Интернете — «Интернет-атласы», в структуре которых, помимо всего прочего, обязательно присутствуют средства взаимодействия создателей и потребителей карт.
Современная картография опирается на новейшие научные и технические достижения не только геоинформатики, но и аэрокосмического зондирования. Съемка Земли из космоса позволяет получить значительную часть сведений о пространственных, временных, количественных и качественных характеристиках большинства объектов на земной поверхности. Выполнение таких съемок в несколько раз увеличивает зону обзора изучаемой территории (при использовании сверхширокоугольной аппаратуры на аэросъемочном самолете обзор от трассы полета достигает лишь десятки километров, а с борта искусственного спутника Земли наблюдаемая зона может составлять тысячи километров). Условия космического полета обеспечивают более высокую оперативность сбора картографической информации, по сравнению с аэросъемкой.
Использование материалов космической съемки изменяет технологию изготовления карт. Возможность работы с исходными изображениями различных масштабов позволяет производить прямое картосоставление, минуя переход от крупных масштабов к более мелким. С переходом к мелкомасштабным съемкам отчетливо проявляется естественная генерализация изображения, что заметно облегчает процесс отбора необходимой информации. Космические съемки позволяют получать изображение подводного рельефа, донных грунтов и т. д. На базе аэрокосмических съемок закладываются основы новой науки о биосфере. При комплексном изучении Земли происходит интеграция получаемых сведений, что даёт возможность перехода от инвентаризации к анализу и оценке природного и социально — экономического потенциала территории Земли, представленной как единая геосистема, состоящая из многих подсистем, формируется представление о глобальном развитии и его прогнозировании. Будущее взаимодействия аэрокосмического зондирования и картографии связывается с выводом на геостационарную орбиту спутников, которые смогут в любой момент времени, с заданной периодичностью обеспечивать съемку любой точки земного шара. Сочетание таких спутников, радиолиний с высокой пропускной способностью и автоматизированных систем обработки информации позволяет организовать непрерывное и многоаспектное картографирование поверхности Земли.
Таким образом, все вышеперечисленное свидетельствует об изменении роли картографической науки в формировании научной картины мира, в информатизации общества, в решении, многих проблем, стоящих перед человечеством. Современная картография впитала в себя наиболее значимые достижения в области сбора, хранения и распространения пространственно -координированной информации, что позволило ей выйти на качественно -новый уровень и по новому определить свое место в системе научных знаний.
1.3. Место картографии в системе наук
В современной научной литературе нет единого мнения о месте картографии в системе научных знаний [1,15,23,27,29,30]. Одни авторы относят ее к техническим наукам, другие к естественным, некоторые считают картографию частью геодезии, иные — разделом информатики, третьи — одной из географических дисциплин.
Картография изучает явления, являющиеся предметом исследования других наук, однако использует для этого свой картографический метод. Применение данного метода другими науками повлекло развитие тематических разделов, принадлежащих картографии по методу и другим наукам по предмету исследования. Эти разделы образуют пограничные дисциплины, на которые могут претендовать обе стороны.
Довольно обширны взаимосвязи картографии с циклом геодезических наук. Геодезия, изучающая фигуру, размеры и гравитационное поле Земли, а также методы измерения на ее поверхности, доставляет картографии точные данные о геометрических параметрах Земли и координаты геодезических сетей (эти данные образуют геодезическую основу карт). Фотограмметрия разрабатывает методы определения положения и размеров объектов земной поверхности по наземным аэро — и космофотоснимкам. На стыке этих отраслей знания с картографией располагается топография, цель которой создание первичных крупномасштабных топографических карт, которые так или иначе образуют основу всех географических карт.
Карты особенно широко и эффективно используются географическими науками, располагающимися на стыке естественных и общественных наук. Системное картографирование географической оболочки и ее частей образует географическую картографию. Основой для становления географической картографии, как четко сформулированного научного направления стала модельно — познавательная концепция, согласно которой предмет картографии составляет познание окружающей действительности с помощью карт в качестве моделей действительности. Географическая картография способствовала формированию многих отраслей в науках о Земле — структурной геоморфологии, неотектоники, географии океана, планетологии, глобальной экологии, глобальной тектоники, геохимии ландшафтов и др. Для всех этих наук картография является средством обобщения и отображения фактического материала, инструментом научного моделирования, получения информации, способом представления выводов и практических рекомендаций. Географическая картография входит в комплекс наук о Земле и об обществе, сохраняя при этом прочные связи с техническими науками, а в последние годы и с геоинформатикой.
A.M. Берлянт выделяет следующие аспекты взаимодействия картографии и геоинформатики [19]: тематические и топографические карты — главный источник пространственно — временной информации; основой для географической локализации всей информации, поступающий и хранящейся в ГИС служат системы географических и прямоугольных координат, а так же картографическая разграфка; карты являются основным средством географической интерпретации и организации данных используемой в ГИС информации; картографический анализ – это один из наиболее эффективных способов выявления географических закономерностей, связей и зависимостей при формировании баз данных, входящих в ГИС; картографическое изображение — целесообразная форма представления информации потребителям, а автоматическое изготовление оперативных и базовых карт, трёхмерных картографических моделей — одна из главных функций ГИС. Во всех вышеперечисленных аспектах формирования и функционирования ГИС картографическая составляющая является одной из важнейших. При этом просматривается двухсторонний характер связей: с одной стороны, ГИС опирается на картографические данные, с другой является основой для картографирования.
Взаимодействие с геоинформатикой сказывается на структуре картографии как науки. Некоторые её разделы видоизменяются, появляются новые направления. (В качестве примеров можно привести обновление и трансформацию методов и технологии составления, редактирования, оформления и издания карт, возникновение цифрового картографирования, создание картографических банков данных и др.) Стали развиваться многие пограничные дисциплины, например на границе космонавтики, радиофизики, геодезии и геоинформатики формируется глобальное спутниковое позиционирование.
Не менее важная тенденция развития современной картографии — все более тесное соединение её с аэрокосмическим зондированием. Взаимодействие картографического и аэрокосмического методов исследования, общность приемов извлечения и обработки пространственной информации в картографии и аэрокосмическом зондировании способствовали разработке новой синтетической отрасли знаний, изучающей теорию геоизображений, методы их анализа, преобразования, распознавания и использования в науке и практике — геоиконики, идея которой была выдвинута в 1985 году профессором МГУ A.M. Берлянтом [16]. Геоиконика представляется, по мнению A.M. Берлянта, связующей дисциплиной, соединяющей соответствующие разделы картографии, дистанционного зондирования и машинной графики. Цели и структура геоиконики на современном этапе таковы, что «новое направление выступает как бы надсистемой, охватывающей картографию, дистанционное зондирование и машинную графику. Но диалектика развития и опора на теорию географической картографии приведут в будущем к тому, что геоиконика неизбежно станет частью обновленной и информационной системы картографических дисциплин» [16]. В том же 1985 году A.M. Берлянтом был сформулирован термин «геоизображение» — «любая пространственно — временная, масштабная, генерализованная модель земных объектов или процессов, представленная в графической образной форме» [16]. Необходимость выделения данного термина, A.M. Берлянт обосновал:
- общностью изучаемых объектов;
- наличием общих свойств у всех геоизображений как моделей
действительности; - сходством восприятия и распознавания человеком любых географических образов;
- единством научно — технических приемов и автоматических средств, используемых для анализа, распознавания и преобразования геоизображений;
- необходимостью комплексного комбинированного использования геоизображений при решении научных и практических задач.
Тесные связи картографии с социально-экономическими науками-экономикой, социологией, демографией, историей, археологией, также как и связи с науками о Земле, способствуют развитию тематических разделов в картографии. В экономико-географических исследованиях карты применяются для обеспечения территориального планирования и прогнозирования развития народного хозяйства, изучения районов хозяйственного освоения, процессов урбанизации. Представители многих наук — демографии, социологии, этнографии, политологии видят в картографии не только способ фиксации фактических данных, но и эффективный инструмент исследования.
Связь картографии с логико-философскими науками, теорией познания, теорией моделирования, логикой и системным анализом проявляется при разработке теоретических концепций, знаковых систем, проблем и методов моделирования, системного картографирования. Теоретическая основа картографии базируется на теории и методологии познания, на философских представлениях об отношении знания к окружающей действительности. Правила картографирования, принципы построения легенд и классификаций, все процессы автоматизированного создания и использования карт, сбора, хранения и обработки данных, формирование баз данных, применение ГИС — все это опирается на логику. Особая роль принадлежит семиотике — общей теории знаковых систем: синтаксис картографических знаковых систем, правила их построения, взаимного сочетания и преобразования изучает синтактика; изучением соотношений картографических знаков с обозначаемыми объектами, правил интерпретации знаков и картографических образов занимается семантика; соотношения между знаковыми системами и пользователем карты (анализ законов зрительного восприятия, психофизических моделей чтения карты и т.п.) исследует прагматика.
Математические науки применяются в изыскании картографических проекций, математико-картографическом моделировании, планировании и организации картографического производства.
Техника и автоматика служат для механизации и автоматизации процессов составления, издания и использования карт. Современные автоматические картографические системы представляют собой мощные производственные и научно-исследовательские комплексы, включающие системы ввода (цифрователи, сканеры), компьютеры, системы вывода (дисплеи, графопостроители, печатающие устройства), электронные картометрические устройства и др.
Контакты картографии с технической эстетикой и эргономикой позволяют решать картографическими средствами проблемы формирования гармоничной предметной среды, оптимизировать условия создания и использования карт с учетом достижений инженерной психологии, социологии,, эстетики и т.д. Использование в картографии принципов дизайна и традиций изобразительного искусства, безусловно, повышает эффективность использования картографических произведений в науке и практике.
Таким образом, картографическая наука располагается на пересечении интересов многих областей научных знаний, участвует в формировании научной картины мира и оказывает все возрастающее влияние на многие аспекты жизни современного общества.
Глава 2. Развитие системы картографических знаний, умений и навыков в школьном курсе географии
Система картографических знаний и умений в школьных курсах географии должна соответствовать не только современному уровню развития картографической науки, но и современным целям среднего образования. Существующая ныне школьная картография представляет собой значительно усеченный вариант системы картографических знаний и умений школьной географии, разработанный в 70-е годы XX века. Эта система, созданная в период «онаучивания» школьной географии, имела «сильный крен» в сторону теоретизации картографической подготовки. Современные цели общего среднего географического образования, его личностно — ориентированная и практическая направленность предопределяют необходимость приведения системы картографических знаний и умений в соответствие с основными детерминантами географического образования.
2.1. Картографическая грамотность как составная часть географической культуры учащихся
Основной целью общего среднего образования является формирование всесторонне образованной и инициативной личности, система взглядов, идейно — нравственные, культурные, этические принципы и нормы поведения, которой складываются в ходе учебно – воспитательного процесса. Реализация этой цели в процессе обучения географии происходит посредством формирования у учащихся определенного уровня географической культуры как необходимого компонента общей культуры человека.
Это означает, в первую очередь, что география, наряду с другими школьными предметами участвует в формировании научного мировоззрения учащихся, политехнических и экологических знаний и умений. Оценивая, в данном контексте, роль географии, следует особо подчеркнуть то обстоятельство, что «география — единственный школьный предмет мировоззренческого характера, формирующий у учащихся комплексное, системное и социально-ориентированное представление о Земле как о планете людей [31]. К ведущим мировоззренческим идеям, заложенным в курсы школьной географии, относятся: идеи, отражающие проявление основных черт и законов диалектики в географической оболочке и ее частях, идеи, отражающие проявление законов диалектики в экономико-географической действительности, а также идеи, охватывающие проблему «природа и общество» [32]. Говоря о политехническом потенциале школьной географии, необходимо выделить, во-первых, ее синтезирующие функции как единственного школьного предмета, относящегося и к общественному, и к естественному циклам учебных дисциплин, во-вторых, содержание в школьных курсах географии сведений, относящихся к компетенции других областей научных знаний: геологии, астрономии, экономики и др., а в третьих, немаловажно отметить, методологическое значение приобретаемых в ходе изучения географии умений.
В ряду географических умений особое место занимают картографические умения. Это объясняется значением картографических произведений как пространственно — временных моделей окружающей действительности, усилением их роли как средств передачи пространственной информации в современном обществе и связанной с этим востребованностью умений извлекать пространственно — координированную информацию из различных видов геоизображений. В формировании экологических знаний и умений, география наряду с биологией играет ведущую роль, комплексно рассматривая проблему человек — общество — среда» [32].
Персональный вклад географии в общую культуру заключается, как утверждает В.П. Максаковский, в формировании у учащихся географической картины мира, географического мышления, знакомстве с методами и языком географии [33]. Школьная география, создавая представление у учащихся о географической картине мира, участвует тем самым в формировании научной картины мира как философской формы систематизации знаний об объективной реальности, совокупности научных знаний о мире. Под определением «географическая картина мира» понимается «целостный образ мира, имеющий исторически обусловленный характер и закрепляющий основные объекты и соотношения между ними в том виде, в котором они даны современному географическому познанию» [32]. Научная географическая картина мира заложена в основе научных знаний, полученных и проверенных в процессе исследовательской и практической работы в области современной географии. Географическая картина мира отражает представления человека о природе и обществе, его отношение к ним. Она является, несомненно, основополагающим элементом географической культуры человека. Важное место в географической картине мира занимает одна из «стволовых ветвей» географической науки — картография, охватывающая создание, изучение, а также использование картографических произведений. Современная картография, находящаяся на стыке технических, общественных и естественных наук, играет важную роль в формировании научной картины мира, информатизации общества, решении глобальных проблем человечества и в целом служит показателем уровня развития цивилизации. Картография оказывает влияние на многие аспекты жизни современного общества. Карта может выступать, по Е.П. Аржанову [11], как модель для исследования пространственно-временных отношений, средство ускоренной передачи и восприятия информации, основа для решения конкретных задач, средство упорядочения информации, средство сжатия информации, а также средство хранения и носитель информации.
Представление о следующем компоненте географической культуры — географическом мышлении впервые было заложено в работах Н.Н. Баранского [34,35]: «географическое мышление — это мышление, во-первых, привязанное к территории, кладущее свои суждения на карту, и, во-вторых, связанное, комплексное, не замыкающееся в рамках одного «элемента» или одной «отрасли», иначе говоря, играющее аккордами, а не одним пальчиком» [35]. Впоследствии данное определение географического мышления получило свое развитие в работах И.П. Герасимова, В.М. Котлякова, B.C. Преображенского, Э.Б. Алаева, Я.Г. Машбица, А.Г. Исаченко и др. Академик РАО В.П. Максаковский [33] для характеристики сущности понятия «географическое мышление» выделил подходы: территориальный, комплексный, исторический, типологический, системный, проблемный, экологический, конструктивный и поведенческий. Реализация этих подходов, в большинстве своем, невозможна без знания специфических особенностей основных видов геоизображений и наличия необходимых навыков работы с ними.
Третьим компонентом понятия «географическая культура» выступают, по В.П. Максаковскому, методы географии. В ряду общегеографических методов, находящих свое применение практически во всех подсистемах географических наук, важное место занимает картографический метод. Суть данного метода заключается в использовании карт для получения качественных и количественных характеристик объектов и явлений, анализа их структуры, взаимодействия и динамики. Значение этого метода для географии сложно переоценить, В данной связи, можно привести очень краткое, и в тоже время, емкое высказывание Э.Б.Алаева [36]: «Географично то, что картируется».
Существенный вклад в становление, развитие и популяризацию картографического метода географических исследований внес A.M. Берлянт. Им были выделены основные группы анализа карт [19]:
- описание по картам как способ качественной характеристики явлений, изображенных на карте;
- графические приемы анализа карт;
- графоаналитические приемы — морфометрию и картометрию;
- математико-картографическое моделирование.
Следует отметить, что потенциальные возможности картографического метода исследований постоянно расширяются, метод развивается и совершенствуется, его роль в географической науке и географическом образование возрастает.
В числе других методов географии, тесно связанных с картографией, необходимо назвать количественные методы, в том числе, картометрию и центрографический метод; математические методы; математико-картографическое моделирование — органическое комплексирование математических и картографических моделей для целей конструирования и анализа тематического содержания карт; аэрокосмические методы; геоинформационный метод (геоинформационное картографирование — информационно — картографическое моделирование природных и социально-экономических геосистем на основе цифровых баз данных, ГИС-технологий и географических знаний).
В качестве четвертого компонента понятия «географическая культура» выступает язык географии. Овладение языком географии, по мнению В. П. Максаковского [33], подразумевает знание языка географической науки и языка географической карты. Язык географической науки включает: понятия и термины, в том числе картографические (картографическая проекция, географическая широта, географическая долгота, изолиния, картограмма, картодиаграмма и т.п.); факты, цифры и даты; географические названия; географические представления, в том числе картографические образы — пространственные комбинации картографических знаков, воспринимаемых читателем карты.
Понятие «картографический образ» тесно связано с языком карты. Специфика языка карты и уникальные свойства, формируемых с его помощью картографических образов, нашли свое отражение в работах А.Ф. Асланикашвили[6], А.А. Лютого[9], A.M. Берлянта[19] и др. Язык
карты как целостную систему, по мнению А.А. Лютого[9] образуют совокупности картографических знаков и правил их комбинаций на «карте. Сама же карта представляет собой картографическую знаковую систему, включающую текст карты. Текст карты является, по существу, сложной композицией графических фигур или графических знакоформ, при помощи которых передается информация о расположении, количественных и качественных характеристиках объектов. Географическая карта, как средство хранения и передачи пространственной информации, обладает определенной информационной емкостью. Сочетание
картографических знаков на карте, принадлежащих к разным графическим системам, способствует созданию бесконечного множества картографических образов, что делает информационную емкость карты (объем информации на единицу площади) в сотни раз превосходящей информационную емкость печатного слова.
Рассматривая структуру понятия «географическая культура» можно сделать вывод о важности картографической составляющей данного понятия, фактически о его картографическом фундаменте.
Следует сказать, что понятие «географическая культура» применимо и для характеристики профессиональной культуры специалистов — географов, и для характеристики массовой географической культуры как части общечеловеческой культуры современного цивилизованного общества. Именно массовая географическая культура формируется в процессе изучения школьного курса географии. Различия между профессиональной и массовой географическими культурами выражаются, на наш взгляд, не только в глубине раскрытия структурных компонентов географической культуры, но и в наличии специфических общекультурных задач, стоящих перед средним географическим образованием. Другими словами, массовая географическая культура не является «облегченным вариантом» профессиональной географической культуры.
Картографическая составляющая массовой географической культуры проявляется в, формируемой в процессе изучения географии в общеобразовательных учреждениях, картографической грамотности. Это понятие, по нашему мнению, должно объединять наличие у учащихся теоретических знаний о специфических свойствах основных видов геоизбражений, умение извлекать их них географическую информацию, а также знание расположения, относительных размеров, формы важнейших объектов на земной поверхности и умение создавать простейшие картографические произведения.
К числу важнейших геоизображений, безусловно, следует отнести глобус, формирующий правильное представление о форме Земли, взаимном расположении и конфигурации географических объектов на земной поверхности. Огромное значение имеют географические карты (тематические и общегеографические, в том числе топографические), позволяющие наиболее полно и многогранно отразить географическую действительность. Не менее важными геоизображениями являются планы местности — наиболее часто используемые в повседневной жизни чертежи земной поверхности, а также аэрофотоснимки и космические снимки — важнейшие источники первичной географической информации. Важнейшим умением, которым должен обладать картографически грамотный человек, безусловно, является умение читать картографические произведения, т. е. распознавать географическую действительность по картографическим источникам, выявлять связи и зависимости между отображенными на картах явлениями. Этому умению должны сопутствовать, сформированные в процессе изучения школьной географии, приемы анализа карт: приемы составления описаний по картографическим источникам — поэлементные и комплексные (в результате которых составляются географические характеристики территорий (акваторий)), а также простейшие картометрические приемы. Важным элементом картографической грамотности, также является умение составлять простейшие картографические произведения.
Таким образом, картографическая грамотность подразумевает знание основных моделей земной поверхности, умение использовать их в качестве источников информации и создавать простейшие из них, а также знание географической номенклатуры. Это позволяет считать ее базисной составляющей географической культуры.
Требования к уровню картографической грамотности школьников неоднократно изменялись. Эти изменения были обусловлены, в основном, изменением социального заказа общества к картографической подготовке учащихся.