Geografické informační systémy (GIS) se staly nenahraditelným nástrojem v životě každého člověka. Používáme je například při plánování výletů, při navigaci v autě, při sledování a předpovídání počasí, k získávání informací o dopravě nebo o majetku při nahlížení do katastru nemovitostí. Od března 2020 v souvislosti s epidemiologickou situací můžeme také vidět výstupy z GISů ve formě map objevujících se pravidelně v médiích. Tyto mapy nás přehledně informují o tom, odkud a kam se virus SARS-CoV-2 šíří, o počtu nakažených osob, o tom, kam můžeme cestovat a s jakými omezeními apod. GISy nám umožňují nejen tyto prostorové jevy vizualizovat, ale také modelovat a předpovídat.
GISy skrývají velký potenciál pro budoucnost výuky na základních i středních školách, přesto je využívání GIS v prostředí českých škol stále v počátcích. Výuka GIS není dostatečně podpořena kurikulárními dokumenty ani metodickými materiály. V příspěvku nabízíme jednu z možností, jak efektivně zapojit a využít geografické informační systémy již na základní škole při řešení problémově orientovaných úloh v hodinách zeměpisu.
Co je GIS
GIS můžeme definovat jako informační systém, který pracuje s geografickými daty a je určený k analýze a interpretaci prostorových dat (více například zde: https://www.esri.com/en-us/what-is-gis/overview). Je to systém, který využívá široká škála odvětví lidské společnosti: veřejná správa, architekti a projektanti, správci sítí a mobilní operátoři, dopravci a logistické firmy, krizový management, lesníci a zemědělci, armáda, pojišťovny, meteorologové, těžaři, plynaři a další profese.
Mezi základní komponenty GIS patří data, hardware, software, metody využití a lidé (Lemmens, 2011) viz obr. 1.
Obr. 1. Komponenty GIS (autor obrázku O. Kvarda)
Geografické informační systémy výrazně ovlivnily geografii jako obor. Usnadnily práci nejen kartografům, ale zároveň jsou nástrojem pro další obory, které potřebují ve své práci mapové výstupy. V Konceptu rozvoje digitální gramotnosti a informatického myšlení dětí a žáků (2020) se uvádí, že pokud určitá digitální technologie ovlivní činnosti a postupy v daném oboru, pak je nutné revidovat a upravit také vzdělávací cíle daného oboru a daný nástroj implementovat do výuky. Domníváme se, že v případě GISů tomu není jinak. GIS můžeme chápat jako nástroj, který u žáků rozvíjí nejen digitální gramotnost, ale také geografické myšlení a mapové dovednosti.
Zakotvení GIS v českých kurikulárních dokumentech
Rozvíjení dovedností, které jsou uplatňovány při práci s GIS, jednoznačně naplňují cíle Strategie vzdělávací politiky ČR do roku 2030+ (2020). V Rámcovém vzdělávacím programu pro základní školy (2021) (dále jen RVP ZV) však nejsou GISy explicitě zmíněny. Z tohoto důvodu se povinně nepromítají ani do kurikula na jednotlivých základních školách. Nově jsou však v RVP ZV zavedeny tzv. digitální kompetence. Domníváme se, že jejich naplňování lze vhodně propojit právě s výukou GIS.
Práce s prostorovými daty či mapou je explicitně spojena se vzdělávacím oborem Zeměpis, konkrétně pak s tematickým okruhem „Geografické informace, zdroje dat, kartografie a topografie“. V ideálním případě by měly GISy fungovat spíše jako integrátor obsahu geografického učiva. Na příkladu českého kurikula, které pro výuku zeměpisu stanovuje sedm tematických celků, by měl tematický celek Geografické informace, zdroje dat, kartografie a topografie (kam spadají také GISy) sloužit jako článek propojující prostřednictvím map a digitálních nástrojů všechny ostatní tematické celky.
Určité možnosti zavedení GIS do výuky nabízí revize RVP ZV z roku 2021 také v zavedené nové vzdělávací oblasti „Informatika”. Při propojení vzdělávacích oblastí Informatika a Zeměpis se tak otevírají široké možnosti práce s (geo)informačními technologiemi.
Využití ArcGIS Online
Při práci s GISy na základních školách lze využívat nespočet aplikací a softwarů. Cílem příspěvku však není představit pestrou paletu těchto GIS nástrojů. Zaměříme se na nejvyužívanější systém ArcGIS navržený firmou Esri, který obsahuje aplikace, jež lze vhodně využít také v prostředí základní školy. Nejen v době distanční výuky učitelé ocení, že není nutná instalace softwaru, ale je možné pracovat s online verzí, tzv. ArcGIS Online. ArcGIS Online obsahuje základní nástroje GIS (vyhledávání lokalit, měření vzdáleností či změnu tématické vrstvy), umožňuje tvořit vlastní mapy, ale obsahuje také celou řadu analytických nástrojů, které lze vhodně využít při řešení problémově orientovaných geografických úloh (Mašterová, 2020).
ArcGIS Online je dostupný na internetu (najdete jej pod odkazem zde: https://www.arcgis.com/index.html). Jeho ovládání je jednoduché a obsahuje širokou škálu geografických dat (Vorlová, 2014, s. 19). Zmíněná pozitiva ArcGIS Online činí tento nástroj vhodným pro výuku nejen zeměpisu, ale i dalších předmětů (např. přírodopisu, informatiky či dějepisu). Benefitem ArcGIS Online je také rozhraní v českém jazyce, což nestaví bariéru pro žáky, kteří neovládají anglický jazyk (Mašterová, 2020, s. 21).
ArcGIS Online můžeme využívat dvojím způsobem, buď jako veřejný uživatel, nebo jako uživatel v rámci organizace. Veřejný účet je sice zdarma, ale má omezenou funkčnost. Pro školy je licence s názvem ArcGIS for Schools Bundle, která je pro školy zcela zdarma. Firma ARCDATA PRAHA poskytuje technickou podporu pro učitele, kteří se rozhodnou využívat produkty od firmy Esri (Vorlová, 2014, s. 22).
Řešení problémově orientovaných úloh v prostředí GIS
Tématu zařazení problémově orientované výuky s využitím GIS do školní praxe není věnována taková pozornost, jakou by si tyto výzvy geografie zasloužily. Proto se těmto tématům věnujeme a nastíníme možnost, jak propojit GIS a řešení problémů skrze učební úlohy. Ve výuce zeměpisu je možné zapojit problémově orientované vyučování mimo jiné také z důvodu interdisciplinárního charakteru, protože právě v zeměpise lze vhodně propojovat vztahy mezi přírodním a společenským prostředím. Jak bylo výše zmíněno, GISy sice nejsou v RVP ZV přímo zakotveny, ale najdeme zde kompetence k řešení problémů, kdy žák plánuje způsob řešení, vyhledává informace vhodné k řešení problémů a je také schopen obhájit svá rozhodnutí (RVP ZV, 2021).
Učební úlohu můžeme obecně definovat jako jakoukoliv činnost zadanou pedagogem, kterou žáci vykonávají a při které rozvíjí různé schopnosti a dovednosti, jako například schopnost osvojovat si myšlenkové operace potřebné k řešení problémů (Kalhous & Obst, 2002, s. 329). Zeměpis umožňuje zařadit takové úlohy, které mohou reprezentovat reálný problém, což upoutá pozornost žáků (Weiss, 2017, s. 206).
V určité fázi řešení problémové úlohy mohou do řešení vstupovat digitální technologie, které práci usnadňují či zefektivňují (Klement et al., 2017). Piotrovska et al. (2019, s. 78) dodávají, že využívání GISů u žáků rozvíjí kompetence pro řešení problémů. Bednarz (2004) mezi dovednosti rozvíjené při práci s GIS řadí práci ve skupině, při níž řeší problémy skutečného světa.
Propojení GIS a problémové úlohy je tedy vhodné a ukazuje se jako jedna z cest, jak GIS zapojit do výuky na školách (Mašterová, 2020).
Konkrétní příklady úloh
V rámci diplomové práce (Mašterová, 2020) byly vytvořeny celkem čtyři problémové učební úlohy využívající výše zmíněný geografický informační systém ArcGIS Online. Při řešení těchto úloh je nutné využít analytických nástrojů, které jsou součástí licence ArcGIS for Schools Bundle.
V daných učebních úlohách žáci využívají znalostí z jiných předmětů, než je zeměpis. Při řešení úloh žáci aplikují kromě znalostí a dovedností získaných v informatických předmětech také znalostí z fyziky, chemie, přírodopisu, dějepisu či výchovy k občanství. Tím se prohlubují mezipředmětové vazby.
Učební úloha č. 1: Rozhledna
Tato učební úloha je z GIS pohledu založena zejména na analýze viditelného povrchu. Žáci pomocí webové mapy a analytických nástrojů ArcGIS Online vyřeší úlohu, která je zaměřena na přírodní lokalizační faktory – reliéf, lesní typy a geologie a socioekonomické lokalizační faktory – zástavba města a památky města. Žák je při řešení tohoto problému postaven do role zaměstnance kraje a má zvolit několik vhodných lokalit pro stavbu nové rozhledny a na základě analýzy provést konečný výběr jedné z nich. Tato učební úloha byla ověřována na základní škole pro modelové území Jihočeského kraje, avšak v návodu pro učitele je uvedeno, jak tuto úlohu přetvořit na libovolné město či zvolený kraj. V úloze je kladen důraz na mezipředmětové vztahy, zejména s přírodopisem.
Obr. 2: Mapový výřez úlohy „Rozhledna” – viditelné části města z rozhledny s vyznačenými zajímavostmi
Učební úloha č. 2: Vodní tok
Při řešení této úlohy si žáci osvojí nebo se seznámí s pojmy týkajícími se vodního toku a hydrosféry. Úlohu lze zařadit dle tematického plánu obvykle v 6. třídě. Na základě otázek a úkolů žáci definují pojem povodí vodního toku a určí průběh toku pomocí analytického nástroje „Sledovat po proudu”. Žáci plní dílčí úkoly, které se týkají těchto pojmů z hydrosféry: úmoří, povodí, ústí, pramen vodního toku a řád vodního toku. Součástí úlohy je také zjišťování zeměpisných souřadnic.
Obr. 3: Mapový výřez úlohy „Vodní tok” – analýza sledování po proudu
Učební úloha č. 3: Havarijní plánování
Učební úlohu Havarijní plánování je možné zařadit do výuky chemie (téma Mimořádná událost) nebo fyzika (energie). V zeměpise je vhodné tuto úlohu zařadit při výuce o energetice Česka nebo o ochraně člověka při ohrožení zdraví a života. Cílem úlohy je pomocí analytického nástroje „Obalové zóny” vytvořit nové zóny havarijního plánování pro jadernou elektrárnu Temelín. Žáci se seznámí s pokyny při evakuaci osob při radiační havárii, avšak stejné principy platí i pro evakuaci při jiných živelných pohromách.
Obr. 4: Mapový výřez úlohy „Havarijní plánování” – zóny havarijního plánování JE Dukovany
Učební úloha č. 4: Prohlídka města
V této úloze mají žáci za úkol naplánovat trasu prohlídky města pro svého kamaráda. Žáci vyberou zajímavá místa ve svém městě, která svému kamarádovi chtějí ukázat. Vybrané zajímavosti/místa kategorizují podle účelu využití. Pomocí analytických nástrojů ArcGIS Online navrhnou nejkratší pěší trasu mezi těmito zajímavostmi. Žáci vytvoří také trasu bez využití tohoto analytického nástroje a porovnají oba výsledky. Tato úloha je koncipována pro výuku o regionu místa bydliště.
Obr. 5: Mapový výřez úlohy „Prohlídka města” – naplánovaná trasa prohlídky
Více příkladů úloh můžete prostudovat na této stránce: https://storymaps.arcgis.com/stories/ae49b931fe724e85893ef2d48ae367e2. Součástí představených učebních úloh je návod pro žáka, metodický list pro učitele a návod pro učitele.
Doporučení pro práci s úlohami
Vhodnost zařazení představených učebních úloh bylo ověřeno v rámci diplomové práce (Mašterová, 2020) na ZŠ. Při testování se ukázalo, že učební úlohy motivují žáky, zvyšují zájem o zeměpis, a žáci v úlohách spatřují praktické využití v reálném životě. Níže zmíněná doporučení vychází z ověřování:
Další pozitiva, ale i úskalí vás čekají shodně, jako při práci s jakýmikoliv technologiemi ve výuce.
Závěr
Geografické informační systémy jsou jednou ze současných výzev pro výuku geografie nejen v Česku. Inspirovat se zahraničními zkušenostmi můžete například zde: https://www.gilearner.ugent.be/. Výzkumy ukazují, že GISy zvyšují zájem studentů o zeměpis a předměty s ním souvisejícími. GISy jsou také důležitým prvkem pro environmentální vzdělávání (Bednarz, 2004). Fargher (2017) dodává, že pokud jsou GISy úspěšně používány, podporují prostorovou představivost, umožňují snadnější vizualizaci geografických jevů a v neposlední řadě mohou být vhodným doplňkem pro práci v terénu. Kromě prostorového myšlení je při práci s GISy rozvíjeno také kritické myšlení.
GISy nám mohou podat odpovědi na nejrůznější otázky týkající se interakce přírody a společnosti. Představují moderní a perspektivní nástroj, který umožňuje podívat se na planetu Zemi, ale i na místní region novým, netradičním pohledem, získaná prostorová data efektivně zpracovávat a interpretovat. Využívání těchto nástrojů se stává zásadní dovedností každého jedince.
Literatura
Bednarz, S. W. (2004). Geographic information systems: A tool to support geography and environmental education: A tool to support geography and environmental education. Geojournal, 60(1), 191–199.
Fargher, M. (2017). GIS and the Power of Geographical Thinking. In The Power of Geographical Thinking (s. 151–164). Springer International Publishing.
Kalhous, Z., & Obst, O. (2002). Školní didaktika (1 vyd.). Praha: Portál.
Klement, M., Dostál, J., Kubrický, J., & Bártek, K. (2017). ICT nástroje a učitelé: adorace, či rezistence: adorace, či rezistence. Olomouc: Univerzita Palackého.
Koncept rozvoje digitální gramotnosti a informatického myšlení dětí a žáků. 2020. [online]. Praha: Národní ústav pro vzdělávání. Dostupné z http://www.nuv.cz/t/koncept-rozvoje-digitalni-gramotnosti-a-informatickeho
Lemmens, M. (2011). Geo-information. Technologies, Applications and the Environment. Springer Netherlands.
Mašterová, V. (2020). Využití analytických nástrojů ArcGIS Online v učebních úlohách. (Diplomová práce). Dostupné z https://is.muni.cz/th/d4aw0/DP_Masterova.pdf
Piotrowska, I., Cichoń, M., Abramowicz, D., & Sypniewski, J. (2019). Challenges in geography education – a review of research problems. Quaestiones Geographicae, 38(1), 71–84.
Strategie vzdělávací politiky ČR do roku 2030+. (2020). [online]. Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy. Dostupné z https://www.msmt.cz/vzdelavani/skolstvi-v-cr/strategie-2030
Vorlová, S. (2014). ArcGIS Online a jeho využití (nejen) při výuce. Arcrevue, 23(4), 19–23.
Weiss, G. (2017). Problem-Oriented Learning in Geography Education: Construction of Motivating Problems. Journal Of Geography, 116(5), 206–216. Dostupné z https://doi.org/10.1080/00221341.2016.1272622
Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. (2021). In Národní ústav pro vzdělávání. Praha: NÚV. Dostupné z http://www.nuv.cz/t/rvp-pro-zakladni-vzdelavani
Mgr. Vendula Mašterová
je studentkou doktorského studijního programu Didaktika geografie na Pedagogické fakultě Masarykovy univerzity. V rámci svého studia se zabývá zejména využitím geografických informačních systémů ve výuce.
Kontakt: masterova@mail.muni.cz
Mgr. Mísařová Darina, Ph.D.,
působí na Katedře geografie Pedagogické fakulty MU se zaměřením na didaktiku geografie, kartografii a geoinformatiku. Je hlavní řešitelkou projektu TAČR TL02000142 Implementace geografických informačních systémů do výuky na základních a středních školách (1/2019 –12/2021).
Kontakt: misarova@ped.muni.cz
[1] Příspěvek je součástí projektu řešeného na Katedře geografie Pedagogické fakulty MU podpořeného Technologickou agenturou ČR (TL02000142) s názvem „Geografické informační systémy ve výuce na ZŠ a SŠ“. Cílem projektu je podpora výuky GIS na ZŠ a SŠ a rozvíjení kompetencí pedagogů v oblasti didaktické transformace odborných a informačně-technických poznatků.
Zvládání chování žáků se z mezinárodních výzkumů dlouhodobě ukazuje jako jedna z nejnáročnějších činností v rámci výuky jak pro studenty učitelství, tak pro začínající i pokročilé učitele (Paramita, Anderson & Sharma, 2020; OECD, 2019). Výzkum v České republice potvrdil, že přes 50 % začínajících učitelů považuje zvládání chování žáků za oblast, kde by potřebovali největší podporu (Juhaňák a kol., 2018).
(Vyšlo v časopise Komenský 148/1)
Článek pojednává o iniciativě, kterou zaměřujeme na podporu absolventů Pedagogické fakulty UK v jejich adaptační fázi pedagogické kariéry.
(Vyšlo v časopise Komenský 148/1)