В днешно време учениците имат възможност да анализират природните явления в реално време, не само да четат за тях. Чрез подходящи дигитални инструменти можем да трансформираме класната стая в център за мониторинг на околната среда, въвличайки младежите в смислен и качествен образователен процес. Нека да разгледаме детайлно практиката „Анализ на пожари“, която цели да развие у младежите умения за анализ на реални визуални данни, да насърчи отговорност към околната среда и осъзнаване на ролята на технологиите в устойчивото развитие. 

Проектът „Анализ на пожари“ е плод на сътрудничеството между двама учители – Антон Атанасов (информатика и информационни технологии) и Димитрина Докимова, която преподава по география и е заместник-директор на МГ „Д-р Петър Берон“, град Варна. В рамките на седмица те реализират проекта с учениците от 10. клас.

Практиката интегрира два учебни предмета – география и информационни технологии. Учениците изследват конкретен случай на пожар в района на село Слънчево, област Варна, като използват сателитни изображения от Sentinel-2, за да определят засегнатите от огъня територии, да проследят степента на изгаряне и възстановяването на растителната покривка в района. 

„Чрез научен подход, дигитални инструменти и актуални данни от космоса ние стимулираме интереса на учениците към географията, екологията и технологиите. Уроците развиха уменията за анализ на данни и интерпретация на визуална информация, които са ключови компетентности в STEM областите“, споделят учителите. 

КАК ДА ПРИЛОЖИМ? 

Практиката „Анализ на пожари“ се реализира в рамките на три учебни часа за една седмица. За да постигнат заложените цели, учениците работят на компютър с реални данни от сателитната платформа Copernicus Browser. 

Стъпка 1. Въведение 

Антон Атанасов въвлича учениците в дейността с въпроса: „Каква информация можем да получим за един пожар от сателитните изображения и можем ли въз основа на тях да прогнозираме бъдещото му разпространение?“. След кратко обсъждане учителят представя проектната задача за седмицата – да направят анализ на пожар, като оценят рисковете от неговото разпространение и прогнозират възстановяването на засегнатата растителност.

Чрез въпроси г-н Атанасов въвежда понятието дистанционни изследвания, видовете сателитни сензори (пасивни и активни) и основните характеристики на изображенията – „пространствена, времева и спектрална резолюция, спектъра на светлината и относителните характеристики, които те разкриват за земната повърхност“.

Въвеждащи въпроси за извличане и надграждане на предметното знание: 

• Какви са основните разлики между пасивните и активните сензори? В какви ситуации е подходящо използването им?
• Какво представлява индексът NDVI? Защо е полезен при наблюдение на растителност?
• Какви са предимствата на сателитните системи пред безпилотните самолети и дроновете при мониторинг на природни явления?
• Как се използват спектралните ленти на Sentinel-2 (например B5, B8, B12) при откриване и анализ на пожари?
• Какви потенциални приложения на дистанционните изследвания могат да бъдат развити в бъдеще с помощта на изкуствен интелект и автоматизация?
• Какви трудности могат да възникнат при анализа на сателитни изображения и как могат да се преодолеят?

С всичко това, казано и разяснено, преподавателският екип и десетокласниците продължават към същинската проектна дейност. 

Стъпка 2. Изследователска задача в европейската сателитна програма Copernicus

Заданието на учениците има широк обхват. Затова г-н Атанасов и г-жа Докимова подготвят работен лист, който да насочва младите анализатори. Задачата е разделена на 6 подзадачи. „Те започват с търсене на информация за събитието в медиите, за да разберат географския контекст и времевите рамки на пожара. След това навигират до района в Copernicus Browser, където подбират подходящи сателитни изображения според датата, наличността на снимки и покритието с облаци“, споделя учителят по информационни технологии.

• Дейност 1. Избор на дата 

Тук десетокласниците подбират подходящи кадри – преди и след пожара. За да се ориентират в програмата, г-н Атанасов им разяснява как да достъпят до календара и какво означават различните цветове в него: 

• бял фон – няма изображения;
• сив фон – има изображения, но са покрити с облаци;
• очертана дата – има изображения;
• цветен фон – активна дата. 

Снимка 1. Екранна снимка с насоки за работа, подготвени от Антон Атанасов

• Дейност 2. Избор на индекс и честотни филтри

Следва учениците да използват готовите индекси на платформата, за да получат информация за различни детайли. За да разберат задачата, преподавателят по информатика разяснява: „Всеки индекс е комбинация от различни спектрални ленти, които позволяват да открием определени характеристики на района – растителност, влага, водни повърхности или замърсяване на въздуха. Разбирането на индексите дава възможност да направим точни наблюдения и оценки при работа с изображения от Sentinel-2. Лентите B2, B3 и B4 съответстват на основните цветове на видимата светлина за човешкото око – син, зелен и червен. Лентите от B1 и от B5 до B12 са невидими“.

• Дейност 3. Открояване на детайли

В рамките на тази задача, младежите очертават полигони на засегнатите от пожара територии и използват „изображения с условен цвят“, за да изпъкнат изгорелите зони, димът и следите от активен огън. 

Снимка 2. Ето как изглежда очертан полигон

• Дейност 4. Измервания и анализ 

Тук гимназистите прилагат инструменти за очертаване и измерване, за да определят каква е площта на засегнатата зона.

• Дейност 5. Сравнение във времето

Използвайки инструмент за наслагване и сравнения на изображения, десетокласниците имат възможност да отчетат какви са промените в растителната покривка преди пожара и след него.

• Дейност 6. Създаване на собствена визуализация

За финал на технологичната част, младежите изграждат собствени формули с условни цветове или индекси. Целта е да визуализират степента на увреждане на района и неговото възстановяване. 

Стъпка 3. Географски анализ

След дигиталната част на проекта следва кратка географска дискусия. В нея младежите използват научни термини в контекста на пожара и оценяват риска от разпространение на пламъците на базата на спецификите на района. 

„Г-жа Докимова и учениците обсъдиха, че релефът, растителността и подстилащата повърхност са ключови фактори за разпространение на пожарите“, споделя учителят Атанасов.

Стъпка 4. Дискусия

Практиката завършва с дискусия относно трудностите при работа със сателитни изображения и потенциалните приложения на подобни технологии в екологията и географията. 

ЗАЩО ДА ОПИТАМЕ?

Практиката „Анализ на пожари“ предоставя на учениците достъпна и неутрална среда за учене. Благодарение на работния лист, подготвен от учителите, младежите работят индивидуално със собствено темпо. Това насърчава всяко дете да се включи в дейностите, независимо от традиционното схващане за напредналост. 

Проектните дейности разширяват представите на учениците за приложението на учебния материал, залегнал в двата предмета. Това повишава тяхната мотивация за учене, като междувременно води до припознаване на природата като ценност.

Иновация

Практиката предлага активно изследователско и приложно обучение, което се основава на реални данни, съвременни технологии и актуални примери. Вместо да работят с готови, но стари географски карти или примери, които са далеч във времето и пространството, учениците анализират актуални сателитни изображения и пожар, възникнал в същата година в тяхната област – Варна.

Преподавателите прилагат мултидисциплинарен подход, за да свържат знанията по география, физика, биология, математика и информатика. Учениците не просто възприемат готови факти, а формират умения за критическо мислене, анализ на данни и работа с научни методи от различни сфери.

„Избрахме подход, който насърчава ученето чрез откриване и развива ключови компетентности в дигиталната грамотност“, разказва Антон Атанасов.

Резултати

„Цялостно отчитаме напредък в ориентацията в изгледа от „птичи поглед“ и работата с инструменти за чертане в компютърни карти. Тези умения са приложими и в други платформи, с които учениците работят, например ArcGIS, BGMountains, GPX Studio. Учениците, които се справиха успешно със задачата, придобиха увереност за анализ на други видими от космоса явления, които могат да настъпят в бъдеще“, споделя учителят. 

Преподавателският екип наблюдава проактивност сред някои ученици. Те търсят методи за оцветяване и визуализация на сурови данни от сателитни филтри, източници на данни с по-висока резолюция и портали за сателитен мониторинг, които показват други показатели, включително замърсяване на въздуха. Тези допълнителни действия на младежите свидетелстват, че задачата е ангажираща и завладяваща.

Приложимост 

Практиката може да бъде приложена за изследване на проблеми от различно естество, например мониторинг на водни басейни и свързаните с тях процеси. Г-н Атанасов споделя своя идея за подобен проект: „При анализ на язовир Цонево учениците ще разгледат как сезонните промени и потреблението на вода влияят върху нивото на водата, докато при язовир Жребчево бихме акцентирали върху туристическия аспект – кога „Потопената църква“ е достъпна по суша и кога само по вода“.

Учителите споделят, че практиката позволява надграждане чрез включване на повече сателитни източници, изчисляване на дългосрочни тенденции и използване на реални климатични данни за прогнози.