Содержание

Краткое представление концепции и идеи инновационного образовательного проекта (с указанием НПА федерального, регионального и локального уровней, направлений государственных программ в сфере образования)

Основная идея образовательного проекта заключается в разработке и реализации комплекса мероприятий, направленных на формирование у обучающихся качественно нового уровня цифровых компетенций, связанных с анализом, синтезом и интерпретацией геопространственной информации для целей решения практических задач планирования устойчивого развития территорий. Тематика разрабатываемых и реализуемых образовательных мероприятий направлена на получение обучающимися навыков:

• тематической интерпретации данных ДЗЗ (глубокое обучение (Deep Learning), сверточные нейронные сети и др.) для решения задач обновления и верификации баз пространственно распределенных данных, реализации мероприятий в области оптимизации сельского хозяйства, градостроительства, предупреждения развития природных и техногенных чрезвычайных ситуаций и др.;
• обработки и анализа геоданных в структуре цифровой ИПД;
• использования облачных геоинформационных технологий для оптимизации процесса сбора, хранения и анализа геоданных;
• проектирования геопортальных систем для обеспечения процесса информационной поддержки принятия управленческих решений профильными органами государственной и муниципальной власти, организациями.

Инновационный образовательный проект призван стать стержневым в системе непрерывного образования в условиях больших вызовов научно-технологического развития России, обеспечивая формирование у обучающихся востребованных цифровых компетенций для решения актуальных задач тотального внедрения геопространственных данных в практику принятия управленческих решений в области оптимизации взаимодействия природных, социальных и производственных систем регионов.

Инновационный образовательный проект нацелен на реализацию междисциплинарного подхода, основанного на синтезе естественно-научного и технического знания, традиций и новейших тенденций цифровизации различных отраслей науки и практики. Команда авторов проекта стоит на принципах сотрудничества ученых, студентов, специалистов-практиков, осуществляющих свою деятельность в области землеустройства, кадастров, экологии, геоинформационного картографирования, IT-технологий, сельского хозяйства, строительства, государственного и муниципального управления, изучения этнокультурных и социальных особенностей регионов и др. Важнейшей задачей проекта является ведение образовательной деятельности в среднеобразовательных учреждениях.

Краткое описание инновационного образовательного проекта

Создаваемый инновационный образовательный проект формирует у обучающихся наиболее востребованные компетенции, необходимые для решения стратегических задач устойчивого развития на всех уровнях взаимодействия природы и общества:

• знания, умения и навыки получения, обработки, анализа и интерпретации больших объемов пространственно распределенных геоданных, в том числе с использованием данных ДЗЗ;
• навыки использования методов математического и геоинформационного моделирования, глубокого обучения (Deep Learning), сверточных нейронных сетей и др. для целей оперативного картографирования и мониторинга состояния природных, социальных и производственных систем региона;
• навыки использования геоинформационных и космических технологий для решения задач информационного сопровождения природно-социально-производственных систем, прогнозирования и развития региональных и локальных геоэкологических проблем, природных и техногенных чрезвычайных ситуаций.

Определение инновационности, новизны образовательного проекта

Новизна предполагаемых результатов в контексте научно-методического обеспечения образовательного проекта заключается в:

• формировании междисциплинарного подхода к систематизации пространственно-распределенных данных, основанном на интеграции естественно-научного, технического и гуманитарного знания. Предлагаемый подход основан на детальном анализе и обобщении разнородной информации о природных (геологическое строение и минерально-сырьевые ресурсы, рельеф, климат и приземные слои атмосферы, поверхностные и подземные воды, почвы, растительность и животный мир, ландшафты), социальных (географическая дифференциация плотности населения, рождаемости, смертности, состояние медико-демографической ситуации, возрастной, половой и возрастной структуры, национального состава) и производственных (пространственное размещение промышленных предприятий, сельскохозяйственных производств, транспортной инфраструктуры, объектов образования, культуры, спорта, торговли, предприятий питания, средств размещения и др.) системах, структуре землепользования (система кадастрового деления, включая сведения о кадастровой оценке объектов недвижимости), объектах природного и культурного наследия (особо охраняемые природные территории, редкие и исчезающие виды растений и животных, ключевые орнитологические территории международного значения, памятники археологии, истории, архитектуры и искусства федерального и регионального значения), экологических проблемах (проявление деструктивных экзогеодинамических процессов, экологическое состояние поверхностных и подземных вод, структура экологического каркаса и др.);
• разработке и апробации алгоритмов картографирования региона на базе технологий автоматизированного дешифрирования многозональных космических снимков с последующим внедрением в образовательный процесс. Предлагаемые для внедрения в образовательный проект решения основаны на использовании существующих систем кластеризации космических снимков (IsoData, метод древовидного классификатора, вычисление вегетационных индексов и др.), так и на разработке алгоритмов синтетического картографирования и анализа геоэкологических процессов на основе анализа яркостных характеристик данных ДЗЗ с использованием ансамбль-систем и глубокого обучения (Deep Learning). Апробация данных алгоритмов на хорошо изученных научно-образовательных тестовых полигонах, включая подготовку учебно-методических пособий по тематической интерпретации данных ДЗЗ, позволит экстраполировать полученные знания для подготовки и обновления баз данных и электронных карт региональной геоинформационной системы;
• проектирование и организация качественно нового геопортального решения по визуализации и распространению всего комплекса географической информации о природных, социальных и экономических процессах для принятия управленческих решений в области устойчивого развития для широкого круга лиц и развертыванию научно-образовательного процесса после периода реализации инновационного образовательного проекта.

Основными блоками технической поддержки Федеральной инновационной площадки «Цифровые технологии в образованиидля планирования устойчивого развития регионов» являются региональная географическая система «Мордовия» и геопортал «Природное и культурное наследие Республики Мордовия». Соответственно выделяются: 1) система анализа и синтезапространственных данных; 2) облачные центры хранения пространственных данных; 3) геопортальные системы. Модель отражает вектор движения цифровой информации от ученых и специалистов к пользователям информационных ресурсов.

Мероприятия, проведенные в рамках проекта

В ФИП «Цифровые технологии в образовании для планирования устойчивого развития регионов» разрабатывается система мероприятий, которые реализуются для разных возрастных групп населения: школьников, студентов, специалистов.

• Разработка методики проектирования регионального геопортала, ориентированного на ресурсное сопровождение инновационного образовательного проекта в области наук о Земле;
• Актуализация бакалаврских и магистерских образовательных программ и рабочих программ отдельных дисциплин в контексте формирования цифровых компетенций у обучающихся;
• Вовлечение школьников в работу над НИОКР в области развития цифровых технологий в сфере наук о Земле – освоение новых геоинформационных методов и алгоритмов комплексной интерпретации данных ДЗЗ, геоинформационного моделирование эколого-социально-экономических систем регионов;
• Разработка Онлайн-платформы для проведения Всероссийского чемпионата по географии среди школьников „Мое Отечество – Россияˮ»;
• Всероссийский чемпионат по географии среди школьников „Мое Отечество – Россияˮ»;
• Разработка и внедрение дополнительной общеразвивающей программы «Геоинформационные и космические технологии» для школьников (возраст детей 14-18 лет). Срок реализации – полгода (72 часа);
• Разработка и внедрение дополнительной общеразвивающей программы «Геоинформационные технологии и космические снимки в исследовании ландшафтов Земли» (возраст детей 16-18 лет, срок реализации – 1 год (144 часа);
• Разработка серии учебных пособий по дисциплине «Основы кадастра недвижимости»;
• Разработка программного кода веб-интерфейсов для визуализации электронных карт;
• Разработка программного модуля для графической визуализации нейросетевых моделей;
• Разработка новой версии геопортала "Природное и культурное наследие Мордовии".