Геоквантум в российских Кванториумах – чему там учат

Образование детей в области геотехнологий, вопреки распространенному мнению, не ограничивается уроками географии в школьной программе и рассказами увлеченных взрослых. В настоящее время благодаря федеральным программам и увлеченным профессионалам активно развивается дополнительное образование в научно-техническом направлении, и сфера геопространственных данных не стала исключением. Появляются новые формы образования, а с ними и возможности для юных картографов. Сегодня расскажем о Геоквантуме – райском картографическом уголке для детей в российских Кванториумах.

Прежде чем расскажем о Геоквантуме, немного познакомимся с преподавателем Кванториума Байкал (г .Иркутск) – Силаевым Алексеем, который пообщался с нами и рассказал о том, как происходит обучение.

В 2015 году Алексей окончил Географический факультет Иркутского государственного университета по специальности «География». Уже в процессе обучения на бакалавриате Алексея увлекла картография, и в 2017 году он получил степень магистра по этой специальности. За магистратурой последовала аспирантура и живой интерес к новым технологиям и научным исследованиям. Поэтому, когда в Иркутске запускалась федеральная программа по созданию детских технопарков, Алексей откликнулся на вакансию преподавателя и начал создавать среду дополнительного образования детей в области геопространственных данных. Итак, давайте разберемся, что такое Геоквантум.

Детские технопарки «Кванториум»

Это площадки, оснащенные высокотехнологичным оборудованием, нацеленные на подготовку новых высококвалифицированных инженерных кадров, разработку, тестирование и внедрение инновационных технологий и идей.

Обучение в Кванториумах происходит в квантумах, каждый из которых соответствует ключевому направлению инновационного развития Российской Федерации. Всего квантумов 13: Промдизайнквантум, Промробоквантум, Биоквантум, Наноквантум, Геоквантум, Автоквантум, Аэроквантум, Космоквантум, Энерджиквантум, IT-квантум, VR/AR-квантум, Data-квантум и Хайтек. Кванторианцы с помощью наставников разрабатывают реальные проекты на высокотехнологичном и современном оборудовании, учатся работать в команде и применять полученные знания на практике.

Миссия: содействовать ускоренному техническому развитию детей и реализации научно-технического потенциала российской молодежи, внедряя эффективные модели образования, доступные для тиражирования во всех регионах страны.
Цель: создание и развитие системы современных инновационных площадок интеллектуального развития и досуга для детей и подростков на территории России.
Цель программы Геоквантума — формирование у обучающихся устойчивых знаний и навыков в области ГИС, дистанционного зондирования и аэрофотосъемки, картографии, моделирования 3D объектов, основах пилотирования БПЛА.

Геоквантум поможет ребятам собирать, анализировать и представлять пространственные данные для решения различных задач в транспорте и логистике, геологоразведке и добыче полезных ископаемых, в сельском хозяйстве и ЖКХ, археологии, землеустройстве, градостроительстве, обороне и безопасности, а также управлении территориями.
Обучающиеся геоквантума работают с космическими снимками, аэрофотосъемкой, данными GPS/ГЛОНАСС и всем многообразием пространственных данных, строят 3D-города, решают задачи, связанные с экологией, историей, маркетингом, городской средой, сельским хозяйством и всем, что нас окружает.

На текущий момент функционирует 135 Кванториумов в 84 регионах Российской Федерации. К 2024 году развитие сети позволит 2 миллионам детей обучаться на постоянной основе и развивать себя по инженерным направлениям. Геоквантумов всего 20 по всей стране, их список можно посмотреть на официальном сайте сети детских технопарков «Кванториум».

Как попасть в Геоквантум

Сейчас возможность обучаться есть у детей от 10 до 17 лет. Однако в планах у преподавателей и администрации разработка образовательных программ для детей младшего возраста, от 5-6 лет.

Запись на занятия в Иркутской области происходит через Навигатор дополнительного образования. Аналогичные навигаторы есть у каждого региона в России, там можно записаться на любые программы дополнительного образования.

Для записи в Геоквантум достаточно выбрать необходимое направление в навигаторе и оставить заявку, заполнив несложную форму. Далее заявки рассматривают преподаватели и наставники, согласуют их и сообщают о результатах родителям.
Сейчас набирают группы по 14 человек, однако если кому-то из желающих не хватило места, он автоматически попадает в список ожидания и приглашается на обучение, если место освободилось. Образовательная программа достаточно гибкая и дает возможность включаться в обучение без стресса.

Для того, чтобы верно определиться с направлением Кванториума, ребята также могут пройти подготовительную программу, которая познакомит их со всеми технологическими направлениями.

Как проходят занятия

Занятия проходят два раза в неделю по два академических часа. В среднем работа над картографическим проектом занимает один месяц, включая аудиторные занятия (примерно 8 занятий), домашнюю и самостоятельную работу. У ребят постарше есть возможность посещать кванториум чаще, поэтому они смело берут проекты посложнее.
Помимо стандартных занятий, Алексей с командой молодых специалистов также устраивают неформальные встречи в формате научных слемов, дают ребятам фундаментальные научные знания. Это дает возможность не только расширять кругозор, но и в формате живого общения знакомиться с учеными и представителями новых профессий. Так, в перерывах между созданием карт, ребята получают информацию о фундаментальных законах физики или новых материалах.

Благодаря сотрудничеству с Базовыми школами РАН, у учащихся есть возможность посещать ежегодные конференции по новым технологиям и принимать в них активное участие, а также посещать высшие учебные заведения в рамках экскурсий, организованных РАН.

Все навыки и знания, полученные в течение учебного года, ребята применяют на практике во время ежегодного летнего выезда с палатками, которые организует администрация Кванториума. Такая система разнообразных форматов обучения и мероприятий позволяет не только получить комплексные знания в сфере геотехнологий, но и определить сферу интересов для выбора дальнейшей траектории развития.

Про образовательную программу

Программа включает следующие модули:
●   Пространственные данные и основные понятия геоинформатики;
●   Основы работы с современными локальными и веб-ГИС;
●   Работа с фото- и видео- техникой, создание 3D-моделей, панорам и виртуальных туров;
●   Управление беспилотными летательными аппаратами, составление полетных заданий, сбор и обработка данных аэрофотосъемки;
●   Работа со спутниковыми данными дистанционного зондирования Земли, обработка и дешифрирование космоснимков;
●   Создание собственных тематических карт и ГИС-сервисов, публикация их в сети Интернет;
●   Работа над собственными проектами.

В процессе обучения ученики работают с:
●   Современными локальными и веб- геоинформационными системами;
●   Учебными и профессиональными БПЛА, оборудованными камерами для фото- и видеосъемки, а также мультиспектральными камерами;
●   Профессиональным программным обеспечением для создания 3D-моделей, кубических и сферических панорам, обработки данных аэрофосъемки;
●   Космоснимками и иными данными дистанционного зондирования Земли;
●   Открытыми пространственными данными;
●   Мобильными приложениями для сбора и обработки пространственных данных и др.

В Геоквантуме есть несколько образовательных программ, рассчитанных на разные уровни подготовки:
Программа 1 – Вводный модуль;
Программа 2 – Базовый модуль;
Программа 3 – Проектный модуль.
Составлением программ занимаются преподаватели. При составлении обязательно учитывают уровень знаний потенциальных учащихся, базовые технологии работы с пространственными данными и педагогические особенности подачи материала для детей разного возраста. Все программы построены по принципу от простого к сложному и позволяют учащимся получить знания и навыки качественно и без стресса.

Для понимания основных принципов рассмотрим пример, который привел Алексей.
В первые занятия при отсутствии необходимых знаний и навыков в области работы с геоданными работать в привычном всем картографам QGIS достаточно трудно, поэтому ребята начинают знакомиться с пространственными данными в Google Earth, Яндекс Картах и подобных привычных системах. Там ребята отрабатывают основные навыки работы с геоданными, знакомятся с линейными, площадными объектами и измерительными операциями. Например, считают площадь озера Байкал. Затем постепенно переходят к ArcGIS Online, где делают околопроектную работу. Для реализации полноценных проектов переходят к NextGIS и выполняют полноценную работу с данными, от сбора информации до аналитики. Так ребята подготовили информацию по обеспеченности г. Иркутск школами и детскими садами. Суть проекта состояла в сборе полноценной базы данных по указанным учреждениям, размещении объектов в ГИС и дальнейшей аналитике.

Для выполнения задачи ребята ознакомились с основными требованиями к местонахождению школ, при которых обязательно должна быть развозка детей на занятия. В соответствии с этими требованиями на карту были нанесены объекты, построены буферные зоны, которые затем наложили на карту Росреестра. По предварительным результатам аналитики только 60% учреждений находятся в пешей доступности и не требуют организации школьного автобуса для детей. Конечно, аналитика примерная и не учитывает ряд особенностей, но пример очень хороший и дает понимание по процессу работы с геопространственными данными.

Самые интересные и запоминающиеся проекты

В 2019 году команда из пяти учащихся геоквантума выиграла грант от Фонда Президентских грантов и Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН.

Перед командой была поставлены очень актуальная в наше время цель – создать интерактивную виртуальную экскурсию по оранжерее Института. Актуальность этой задачи подкреплялась сформированной совместно с Институтом проблематикой – невозможностью посещения оранжереи из-за ее закрытия на период сложной эпидемиологической ситуации, что усложнило проведение учебных занятий вузов и школ.
Ребята при поддержке преподавателей организовали закупку необходимого оборудования, составили план выполнения работ, провели серию панорамных съемок оранжереи, выполнили обработки данных и разместили виртуальную экскурсию из 12 сферических панорам на сайте (http://activetectonics.ru/greenhouse/index.html).

В результате команда проекта подала заявку на участие в различных конкурсах, и благодаря победе в одном из них поехала отдыхать в Абхазию.
Не менее интересным стал проект, над которым учащиеся геоквантума работали совместно с Байкальским Музеем ИНЦ СО РАН. Для решения было предложено несколько задач, связанных с оцифровкой байкальской фауны. Основной целью проекта являлась разработка алгоритма создания 3D-моделей ихтиофауны Байкала для наполнения виртуального интерактивного музея озера.

В результате работы над проектом ребята самостоятельного создали стенд для бестеневой съемки, выполнили фотосъемку экспонатов музея, обработали полученные снимки и создали 3D-модель с фототекстурами в программе Agisoft Metashape. Доработанные в сторонней программе 3D-модели были размещены на облачном сервисе Sketchfab.

Результаты занятий

В первую очередь, занятия в Геоквантуме предназначены для того, чтобы дать детям как можно больше возможностей проявить себя, попробовать что-то новое, познакомиться с технологиями и собрать команду единомышленников. Такие занятия также дают бесценные базовые знания по геоинформационным технологиям, которые обязательно пригодятся в будущей профессии.
Дополнительное образование в Геоквантуме – это отличный инструмент в формировании траектории развития, который помогает юным картографам определиться с направлением и получить опыт проектной работы.

Источники:
●     Сайт сети детских технопарков «Кванториум»: https://roskvantorium.ru/
●     Сайт Кванториума Байкал (г.Иркутск): кванториумбайкал.рф