1. Сбор и анализ исходной информации о прогнозируемом объекте - карт, фотоснимков, литературных источников в соответствии с поставленной задачей прогноза;
2. Подбор критериев подобия, осуществляемый на основе анализа условий однозначности;
3. Подбор природных комплексов-аналогов (геосистем) прогнозируемым объектам;
4. На ключевых участках по единой программе и с учетом подобранных критериев подобия описываются природные комплексы, составляется окончательная ландшафтная карта предполагаемой зоны влияния;
5. Сравнение природных комплексов-аналогов и объектов прогноза с определением степени их однородности;
6. Непосредственное прогнозирование - перенос характеристик изменения природных условий с аналогов на объекты прогноза.
7. Логический анализ и оценка достоверности полученного прогноза.
Среди формализованных методов выделяются статистический, экстраполяции, моделирования и др.
Изложенный метод хорошо физически обоснован и позволяет составлять долгосрочные комплексные прогнозы. Физико-географические аналоги в неискаженном виде воспроизводят
Статистический метод опирается на количественные показатели, позволяющие сделать вывод о темпах развития процесса в будущем.
Метод экстраполяций представляет собой перенесение установленного характера развития определенной территории или процесса на будущее время. Если известно, что при создании водохранилища при неглубоком расположении грунтовых вод на участке началось подтопление и заболачивание, то можно предположить, что здесь в дальнейшем будут продолжаться эти процессы и образуется заболоченный участок. В основе этого метода лежит представление об инерционности изучаемых явлений и процессов, поэтому их будущее состояние рассматривается как функция ряда состояний в прошлом и настоящем. Наиболее достоверные прогнозные результаты дает экстраполяция, которая базируется на познании фундаментальных законов развития геосистем.
Прогнозирование методом экстраполяций включает проведение следующих операций:
1. Исследование динамики прогнозируемых природных комплексов на основе использования стационарных наблюдений, индикационных и других методов.
2. Предварительная обработка числовых рядов с целью уменьшения влияния случайных изменений.
3. Производиться выбор вида функции и осуществляется аппроксимация ряда.
4. Расчет по полученной модели параметров процесса для обоснованного промежутка времени и оценка пространственных изменений в природе.
5. Анализ полученных прогнозных результатов и оценка их точности и достоверности
Главным достоинством метода экстраполяции является его простота. В связи с этим он нашел широкое применение при составлении социально-экономических, научно-технических и других прогнозов. Однако использование данного метода требует большой осторожности. Он позволяет получить достаточно надежные результаты лишь при условии неизменности факторов, определяющих развитие прогнозируемого процесса, и учете качественных изменений, накапливающихся в системе. Необходимо учитывать, что используемые эмпирические ряды должны быть продолжительными во времени, однородными и устойчивыми. Согласно правилам, принятым в прогностике, период экстраполяции на будущее не должен превышать одной трети периода наблюдения.
Метод моделирования заключается в процессе построения, изучения, и применения моделей. Под моделью мы понимаем образ (в том числе условный или мысленный - изображение, описание, схема, чертеж, план, карта и т.п.) или прообраз, какого либо объекта или системы объектов («оригинала» данной модели), используемый при определенных условиях в качестве их «заместителя» или «представителя».
Именно метод моделирования, с учетом возрастающих возможностей высокотехнологичного компьютерного оборудования, позволяет более полно использовать потенциал заложенный в географическом прогнозировании.
Стоит отметить, что существуют две группы моделей - модели материальные(предметные), например глобус, карты и пр., и модели идеальные (мысленные), например графики, формулы и пр.
К группе материальных моделей используемых в природопользовании, наибольшее распространение получили физические модели.
В группе идеальных моделей наибольших успехов и масштабов добилось направление глобального имитационного моделирования. Одним из самых важных событий и достижений в области имитационного моделирования стало событие произошедшее в 2002 году. На территории Института наук о Земле в Иокогаме (Yokohama Institute for Earth Sciences) в специально построенном для него павильоне заработал самый мощный на тот момент суперкомпьютер в мире - «Симулятор Земли» (Earth Simulator), который способен обрабатывать всю информацию, поступающую со всевозможных «наблюдательных пунктов» - на земле, воде, воздухе, космосе и так далее.
Таким образом, «Симулятор Земли» превращается в полноценную «живую» модель нашей планеты со всеми процессами: климатическими изменениями, тем же глобальным потеплением, землетрясениями, тектоническими сдвигами, атмосферными явлениями, загрязнением окружающей среды.
Ученые уверены, что с его помощью удастся спрогнозировать, насколько вероятно увеличение количества и силы ураганов в связи с глобальным потеплением, а также в каких областях планеты этот эффект может проявляться наиболее сильно.
Уже сейчас, спустя несколько лет, после запуска проекта «Симулятор Земли» любой заинтересованный ученый может ознакомиться с полученными данными и результатами работы на Интернет-сайте специально созданном для этого проекта - http://www.es.jamstec.go.jp
В нашей стране вопросами глобального моделирования занимаются такие ученые как И.И. Будыко, Н.Н. Моисеев и Н.М. Сватков [15, 85, 97].
Следует отметить и ряд моментов, которые вызывают определенные трудности при использовании метода географического прогнозирования:
1. Сложность и недостаточную изученность природных комплексов (геосистем) - основных объектов физической географии. Особенно слабо изучены динамические аспекты, поэтому географы пока не располагают надежными данными о скорости протекания тех или иных природных процессов. В результате отсутствуют достаточно удовлетворительные модели развития геосистем во времени и пространстве, а точность оценок предсказываемых изменений оказывается чаще всего невысокой;
2. Качество и объем географической информации часто не отвечает требованиям прогнозирования. Имеющиеся материалы собирались в большинстве случаев не в связи с прогнозом, а для решения других задач. Поэтому они недостаточны полны информацией, репрезентативны и достоверны. Ещё не до конца решен вопрос о содержании исходной информации, сделаны лишь первые шаги на пути создания систем информационного обеспечения географических прогнозов большой точности;
3. Недостаточно четкое представление о сущности и структуре процесса географического прогнозирования (в частности, в содержании специфических этапов и операций составления прогноза, их соподчинении и взаимосвязях, последовательности выполнения) [43].
4. Достоверность и точность являются важными показателями, определяющими качество любого прогноза. Достоверность - это вероятность осуществления прогноза для заданного доверительного интервала [43]. О точности предсказания принято судить по величине погрешности - разности между предсказанным и фактическим значением исследуем переменной.
В общем плане достоверность и точность прогнозов определяется тремя основными моментами: а) уровнем теоретических знаний о формировании и развитии природных комплексов, а также степенью изученности конкретных условий территорий, являющихся объектом прогнозирования, б) степенью достоверности и полноты исходной географической информации, используемой для составления прогноза, в) правильностью выбора методов и методики прогнозирования с учетом того, что каждый метод обладает своими недостатками и имеет определенную область относительно эффективного применения [43].
Также говоря о точности прогноза, следует различать точность прогнозирования срока наступления ожидаемого явления, точность определения времени формирования процесса, точность выявления параметров, описывающих прогнозируемый процесс [44].
О степени погрешности единичного прогноза можно судить по относительной ошибке - отношению абсолютной погрешности к фактической величине признака. Однако оценка качества применяемых методов и методик прогнозирования может быть дана лишь по совокупности сделанных прогнозов и их реализаций. В этом случае наиболее простой мерой оценки является отношение числа прогнозов, подтвержденных фактическими данными, к общему числу выполненных прогнозов. Кроме того, для проверки достоверности количественных прогнозов можно использовать среднюю абсолютную или среднеквадратичную ошибки, коэффициент корреляции и другие статистические характеристики.
Помимо рассмотренных методов и приемов в географическом прогнозировании могут найти применение балансовые методы основанные на изучении изменения балансов вещества и методы, основанные на изучении изменения балансов вещества и энергии в ландшафтах в результате проведения хозяйственно-мелиоративных мероприятий [43].
1.3. Отражение элементов географического прогнозирования в программно-методическом обеспечении курса «География России».
С целью определения возможностей интенсификации экологической подготовки школьников одной из основных задач воспитания подрастающего поколения является формирование географического мышления, которое проходит через призму множества подходов - комплексного, исторического, и др.
До середины 80-х годов XX века школьные учебники нередко подвергались критике за излишнюю академичность, оторванность от жизни, недостаточность практического и прикладного начала [17].
Составители программы 1986 года приложили немало усилий к тому, чтобы лучше отразить прикладное, конструктивное начало, характерное для современной географической науки. Это относилось к некоторым знаниям, включенным в содержание программы и касающимся, прежде всего рационального использования природных ресурсов и условий, рациональной территориальной организации населения и производства. Но особенно важно, что это ещё в большей мере касалось практических умений, связанных с будущей общественно полезной деятельности школьников [124].
В начале XXI века были представлены новые проекты программ для общеобразовательных учреждений. Рассмотрим отраженные в них материалы по основам прогнозирования и оценки природных условий и ресурсов.
В программе по курсу География России (VIII-IX классы) (136 ч, 2 часа в неделю) разработанной - Московским педагогическим государственным университетом в 2000 году, общее количество практических работ в четырех разделах и двадцати темах составляет - 44, из них:
l Практические работы по прогнозированию - 4;
l Практические работы по оценке природных условий и ресурсов- 5;
Что составляет около 20% от общего количества практических работ. В пояснительной записке к программе упоминаний о географическом прогнозировании нет.
Программа География России (VIII-IX классы(136 ч, 2 часа в неделю) разработана Российским государственным педагогическим университетом им. А.И. Герцена в 2000 году (Вариант №1). Общее количество практических работ в девяти разделах и двадцати трех темах составляет 68 практических работ, из них:
l Практические работы по прогнозированию - 5;
l Практические работы по оценке природных условий и ресурсов- 3;
Это около 11% от общего количества практических работ. В пояснительной записке к программе упоминаний о Географическом прогнозировании нет.
Программа География России (VIII-IX классы (136 ч, 2 часа в неделю (резерв времени 30 часов)) разработана - Российским государственным педагогическим университетом им. А.И. Герцена в 2000 году (Вариант №2). Общее количество практических работ в семи разделах и двадцати одной теме (с резервом времени в 30 часов) составляет 65 практических работ, из них:
l Практические работы по прогнозированию - 2;
l Практические работы по оценке природных условий и ресурсов- 10;
Это составляет около 18% от общего количества практических работ. В требованиях к уровню подготовки учащихся последним - шестым пунктом указано требование к умению прогнозировать - изменения природной среды под воздействием антропогенной деятельности, изменения природных процессов (тектонических, климатических, почвенных и др.) во времени; изменения демографической ситуации, последствия урбанизации, изменения в экономике России и своей области.
Программа География России (VIII-IX КЛАССЫ(136 ч, 2 часа в неделю) разработана - Российской академией образования, Институт общего и среднего образования в 2000 году. Общее количество практических работ в шести разделах и двадцати пяти темах составляет 56 практических работ, и них:
l Практические работы по прогнозированию - 0;
l Практические работы по оценке природных условий и ресурсов- 3;
Что составляет около 5% от общего количества практических работ. Следует отметить, что, несмотря на отсутствие практических работ направленных на применение знаний и умений в области прогнозирования, в требованиях к уровню подготовки учащихся последними пунктами указано требование к умению прогнозировать - для курса восьмого класса умение прогнозировать изменение своей местности, изменения в населении своего населенного пункта, структуре хозяйства. Для курса девятого класса - возможные пути развития территории под влиянием отдельных факторов.
На рисунке 1 представлено соотношение общего количества работ в рассматриваемых нами программах и содержащихся в них работ направленных на формирование у учащихся навыков прогнозирования и оценки природных условий и ресурсов
Рис 1. Сравнительная характеристика количества практических работ в программном обеспечении курса География России (в ед.).
Анализ действующих учебников по курсу «География России» проводился нами с учетом требований, предъявляемым к вербальным средствам обучения. Так, последовательно сравнивались формы представления учебного материала и система обслуживания. Сопоставление текстового компонента в учебниках [12, 68, 94, 115, 116] позволило выявить, что в содержании слабо отражены элементы географического прогнозирования, отсутствуют определения понятия географический прогноз, приводится недостаточное количество примеров, раскрывающих причинно-следственные связи природных объектов и явлений.
В системе обслуживания аппарат организации усвоения в разных учебниках представлен по-разному. В некоторых учебниках уже с VI класса предусмотрены задания по ориентированию на местности, на произведение глазомерной съемки, определению направления ветра, измерению атмосферного давления и количества осадков, и дальнейшему установлению причинно-следственных связей этих явлений и погодных условий. В одном из учебников для VII класса обращает на себя внимание специальное приложение под названием «Умеете ли Вы называть и показывать, определять, объяснять и прогнозировать?» [37]. В.П. Максаковский в своем учебнике по курсу социальной и экономической географии мира предлагает такие рубрики, как «Пути решения водной проблемы человечества», «Решение природоохранных проблем: три пути» [74].
В учебнике В.Я. Рома и В.П. Дронова по населению и хозяйству России встречаются задания по проектированию, прогнозированию, географической экспертизе, анализу графиков, схем, таблиц, картосхем [94].
Общее количество вопросов и заданий в 70 параграфах данного учебника составляет 235, из них проблемных вопросов 32, в том числе:
– Практические задания и вопросы по прогнозированию - 1;
– Практические задания и вопросы по оценке природных условий и ресурсов- 10;
Что составляет около 4% от общего количества практических заданий и вопросов.
Учебник Д.П. Финарова для 6 класса - «Физическая география» [115].
Общее количество вопросов и заданий в 58 параграфах данного учебника составляет 195, из них практических работ 5, ив том числе:
– Практические задания и вопросы по прогнозированию - 3;
– Практические задания и вопросы по оценке природных условий и ресурсов- 2;
Что составляет около 2,5% от общего количества практических заданий и вопросов. примечательно, практическую работу, представленную в учебнике - Определение воздействия человека на природу и составление прогноза дальнейших её изменений.
Учебник О.В. Крыловой Физическая география: Начальный курс для 6 класса [64]. Cодержит в общей сложности более 400 вопросов и заданий, из них:
– Практические задания и вопросы по прогнозированию - 6;
– Практические задания и вопросы по оценке природных условий и ресурсов- 4;
Что составляет около 2,5 % от общего количества практических заданий и вопросов.
Учебник для 7 классов общеобразовательных учреждений - География материков и океанов разработанный коллективом авторов - Д.П. Финаровым, С.В. Васильевым, З.И. Шипуновой, Е.Я. Черниховой и изданный в 1996 году содержит в конце учебника целый параграф посвященный географическому прогнозированию, его описанию и способам применения на практике [116]. Общее количество вопросов и заданий 352, заданий типа «Проверь свои знания» 33 из них:
– Практические задания и вопросы по прогнозированию - 12;
– Практические задания и вопросы по оценке природных условий и ресурсов- 23;
Что составляет около 9 % от общего количества практических заданий и вопросов.
Учебник География России: Природа для 8 класса И.И. Бариновой. Общее количество вопросов и заданий 361, заданий типа «Итоговые задания по теме» 63, содержит раздел посвященный вопросам географического прогнозирования в параграфе «Рациональное природопользование» [12] из них:
– Практические задания и вопросы по прогнозированию - 5;
– Практические задания и вопросы по оценке природных условий и ресурсов- 24;
Что составляет около 7 % от общего количества практических заданий и вопросов.
На рисунке 2 наглядно представлено соотношение общего количества работ и заданий в рассматриваемых нами учебниках и содержащихся в них практических работ и заданий направленных на формирование у учащихся навыков прогнозирования и оценки природных условий и ресурсов
Сравнительный анализ современных учебников по курсу «География России», показал, что они содержат недостаточное количество учебной информации по географическому прогнозированию, в то же время потенциальные возможности включения элементов географического прогнозирования в качестве дополнительного или пояснительного текстов существуют. Например, целесообразно было бы включить в виде дополнительного текста описание несостоявшихся проектов по изменению природных условий отдельных территорий, таких как - проект переброски сибирских рек в район Аральского моря с анализом причин отказа от него.
