ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΓΕΩΤΟΠΟΣ ΜΙΑ ΒΑΣΗ ΓΕΩΓΝΩΣΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΓΡΟΝΟΜΟ ΤΟΠΟΓΡΑΦΟ ΜΗΧΑΝΙΚΟ

Transcript

1 ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΓΕΩΤΟΠΟΣ ΜΙΑ ΒΑΣΗ ΓΕΩΓΝΩΣΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΓΡΟΝΟΜΟ ΤΟΠΟΓΡΑΦΟ ΜΗΧΑΝΙΚΟ Δημήτρης Δεληκαράογλου, Επικ. Καθ. Σχολή Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Λύσανδρος Τσούλος, Καθ. Σχολή Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο ΓΕΩΤΟΠΟΣ είναι το αποτέλεσμα ερευνητικής δράσης στη Σχολή Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών (ΣΑΤΜ) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (ΕΜΠ), η οποία αποσκοπεί στη σταδιακή υλοποίηση ενός νέου μαθησιακού περιβάλλοντος βασισμένου στις ψηφιακές τεχνολογίες και στα δίκτυα επικοινωνίας. Το περιβάλλον αυτό θα παρέχει ποικιλόμορφο διδακτικό ψηφιακό υλικό και κατάλληλα εργαλεία, πραγματικά δεδομένα και ηλεκτρονικά συμπληρώματα στην παραδοσιακή κατάρτιση των Τοπογράφων Μηχανικών. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ H ΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΣΤΗΝ ΚΟΙΝΩΝΙΑ ΤΗΣ ΓΝΩΣΗΣ Οι νέες τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών και πληροφορικής και ειδικότερα το Διαδίκτυο αποτελούν εργαλεία αιχμής που επιδρούν καταλυτικά στη διαμόρφωση ενός κατάλληλου περιβάλλοντος για την ανάπτυξη και διαχείριση και ανάπτυξη της γνώσης, το βασικό δομικό υλικό της κοινωνίας των επόμενων δεκαετιών και τη δύναμη που κινεί τη διεθνή οικονομία στις μεταβιομηχανικές κοινωνίες του 21ου αιώνα. Σήμερα η Κοινωνία της Γνώσης για την ενδυνάμωση του ηθικού χαρακτήρα της και τη διασφάλιση της υψηλής και αδιάλειπτης ανάπτυξής της εξαρτάται από την παραγωγή νέων γνώσεων, τη μετάδοσή τους μέσω της εκπαίδευσης και της κατάρτισης, τη διάδοσή τους με τη βοήθεια των τεχνολογιών πληροφοριών και επικοινωνιών και τέλος τη χρήση τους με διαδικασίες, μηχανισμούς ή υπηρεσίες που προσφέρουν την ευελιξία του χρόνου και τόπου η οποία καταργεί τα περισσότερα από τα παραδοσιακά εμπόδια στη δια βίου παιδεία. Οι ανάγκες αυτές παρουσιάζονται ιδιαίτερα έντονες στις Γεωεπιστήμες, όπου η αξιοποίηση μεθόδων Πληροφορικής, και ειδικότερα η ενσωμάτωσή τους στην επίλυση σύνθετων προβλημάτων (π.χ. μεγάλα γεωτεχνικά έργα, κλιματικές αλλαγές, κ.ά.), αποτελεί επιστημονική πρόκληση σε παγκόσμια

2 κλίμακα. Για το λόγο αυτό, ο ρυθμός ανάπτυξης της πληροφορικής στις Γεωεπιστήμες και συνεπώς και της Γεωπληροφορικής, είναι ιδιαίτερα έντονος συγκρινόμενος με πολλές άλλες περιοχές της επιστήμης. Μια ειδική τέτοια περίπτωση αφορά ένα μεγάλο μέρος διαφόρων κλάδων Μηχανικών (π.χ. Τοπογράφων Μηχανικών, Μηχανικών Γεωπληροφορικής, Μηχανικών Περιβάλλοντος, κ.ά.), των οποίων η εκπαίδευση και κατάρτιση απαιτεί νέους τρόπους μετάδοσης γνώσεων, σε ποικίλα πολυσύνθετα και διεπιστημονικά γνωστικά αντικείμενα που άπτονται της μελέτης της Γης ως συστήματος (π.χ. Τοπογραφία, Γεωδαισία, Γεωγραφία, Φωτογραμμετρία, Τηλεπισκόπηση, Χαρτογραφία, Ωκεανογραφία, Υδρολογία, Γεωφυσική, Γεωλογία, Γεωπληροφορική κ.ά.), τα οποία εντάσσονται στο ευρύτερο αντικείμενο της Γεωπληροφορικής. Από παιδαγωγική και τεχνική άποψη, η εκπαίδευση στις Γεωεπιστήμες και ειδικότερα στη Γεωπληροφορική είναι πολύπλευρη και περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα δραστηριοτήτων. Ιδιαίτερα σε πανεπιστημιακό επίπεδο, η μαθησιακή διαδικασία είναι πολύ πιο σύνθετη από την απλή κατάρτιση σε μερικά παραδοσιακά βασικά μαθήματα ή τυπικά γνωστικά αντικείμενα του ενδιαφέροντος ενός Μηχανικού. Συγκεκριμένα, απαιτεί την έκθεση σε επιστημονικές αρχές και πρακτικές μέσω των αποτελεσμάτων της έρευνας βασισμένης στην εκμάθηση νέων σύνθετων τεχνολογιών (π.χ. δορυφορικών συστημάτων) και προηγμένων τεχνικών μετρήσεων και ανάλυσης γεωπληροφοριών από πολλαπλές πηγές. Σε αυτό το προχωρημένο επίπεδο επιστημονικής και ερευνητικής δράσης, οι συμβατικές διδακτικές δραστηριότητες και προσεγγίσεις παρέχουν κυρίως ευκαιρίες για την εξοικείωση με την επίλυση τυπικών προβλημάτων και ανάπτυξη δεξιοτήτων σχεδιασμού τεχνικών έργων. Αυτές ωστόσο περιορίζονται εγγενώς σε απλοϊκές προσεγγίσεις που συχνά αποτυγχάνουν να αξιοποιήσουν, για παράδειγμα, τα πλούσια οπτικά και εικονικά περιβάλλοντα που είναι διαθέσιμα με τα σημερινά υπολογιστικά εργαλεία (π.χ. για την τρισδιάστατη απεικόνιση της γης και τα σχετικά με αυτήν δυναμικά φαινόμενα), να ενδυναμώσουν τις ικανότητες των σπουδαστών και αυριανών Μηχανικών στον εντοπισμό και τη διερεύνηση του πλούτου των διαθέσιμων πραγματικών δεδομένων (π.χ. από πολλούς δορυφορικούς ή επίγειους αισθητήρες) για την κατανόηση σύνθετων γήινων και ανθρωπογενών αλληλεπιδράσεων σε παγκόσμια, περιφερειακή ή τοπική κλίμακα. Συνεπώς χρειάζονται νέοι δίαυλοι και καινοτόμες προσεγγίσεις για τη μετάδοση, διδασκαλία και ανάλυση των γεωεπιστημονικών γνώσεων, της έρευνας και της τεχνολογίας, προκειμένου να διευκολυνθεί η διάδοση και ο διαμοιρασμός της γνώσης ή να αναδειχθεί περαιτέρω ο ρόλος της Πληροφορικής στους τομείς προετοιμασίας του επιστημονικού και τεχνικού δυναμικού για τους κλάδους αυτούς των Μηχανικών. Οι εν λόγω απαιτήσεις για μεγαλύτερη αποδοτικότητα και ευελιξία στις διαδικασίες εκμάθησης οδηγούν συχνά στην υιοθέτηση διαφόρων πτυχών της τεχνολογίας του e-learning (e-εκμάθησης), όπως τα Εικονικά

3 Περιβάλλοντα Εκμάθησης, τα eportfolios, τους ιστοχώρους και τις δικτυακές πύλες, τα Βlogs, τα Wikis, το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο κ.λπ. Παράλληλα, η έννοια της ψηφιακής βιβλιοθήκης έκανε πολύ πρόσφατα την εμφάνισή της, σηματοδοτούμενη κυρίως από την ευρεία διάδοση του Διαδικτύου και των δικτυακών εφαρμογών και υπηρεσιών του. Κατά μία άποψη, ανάμεσα σε μια ποικιλία συναφών ορισμών, «οι ψηφιακές βιβλιοθήκες είναι οργανωμένες συλλογές ψηφιακού περιεχομένου που διατίθενται για χρήση από μια ορισμένη κοινότητα χρηστών ή ομάδες κοινοτήτων». Το τελευταίο συμβαίνει διαρκώς συχνότερα στην περίπτωση των επιστημονικών πληροφοριών, όπου οι ψηφιακές δημοσιεύσεις και οι τεράστιες ποσότητες πληροφοριών αποθηκεύονται σε ψηφιακά αποθετήρια (e-repositories), όπως για παράδειγμα το υπό ανάπτυξη ιδρυματικό αποθετήριο στο ΕΜΠ (Κουλούρης και Συνεργάτες, 2007) που θα περιέχει σπάνιες ψηφιοποιημένες συλλογές και τις ηλεκτρονικές διπλωματικές, μεταπτυχιακές και διδακτορικές διατριβές των σπουδαστών του ιδρύματος. 2. ΒΑΣΗ ΓΕΩΓΝΩΣΗΣ ΓΕΩΤΟΠΟΣ ΣΚΟΠΟΣ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ Στη Σχολή Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών (ΣΑΤΜ) του ΕΜΠ υλοποιείται σταδιακά η διαδικασία μετάβασης σε ένα τέτοιο νέο μαθησιακό περιβάλλον βασισμένο στις ψηφιακές τεχνολογίες και δίκτυα επικοινωνίας, που θα παρέχει ποικιλόμορφο διδακτικό ψηφιακό υλικό και κατάλληλα εργαλεία, πραγματικά δεδομένα και ηλεκτρονικά συμπληρώματα στην παραδοσιακή κατάρτιση των Τοπογράφων Μηχανικών. Κεντρική δράση σε αυτή την προσπάθεια αποτελεί η δημιουργία του ΓΕΩΤΟΠΟΥ, μιας ηλεκτρονικής αποθήκης ψηφιακού γεωεπιστημονικού υλικού που οργανώνεται συστηματικά για την εύκολη - wired ή wireless - πρόσβαση από παντού, την αποδοτική αναζήτηση και την έξυπνη πλοήγηση σε αυτούς μέσω του Διαδικτύου. Η υλοποίηση του ΓΕΩΤΟΠΟΥ αποτελεί το φυσικό αντικείμενο μιας εκ των δράσεων στα πλαίσια του έργου Αναμόρφωση Προπτυχιακού Προγράμματος Σ.Α.Τ.Μ.- Ε.Μ.Π. για το Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Εκπαίδευση και Αρχική Επαγγελματική Κατάρτιση (ΕΠΕΑΕΚ ΙΙ), βλ. Εικόνα 1. Η αρχή λειτουργίας και η αρχιτεκτονική του ΓΕΩΤΟΠΟΥ περιγράφονται αναλυτικά από τους Δεληκαράογλου και Συνεργάτες (2005), και Delikaraoglou et al., (2005a, b). Συνοπτικά, το σύστημα που υλοποιείται αποτελεί ουσιαστικά μια ψηφιακή Βάση Γεωγνώσης, κατά τα πρότυπα των ψηφιακών βιβλιοθηκών, που εμπεριέχει αποτελεσματικά συστήματα ταξινόμησης και άλλα χαρακτηριστικά γνωρίσματα παρόμοια με εκείνα που προσδίδουν την εκπαιδευτική αξία στις παραδοσιακές βιβλιοθήκες. Ιδιαίτερα σημαντικό για τη ΣΑΤΜ είναι επίσης ότι σήμερα, ένα σημαντικό μέρος του ψηφιακού περιεχομένου στο ΓΕΩΤΟΠΟ εξελίσσεται σε ένα αποθετήριο που περιέχει ψηφιοποιημένες συλλογές του δημοσιευμένου έργου των διδασκόντων και του ερευνητικού προσωπικού και τις

4 διπλωματικές, μεταπτυχιακές και διδακτορικές διατριβές των φοιτητών της ΣΑΤΜ. Εικόνα 1 Ο προγραμματισμένος ρόλος του ΓΕΩΤΟΠΟΥ στα προγράμματα σπουδών της ΣΑΤΜ 3. ΚΥΡΙΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ, ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΚΑΙ ΟΦΕΛΗ Μια από τις σημαντικότερες υπηρεσίες που υποστηρίζονται από το ΓΕΩΤΟΠΟ είναι η διαμόρφωση Συλλογών ψηφιακών πόρων (Collections) που είναι σημαντικοί για το εκάστοτε ακροατήριο των επιμέρους Κοινοτήτων των χρηστών (Communities) του ΓΕΩΤΟΠΟΥ. Συγκεκριμένα, οποιοιδήποτε από τους προαναφερθέντες πόρους αποθηκεύονται ως μεμονωμένα στοιχεία που περιλαμβάνουν τις μικρότερες μονάδες των πόρων, τα αποκαλούμενα ψηφιακά αντικείμενα. Αυτοί είναι ουσιαστικά χαρακτηριστικοί ψηφιακοί πόροι όπως κείμενα σε διάφορες μορφοποιήσεις (π.χ. text, PDF, HTML), βίντεο, στατικές και κινούμενες εικόνες, προσομοιώσεις, χάρτες, ρουτίνες λογισμικού, κ.λπ. με κοινό χαρακτηριστικό ότι όλοι έχουν ένα εκπαιδευτικό πλαίσιο χρήσης, με ιδιαίτερη έμφαση στο διεπιστημονικό περιεχόμενό τους. Δεδομένου ότι αυτοί οι πόροι είναι ψηφιακοί, και απευθείας προσβάσιμοι, μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε στην πρωτογενή μορφή τους ή μπορούν να υποστούν

5 αλλαγές ή να συνδυαστούν σε πιο σύνθετα ψηφιακά αντικείμενα εκμάθησης και γνώσης (Learning and Knowledge Digital Objects) για να ικανοποιήσουν τις εκάστοτε ανάγκες διδασκαλίας ή εκμάθησης και για να εξυπηρετήσουν διαφορετικά εκπαιδευτικά επίπεδα και πλαίσια εκμάθησης. Στο πλαίσιο αυτό, οι Συλλογές του ΓΕΩΤΟΠΟΥ είναι ψηφιακοί πόροι που οργανώνονται γύρω από ένα θέμα, ένα συγκεκριμένο τύπο πόρων ή άλλα εννοιολογικά ή θεματικά κριτήρια. Για παράδειγμα, τα καθοριστικά χαρακτηριστικά μιας συλλογής μπορούν να περιλάβουν τους πόρους που έχουν ένα κοινό μορφότυπο, συγκεκριμένη κάλυψη ενός θέματος, γεωγραφική ή χωρική κάλυψη, συνάφεια σε έναν ιδιαίτερο στόχο μελέτης ή προγράμματος διδασκαλίας ή εκμάθησης, πηγή προέλευσης ή φυσική θέση. Στην πράξη, μια Συλλογή, στο σημασιολογικό μοντέλο του ΓΕΩΤΟΠΟΥ, ορίζεται ως ένα σύνολο μεταδεδομένων για μια ομάδα σχετικών πόρων που απεικονίζουν ένα συναφές, εστιασμένο γνωστικό ή ερευνητικό θέμα ή περιοχή γεωεπιστημονικού ενδιαφέροντος, που με τη σειρά τους καθορίζονται με ελεγχόμενα λεξιλόγια (controlled vocabularies) που αφορούν για κάθε πόρο το περιεχόμενό του, το εκπαιδευτικό επίπεδο, τα πνευματικά δικαιώματα, τη γλώσσα, τις τεχνικές απαιτήσεις, ή/και την ευθυγράμμισή του με επιλεγμένα εκπαιδευτικά πρότυπα. Ειδικότερα, μια συλλογή των πόρων του ΓΕΩΤΟΠΟΥ μπορεί να χαρακτηριστεί σύμφωνα με το βαθμό αξιολόγησης των πόρων που περιέχει (δηλ., συλλογές-πυρήνες, -επιλεγμένου περιεχομένου ή άτυπες (-γενικού περιεχομένου) συλλογές) και σύμφωνα με τον τρόπο που οι πόροι εισάγονται στο ΓΕΩΤΟΠΟ (δηλ., ανά θεματική ταξινόμηση, ανά Κοινότητα χρηστών, κ.ά.). Το κύριο πλεονέκτημα σε ένα τέτοιο σύστημα είναι ότι μπορεί να εκτελεί όλες τις λειτουργίες μιας παραδοσιακής βιβλιοθήκης και επιπλέον, να εκμεταλλεύεται τις δυνατότητες που παρέχει το ψηφιακό περιβάλλον αποθήκευσης, αναζήτησης και διακίνησης της πληροφορίας προς τους ενδιαφερόμενους χρήστες του. Σε αυτό το νέο πρότυπο (paradigm) διαχείρισης και εξόρυξης γνώσης, η επιτυχία διασφαλίζεται από τη δυνατότητα του ΓΕΩΤΟΠΟΥ να εμπλέκει τις Κοινότητες των δυνητικών χρηστών του στην οικοδόμηση των σχετικών συλλογών ποικιλόμορφων ψηφιακών πόρων και στη χρησιμοποίηση αυτών των πόρων για την ενίσχυση των διαδικασιών εκμάθησης και απόκτησης γνώσης. Κατά συνέπεια, κύριο χαρακτηριστικό του ΓΕΩΤΟΠΟΥ είναι η δυνατότητες που παρέχει ώστε να είναι δυνατόν να καταχωρηθεί το εκάστοτε διαθέσιμο ψηφιακό υλικό, να εντοπισθεί άλλο συναφές υλικό, να δημιουργηθεί νέο περιεχόμενο και, συλλογικά, να βελτιωθεί η ποσότητα και η ποιότητα του ψηφιακού υλικού διδασκαλίας και εκμάθησης και συνεπώς να επιτραπούν νέες δυνατότητες διάδοσης έγκυρης και επίκαιρης γεωεπιστημονικής γνώσης. Επιπλέον, επιτρέπει την καθοδήγηση των εν δυνάμει χρηστών στη στοχευμένη επιλογή των ψηφιακών πόρων, γεγονός που εγγυάται και την αποτελεσματική αξιοποίησή τους.

6 4. ΣΥΝΟΨΗ Η Βάση Γεωγνώσης ΓΕΩΤΟΠΟΣ εξελίσσεται ως αποτέλεσμα της συλλογικής εργασίας των διδασκόντων της ΣΑΤΜ του ΕΜΠ με σκοπό να συμβάλει στην εκπαίδευση στα πολύπλευρα γνωστικά αντικείμενα και τομείς των γεωεπιστημών και στη διεύρυνση των επιδράσεων των νέων μεθόδων διδασκαλίας και μάθησης μέσα σε ένα σύγχρονο περιβάλλον Πληροφορικής και Επικοινωνιών που παρέχεται από την υποδομή του Κέντρου Γεωπληροφορικής της ΣΑΤΜ. Ήδη από την αρχική φάση ανάπτυξής του έχει διαφανεί ότι ο ΓΕΩΤΟΠΟΣ προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση µε τις δυνατότητες εξέλιξης και επαναχρησιμοποίησης του εκπαιδευτικού υλικού και των πολύμορφων τύπων μαθησιακών πόρων που θα περιέχει. Σε αυτή την κατεύθυνση, οι τρέχουσες προσπάθειες στοχεύουν να επεκταθεί ο εν λόγω στόχος με την περαιτέρω ενσωμάτωση εργαλείων που επιτρέπουν τη δημιουργία αντικειμένων εκμάθησης και γνώσης. Η νέα αυτή δυνατότητα αποτελεί και την πρώτη προσέγγιση στην μετατροπή του ΓΕΩΤΟΠΟΥ σε ένα ολοκληρωμένο εκπαιδευτικό περιβάλλον. 5. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Δεληκαράογλου, Δ., Καλογερόπουλος, Ν. Τζιγκουνάκης, Ι. και Σουρής, Γ., ΓΕΩΤΟΠΟΣ Μια Βάση Γεωγνώσης για την Ενεργητική Εξερεύνηση Γεωεπιστημονικού Εκπαιδευτικού Υλικού, στα Πρακτικά του Πανελλήνιου Επιστημονικού Συνεδρίου Νέες Τεχνολογίες στη Δια Βίου Μάθηση, Λαμία, Απριλίου, 2005 (2005). Delikaraoglou, D., Kalogeropoulos, N., Tzigounakis, J. and Souris, G., Digital Libraries for Earth System Science: Enabling a Paradigm Shift in Geomatics Engineering Education, in Proceedings of the 10 th Panhellenic Conference on Informatics (PCI 2005), Volos, Greece, November, pp (2005a). Delikaraoglou, D., Kalogeropoulos, N., Tzigounakis, J. and Souris, G., GEOTOPOS Supporting Geomatics Engineering Education with a knowledge database of Geosciences-based digital content, in Proceedings of World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS) Conference 2005 on Engineering Education, Athens, July 8-10, 2005 (2005b). Κουλούρης, Α., Κόκκινος, Δ. και Αναγνωστόπουλος, Α. (2007) Ανάπτυξη ψηφιακής βιβλιοθήκης και ιδρυματικού αποθετηρίου στην Κεντρική Βιβλιοθήκη ΕΜΠ. Πρακτικά του 16ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών, pp , Πειραιάς (2007).