Среды блочного программирования для вычислительной географии

Материал из Поле цифровой дидактики


Описание события Доклад, в котором представлены возможности сред блочного программирования для освоения вычислительной географии.
Тип события Доклад
Начало 2024-04-26T17:00:00.000Z
Окончание 2024-04-26T18:00:00.000Z
color lime
Адрес события http://digida.mgpu.ru/
Видео запись события
Среды и средства, которые использовались в рамках события Snap!, NetsBlox, StarLogo Nova, App Inventor
Формируемые в рамках события компетенции Умеет работать с геоинформационными системами, Формирование умений и навыков использования разнообразных географических знаний в повседневной жизни
Область знаний География, Информатика
Местоположение 55° 48' 22.89" N, 37° 36' 58.69" E
Формат реализации
Карта
Идёт загрузка карты…


Введение

Логика работы

Geo diagram.png

Компетенции

  • Geospatial Thinking - The ability to analyze and solve problems using geospatial data and tools
  • Cartographic Design - The ability to create effective maps
  • Geospatial Data - The ability to access, evaluate, and use various forms of geospatial data

{{#ask: [[Категория:Competence]] [[TypeLiteracy::Географическая]] [[Environment::+]] | ?Description | ?Источник | ?Environment }}

Выделим только те, для которых есть средства освоения
 DescriptionИсточникEnvironment
Овладение основными навыками нахождения, использования и презентации географической информацииовладение основными навыками нахождения, использования и презентации географической информацииФедеральный государственный образовательный стандартSnap!
NetsBlox
GAMA
Maps for MediaWiki
Kepler
Овладение элементарными практическими умениями использования приборов для определения характеристик компонентов географической средыОвладение элементарными практическими умениями использования приборов для определения характеристик компонентов географической средыФедеральный государственный образовательный стандартApp Inventor
Умеет работать с геоинформационными системамиУмеет работать с геоинформационными системамиФедеральный государственный образовательный стандартSnap!
App Inventor
Maps for MediaWiki
Kepler
QGIS
Формирование умений и навыков использования разнообразных географических знаний в повседневной жизниформирование умений и навыков использования разнообразных географических знаний в повседневной жизни для объяснения и оценки явлений и процессов, самостоятельного оценивания уровня безопасности окружающей среды, адаптации к условиям территории проживания, соблюдения мер безопасности в случае природных стихийных бедствий и техногенных катастрофФедеральный государственный образовательный стандартSnap!
NetsBlox
GAMA

Основные понятия

{{#ask: [[География]] OR [[Вычислительное мышление]] OR [[Вычислительная география]] OR [[Картография]] | ?Description }}

 Description
Вычислительное мышлениеОбъединение способностей человека и возможностей вычислительной техники. Способность усиливать свою деятельность, привлекая к себе на помощь программных агентов. Производные понятия - вычислительная наука, вычислительная история.
ГеографияГеография - это наука, которая изучает физические и культурные аспекты Земли, включая ее природные ресурсы, население, экономику, политику и другие социальные явления. География занимается изучением географических образований, таких как горы, реки, озера, пустыни, леса, а также их взаимодействия с окружающей средой и людьми. Она также исследует взаимодействие между различными регионами мира и их влияние на глобальные процессы, такие как изменение климата, миграция населения и экономический рост.
  • География в основной школе изучается с 5 класса по 9 класс. Общее число учебных часов за пять лет обучения — 280, из них по 34 ч (1 ч в неделю) в 5 и 6 классах и по 70 ч (2 ч в неделю) в 7, 8 и 9 классах.
КартографияКартогра́фия (от χάρτης «бумага из папируса» + ράφειν «рисовать») — наука об исследовании, моделировании и отображении пространственного расположения, сочетания и взаимосвязи объектов, явлений природы и общества. В более широкой трактовке картография включает технологию и производственную деятельность. Объектами картографии являются Земля, небесные тела, звёздное небо и Вселенная. Наиболее популярными плодами картографии являются образно-знаковые модели пространства в виде: плоских карт, рельефных и объёмных карт, глобусов. Они могут быть представлены на твёрдых, плоских или объёмных материалах (бумага, пластик) или в виде изображения на видеомониторе.

Книги

{{#ask: [[Категория:Book]] [[Field_of_knowledge::География]] | ?Description }}

 Description
Growing Artificial Societies: Social Science From the Bottom Up (Complex Adaptive Systems)Первая книга о выращивании искусственных сообществ. В книге представлена модель Sugarscape - простое искусственное общество, в котором агенты живут на двухмерной сетке и взаимодействуют друг с другом на основе правил, регулирующих передвижение, размножение и торговлю. Модель Sugarscape служит основой для изучения различных социальных явлений, таких как возникновение распределения богатства, передача культуры, сотрудничество и конфликты.
Turtles, termites, and traffic jams: explorations in massively parallel microworldКнига "Черепахи, термиты и дорожные пробки: исследования в микромире массово-параллельных вычислений" Децентрализованный подход к феноменам окружающего мира - на основе использования микромира с тысячами черепашек
Объекты и пространстваИспользование объектов само создает пространственные условия возможности и невозможности. Пространственности порождаются и приводятся в действие расположенными в них объектами – именно этим определяются границы возможного. (Следуя первому утверждению, стоит упомянуть, что пространственные возможности по своему характеру также множественны.) Существуют различные формы пространственностей; те, о которых говорим мы, включают в себя регионы, сети и потоки. В-третьих, я предполагаю, что эти пространственности и объекты, которые заполняют и создают их, плохо совместимы, т.е. находятся в напряженных отношениях.
Экологический подход к зрительному восприятиюКакие возможности открывает окружающий мир перед человеком, как мы воспринимаем и используем эти возможности. Мир физики объемлет все сущее. Наряду с земным объектами этому миру в равной степени принадлежат ка объекты макрокосма (планеты, звезды, галактики и т. п. так и объекты микрокосма (атомы, элементарные частиц и т. п.). Поскольку в этом мире встречаются объекты самых различных размеров (атомы и галактики могут служить примером поражающих воображение крайностей), то для их измерения физики используют единицы разного масштаба. На уровне микрокосма единицами измерения служат обычно миллионные доли миллиметра или еще боле мелкие единицы. На уровне макрокосма единицей длин служит световой год, а иногда и более крупные единицы. Ни один из этих масштабов не пригоден для измерения размера предметов, составляющих окружающий мир животных.

Модели

{{#ask: [[Категория:Model]] [[Field_of_knowledge::География]] OR [[Категория:Model]] [[Field_of_knowledge::Урбанистика]] | ?Description }}


 Description
Air Pollution - Buses and CarsКогда модель работает, автобусы непрерывно следуют по дороге. В домах есть люди, которым нужно добираться на работу. Если автобус проезжает мимо дома, человек из этого дома «садится в автобус». Однако, если автобус не прибудет достаточно скоро, вместо этого человек использует личную машину, в результате чего на дороге появится машина, которой необходимо проехать определенное расстояние, прежде чем ее уберут с дороги. Автомобили выбрасывают 1 загрязнение каждые 7 «тиков». Автобусы выбрасывают одно загрязнение каждые 1 тик. Автомобили и автобусы следуют основным правилам дорожного движения: снижайте скорость, если многолюдно, и останавливайтесь, если впереди нет места для движения.
  • 117px-Pollution_Bus_Car.png
Artificial AnasaziПроект был посвящен воспроизведению древнеиндейской культуры анасази в виде цифрового искусственного общества. Была смоделирована динамика города Кайента (Аризона, США) в период с 900 по 1350 год нашей эры, после которого упомянутая цивилизация исчезла. Главный вопрос для археологов был следующий: почему так произошло? С использованием расширенной версии модели Sugarscape была создана окружающая агентов среда с учетом гидрологических особенностей территории, плодородности почвы, засушливости и других параметров. В свою очередь, расселение анасази по территории в рамках цифровой модели осуществлялось на основе данных, собранных лабораторией годичных колец Аризонского университета (Tree Ring Laboratory at the University of Arizona). Each agent represents a household of five persons. Each household makes annual decisions on where to farm and where to settle. A household has an age, and a stock of food surplus previous years. Each cell represents a 100 meter by 100 meter space. Each cell is within one of the different zones of land: General Valley Floor, North Valley Floor, Midvalley Floor, Arable Uplands, Uplands Non-Arable, Kinbiko Canyon or Dunes. These zones have agricultural productivity that is determined by the Palmer Drought Severity Index (PDSI).
School Choice ABMМодель "School Enrollment" представляет собой пространственно-эксплицитную вычислительную модель, которая иллюстрирует систему школьного образования в Чили, основанную на рыночных принципах. В этой модели студенты могут выбирать между различными типами школ: государственными, частными с ваучерами и частными платными. Модель изображает город, в котором расположены школы и студенты.
schools-own - enrollment achievement traffic-lights-color is-private?
students-own - target enrolled? income years-in-school school-achievement

Есть версии, когда имеют дополнительные атрибуты, такие как географическое положение, сектор (государственная или частная), стоимость обучения, уровень достижений студентов, максимальная вместимость, год открытия и закрытия, а также вероятность того, что о ней узнают ученики.

  • School_achivements.jpg
Segregation (model)Модель сегрегации
Модель сегрегации Шеллинга
– это агент-ориентированная модель, которая иллюстрирует, как индивидуальные тенденции в отношении соседей могут привести к сегрегации. Модель особенно полезна для изучения жилищной сегрегации этнических групп, где агенты представляют домовладельцев, которые переселяются в город. В модели каждый агент принадлежит к одной из двух групп и стремится жить в районе, где доля "друзей" достаточно высока: выше определенного порогового значения F. В зависимости от F, для групп равного размера, модель проживания по Шеллингу сходится либо к полной интеграции (случайное распределение), либо к сегрегации.
Sugarscape modelSugarscape model (сахарная модель) - один из методов(моделей) разработки искусственного общества. Модель стала популярна благодаря известной работе «Growing Artificial Societies». Является одной из простых моделей и прекрасным инструментом для обсуждения и экспериментального исследования ряда научных вопросов. Имеется некоторая окружающая среда — сахарный ландшафт, где в двумерном пространстве разбросан сахар — где-то больше, где-то меньше; и туда же помещены агенты-жуки, которые ползают по сахарному ландшафту по простым правилам: агенту надо есть сахар, и он перемещается туда, где сахара больше. Так они двигаются, поедают сахар, который появляется в той или иной точке тоже по каким-то законам. Наблюдая за поведением агентов на экране мы видим то, что Джошуа Эпштейн и Роберт Акстелл определили как прото-историю или Proto-Narrative
  • 120px-Lorenz_ginni.png
Traffic jamsМодель формирования и рассасывания дорожной пробки, реализованная в нескольких средах многоагентного моделирования
Urban Suite - AwarenessМодель определяет теоретический уровень «осведомленности» человека в городской среде на основе случайного контакта человека с информационными центрами. В модели информационными центрами являются любые источники обмена позитивной информацией. В этой модели каждый человек обладает некоторой степенью «осведомленности», которая измеряется в «очках осведомленности». Существует дискретный набор «уровней» осознания, которых могут достичь люди. Человек может быть «неосведомленным» (0–5 баллов), «осведомленным» (5–10 баллов), «хорошо информированным» (10–15 баллов) или «активистом» (более 15 баллов). Чтобы обрести осознанность, человек либо бежит в центр, где получает пять очков осознанности; или находится под влиянием хорошо информированного человека. Если одно из этих событий не произойдет в течение заданного временного шага (tick), человек потеряет одно очко осведомлённости (вплоть до нуля). Когда человек становится активистом (15 точек осознания), формируется новый центр. Новые информационные центры окрашены в синий цвет, а первоначальные информационные центры - в зеленый. Если никто не вступает в контакт с центром в течение заданного времени (см. ползунок НЕИСПОЛЬЗОВАНИЕ-ОГРАНИЧЕНИЕ), центр исчезает из мира. Если какой-либо информационный/рекламный метод или место не приносит результатов, в конечном итоге он будет закрыт.
Urban Suite - Economic DisparityКогда в мире появляется новое место работы, оно случайным образом выбирает некоторое количество местоположений (управляемое ползунком КОЛИЧЕСТВО ИСПЫТАНИЙ) и выбирает то, которое имеет самую высокую цену (то есть стоимость земли). Поначалу это может показаться иррациональным, но в этой модели предполагается, что рабочие места перемещаются туда, где находится богатство. Если в определенной области денег больше, то есть более состоятельные люди, которые могут потратить эти деньги на товары и услуги. В этой модели есть два принципиально разных типа людей — «бедные» люди (показаны синим цветом) и «богатые» люди (показаны розовым цветом), и у них разные приоритеты. Оба типа людей желают располагаться недалеко от места работы. Однако богатые люди ищут место с хорошим качеством, не обращая внимания на цену, в то время как бедные люди ищут места с низкой ценой, не обращая внимания на качество.

Языки и цифровые средства

{{#ask: [[Category:Язык программирования]] [[Field_of_knowledge::География]] OR [[Category:DigitalTool]] [[Field_of_knowledge::География]] | ?Description }}

 Description
App InventorApp Inventor является бесплатным инструментом для программирования для создания мобильных приложений для Android. Он был разработан Массачусетским технологическим институтом и предоставляет простой интерфейс для создания мобильных приложений, который доступен для любого пользователя. Для программирования в App Inventor используется визуальный язык программирования, очень похожий на язык Scratch и StarLogo Nova.
webapis-get-all-posts.png
GAMAПлатформа для проведения экспериментов в области многоагентного моделирования. Программы пишутся на языке GAML.
  • 119px-Gamp_life.png
KeplerOpen Source инструмента для визуализации и анализа больших наборов гео-данных.
  • 120px-Kepler_cities.png
  • Maps for MediaWikiРасширение, которое позволяет встраивать географические карты на страницы вики
    NetsBloxВизуальный блочный язык программирования - производный от Scratch и Snap! - внимание уделено сетевым возможностям, интеграции с Google картами. Внутри среды NetsBlox участники проектов могут коллективно редактировать блоки программы так же как это происходит в Google-документах.
    QGISQuantum GIS — свободная кроссплатформенная геоинформационная система, состоящая из настольной и серверной части:
    1. QGIS Desktop — настольная ГИС для создания, редактирования, визуализации, анализа и публикации геопространственной информации. Под «QGIS» часто имеют в виду именно QGIS Desktop.
    2. QGIS Server и QGIS Web Client — серверные приложения для публикации в сети проектов, созданных в QGIS Desktop, через сервисы, совместимые с OGC-стандартами (например, WMS и WFS).
    RAWGraphsRAWGraphs - это веб-приложение с открытым исходным кодом для визуализаций статических данных. При этом формы представления данных можно изменять.

    Не требует регистрации.

    По состоянию на 2 августа 2021 г - бета-версия. Язык интерфейса - английский
    RNetLogoRNetLogo - пакет R позволяет подключить в R язык многоагентного моделирования NetLogo
    Snap!Блочный язык программирования для преподавания алгоритмов и структур данных. Snap! - потомок языка Scratch. В отличие от Scratch Snap! поддерживает лямбда-исчисление, объекты первого класса, процедуры, рекурсия и множество других возможностей. С версии 4.0 Snap! получил современное название и был переписан на JavaScript. Moscow_city_univ.png
    Инструменты мотивации профессионального развития педагогических кадровRAWGraphs - это веб-приложение с открытым исходным кодом для визуализаций статических данных. При этом формы представления данных можно изменять.

    Не требует регистрации.

    По состоянию на 2 августа 2021 г - бета-версия. Язык интерфейса - английский



    Кейсы

     Description
    Задать цвет части поляКак задать цвет поля (или его части) для разных сред агентного моделирования
    Как дополнить датасет из MediaWiki API в мобильном приложенииУ нас есть датасет, в котором есть названия городов, дополнительная информация (страна и численность жителей). Мы хотим представить эту информацию и дополнить её дополнительными сведениями из MediaWiki. При этом будем использовать MediaWiki API
    • 120px-List_Picker_Wikipedia.png
    Как организовать обмен сообщениями через MQTT4Snap!Возможно обмениваться сообщениями по протоколу MQTT через MQTT серверы -возможность связать Snap! проекты и устроить соревнование между участниками. Например, они могут передавать свои географические координаты
  • 120px-Mqtt_teams.png
  • Как построить диаграмму в App InventorМожет быть несколько способов построения диаграмм на основании внешних данных. Один из вариантов, данные считываются из внешнего датасета, используются внутри первого экрана на географической карте и затем передаются на второй экран, где превращаются в диаграмму численности населения городов.
  • 120px-Chart_geo_cities.jpg
  • Как собрать все корпуса МГПУ на картеСобираем корпуса МГПУ на карте мобильного приложения. Нам понадобятся:
  • координаты
  • описание
  • 104px-AInv_MCU_Map.png
  • Карта кафе и ресторанов МосквыПриложение карта кафе и ресторанов Москвы. Функционал приложения: На главной странице пользователь нажимает кнопку "Перейти к карте", далее из списка он выбирает понравившееся ему кафе или ресторан, впоследствии выбранное кафе отображается на карте. Функционал позволяет отобразить несколько понравившихся кафе или ресторанов на карте, ниже выводится описание данного заведения.
    Определить и использовать цвет точки под собойКак определить и использовать в программе цвет точки, на которой находится агент. Распространённая задача, когда действия агента основываются на свойствах среды. Для NetLogo можно использовать конкретный цвет patch на котором стоит агент. Для StarLogo Nova - создадим специальное свойство и будем его изменять в зависимости от цвета поля
    Передать значения другому экрану App InventorМы хотим перейти на другой экран и передать в него значение переменной, которое мы на этом экране получили. Варианты:
    1. Передаём значение, которое порождает одна из процедур текущего экрана. (Открой экран со стартовым значением)
    2. Сохраним данные в TinyDB и достанем эти данные на нужном экране.
    Приложение для планирования посещения местХотите посетить новое место, но не знаете какое или уже наметили траекторию своих мест, но боитесь забыть о них? Тогда приложение MapPlan поможет Вам в этом. Его функционал не ограничивается картой с возможностью поставить метку места, Вы можете прямо в самом приложении посмотреть места и отзывы к ним в Google-картах, что поможет наметить ваш путь. Кроме того у Вас есть доступ к блокноту и Вашей личной комнате с котиком, которые вы можете обустроить сами. С каждой выполненной целью переходите на новый уровень и радуйте Вашего котика.


    World Map - Библиотека Snap!

    • Возможности библиотеки

    Snap world map.png


    Совместное редактирование сетевого проекта в NetsBlox

    Когда у нас параллельно присутствуют спрайты, которые контролируются и программируются разными участниками

    Nets blox collaboration teams.png


    Транспортные задачи

    Snap!

    StarLogo Nova


    Редактируемая диаграмма деятельности