Kell-e tankönyv a földrajztanuláshoz? – Az újgenerációs földrajztankönyvek koncepciója

MAKÁDI MARIANN

Eötvös Loránd Tudományegyetem TTK Földrajz és Földtudományi Intézet Földrajz szakmódszertani csoport

makadim@caesar.elte.hu

Gyakran jutnak eszembe mostanában a magyarosan Boetius Jánosnak nevezett 13. századi neves bölcselő szavai: „szitával merít vizet az, aki tankönyv nélkül akar tanulni”. Mert bár aziskola világában sok mindent értékelünk sokszínűen és szubjektíven, a tankönyvek szerepe bizonyosan a legvitatottabb kérdések közé tartozik. Attól kezdve, hogy nincs szükség tankönyvre, odáig, hogy a tanítási órán csak az hangzik el, ami a tankönyvben szerepel, igen sokféle sorsra ítéltetnek a tankönyvek és a többi taneszköz. S mindez akkor történik, amikor igencsak megingott általában a könyvek becsülete. A tankönyvek funkciója napjainkban szinte nem is definiálható, ahányan vagyunk, annyiféle tankönyvet szeretnénk, és a rendelkezésre állókat szívesen kritizáljuk (Karlovitz J.). Funkciói valóban erősen átalakultak összefüggésben azzal, hogy nem szövegek visszaadására épülő tudást igényel a társadalom, hanem aktívat, könnyen mobilizálhatót és alkalmazhatót (Balázs B. et al. 2017). Ehhez olyan tanulási folyamatra van szükség, amely különféle, érdekes és a társadalmi elvárások mellett a tanulói igényekhez is igazodó taneszközökre támaszkodik. De létezhet-e ilyen tankönyv? Van-e olyan tankönyv, ami mindenféle tanítási-tanulási igényhez alkalmazható? Mindannyian tudjuk a választ: ilyen nincsen. Ezért – a tankönyvek közötti választási lehetőségeket igencsak beszűkítő rendszerben – a taneszközöknek egyfelől a legszélesebb igényeket kell kielégíteniük, másfelől ki kell szolgálniuk azokat a módszertani elvárásokat, amiket a gondolkodáson alapuló tanulási folyamat igényel. Ebben a szellemben készültek az Oktatáskutató és Fejlesztő Intézetben az újgenerációs földrajz tankönyvek.

Írásunk a továbbiakban a szerkesztő-szerző szemszögéből mutatja be az újgenerációs tankönyveket, mintegy vitát kezdeményezve a GeoMetodika honlapján. Az alábbiakban leírtak kivonatok az újgenerációs tankönyvekhez készült Tanári kézikönyv 7–8., valamint a Tanári kézikönyv 9–10. című kiadványokból (Makádi M. 2018a, 2018b).

Nem csak tankönyv

Új tankönyv segítségével tanítani mindig kihívást jelent a szaktanár számára. Különösen abban az esetben, ha a tankönyv stílusa, szellemisége és a tudásról való felfogása eltér az évtizedeken át megszokottól. A kísérleti, majd az átdolgozásával készült újgenerációs földrajztankönyvek az aktív tanulói munkára épülő tudásszerzésen alapulnak. A hagyományoktól eltérően nem leíró jellegűek, hanem gondolkodtatók; a tanulók kérdések megválaszolásával és feladatok megoldásával a tényeket oksági rendszerükben (okaikkal és következményeikkel együtt) ismerik meg. Az információkért, a tényekért meg kell dolgozniuk egyénileg, párban vagy csoportosan. Szemelvények, ábrák, térképek, képek és adatsorok elemzésével, társaikkal, tanárukkal folytatott sokféle kommunikáció során nemcsak ismereteik bővülnek, hanem készségeik is fejlődnek, miközben szélesedik a földrajzi-környezeti szemléletük, azaz fokozatosan gyarapodik a tudásuk. A tudás akkor hasznos, ha az iskolán kívül is felhasználható. Ennek érdekében a feladatok a mindennapi tapasztalatra építenek, vagy éppen a földrajzórán szerzett tudás iskolán kívüli felhasználására irányulnak. Olyan eszközök használatát szorgalmazzák, amelyek egyébként szintén ott vannak a tanulók iskolán kívüli életében, de nem szakszerűen, vagy nem a szaktudományi információ megszerzésére, feldolgozására, rögzítésére használják azokat (pl. GPS, okostelefonos applikációk).

Az újgenerációs tankönyvek egy komplett tankönyvcsalád részei. Nemcsak abban az értelemben, hogy szervesen épülnek egymásra a tankönyvek tartalmi, módszertani és tanulástechnikai szempontból, hanem abban is, hogy a tankönyvek mellett a tanulói munkához munkafüzetek, tudásellenőrző feladatlapok, a tanári munkához pedig tanmenetjavaslatok, linkeket és azokkal elérhető interaktív elemeket is tartalmazó függelék és tanári kézikönyvek készültek. Valamennyi eszköz letölthető a http://tankonyvkatalogus.hu honlapról.

A tankönyvsorozaton belüli fokozatosság

A köznevelés magyarországi rendszere alapvetően négyéves tanítási-tanulási ciklusokban gondolkodik, igazodva a gyerekek életkori sajátosságaihoz. Ezt a tankönyvek is tükrözik tartalmi, formai és módszertani tekintetben. A 7. osztályos földrajztankönyv előzményét az 5. és 6. osztályos természetismeret-tankönyvek jelentik, amelyek metodikailag kevésbé tekinthető előzménynek. Ebből a szempontból a 7–8. és a 9–10. évfolyamos földrajztankönyvek épülnek szervesen egymásra.

7–8. évfolyam földrajztankönyveiben több a leíró rész, mint a középiskolaiakban. Ennek az az oka, hogy optimális esetben 12–13 éves korban kezdhető az elemzési készség fejlesztése, aminek egyik összetevője, megalapozója a leírási algoritmusok megismerése, elsajátítása és alkalmazása. Ehhez jól illeszkedik a regionális földrajzi tananyag tartalma. Ez a tartalom a kutatásalapú és a felfedezéses tanulási elemek alkalmazására is jó lehetőséget ad. A tankönyvek törekszenek arra, hogy a tanulók megszeressék a földrajz sokféle témáját. Részben ezt szolgálják a szép képek, az érdekes feladatok és a hosszabb-rövidebb szemelvények. Mivel a földrajz tanulása 7. osztályban kezdődik, ekkor kell a legtöbb segítséget nyújtani abban, hogy hogyan lehet, érdemes tanulni az eredményesség érdekében. Ezt a könyvekben tanulási praktikák szolgálják. Gondolnunk kell arra is, hogy a tanulók jelentős része az általános iskola 8. évfolyamában befejezi a földrajz tanulását, így a tartalomhoz olyan metodikai környezet is kapcsolódik, amelyben mód van az állampolgári és a vállalkozói kompetenciák fejlesztésére is (pl. mérlegelést és érvgyűjtést segítő grafikus rendezők, ítéletalkotás, vita, disputa, empátia- és helyzetgyakorlat).

9. és 10. évfolyam tankönyvei elsősorban rendszerbe kívánják foglalni a földrajzi-környezeti ismereteket. Így sok az általános iskolai tananyagtartalomra való visszautalás (gondoljunk csak a földrajzi övezetességre, a kéregföldrajzi ismeretekre, a regionális tartalmakra!), ám más megközelítésben, más eszköztárral. Itt a lényeg a kapcsolatrendszerek értelmezése, a részfolyamatok behelyezése a folyamat egészébe, a következtetések levonása és a prognózisalkotás az oksági kapcsolatok továbbgondolása alapján (pl. rendszerező táblázatok, gondolattérképek, stratégiai tervek készítése által). A tanulók vitahelyzetekben, véleményütköztetés során ismerik meg a jelenségek, kapcsolatok, összefüggések különböző nézőpontjait, így megtanulnak érvelni, fontossági sorrendeket felállítani, rangsorolni, végső soron körültekintően gondolkodni és észszerűen cselekedni.

Az iskolai tananyag akkor szól a diákokhoz, ha folyamatosan kapcsolatot teremt a mindennapi valóságban tapasztalt jelenségek és problémák között. Ez egy állandó oda-visszautalási rendszer működését feltételezi, hiszen a tanulási folyamatot célszerű a tapasztalatokból kiindulva felépíteni, a tudásfejlesztést követően pedig vissza kell térni annak gyakorlati hasznosíthatóságához, hasznosításához. Elvileg szinte minden tanulási folyamat így épül fel, de ezt a tantervi követelmények és a tanítási gyakorlat olykor felülírják.

Dolgozzunk közösen!

Az élet, a társadalom tevékenységeinek, a munka világának, a tudományos kutatásoknak egyre nagyobb köre csapatmunkára épül, így azt az iskolának kell szakszerűen megalapoznia. Az iskolai tudásszerzés és tudásépítkezés, valamint az otthoni tanulás egyik sarkalatos kérdése, hogy a gyerekek az iskolai évek alatt éljék át a közös munka élményét és sajátítsák el annak legeredményesebb módszereit, stratégiáit. A földrajztankönyvek segítséget adnak a tanárok számára a tanulók közötti együttműködésen alapuló, csoportmunkában végezhető tanórai feladatok megtervezéséhez és megvalósításához. Ilyen célú és típusú feladatokkal minden témakör tankönyvi leckéiben találkozhatunk, a leckék megközelítőleg egyharmad részében van ilyen feladat. Ezen túl minden témakörben egy-egy óra alapvetően projektszerű munkavégzésre épül, a témakörök végén lévő összefoglaló órákat is részben ilyen feladatszervezésre javasolják építeni a tananyagfejlesztő tankönyvírók. Nyilvánvaló, hogy ezek nem mindegyike valósítható meg (időhiány, tanulói összetétel és szervezési okok miatt), azonban mindenképpen kívánatos elmozdulni ebbe az irányba. Nem győzzük hangsúlyozni, hogy a csoportos munkavégzésre nemcsak összefoglalások alkalmával van szükség, hanem új ismeretek szerzésekor, készségek fejlesztésekor is. A tankönyvek azt próbálják elősegíteni, hogy a tanulók már az új ismeretek megszerzése során aktív szerepet kapjanak, s szaktanáruk használja ki az ösztönző feltételeket a tevékenykedtető, a problémamegoldó óraszervezéshez, a projekttanítás-tanuláshoz (például forrásfeldolgozó óra 8. osztály „Régiók Magyarországon”; projektmunka 7. osztály „Irány a természet!”; kőzetvizsgálat, gyakorlati óra; 7. osztály „Kattanj rá a világra!” – Google Earth használata).

Tanuljunk hasznosat!

A korábbi évtizedekhez képest a földrajztanításban nagyobb hangsúlyt kap a mindennapi életvitelhez szükséges ismeretek és problémamegoldások tanítása. Részben azért, mert a mindennapi életben sok minden megváltozott (pl. a navigációs és a digitális kommunikációs forradalom átalakította a térértelmezést, a nyomtatott információhordozókat kiszorították a digitális alapúak, a probléma felismerésének és megoldásának reakcióidejének szerepe felértékelődött); másrészt azért, mert a földrajzi tananyag tartalma is ebbe az irányba tolódott el (pl. az ember okozta környezeti problémák, a globalizációs hatásmechanizmusok mindennapi életben való megjelenésének értelmezése és kezelése); részben pedig azért, mert a problémamegoldási algoritmusokat meg kell tanulni – ezt kívánja elérni a tankönyvi és munkafüzeti feladatok egy része.

A problémamegoldás készségének fejlesztését a tankönyvek az alábbi eszközökkel segítik:

  • magyarázó szövegükkel, kérdéseikkel és feladataikkal a problémák felismerésére, a megoldási lehetőségeik keresésére és a következmények mérlegelésére ösztönöznek;
  • tartalmukban megjelennek a gyakorlati élet (tájékozódás papíralapú és digitális térképen, navigáció, utazási időszámítás stb.) és a tudománytörténet (földrajzi felfedezések, lemeztektonika és felszínfejlődés stb.) problémái;
  • vitás kérdésekkel, valós problémahelyzetekkel (kiszolgáltatottság a természeti jelenségeknek, ivóvízhiány, éghajlatváltozás, élelmezési problémák leküzdésének módjai, menekültkérdés stb.) is szembesítik a tanulókat;
  • mintákat adnak problémahelyzetek, nyitott kérdések hatékony elemzésére és megoldási lehetőségeik megtervezésére (pl. tényfeltáró, mérlegelő és problémamegoldási algoritmust tanítanak);
  • a tanulók megismerkednek a tudományos kutatások alapelveivel és módszereivel (érvelés, cáfolás, bizonyítás, hipotézisalkotás, megfigyelés, összehasonlítás, rendszerezés, elemzés, következtetés, általánosítás stb.);
  • feladataik egy része fejleszti a hipotetikus gondolkodást, a valószínűségi gondolkodást (pl. ha feltételezzük, hogy…, akkor…? mi lenne, ha…? típusú kérdésekkel).

A tanítási-tanulási folyamat eredményességének alapvető meghatározójává vált, hogy a tanuló látja-e az adott tartalom megtanulásának értelmét. Csak kevesek fektetnek be energiát a tanulásba akkor, ha nem találnak kapcsolatokat a tanultak és saját tapasztalataik, élményeik között. Ezért a tankönyvi leckék alapvetően azt a logikát követik, hogy a tapasztalatból indulnak ki, ahhoz teszik hozzá az új tartalmakat és készségeket, és megmutatják a tanulóknak, hogy miért is jó nekik ez a tapasztalat, tudás, képesség (erre utaltunk a tanulóközpontú tanításnál is). Ezért a tankönyvi kérdések, feladatok jelentős része sem csak az ismeretek felidézését, hanem azok továbbgondolását és alkalmazását igényli a tanulóktól.

Tanuljunk hasznosan!

Mivel a tanulás nem azonos egy adott tartalom elsajátításával, a folyamat nem nélkülözheti a tartalomhoz kapcsolódó készségfejlesztést. Az eredményes készségfejlesztés legfőbb feltétele a jól szervezett ismeretek és a fejlesztő feladatrendszerek hatékony integrálása. Éppen ezért a tankönyvi leckék nem „szöveggyűjtemények”. Senki ne várja a mai tankönyvektől, hogy kompakt szövegben megfogalmazzák a tanulóktól elvárt tudást, és a lecke végén még lecsupaszított mondatokban is „összefoglalják a lényeget”! Nemcsak azért, mert a csupán szöveges információ érdemben feldolgozhatatlan és érdektelen a diákok számára, hanem azért is, mert általa valójában nem is tudást, hanem ismerethalmazt szereznének. A készségfejlesztéshezaz intellektust mozgósító, problémafelvető, gondolkodtató vagy a meglévő tudást alkalmaztató kérdések és feladatok szükségesek. A földrajztankönyvekben nagyon sok ilyen feladat szerepel. Alapvetően kérdések-feladatok rendszerére épülnek fel a leckék, amelyek megválaszolásához a tankönyvi törzsszöveg adja az alapinformációkat, de sok esetben más információhordozót (pl. atlaszban szereplő térképet, tankönyvi térképvázlatot, ábrát, képet és sokféle tankönyvön kívüli forrást) is kell használni. Hangsúlyozzuk azonban, hogy nem kell minden kérdést, feladatot megoldani a tanítási órákon. A tanár feladata eldönteni, hogy melyeket alkalmazza a tanulók aktuális tudásszintjének ismeretében, illetve, hogy melyeket mely diákokkal, esetleg az óra melyik részében vagy otthon oldat meg.

Mint említettük, a tankönyvi tananyag egy részét a képek és az ábrák adják, amelyek nem csupán illusztrálnak. Kétségtelenül igen fontosak a tanult fogalom, jelenség, folyamat, táj valósághű elképzeltetésében, azonban ezen túlmenően szemléletformáló és fejlesztő szerepük is jelentős. A földrajzban alapvetően a térszemlélet kialakításában nélkülözhetetlenek (ide sorolhatók pl. a térképvázlatok, tematikus térképek, térbeli tendenciákat mutató diagramok, légifotók és műholdfelvételek), de az időszemléletet is hatékonyan fejleszthetik (pl. idővonal, időoszlop, folyamatmozaik ábra vagy kép, időbeli tendenciákat ábrázoló diagram). Elősegíthetik folyamatok és problémák megértését például azzal is, hogy tágabb szemléletű térmegközelítéssel (pl. légifotó, műholdfelvétel) láthatóvá válnak a felszín közeléből nem szemlélhető térbeli összefüggések, kapcsolatrendszerek, továbbá lehetőséget adnak a méretviszonyításokra (területek, magasságok, hosszúságok, időtartamok stb.) is. Kitüntetett szerepük van a gondolkodás fejlesztésében azáltal, hogy problémát vetnek fel (pl. karikatúra értelmezése), kapcsolatokat kerestetnek a tények között (pl. gondolattérképek elemzése), rendszereztetnek (pl. halmazábrákba sorolás és más grafikus rendezők használata), összehasonlítást végeztetnek (pl. hasonlóságok és különbségek keresése). Be kell látni, hogy a röviden megfogalmazott, kulcsszavakkal dolgozó, rendszerbe szedett, jól tagolt, ábrákkal kombinált kifejezési mód, az infografika az egyik legvonzóbb és könnyen értelmezhető kommunikációs forma a tanulók számára (is) a pillanatinformációkhoz szokott világban. A tankönyvi ábrák és képek sokat tehetnek az értékekre nevelés területén is, például azzal, hogy bemutatják a harmonikus természeti és épített környezetet, az igényes, esztétikus környezeteket, a tiszteletreméltó, nagyszerű emberi alkotásokat, vagy éppen a rombolásuk példáit.

A tanulás eredményességét segítő megoldások a tankönyvekben

Az iskolai tanulás eredményessége nemcsak az adott tananyagrészbe befektetett tanulói munkától függ, hanem erősen befolyásolja, hogy a tanuló mennyire birtokolja a szükséges és a lehetséges tanulási stratégiákat és technikákat.

Az újgenerációs földrajztankönyvekben az alábbi eszközök segítik az eredményes tanulást:

  • a tanulási célt meghatározó bevezetés (pl. az évfolyam anyagának feldolgozása előtti szerzői bevezető);
  • a téma lényegét bemutató bevezetések (pl. a nagy témakörök előtti oldalpáron színes, a tanulókhoz közelálló stílusú grafikát alkalmazó rajzos formában, illetve a leckék elején a cím alatti képben elhelyezett szövegablakban);
  • az előzetes ismeretek és tapasztalatok feltárását elősegítő, csoportosan megoldandó feladatok;
  • jól strukturált ismeretanyag (pl. rövid és jól áttekinthető, befogadható egységekre osztott törzsszöveg; a tartalom értelmezését segítő címek a törzsszövegrészek között; félkövér szedéssel kiemelt fogalmak, amelyek legfontosabbjai a lecke végén szószedetben kigyűjtve is megtalálhatók);
  • önálló munkát igénylő tanulói feladatok (a feladatok közel fele);
  • problémafelvető címek (pl. Miért adnak fel önállóságukból az országok? Fejlődnek-e a kontinensek?), szövegek (apróbetűs, színes alapon elkülönítve), ábrák, képek és hozzájuk kapcsolódó kérdések;
  • korábbi személyes tapasztalatokra történő utalások a szövegben, illetve ezek felidéztetése kérdésekkel, továbbá a személyes tapasztalatok bővítésére irányuló, azt motiváló feladatok; a tanulói reflektálásra, véleményalkotásra ösztönző kérdések;
  • a korábbi elképzelések és ismeretek újragondolására késztető kérdések és feladatok a szövegtömbök közötti és a leckevégi összefoglaló feladatokban; olykor olyanokkal is találkozhatunk, amelyek a más tantárgyakból tanultakra vonatkoznak, s próbálják a földrajzi tartalomhoz kapcsolni azokat;
  • a csupán leckefelmondást igénylő ellenőrző kérdések és feladatok helyett az új ismeretek tényleges megértését elősegítő feladatok, problémafelvető kérdések a leckék végén.

A digitális tanulás ösztönzése a földrajztankönyvekben

Az iskola világa hazánkban sokáig távol tartotta magát a digitális környezetektől, így a tanulás értelmezésében és a tanítás-tanulás gyakorlatában alig kapott helyet a korszerű kommunikációs technológiák alkalmazása, s még ma is különlegességként tekintünk rá. Nagy baj ez, mert közben a diákok szinte már nem is képesek másban gondolkodni, a tanulók és az iskola tudásszerzési rendszere és eszköztára jelentősen eltávolodott egymástól. Természetesen tudjuk, hogy a digitális technikai háttér nem mindenhol biztosított maradéktalanul, de szinte minden iskolában van lehetőség legalább alkalmanként vagy tanórán kívül használni. Ugyancsak megoldható a tanulók okostelefonjának differenciált használata, hacsak nem a tanári asztalra való kirakásukkal kezdődik a tanítási óra.

Az újgenerációs földrajztankönyvek és munkafüzetek elsősorban feladataikon keresztül adnak lehetőséget és ösztönzést a digitális technológiák használatához. Különböző tevékenységekhez kötődnek, például szöveges információ keresése, számadat gyűjtése (statisztikai keresés), lexikon vagy szótár használata (szó- és fogalomértelmezés stb.), térképi keresés (pl. Google Earth, Google Maps), és eltérő műveleteket igényelnek, például keresés, feldolgozás, számítás, ábrázolás, beszámoló készítése (ppt vagy Prezi stb.), útvonaltervezés, térképszerkesztés. 7–8. osztályban a tankönyvi feladatok egynegyed része kimondottan kívánja, további 20%-a lehetővé teszi, ajánlja azt. Ehhez hozzá kell tennünk, hogy sok olyan feladat van, ami nem jelöli meg konkrétan a megoldáshoz szükséges forrást vagy eszközt, tehát digitális környezetben is megoldható. Így eszköze lehet a földrajztanulási-tanítási folyamat személyre szabott, differenciált támogatásának. Több lecke tartalmaz linkeket és QR-kódot, ami lehetőséget ad arra, hogy a diákok okostelefonjukkal, tabletjükkel közvetlenül is elérhessenek honlapokat vagy digitális tartalmakat. Az egyes linkekhez általában kérdések, feladatok is tartoznak.

Tanárok tanulják a digitális technikák hatékony felhasználásának lehetőségeit szakmódszertani továbbképzésen az ELTE-n (a szerző felvétele).

A tankönyvek feladattípusai és funkcióik

A feladatok és a kérdések gondolkodásfejlesztési és tanulásmódszertani szempontból a tananyagfeldolgozás legfontosabb elemei, és a leckék alapvetően a kérdések-feladatok rendszerére épülnek. Feladatok a leckék elején, a leckék közben és a leckék végi összefoglalásban is találhatók, természetesen különböző funkciókkal. A leckék elején az előzetes tudást felelevenítő és a gondolkodást beindító kérdések, feladatok kaptak helyet. Igen nagy módszertani hiba, ha ezeket figyelmen kívül hagyjuk, mert feltételei az új tudás már meglévőhöz való illesztésének. Azonban az sem elég, ha felhasználjuk ugyan azokat, de nem tudatosítjuk a tanulókban, hogy az, amiről ezen az órán szó lesz, nem előzmény nélküli. A belső kérdések-feladatok a lecke tartalmi feldolgozásának pilléreiként szolgálnak, vagy segítik azt. A tanulási folyamat szinte minden eleméhez és funkciójához adnak lehetőséget. Közöttük viszonylag kevés a definíciót kívánó fogalmi kérdés. Ennek az az oka, hogy a tanulókat hozzá kell szoktatni ahhoz, hogy egy fogalomhoz értelemszerűen hozzá tartozik tartalmi jegyeinek felismerése vagy felsorolása. Sok kérdés, feladat kíván gondolkodást a tanulóktól azáltal, hogy valamely gondolati műveletet gyakoroltatja. A tények értelmezésére, megértésére irányulnak például azok, amelyek így kezdődnek: Mondd el a saját szavaiddal…!, Magyarázd meg…!, Hasonlítsd össze…!, Hogyan értelmezed…?. A tények felhasználását kívánják a Mire lehet felhasználni…?, Hová vezet ez…? kérdések. Mások a tények elemekre bontását (analízist) vagy épp összerakását (szintézist) szeretnék elérni (pl. a Mik az előzmények…?, Mik lehetnek a következményei…?, Mi lenne, ha…?). Ebben az életkori szakaszban már elvárható az ismeret, tudás felismerését és értékelését kívánó feladatok problémamentes megoldása is (pl. Hogyan ítéled meg…?, Miért gondolod így…?). Sok a problémát felvető és annak megválaszolása érdekében tevékenykedtető feladat (pl. Gyűjts érveket mellette és ellene…!, Nézz utána…! Bizonyítsd be…! Igazold…!). E feladatokat különböző szinten képesek megoldani az egyes tanulók. Az nem baj, ha nem minden elemében helyes a válaszuk, sőt a hibák mentén tulajdonképpen eredményesebben lehet továbbhaladni. Igen fontos a tanulókat szembesíteni a tévedéseikkel, nemcsak azért, mert így rádöbbennek arra, hogy nem mindenben tökéletesek, hanem azért is, mert a hibák javítása után maradandóbb lesz a tudásuk.

A lényegkiemelés gyakorlása modellezéssel szókártyák segítségével (a szerző felvétele)

A lecke eleji és közbeni kérdések, feladatok grafikailag is elkülönülnek. Alapesetben félhasábos tördeléssel, a törzsszövegtől eltérő betűtípussal általában a lappár külső részén helyezkednek el. Folyamatosan számozottak, ami segíti az órán a rájuk való hivatkozást, a szám alatti színezés következtében pedig jobban kiemelkednek más leckeelemek közül. A lehetőségekhez mérten a feladat a hozzá kapcsolódó szövegtömb, ábra vagy szemelvény mellett, közelében található. A középiskolai könyvekben a kérdések és feladatok egy része szürke és árnyékolással is kiemelt mezőben – „cselekedtető blokkban” – kapott elhelyezést, a hozzá tartozó egyéb elemekkel egybeszerkesztve. Ennek a megoldásnak az az üzenete, hogy a lecke egyes tartalmi egységei nem verbális tanulással, hanem aktív módon dolgozandók, dolgozhatók fel. A témakör összefoglalásához készültek az utolsó leckék. Feladataik átfogják az adott téma egészét, ezzel segítik a tudás rögzülését.

A leckék végén lévő összefoglaló kérdések és feladatok funkciója is erősen megváltozott. Az „elolvasom a leckét, és a kérdések alapján felmondom a tartalmat” típusú tanuláson túlhaladt az idő, hiszen az holt, csak az adott feladatkörnyezetben felhasználható tudáshoz vezet. A megismert tartalmak értelmezése, a meglévő tudásrendszerbe illesztése és a feldolgozott információk hasznosságának mérlegelése jóval fontosabbá vált. Emiatt is szükséges, hogy a tankönyvek ösztönzést adjanak ahhoz, hogy a tanulók folyamatosan reflektáljanak a tanultakra: például mondják el személyes véleményüket, tapasztalataikat, gyűjtsenek érveket mellette és ellene, vagy kérdezzenek és vitatkozzanak róla. Elő kell segíteniük annak tudatosítását, hogy mivel tudunk többet, mennyivel gondolkodunk másként, mint az óra elején.

Tanulást segítő megismerési gyakorlatok – részlet a 7. osztályos tankönyvből (forrás: https://player.nkp.hu/play/235830/false/undefined, 22–23. o.)

Összegzés

Az újgenerációs tankönyvcsalád a tanulási paradigmaváltás eszköze. A verbális, befogadó-visszadó jellegű tanulással szemben a gondolkodó, aktív tanulás munkaeszköze. A földrajztanárok feladata válogatni a benne lévő tartalmak és aktivitások közül, igazodva tanítványaik aktuális képesség- és ismeretszintjéhez, az iskolai technikai feltételekhez, mindezt a tanulási céloknak alárendelve.

Irodalom

A „bajor tenger” és környezetének átalakulása a pleisztocéntől az antropocénig

ARDAY ISTVÁN

EKE Oktatáskutató és Fejlesztő Intézet

arday.istvan@gmail.com

 

Néhány éve került a kezembe egy vaskos és a méretével arányosan nagyon érdekes, Bajorország természeti értékeit, a tájhasznosítást, a kultúrtájak átalakulását, a táj változását komplexen bemutató könyv. Ebben találtam egy lenyűgözően látványos légifotót a „bajor tengernek” is nevezett tavat, a Chiemsee-t tápláló Tiroler Achen folyó deltatorkolatáról. 2018 nyarán felkerestem az Achen-deltát, még egy drón is segítette a delta vidékének feltérképezését.

A Tiroler Achen folyó és deltája, háttérben az Alpok (fotó: Bartis Barna)

A München–Salzburg közötti autópályáról a Chiemsee déli részénél letérve néhány perc alatt elérhető a delta vidéke. A nyaralási szezonban azonban Németországban törvényszerű a forgalmi torlódás („Stau”). Ezért – és a bajor táj arculatának megismerése céljából – a Chiemsee-t északról megkerülő, az egykori Chiemsee-gleccser morénavonulatain kanyargó kisebb forgalmú utat választottuk a célpont megközelítésére. A tópart körben tele van élettel: északon és keleten nyüzsgő turistákkal, fürdőzőkkel, vitorlázókkal, horgászokkal; délen, a háborítatlan deltavidéken vízimadarakkal, halakkal, burjánzó vízi növényzettel. Furcsa is ez a markáns kettősség.

Az Alpok északi előterében keletkezett Chiemsee

A Chiemsee Bajorország legnagyobb, Németország harmadik legnagyobb tava (a Bodensee után). A tó partvonalának hossza 63,9 km, átlagos mélysége 26 m, a tómeder legmélyebb pontja 74 m. A Chiemsee név eredete – hasonlóan a Chieming település és a Chiemgau régió nevéhez – a 7–8. században élt, rejtélyes Chiemonevű személy nevére vezethető vissza. A tóból négy sziget emelkedik ki: a Herreninsel (Urak szigete), a Fraueninsel (Asszonyok szigete), a lakatlan Krautinsel (Fűszersziget) és a szintén lakatlan, szobaméretű (22 m2-es) Schalch-sziget. A középkorban a Krautinsel fűszereit és gyógynövényeit a Fraueninsel bencés kolostorának apácái hasznosították, innen ered a sziget neve. A Herreninsel és a 300 lakosú Fraueninsel egész évben a menetrend szerinti hajójáratokkal érhető el. A Chiemsee vizét az Alz szállítja az Inn folyóba, onnan pedig a Duna továbbítja a Fekete-tengerbe.

Balra a Fraueninsel, jobb szélen a Herreninsel, a két sziget között a Krautinsel (forrás)

 A jégformálta táj

Az Alpok északi előteréig nyúló gleccserek végmorénavonulatai által körbezárt mélyedésekben tavak (Chiemsee, Simsee, Waginger See, Wallersee stb.) képződtek. A Chiemsee az utolsó jégkorszak hagyatéka, mintegy 12 000 évvel ezelőtt alakult ki. A Chiemsee (a „bajor tenger”) vize az azonos nevű gleccser végmorénasáncai által körbezárt mélyedésben gyűlt össze.

Végmorénavonulatok az Alpok északi előterében (forrás)

 Nézzünk a Chiemsee mélyére!

Halászok számoltak be arról, hogy a tó fenekén szokatlan éles szélű nagy kövek megrongálták a horgászhálóikat. Egy részletes felmérés feltárta a sajátos szerkezetet, így bukkantak egy kettős kráterre. A kutatók szerint a Chiemgau meteoritkrátert találták meg a tó mélyén. Egyes vizsgálatok szerint a meteorit becsapódását cunami követte. A hatalmas hullámok által elsodort, különböző méretű és eredetű (pl. moréna) kőzeteket Chiemgautól keletre megtalálták.

A meteoritbecsapódás okozta mélyedés 3D modellje (forrás)

Egy kis kitérő: a holtjégből keletkezett tavak iskolapéldái

Az utolsó jégkorszak vége felé a „bajor tengertől” északra az Eggstätt és a Seeon közötti táj arculatát a visszahúzódó gleccserről leszakadozó holtjégdarabok határozták meg. A visszamaradó jégtömböket az olvadékvízből lerakódó kavics fedte be vagy vette körbe, majd az éghajlat melegebbé válásával a jég elolvadt és a felszínen kialakuló mélyedéseket víz töltötte ki.

A holtjég-darabokból keletkezett tóvidék kialakulásának magyarázata (forrás)

 Gyarapodó delta, zsugorodó „bajor tenger”

A Chiemsee-t tápláló legnagyobb folyó a Kitzbüheli-Alpok 944 km2-nyi vízgyűjtő területéről érkező 9,2 km hosszú Tiroler Achen. E vízgyűjtő terület meghatározó kőzete a szürke homokkő, ami könnyen erodálódik, ezért nagy mennyiségű hordalék kerül a folyóba. A Tiroler Achen folyó viszonylag sok kavicsot, homokot és lebegtetett anyagot szállít, aminek túlnyomó része a deltában rakódik le: naponta 10 kamionnyi kavicsot és iszapot rak le atóban. A kutatások kimutatták, hogy évente mintegy 258 000 mhordalék érkezik a „bajor tengerbe”, ebből mintegy 170 000 ma lebegtetett hordalék. Ennek eredményeképpen a delta egyre nagyobb mértékben terjeszkedik, így a folyó évente 5–10 méterrel lesz hosszabb, a torkolat ennyi idő alatt két focipályányi területtel terjeszkedik.

A Chiemsee területe 12 000 évvel ezelőtt kb. 300 kmkiterjedésű volt, mára 80 km2-re zsugorodott. A folyamatos hordaléklerakódás miatt a Chiemsee-nek még 7000–8000 évet „jósolnak”. Műszaki beavatkozások hatására a Tiroler Achen feliszapolódása valamelyest lelassult az elmúlt évtizedekben, azonban a költséges szabályozás – amely környezetvédelmi szempontból meg is kérdőjelezhető eljárás – inkább csak késlelteti a delta megállíthatatlan fejlődését.

A delta elnevezés az ókori görögöktől származik: felismerték, hogy a görög ∆ betű és a Nílus-delta alakja hasonlít egymásra. A Kr. e. 1. században élt Diodórosz ókori görög történetíró így fogalmazta meg: „A delta két oldalát a legkülső ágak írják le, alapját pedig a tenger alkotja, amelybe több kijáraton keresztül jut be a folyó vize”. Delták nemcsak tengerben alakulnak, hanem tavakban is. A szakirodalom a deltákat a folyó árteréhez sorolja. Kisebb esésűek, mint általában az ártér. Ahol az ártér deltává alakul,  esése megtörik és a folyómeder szétágazik. A deltákat alakjuk szerint is szokták csoportosítani, pl. „madárláb” deltája van a Mississippinek, ívelt a Nílusnak. A Tiroler Achen torkolata az utóbbi típusba tartozik.

A Tiroler Achen ívelt deltatorkolata, háttérben a Chiemsee (fotó: Bartis Barna)
A torkolat madártávlatból (fotó: Bartis Barna)

 Az ember és a természet ugyanazt akarja: élni a tó körül

A 20. század második felében a Chiemsee szennyvízterhelése nagymértékben megnövekedett. 1989-re csatornahálózatot építettek ki a tó körül, azóta a víz minősége ismét javult. A tó természetes növényzetét túlnyomóan nádasok alkotják, távolabb ártéri erdők dominálnak fűzzel és égerrel. A tó és környezete a vízimadarak paradicsoma: 1950 óta a háromszázötven bajorországi ismert madárfaj közül háromszázat regisztráltak a Chiemsee körül. Száznegyvenöt madárfaj rendszeresen itt költ, húsz–negyvenezer vízimadár minden évben itt tölti a telet.

A tó körül strandok, kempingek, kikötők, kerékpárutak és éttermek vonzzák a turistákat, ezáltal fokozódott a környezetterhelés, ráadásul csökkent a deltavidéken a komoly szűrőfunkciót betöltő nádasok területe is. A tó tágabb környezetében és a vízgyűjtő területen a mezőgazdasági tevékenység, az erdőgazdálkodás, a vadászat, valamint a települések terjeszkedése utal a kultúrtájjá alakulásra.

Vízimadarak paradicsoma (forrás)

A Chiemsee és a tágabb környezetének utóbbi néhány évtizedben jellemző tájhasználata is indokolttá teszi az új földtörténeti kor, az antropocén használatát (a kor bevezetését már több szakember is javasolta). Hiszen az ember egyre nagyobb területet hasított ki magának a tó körül és a Tiroler Achen vízgyűjtő területén, folyamatosan terhelte a felszíni vizeket, alakította saját igényeinek megfelelően a táj arculatát, veszélyeztette a természet és a társadalom között kialakult labilis, könnyen felbillenő egyensúlyt.

Az elmúlt évtizedek intézkedései megszüntették az ember korlátlan hatalmát. Napjainkban e terület – különösen a folyó torkolatvidéke – szigorú védelem alatt áll. 1954 óta az Achen-delta természetvédelmi terület, központi része nem látogatható, azonban több magaslati pontról gyönyörködhetünk a tó madárvilágában. 1976 óta az Achen-delta és a Chiemsee élővilága a ramsari nemzetközi természetvédelmi egyezmény (nemzetközi jelentőségű vizes élőhelyek védelméről szóló egyezmény) védelme alatt áll.

A tanításhoz ajánljuk

Feladatok

  1. Hogyan formálták a táj arculatát a pleisztocén gleccserei? Mely képződmények utalnak ma is az egykori eljegesedésre?
  2. Mi okozza a Chiemsee körüli tájhasználat kettősségét?
  3. Hogyan alakult ki a deltatorkolat?
  4. Keress az atlaszban különböző alakú deltatorkolatokat!
  5. Mi a különbség a Chiemsee, valamint az Eggstätt és Seeon közötti tóvidék képződése között?
  6. Mi lenne a következménye annak, ha nem építették volna ki a tó körül a szennyvízcsatorna-hálózatot?
  7. Mi a ramsari egyezmény célja?
  8. Mire utal az antropocén elnevezés? Érvelj a földtörténeti kor bevezetése mellett és ellen!

 

Irodalomjegyzék

  • Butzer, K. W. 1986: A földfelszín formakincse. – Gondolat Kiadó, Budapest. pp. 188–190.
  • Frobel, K. (szerk.) 2013: Achtung Heimat. Bayers Natur neu entdecken. – Volk Verlag München. 6 p.
  • https://rsis.ramsar.org/RISapp/files/RISrep/DE95RIS.pdf
  • https://www.chiemseeagenda.de
  • https://www.chiemseeagenda.de/uploads/article/download/2714/Vogeltermine-Plakate_2018-kpl-1d-287x410mm-fly_high.pdf
  • http://www.impact-structures.com/2012/06/chiemgau-impact-a-probable-doublet-meteorite-crater-in-lake-chiemsee
  • https://www.gstadt.de/entdecken/chiemsee
  • https://goo.gl/maps/RhVP8yt2Drs

 

Vízszállító rendszerek a földkéregben – A felszín alatti vizekkel kapcsolatos új ismeretek és tanításuk lehetőségei

MÁDLNÉ SZŐNYI JUDIT1MAKÁDI MARIANN2

1 Eötvös Loránd Tudományegyetem TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet Tóth József és Erzsébet Hidrogeológia Professzúra, Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék

szjudit@ludens.elte.hu

2 Eötvös Loránd Tudományegyetem TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet Földrajz szakmódszertani csoport

makadim@caesar.elte.hu

 

Bevezetés

Az utóbbi évtizedekben érzékelhető az a tendencia, miszerint a tudományok és az iskolai oktatás egyaránt a rendszerekben való gondolkodást helyezi előtérbe, minden bizonnyal annak felismeréseként, hogy a földi rendszerben minden folyamat, jelenség csak a környezetével együtt, kapcsolataiban értelmezhető. A természet kicsiben és nagyban is egy rendkívül összetett rendszer, egyetlen óriási kapcsolati háló, amiben nincsenek egymástól független részek, semmi nem szakítható ki abból még gondolatilag sem (Makádi M. – Victor A. 2015). Pedagógiai oldalról nemcsak a tartalom, hanem a tanulással, tudásszerzéssel kapcsolatos fejlődési irányok is erősítik e tendenciát, hiszen a társadalmi igények következtében a közösségben, együttműködve szerzett tudás jelentősége felértékelődik (Senge, P. 1998). A rendszerben való gondolkodás csaknem valamennyi természettudományos tantárgyban érvényesül a mai hazai köznevelésben. A földrajz tantárgyban az 1990-es évek óta folyamatos a törekvés arra, hogy a világ működését ne (vagy ne csupán) tényekben, hanem elsősorban összefüggéseiben ismerjék meg a tanulók. Ennek eredményeként kerültek új szemléletben a földrajz tantervekbe és a tankönyvekbe is a kéregföldrajzi, a gazdasági-pénzügyi, a társadalmi változási folyamatok. Két terület maradt adós a rendszerszerű gondolkodás befogadásával, mégpedig az időjárás-éghajlattani, valamint a felszín alatti vizekkel kapcsolatos ismeretek köre. Ebben a tanulmányban ez utóbbival foglalkozunk.

A felszín alatti vízszállító rendszerek

A talajvíz és az attól vízzáró rétegekkel elszigetelt rétegvíz fogalmak, valamint az ezekhez kapcsolódó egyszerű sablonok mélyen beleivódtak a gondolkodásunkba, akár a témát tanítókat, akár a társadalom szélesebb rétegeit tekintjük. Nehéz ezektől elszakadnunk. Annál is inkább, hiszen vizuálisan is érzékelhető ismeretekkel nem rendelkezünk a felszín alatti vizekről. Nem csoda, hogy a tapasztalatokból és az ismeretek fejlődéséből végül csak az 1980-as évekre született meg a korábbi vélekedést felváltó és a rendszerszemléleten alapuló új paradigma (Mádlné Szőnyi J. et al. 2013). Ennek lényege, hogy a legfelső és a mélyebb rétegekben található talajvíz és rétegvíz önkényes elkülönítése helyett próbáljuk meg követni és megérteni a víz felszín alatti útját. A tudomány fejlődésével ugyanis a kutatók felismerték, hogy a víz a korábban tökéletesen vízzárónak vélt kőzeteken is átjut, ami csak idő kérdése. Ez a szemléletváltás vezetett annak belátásához, hogy a vizek nem talajvízként és rétegvízként elszigetelve találhatók a felszín alatt, hanem különböző behatolási mélységű (lokális, regionális) rendszerekbe szerveződve folyamatos, (többnyire) lassú mozgásban vannak. E rendszerek utánpótlódási területeitől (azaz onnan, ahol a csapadék a talajnedvességi és a telítetlen zónán átjutva eléri a felszín alatti víz szintjét) a felszínre jutási zónájukig (azaz a megcsapolódási területekig) tartó útjuk során láthatatlanok maradnak. S mire ismét felszínre lépnek, jelentős távolságra – néhány, esetleg több tíz vagy száz kilométerre – kerülnek a felszín alá jutási helyüktől.

Láthatatlan vízszállító rendszerek a felszín alatt (forrás: Földrajz 9. osztály újgenerációs tankönyv, 170. p.)

Az új ismeretek fizikai méréssorozatokon és modelleken alapulnak. A szakemberek a kutakban mért adatok alapján kimutatták a felszín alatti áramlási rendszereket. De modellezni is tudták a vízrészecskék előrehaladását a nagyobb energiájú (magasabb vízszintű – magasabb helyzeti energiájú) helyek felől a mélyebb fekvésű (alacsonyabb vízszintű – kisebb helyzeti energiájú) területek felé (Mádlné Szőnyi J. et al. 2013). E felismerések a rendszerszemlélet bevezetését hozták el a felszín alatti vizek tudománya, a hidrogeológia fejlődésébe.

Új fogalmak a régiek helyett

E szemléletváltozás földrajzoktatásba történő bevezetése nehéz, hiszen az eddig használt fogalmak egy része (vízzáró kőzetréteg, talajvíz, rétegvíz) értelmét vesztette. Komoly kihívást jelent a teljesen vízzáró kőzet fogalmának elengedése. Ezt mégis meg kell tennünk, hiszen a földkéregbe mélyített fúrások kőzetmintáinak vízáteresztő képességére vonatkozó mérési eredmények bizonyítják, hogy minden kőzetnek van „bizonyos mértékű” vízáteresztő képessége (Mádlné Szőnyi J. et al. 2013). Ha egy virágcserépbe agyagot rétegzünk, akkor nyilván megáll felette a víz, és nem halad át rajta; legalábbis nincs időnk azt kivárni. Ezt a kézzelfogható tapasztalatunkat a valóság annyiban írja felül, hogy a víznek sok idő és a kőzetekben – a geológiai fejlődéstörténet során kialakult – pórus- vagy repedésrendszer áll rendelkezésére. Így szépen lassan, de a víz átjut a kőzeteken. Tökéletesen vízzáró kőzet tehát nincs, minden kőzet képes valamilyen mértékben vezetni a vizet. Kétségtelen, hogy vannak vízfogó kőzetek (pl. agyag, márga), amelyek képesek jelentősen lelassítani a vízmozgást. Mások, például a mészkő, a homokkő vagy a kavics víztartó vagy vízvezető kőzetek, tárolják és mozgásában segítik a vizeket.

Ha a víz az utánpótlódási területtől a megcsapolódási területig összefüggő áramlási rendszert képez a felszín alatt, továbbá nincs teljesen vízzáró kőzet, akkor fogalmilag sem különülhetnek el így egymástól a felszín alatti vizek. Ebből az is következik, hogy nincs külön talajvíz és a rétegvíz, mindkettő egyszerűen felszín alatti víz, azaz összefüggenek egymással. Két fogalom maradt csak: a felszín közeli telítetlen zónában a talajnedvesség, az alatta levő telített zónában pedig a felszín alatti víz. A telítetlen zónában a víz a talaj- vagy kőzetszemcséket veszi körül, vagyis a vízburokkal rendelkező törmelék, málladék között levegő is van. A telített zónában a részecskék közül kiszorul a levegő. A telítetlen zóna és a telített zóna határvonala a felszín alatti víz szintje.

Hogyan lesz a csapadékvízből felszín alatti víz? (forrás: Földrajz 9. osztály újgenerációs tankönyv, 170. p.)

Nehéz kérdés a vízszint jelentőségének megértése, de fontos. Magasabb fekvésű területeken a felszín alatti víz szintje is magasabban van (több a víz helyzeti energiája), a mélyebb fekvésű területeken pedig alacsonyabban található (kevesebb a víz helyzeti energiája). A felszín alatti vízszintek különbségének az a jelentősége, hogy ez az energiakülönbség mozgatja a felszín alatti vizeket a magasabb energiájú helyek felől az alacsonyabbak felé. További nehézséget okoz a földrajztanításban, hogy új fogalmak (vízáramlási rendszer, utánpótlódási és megcsapolódási terület) is bevezetésre kerülnek. Ugyanakkor ha az egész felszín alatti vízmozgást a vízkörforgalomhoz kapcsoljuk, akkor csak egy lépés annak belátása, hogy a felszín alatti vízszállító rendszerek a vízkörforgalom felszín alatti részét jelentik. Az új koncepció tehát sokkal érthetőbbé teszi a források kialakulásának megértését, hiszen azok megcsapolódási területek és a vízszállító rendszerek végét jelölik ki. Fontos felismerés továbbá az is, hogy a megcsapolódás síkvidéken, főleg folyókban történik.

A vízáramlási rendszerek víztartó és vízfogó rétegeken való áthatolásának időléptéke (forrás: Földrajz 9. osztály újgenerációs tankönyv, 171. p.)

Az artézi kutak fogalma továbbra is megmarad, bennük a víz a földfelszín fölé emelkedik. A magyarázat viszont változik, azaz elvethetjük a korábbi definíciót: „két vízzáró réteg között mozgó és tárolódó víz a felette lévő kőzettömegek nyomása következtében szökik fel”. Helyette azt mondjuk, hogy az artézi kutak a megcsapolódási területek alatt létesíthetők, és bennük a víz – a nagyobb energiatartalom miatt – a felszín fölött áll meg. Tehát az artézi kutakat nem kell szivattyúzni. Azt azonban a tanulóknak is érzékelniük kell, hogy a kutak (bármilyen mélységből is hozzák felszínre a vizeket) megváltoztatják a természetes vízáramlási viszonyokat. A belvíz fogalom alig változik. A mélyebb fekvésű területeken fordul elő, ahol a felszín alatti víz szintje közelebb van a felszínhez, ezért a vízszint emelkedésekor a felszínre bukkanhat. Az új szemlélet előnye: segít annak belátásában, hogy a felszíni vizek (folyók, tavak, tengerek) is kapcsolatban vannak a felszín alatti vizekkel, azaz összefüggéseiket mindig szem előtt kell tartanunk.

Mi a tétje az új ismeretek közvetítésének?

A felszín alatt zajló vízmozgás törvényszerűségeinek megismerése a tudományos érdeklődésen túl a mindennapi életben is alapvető jelentőségű, hiszen a Föld teljes, kb. 1400 millió km3-nyi vízkészletéből az édesvíz csupán 2,5%. Azonban a mobilizálható édesvízkészleteknek 98%-a a felszín alatt található, tehát a Föld legnagyobb édesvíztartalékáról van szó. Az édesvízkészletek hosszútávon fenntartható hasznosítása az éghajlatváltozás és a népességnövekedés tükrében pedig egyre nagyobb feladat. Globálisan jelenleg a teljes 4000 km3/év vízhasználat kb. 20%-a (800 km3) származik felszín alatti vizekből. Ez a részesedés ugyanakkor a 20. században gyakorlatilag megötszöröződött, főként a felszíni vízben szegény arid régiókban. Magyarország nemzetközi összehasonlításban különleges helyzetű: felszíni vizekben viszonylag szegény, ugyanakkor nálunk a felszín alatti vizek szinte az ország egész területén hozzáférhetők, teljes közüzemi vízellátásunk közel 98%-ban felszín alatti vízkészletekre épül. Hazánkban a felszín alatti vizek ivóvízként történő használata világviszonylatban is kimagasló, ugyanis nálunk a folyók kavicsteraszán keresztül a folyópartokon kutakból kitermelt, ún. parti szűrésű vízkészleteket is a felszín alatti vizekhez soroljuk. Hagyományosan ilyen parti szűrésű vízbázisokból látják el Budapest lakosságát ivóvízzel.

A felszín alatti vízáramlásokon keresztül a bejutó szennyezők szállítása is zajlik. A felszín alatti vizek minőségét károsítja a szakszerűtlen (nem megfelelő mennyiségű és nem az optimális időpontban történő) műtrágyahasználat vagy az illegális szemétlerakás. Az állattartó telepekről hígtrágya juthat a felszín alatti vízbe. A csatornázatlan területeken a házi szikkasztó aknák és azok szakszerűtlen kialakítása eredményezik a szennyvizek felszín alatti vízbe jutását. Benzinkutak tartályainak szivárgásából is bekövetkezhetnek vízszennyezések. Az utak téli sózásának hatása szintén kimutatható károsodást okoz a felszín alatti vizekben. Amikor ezeket a felszín alatti vizeket kutakkal termeljük ki, akkor mesterségesen felgyorsítjuk a szennyezett víz mozgását. Problémát okoz, hogy a szennyezettségről – annak rejtettsége és tartóssága folytán – többnyire csak a kútban, a forrásban való megjelenéskor értesülünk. Emiatt az elszennyeződött mélységi vizek rehabilitációja rendkívül költséges, és az eredeti állapot többnyire nem is állítható helyre.

A felszín alatti vizeket fenyegető emberi tevékenységek és szennyező források (forrás nyomán)

A felszín alatti vizekből származnak az ásványvizek is, melyekből egyre többet fogyasztunk (2017-ben 125 l/fő/év). Korábban így nevezték a literenként legalább 1 gramm ásványi anyagot tartalmazó vizet. Azonban az Európai Unióhoz való csatlakozás óta hazánkban is a „mediterrán” ásványvízfogalom van érvényben, azaz megszűntek az oldottanyag-tartalomra vonatkozó megkötések. A természetes ásványvíz védett víztartó rétegből származik, a kitermelés helyén palackozzák, hogy minőségét megőrizze. Élelmiszernek tekintendő, a biológiai vízigény (szomjúságoltás) kielégítésére fogyasztjuk (Mádlné Szőnyi J. et al. 2013). Sajnálatos módon a fogyasztók nem nézik a palackokon feltüntetett oldottanyag-tartalmat, így nincsenek tisztában azzal, hogy palackozott ivóvizet vagy ténylegesen az ásványi anyagok szervezetbe jutását lehetővé tevő vizet fogyasztanak. A gyógyvíz, amely orvosilag bizonyítottan gyógyhatású víz, szomjúságoltásra gyakran kellemetlen íze miatt sem használható. Elsősorban a betegségmegelőzést és a gyógyítást szolgálja. Hazánk hévizekben is rendkívül gazdag, nálunk a legalább 30 °C-os vizet nevezzük így, ami az ország területének több mint 70%-án rendelkezésre áll.

E víztípusok növekvő jelentőségével szemben a társadalom általános ismeretanyaga a témában igen szegényes. Annál is inkább, hiszen rejtett, a szemünk elől elzárt vizekről van szó. Ezért fogyasztják az emberek ma az ásott vagy fúrt kutak vizét bevizsgáltatás nélkül, ezzel akár saját egészségüket is veszélyeztetve. Holott vezetékes vízzel gyakorlatilag az ország teljes területe ellátott. Magyarország lakosságának ivóvíztartaléka és az ország mezőgazdasági termelése, az öntözés tervezése miatt sem mindegy, hogy hol mennyi vizet termelünk ki a felszín alól. Mi több, ahogy láttuk, a kutakból történő vízkivételekkel a természetes vízáramlási rendszereket is módosítjuk. Be kell lássuk, hogy a víztermelés a felszín alól sem folytatható következmények nélkül akkor sem, ha mindenki „csak éppen saját szükségletét” elégíti ki. Hiszen a sok kicsi sokra megy, lecsökken a felszín alatti vízszint, ahogy erre sok példa ismert a világból. Hasonlóképpen a felszín alatti vizek elszennyezésére is fel kell hívnunk a figyelmet. Ha a baj már megtörtént, a helyreállítás rendkívül költséges és teljes körű tisztítás utólag már gyakran nem érhető el.

Az árnyékszékek is szennyezhetik az ásott kutakat (forrás, módosítva)

Mit tehet a földrajztanítás a szemléletváltás érdekében?

A felszín alatti vízkészletek természetének megértéséhez és az összefüggések felismeréséhez szükség van a földrajztanítás megreformálására e témakörben, hiszen csak ekkor remélhetjük, hogy az új ismeret és szemlélet közkinccsé válik és a javunkra fordítódik.

A témakör feldolgozására a maga komplexitásában jelenleg a gimnáziumok 9. évfolyamában van lehetőség, de elemei előkerülnek az alapfokú oktatásban is, például hazánk természetföldrajzi áttekintése részeként a medencejelleghez kapcsolódóan, vagy a regionális földrajz tanulása során a nagy felszín alatti víztárolók (pl. Szahara, Nagy-Artézi-medence) kapcsán. A jelenleg érvényben lévő földrajztantervek (Nemzeti alaptanterv 2012, kerettantervek 2012) még nem tükrözik az új szemléletet. Vannak azonban olyan tankönyvek, amelyek már elébe mentek a társadalmi igénynek (újgenerációs földrajztankönyvek, OFI, 2018). Kívánatos, hogy az új Nemzeti alaptanterv – amelynek megjelenése az előzetes hírek szerint 2018. decemberre várható – alapján létrehozandó kerettantervek, valamint a megjelenésüket remélhetően követő új érettségi követelményrendszer megalkotása során érvényre jussanak azok a szemléleti és fogalmi változások, amelyekről az előző részekben szóltunk. Természetesen a szemléletváltás igazi kulcsszereplői azok a földrajztanárok, akik a témakör feldolgozása során valóban a dinamikus vízrajzi és vízgazdálkodási szemléletet közvetítenek tanítványaiknak. Az ő módszertani kultúrájuk segítheti elő a valós problémákból kiinduló tanulási folyamatot, a tanulók kutatásos stratégia alkalmazásán keresztüli aktív tudásszerzését (Makádi M. 2015).

Modellvizsgálatok

A következőkben néhány egyszerű modellvizsgálatot mutatunk be, amelyek segíthetnek a fenti törekvések megvalósításában (Csondor K. et al. 2017). A vizsgálatokat az ELTE földrajztanár szakos hallgatóival már többször elvégeztük, így azok tapasztalatait is felhasználtuk.

A) Üledékes kőzetek vízáteresztő képességének megfigyelése

Problémafelvetés

Milyen gyorsan halad át a különböző üledékes kőzeteken a felszín alatti víz? A telítetlen zónán történő vízmozgás bemutatása.

Szükséges anyagok, eszközök

Kőzetminták (mészkő, homok, vegyes kavics, aprószemű kavics, rétegzett üledék), víz; 5 db PET-palack, 6 db főzőpohár, állvány, szűrőpapír.

A megfigyelés előkészítése

  • 5 darab PET-palack tetejét levágjuk és a nyitott palackok szája elé szűrőpapírt teszünk az üledék megfogására.
  • A palackokat lefelé fordítva állványba állítjuk, alájuk főzőpoharakat teszünk.
  • A palackokat feltöltjük azonos mennyiségű, de különböző kőzetmintákkal.
  • Egy főzőpohárba mindig azonos mennyiségű vizet engedünk, amit óvatosan a palackokban lévő kőzetmintákra öntünk.

Feladat

  • Annak megállapítása, hogy a különféle kőzeteken milyen sebességgel halad át a víz, azaz mennyi idő alatt telik meg vízzel az alattuk elhelyezett pohár.
  • Magyarázat keresése a tapasztalatra.

Tapasztalat

A víz a legkönnyebben a mészkövön és a vegyes nagykavicson halad át, míg a homokon a leglassabban. A relatíve nagyobb pórusméretű kőzeteken gyorsabban halad át a víz, míg a pórusméret csökkenésével a víz áthaladási sebessége csökken.

Mit bizonyít a tapasztalat?

A különböző üledékes kőzeteken különböző sebességgel halad át a víz, de valamennyin átjut. Bizonyos – vízfogó – kőzetek lassítják a víz mozgását.

A kőzetek eltérő vízáteresztő képességének vizsgálata (fotó: Deák Anita)

 B) A felszín alatti vízszint két oldalán

Problémafelvetés

Hogyan jut a telítetlen zónán át a víz a felszín alatti vízszintig, ha esik az eső egy „valós” felszíni domborzattal rendelkező területen? Milyen a kapcsolat a folyó és a felszín alatti víz között? (Shoebox model)

Szükséges anyagok, eszközök

Üledék (homok, nagyobb kavics, agyag), víz, kék ételfesték; (leeresztőcsappal ellátott) akvárium (de átlátszó műanyag doboz is jó), üvegcső (helyette egy alul kilyukasztott műanyag pohár is jó).

A megfigyelés előkészítése

  • Az akváriumban heterogén kőzetösszetételű felszínt (két oldalon magaslat, középen mélyedés) hozunk létre homok, agyag és kavics segítségével. Egy vízfogó kőzet (agyag) is kerül az edény egyik sarkába.
  • A felszíni mélyedésben kialakítunk egy patakmedret (a kavicsra némi homokot teszünk).
  • Egy magaslati pontnál behelyezzük a kőzetbe az üvegcsövet vagy poharat (mint kutat).
  • Annyira feltöltjük az akváriumot vízzel, hogy az a patakmeder alja alá érjen.

Feladat

  • Megfigyeljük az akváriumban a telítetlen és a telített zónát.
  • Az akvárium kúttal ellenkező végébe kék ételfestékkel színezett vizet öntünk (csapadék). Megfigyeljük a víz telítetlen zónán át tartó útját a felszín alatt, valamint a vízszintet a kútban (megjelenik vagy emelkedik) és a folyómedret (megjelenik benne a víz).
  • Leeresztjük az akvárium vizét a csap segítségével (szárazság imitálása). Megfigyeljük a vízmozgást. (Ha ez nincs, akkor alapállapotban figyeljük meg a száraz időszakot, majd megnézzük a változást a csapadék hatására).

Tapasztalat

Az üledékekkel teli üvegkádban a felszín alatti víz és annak változása, illetve a telítetlen és a telített zóna közötti különbség figyelhető meg. Az esővíz lefelé szivárog a kádban a telítetlen zónán át. Minél több víz érkezik a felszínre, annál jobban emelkedik a vízszint. Ezek a változások megfigyelhetők a kútban is. Továbbá a folyómederben is megjelenik a víz, a felszín alól jut bele a vízszint emelkedésével. Ahol vízfogó kőzet (agyag) van, a felszínén jobban mozog a víz és kevésbé gyorsan jut bele. A csap megnyitásával a vízszint egyre csökken a felszín alatt, s a folyómederből is eltűnhet a víz. Fontos következtetés, hogy a vízkörforgalom a felszín alatt is zajlik, a folyók és a felszín alatti vizek is összefüggenek.

A telített és a telítetlen zónában való vízmozgás modellezése domborzattal tagolt medencében (fotó: Vásárhelyi Dalma)

C) A felszín alatti víz szennyeződése

Problémafelvetés

Egy pontszerűen felszín alá jutó szennyező mennyire terjed szét? Megtisztíthatjuk-e a vizet a szennyezőtől?

Szükséges anyagok, eszközök

A B) feladat eszközei és anyagai, fecskendő, piros ételfesték.

Feladat

  • Az előző B) modellben pirosra festett vizet juttatunk a felszínre a modell magaslati területén, a szennyező kijutását imitálva. Megfigyeljük a szennyező terjedését a felszín alatti vizekben.
  • A kúton keresztül megpróbáljuk fecskendővel eltávolítani a szennyezőt a vízből.

Tapasztalat

A dombon csapadék hatására bemosódik a szennyezőanyag is. A szennyező elterjed a felszín alatt, a vízfogó kőzet ugyan megállítja, de a durvaszemű üledékben mindenhová elterjed. A dombtetőn fúrt kútból próbáljuk kiszivattyúzni a szennyezőt, de a piros szín sokáig megmarad, jelezve, hogy ha már elterjedt a szennyező, akkor nagyon nehéz eltávolítani.

Mit bizonyít a tapasztalat?

A szennyező a vízzel együtt terjed a felszín alatt, bár a forrása pontszerű, de nagy területet szennyez el, ami a felszínről nem látható. A szennyező eltávolítása szinte lehetetlen feladat.

D) Nem mindegy, hogy mi szennyez

Problémafelvetés

Mi történik a felszín alatti víz szintjéhez leszivárgó benzinnel és a nehezebb higannyal, mint szennyezőkkel?

Szükséges anyagok, eszközök

Nagyméretű kavics, víz, ételfesték (két különböző színű), étolaj, glicerin; 2 db nagyméretű főzőpohár, 2 db kisméretű főzőpohár, keverőbot.

Feladat

  • Két nagy főzőpohárba kavicsot töltünk, és azonos magasságig feltöltjük csapvízzel (maradjon a tetején telítetlen zóna!).
  • Egy kis főzőpohárba étolajat öntünk, és megfestjük narancsszínű ételfestékkel (ez lesz a benzinszennyező).
  • Egy másik kis főzőpohárba glicerint öntünk, és megfestjük kék ételfestékkel (ez lesz a higanyszennyező).
  • A festett anyagokból töltünk a kavicsokra. 
A különböző sűrűségű szennyező anyagok (piros a víz tetején, kék az edény alján) elhelyezkedése a felszín alatti vizekben (fotó: Deák Anita)

Tapasztalat

A szennyezők elérik a vízszintet. A benzint jelképező festett étolaj a víz tetején (a felszín alatti víz szintje felett) marad, mivel a víznél kisebb a sűrűsége. A higanyt helyettesítő festett glicerin ezzel szemben a víztömeg aljára süllyed (a vízfogó kőzetig, ami itt az üvegpohár alja), beszennyezi a teljes vízkészletet.

Mit bizonyít a tapasztalat?

A szennyezők sűrűségétől is függ, hogy hogyan viselkednek a telített zónához érve. A benzinszennyező ugyan nagy területeket érinthet, de függőlegesen minimálisan terjed, így a szennyeződött felszín alatti vizek könnyebben tisztíthatók, mint pl. a higannyal szennyezettek.

Összegzés

A tudományokban bekövetkezett paradigmaváltásnak arra kell ösztönöznie az iskolarendszer tartalmáért felelősöket, hogy a kutatások eredményei minél hamarabb megjelenjenek az oktatásban. Az évszázadok során sémákká merevedett szakmai tudás és azok átadásának módja sokáig él gondolkodásunkban. Ezért nincs késlekedni való idő arra, hogy a felszín alatti vizek dinamikus szemléletével kapcsolatos tudás is minél hamarabb beépüljön a földrajztanítás-tanulás folyamatába. A földi vízrendszer egységes értelmezésének részeként a felszín alatti vizeket mint áramlási rendszereket kell megismerniük a tanulóknak ahhoz, hogy megértsék a vízrendszer működését, környezettudatosan cselekedjenek mindennapjaikban, és majd felnőttként felelősségteljes döntéseket hozhassanak. Ebben a tanulási folyamatban a problémafelvetéseken alapuló vizsgálódás az egyik leghasznosabb tevékenység, mert megmutatja számukra a dolgok természetét és a problémák megoldási útjainak keresési, megtalálási módját.

Irodalom

  • Csondor K. – Mádlné Szőnyi J. – Erőss A. – Makádi M. – Bodor P. – Szikszay L. 2017: Egyszerű kísérletek és hasznos kérdések a felszín alatti vizekről, földrajztanároknak. – Kézirat.
  • Mádlné Szőnyi J. 2011: Talpunk alatt is folyik? Felszín alatti áramlások a víz körforgalmában. – https://www.youtube.com/watch?v=gqeg78-1ofw&feature=youtu.be
  • Mádlné Szőnyi J. – Czauner B. – Simon Sz. – Erőss A. – Zsemle F. – Pulay E. – Havril T. 2013: Hidrogeológia. – http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/Hidrogeologia/book.pdf
  • Arday I. – Buránszkiné Sallai M. – Makádi M. – Nagy B. – Sáriné Gál E. 2018: Földrajz 9. Újgenerációs tankönyv. – EKE–OFI. Eger–Budapest. pp. 170–173.
  • Makádi M. 2013: Modellezési technikák a földrajztanításban. – In: Makádi M. (szerk.): Vizsgálati és bemutatási gyakorlatok a földrajztanításban. ELTE-Prompt. Budapest. pp. 187–240.
  • Makádi M. 2015: Tevékenykedtető módszerek a földrajztanításban. – ELTE TTK. Budapest. pp. 104–119.
  • Makádi M. – Victor A. 2015: Az összefüggő rendszerek tanításának szaktudományi háttere és szemlélete. – In: Makádi M. (szerk.): A természetismeret tanítása és tanulása. ELTE TTK, Budapest, pp. 213–248.
  • Senge, P. M. 1998: Az 5 alapelv. A tanuló szervezet kialakításának elmélete és gyakorlat – HVG Kiadó, Budapest, 464 p.
  • Shoebox model. – https://www.youtube.com/watch?v=izq9gvCOaYk
  • 110/2012. (VI. 4.) Korm. rendelet a Nemzeti alaptantervkiadásáról, bevezetéséről és alkalmazásáról – http://www.njt.hu/cgi_bin/njt_doc.cgi?docid=149257.218573.
  • A Nemzeti alaptanterv tervezete, 2018. augusztus 31. – http://oktatas2030.hu
  • Kerettanterv az általános iskolák 5–8. osztálya számára. 51/2012. (XII. 21.) számú EMMI rendelet 2. melléklete.
  • Kerettanterv a gimnáziumok 9–12. osztálya számára. 51/2012. (XII. 21.) számú EMMI rendelet 3. melléklete

Az éghajlatváltozásról 12 tételben

MIKA JÁNOS

Eszterházy Károly Egyetem Földrajz- és Környezettudományi Intézet, Eger

mika.janos@uni-eszterhazy.hu

 

Bevezetés

A tanulmány 12 tételben tekinti át az éghajlatváltozás kérdéseit. Kevés tudományos kérdésről látnak, hallanak és olvasnak annyi (igaz és téves) információt tanítványaink, mint éppen erről. Fontos, hogy az ő tanáraik is tájékozottak legyenek minderről, még ha a média nem is segíti őket ebben. Írásunk ehhez kíván támogatást nyújtani. A leírtak nagyrészt az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület legutóbbi jelentésén (IPCC AR5 2013) alapulnak.

Amit az adatok bizonyítanak

Miben mutatkozik meg a globális felmelegedés?

Az elmúlt mintegy száz esztendőben kb. 1 °C-kal emelkedett a Föld átlaghőmérséklete (1. ábra). A változás nagyobb része az utolsó ötven esztendőre esik, de már az 1910–1940-es évek között is történt mintegy 0,3 °C-nyi melegedés. A két érték között a földi átlaghőmérséklet stagnált, ezen belül az északi félgömb átlaghőmérséklete még egy picit vissza is esett.

1. ábra. A globális átlaghőmérséklet alakulása a globális fedettség kezdetétől 2017-ig (forrás)

Sajnos ez a változás nemcsak a felszínközeli léghőmérsékletekben nyilvánul meg, hanem az utóbbi fél évszázadban a légkör alsó 10 km-es rétegének, a troposzférának teljes vastagságában, valamint a 10 km fölötti ún. sztratoszférában is jelentkezik, de ott lehűlésként, ami természetes dolog, mert az a többletenergia, amit az üvegházhatású gázok elnyelnek, nem tudja már melegíteni ezt a réteget.

A tengervíz hőmérséklete is hasonló arányban mutatja e változásokat, nagyjából ugyanolyan mértékben, mint a léghőmérséklet. A szilárd jég (a krioszféra) is változott az elmúlt évtizedek során. A tengeri jég kiterjedése – elsősorban a nyári időszakban – nagyon erősen visszahúzódott. Nagyjából az 1970-es évek eleje óta láthatjuk műholdról, hogy mekkora ez a kiterjedés, és bizony óriási mértékben összehúzódott már eddig is a jégtakaró: átlagosan 15%-kal, de egy-egy évben akár 40%-kal is. A téli félévre a jég visszafagy, tehát nem kell tartani a tengeri jég teljes eltűnésétől. A hegyvidéki gleccserek majdnem mindenhol jelentősen zsugorodtak. Csak ott ellentétes irányú a folyamat, ahol a csapadéktöbblet erősebben táplálja a gleccsereket, mint ahogyan a meleg csökkenti a tömegüket.

A legalább az 1970-es évek közepétől tapasztalt egyenletes felmelegedést nemrég átmenetileg megszakította az ún. globális melegedési hiány (angolul global warming hiatus). Ezen azt a viszonylag rövid ideig (kb. 2002 és 2013 között) fennállt tapasztalatot értjük, miszerint ekkor a felszín közeli léghőmérséklet alig emelkedett, és bő tíz éven át egyértelműen a várt érték alatt maradt. A melegedés elmaradását elsősorban a déli félgömb óceánjainak a korábbinál sokkal gyorsabb hőelnyelésével, illetve a naptevékenység gyengébb, a vulkánosságnak pedig erősebb jellegével próbálták magyarázni (részletesebben l. Mika J. 2014). A légkör melegedésének elmaradása nem jelentette azt, hogy ne nőtt volna továbbra is egyenletesen a teljes éghajlati rendszer (légkör, óceán, szárazföld, krioszféra, bioszféra) energiatartalma. Belső ingadozás volt elsősorban a szférák között, amiket azonban a globális klímamodellek nem láttak előre, sőt utólag sem szimuláltak megfelelően. A melegedés elmaradása önmagában nem vonja ugyan kétségbe a sok évtizedes felmelegedés tendenciáit és az okok legalább részben emberi eredetét. Ugyanakkor arra figyelmeztet, hogy még nem tudunk mindent az éghajlatváltozás folyamatairól. Érhetnek még bennünket meglepetések a folyamat sebességének a várttól való – akár mindkét irányú – eltérése formájában.

Sajnos – mindent egybevetve – az, hogy bolygónk melegszik, nehezen vonható kétségbe. Az viszont már egy másik kérdés – amire tanulmányunk későbbi részében térünk vissza –, mi bizonyítja azt, hogy ezekért a változásokért valóban az emberi tevékenység a felelős?

Miben más a mostani, mint a korábbi változások?

Az éghajlatváltozás fontosságát tagadók egyik legfőbb érve az, hogy a földtörténet során máskor is volt lényegesen melegebb a Földön, sőt az 5 milliárd esztendő mintegy 90%-ában nem is borította sohasem jég a felszínt. Voltak azonban jégkorszakok, amikor a Kárpátok vidékén is jég volt télen-nyáron, ilyenkor a Föld átlaghőmérséklete legalább 4–5 °C-kal alacsonyabb volt, mint a mostani érték. Ám ezek a különbségek nem évtizedek vagy néhány évszázad alatt alakultak ki, hanem évtízezrek, esetleg évmilliók alatt. A mostani változások tehát egy-két nagyságrenddel gyorsabbak, mint a korábbiak. A 2. ábrán a (logaritmikus skálán ábrázolt) idő függvényében a Föld felszín közeli átlaghőmérsékletének alakulása látható az elmúlt százmillió évben. Ezen megfigyelhető, hogy a sok tízmillió éves, csillagászati okból kialakult jégkorszakokat leszámítva a Föld hőmérséklete mindvégig egy ±5 °C-os tartományon belül ingadozott, jelenleg azonban e sáv felső határa felé közelit. Ugyancsak látható az ábráról, hogy az eddig természetes okból végbement változások az utolsó tízezer évben nem haladták meg a ±1 °C-ot. Tehát az emberi behatás rövidesen meghaladja majd az elmúlt tízezer évben tapasztalt természetes ingadozást és közelíthet a tízmillió éves léptékekhez.

2. ábra. A Föld becsült átlaghőmérsékletének alakulása az elmúlt 100 millió évben (forrás: az Ausztrál Meteorológiai Szolgálat oktatási anyaga, 22. ábra (forrás)

Amit a klímamodellek tanúsítanak

Milyen természetes és antropogén okai lehetnek a változásnak?

Az elmúlt száz esztendő körülbelül 1 °C-os melegedéséért nagy valószínűséggel a légkör üvegházhatásának erősödése a fő felelős. Az üvegházhatás abban áll, hogy a Nap sugarait a légkör összetevői nagyrészt beengedik a felszínre, ami hőátadással melegíti a levegőt. Viszont a 4 mikrométernél hosszabb, úgynevezett hosszúhullámú sugarak egy részét ezek az üvegházhatású gázok és a vízgőz elnyelik. Tehát minél több üvegházhatású gáz van a levegőben, annál kisebb arányát tudja kibocsátani a légkör a felszínről kiinduló energiának. Azaz sajátos hőcsapdaként működik, amit a Föld – mint bolygó – csak úgy tud kiegyenlíteni, hogy magasabb hőmérsékleten sugároz ki, és ezáltal tud pontosan annyi energia eltávozni a légkör külső határán keresztül, mint e gázok felszaporodása előtt.

Ilyen üvegházhatású gáz a szén-dioxid (CO2), a metán (CH4) és a dinitrogén-oxid (N2O). A halogénezett szénhidrogének, azaz freonok, halonok (amelyek száma meghaladja a kétszázat) is üvegházhatású gázok. Mindezek mennyisége kimutathatóan nő a légkörben, tehát a szén-dioxidé mintegy 40%-kal, a metáné több mint megkétszereződött a természetes állapotok kezdete óta, a dinitrogén-oxidé pedig mintegy 20%-kal nőtt. A halogénezett szénhidrogének esetében végtelen növekedésről kell szólnunk, mivel természetes forrásai ezeknek az anyagoknak nem ismeretesek.

Az üvegházhatású gázokon kívül éghajlatunkat még több más természetes és mesterséges folyamat is alakítja. A mesterséges hatások közül elsősorban az aeroszolmennyiségének megnövekedését tudjuk említeni. A légkör aeroszolkészlete folyékony és szilárd alkotórészekből áll, amelyek kisebbek az esőcseppeknél. Elsősorban a szulfát-aeroszolok ilyenek, amelyek mennyisége az 1980-as esztendőkig az üvegházhatású gázokkal párhuzamosan emelkedett, azonban ekkor több egyezmény, valamint a fűtési technológia változásának hatására a fejlett országokban visszaesett. Ugyanakkor a Föld fejlődő térségeiben ez a csökkenés még nem tapasztalható. A légkör összetétele úgy alakult ebből a szempontból, hogy az 1960-as és az 1990-es évek között homályosabbá vált a légkör, majd az 1990-es évek óta egy kicsit átlátszóbbá. A homályosabb légkör fékezi az üvegházhatású gázok okozta melegedést, amikor viszont csökken a homályosság, akkor ez a változás erősíti a melegedést. Az aeroszoloknak kétféle hatása van. A fentebb hivatkozott közvetlen hatása abban áll, hogy a napsugarakat szórja, nem engedi le a felszínre, ezáltal nem képes olyan mértékben melegíteni a légkört, az indirekt hatása pedig az, hogy a felhőcseppek vízmennyisége megnő, és kisebb cseppek alakulnak ki, amelyek jobban, erőteljesebben verik vissza a napsugarakat a világűr felé, mint a nagyobb cseppek.

Az elmúlt fél évszázad melegedéséért tehát nagy valószínűséggel az üvegházhatású gázok fokozódó légköri aránya a felelős. Az elmúlt 250 évben a szén-dioxid 1,7 W/m2-rel növelte a sugárzási mérleget, amihez a többi üvegházgáz további 1,6 W/m2-t tett hozzá. Az aeroszol-koncentráció ezt -1,1 W/m2erejéig tudta ellensúlyozni. Így bolygónknak mára 2,3 W/m2 többlettől kellene megszabadulnia.

A természetes hatások közül a vulkánkitörések és a naptevékenység ingadozása emelhető ki. A kén-dioxidban gazdag erős vulkánkitörések 1–3 éven át csökkenthetik a Föld átlaghőmérsékletét. A naptevékenység nagyon csekély mértékben ingadozik 11, illetve 22 éves ciklusokkal. Ezek a természetes hatások rövidebb ideig tartanak és gyengébbek az emberi eredetűeknél. Egyik természetes tényezőnél sincs tudományos alapunk annak feltételezésére, hogy bármelyikük sokkal erősebbé válna, mint amilyen eddig volt.

Mi bizonyítja, hogy a változásokért az emberi tevékenység a felelős?

Ha a tapasztalt koncentrációváltozást és minden ismert éghajlati kényszert betápláljuk az éghajlati modellekbe, akkor reprodukálni tudjuk a 20. század második felének felmelegedését. Ezek a teljes Föld éghajlati folyamatait szimuláló modellek a tömeg, az energia és az impulzus megmaradását leíró parciális differenciálegyenleteken alapulnak, egy-egy kutatóhelyen 100–200 szakember és informatikus erőfeszítését megtestesítő szuper-számítógépes rendszerekkel (IPCC AR5 2013 9. fejezet; Mika J. 2011 3. fejezet) készülnek. A modellszámítások nyomán 95%-os valószínűséggel állíthatjuk, hogy a 20. század közepén kezdődött melegedés legalább feléért az emberi tevékenység a felelős. Ennek fő bizonyítéka az, hogy ha e folyamatokat, valamint az összes többi ismert és előbbiekben felsorolt természetes és antropogén hatást betápláljuk a számítógépes modellekbe, akkor ezekkel a modellekkel reprodukálni tudjuk az elmúlt száz esztendő történéseit (3. ábra); de ha eltávolítjuk a modellekből az antropogén tényezőket és csak a természetes tényezőkkel számolunk, akkor az utóbbi ötven esztendő melegedése egyáltalán nem mutatható ki.

3. ábra. A megfigyelt simított globális átlagos léghőmérséklet alakulása (fekete vonal), szembesítve a csak természetes hatásokkal (kék sáv), illetve az antropogén hatásokat is figyelembe (piros sáv) modellszimulációkkal. (Forrás: IPCC AR5 2013. 10.21 ábra)

Két óriási hibát kellene a világ tudományosságának elkövetnie ahhoz, hogy ne az legyen a helyes következtetés, hogy az ember okozza a változást. Az egyik hiba az, hogy nagyon túlbecsüljük az üvegházhatású gázok szerepét, és az valójában sokkal kisebb a számítottnál. A másik hiba ezzel párhuzamosan az, hogy valami mégiscsak okozza a változást, amiről nem vettünk tudomást. Ennek a két nagy hibának a valószínűsége nem nulla, de az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület szakértői becslése szerint kisebb, mint 5%. Tehát több mint 95% annak a valószínűsége, hogy a változásban szerepet játszott az ember hatása.

Amit a forgatókönyvek előrevetítenek

Milyen globális éghajlatváltozás várható, lehetnek-e meglepetések?

Az üvegházhatás erősödését feltételező reprezentatív koncentrációpályák szerint 2100-ra az eddigi 2,3 W/m2-ről 4,5−8,5 W/m2-re nőhet a légköri üvegházhatás mesterséges többlete. A legoptimistább, csak 2,6 W/m2 többletet feltételező változat esetén 2100-ra csaknem visszaáll a mai állapot. A globális éghajlati modellek tanúsága szerint az első három forgatókönyv megvalósulása esetén a Föld hőmérséklete 1−5 °C-kal emelkedhet századunk végére a 20. század utolsó két évtizedéhez képest. Az optimista forgatókönyvből csak 0,3–1 °C melegedés következik (4. ábra). Megállapíthatjuk, hogy a legmeredekebb RCP8.5 forgatókönyv kissé pesszimistább a korábbi (IPCC 2007) – második legradikálisabb – A1 forgatókönyvnél, míg a közepes RCP6.0 és RCP4.5 forgatókönyvek felülről, illetve alulról közelítik a korábbilegenyhébb B1 forgatókönyvet. A különlegesen optimista RCP2.6 forgatókönyvhöz hasonlólehetőség még nem szerepelt a korábbi IPCC jelentésekben.

4. ábra. Előrejelzett változások a sugárzási kényszerben (balra) és a globális átlaghőmérsékletben (jobbra) a 21. században a különböző reprezentatív forgatókönyvek alapján (forrás: IPCC, 2014. 1.4. ábra)

A fenti előrejelzések tanúsága szerint – eltekintve az igen optimista RCP2.6 forgatókönyvtől – a Föld átlaghőmérséklete 1 °C és 5°C közötti mértékben melegedhet századunk végére a 20. század utolsó két évtizedéhez képest. Miből adódik ez a nagy különbség? Az egyik ok az, hogy nem tudjuk pontosan, miképpen alakul az üvegházhatású gázok kibocsátása a jövőben, hiszen ez nagyban függ többek között a népesség változásától, az energiaigények alakulásától, a környezettudatos, vagy éppen azzal ellentétes iparfejlődéstől és a Föld különböző térségei közötti egyenlőség vagy egyenlőtlenség alakulásától. A másik bizonytalansági tényező az éghajlati rendszer érzékenysége, amit ma körülbelül 50%-os hibával tudunk csak becsülni. Azonban, bármekkora is ez a bizonytalanság, arra nincs esély, hogy nulla változás legyen a következmény. Sőt annyira nincsen, hogy ha a holnapi naptól állandó értéken tudnánk tartani a szén-dioxid és egyéb üvegházhatású gázok mennyiségét a légkörben, egy 0,3–0,4 °C-os melegedés, egy úgynevezett „büntető” melegedés akkor is bekövetkezne, mert a korábbi évtizedekben megnövelt üvegházhatású gázok először az óceánt melegítik, és csak utána adja át az óceán ennek egy részét a légkörnek.

Biztos-e, hogy ilyen „időben sima” alakulása lehet bolygónk éghajlatának? 2004 elején találkozott a világ az ún. Pentagon-jelentéssel, amelyik azt vette számba, hogy mi történhet a Földön, ha a melegedés egy későbbi pontján jégkorszakba csap át a bolygónk éghajlata. Ha ugyanis az óceáni szállítószalag leáll, akkor nem fog hőt szállítani az északi területekre, és ez a hőhiány ott megnövelheti a jégtakaró kiterjedését. Ennek a félelemnek az az alapja, hogy 10 000 évvel ezelőttől a még korábbi időszakokig, közel százezer éven át nagyon nagy ingadozások voltak tapasztalhatók a tengerfenéki megfigyelések, az óceáni mészházakból rekonstruált hőmérsékletek alapján. Olyankor, amikor hirtelen éghajlatváltozás történt, minőségileg alakult át az óceáni cirkuláció.

Nem tudjuk, hogy a hőmérsékletváltozás váltotta-e ki az óceáni cirkuláció változását, vagy esetleg fordítva. Ez utóbbi eset az is nagy probléma, mert ez később is fenyegetheti a Földünket. Újabb számítások szerint annyiban megnyugodhatunk, hogyha le is áll teljes egészében az óceáni cirkuláció, akkor sem lesz ennek jégkorszak a következménye. A sark közeli területeket uraló hideg ellenére a Föld egészét tekintvea szén-dioxid-többlet melegítő hatása erősebb lesz,mint a szállítószalag leállása miatti lehűlés. Tehát a jégkorszakkal, mint várható jövőképpel valószínűleg nem kell számolnunk.

A fenti minőségi ugrás mellett néhány más kritikus billenőpontot is jelez az 1. táblázat adatsora. Kitűnik belőle, hogy 3–5 °C-nyi változás eseténa nyugat-antarktiszi jégtömbolvadása és az óceáni szállítószalag legyengülése drámai tengerszint-emelkedéssel, illetve az időjárás átrendeződésével fenyeget. Az Antarktisz nyugati részén a jégtakaró – ami a kontinentális talapzattal a tengervíz szintje alatt érintkezik – megolvadhat, besodródhat, és ez a folyamat 5 méterrel emelheti a tengervíz szintjét. Látható az is, hogy az északi óceán jegének nyári visszahúzódását már aligha tudjuk megakadályozni. Végül, a grönlandi jégsapka olvadásának perspektívája azt is előrevetíti, hogy nem elég megállítani a változást, hanem később vissza is kell hűteni, mert különben a grönlandi jég makacsul tovább olvad és emeli a tengerszintet. A táblázatban összefoglalt globális ugrások mellett még egy tucat regionális léptékű kritikus ugrást ismerünk, például az El Niño–La Niña oszcillációval kapcsolatban.

1. táblázat. A földi éghajlat azon kritikus billenőpontjai, amelyet elérve a melegedés már kritikus minőségi ugrást szenvedhet (Lenton et al. 2008 nyomán)

Hogyan alakulnak a regionális változások és a szélsőségek?

Természetesen az éghajlatváltozásnak nem a földi átlaghőmérséklet változása a lényege, hanem az, hogy az egyes térségekben hogyan alakulnak a legfontosabb meteorológiai elemek, elsősorban hőmérséklet és a csapadék mennyisége. Az 5. ábra az évi átlaghőmérséklet és az éves csapadékösszeg várható változásait mutatja be 1 °C globális melegedésre vonatkoztatva. Nos, a hőmérséklet változása a poláris térségben a legerősebb, többszörösen meghaladhatja a földi átlag változását, ugyanakkor az egyenlítői területeken sokkal kisebb a változás. A csapadékváltozás még különlegesebb. Az Egyenlítő térségében – ahol eddig is bőséges volt a csapadék – egy kicsit nő a mennyisége, a monszunterületeken is, sőt az 50° földrajzi szélességtől északra ugyancsak nő a csapadék éves hozama. Ugyanakkor mindenhol máshol (így például hazánkban és a tőlünk délebbi területeken) viszont csökken, sokfelé jelentősen csökken a csapadékhozam.

5. ábra. Az évi középhőmérséklet (balra) és a csapadékösszeg (jobbra) megváltozása 42 kapcsolt óceán–légkör modell átlagában, egységnyi (1 °C) globális hőmérsékletváltozásra vetítve. A térképek az 1986–2005 közötti időszak modellbeli átlagaihoz képest értendők a 2081–2100 átlagában (forrás: IPCC 2013 12.41. ábra alsó része)

Azt biztosan állíthatjuk, hogy az üvegházhatás erősödése a Föld légkörének melegedésével jár együtt, viszont gyakran szoktuk – helytelenül – azt is említeni, hogy a szélsőségek gyakoribbá és intenzívebbé válnak a melegedő éghajlattal párhuzamosan, noha ez nem ilyen egyértelmű. Van egy sor olyan szélsőség, amely valóban szaporodik, de vannak olyanok is, amelyek ritkulnak. Szaporodik például az egy-egy nap alatt lehulló csapadék mennyisége a mérsékelt övezet széles sávjában, de egyértelműen ritkul a -20 – -25 °C-os hidegek gyakorisága. Ugyanakkor a nyári hőmérsékleti maximum gyakrabban éri el a kritikus 35–40 °C-ot. Ezt már a mostanában megfigyelt adatokon is látjuk a világ nagy részén, így Európában is. A csapadék szélsőségei érdekes kettősséget mutatnak. Majdnem mindenhol szaporodnak az eseti, nagymennyiségű csapadékok, tehát a néhány óra, egy nap alatt lehulló 50–100 milliméter értékű csapadékhozamok, de ugyanakkor az aszályok időtartama is növekszik.

Meg kell állapítanunk, hogy a cirkuláció összetevői közül az északi területeken egyre gyakoribbak az erőteljes mérsékelt övezeti ciklonok, amelyek nagy széllel, heves esőzéssel és jelentős borultsággal járnak. A trópusi ciklonok számával és erősségével kapcsolatban úgy tűnik, hogy míg a nagyon erős örvények száma nő, addig a gyengébb trópusi ciklonok száma nem változik. Mindezekkel szemben jó hír, hogy a mérsékelt övezet örvényei, a tornádók gyakorisága nem mutat növekedést, még az ilyen forgószélnek nagyon kitett amerikai kontinensen sem.

A szélsőségek alakulásának megbízható kimutatását nehezíti, hogy az éghajlati rendszer belső ingásai jó néhány évig is tarthatnak (mint például az írás elején bemutatott globális melegedési hiány). Ezek a belső ingások – minden külső ok nélkül is – néhány évig az átlagtól eltérő időjárást tudnak okozni. További probléma a megfigyelt adatok inhomogenitása, azaz a mérési körülmények (pl. településen belüli helyszínek, időpontok, műszerek) változása.

Milyen globális következmények várhatók?

A globális felmelegedés legegyértelműbb következménye a tengervíz szintjének megemelkedése. Ennek fő oka a hőtágulás; a víznek kismértékben bár, de nagyobb a térfogata akkor, ha emelkedik a hőmérséklete. Körülbelül ezredrész arányban, de hát a tengervíz szintje csaknem 4 kilométer mély, még szerencse, hogy csak a teteje melegszik eleinte. Ezidáig körülbelül 300 méter mélységig tudtuk mindenhol megfigyelni a melegedés okozta térfogatváltozást. A másik ok a szárazföldi jegek olvadása, itt az antarktiszi, a grönlandi és az egyéb kisebb gleccserek olvadásáról lehet szó. Eddig körülbelül 18 centimétert emelkedett a tengervíz szintje, és az előrejelzések szerint legjobb esetben ugyanennyit, rosszabb esetben körülbelül 60 centimétert fog emelkedni a századunk végére. A tengerszint emelkedésének a fő következménye az, hogy a víz területet nyer a szárazföldtől, tehát a tengerparti országok, városok vagy sokkal magasabb gátat kénytelenek építeni, vagy arrébb kell költözniük. A magasabb gát építésének van olyan korlátja is, hogy a felszín alatti vizek akkor is feltörnek, ha a tengertől elbarikádozzuk, hiszen alul a gát alatt összeköttetésben van a belső vizekkel. Hátrányos következménye a tengervíz emelkedésének az is, hogy a sós víz betör az édesvízi torkolatokba és ott átalakítja az élővilágot. A tengerszint emelkedésének következménye sajnos a menekültek nagyszámú növekedése. Ha ilyen ütemben változik az éghajlat, mint eddig, akkor 2050-re az ENSZ Menekültügyi Főbiztossága szerint 250–1000 millió ember lesz kénytelen elhagyni a lakóhelyét, lesz éghajlati menekült. Ennek elkerülése érdekében kifejtett tevékenységéért kapott 2007-ben Nobel-békedíjat az ezzel foglalkozó Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC).

Az éghajlatváltozás további következménye a vízellátottság megváltozása. Ez a változás különösen a kontinenseken kritikus. A vízmérleg bevételi oldala a csapadék, ami területileg változó módon és mértékben alakul a melegedés során. A kiadási oldal a párolgás, ami a hőmérséklet emelkedése miatt szinte mindenhol emelkedni fog, tehát veszteségesebbé válik. A csapadékhozam az egyenlítői övben, illetőleg körülbelül az 50° földrajzi szélességtől északra növekszik éves átlagban. A két terület közötti részen azonban csökken, így éppen ott, ahol jellemzően amúgy is szárazabb az éghajlat, sajnos még szárazabbá válik, míg az Egyenlítő vidékének nedves éghajlata egy kicsit még nedvesebb lesz. A már most is száraz területeken nagyon nagy hátrány a fokozódó vízhiány.

Az éghajlatváltozás mindenképpen alkalmazkodásra kényszeríti a növényeket is. A természetes növénytakaró igazodási képessége gyengébb, mint amilyen gyorsan a változás végbemegy. 1 °C hőmérsékletemelkedés körülbelül 100 kilométerrel tolja el az övezeteket, és ez az 1 °C-nyi emelkedés még közepes mértékű változás esetén is mintegy 50 év alatt megtörténne. Ilyen gyors alkalmazkodáshoz az erdőségek nem szoktak hozzá; még akkor sem tudnának ilyen gyorsan áthelyeződni, hogy ha korlátlan zöld folyosó állna rendelkezésre, de tudjuk, hogy sok helyen az ember már elgátolta ezeket a zöld folyosókat. Tehát azok az erdőségek, amelyek peremén az éghajlat kedvezőtlenre fordul, el fogják veszíteni eddigi termőképességüket és a versenyben valószínűleg alulmaradnak. A termesztett növények esetében egy kicsit jobb a helyzet, hiszen ezt akár évről évre tudjuk alakítani. A többi évelő növénynek nem annyira hosszú az életciklusa, mint mondjuk az erdőségekben élőknek, de egy alapos, átgondolt növényzettervezést ezek is igényelnek, tehát néhány évtizedre előre látni kell a változást.

Városaink, településeink sem maradnak érintetlenek az éghajlatváltozástól. A városi éghajlat sajátossága, hogy gyorsabban elnyeli a nedvességet, tehát egy kicsit szárazabb az éghajlata. A háztetők és az útburkolatok fényvisszaverő képessége kisebb, tehát erősebben melegszenek. A házak korlátozzák az átszellőzést, tehát fülledtebb, szerencsétlen esetben szennyezettebb a levegőjük, mint a kisebb településeké. Ez a városi hőmérséklet-különbség, amit városi hőszigethatásnak nevezünk, anticiklonos időjárási helyzetekben a legerőteljesebb. Az éghajlatváltozás folytán bizonyos térségekben az anticiklonosság erősödik, konkrétan Közép- és Dél-Európában minden valószínűség szerint az év téli felében növekedni fog. Már eddig jelentősen több anticiklont tapasztaltunk az utóbbi 50 évben, mint korábban. Tehát azt kell mondanunk, hogy ha egyetlen házzal sem épül több a városainkban, akkor is ez az éghajlati tényező kereszthatásként erősíti a városi hőszigethatást.

Az éghajlatváltozásnak az emberi egészségre is hatása lesz az időjárási helyzetek gyakorisági eloszlásának a megváltozásán keresztül. A legkritikusabb a magas hőmérséklet, ami az elmúlt évtizedekben Európában a legtöbb halálos áldozatot szedte.A nyári hőségriadó már 25 °C-os napi középhőmérsékletnél elrendelhető, a három napon át 27 °C-ot meghaladó értéknél pedig már a harmadfokú készültséget hirdetjük ki. A 2003-as párizsi nagy halálozási epizód – ami egész Európában 70 000 fős többlethalálozást okozott – azt a tanulságot hozta, hogy ilyenkor nemcsak a súlyos betegek korai halálozási valószínűsége növekszik, hanem sokan olyanoké is, akik enélkül még évekig élhettek volna. Erre abból következtettek a szakértők, hogy a hőségriadó elmúltával a következő hónapokban nem esett az átlag alá a halálozás.

Hogyan alakul az éghajlatváltozás hazánkban és milyen következményei lehetnek?

Hazánkban a hőmérséklet emelkedése kicsit gyorsabbnak várható, mint földi átlagban. Ezen belül a nyári időszak melegedése lesz a legerőteljesebb. A téli is jelentős, az átmeneti évszakoké kevésbé meredek. A nyári melegedéshez hozzájárul a mediterrán térségre jellemző, hozzánk is benyúló felhőzetcsökkenés, ami egy cirkulációs változásnak a következménye.

A 2021–2050-es időszakra mintegy 1,5 °C-os az évi középhőmérséklet várható emelkedése 1961–1990-hez képest. A századunk végére 3,5 °C-kal emelkedhet a Kárpát-medence hőmérséklete. A csapadék változása előjelében és hatásaiban is negatív, a négy évszak közül csak az őszinek a növekedése mutatkozik a vizsgált időszakban. Ez azért hátrányos, mert főleg a tavaszi és nyári időszakban lenne nagy szükség a csapadékra.

A globális hőmérséklet emelkedésével párhuzamosan csökken azon időszakok aránya, amikor hó esik a mérsékelt övezet nagy részén, több lesz az esős időszak. A Kárpát-medencében már az elmúlt évtizedekben jelentősen csökkent akár a hótakaró időtartama, akár a havas napok száma. A csapadék és a hőmérséklet összjátékának másik vonatkozása az, hogy a csökkenő vízbevétel és a növekvő párolgás együttesen lecsökkenti a talaj nedvességkészletét, és jelentősen lecsökkenti a lefolyást is. Tehát kevesebb vízzel számolhatunk akár a folyók vízkészletét, akár talajvizeket tekintve, de ugyanez a helyzet a tavak vízkészletével is.

A felmelegedés legnegatívabb következménye tehát Magyarországon elsősorban a kevesebb víz lesz. A zöldtömegképződésnek már ma a víz a legfőbb korlátozó tényezője hazánkban, hiszen hőmérséklet és napfénytartam elegendően áll rendelkezésre. Várható továbbá, hogy ritkábban hullik majd csapadék, de amikor esik, akkor nagyobb mennyiségben, ebből következően növekedni fog az úgynevezett villámárvizek száma.

Amit tennünk kell az éghajlat változásával kapcsolatban

Van-e remény a változások csökkentésére és mit kell tennünk ezért?

A világ szén-dioxid-kibocsátását négy tényező határozza meg: a népesség, a jólét, az energiahatékonyság és a szén-dioxid-hatékonyság. (Ehhez hasonlóan más üvegházgázok kibocsátása is ilyen tényezőkre bontható.) A népesség szerepe nyilvánvaló, minél több embert kell ellátni, annál több az összes kibocsátás. A jólétet úgy fogalmazzuk meg, hogy egy ember hány dollárt tud felhasználni. Az energiahatékonyságot úgy fogalmazzuk meg, hogy egy dollár nemzeti össztermék megtermeléséhez mennyi energia szükséges. A szén-dioxid-hatékonyságon pedig azt értjük, hogy egységnyi (pl. 1 MWh) energia mennyi szén-dioxid kibocsátása árán állítható elő. Tehát e négy tényező között kell keresnünk a megoldást. Ebből a világ népességszámát elég nehéz egyértelműen csökkenteni, hiszen jelenleg növekvő tendenciát mutat. A jólétet sem érdemes visszafogni, legfeljebb csak nagyon kevés helyen lehet túlzott pazarlásról szólni, a világ nagy részén jogos további felhasználás elébe kell néznünk. Ahol a megoldást kereshetjük, az az energiahatékonyság és a szén-dioxid-hatékonyság, azaz kevesebb energiával termelni a dollárt és kevesebb szén-dioxiddal az energiát. Az alábbiakban ennek lehetőségeit tekintjük át.

A kibocsátás mérséklésének egyik lehetősége az energiatakarékosság. Ezen azt értjük, hogy házainkat szigeteljük, gyártmányainkat pedig kevesebb energia felhasználásával állítjuk elő. A másik lehetőség az, hogy a földgáz használata egy kicsit kevesebb szén-dioxidot jelent ugyannyi energiatermelés mellett, mint a kőolajé, és még kevesebbet, mint a kőszéné. Tehát a szükséges energia minél nagyobb hányadát nyerjük földgázból a szénnel szemben, annál kevesebb üvegházhatású gázt bocsátunk ki. Következő lehetőség az erdők telepítése. Napjainkban sajnos még pusztulnak az erdők, évente elvész egy belgiumnyi terület, de ha ezt sikerül visszafordítanunk, az segít a szén megkötésében. Van egy olyan mesterséges széndioxid-megkötési közelítés is, hogy a kibocsátott szén-dioxidot nem engedjük ki a levegőbe, hanem visszatartjuk, és elhelyezzük valamiképpen a felszín alatt. Kérdés, hogy megoldást jelentenek-e az atomerőművek, mert bár azok kevés szén-dioxidot termelnek, sok egyéb más környezeti problémájuk van. A nukleáris energia termelésének stagnálásából azonban úgy tűnik, hogy az atomenergia sem teljes megoldás.

Az éghajlatváltozás mérséklésében nagy reményt fűzhetünk a megújuló energiaforrások (nap-, szél-, víz-, geotermikus energia, földhő, bioenergia és az óceánok hullám- és árapályenergiája) használatához. Ezek nagy része alig bocsát ki szén-dioxidot, legfeljebb az eszközök megtermelése, szállítása jelent üvegházgáz-erősödést. A napenergia mennyisége például néhányszorosan fedezni tudná az egész Föld energia szükségletét is, de ehhez nagyon nagy területeket kellene napelemekkel borítani, ami végül is nem reális elképzelés. A szélenergia is nagyon sok helyen jelentős mennyiségben rendelkezésre áll. Minél magasabbra helyezzük a lapátot, amit a szél forgat, annál több energiára tehetünk szert. A bioenergia megítélése néha vitatott, ugyanis sajnos bioenergiának számít az is, amikor egyszerűen elégetjük a tűzifát vagy a bútorfát. Másik probléma, hogy élelmiszertermelésre kellene hasznosítanunk a Föld területének nagy részét. A vízenergia számos térségben korlátozott, például Magyarországon a folyók kis esése miatt kevés a kiaknázható vízenergia. Az óceáni energia termelése jelenlegi nagyságrendekkel elmarad más megújuló formákkal szemben, aminek az energia kinyerése és felhasználása közötti távolság a fő oka.

Hogyan tudnánk mi magunk takarékoskodni az energiával? Hogyan tudnánk kevesebb szén-dioxidot kibocsátani? Az energiatakarékosság azt jelenti, hogy kevesebbet fizessünk az energiáért és azt a pénzt másra használjuk fel, egyszersmind segítve a Föld éghajlatának a megkímélését és más környezetszennyező tevékenységek visszaszorítását is. Amikor a lakásban vagyunk, megtehetjük, hogy egy fokkal csökkentjük a hőmérsékletet – pl. nem 24 °C-ra, hanem 23 °C-ra fűtjük fel –, és máris 6%-kal csökkentjük az erre fordított összeget. Ha lefedjük a főzéskor konyhában az edényünket, azzal is néhány százalékot megtakarítunk. Ha kuktában főzünk, akkor alacsonyabb hőmérsékleten jön létre a forrás, ami az ételt megpuhítja. Amikor a fürdőszobában zuhanyozunk, sokkal kevesebb vízzel meg tudunk fürdeni, mintha teljes kádat megtöltenénk. Érdemes az ablakokat szigetelni és az autóval alacsonyabb sebességgel haladni. Ha megtehetjük, hogy ne siessünk, akkor óránként 80 kilométerrel haladva 30%-kal kevesebb üzemanyagot égetünk el, mintha végig 120 km/h sebességgel haladnánk. A fenti példák mindegyike olyan, ami anyagi haszonnal is jár!

Az alábbiakban két diagramot mutatunk be (6. ábra). Elsőként lássuk, hogyan alakult a szén-dioxid kibocsátása 2016-ig, illetve becsült értékként 2017-ben. Látható, hogy a nem mezőgazdasági kibocsátás néhány évi stagnálás után ismét nőtt 2017-ben, méghozzá évi mintegy 2%-kal. A légköri szén-dioxid-koncentráció növekedése ugyanakkor folyamatos, mivel a stagnáló évek kibocsátása is jelentősen meghaladja azt a szintet, amit az óceánok és a szárazföldek még semlegesíteni tudnak. (Meg kell ugyanakkor jegyeznünk, hogy e szférák semlegesítő képessége a mai kibocsátások mellett ekkora, kisebb kibocsátás esetén szerényebb lehet.) Minél jobbam megközelítjük hosszabb távon a nulla kibocsátást, annál biztosabb, hogy a koncentrációk nem nőnek tovább, ezáltal már csak az óceáni hőelnyelés miatti „büntető melegedés” emeli a hőmérsékletet. (Ezen azt értjük, hogy már stagnáló koncentrációk mellett még mindig emelkedni fog a légkör hőmérséklete, mert a megelőző évtizedek növekvő kibocsátása miatt keletkezett hőtöbblet – amely eleinte csak az óceánokat melegítette – egy részét az óceán késleltetve adja át a légkörnek.)

6. ábra. A fosszilis energiahasználat és a cementgyártás miatti CO2-kibocsátás (GtCO2/év: balra), valamint az összes kibocsátás és annak megoszlása a földi szférák között (GtCO2/év: jobbra) (Le Quéré et al. 2017). A jobb oldali ábrán a nyelők összege nem mindig adja ki a forrásokét, vagyis ismereteink pontossága korlátozott.

Mit ígér a Párizsi klímamegállapodás és mire elég ez?

A végső feladat a melegedés lefékezése, majd megállítása, amihez a légkör állandó összetétele szükséges. Ez nem kevesebbet követel, mint azt, hogy ne bocsássunk ki több üvegházgázt, mint amennyit a földi szférák, elsősorban az óceánok mélye és a bioszféra el tud nyelni. A szén-dioxid esetében az óceáni mészkőpadozat és a növényi fotoszintézis képes erre. Ez az elnyelő képesség 60–80%-kal kisebb, mint a mai kibocsátás, vagyis ennyivel kell lecsökkenteni a kibocsátást ahhoz, hogy ne növekedjen a gázok koncentrációja!

A klímapolitika régóta a 2 °C-os küszöböt szorgalmazza. Ennek egyik oka, hogy akkor biztosabban sikerül a 3 °C, a másik ok a tengerszint folyamatos emelkedése, mint elkerülendő probléma. A Párizsi megállapodás (2015) lehetőség szerint 1,5 °C-hoz közeli stabilitást tűzne ki célul az ipari forradalom előtti értékhez képest. E cél realitásának megítéléséhez vegyük figyelembe, hogy egyrészt már eddig végbement földi átlagban 1,0 °C-os melegedés, másrészt, hogy a légkör összetételének állandósulása után még 0,3–0,4 °C-os, ún. „büntető melegedés” következik be majd amiatt, hogy a nagy hőkapacitású óceánok, amelyek nem engedték egészében érvényre jutni az üvegházhatás erősödését, később tovább fogják melegíteni a felszínközeli levegőt. E két értéket összeadva már majdnem 1,5°C-nál tartunk!

A Párizsi megállapodást az egyes országok vezetői számára a Föld napjától, 2016. április 22-től számítva egy évig tartották nyitva az országonkénti ratifikáció (nemzeti jogrendbe iktatás) lebonyolítására, és azt követően aláírásra az ENSZ New York-i székhelyén. A megállapodás az országonként tett felajánlásokkal együtt legkorábban 2020. január 1-jén válik majd érvényessé, amihez legalább 55 ország csatlakozása szükséges, és az, hogy az általuk képviselt együttes kibocsátás is eléri az 55%-ot. Szerencsés módon e számokat 2016. október 5-re elértük, így a Párizsi klímamegállapodás egy hónappal később, 2016. november 4-én életbe lépett.

Az egyes országok eddigi önkéntes vállalásai azonban nem elegendők a globális melegedés 2 °C alatt tartásához. A szerény eredmény fő oka, hogy egyes nagy kibocsátók csekélyvállalásokat tettek, pl. Kína csak azt, hogy 2030-tól nem növeli a kibocsátást. Hazánk az EU minden országával azonos, 40%-os csökkentést vállalt 2030-ra. Az Amerikai Egyesült Államok 26–28 %-os csökkenést vállalt 2025-re a 2005-ös állapothoz képest. Kína és az Amerikai Egyesült Államok összevetéséhez fontos tudni, hogy bár abszolút mértékben Kína kibocsátása egyértelműen meghaladja az USA-ét, de egy főre vetítve egy kínai polgár csak felét bocsátja ki az amerikai átlagnak. (Azóta az Amerikai Egyesült Államok elnöke bejelentette, hogy 2020-tól országa kilép a megállapodásból.) A Párizsi megállapodás felülvizsgálatára és lehetőség szerint újabb, a mostaninál még nagyobb vállalások rendezett megtételére 2023-ban nyílik majd lehetőség.

Vannak-e olyan geomérnöki megoldások, amelyekkel tovább enyhíthető a melegedés?

A legutóbbi IPCC Jelentés gyűjtötte össze először azokat a geomérnöki megoldásokat, amelyek a kibocsátások szükséges korlátozása mellett további lehetőségeket kínálnak a felmelegedés lassítására. Az elképzelések két nagy csoportja a szén-dioxid elnyelésének erősítése, illetve a bolygó fényvisszaverő képességének az erősítése.

Az első csoportban olyan elképzelések sorakoznak, hogy alkálifémek és vas tengerbe juttatásával erősítsük az óceáni moszatokat, fokozva ezzel fotoszintézisüket, azaz a szén-dioxid-elnyelésüket. Technikailag megoldható a keletkező szén-dioxid kivonása a légkörből, illetve olyan növények előtérbe helyezése, amelyeknek nagyobb a zöldtömege, de máskülönben ugyanazt nyújtják, mint szerényebben fotoszintetizáló társaik. Végül jó megoldás lenne minél nagyobb területek erdősítése.

A második csoportba az elvben legegyszerűbb megoldások tartoznak. Például olyan óriási tükrök felszerelése a felszínen vagy a világűrben, amelyek sok napenergiát visszavernek. Felmerülhet a napsugarakat szóró aeroszolok feljuttatása a sztratoszférába (mert lejjebb gyorsan kimosódna), illetve a felhők szerkezetébe való beavatkozás szulfátsók bejuttatásával, hogy így erősítsük a korábban említett közvetett aeroszolhatást. Érdekes ötlet a vízfelszínek buborékosítása, mert az ilyen felszín több napfényt ver vissza, mint a sima vízfelszín. Itt is érdemes a célhoz alkalmas olyan növényeket előtérbe helyezni, amelyek fényvisszaverő képessége nagyobb a többinél, de egyébként ugyanazt a használati értéket nyújtják (például a lombos erdők jóval több fényt vernek vissza, mint a fenyőerdők). A sor végén itt is egy már ismert lehetőség, a háztetők és útburkolatok világosabb színű kivitelezése említhető, amit gyakorta javasolnak a városi hőszigethatás tompítására.

Bár egyes fenti megoldásokra már akadnak kísérleti jellegű példák, mégis azt kell mondanunk, egyrészt az egyes elképzelések műszaki és gazdasági kivitelezhetősége terén nincs elegendő ismeretünk ahhoz, hogy ezek lehetőségek felmerüljenek a klímavédelmi tárgyalások során, másrészt jelen előkészítettségében azt sem tudjuk a legtöbb elképzelésről megállapítani, hogy nincsenek-e olyan környezeti következményeik, amiket jobb lenne elkerülni.

Mit jelent az alkalmazkodás és mikor kell hozzákezdeni?

Az éghajlatváltozáshoz történő alkalmazkodáson azt a tevékenységet értjük, amelynek célja a változásból fakadó hátrányok mérséklése és az esetleges előnyök felhasználása. Az alkalmazkodáshoz a legtöbb esetben egy-két évtized elegendő, kivéve talán a hosszú ciklusú erdők telepítését. Az éghajlat változásaihoz való alkalmazkodás lényege, hogy már ma olyan épületek és más műtárgyak szülessenek, amelyek megfelelnek az előrevetített jövőbeli éghajlatnak. A példák közül csak néhányat említve: szárazságtűrő növények, nagy esőt is elvezető csatornák, a csapadék későbbi felhasználását lehetővé tevő tározók, a kevesebb hó- és zúzmaraterhelésnek megfelelő háztetők és elektromos vezetékek, kisebb hőigényre, de fokozottabb hűtésre tervezett fűtő és hűtő alkalmatosságok stb.

A kibocsátás mérséklésének mindenütt univerzális lehetőségeivel szemben az alkalmazkodás országonként, sőt térségenként, településenként is más-más feladatokat és megvalósítási lehetőségeket jelent. Ehhez ismerni kell az adott térség sajátosságait és az ott valószínűsíthető éghajlatváltozást. Az EEA 2017. évi jelentése minden, a tudományos irodalom által megállapított, tapasztalt és előrejelzett hatást magába foglalt (7. ábra, 2. táblázat).Európa egyes térségeit hét típusba sorolja és összesíti, hogy hol milyen hatásokra kell számítani, azaz mihez érdemes alkalmazkodni. Megjegyezzük, hogy az időjárás szélsőségeihez is fontos alkalmazkodni, de ez csak részben esik egybe az évtizedes éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás feladataival.

7. ábra. Európa hét főbb régiója, amelyben az éghajlati változások hatásai megjelennek (2. táblázat)

  1. táblázat. A legfontosabb éghajlati változások és hatások Európa hét főbb régiójában (EEA, 2017: MAP ES1)

Irodalom

  • EEA 2017: Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2016. An indicator-based report. – European Environment Agency. 419 p.
  • Field, C. B. – Barros, V. R. – Dokken, D. J. – Mach, K. J. – Mastrandrea, M. D. – Bilir, T. E. – Chatterjee, M. – Ebi, K. L. – Estrada, Y. O. – Genova, R. C. – Girma, B. – Kissel, E. S. – Levy, A. N. – MacCracken, S. – Mastrandrea, P. R. – White, L. L. (szerk): IPCC2014 – Climate Change 2014: Impacts, adaptation, and vulnerability. Part A: Global and sectoral aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. – Cambridge University Press, Cambridge & New York. 1132 p.
  • Lenton, T. M. – Held, H. – Kriegler, E. – Hall, J. W. – Lucht, W. – Rahmstorf, S. – Schellnhuber, H. J. 2008.: Inaugural article: Tipping elements in the Earth’s climate system. Proceedings of the National Academy of Sciences6. 1786 p. doi:10.1073/pnas.0705414105
  • Le Quéré, C. et al. (76 társszerzővel) 2017: Global carbon budget 2017. – Earth Syst. Sci. Data Discuss. https://doi.org/10.5194/essd-2017-123.
  • Mika J. 2011: Éghajlatváltozás, hatások, válaszadás. Főiskolai jegyzet. Eger, 128 p.http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0038_foldrajz_MikaJanos-eghajlat-HU/ch01.html
  • Mika J. 2014: Szünetelő melegedés – kihívások és következtetések az IPCC jelentéseiben (2013–2014). – In: Sansumné Molnár J.–Siskáné Szilasi B.–Dobos E. (szerk.): VII. Magyar Földrajzi Konferencia. 421–428. http://www.uni-miskolc.hu/~foldrajz/Foldrajzikonferencia/magyar_foldrajzi_konferencia.html
  • Párizsi Megállapodás 2015. http://unfccc.int/files/essential_background/convention/application/pdf/english_paris_agreement.pdf
  • Solomon, S. – Qin, D. – Manning, M. – Chen, Z. – Marquis, M. – Averyt, K. B. – Tignor, M. – Miller, H. L. (szerk.): IPCC 2007 – Climate change 2007: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.– Cambridge University Press, Cambridge & New York.
  • Stocker, T. F. – Qin, D. – Plattner, G.-K. – Tignor, M. – Allen, S. K. – Boschung, J. – Nauels, A. – Xia, Y. – Bex, V. – Midgley P. M (szerk.): IPCC 2013 – Climate Change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. – Cambridge University Press, Cambridge & New York. 1535 p.
  • http://berkeleyearth.org/global-temperatures-2017/
  • http://www.bom.gov.au/info/climate/change/gallery/1.shtml)

KINECTO-MORPHO-lógia – A felszínformák tanulásának lehetőségei a kiterjesztett valóság segítségével

PIRKHOFFER ERVIN1aCZIGÁNY SZABOLCS1bFÁBIÁN SZABOLCS ÁKOS1cVALKAY ALEXANDRA ILONA1dVARGA GÁBOR1eMÁTÉ ANDREA2fBALOGH RICHÁRD1gHALMAI ÁKOS1h

1 Pécsi Tudományegyetem Természettudományi Kar Földrajzi és Földtudományi Intézet

2Pécsi Tudományegyetem Kultúratudományi Pedagógusképző és Vidékfejlesztési Kar

apirkhoff@gamma.ttk.pte.hu, bsczigany@gamma.ttk.pte.hu,csmafu@gamma.ttk.pte.hu, dvalkays2@gamma.ttk.pte.hu, egazi@gamma.ttk.pte.hu, fandrea@igyk.pte.hu, gbrichard@gamma.ttk.pte.hu, hhalmaia@gamma.ttk.pte.hu

 

Bevezetés

Az iskolás gyermekek életkori sajátosságaihoz illeszkedve egyre jobban tágul a megismerendő környezet: az iskola, a közvetlen lakóhely világából fokozatosan kitekintünk a tágabb földrajzi környezet felé. Így ismerkednek meg a felszínformák egyre összetettebb világával, fejlődésükkel és ezek térképi ábrázolásával. A térbeli tájékozódás fejlesztése és a térképhasználat kompetenciájának fejlesztése folyamatos elvárás a környezet- és a természetismeret, valamint a földrajz tantárgyaknál. A mai iskolai generációk még inkább igénylik a vizuális szemléltetést, az interaktivitást.

A tanulók a természettudományi ismeretekhez nemcsak az iskola nyújtotta keretek között jutnak hozzá. Számukra az információs és kommunikációs technológiák (IKT) alkalmazása a mindennapi élet része. Az oktatóval ellentétben a 6–18 éves korosztály számára az AR, VR, MR (Augmented Reality, Virtual Reality, Mixed Reality) rövidítések nem egy elvont világ részei, hanem a mindennapi realitásé. Esetünkben két másik megközelítés, az oktatási módszerek legújabb irányai, a gamification (játékosítás) (Fromann R. – Damsa A. 2016, Rigóczki Cs. 2016) és az edutainment (szórakoztatva tanítás) nem egy megtanulandó, nehezen elsajátítható, idegennek érzett eszköz használata (mint a tanárok nagy része esetében), hanem a mindennapi gyakorlatban alkalmazott eszközök egy más irányú, de felhasználását tekintve játékalapú megismerése.

Jelenleg a társadalom elvárása és a tanuló egyéni érdeke a digitális kompetenciák fejlesztése (Ferrari, A. 2012), amelynek lehetőségét a földrajz a digitális térképek vagy térképszerű ábrázolások megismertetésén és bemutatásán keresztül is nyújthatja. A földrajzi tér digitális értelmezése, felhasználása és a hozzájuk kapcsolódó technológiák alkalmazása része a digitális írástudásnak, tehát olyan alapvető képesség, amelynek hiánya esetén a tanuló hátrányokkal indul például a munkaerőpiaci versenyben.

A fiatalok teljes egészében az ‘N’ (Network) vagy a ‘D’ (Digital) generáció tagjai, avagy még pontosabb kifejezés rájuk, hogy ők a digitális bennszülöttek (Digital Natives; Prensky, M. 2001), akik beleszülettek a digitális világa, míg a tanárok jó része inkább csak digitális bevándorlónak tekinthető. Azonban be kell látnunk, hogy a digitális bennszülöttek nem fognak visszalépni és egy analóg rendszer – számukra érthetetlen, kényelmetlen, avagy meghaladott – részeit alkalmazni. Ez azért sem valószínű, mert a kutatások alapján az agyuk – a digitális világgal történő más típusú interakciók miatt – másfajta felépítésűvé válik (Prensky, M. 2001). A földrajzi tér megélésének, vizsgálatának és értelmezésének képére lefordítva a digitális bennszülöttek és a digitális bevándorlók ezek között a megoldások között választanak: GPS vagy térkép; Google®  Maps vagy atlasz; Viamichelin.com vagy görgőstávolságmérő; virtuális 3D vagy felülnézeti ábrázolás; mobiltelefonos iránytű alkalmazás vagy tájoló.

A térképek publikálásának legfőbb színterei a digitális eszközök, valamint az online felületek (a legtöbb térképet már nem az asztali számítógépekre optimalizált „térképnézegetők” szolgáltatják, hanem a WebMap és WebGIS rendszerek). A tanulók sokkal hamarabb találkoznak a Google® Maps vagy a Here®rendszerével, minthogy a kezükbe vegyenek egy térképet tájokozódás céljából. Gyorsabban töltenek le OSM (OpenStreetMap®) térképi alapot és készítenek rajta útvonaltervet, minthogy papíralapú térképen nézegessék a lehetségesútvonalakat. Amikor információra van szükségük, akkor nem könyvtári anyagot, kézzel fogható papíralapú információkat keresnek, hanem az internetet hívják segítségül, hiszen az ő „anyanyelvük” az internet, ahol az azonnaliságnak és nem a késleltetett tudás-megszerzésének van relevanciája.

Digitális terepasztalok

A tanulók számára kiemelten fontos, hogy az új információs tartalmak ne szövegközpontúak legyenek, hanem kép–hang–videó megjelenítésével, lehetőleg mindegyik együttes használatával jussanak el hozzájuk. Ennek a lehetőségét kell megadnunk, amikor a digitális terepasztal segítségével szeretnénk ismereteket átadni.

digitális terepasztalok fejlesztésének előzményei mind a nemzetközi, mind a magyar oktatási rendszerben még gyerekcipőben járnak. Az első, teljes funkcióval ellátott AR terepasztalt vagy AR homokozót (Augmented Reality Sandbox) 2012-ben a Kaliforniai Egyetem davisi kampuszán hozták létre (Reed, S. et al. 2014, 2016) önálló, kiterjesztettvalóság-rendszerként, amely egyesíti a fizikai homokfelületet annak virtuális topográfiai modelljével. Amikor a felhasználók módosítják a homokfelszínt, azt a 3D-s szkenner felismeri, majd az aktuális topográfiát a felszín virtuális terepmodelljébe táplálja. Létrehoz egy színezett topográfiai térképet szintvonalakkal, virtuális víz áramlását szimulálja, és az eredményeket szinte valós időben a homokra vetíti vagy egy monitoron jeleníti meg, ezzel életre keltve a felszínt (IF. 4). A kísérlet egy világméretű folyamatot indított el, amelyet talán a legjobban az szemléltet, hogy jelenleg több mint 150 AR terepasztal működik. Hazánkban, hivatalosan öt egyetemen (Budapest, Debrecen, Győr, Miskolc, Pécs) üzemel valamilyen formában digitális homokozó (Siki Z. 2014, Bertalan L. et al. 2016b, IF. 1, IF. 3), sőt több közép- és általános iskolában is kialakítottak hasonló szemléltetőeszközt (IF. 2).

Célkitűzés

A technikai fejlesztés célja, hogy létrehozzunk egy olyan kiterjesztettvalóság-rendszert, amely alkalmas a természeti térben előforduló felszíni formakincs valódi, háromdimenziós megismertetésére. Ezt a formakincset a tanulók aktív közreműködésével, a térképi megjelenítés eszköztárának segítségével egy térinformatikai megoldáson keresztül lefordítjuk sík, térképi felületre. Ezek alapján a kiterjesztett valóság inkább egy átalakított valósággá válik (TR – Transformed Reality), ahol a tanulók problémaorientált, közvetlenül megtapasztalható megközelítésben, csoportos, projektalapú megvalósításban lesznek képesek megismerni a morfológiai formákat, valamint játékos módon elsajátíthatják a térképekben tárolt információk megszerzésének, dekódolásának képességét. Ez természetesen az életkori sajátosságok figyelembevételével történik, hiszen az általános iskola alsó tagozatának követelményeihez igazodva még csak az alapvető formák felismerése és megnevezése, a térbeli tájékozódás, valamint a térképhasználat előkészítése a cél. A felső tagozattól – pl. a homokasztalon modellezett terepi domborzati formák (valóság) és azok térképi ábrázolásának együttláttatásával – a szemléleti térképolvasási jártaság (5–6. évfolyam) kialakítása a cél. Később (7–8. évfolyam) ez vezetheti el őket a logikai térképolvasás jártasság szintű elsajátításához, miközben készség szintjére fejlődik a szemléleti térképolvasás. Ezek birtokában valósulhat meg a térképolvasás legmagasabb szintje, az összehasonlító elemzésekre képes komplex térképolvasás (Makádi M. – Róka A. 2015, Victor A. – Makádi M. 2015).

Különösen fontosnak tartjuk, hogy a kiterjesztettvalóság-rendszerünket egy olyan játékvezérlővel oldjuk meg, amely a tanulók nagy része számára már ismert, használata megszokott, így azonnal egy olyan környezet részeseivé válnak, amely a saját játékvilágukat alkalmazza az új ismeretek mélyebb megismerésének eszközeként.

A terepasztal megvalósításához kialakítottunk egy átfogó szoftveres keretrendszert, ami alkalmas az érzékelőből jövő térbeli információk leképezésére, valamint a kiterjesztett, 3D valóság létrehozására a valós morfológiai felületen. Az AR keretrendszer alapját egy Kinect™v2 érzékelő adja. Az érzékelőben a távolság meghatározása az infravörös szenzormellett elhelyezett, aktív érzékelősorral történik. A mérés alapelve, hogy a fényforrás által kibocsájtott modulált nyaláb a vizsgálati terület egy adott pontjáról visszaverődik. A visszaverődő jelnek az út megtételéhez időre van szüksége, amely mérhető, így a távolság a fénysebesség ismeretében meghatározható.

A tanulókkal közös munka során létrehozunk egy olyan virtuális 3D VR könyvtárat  (3DGeoMorphometry), ahonnan a tanulók megismerhetik a legalapvetőbb formakincsek virtuális megjelenítését és a hozzájuk kapcsolódó, valóságban is létező felszínformákat. Hasonló megoldást már több helyen is alkalmaznak (IF. 5), azonban a mi keretrendszerünk a virtualitáson és vizuális élményen túl egy valódi földrajzi ismeretanyagot is felsorakoztat a képi információ mögé.

Eszközök és módszerek

A fejlesztésünk alapját egyrészt egy Kinect™ alapú AR homokozó jelenti (1. ábra), amihez egy térinformatikával támogatott megjelenítő felület is kapcsolódik, ahol a morfológiai formák összetettebb leképezési és lekérdezési problémái is megoldhatók. Az AR egyik legmeghatározóbb előnye, hogy numerikus szimulációt (számítógépen végzett műveletek összessége) végezve az adatokat valós időben, valós háttéren jeleníti meg (Huang, J. M. et al. 2015).

1. ábra. Munka az AR-VR terepasztalon (a szerzők felvétele)

A kutatás műszaki alapját egy Microsoft Kinect™ for Windows v2 szenzor adta. Az eszköz elődjét a Microsoft Xbox 360 játékvezérlőjének szánták, de távolságérzékelési képességeit kihasználva később változatos, a videojátékoktól távol eső felhasználási területen is megjelent. Bár a Kinect™-re gyakran „szenzorként” hivatkoznak, az eszköz valójában egy „szenzorcsomagot” takar, amely egy képi és egy akusztikus csoportra bontható. Az akusztikus csoport egy, a hangforrás irányának meghatározására képes sztereó mikrofonpárból áll, míg a képi csoport egy 1920 x 1080 (FullHD, 30 Hz) felbontású RGB kamerából, egy 512 x 424 pixel felbontású 30 Hz-es infravörös kamerából és egy szintén 512 x 424 pixel felbontású, 30 Hz-es távolságérzékelő szenzorból áll. Kutatásunk során a rendelkezésre álló eszközkészletből kizárólag a távolságmérő rendszert használtuk.

Vizsgálatunkban a Kinect™ mélységszenzorát ArcGIS®Pro 2.2.3 térinformatikai szoftverrel kapcsoltuk össze. Az összekapcsolás lehetőségét az adta, hogy a Microsoft 2014 októberében kiadott egy szoftverfejlesztői készletet (SDK) amellyel a Kinect™ for Windows v2 szenzoradatai programozottan kiolvashatók. Az SDK egy .NET x64 felületet biztosít, ahol a „távolságpixelek” sorfolytonosan, 16 bites egész számok formájában kiolvashatók. A Microsoft Visual Studio 15.8.7 Community Edition-ben, C♯ 7.3 nyelven általunk fejlesztett alkalmazás ezen adatforrást alakítja át térinformatikailag feldolgozható 2,5 dimenziós raszterré. A szoftvert ArcGIS®Pro beépülő modulként valósítottuk meg. A térinformatikai raszteres adatfeldolgozás (a téradatok képi formában való megjelenítése és adatainak elemzése) azonban gyakran lassú, így nem használható olyan környezetben, ahol másodperces vagy annál rövidebb képfrissítésre van szükség. Az ArcGIS®Pro-ban azonban készítettek egy „Raster Functions” nevű funkciót, amelynek célja kezdetektől fogva a gyors raszteres adatmegjelenítés volt. Ezek a raszteres függvények igen gyorsan végrehajthatók a Kinect™-ből származó „domborzatmodelleken”, és önállóan vagy akár kombináltan is alkalmazhatók.A színezett, projektált ábrák több, a funkciók választásából adódó, raszteres függvény egymás után történő futtatásából jönnek létre:

  • újraosztályozzuk a képet és eltávolítjuk a hibás vagy null értékű pixeleket;
  • az összes pixel értékét kivonjuk nullából (mivel a Kinect™ távolságot mér, ezért a domborzat „kifordítva” érkezik);
  • eltávolítjuk a pontatlan mérésből származó fluktuációkat;
  • elkészül az adott funkciókat tartalmazó színezett felülnézeti kép (pl. rétegszínezés, domborzatárnyékolás, dőlés, kitettség stb.);
  • a rajz egy szintvonalas felülnyomást kap.

A fenti pontokba szedett „híd” megírásával egy olyan lehetőséget adtunk meg, amellyel a Kinect™-ből érkező modellen elméletileg az ArcGIS®Pro mind a 175 beépített raszterfüggvénye közvetlenül használható és szabadon kombinálható. Ezzel a Kinect™ vizualizációs, oktatási felhasználásának lehetőségei nagyban megnövekedtek.

A kísérletek megkezdése előtt általános és középiskolai tanárok bevonásával elkészítettünk egy ismerettárlistát. Ez azokat a domborzati és formakincs-elemeket tartalmazza, melyeknek a megismerése kiemelten fontos, valamint amelyeknek a létrehozása egy tanórán belül vagy az óra előtt, rövid előkészítéssel lehetséges. Későbbiekben tervezzük, hogy a terepasztalos vizsgálatokhoz ezt a listát elektronikus és foglalkoztató füzet formájában is közreadjuk.

A hardveres és szoftveres környezet kialakítása után megkezdtük a rendszer tantermi órákon is alkalmazható módszerének a kialakítását. Az oktatásban való alkalmazhatóság elősegítésére tervezzük a programhoz és a terepasztalhoz egy használati utasítást is mellékelni, ami segíti az tanárokat abban, hogy a legoptimálisabb formában tudják kihasználni a rendszer előnyeit. A módszert több célcsoporton is teszteltük. Első lépésként a modellteret feltöltöttük a hófehér márványőrleménnyel, hogy a Kinect™ adta vizualizációs lehetőségeket a projektorok minél jobban kihasználhassák. (Korábban szürkésbarna homokot alkalmaztunk, azonban a márvány sokkal plasztikusabb és élesebb kép kialakítását teszi lehetővé.) Kalibráltuk a szenzort, majd a levilágító projektorral és a síkfelületi ábrázolásért felelős monitorral megkezdtük a kísérleteket.

Első alkalommal egyetemi hallgatók próbálták ki a terepasztalt. A geomorfológia kurzus keretében csoportbontásban felszínformákat kellett építeniük, amit a többi csoportnak ki kellett találni. A térképi megjelenítésnek itt még nem volt szerepe. Általános és középiskolásokkal is kipróbáltuk a terepasztalt. Az alsó tagozatos iskolásokkal a monitoron megjelenített szintvonalas térkép használata nélkül dolgoztunk. Helyette Magyarország domborzatát és vizeit mutató térképlapnál kinyitott papír alapú atlaszt használtuk. Ebben az esetben még csak az volt a cél, hogy az alföld, a dombság és a hegység formáinak kialakításával a terepasztalra vetített térképi színeket megjelenítsük, gyakoroltatással rögzítsük. Kiindulási formaként egy piramist alkalmaztunk. Felső tagozatosok és középiskolások esetében már a terepasztal teljes digitális eszköztárát fel tudtuk vonultatni. A formák kialakítása során a magassági változásokat követő színezésű szintvonalas megvilágítás mellett, hagyományos, de szintén azonnal frissülő térképi ábrázolásként monitoron is követni lehetett a tevékenységet. Összességében még a tapasztalatszerzés elején, a módszertani lehetőségek kidolgozásának a kezdetén vagyunk, így a közvetlen, hallgatókkal és tanulókkal végzett munkatapasztalatai mellett saját próbálkozási élményeink eredményéről tudunk beszámolni.

Eredmények

A keretrendszer lehetőségeit egy mesterséges forma kialakításán keresztül mutatjuk be. Elsőként a létrehoztunk egy piramis formát, amelyről egy felülnézeti fotót is készítettünk (1.  ábra A). A piramisra azért esett a választásunk, mert a szigorúan monoton emelkedő felszín lehetőséget ad a színezési skála teljességének a bemutatására, valamint a négy oldallal könnyen leképezhetők és megismertethetők a fő égtájak. A piramis nagy előnye, hogy a tanulók könnyen létrehozták, mivel nem kell hozzá semmiféle morfológiai ismeret. A kialakított formára a szoftver létrehozott egy magasság szerint színezett és szintvonalakkal ellátott modellt, amit a projektor „onthefly” leképezett a felszínre. A legfontosabb ábrázolási technika itt a színfokozatos domborzatábrázolás alkalmazása volt. Ezt követően a kiterjesztett valóság segítségével, a valós felszínen jött létre egy leképezett, vetített felület. Sőt, esetünkben túl is léptünk az AR adta lehetőségeken, egy a valóságot átalakító (TR) folyamat segítségével játékszerűen értik meg a tanulók a magasság és a színezés térképi összekapcsolódását.

A kerettanterv alapján (51/2012. [XII. 21.] számú EMMI rendelet 1. melléklete) a földfelszín formakincsének elemeit már az általános iskola 3–4. osztályában megismerik a diákok, amelyekhez már társítják a térképeken alkalmazott színkódokat (zöld, sárga, barna, kék) is. A piramison látott alapszínek jól értelmezhetők a korosztály számára. A módszerünk alkalmazásával könnyen összekapcsolják a domborzat magasságát és a hozzá tartozó színkódot, amit már gyakorlati tapasztalatként állapíthatunk meg. Alsó tagozatos osztály esetében akár tíz tanuló is körülállhatja a terepasztalt, tehát két-három csoportban lehet egy osztályt foglalkoztatni.

A konkrét foglalkozás egyetemi helyszínen valósult meg, tehát a diákok érkeztek a terepasztalhoz. A tanóra szimulációja két csoportban zajlott. A „munka” során az első feladat a piramis kialakítása volt. A piramis formát ki kellett találniuk a foglalkoztató pedagógus egymás után megadott információi alapján (a második-harmadik információnál már volt jó megoldással jelentkező tanuló). A piramist a terepasztalt körülálló tanulók egyéni munkával, a piramis oldalainak kialakításával egymás után hajtották végre. A forma tökéletesítése után alulról felfelé felsorolták a piramisra vetített színeket. Ezt követően az atlasz korábban említett domborzati térképén megnéztük a színek elhelyezkedését. Összefüggést kerestünk a térképi és a vetített színek, valamint a domborzati formák jellege között. A következőkben a piramis elsimítása után sík felszín kialakítása volt a cél, amit a projektor zöld színnel világított meg. Ebből dombsági, majd hegységi domborzatot alakítottak ki a tanulók közösen, csoportmunkával. Az alacsonyabb felszínből kiemelkedő formákat a projektor – követve a magasságváltozást – vetítette sárga, illetve barna színűre. A terepasztal aljáig kimélyített részeket már kékre színezte a projektor, mintha az vízfelszín lenne. A tanulók lelkesen, élvezettel végezték az egyéni és csoportos feladatokat is. A program végére kivétel nélkül tudták, hogy milyen domborzati formákat jelölnek a térképi színkódok.

2. ábra. A keretrendszer vizualizációs lehetőségei (a szerzők felvétele)

Az általános iskola felső tagozatosaival végzett munka során a folyamat közben a szoftveres keretrendszer már leképezte a monitorra is a tanulók számára a megtanulandó térképi ismeretek alapjait. A képernyőn megjelenik a szintvonalrajz (2. ábra C.), amivel először 5. osztályban a „Tájékozódás a térképen és a természetben” témakörben foglalkoznak, és vezetik be a domborzat magasságának ilyen típusú megadását. A szintvonalak lépésköze a szoftverben állítható annak függvényében, hogy a leképezés mekkora méretarányban történik meg. A szintvonalrajz mellett (vagy vele egyidejűleg) a monitoron lekérhető a 2D rétegszínezett domborzat megjelenítés (2. ábra D.) síkba történő leképezése. Így a tanulók a színek, színárnyalatok jelentését összekapcsolják a jelkulccsal, és társítják a domborzat alkotóelemeit a magasságuk szerinti színkategóriákkal.

A következő funkciók már túlmutatnak a konvencionális térképi megjelenítések lehetőségein, és elvezetnek a térinformatikai (GIS – Geographical Information System) kultúra általános iskolai és középiskolai bevezetésének lehetőségéhez. A keretrendszer segítségével a beállítottuk az adott napálláshoz (évi és napi beállításokkal) tartozó domborzatárnyékolt felszínt (2. ábra E.). Ez egyrészt plasztikusabbá tette a domborzatot, és ezáltal bemutatott egy újabb térképen alkalmazott megjelenítési technikát, másrészt a beállítások változtatásával könnyebben megérthetők a Nap napi vagy évi járásából származó különbségek.

A terepasztalon végzett feladatok után a szoftver segítségével átléptünk a VR szintérbe, ahol a síkba leképezett felszínformát egy virtuális 3D felszínként is megvizsgáltuk a monitoron keresztül (2. ábra F.). A kapott formát megforgathatjuk, változtathatunk a rálátás szögén, körbejárhatjuk, valójában a tanulók úgy kezelhetik, mint egy virtualizált környezetet, amit a későbbi fejlesztések során egy VR szemüveg segítségével is bejárhatunk. Így ebben a folyamatban a tanulók önmaguk hoztak létre egy valóságos felszínt, amit az AR technológia felruházott elvont, a valóságban nem létező tulajdonságokkal (színek, vonalak stb.). Ezt követően ez a forma mint egy térképezett felszín megjelent a képernyőn,és ez fordult át egy virtuális környezetbe, mint egy 3D játék, amiben aktív résztvevőként sétálhatunk.

A program segítségével a megjelenítést torzíthatjuk. Alkalmazhatunk túlmagasítást, hogy a nehezebben értelmezhető felszínformák sokkal karakteresebben és érthetőbben jelenjenek meg. Ilyen lehetőség a belvíz és az árvíz tárgyalásánál az „ártér” fogalma (3. ábra). Ennek részét képezik a hullámtér és a folyó két oldalán az árvíz ellen emelt védőgátak, az emberi beavatkozás típuspéldái, amelyek a túlmagasítás eszközével még nagyobb súlyt kaphatnak az ismeretszerzésben.

3. ábra. Túlmagasított felszín: ártér gáttal (a szerzők felvétele)

A térinformatikai megoldások közül a leginkább alkalmazható a lejtők meredekségét leíró dőlés, valamint az irányultságukat bemutató kitettség használata. A lejtők meredekség szerinti színezése (4. ábra C.), valamint a 3D megjelenítés (4. ábra D.) együttes alkalmazásával (miközben aktívan változtat a felszínen és közben vizsgálja a változásokat, mind a projektált felszínen, mind a monitoron látható sík leképezésen) a tanuló könnyebben megérti a sűrűbben elhelyezkedő szintvonalak és a lejtő meredekségének emelkedése közötti összefüggéseket, jelen esetben egy abráziós part megjelenítésével (4. ábra A–D.).

4. ábra. Abráziós part (a szerzők felvétele)

A megszerzett ismeretek jobb elmélyülését az is segíti, hogy a megjelenített felszínformákat, morfológiai egységeket (domborzatot) valamilyen a valóságban is létező, esetleg jól ismert földi megjelenési ponthoz kötjük. Ezek alapján a későbbiekben tervezzük, hogy a kerettanterv alapján készült tankönyvek legfontosabb felszínformái egy fotókönyvtárból válaszhatóan lekérhetők legyenek, és ezek is hozzákapcsolódjanak a megjelenítési felülethez (4. ábra B). Az alkalmazás lehetőséget biztosít az egyes állományok, (szintvonalrajz, 3D ábrázolás stb.) elmentésére és későbbi felhasználásra, így a tananyagba történő beillesztésére is. Az elmentett ábrák segítségével a tanulók önmaguk is reprodukálni tudják a formákat a terepasztalon, valamint az ismétlések során megkönnyítik a gyorsabb felidézhetőséget. A mentett állományok segítenek a formakincs elemeinek egymáshoz viszonyított magassági vagy formai eltérésének bemutatására. Az 5. ábra egy ilyen összehasonlítási sort mutat be a halom, a dombság, a hegy, valamint a hegység modellezésének példáján, amit tanulók irányított csoportmunka keretében önállóan hoztak létre.

A halom (5. ábra A.), a mindössze néhány méter magas kiemelkedésként definiált domborzati forma a 3–4. évfolyamon jelenhet meg, bár nem kötelező elem. Az Alföld jellemzésénél találkozhatnak vele a diákok. A Kiskunságban a szél hajtotta homokból felépülő homokbuckákat azonosítjuk a halmokkal, a Nagykunságban pedig az emberkéz alkotta kunhalmok jelentenek rá példát, de többek között a százhalombattai halomsírokat is ide sorolhatjuk. Később ez a fogalom, illetve forma már egyáltalán nem jelenik meg a tanulmányok során, ezért érdemes röviden írnunk róla. Az 5. ábra B képén a dombság látható, ami az alsó tagozatos környezetismeret tankönyvekben a dombokból álló összetett felszínformaként szerepel. Magassági kategória (200–500 m tszf.) és térképi színkód (sárgásbarna) is megnevezésre kerül. A többi alapformaelemmel együtt a későbbiekben többször ismétlődik a dombság jellemzőinek meghatározása példákkal együtt, a hazai tájak jellemzésénél is foglalkoznak vele a felső tagozatban.

5. ábra. Domborzati alapformák (a szerzők felvétele)

Az 5. ábra C része egy hegyet jelenít meg. A hegy és hegység, mint domborzati forma – hasonlóan a dombsághoz – a kerettanterv szerint az alsó tagozatban (51/2012. [XII. 21.] számú EMMI rendelet 1. melléklete) jelenik meg az ismeretek között. Tengerszint feletti magasság tekintetében, ha a kiemelkedés meghaladja az 500 méteres magasságot, akkor hegyről vagy hegységről (5. ábra D.) beszélünk. Ennek jelölése barna színnel történik a térképen. A hegy részei (hegyláb, hegyoldal, hegytető, hegycsúcs) is megnevezésre kerülnek. Ez a forma is megjelenik újra a felső tagozatban a hazai nagytájak és a kontinensek feldolgozásánál, de még a 9–10. évfolyamos ismeretanyagban is (pl. tanúhegy, vulkáni vagy mészkőhegység) szerepel (51/2012. [XII. 21.] számú EMMI rendelet 2. és 3. melléklete). Minél magasabb a hegy vagy a hegység, annál sötétebb barna szín jelöli a térképen. A hegység esetében már magassági értékkategóriák szerinti bontásban az ismeretanyag megkülönböztet középhegységet (500–1500 méter között) és magashegységet (1500 méter felett). Az erre vonatkozó ábrázolás jó példája a 6. ábra E része, ahol egy tanúhegy-formát vizsgáltunk, aminek a Badacsony a tankönyvben említett típuspéldája.

A megoldás lehetőséget ad arra is, hogy összetettebb formakincset vagy olyan jelenségeket mutasson be, amelyek a síkban nehezen érthetők meg az adott korosztályban. Ilyen például a vízválasztó fogalma, amely egy AR környezetben jól látható és modellezhető. A vízválasztó és a hozzá kapcsolódó vízgyűjtő fogalma 5. osztályban a felszíni vizek témakörben kerül bemutatásra. A terepasztalon megjelenő forma (6. ábra D) pontosan mutatja be a definícióban szereplő meghatározásokat: a vízválasztó a vízgyűjtő területek határvonala, határoló kiemelkedések, melyek a hegységek és a dombságok legmagasabb részei. A legmagasabb pontokat összekötő vonalként középiskolában találkozunk vele. A program segítségével lehetőségük van a tanulóknak csak egy bizonyos magassági zónát színezni, így ténylegesen bemutatni, hogy esetünkben ez a legmagasabb tereppontokat összekötő vonal.

6. ábra. Összetett vagy érdekes felszínformák (a szerzők felvétele)

Az AR terepasztal másik nagy előnye, hogy olyan földtani folyamatok gyors bemutatására is képes (a valós térben, nem csak egy szemléltető videó segítségével), amelynek ma már csak a végeredménye tekinthető meg a valóságban. Jól leképezhető többek között pl. a robbanásos kalderák kialakulása (6. ábra A), hiszen pl. a 7. osztályos tananyagban Amerika jellemzésénél a vulkáni hegyre a Mount St. Helens a példa, de a középiskolai ismeretanyag vulkánossággal foglalkozó részében is megemlítik. A terepasztalon lehetőséget adhatunk AR-TR funkciók nélküli kísérletekre is. Erre mutat be példát a 7. ábra, ahol egy naplemente során lejátszódó árnyékhatások vizsgálhatók a Mount St. Helens kalderájában. Részletesen elemezhetünk olyan alakzatokat, amelyeknek korlátozott a megfigyelhetősége az elhelyezkedésük miatt. Vizsgálhatjuk a folyóvizek deltatorkolatát (6. ábra F). Változtathatjuk a környezeti feltételeket, például megvizsgálhatjuk, hogy mi történik a folyó áthelyeződésével, hogyan alakul át a formakincs a hordalékszállítás megváltozásával, illetve, hogy mit láthatunk akkor, ha megemelkedik vagy lecsökken a tenger szintje, milyen formakincs bukkan a felszínre.

7. ábra. Árnyékhatások a vulkáni kúpon (a szerzők felvétele)

Összefoglalás

Vizsgálati eredményeink szerint az AR-VR terepasztal alábbi módokon járul hozzá a hatékonyabb és eredményesebb általános iskolai és középiskolai földrajztanításhoz:

  • a tanulók könnyebben megértik a domborzati formák, a szintvonalas leképezés és a felszínformák térképi ábrázolása közötti kapcsolatot;
  • a megoldás lehetőséget ad arra, hogy összetettebb formakincset vagy olyan jelenségeket mutasson be, amelyek a síkban ábrázolva nehezen érthetők meg az adott korosztályban;
  • a rendszer segítségével bemutathatunk és modellezhetünk jól ismert képződményeket, amelyek a legtöbb tanuló számára a személyes látogatások által is ismertek;
  • a rendszer felhasználásával olyan többletinformációkat is közölhetünk, amelyek tovább mélyítik a már megszerzett tapasztalatokat vagy ismereteket;
  • felhasználhatjuk a rendszer adta lehetőségeket egy tervezett osztálykirándulás, tanulmányi út, terepgyakorlat előtti ismerkedésre, virtuális sétára;
  • bevezethetjük a tanulók számára a térinformatika fogalmát, majd a szoftver eszközkészletén keresztül bemutathatjuk annak hasznosságát, a mindennapi életben történő használhatóságát;
  • a tanulók a terepasztal használatával játékkörnyezetben szereznek ismereteket;
  • a tanulók maguk formálják az előttük látható, körbejárható és egyben tapintható felszínt, több érzékszervüket is használják a megismeréshez, és azonnali visszacsatolást kapnak az általuk keltett változásokról.

A módszer alkalmazásával tehát a tanítás-tanulás folyamatában a tanulók aktív munkájára épülő tudásszerzésre, a problémamegoldó és kondicionális tanulásra kerül a hangsúly.

A bemutató projektek már igazolták, hogy a módszer lehetőséget ad egyéni, csoportos és frontális munkaformák alkalmazására. A tanári bemutatók szolgálhatják az érdeklődés felkeltését, azonban a módszer akkor átütő erejű, ha maguk a diákok tevékenykedhetnek vele. Az alsó tagozatban a megfigyelés, a felismerés és a megnevezés, a gyakorlás, a tapasztalatok egyszerűbb megfogalmazása lehet a meghatározó módszer. Felső tagozattól már a tapasztalatok pontosabb megfogalmazása, rögzítése és rendszerezése, az összefüggések keresése a természetben, majd a problémafelvetés és az önálló problémamegoldás lehet a stratégia.

További fejlesztésként tervezzük, hogy ellenőrzési funkciókkal is ellátjuk a keretrendszert. Ennek során a tanuló az ellenőrzés során létrehozza a korábban már tanult formát (pl. kontinensek partvonala, vulkán stb.), míg a Kinect™ a szoftveres kiértékelés segítségével ellenőrzi, hogy mennyire egyezik az elvárt formával (IF. 6).

Köszönetnyilvánítás

A kutatás a 20765/3/2018/FEKUTSTRAT számú és „Felsőoktatási Intézményi Kiválósági Program” című projekt „Innovációval a fenntartható életért, környezetért” tématerület, valamint a GINOP-2.3.2-15-2016-00055 számú és „Légszennyezettség-előrejelző rendszerkifejlesztése légköri víz–aeroszol kölcsönhatások figyelembevételével” című projektek támogatásával készült.

 Irodalom

  • Bertalan L. – Tóth Cs. A. – Szabó G. – Nagy G. – Kuda F. – Szabó Sz. 2016a:Confirmation of a theory: reconstruction of an alluvial plain development in a flume experiment.Erdkunde 70. 3. pp. 271–285.
  • Bertalan L. – Szeghalmy Sz. – Barkóczi N. – Szabó G. 2016b: Xbox Kinect szenzor alkalmazási lehetőségei a felszínmodellezésben. – In: Balázs B. (szerk.) Az elmélet és a gyakorlat találkozása a térinformatikában: VI. Térinfomatikai Konferencia és Szakkiállítás, Debrecen. VII., 542 p.
  • Ferrari, A. 2012: Digital competence in practice: an analysis of frameworks. JRC Technical report.Letöltés: http://jiscdesignstudio.pbworks.com/w/file/fetch/55823162/ FinalCSReport_PDFPARAWEB.pdf (2018.10.12)
  • Fromann R. – Damsa A. 2016: A gamifikáció (játékosítás) motivációs eszköztára az oktatásban. – Új pedagógiai szemle. 66. 3–4. pp. 69–76.
  • Huang, J. M. – Ong, S. K. – Nee, A. Y. C. 2015:Real-time finite element structural analysis in augmented reality. – Advances in Engineering Software pp. 43–56.
  • Makádi M. – Róka A. 2015: A tér- és az időszemlélet alakításának szaktudományi háttere és szemléleti kérdései. – In: Makádi M. (szerk.): A természetismeret tanítása és tanulása. Szakmódszertani tankönyv. ELTE TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet Földrajztudományi Központ, Budapest, pp. 153–212.
  • Prensky, M. 2001: Digital natives, digital immigrants 1. – On the Horizon 5, pp. 1–6.
  • Rigóczki Cs. 2016: Gyönyörűségnek társa legyen a hasznosság ‒ Gamifikáció és pedagógia. – Új pedagógiai szemle. 66. 3–4. pp. 76–82.
  • Reed, S. – Kreylos, O. – Hsi, S. – Kellogg, L. – Schladow, G. – Yikilmaz, M. B. – Segale, H. – Silverman, J. – Yalowitz, S. – Sato, E. 2014: Shaping watersheds exhibit: an interactive, augmented reality sandbox for advancing earth science education. – American Geophysical Union Fall Meeting 2014, Abstract no. ED34A-01.
  • Reed, S. – Hsi, S. – Kreylos, O. – Yikilmaz, M. B. – Kellogg, L. H. – Schladow, S. G. – Segale, H. – Chan, L. 2016: Augmented reality turns a sandbox into a geoscience lesson. EOS 97. https://doi.org/10.1029/2016EO056135(2016)
  • Siki Z. 2017: Kiterjesztett valóság alkalmazása az oktatásban avagy térinformatikai homokozó nem csak kicsiknek. 6. Nyílt forráskódú térinformatikai munkaértekezlet. Letöltés: http://www.agt.bme.hu/gis/workshop6/eloadasok/siki2017.pdf (2018.10.10)
  • Victor A. – Makádi M. 2015: Készség- és kompetenciafejlesztés a természetismeret tanításában. – In: Makádi M. (szerk.) 2015: A természetismeret tanítása és tanulása. Szakmódszertani tankönyv. ELTE TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet Földrajztudományi Központ, Budapest, pp. 313–334.
  • 1:https://epito.bme.hu/geod/digitalis-homokozo.Letöltés: 2018. 09. 20.
  • 2: https://moderniskola.hu/2016/06/digitalis-homokozo-epitese-sajat-kezuleg-jakyban-tamas-ferenc-irasa/. Letöltés: 2018. 09. 20.
  • 3: http://megazin.uni-miskolc.hu/aktualitasok/1202/innovacio_a_foldrajzoktatasban.Letöltés: 2018. 09. 20.
  • 4: Kreylos, O. 2018: Oliver Kreylos’ Homepage. http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/.Letöltés: 2018. 09. 25.
  • 5: Sketchfab 2018: https://sketchfab.com/.Letöltés: 2018. 08. 10.
  • 6: http://megazin.uni-miskolc.hu/campus/1202/innovacio_a_foldrajzoktatasban.Letöltés: 2018. 09. 20.
  • 51/2012. (XII. 21.) számú EMMI rendelet mellékletei:
  1. melléklet – Kerettanterv az általános iskola 1–4. évfolyamára
  2. melléklet – Kerettanterv az általános iskola 5–8. évfolyamára
  3. melléklet – Kerettanterv a gimnáziumok 9–12. évfolyama számára

Geoinformatika a közoktatásban – Nemzetközi iskolai hálózatok

DÉKÁNY KRISZTINA

Eötvös Loránd Tudományegyetem Térképtudományi és Geoinformatikai Tanszék

dekrisztina@caesar.elte.hu

 

Bevezetés

geoinformációs rendszereknek többféleképpen közelíthetők meg, de mindegyikben hangsúlyosan jelennek meg a helyhez kötött információk és az a sajátosságuk, ahogy grafikus és leíró adatokat egyszerre kezelnek. Ezeket az adatokat (attribútumokat) tulajdonságként egy entitáshoz kapcsoljuk, amely a valós világ egy olyan érdeklődésre számot tartó alapegysége, amely hasonló jellegű alapegységekre tovább nem bontható (Detrekői Á. – Szabó Gy. 2002).

Valamilyen új módszerrel találkozva az oktatásban sokaknak az első gondolata az, hogy szívesen kipróbálnák, de túl sok időbe telik előkészülni egy-egy ilyen tanítási órára. Ezt tudja segíteni szerintem, ha megpróbálunk már bevált, konkrét példákat saját tanóráinkon megvalósítani, vagy kapcsolódunk egy már meglévő iskolai hálózathoz. A következőkben három ilyen projektet mutatok be. Érdemes olyan dolgokkal kezdeni a geoinformatika kipróbálását a földrajztanítási-tanulási folyamatban, ami már működik jó gyakorlatként más országban hasonló témában.

Jó gyakorlatok

iGuess (Integrating GIS Use in Education in Several Subjects)

A GIS használatának integrálására hozták létre a hét ország (Egyesült Királyság, Belgium, Franciaország, Ausztria, Magyarország, Bulgária és Görögország) részvételével alapított iskolai hálózatot, az iGuess-t, amely többféle témakörben, tananyagban mutatja be, hogyan lehet a geoinformatikát mint módszert felhasználni a tanulásban. Ez egy Európai Unió által finanszírozott projekt, amelynek célja olyan tanárképzés kialakítása, amely megtanítja a tanárokat a GIS használatára. E projektben Magyarországot a Gobio Bt. képviselte, amely egy kis családi vállalkozás volt, és elsősorban az ökoturizmus, a környezetvédelem és a felnőttoktatás területén vett részt a projektben.

Az első iGuess projekt 2008–2010 között futott, összesen több mint 4400 tanuló és közel 700 alkalmazott vett részt a szervezésben és lebonyolításban. Ezt követően három pedagógusoknak szóló tanfolyamot tartottak (Geel, illetve Brüsszel 2010, Athén 2011, Dublin 2012). A projekt koordinátora a KOGEKA (Katholiek Onderwijs Geel-Kasterlee) volt, egy hat középiskolát tömörítő csoport Geel és Kasterlee településeken Belgiumban. Az iGuess célja a geoinformatikai készségek terjesztése azáltal, hogy megosztja az ötleteket és a legjobb gyakorlatokat a hozzá kapcsolódó módszerek használatáról. A honlap tartalmazza az elkészített projektek módszertanát és hozzájuk tartozó iránymutatásokat, valamint konkrét jó gyakorlatokat a GIS használatára az osztályteremben. Mindegyiket lefordították az összes résztvevő hivatalos nyelvére, így magyarul is elérhetők.

A pedagógiai tréning négy modulból állt, melynek első részében a térbeli gondolkodás és a geoinformatika bevezetése szerepelt gyakorlati és hozzáférhető módon a laikusok számára, ötvözve az elméletet egy GIS szoftver tényleges használatával az alapvető feladatok során. A második modul az ArcGIS felhasználásához segítséget nyújtó gyakorlatokból állt, amelyeket a konzorciumi partnerek fejlesztettek ki. A célja az volt, hogy elősegítse az összegyűjtött adatok feldolgozását és bemutassa a térinformatika további lehetőségeit. A harmadik modulban a kurzus résztvevői iránymutatásokkal készíthették el a saját gyakorlataikat, míg az utolsóban a tanárok aktívan együttműködtek más európai pedagógusokkal, és műhelymunkáik során saját GIS-gyakorlatokat készítettek.

Ezek után elindították a projekt folytatását, az iGuess2-t, ami az akkor legfrissebb szoftverváltozatot, az ArcGIS 10.1-et használta, valamint bemutatta az ArcGIS Online webes alkalmazást és a szabadon elérhető adatok integrálását a GIS-ben. A projekt frissített honlapján a projektinformációk mellett szabadon elérhető geoinformációkhoz és gyakorlatok példáihoz juthatunk hozzá, valamint a geoinformatika tantervbe való integrálásának lehetőségei is szerepelnek.

Ezek közül most egyet mutatok be, egy óratervet és egy hozzá kapcsolódó tanulói feladatlapot.

A projekt címe: Földrengések Görögországban

A projekt tartalma:

  • a földrengések térbeli eloszlása Görögország területén;
  • több szeizmikus zóna kialakulása az epicentrumok eloszlása szerint;
  • a szeizmikus aktivitási minták korrelációja a tektonikai lemezhatárokra és a veszélyeztetett városok azonosítására.

Európai szabványok a geoinformatikai kompetenciák középfokú oktatásához:

  • kritikusan olvasás és értelmezés különböző, a médiában megjelenő kartográfiai termékekkel kapcsolatban;
  • földrajzi információk vizuális közlése, földrajzi kérdések és azok megválaszolása a geoinformatika segítségével.

Munkaforma: önálló tanulói munka

Időtartam: 90 perc

Évfolyam: 8. (13–14 éves tanulók)

Tantervi témakör: geológiai ismeretek

Példák motiválással kapcsolatos témákra és célokra:

  • a tanuló ismerkedjen meg a térképek tudományos értékével (ismerje el a térképeket a valóság képviseletének eszközeként, ami megkönnyítheti a kérdések értékelését, az adatfeldolgozást, a következtetések levonását);
  • határozza meg és írja le a környezet alapvető jellemzőit, földrajzi szókincs használatával, hozzon létre összefüggéseket e jellemzők és az emberi életre gyakorolt hatásuk között;
  • ismerkedjen meg pontosan mérhető és rögzített adatokkal, amelyekből következtetések vonhatók le a láthatatlan jelenségekre (például geológiai hatásokra) vonatkozóan (például földrengések, vulkánok).

Tanulási célok:

  • ismerje meg a Görögországban jelentős szeizmikus tevékenységgel rendelkező területek elhelyezkedését;
  • ismertesse a magas szeizmikus aktivitás és a tektonikus lemezhatárok menti zónák közötti kapcsolatot;
  • határozza meg a földrengések által veszélyeztetett városokat.

Tanulási készségfejlesztő tevékenységek:

  • földrengések helyszínének elemzése;
  • adatfeldolgozás;
  • következtetések levonása;
  • a földrengések és az emberi életre gyakorolt hatások közötti korreláció felismerése.

Térinformatikai készségeket fejlesztő tevékenységek:

  • rétegek hozzáadása a térképhez;
  • a réteg attribútum-táblájának megnyitása;
  • sorba rendezés (rakja az adatokat emelkedő vagy csökkenő sorrendbe);
  • adott tulajdonságú leíró adatok kiválasztása;
  • saját digitális térkép előállítása.

Fejlesztendő tanulási kompetenciák:

  • térbeli adatok integrálása egy problémamegoldó környezetbe;
  • térképek használata a hipotézis megfogalmazásában és a tér vizsgálata időben eltérő helyzetekben.

GIS kompetenciák fejlesztéséhez kapcsolódó tevékenységek:

  • földrajzi adatbázis-kezelés;
  • térképek bemutatása funkcionális eszközök segítségével;
  • megvalósított projektek és térképek ArcGIS Online-ban.

A készségfejlesztő programhoz készült weboldal és munkafüzet a tanároknak és a középiskolás diákoknak azt mutatja meg, hogy a Földet meg tudják figyelni az űrből, és ezt számos helyen lehet alkalmazni az osztálytermi tanulás során. A honlap számos érdekes anyagot tartalmaz, és rendszeresen frissül abból a célból, hogy a diákok ízelítőt kaphassanak a Föld megfigyelési adatairól az Európai Űrügynökség (European Space Agency – ESA) és európai partnerei által rendelkezésre bocsájtott adatokból. Az Európai Űrtudományi Erőforrás Hivatal (European Space Education Resource Office – ESERO) projektje az európai általános és középfokú oktatási közösséget támogatja, hogy minél több helyre eljusson az űrtudomány; jelenleg 14 országban van jelen ez a hálózat (Írország, Egyesült Királyság, Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, Németország, Luxemburg, Hollandia, Lengyelország, Portugália, Románia és Spanyolország, valamint a skandináv központ, amely Norvégiát, Svédországot és Finnországot fedi le). Főleg a földrajz, a környezettudományok és a fizika tantárgyak ezeknek az ismereteknek a befogadói.

Az ESERO tevékenységetöbb különböző területen jelenik meg.

  1. Hands-on projektek: ezek magukban foglalják a hallgatók teljes körű részvételét a programokminden területén (például kis műholdak és kísérletek tervezése, ezek fejlesztése, valamint az ehhez kapcsolódó workshopok és a szakértők képzései).
  2. A tanárok támogatása: az elmúlt években az ESA részt vett az ESERO projektjében, amely az oktatási szakértők által működtetett és a nemzeti oktatási hálózatokba integrált kapcsolattartó, illetve erőforrás központok létrehozását irányozza elő. Számos oktatási anyagot fejlesztettek ki különböző korú diákok számára.
  3. Nemzetközi együttműködési tevékenységek: a Nemzetközi Űrkutatási Tanács (International Space Education Board – ISEB) égisze alatt az ESA olyan tevékenységeket folytat, mint a Global Educational Network for Satellite Operations (GENSO) projekt, és támogatja a diákok részvételét olyan nemzetközi tevékenységekben, mint a NASA Akadémia.
  4. Lehetőségek a diákok számára: az ESA Oktatási Hivatala támogatja a diákok részvételét konferenciákon és workshopokon, többek között az Űrkutatási Bizottság (Committee on Space Research – COSPAR) és a Nemzetközi Asztronautikai Kongresszus éves ülésein.
  5. Tájékoztatási kezdeményezések: a szervezet tevékenységei magukban foglalják a honlap elkészítését és az ESA Kids weboldalt, ahol az ESA valamennyi tevékenysége kapcsán információt találhatnak a fiatalok, valamint az ESA külső partnerei által szervezett rendezvényekről.

Egyelőre talán hátránya a hálózatnak, hogy csak angol nyelvű példák érhetők el (például), de érdemes lenne megpróbálni felhasználni ezeket is.

GISAS

A természettudományok európai közössége, a Scientixhirdeti és támogatja a pedagógusok, oktatási kutatók, döntéshozók és más oktatási szakemberek közötti európai szintű tudományos, technológiai, mérnöki és matematikai (science, technology, engineering and maths – STEM) együttműködést. Ennek részeként támogatták a geoinformatikai rendszerek bevezetését az oktatásba a Földrajzi Információs Rendszerek alkalmazásai az iskolák számára (Geographical Information Systems Applications for Schools – GISAS) projektjükkel.

A GISAS (2003–2006) projekt segített bevezetni a geoinformatikát az európai középiskolák földrajzi és környezeti tudományainak oktatásához. Ezen idő alatt kifejezetten a vízminőségi mutatók összegyűjtésére összpontosított: a partnerek integrált web alapú tanulási környezetet fejlesztettek ki, hogy vizualizálják, kezeljék és megosszák a víz és a vízgyűjtő területekre vonatkozó helyi GIS-adatokat.

A projekt céljai a következők voltak:

  • olyan modell létrehozása, amely megkönnyíti a GIS használatát a középiskolák földrajzi és környezeti oktatása során az osztálytermekben;
  • térinformatikai eszköz használata a helyi vízminőség tanulmányozására Európában;
  • gyakorlati és tanártovábbképzés szervezése geoinformatika témában a partneriskolák tanárai számára;
  • oktatási anyagok, gyakorlatok és online tanulói környezet létrehozása tanárok és hallgatóik számára;
  • valós életben előforduló szituációk felhasználása az oktatási folyamatban.

A kifejlesztett anyagokat kilenc európai országban (Belgium, Finnország, Franciaország, Görögország, Magyarország, Olaszország, Lettország, Szlovénia, Svédország) vizsgálták és validálták, amiben összesen 35 tanár és 220 diák vett részt. A projektet az Európai Bizottság a MINERVA (MInisterial NEtwoRk for Valorising Activities in digitization – minisztériumokhálózata, mely a kulturális és tudományos tartalmak digitalizálását hangolja össze) pályázat keretében finanszírozta, és aHelsinki Egyetem koordinálta.

A GISAS projekt az ArcView 8.3-at használta, mely asztali geoinformatikai szoftver az ESRI cégtől. A projektben részt vevő partneriskolák támogatást kaptak a hardverekhez, szoftverekhez, adatokhoz és egyéb eszközökhöz, például GPS-vevőkhöz és digitális fényképezőgépekhez. A projekt támogatta a korszerű IKT-eszközök integrációját a középfokú oktatásba, nemcsak a földrajzban, hanem más témákban is. Az IKT és a virtuális tanulási környezet használata lehetővé tette az iskolák számára, hogy kísérleteket végezzenek, teszteljenek, és új funkcionális, interdiszciplináris és pedagógiai szempontból megfelelő oktatási módszereket dolgozzanak ki. A GISAS projekt előkészítette az utat egy olyan tantervhez, ahol a következő három tanulási területre koncentráltak: kreativitás, kompetencia és kommunikáció.

A projekt keretében a partneriskolák évente kétszer gyűjtötték be a helyi folyók vízminőségi adatait, elemezték és vizsgálták az eredményeket. Ezeket a helyszíneket, mint pontokat digitális térképeken ábrázolták a gyűjtött tulajdonságadatokkal – amelyek a biológiai és kémiai vízelemzések eredményeit tartalmazták – együtt. Ezeknek a helyi geoinformációs adatbázisoknak a gyűjtése és létrehozása önmagában nem cél volt, hanem egy olyan eszköz, amely megteremti a GIS használatának lehetőségét az osztályteremben, mint kutatásalapú tanulási eszköz.

Végeredményben alapszinten a hallgatók a következő kompetenciákkal gyarapodtak:

  • kritikusan tudják értékelni a médiában megjelenő térképeket;
  • ismerik az alapfogalmakat és megértik, mit jelent a GIS;
  • képesek következtetni gyakorlati példákból a mindennapi környezetükben;
  • gyakorlatban be tudják mutatni, hogyan alkalmazható a GIS a társadalomban;
  • tudják használni a geoinformatikai szolgáltatásokat és megértik, hogy milyen elvek vannak mögöttük;
  • képesek bemutatni a geoinformatikai térképeket és hogy milyen információk nyerhetők ki ezekből;
  • megértik, hogy a GIS a helyek és adatok, információk, jellemzők kombinációja egy adatbázisban;
  • tudják, hogy a térinformatikai rendszerek lehetővé teszik az információk különböző forrásból való hozzáférését;
  • megtanulják, hogy a térkép egy-egy adott tulajdonságú pontja segíti a különböző elemzéseket és vizualizációkat.

A GIS-készségek magasabb szintjén a diákok:

  • megértik a térképezés alapjait és az adatok megszerzésének elveit, esetleges ezek hiányosságait;
  • képben vannak a metaadatok kezelésével, és ezen adatok forrásaival;
  • tudják használni a mobil GIS szolgáltatásokat és megértik a mögöttük álló elveket;
  • ismerik a térinformatikai adatok megjelenítésének különböző módjait;
  • képesek különböző módon elemezni a térinformatikai térképeket;
  • értékelik a különböző méretarányban előállított adatkészletek közötti különbségeket, és megértik a generalizáció fontosságát.

Haladóbb szinten pedig a következő képességekkel rendelkeznek a projektet megvalósító diákok:

  • képesek a geoinformatikai adatok vizuális megjelenítésére;
  • adott célokra ki tudják választani a megfelelő GIS-adatkészleteket, megértik a különböző leíró technikákat, skálákat, attribútumokat, koordinátákat;
  • tudnak egyszerű GIS-elemzéseket, lekérdezéseket készíteni és használni;
  • rendelkeznek információkkal a térinformatika történelméről és megértik a jelenlegi fejlődési folyamatokat, irányokat;
  • kreatívan állnak hozzá új alkalmazásokhoz a geoinformatika segítségével;
  • folyamatosan képesek fenntartani és fejleszteni saját GIS-készségeiket.

ESRI GIS School Program

Természetesen a már sokat említett ESRI is bekapcsolódik a geoinformatika bevezetésébe, méghozzá direkt módon is, nem csak úgy, hogy szoftverüket adják ingyenes felhasználásra. Ezáltal is céljuk, hogy a fiatalokat felkészítsék a jövő kihívásaira, amit a digitális készségfejlesztéssel és a térinformatikai oktatással kívánnak megvalósítani. Az Európai Bizottság digitális készségekkel és munkahelyekkel foglalkozó koalíciójának támogatása érdekében az ESRI ígéretet tett a költségmentes GIS-szoftverek és -források biztosítására európai általános és középiskolák számára. A résztvevő szervezetek olyan felhőalapú geoinformatikai eszközöket kapnak, amelyek lehetővé teszik a diákok térbeli gondolkodásának és a problémamegoldó készségeinek a fejlesztését, amint felkészülnek a huszonegyedik századi munka világára. Ahogy a koalíció is megfogalmazza: korszerűsítik az oktatást és a képzést annak érdekében, hogy mind a diákok, mind a tanárok részére biztosítsák annak lehetőségét, hogy oktatási és tanulási tevékenységük során digitális eszközöket és anyagokat használjanak, valamint hogy digitális készségeiket fejlesszék, ezzel is továbbképezzék magukat.

Az erre alkalmas és már bevált szoftverek elérhetővé tétele mellett az ESRI tagirodái és partnerei is részt vesznek ebben a programban. Szolgáltatásaik közé tartoznak a tanárképző tanfolyamok, az osztálytermi gyakorlatok, valamint a helyi földrajzi adatok, például a műholdas képek vagy a digitális térképek elérhetővé tétele. Az ESRI a pedagógusokkal és az önkéntesekkel (GeoMentors), a nemzeti tantervi normákhoz igazodó és helyi nyelveken folytatott tudásanyag megteremtése érdekében dolgozik.

Az európai partnerekhez hasonlóan az ESRI hasonló programot vezetett az USA-ban is az elmúlt négy évben, így a projektben ezidáig több ezer iskola diákja tapasztalta a GIS előnyeit az osztályteremben. Ingyenes oktatóeszközöket biztosítottak az induláshoz és az online térképezéshez. Szabványos alapú oktatóanyagok állnak rendelkezésre különböző témákban, amelyek megkönnyítik a diákok számára a kutatásalapú tanulását. Ezek az oktatóanyagok nem igényelnek telepítést vagy bejelentkezést, és jól működnek minden típusú számítógépen, laptopon vagy táblagépen.

Az alkalmazott oktatási csomagok típusai:

  • GeoInquiries™: 15 perces oktatási anyagokat tartalmaz előkészített online térképek segítségével, amelyek szabad forrású tananyagokkal egészítik ki környezetföldrajz és társadalomföldrajz témakört;
  • Mapping Our World: egy olyan gyűjtemény, mely egy-egy tanórára ad ötleteket a világ földrajzának tanítására a középiskolában, online térképkészítéssel kiegészítve;
  • Thinking Spatially Using GIS: 60 perces tananyaggyűjtemény, amely alapvető ismereteket közvetít a világ földrajzának témakörben, online térképezéssel;
  • Learn ArcGIS: oktató weboldal probléma-alapú és gyakorlati leckéket tartalmaz, amelyek ingyenes hozzáférést biztosítanak az ArcGIS Online-hez, az ArcGIS Pro próbaverzióihoz és más ArcGIS alkalmazásokhoz;
  • Esri GeoInquiries™ collection for Earth Science: az ArcGIS Online segítségével a földtudományi oktatás számára szabadon hozzáférhető egy olyan gyűjtemény, mely 15ingyenes web-térképezési tevékenységet tartalmaz. Ezek megfelelnek a térkép alapú fogalmaknak a követelményekben, mindössze 15 percet igényelnek a tanár számára, és eszközfüggetlenek. A gyakorlatok összhangban vannak a következő generációs tudományi szabványokkal. Elérhető témák (sajnos csak angol nyelven): topográfiai térképek, távérzékelés, ásványok, bányászat, kőzettan, földfelszín, lemeztektonika, földrengések, vulkánok, hegyvidékek, vízrajz, óceánok jellemzői, szél- és hőmérsékleti mintázatok, időjárás, viharok, éghajlatváltozás.

Összegzés

A tanulók sokféle módon élvezhetik a GIS használatának előnyeit. A geoinformatika használata növeli a tanulók azon képességét, hogy kritikusan gondolkodjanak az adatok elemzésében, elősegíti numerikus készségeik fejlesztését, valamint azt, hogy olyan eszközöket használjanak, amelyek megkönnyítik az információk feldolgozását és átadását. Ez a technológia lehetővé teszi számukra a térbeli minták, összefüggések és kapcsolatok vizualizálását.

Általánosságban megfogalmazható, hogy számos lehetőség nyílna a geoinformatika oktatásba történő bevezetésére hazánkban is, és módszertanilag felzárkózni a fejlettebb országokhoz. Ehhez természetesen magyar nyelven is szükség lenne több kipróbált oktatási tananyagra, ha máshogy nem, a jelenleg elérhető idegen nyelvi bevált gyakorlatok fordításával. Módszertani kérdés továbbá annak eldöntése, hogy melyik utat is válasszuk: GIS oktatása a földrajz témakörben, vagy tanítás geoinformatikával nem kizárólag egy tantárgyban.

Irodalom

Angol nyelvű földrajzi tanulmányi verseny (Hungarian Geographical Contest)

TRÓCSÁNYI ANDRÁS

Pécsi Tudományegyetem Természettudományi Kar Földrajzi és Földtudományi Intézet

troand@gamma.ttk.pte.hu

2001-ben érkezett először meghívás magyar csapat részére, hogy mérettesse meg magát  nemzeti együttes nemzetközi közegben a National Geographic Society világbajnokságon. A kiváló csapatnak köszönhetően rögtön az első alkalommal egy csillogó bronzéremmel és sok-sok sikerélménnyel tértünk haza, a csapat motorja, Gyuris Ferenc pedig ma már az ELTE adjunktusa. A sorozat folytatódott, Magyarország a verseny megszűnéséig (2013) delegált csapatokat, akik több-kevesebb sikerrel szerepeltek. Mindeközben munkánkat is elismerendő a világverseny 2005-ben Budapesten került megrendezésre. Nem tudtunk a legjobbak közé tartósan bekerülni, de a nemzetközi földrajzos versenyközösségnek elismert tagjává válhattunk, így 2006-ban meghívás érkezett az IGU (Nemzetközi Földrajzi Unió) égisze alatt megrendezésre kerülő iGeo történő részvételre. Ismét fejest ugrottunk az ismeretlenbe, az OKTV-ről válogatott csapat a debütáláshoz képest jól szerepelt, és ez az együttes is adott a hazai geográfiának egy mára kutatóvá érett fiatalt, Lennert József azóta már a MTA KRTK RKI Kecskeméti Osztályán dolgozik.

Ami viszonyt az iGeo-n rögtön kiderült, az az, hogy egészen más felkészültséget, kevesebb lexikális tudást, ugyanakkor sokkal több alkalmazott földrajzi képességet igényel ez a verseny, nem beszélve a magas szintű nyelvtudásról, hiszen a megmérettetés angolul történik. 2008-ban, a tunéziai verseny tapasztalatait átbeszélve jutottunk többekkel arra az elhatározásra, hogy megszervezzük – ráadásul nem a fővárosban, hanem Pécsett – az első hazai, angol nyelvű tanulmányi versenyt, a HunGeoContest-et megpróbálva leképezni az olimpia szemléletét, struktúráját, feladatait. 2009-ben Gyüre Judit és Pirisi Gábor voltak partnereim ebben. A szervezők csapata folyamatosan változott, de Gábor ma már a verseny koordinátoraként (is) tevékenykedik. A nevezett létszám fokozatosan emelkedett, 2010-től pedig már minisztériumi támogatásban is részesül a kiutazó csapat, így teljes energiánkkal koncentrálhatunk a feladatok összeállításra, a felkészítés hatékony megvalósítására.

A HunGeoContest verseny több egységből áll, folyamatosan alakul, fejlődik, próbálva igazodni a hazai lehetőségekhez és a nemzetközi követelményekhez. Pár évvel ezelőtt az otthon megírandó és beküldendő esszéfeladat helyét – ami a visszajelzések szerint nem tette éppen vonzóvá a versenyt – egy játékos, online feladatlap vette át. Ennek célja az érdeklődés felkeltése, a diákoknak a számítógépek előtt eltöltött ideje egy részének földrajzi megragadása. Olyan interdiszciplináris, mégis földrajzi feladatokat adunk, amiket az internet segítségével az érdeklődő fiatal saját időbeosztásában oldhat meg. Információkat kell fellelni a kérdésekkel kapcsolatban a világhálón, online méréseket, számításokat kell végrehajtani, de van, hogy a sporttal, zenével, történelemmel, politikával kapcsolatos köntösbe bújtatott kérdésekkel alapvető lexikális információkat mérünk, gyakoroltatunk. Több hét áll rendelkezésre a feladatlap kitöltésére, ami közben javítható, módosítható – az ismeretek ismét előhívhatók, gyakorolhatók, mélyíthetők.

Az online fordulót legjobban teljesítő első hatvan diák kap meghívót az írásbeli tesztfeladatok megoldására, amelyet az igényeknek megfelelően regionális helyszíneken – Pécs, Szombathely, Debrecen, Budapest – írnak meg a diákok decemberben. A teszt szellemisége és szerkezete az iGeo WRT (Written Response Test) nyomán épül fel, ahol az elsődleges cél a komplex földrajzi információk alkalmazásának, hasznosításának mérése. A tesztfeladatok megoldásához nem elsősorban lexikális ismeretekre van szükség, hanem a rendelkezésre bocsájtott képek, ábrák, ismeretek és források – ezt külön megkapják a versenyzők egy dokumentumban (Resource Booklet) – értő elemzésére, alkalmazására. Természetesen nem megoldhatók a feladatok az elsődleges, és általában a világ közoktatásában mindenütt megjelenő földrajzi alaptudás nélkül, de nem az szerez a legtöbb pontot, aki kívülről tudja az Alpok összes csúcsát és hágóját. A példánál maradva az lehet eredményes, aki felismeri a forrásokból a glaciális formakincset, képes összekapcsolni ennek természet-, társadalom- és gazdaságföldrajzi következményeit. A világtengerekkel kapcsolatban nem a mélység és a nevezéktan a fontos, hanem az, hogy abban tengervizet, élőhelyeket, erőforrás-tartalékot, vagy éppen potenciális környezeti és geopolitikai konfliktusokat is lásson a versenyző. A hat tematikus feladat mindegyike lépcsőzetesen épül fel, eközben a diák elmélyedhet a kérdésben, az egyszerűbb, gyorsan megválaszolható kérdésektől az egyéni megnyilvánulásig lehetőséget adó rövid esszékérdésig. Összetételét tekintve két természetföldrajzi, két társadalomföldrajzi és két komplex feladat szerepel, ezzel is erősítve az egységes látásmód igényét.

Az írásbeli feladat során legjobban szereplő tíz versenyző juthat a pécsi döntőbe. A kétnapos megmérettetés terepi feladattal kezdődik, mely során egy területet kell bejárni, megfigyelni, a megadott szempontrendszer szerint adatokat rögzíteni a látottakkal, megtapasztaltakkal kapcsolatban. A felmérési feladat vonatkozhat a területen megfigyelhető természeti adottságokra éppúgy, mint akár az épületállományra, forgalomra, környezetminőségre vagy éppen a teret használó társadalom valamilyen dimenziójára. A terepi adatfelvételt tantermi térképezési feladat követi, amit azután a diákok a megadott tervezési feladat során hasznosíthatnak. A felmért terület általában valamilyen térhasználati konfliktussal terhelt, ennek feloldására, csökkentésére kell térképi és szöveges javaslatot tenniük a diákoknak.

Készül a terepei adatfelvétel (a szerző felvétele)

A döntő következő egységében multimédiás feladatok várnak a diákokra: számítógépes laborban kell képekkel, videókkal, animációkkal, grafikonokkal, ábrákkal illusztrált feleletválasztásos kérdéseket megoldani.

Pillanatkép a multimédiás fordulóból (a szerző felvétele)

A döntő következő, szóbeli részében a nap elején kisorsolt témapár egyikében kell prezentációt készíteniük a versenyzőknek, a készüléshez internetkapcsolattal ellátott számítógépet használhatnak. A helyes forrásfeltárás, -hasznosítás és prezentálás mellet a szóbeli kifejezőképesség is értékelésre kerül. Végül a kapott témapár második elemével kapcsolatban a bizottság szóbeli kérdéseire kell válaszolni, ahol az azonnali reakcióképességet, spontaneitást és nyelvi kifejezőképességet is mérni, értékelni tudjuk.

Szóbeli forduló (a szerző felvétele)

A különböző feladattípusok, amelyek az iGeo által megadott témakörökre (az éghajlattól a tájhasznosításig, valamint az agrárföldrajztól a kulturális földrajzig) épülnek, árnyaltabb kép kialakítását teszik lehetővé, ami kiemelten fontos a nemzeti csapat kiválasztásánál. A verseny első négy helyezettje (amennyiben korukban megfelelnek az olimpia feltételeinek) képviselheti országunkat a nemzetközi versenyen, a részvétel és az utazás költségeit a minisztérium állja. Az olimpia hangulata és az azon való részvétel önmagában óriási élmény, ehhez társul még a változatos helyszín: 2018-ban Québec, idén Hongkong, 2020-ban Isztambul várja a világ legjobb földrajzos középiskolásait. A döntőbe jutottak mindegyike, illetve felkészítő tanáraik értékes tárgyjutalmakban is részesülnek, mindezek mellett a Magyar Földrajzi Társaság egyéves tagsággal is megjutalmazza a legjobban szereplőket.

2018-as győztes olimpiai csapat: Kaszap Kinga, Mészáros Márton, Mészárik Márk, Bodansky Benjámin és felkészítőik: Pirisi Gábor és Trócsányi András (forrás: http://www.hungeocontest.org/galeria) 

Tisztában vagyunk azzal, hogy a versenyen történő szereplés különös adottságokat, képességeket igényel, és ezek egy része nincs teljes átfedésben a hazai köznevelési intézmények földrajzi és nyelvi képzési programjaival. A világversenyen a legjobbakat keresik, akik az IGU földrajzi felfogása szerinti geográfia kiemelkedő fiatal képviselői. Nehéz őket fellelni, de nem reménytelen, eddigi sikereink a diákok, tanáraik és talán a mi erőfeszítéseinket is visszaigazolták.

„Ha a víz az élet, vajon meddig élek?” – Projekttervezés

FILÓ TAMÁS1DÁTÁN ATTILA2

1Szegedi Tudományegyetem, földrajz-történelem tanárszakos egyetemi hallgató

2Budapest XVI. Kerületi Móra Ferenc Általános Iskola, földrajz-vizuális kultúratanár

 

Online együttműködések és tartalom-előállítás a földrajztanításban címmel hirdetett tanár-továbbképzést az ELTE TTK Földrajz- és Földtudományi Intézet Földrajztudományi Központ Földrajz szakmódszertani csoportja, amelyre általános iskolai, gimnáziumi, szakgimnáziumi és szakközépiskolai földrajztanárok, természetismerettanárok, természettudomány és környezettantanárok, valamint egyetemi hallgatók jelentkezhettek.

A képzés időkerete 30 óra volt, ami két, személyes jelenléten alapuló kontaktnapból és e kettő közötti online csoportmunkából állt. A továbbképzés legizgalmasabb része ez utóbbi volt számunkra, hiszen nem csupán új feladatok elé álltunk, hanem ismeretlen csoporttársakkal kellett hatékony és eredményes munkát végeznünk, ráadásul mindezt az online térben, olyan eszközökkel, amelyeket korábban „élesben” nem használtunk. Csoportunk háromfős volt. Cseszneg Andrea a bátonyterenyei II. János Pál Pápa Katolikus Óvoda és Általános Iskola földrajz-biológia tanára kreatív ötleteivel, lényeglátó hatékony gondolataival erősítette a csoportot, míg Dátán Attila a Budapest XVI. Kerületi Móra Ferenc Általános Iskola földrajz-vizuális kultúratanára irigylésre méltó munkabírásával és komplex látásmódjával tette eredményessé munkánkat, ahogy Filó Tamás a Szegedi Tudományegyetem földrajz-történelem tanárszakos hallgatója gyakorlatias szemléletmódjával és szervezőkészségével tette működőképessé a csoportmunkát.  Így az alábbiakban részletezett projektterv hármunk közös munkájának végeredménye.

Csoportunk feladata a továbbképzés során az volt, hogy elkészítsük egy olyan projekttervet, amely egy globális földrajzi, környezeti problémát elemez, egyúttal hétköznapiságával könnyen megérthető a közoktatás minden évfolyama számára. Az általunk választott témakör a víz-, illetve ivóvízhiány volt, amely véleményünk szerint napjaink egyik legnagyobb figyelmet igénylő problémája. Projektünk hangzatos és elgondolkodtató címet viselt: „Ha a víz az élet, vajon meddig élek?”

Elgondolásunk szerint a projekt elkészítése lefedi egy általános iskola vagy középiskola teljes évfolyam állományát, elemei a korosztályos különbözőségek figyelembevételével határozzák meg 3-5 fős kiscsoportok négy projekthétre vonatkozó kollaboratív munkáját. Ugyanakkor – mivel projektünk eleddig nem került gyakorlati alkalmazásra –  tartalmát tekintve lehetnek szükségszerű módosítások, ettől függetlenül azonban használható alapot képez mindazon pedagógusközösségek számára, amelyek nyitottak a 21. századi iskola módszereire.

A projekt gyerekek számára is hozzáférhető információ (médiahír, dokumentumfilm, riport, újságcikk stb.) megismerésével, értelmezésével, feldolgozásával indul, méghozzá olyannal, ami ugyan térben távoli, és nem ijeszti meg a legfiatalabb korosztályt sem, mégis újdonságértéke miatt feltűnést kelt a nagyobbak – és nem titkolt célként – a szülők körében is. Célja a gondolkodás elindítása, és aktív cselekvésre ösztönzés, szemléletformálás, és felhívás együttműködésre, különböző korosztályok együttműködésére.

Ráhangolás – téma iránti érzékenyítés

A projektkezdés korosztálytól függően különböző tanórákon elképzelhető: természetismeret, földrajz, biológia, magyar irodalom (szövegértés), idegen nyelv (nyelvszakos, két tannyelvű, magasabb évfolyam – nyelvtudástól függően). Kezdődhet valós hír olvasásával például a 2018. januári dél-afrikai vízhiányról, a Fokvárosban bevezetett vízkorlátozásról, vagy a vízhiánnyal küzdő területeket bemutató dokumentumfilmmel, vagy Marlo Morgan: Vidd hírét az igazaknak című dokumentarista fikciójával. A lényeg, hogy mindenki számára újranézhető, olvasható legyen, így nyílik lehetőség családtagok bevonására.

Tevékenység

A közös gondolkodás eredménye bármi lehet, ami mások számára figyelemfelkeltő, használható, reprodukálható, és akármilyen kis mértékben tudatosabbá teszi vízhasználati szokásainkat. Ez lehet házi praktika, reklámfilm, a környék természetes vizeinek felkutatása és vizsgálata, vízlábnyom kiszámítása, látványos bemutatása, és ajánlás a csökkentés módjára stb. A megvalósítás egy önszerveződéssel létrejött kisközösség (baráti, családi, lakó) által könnyen elvégezhető tevékenység, ami képes hatást gyakorolni szélesebb közösségre is. Maga a megvalósított gyakorlat, vagy elkészített eszköz az előrelátó gondolkodás támogatása mellett segíti a preventív (megelőző) gondolkodás kialakulását.

 

A tanulói produktum egy diája

Zárás

Az elkészült alkotások bemutatása kiállításon történik. A kiállítás megnyitója egyben a látványos produktumok (filmek, a tevékenységek képi vagy filmes dokumentálása) első vetítése is. A bemutatásra kész előadások a megnyitás alkalmával meghirdetett menetrend szerint akár több alkalommal is megnézhetők. Az alkotásokhoz kapcsolódhatnak kerekasztalbeszélgetések, riportok (iskolaújság, iskolarádió), megszólíthatók a kiállítás látogatói, az „utca embere”. A kiállítás tapasztalatainak, emlékének megőrzését szolgálja a „Zöld Könyv” (emlékkönyv), ami megerősíti a belső elhatározást, és összegyűjti a visszajelzéseket.

A legfontosabb élmény a gyerekek számára az lehet, ha szüleik az ő hatásukra kezdenek valami új és pozitív dologba (pl. életmódváltás, szokásrend megújítása). A projekt magában hordozza a felfedezés lehetőségét, amely által a korábban hitt vagy elutasított tények is igazolást nyernek, ez pedig a tanulás élményét adja. A különböző korosztályok együttműködése a közösségek új szerveződési formáját teszik lehetővé, ami a legjobb társasjátékok (6–99 éves korig) módjára új tartalommal tölti fel a régi és új kapcsolatokat, ez a mintaszerepek bővülésével a legnagyobb értékét jelenthetik.

A projekthez készült értékelőtáblák és a tanulói produktum minta itt olvashatók.

 

Források

https://index.hu/tudomany/2018/01/11/csak_harom_honapra_eleg_vize_van_fokvarosnak/

https://index.hu/kulfold/2018/02/21/ha_eljon_a_nap_akkor_egyszer_csak_elzarjak_a_csapokat/

https://www.portfolio.hu/vallalatok/gyozelem-a-vizhiany-felett-megmenekultek-egyelore-a-fokvarosiak.281338.html

https://www.napi.hu/magyar_gazdasag/vizhiany_van_eszak-magyarorszagon_figyelmeztetest_adott_ki_a_szolgaltato.668066.html

https://www.portfolio.hu/gazdasag/nem-volt-viz-tobb-budapest-kozeli-telepulesen.294526.html

http://www.greenpromo.hu/vizlabnyom

http://survive.hu/hu/vizlabnyom-szamitas/

http://fna.hu/mittehetsz/vizlabnyom

https://vitafutura.hu/mi-a-vizlabnyom/

http://wwf.hu/archivum/2009ev/15/mennyi-vizet-hasznalsz

http://www.kothalo.hu/labnyom/

(https://infographics.blog.hu/2010/12/16/mekkora_a_vizlabynomod

Marlo Morgan: Vidd hírét az igazaknak! (Partvonal Könyvkiadó, 2016)

Sarkig tárt világ (Michael Palin utazása) 5. rész: Átkelünk az Egyenlítőn (BBC 2004, Budapest Film Kft.)

 

Ötletek, gyakorlatok a kezdeményezőkészség és a vállalkozói kompetencia fejlesztésére a földrajztanításban

CSÁSZÁR ISTVÁN – KISLING ZÉNÓ – LENGYEL BALÁZS – PONGRÁCZ BOGLÁRKA – SZABÓ VERONIKA

egyetemi hallgatók, ELTE TTK FFI

csaszar.istvan23@gmail.com, zenokep79@gmail.comlengyelbalazs@t-online.hubogiip96@gmail.comszabo.veronika97@gmail.com

 

Bevezetés

Egy egyetemi földrajz szakmódszertani projekt keretében a kezdeményezőkészség és a vállalkozói kompetencia fejlesztésének lehetőségeivel foglalkoztunk. Ez a kulcskompetencia hozzásegíti a gyerekeket, hogy az iskolát elhagyva rendelkezzenek azokkal a készségekkel, képességekkel, amelyekre szükségük lehet mindennapi életükben ötleteik megvalósításakor, továbbá, hogy merjenek kezdeményezni és vállalkozni. A projektnek az volt a célja, hogy olyan feladatgyűjteményt hozzunk létre, amely egymásra épülő feladatrendszereken keresztül hozzájárulhat a földrajzot tanulók ezen kompetenciáinak fejlődéséhez. A fejlesztő feladatokat elsősorban a 7–10. évfolyam számára dolgoztuk ki. Igyekeztünk azokat úgy megalkotni, hogy bár konkrétan kapcsolódnak egy tankönyvcsaládhoz – a 2017-2018-ban megjelent újgenerációs földrajz tankönyvekhez –, átültethetők legyenek bármely tanmenetbe.

Feladatgyűjteményünk amellett, hogy kidolgozott konkrét fejlesztő feladatokat tartalmaz évfolyamonként, igyekszik választ találni az alábbi kérdésekre is:

  • a kerettantervek által megadott tananyagok közül melyekben nyílik leginkább lehetőség ezen kompetenciaterület fejlesztésére?
  • hogyan lehet ezeket a feladatokat beilleszteni az általános tanmenetbe?
  • elsősorban mely életkori sajátosságokra szükséges figyelni a feladatok készítése során?
  • hogyan lehet felmérni a korábban alkalmazott készségfejlesztő feladatok hasznosságát, sikerességét a felsőbb évfolyamokon?

Természetesen – ahogyan a címből is kiderül – az e kérdésekre adott válaszokat a földrajz tantárgy keretei, illetve a környezeti nevelés lehetőségei között vizsgáljuk, keressük.

A Nemzeti alaptanterv és a kerettantervek adta keretek

Kiindulásképpen érdemes megemlíteni a kezdeményezőkészség és a vállalkozói kompetencia kapcsán, hogy tartalma bizonyos szempontból ellentétben áll a mai magyarországi iskolarendszer adta lehetőségekkel, hiszen a többnyire konzervatív rendszerben kevés lehetőség adódik arra, hogy a tanulók kezdeményezései teret kapjanak. Ugyanakkor fontos kiemelni, hogy mind a NAT-ban, mind a kerettantervekben szerepel ezen kompetencia fejlesztésének a lehetősége, sőt kötelezősége. Az alaptanterv az Ember és társadalom műveltségi területen belül fogalmazza meg e kompetencia lényegét, elemeit és fejlesztésének céljait. Alapvetően a mindennapi életben lévő lehetőségek megragadásának, a kockázatvállalásának és az újítás hajlamának ad teret. Elsősorban gazdasági oldalról közelíti meg a kérdéskört, de fontos kiemelni, hogy ettől függetlenül nem csak a gazdasági szakirányú iskolák képzésében, nevelésében kell helyet kapnia, hiszen összefügg más tudományterületekkel is. A lehetőségek megragadásán túl célul tűzi ki, hogy a lehetőséget meg is tudják valósítani a tanulók. Ennek megfelelően fontos, hogy realisztikus, valóban életképes ötletekkel álljanak elő, illetve tisztában legyenek azokkal a jogi és gazdasági keretekkel, amelyek között ötletüknek, vállalkozásuknak működnie kell. Ahhoz, hogy ez kialakuljon a tanulókban, el kell érni, hogy tudjanak felelős döntéseket hozni. Ehhez viszont elengedhetetlen, hogy ismerjék a globalizálódó világ problémáit és lehetőségeit, érzékenyek legyenek a problémákra és ezekkel, illetve az új ismeretekkel szemben is kritikai hangvételt fogalmazzanak meg. Szintén fontos, hogy ezeket a helyzeteket képesek legyenek megfelelően elemezni is. A fent leírt folyamatokat mind egyéni, mind csoportos feladatmegoldások során érdemes fejleszteni. Érdemes azt is megjegyezni, hogy ez a kompetencia szoros összefüggésben van más kompetenciákkal, mint például a kommunikációs, az informatikai vagy az idegen nyelvi kompetenciákkal (Horváth, 2008. 1–9. o. ésMakádi, 2015. 56–57. o.).

A feladatsorok összeállításának alapvető szempontjai

Mielőtt évfolyamokra bontva specifikusan megvizsgálnánk a fejlesztő feladatok összeállításnak lehetőségeit, illetve azokat a szempontokat, amikre figyelni szükséges a feladatok összeállítása során, érdemes néhány alapvető kritériumot lejegyezni. Talán az a legfontosabb alapvetésünk, hogy ezt a kulcskompetenciát nem igazán lehet hagyományos, frontális oktatási formában fejleszteni. Ennek az az alapvető oka, hogy a hozzá kapcsolódó ismeretek döntő többsége túlságosan elméleti és elvont ahhoz, hogy a 12–16 éves gyerekek megértsék, el tudják képzelni. Ebből kiindulva olyan feladatokat kell alkalmaznunk, amelyek valamilyen gyakorlati tevékenység során ismertetik meg a tanulókkal a kompetencia kulcsmozzanatait.

Szintén érdemes kiemelni, hogy a tanulók sokkal könnyebben megértik az olyan példákat, gyakorlati feladatokat, amelyek a lakókörnyezetükhöz kapcsolódnak. Bár e kompetencia fejlesztése is azt a célt szolgálja, hogy a fiatalok a globális világban is érvényesülni tudjanak, mégis fejlesztésük során ajánlatos a helyi szintű problémákból, felmérésekből, lehetőségekből kiindulni. Ezekben a gyakorlati feladatokban szükséges, hogy a tanulók felismerjék az analógiát a mindennapi élettel. Ezáltal közelebb kerül hozzájuk az a világ, amelyben majd nekik is érvényesülniük kell. E szempontok alapján a dokumentációelemzés, a kérdőívösszeállítás és -kiértékelés, a problémafelvetés és az újító ötletek tervezése, kiértékelése, illetve a helyi szintű terepfelmérés és fotódokumentáció készítése tűnik a leghasznosabb feladatnak. A továbbiakban ezeket a feladattípusokat fogjuk részletesen bemutatni a különböző életkori szakaszokban.

A fenti alapvetéseken túl feladatgyűjteményünk további célja, hogy megtalálja az adott kerettantervi keretek között azokat a tananyagegységeket, ahol a vállalkozói kompetencia fejlesztése könnyen beilleszthető a tanmenetbe. Tény, hogy kellő fantáziával minden tananyagrésznél képesek lehetünk a fejlesztésére, mégis úgy gondoljuk, hogy érdemes megtalálni azokat a pontokat, ahol ez szorosabban kapcsolódik a tananyag tartalma által megkövetelt tudásátadási rendszerhez.

Alapozás: a kezdeményezőkészség és vállalkozói kompetenciafejlesztés 5-6. osztályban

Az 5-6. osztályos kerettanterv bevezetőjében részletesen szerepel, hogy mit várnak el a tanulóktól az adott életkori szakaszban. Ennek megfelelően ebben az életkorban a későbbi természettudományos tantárgyak alapozásán van a hangsúly. Feladatgyűjteményünk az 5-6. évfolyamon a természetismeret tantárgyra előírt tudáselemek lehetőségei szerint kínál néhány példafeladatot. Azonban a hangsúly inkább a 6. és a 7. évfolyam közötti átmenetre helyeződik, elsősorban arra, hogyan mérhető fel a kompetenciaterület alapozásának sikeressége.

Példafeladatok 5–6. évfolyamosok számára

Képességszint mérése a 7. évfolyam elején

A kompetenciaszint mérése nem könnyű, mivel itt nem konkrét tényre vagy adatra kérdezünk rá, hanem azt kell felmérni, hogy mire képesek a tanulók. Ennek megfelelően a hagyományos tudásmérő feladatlap helyett másféle feladatokból szükséges válogatni. A képességellenőrzésre a feleletalkotásos vagy elemzési feladatok a legalkalmasabbak. Úgy gondoljuk, az életkori sajátosságokhoz kötődően a legkönnyebben egy ötletroham típusú feladattal mérhető fel, hogy a tanulónak korábban már kellett-e megoldaniuk olyan feladatokat, amelyek a kezdeményezőképesség és a vállalkozói kompetenciát fejlesztették. Szintén érdemes lehet konkrétan rákérdezni, hogy csináltak-e olyan jellegű feladatokat korábban, amelyek készségfejlesztéssel foglalkoztak (természetesen itt a konkrét feladatokra szükséges rákérdezni, hiszen a gyerekek nem feltétlenül tudják, mi a célja a tanárnak egy-egy feladattal). Ilyen feladat lehet például az, ha minden tanuló kap egy-egy képet, amin valamilyen környezeti probléma látható. Feladata, hogy 5 perc alatt minél több ötletet gyűjtsön össze, amivel javítható a képen bemutatott helyzet.

A 7–8. évfolyamos fejlesztési szakasz

7–8. évfolyamban már a földrajz tantárgy keretei között folyhat a fejlesztés. Az általános iskolai kerettantervben megfogalmazottak alapján fontos, hogy szélesítsük a diákok látókörét. A tényanyag elsajátíttatása mellett megtanítsuk őket arra, hogy egészben lássák a dolgokat, valamint a megszerzett tudásukat tudják integrálni. Fontos a nyitott gondolkodás és az önképzés elsajátítása, amely fejlesztésére remek lehetőséget adnak a kezdeményezőkészség- és vállalkozói kompetenciagyakorlatok, hiszen ezáltal kilépnek a szimpla tényanyag mögül, és a valós életben tudják megtapasztalni a tanultak hasznosságát. Emellett fontos az is, hogy jártasak legyenek a világban, viszont nem szabad elhanyagolni a közvetlen környezet ismeretét sem. Figyelnünk kell arra, hogy a tanulók lakóhelyüket és annak lehetőségeit, működését is lássák, megértsék. Így ebben a korosztályban azon van fő hangsúly, hogy a nagyvilág történéseit a közvetlen környezetükben vizsgálják, és a helyi példákon keresztül ismerjék meg a világ működését. A feladatokban is célszerű felhívni a tanulók figyelmét a világ egészére vonatkozó folyamatokra és tevékenységekre, viszont a feladatokat környezetükhöz kapcsolódóan kapják.

A kidolgozott feladatok helye a 7. osztályos tanmenetben

Példafeladatok 7. évfolyamosok számára

A kidolgozott feladatok helye a 8. osztályos tanmenetben

Példafeladatok 8. évfolyamosok számára

A 9–10. évfolyamos fejlesztési szakasz

A középiskolai földrajztanítás során folytatódik a korábban megtanult tudáselemek elmélyítése, az összefüggések szorosabb megértése. Ennek megfelelően a tanulókat igyekszünk bevezetni a tágabb társadalmi-gazdasági folyamatok megértésébe helyi és globális szinten egyaránt. A kompetenciafejlesztés is azonos irányvonalon halad tovább, de az életkori sajátosságoknak megfelelően ebben a korosztályban már nagyobb hangsúlyt kaphat a tényleges önálló munka végzése, akár hosszabb időtartamon keresztül. Fontos azonban, hogy még mindig a gyakorlatorientáltság legyen a középpontban, ugyanis e kompetencia elméleti anyaga idegen és nehezen elképzelhető a tanulók számára még ebben a korban is.

A kidolgozott feladatok helye a 9. osztályos tanmenetben

Példafeladatok 9. évfolyamosok számára

A kidolgozott feladatok helye a 10. osztályos tanmenetben

Példafeladatok 10. évfolyamosok számára

Összegzés

Ahogy azt a bevezetőben is írtuk, igyekeztünk a korosztályos kihívásoknak megfelelően  azokhoz igazodó feladatokat kidolgozni, amelyek a tanmenetben is elhelyezésre kerültek. Úgy gondoljuk, hogy munkánk komoly segítség lehet a tanárok számára még akkor is, ha nem az újgenerációs tankönyveket használják. Ezzel is igyekeztünk rövidíteni a tanítási folyamatra való felkészülési időt. Reméljük, hogy a tanulók és a tanárok számára egyaránt izgalmas, jól alkalmazható feladatokat sikerült összeállítanunk, amelyek teljesítése során, minden gyermekben kialakul az az érzés, hogy az ő véleménye és ötletei is megállhatják a helyüket a nagyvilágban.

Felhasznált irodalom

Horváth Á. (2008): A kezdeményezőképesség és vállalkozási kulcskompetencia fejlesztésének lehetőségei a környezeti nevelés területén. Országos Közoktatási Intézet, TÁMOP 3.1.1 – 08/1Q2008Q002 21. századi közoktatás fejlesztés, koordináció.

Makádi M. (2015): Kompetenciafejlesztő földrajztanítás. ELTE TTK, (http://geogo.elte.hu/images/downloads/3_Kepzeshez_kapcsolodo_anyagok/3.2_Szakmodszertani_felkeszules_segedanyagai/kompetenciafejleszto_foldrajztanitas/Kompetenciafejleszto_foldrajztanitas.pdf)

Makádi M. (szerk. 2013): Tanítási-tanulási technikák a földrajztanításban. ELTE TTK, (http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/TanulasiTanitasiTechnikakAFoldrajztanitasban/book.pdf

Nemzeti alaptanterv és kerettantervek (EMMI, 2012)