Integration of geographic information systems (GIS) in secondary education: challenges and prospects
DOI:
https://doi.org/10.31861/Keywords:
geographic information systems,, secondary education, information technology,, spatial data,, digital literacy.Abstract
: The article analyzes the potential and challenges associated with the implementation of geographic information systems (GIS) in secondary education. The author emphasizes the importance of utilizing modern information technologies to develop students' critical thinking, analytical skills, and interdisciplinary approaches. Particular attention is paid to methods of integrating GIS into the educational process, its impact on learning outcomes, and the problems faced by educational institutions, including technical, staffing, and organizational issues.
The main idea of the article is that integrating GIS into secondary education can significantly modernize the learning process, making it more interactive and practically oriented. GIS usage allows students to work with real data, create maps, and analyze spatial information, thereby enhancing their digital literacy and fostering professional competencies.
The development of digital technologies and the introduction of the New Ukrainian School (NUS) concept require an innovative teaching approach. Geographic information systems have become a crucial tool for implementing modern educational standards, particularly in forming information and communication competence. In the face of global challenges such as climate change, urbanization, and environmental preservation, GIS integration helps students better understand real-world processes and learn how to apply knowledge to solve pressing problems.
The article highlights examples of GIS applications in various educational disciplines, including geography, history, biology, and mathematics. The author discusses the use of programs such as ArcGIS, QGIS, and Google Maps in educational projects, laboratory work, and field studies. The effectiveness of project-based learning is emphasized, enabling students to create their research projects, such as analyzing regional environmental issues or modeling natural phenomena.
Among the primary challenges of GIS integration, the author identifies: technical limitations, including insufficient school infrastructure and the high cost of software; a lack of teaching materials and methodological recommendations for educators; insufficient teacher training, as many lack experience with GIS; difficulties adapting curricula, which require time to incorporate new topics and methods.
The author suggests overcoming these challenges through collaboration between schools and scientific institutions, creating localized teaching materials, and organizing teacher training sessions. An important aspect is involving young educators who are open to using innovative teaching approaches.
GIS integration offers broad opportunities to enhance the educational process. The author emphasizes the need to develop interactive manuals combining theory with practical tasks. For example, using GIS to analyze climate change or plan tourist routes can engage students and deepen their knowledge.
A key perspective is an interdisciplinary approach, which combines knowledge from various fields such as geography, biology, history, and computer science. This approach fosters students' systematic thinking and their ability to solve complex problems.
Geographic information systems have significant potential to transform education, improving its quality and relevance. GIS integration will help prepare students to face modern challenges, enhancing their competitiveness and digital literacy. However, this requires overcoming technical, organizational, and staffing barriers, actively implementing new methodologies, and leveraging resources from scientific institutions.
This article will be useful for educators, researchers, and educational program developers who aim to modernize the learning process and utilize advanced technologies to foster students' key competencies.
References
1. Андрейчук, Ю., Біланюк, В., Ваньо, Н., Іванов, Є., & Курганевич, Л. (2023). Впровадження геоінформаційних технологій в освітній процес першого рівня вищої освіти спеціальності 183 технології захисту навколишнього середовища. Географічна наука та освіта: перспективи й інновації. Зб. матеріалів ІВІ Міжнар. наук.-практ. конф., Переяслав. 12 – 15. [Andreichuk, Yu., Bilaniuk, V., Vano, N., Ivanov, Ye., & Kurhanevych, L. (2023). Vprovadzhennia heoinformatsiinykh tekhnolohii v osvitnii protses pershoho rivnia vyshchoi osvity spetsialnosti 183 tekhnolohii zakhystu navkolyshnoho seredovyshcha. Heohrafichna nauka ta osvita: perspektyvy y innovatsii. Zb. materialiv IVI Mizhnar. nauk.-prakt. konf., Pereiaslav. 12 – 15.]
2. Бабійчук, С. (2017). Дидактичні умови застосування геоінформаційних систем у дослідницькій діяльності старшокласників. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук. [Babiichuk, S. (2017). Dydaktychni umovy zastosuvannia heoinformatsiinykh system u doslidnytskii diialnosti starshoklasnykiv. Dysertatsiia na zdobuttia naukovoho stupenia kandydata pedahohichnykh nauk.]
3. Бублик, А., & Король, О. (2022). Використання спеціалізованого програмного забезпечення на уроках географії у старших класах. Наукові записки Сумського державного педагогічного університету імені А. С. Макаренка. Географічні науки : науковий журнал. (Т. 2, вип. 3). Суми, 82-85. [Bublyk, A., & Korol, O. (2022). Vykorystannia spetsializovanoho prohramnoho zabezpechennia na urokakh heohrafii u starshykh klasakh. Naukovi zapysky Sumskoho derzhavnoho pedahohichnoho universytetu imeni A. S. Makarenka. Heohrafichni nauky : naukovyi zhurnal. (T. 2, vyp. 3). Sumy, 82-85.]
4. Герасименко, І. (2023). Використання ігрових технологій у процесі формування геоінформаційної компетенції учнів на уроках географії : кваліфікаційна робота. Науковий керівник – кандидат геолого-мінералогічних наук, доцент І. В. Холошин. Кривий Ріг : КДПУ. 74 с. [Herasymenko, I. (2023). Vykorystannia ihrovykh tekhnolohii u protsesi formuvannia heoinformatsiinoi kompetentsii uchniv na urokakh heohrafii : kvalifikatsiina robota. Naukovyi kerivnyk – kandydat heoloho-mineralohichnykh nauk, dotsent I. V. Kholoshyn. Kryvyi Rih : KDPU. 74 s.]
5. Заячук, М., Костащук, І., Дарчук, К., & Білоус, Ю. (2021). Геоінформаційні технології як основа дослідження оптимального розміщення закладів загальної середньої освіти (на прикладі Чернівецької міської територіальної громади). Журнал геології, географії та геоекології, 30 (2), 389-401. [Zaiachuk M., Kostashchuk I., Darchuk K., & Bilous Yu. (2021). Heoinformatsiini tekhnolohii yak osnova doslidzhennia optymalnoho rozmishchennia zakladiv zahalnoi serednoi osvity (na prykladi Chernivetskoi miskoi terytorialnoi hromady). Zhurnal heolohii, heohrafii ta heoekolohii, 30 (2), 389-401.]
6. Карпенко, О., & Матвієнко О. (Ред.). (2024). Особливості використання геоінформаційних систем у процесі формування екологічної свідомості дітей молодшого шкільного віку. Освітньо-науковий простір : науковий журнал. Вип. 6. (Т. 1). Український державний університет імені Михайла Драгоманова. Київ: Видавництво Ліра-К. 30 – 39. [Karpenko, O., & Matviienko O. (Red.). (2024). Osoblyvosti vykorystannia heoinformatsiinykh system u protsesi formuvannia ekolohichnoi svidomosti ditei molodshoho shkilnoho viku. Osvitno-naukovyi prostir : naukovyi zhurnal. Vyp. 6. (T. 1). Ukrainskyi derzhavnyi universytet imeni Mykhaila Drahomanova. Kyiv: Vydavnytstvo Lira-K. 30 – 39.]
7. Карпенко, О., & Матвієнко О. (Ред.). (2024). Інноваційний підхід в процесі формування екологічної компетентності у школярів-початківців засобами геоінформаційних технологій. Освітньо-науковий простір: науковий журнал. Вип. 7. (Т. 2). Український державний університет імені Михайла Драгоманова. Київ: Видавництво Ліра-К. 178 с. [Karpenko, O., & Matviienko O. (Red.). (2024). Innovatsiinyi pidkhid v protsesi formuvannia ekolohichnoi kompetentnosti u shkoliariv-pochatkivtsiv zasobamy heoinformatsiinykh tekhnolohii. Osvitno-naukovyi prostir: naukovyi zhurnal. Vyp. 7. (T. 2). Ukrainskyi derzhavnyi universytet imeni Mykhaila Drahomanova. Kyiv: Vydavnytstvo Lira-K. 178 s.]
8. Карпенко, О., & Матвієнко, О. (2024). Формування готовності майбутніх вчителів до впровадження геоінформаційних систем в початковій школі. Збірник наукових праць «SCIENTIA», (April 19, 2024; Sofia, Bulgaria). 115-118. [Karpenko, O., & Matviienko, O. (2024). Formuvannia hotovnosti maibutnikh vchyteliv do vprovadzhennia heoinformatsiinykh system v pochatkovii shkoli. Zbirnyk naukovykh prats «SCIENTIA», (April 19, 2024; Sofia, Bulgaria). 115-118.]
9. Король, О. (2023). Впровадження ІТ та ГІС технологій у процес підготовки студентів географічних спеціальностей (на засадах диференційованого підходу) [Текст]: Монографія. – Суми: СумДПУ імені А. С. Макаренка. 113. [Korol, O. (2023). Vprovadzhennia IT ta HIS tekhnolohii u protses pidhotovky studentiv heohrafichnykh spetsialnostei (na zasadakh dyferentsiiovanoho pidkhodu) [Tekst]: Monohrafiia. – Sumy: SumDPU imeni A. S. Makarenka. 113.]
10. Лета, В., Карабінюк, М., Озимко, Р., Микита, М., & Салюк, М. (2022). Використання ГІС-технологій для формування предметних компетентностей студентів спеціальності «Середня освіта (Географія)». Інноваційна педагогіка. (45), 279-282. [Leta, V., Karabiniuk, M., Ozymko, R., Mykyta, M., & Saliuk, M. (2022). Vykorystannia HIS-tekhnolohii dlia formuvannia predmetnykh kompetentnostei studentiv spetsialnosti «Serednia osvita (Heohrafiia)». Innovatsiina pedahohika. (45), 279-282.]
11. Пересадько, В., Сауленко, О., & Байназаров, А. (2019). Історія і перспективи застосування геоінформаційних систем у навчальному процесі з географії. Проблеми безперервної географічної освіти і картографії. (30), (Грудень), 81-93. [Peresadko, Vilina Anatoliyivna, Alexey Sergeyevich Saulenko, & Anatoly Mikhailovich Bainazarov. (2019). «Istoriia i perspektyvy zastosuvannia heoinformatsiinykh system u navchalnomu protsesi z heohrafii». Problemy bezperervnoi heohrafichnoi osvity i kartohrafii. (30), (Hruden), 81-93.]
12. Рожі, І., & Браславська, О. (2016). Застосування ГІС при плануванні навчальних туристсько-краєзнавчих маршрутів на прикладі міста Умань Черкаської області. Проблеми безперервної географічної освіти і картографії. 1 (23), 34-40. [Rozhi, I., & Braslavska, O. (2016). Zastosuvannia HIS pry planuvanni navchalnykh turystsko-kraieznavchykh marshrutiv na prykladi mista Uman Cherkaskoi oblasti. Problemy bezperervnoi heohrafichnoi osvity i kartohrafii. 1 (23), 34-40.]
13. Токаренко, Я., Юрченко, А., & Семеніхіна О. (2022). Реалізація міжпредметних зв’язків інформатики і географії засобами ГІС у 10-11 класах ЗЗСО. Освіта. Інноватика. Практика. (Т. 10), (1), 34-41. [Tokarenko, Ya., Yurchenko, A., & Semenikhina O. (2022). Realizatsiia mizhpredmetnykh zviazkiv informatyky i heohrafii zasobamy HIS u 10-11 klasakh ZZSO. Osvita. Innovatyka. Praktyka. (T. 10), (1), 34-41.]
14. Холошин, І. (2016). Педагогічна геоінформатика. Ч. 3. Геоінформаційні системи: навчальний посібник. Кривий Ріг: Видавець ФОП Чернявський Д. О. [Kholoshyn, I. (2016). Pedahohichna heoinformatyka. Ch. 3. Heoinformatsiini systemy: navchalnyi posibnyk. Kryvyi Rih: Vydavets FOP Cherniavskyi D. O.]
15. Часковський, О., Андрейчук, Ю., & Ямелинець, Т. (2021). Застосування ГІС у природоохоронній справі на прикладі відкритої програми QGIS [Текст] : навч. посіб., Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, Вид-во Простір-М. [Chaskovskyi, O., Andreichuk, Yu., & Yamelynets, T. (2021). Zastosuvannia HIS u pryrodookhoronnii spravi na prykladi vidkrytoi prohramy QGIS [Tekst] : navch. posib., Lviv: LNU im. Ivana Franka, Vyd-vo Prostir-M.]
16. ГІС-технології у навчальному процесі (2025). [HIS-tekhnolohii u navchalnomu protsesi (2025).] Джерело
17. Майстер-клас для вчителів географії: «Геоінформаційні системи у школі: перспективи впровадження та використання» (2024). [Maister-klas dlia vchyteliv heohrafii: «Heoinformatsiini systemy u shkoli: perspektyvy vprovadzhennia ta vykorystannia» (2024).] Джерело
18. Методичний посібник «Використання інтерактивних технологій на уроках географії» (2016). [Metodychnyi posibnyk «Vykorystannia interaktyvnykh tekhnolohii na urokakh heohrafii» (2016).] Джерело
19. Науково-методичний матеріал. Стаття “Використання інноваційних технологій для формування просторової компетентності учнів НУШ на уроках географії” (2024). [Naukovo-metodychnyi material. Stattia “Vykorystannia innovatsiinykh tekhnolohii dlia formuvannia prostorovoi kompetentnosti uchniv NUSh na urokakh heohrafii” (2024).] Джерело
