Le attività di potenziamento sono state inserite dalla Legge 107/2015. Il comma 7 elenca gli obiettivi da cui le scuole possono trarre ispirazione per incrementare la propria offerta formativa sulla base delle proprie caratteristiche, esigenze e risorse umane. Tali obiettivi sono stati ulteriormente ampliati dal CCNL 2016/2018. Senza entrare nei particolari normativi, il potenziamento che di seguito sarà illustrato persegue principalmente l’obiettivo rappresentato nella legge 107 comma 7, lettera i) potenziamento delle metodologie laboratoriali e delle attività di laboratorio. In realtà insistono su tale attività anche gli obiettivi espressi dalla lettera h) in particolare la parte inerente le competenze digitali degli studenti e il punto del CCNL esplicitato come ricerca e progettazione.
Che cosa è il GIS
Il GIS è l’acronimo che sta per Geographical Information System, in italiano ha una duplice traduzione: sistemi informativi geografici o sistemi informativi territoriali. Si tratta di un approccio olistico ai problemi di qualsiasi tipo e natura con una forte accentuazione statistico-informatico-geografico utilizzando una mole sconfinata di dati georeferenziati provenienti da vari fonti (Istat, Eurostat, Banca Mondiale, ONU, NASA, Big data). Tali dati a causa della loro estensione risultano incomprensibili agli occhi dell’uomo, ma grazie a particolari software come Qgis[1] possono essere trasformati facilmente in qualcosa di intellegibile a tutti. Il risultato finale di un’attività GIS è data dalla rappresentazione del fenomeno oggetto di studio all’interno di mappe e carte geografiche digitali. Ma l’aspetto più rilevante è che una volta avvenuta tale trasformazione digitale si possono svolgere molte interrogazioni e misurazioni spaziali automatiche grazie a particolari algoritmi presenti nel software. In tal modo è possibile comprendere l’entità e le caratteristiche del fenomeno preso in esame, creare dei cluster rappresentativi e perfino compiere previsioni future evidenziando i possibili andamenti e risoluzioni.
I tre stadi temporali del GIS e l’analisi dei dati
Tramite rappresentazioni e analisi spaziale GIS è possibile compiere le seguenti sequenze temporali:
- Osservare ciò che è avvenuto nel passato relativamente ad un particolare fenomeno.
- Interpretare ciò che avviene nel presente nel momento stesso in cui si compie l’osservazione.
- Proiettare in avanti le conseguenze fenomenologiche per comprendere cosà avverrà nell’immediato futuro e quali potrebbero essere le soluzioni da adottare.
Per quanto concerne l’analisi e la trasformazione dei dati un software GIS permette di svolgere le seguenti operazioni:
- Utilizzare gli strumenti interattivi e gli algoritmi del software per la rappresentazione visuale dei dati.
- Trasformare dati in informazioni e poi in conoscenze.
- Estrarre nuove informazioni spaziali dalla sovrapposizione di diversi layer grafici.
- Valutare le tendenze spaziali in base temporale.
- Produrre nuovi dati da quelli esistenti.
Alla fine la restituzione dell’indagine compiuta col software GIS avviene sempre tramite cartine geografiche ricomposte digitalmente all’interno di report o anche di infografiche in cui si possono aggiungere immagini, grafici, tabelle, etichette, testi esplicativi e tutto ciò che può facilitarne la comprensione anche per i non addetti ai lavori. Il GIS è diventato uno degli strumenti più innovativi di pianificazione ed analisi spaziale. La sua diffusione è in costante incremento in tantissime attività lavorative tant’è che da diversi anni è possibile prendere la patente europea del GIS[2] così come avviene per il computer ed alcuni software di grande diffusione.
Quali sono i campi di applicazione
Nella realtà ogni fenomeno antropico, fisico, ambientale, economico, sociale si presenta sempre con una sua localizzazione spaziale che l’ha determinato, condizionato, limitato o ampliato. Il GIS per sua natura ha una flessibilità di uso e un valore trasversale disciplinare unico. Nella tavola sinottica a titolo di esempio c’è un tentativo, sicuramente non esaustivo, di enunciazione dei campi di applicazione del GIS:
| Attività | Ambiti | Discipline |
|---|---|---|
| – Gis per costruire mappe – Pianificazione urbana – Trasporti – Regolazione traffico – Analisi impatto ambientale – Agricoltura – Disaster management – Dissesto idrogeologico – Monitoraggio fauna/flora e specie aliene – Piani regolatori – Rappresentazioni cartografiche | – Manutenzione strade, acquedotti, lampioni – Analisi zone incidenti – Utilizzo del territorio – Gestione delle risorse – Infrastrutture pubbliche – Misurazioni/calcoli territoriali – Tutela ambiente – Salute ed epidemiologia – Gestione boschi e foreste – Amministrazione territoriale | – Geocoding – Geomarketing – Sviluppo economico – Storia – Archeologia – Studi sociali – Flussi migratori – Biologia – Climatologia – Monitoraggio ghiacciai – Inquinamento – Scienza della terra – Sviluppo demografico – Criminalità |
Come si evince dal quadro sinottico soprastante non si tratta solo di aree di studio afferente alla geografia o all’area tecnico-scientifico, ma anche economico, umanistico e sociale. Le ricostruzioni storiche delle espansioni territoriali dei grandi imperi, la localizzazione e lo studio spaziale delle principali zone di conflitto passate e odierne, i luoghi in cui sono stati trovati reperti rappresentano a titolo di esempio come il GIS può entrare anche nelle discipline storiche.
Un potenziamento di geografia: GIS – Sistemi Informativi Geografici
In genere nelle scuole si è abituati ad un potenziamento in determinate discipline “portanti” ben specificate dalla normativa. Il più delle volte si tratta di inserire un’ora al monte ore già esistente. Nel caso del potenziamento GIS compiuto nel secondo anno dell’istituto tecnico settore tecnologico indirizzo Costruzioni, Ambiente e Territorio (CAT) Bramante-Genga di Pesaro, non si è trattato semplicemente di aggiungere una nuova ora ad una disciplina come la Geografia – generalmente poco considerata, dato il quadro orario settimanale – ma soprattutto di inserire un’attività didattica con metodologie e processi di insegnamento ed apprendimento innovative, basate su un approccio totalmente laboratoriale e transdisciplinare, su compiti di realtà e stimolante il pensiero induttivo e deduttivo. La trandisciplinarità “nativa” data dalla versatilità del GIS è un ulteriore valore aggiunto. Pur mantenendo come base di ragionamento il pensiero geografico, i progetti di ricerca e di analisi trattati nel GIS si estendono in tantissimi altri ambiti disciplinari. Nella realtà dei fatti il GIS rappresenta un insieme di tecniche e di modi operandi trasversali a tutte le discipline. Nella scuola tale trasversalità è sempre più necessaria per interrompere le dicotomie disciplinariste che non hanno più riscontro nella complessità sistemica della realtà.
Finalità e obiettivi per l’indirizzo CAT
La finalità di tale potenziamento è stata la seguente: Per attuare azioni realmente efficaci in qualsiasi progettazione/pianificazione territoriale occorre conoscere la realtà ambientale sotto diversi aspetti sociali, economici, geografici e storico-culturali. È necessario quindi acquisire, consultare, sintetizzare, tabulare, rielaborare e georeferenziare una mole notevole di informazioni e dati provenienti da fonti e database differenti. Tramite l’uso del software QGIS si utilizzeranno per tale scopo principalmente degli open data. Essi deriveranno, sia dalle banche dati territoriali nazionali e regionali (Agenzia dell’Entrate-catasto, Piano Assetto Idrogeologico della Regione Marche, dati socio-economici e demografici provenienti dall’Istat), sia dalle banche dati internazionali (NASA, Banca mondiale, Eurostat).
Gli obiettivi sono stati i seguenti:
- Comprendere il concetto di georeferenzialità che è alla base di ogni analisi spaziale.
- Sviluppare competenze digitali pratiche in merito al software open-source QGIS.
- Sperimentare con degli esempi laboratoriali pratici e autentici come il GIS sia usato per la gestione e la tutela del territorio, l’epidemiologia, il marketing, la pianificazione urbanistica e per qualsiasi altro progetto di analisi e ricerca spaziale.
- Comprendere il valore trandisciplinare del GIS.
Un esempio di attività di laboratorio: sulle tracce di John Snow
John Snow fu un medico molto famoso in Inghilterra. Nacque il 15 marzo 1813 a Londra e morì nella stessa città il 16 giugno 1858. È stato considerato uno dei pionieri nel campo dell’anestesia, dell’igiene in medicina ed è considerato il padre dell’epidemiologia. Il suo lavoro più famoso è stato la comprensione e la soluzione delle cause dell’epidemia di colera che scoppiò nel quartiere londinese di Soho nel 1854. In sintesi egli adottò il metodo geografico di analisi per risalire al paziente zero o alla zona da dove si era diffuso il contagio. Basandosi sull’intuizione che chi beveva birra non si ammalava (anche se ancora non si sapeva che la fermentazione della birra attivava un processo naturale di pasteurizzazione che eliminava il vibrione) ipotizzò che il potenziale vettore della malattia derivasse dall’acqua. A livello tecnico Snow usò semplicemente, una mappa geografica del quartiere di Soho, carta, matita, squadra e segnaposti.
Gli studenti invece hanno utilizzato alcuni algoritmi presenti nel software Qgis ottenendo in pochi minuti lo stesso risultato che il medico ottenne in parecchie settimane di lavoro. I file e i dati forniti agli studenti per compiere l’attività sono stati:
- Cartina del quartiere di Soho del ‘800
- I dati del posizionamento delle fontanelle (in quel periodo l’acqua corrente non esisteva nelle case dei ceti popolari)
- I dati dei morti georeferenziati, con esatta locazione di dove abitavano.
Gli studenti hanno utilizzato tre algoritmi automatici presenti in Qgis:
- Per creare un particolare diagramma chiamato Voronoi.
- Per contare automaticamente i decessi all’interno di ogni poligono Voronoi.
- Per calcolare le distanze delle vittime dal nodo centrale di ogni poligono Voronoi rappresentato dalla fontanella (ogni deceduto nella cartina digitale ha anche graficamente la sua linea grafica di distanza rispetto alla fontanella al centro del diagramma Voronoi).
Il diagramma Voronoi è un poligono irregolare che si costruisce intorno ad un centroide che nel caso del lavoro di Snow era rappresentato dalle diverse fontanelle da cui gli abitanti traevano l’acqua. All’interno di ogni diagramma Voronoi si osservano i decessi che ricadono per vicinanza ad una fontanella rispetto alle altre.
Il risultato finale che gli studenti hanno ottenuto è riportato nella immagine sottostante. La fontanella n. 1 con 152 decessi ha il primato rispetto le altre e pertanto è la fontanella incriminata. Quello che nella realtà fece il dottore fu di far chiudere la fontanella focolaio del colera è l’epidemia ebbe termine immediatamente.
Considerazioni finali e spunti per la programmazione
In base al potenziamento svolto l’anno passato i punti da considerare in maniera attenta sono i seguenti:
- Un’ora settimanale di potenziamento non permette di lasciare una forte impronta didattica in quanto a causa di eventi esterni, assemblee e quant’altro si può perdere il contatto didattico con i discenti per un periodo troppo lungo. Come soluzione per il prossimo anno si prevede un approccio modulare inserendo due ore a settimana del potenziamento solo per un quadrimestre invece che mantenere la singola ora tutto l’anno.
- L’attività didattica laboratoriale si presta molto bene ad essere svolta con la DAD. Importante è fare installare sin da subito nei computer di casa dei discenti il software.
- Insistere all’inizio sui prerequisiti base informatici (comprimere una cartella, salvare immagini online nella cartella di lavoro di Qgis).
- Compiere lavori di ricerca autentica con uscite sul territorio usando lo smartphone per reperire e georeferenziare i dati (ad esempio classificare le tipologie di alberi intorno alla scuola o simulare una attività di manutenzione lampioni presenti nell’area prospicente l’istituto) che poi saranno utilizzati in laboratorio.
- Creare un portfolio digitale online in cui gli studenti possono inserire i loro lavori digitali compiuti con Qgis più interessanti.
I laboratori svolti
Sono stati svolti 18 laboratori tramite ambiente di apprendimento online Moodle dell’Istituto, ognuno dei quali accompagnato da un tutorial in pdf di varie pagine oltreché dai dati (o link per scaricarli) necessari per compiere l’attività. Durante la DAD i laboratori hanno proseguito senza soluzione di continuità con la presenza in quanto il software gratuito Qgis era stato installato nei computer o di proprietà degli studenti o forniti in comodato d’uso dalla scuola. I laboratori sono stati i seguenti:
- Laboratorio 01: Caricare dati vettoriali ed inserire le etichette in una cartina
- Laboratorio 02: Impostare tramite regole un colore in una cartina
- Laboratorio 03: Campi calcolati e regole per personalizzare le etichette e i segnaposto
- Laboratorio 04: Costruzione di una carta coropletica della densità abitativa tramite join tabellare con Excel
- Laboratorio 05: Come si utilizza il layout di stampa (per sviluppare report e infografiche)
- Laboratorio 06: La creazione di un Atlante con Qgis
- Laboratorio 07: Indagine epidemiologica: sulle tracce di John Snow
- Laboratorio 08: Le capitali più popolate (come impostare le regole)
- Laboratorio 09: Georeferenziare una immagine/disegno
- Laboratorio 10: La creazione di un vettore/shapefile dei biomi del Brasile
- Laboratorio 11: Una cartina 3d fisica dell’India navigabile col mouse
- Laboratorio 14: Lavorare con i dati WMS del Catasto (Agenzie delle Entrate)
- Laboratorio 15: Evidenziare il rischio idrogeologico di un quartiere di Pesaro attraverso WMS PAI della Regione Marche
- Laboratorio 16: Costruire una Heatmap degli Usa sulla distribuzione delle fasce economiche interattiva sul web (hmtl e javascript)
- Laboratorio 17: Studio epidemiologico sull’Ebola e produzione cartina coropletica
- Laboratorio 18: USA in 3d interattiva con aggiunta di etichette 3d pubblicabile sul web
[1] Qgis è il software utilizzato nel potenziamento. Si tratta di un software open source gratuito che è possibile scaricare al seguente link: https://www.qgis.org/it/site/
[2] Per gli interessati alla patente europea GIS si veda il seguente link: https://www.aicanet.it/ecdl-gis
