Методы математической статистики как средство формирования профессиональных компетенций студентов-экологов

Abstract

Introduction. Today, the worsening conditions of the human habitat are generating considerable interest in terms of the active development of the system of ecological education and education of the population. Special requirements in modern conditions are imposed to the qualification and competence of environmental professionals: to possess the skills for independent collecting reliable ecological information and to be able to analyze it by means of rigorous mathematical calculations; to perform necessary measurements and calculations within observations and experiments; to choose and to competently realize an adequate algorithm or a mathematical method for the solution of a specific ecological task; to make evidence-based forecasts of changes of environmental conditions. The aim of this publication is to reveal the potential of mathematical statistics methods application for the professional competencies formation of future ecologists. Methodology and research methods. Methodological framework of the research is made up of a competency-based approach to the preparation of high school specialists. The analysis of existing regulations and academic material sources focused on application of mathematical statistics methods for future ecologists’ training was carried out. The experience of such training in different universities of Russia was summarized. Results and scientific novelty. The main methodological and organizational problems in the training of environmental students in statistical data analysis are revealed: orientation of the existing training programs and methods of professional education towards the “average” student; insufficient quantity of professionoriented study guides; large volume of statistical information, necessary for studying, and limitation of temporary opportunities for its understanding and evaluation; a lack of future ecologists’ experience on application of mathematical statistics toolkit; etc. The conditions for the solution of these problems are planned: careful selection of professionally significant content of the academic discipline “Mathematics”; providing an optimum balance between mathematical tasks and theoretical material; training of students in competent interpretation of the received mathematical results in the context of ecology; efficient use of software in educational process. A number of the general methodical provisions which should be observed in mathematical statistics teaching are formulated to achieve a positive effect. The importance of a regional component of professional training of ecologists is emphasized. Detailed consideration of using the system of specially formulated tasks of a professional environmental orientation, in particular, based on official material sources on monitoring data of the Kirov region environment, is given. The possible directions of students’ independent research work organization in the study of mathematical statistics are presented. The ways for providing and strengthening of interdisciplinary and intersubject relations are highlighted. Practical significance. The results of the study can be used to improve the content of the academic discipline “Mathematics” included in education programs for ecological specialties.

Введение. Ухудшающееся состояние среды обитания человека актуализирует активное развитие системы экологического просвещения и образования населения. Особые требования в современных условиях предъявляются к квалификации и компетентности специалистов-экологов, которые должны обладать навыками самостоятельного сбора достоверной экологической информации, уметь анализировать ее посредством строгих математических расчетов; производить необходимые измерения и вычисления во время наблюдений и экспериментов; выбирать и грамотно реализовывать адекватный алгоритм или математический метод решения конкретной экологической задачи; составлять научно обоснованные прогнозы изменений состояния окружающей среды. Цель данной статьи состоит в описании возможностей использования потенциала методов и средств математической статистики для формирования профессиональных компетенций будущих экологов. Методология и методики. Методологической базой исследования является компетентностный подход к подготовке специалистов в высшей школе. Произведен анализ содержания действующих нормативных документов и научных источников, посвященных проблемам применения методов математической статистики в обучении специалистов-экологов. Обобщен опыт такой подготовки в различных вузах России. Результаты и научная новизна. Обозначены основные методические и организационные проблемы обучения студентов-экологов статистическому анализу данных: ориентация действующих учебных программ и методов профессионального образования на «среднего» студента, недостаточное количество профильных учебно-методических пособий, большой объем необходимой для изучения статистической информации и ограниченность временных возможностей ее осмысления, отсутствие у будущих экологов опыта по применению арсенала математической статистики и др. Намечены условия решения этих проблем: тщательный отбор профессионально значимого содержания дисциплины «Математика»; обеспечение оптимального сочетания математических задач и теоретического материала; обучение студентов компетентной интерпретации полученных математических результатов с точки зрения эко- логии; рациональное использование программных средств в образовательном процессе. Сформулирован ряд общих методических положений, которые следует соблюдать в преподавании математической статистики, чтобы добиться положительного эффекта. Подчеркивается важность регионального компонента профессиональной подготовки экологов. Подробно изложена система специальных задач профессиональной экологической направленности, составленных на основе официальных материалов мониторинга окружающей среды в Кировской области. Показаны возможные направления научно-исследовательской и самостоятельной работы студентов при изучении математической статистики. Продемонстрированы ее ресурсы для обеспечения и усиления межпредметных связей. Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы для коррекции и совершенствования содержания дисциплины «Математика», включенной в учебные программы экологических специальностей.