Программные средства обработки числовой информации в обучении бакалавров направления подготовки «Экология и природопользование»

Федеральный государственный стандарт высшего образования по направлению подготовки «Экология и природопользование» определяет программу академического бакалавриата, как ориентированную на научно-исследовательский вид профессиональной деятельности. Поэтому к числу общепрофессиональных компетенций, которыми должен обладать выпускник относится владение базовыми знаниями в области фундаментальных разделов математики в объеме, необходимом для владения математическим аппаратом экологических наук, обработки информации и анализа данных по экологии и природопользованию [1, с. 66].

Образовательная программа направления подготовки 05.03.06 «Экология и природопользование», профиль «Природопользование» реализуется в Хакасском государственном университете им. Н.Ф. Катанова с 2013 года. Срок обучения студентов по очной форме составляет четыре года.

Выпускник, освоивший программу бакалавриата, должен владеть способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности с применением информационно-коммуникационных технологий, которая формируется только в практической деятельности студентов. С этой целью, в учебный план включен ряд дисциплин, направленных на формирование компетенций, связанных с использованием компьютерных средств обработки информации:

– математика (144 часа, первый курс);

– математические методы в экологии и природопользовании (72 часа, второй курс);

– новые информационные технологии в экологии и природопользовании (144 часа, второй курс);

– методы исследований и обработка информации в природопользовании (72 часа, четвертый курс) [2].

Существует целый ряд специальных прикладных программ, позволяющих работать с различными видами структурированных данных, которые могут быть использованы в процессе обучения. Например, программы создания и редактирования текстов, программные пакеты математических расчетов, программы обработки статистической информации, системы управления базами данных.

Наиболее полно средства статистического анализа представлены в специализированных пакетах статистической обработки данных, таких как STATISTICA, STADIA, STATGRAPHICS, SPSS.

В силу различных причин наиболее популярным в последнее время стал пакет прикладных программ Microsoft Office, разработанный компанией Microsoft Corporation [3].

Для обработки количественной информации часто применяется пакет прикладных программ Microsoft Office, в частности программы MS Аccess и MS Excel.

MS Access можно использовать для управления всеми данными в одном файле. В файле базы данных Access можно использовать: таблицы для сохранения данных; запросы для поиска и извлечения только необходимых данных; формы для просмотра, добавления и изменения данных в таблицах; отчеты для анализа и печати данных в определенном формате [4].

MS Excel – это программа, предназначенная для работы с электронными таблицами, которая позволяет хранить, организовывать и анализировать информацию. Является универсальной программой, работающей с различными форматами данных [5].

У MS Excel существует множество достоинств, но самым значительным является ее универсальность и большой набор функций: работа с числовыми данными; работа с текстом; создание графиков и диаграмм; создание схем и рисунков; организация списков и баз данных; импорт и экспорт данных; автоматизация однотипных задач; создание панелей управления; встроенный язык программирования [6].

MS Excel широко распространен среди пользователей, постоянно пополняется новыми статистическими функциями и обеспечена доступной документацией на русском языке. Поэтому практические и лабораторные работы по дисциплинам, связанным с обработкой числовой информации при обучении студентов часто проводятся с использованием именно этой программной среды.

Освоение таких дисциплин, как «Математические методы в экологии и природопользовании» и «Методы исследований и обработка информации в природопользовании», проходит с использованием практикума «Математические методы в лесном хозяйстве». В процессе обучения студенты изучают статистический и корреляционный анализы, получают навыки автоматической обработки данных с помощью среды Excel, выполняют расчеты и делают вывод по обработке лесоводческой информации. Исходными данными для обработки являются диаметр ствола на высоте 1,3 метра, диаметр кроны и площадь роста дерева. Каждый студент проводит операции с индивидуальным набором из 50 деревьев [7].

Целью нашей работы является выявление особенностей использования компьютерных средств обработки числовой информации студентами направления подготовки «Экология и природопользование». Для этого нами разработан опросный лист, включающий в себя 10 вопросов, на которые необходимо дать ответ в свободной форме.

Оценка опроса происходила по наличию/отсутствию ответа на поставленный вопрос. При анализе результатов опроса, ответы студентов объединялись в 5 групп, по определенным критериям, а именно:

• 1)    знание программных средств обработки числовой информации;

• 2)    владение программными средствами обработки числовой информации;

• 3)    знание операций обработки числовой информации;

• 4)    опыт использования ПС обработки числовой информации в обучении;

• 5)    умения использовать ПС обработки числовой информации в экологии и природопользовании.

Выделение подобных критериев позволило оценить набор известных студентам программ обработки числовой информации, операции обработки, а также связь использу- емых средств обработки информации с направлением подготовки студентов.

Апробация опросного листа проведена со студентами «ХГУ им. Н.Ф. Катанова» направления подготовки «Экология и природопользование», профиль «Природопользование».

Общее количество респондентов составило 48 человек:

• – студенты второго курса (ПР-21) – 16 человек;

  – студенты третьего курса (ПР-31) – 17 человек,

  – студенты четвертого курса (ПР-41) – 15 человек.

Результаты опроса студентов выявили, что:

– всем опрошенным студентам, как программное средство обработки числовой информации, наиболее известна среда MS Excel;

– применяется она всеми без исключения респондентами и известна им еще со времен обучения в школе.

Далее прослеживаются некоторые различия.

С каждым курсом круг используемых операций обработки информации расширяется и представлен такими операциями, как: сортировка, выборка, наименьшее – наибольшее, корреляция, виды средних, регрессия и др.

К старшим курсам студентам становится ясна область применения результатов обработки информации, начиная с применения в курсовых и практических работах и заканчивая использованием в профессиональной деятельности.

Но при этом, связь средств обработки количественной информации с экологическими дисциплинами способны увидеть не все студенты, даже старших курсов. Как правило, программные средства обработки числовой информации используют для характеристики отдельных видов животных и растений, географических объектов, и только в некоторых случаях для оценки состояния окружающей среды и расчетов в области природопользования (Рис.1).

■ ПР-21 ■ ПР-31 «ПР-41

Рис. 1 – Результаты опроса студентов второго-четвертого курсов, %

1. Знание ПС обработки информации. 2. Использование ПС. 3. Знание операций обработки.

4. Область применения результатов обработки. 5. Применение в профессиональной области.

Таким образом, опрос студентов показал высокое сходство ответов студентов третьего и четвертого курса об операциях обработки числовой информации и области их применения. На наш взгляд, на это в наибольшей степени повлияло обучение в четвертом семестре такой дисциплине, как «Математические методы в экологии и природопользовании».

С целью эффективного формирования общепрофессиональных компетенций студентов, в первую очередь требуется оптимизация выбора программных средств обработки числовой информации, использующихся в процессе обучения. Для уточнения области применения и экологической направленности результатов числовой обработки, планируется разработка и внедрение практикума по дисциплине «Математические методы обработки информации в эколо- гии и природопользовании», содержащего в себе массивы данных из области экологии и природопользования.