ECOLOGICAL AND MATHEMATICAL MODELING TOOLS USAGE IN NATURAL SCIENCES TEACHERS TRAINING

Abstract

The article deals with the the state of applying the modelling method in training future Natural Sciences teachers. The peculiarities of modelling and forecasting as methods of teaching and research activity in training future Natural Sciences teachers (Biology, Ecology, Chemistry, Natural Sciences) are explored. The expediency of their application as means of introduction into the educational process the principle of "learning through research", which ensures the organization of educational process on the basis of research activities and the involvement of students in scientific work is substantiated. Examples of using ecological and mathematical modelling tools in the organization of education and scientific work of postgraduate students in the field of 014 Secondary Education, Biology, Natural Sciences, 101 Ecology and Rational Use of Natural Environment are provided. Modelling the state and forecasting the development of hydroecosystems by means of fuzzy sets on the basis of input and output parameters, presented both quantitatively and qualitatively, are highlighted. Forecasting the development of ecosystems is realised based on the theory of stochastic processes and the theory of chains by Markov tools usage. The method of developing students' competence to use ecological-mathematical modeling is offered. It involves a combination of students' academic and research activities, their classroom and independent work. A list of the disciplines in which it is expedient to familiarize students with the indicated method is singled out. The mentioned methodology enables integration of biological, ecological and mathematical disciplines and information technologies in the complex study of natural processes. It stimulated the development of master students' ability to integrate the perception (vision) of environmental problems, the formation of strategic research skills.

Досліджено стан використання методу моделювання в процесі підготовки майбутніх учителів природничих дисциплін. Висвітлено особливості застосування моделювання та прогнозування як методів навчально-дослідницької діяльності та наукового пізнання при підготовці майбутніх учителів природничих дисциплін (біологія, екологія, хімія, природничі науки). Обгрунтовано доцільність їх застосування як засобів впровадження в освітній процес принципу «навчання через дослідництво», що забезпечує організацію освітнього процесу на засадах пошуково-дослідницької діяльності та залучення студентів до наукової роботи. Наведено приклади використання інструментарію економіко-математичного моделювання в організації наукової роботи магістрів напряму підготовки 014 Середня освіта Біологія, Природничі науки, 101 Екологія та раціональне використання природного середовища при моделюванні: стану і прогнозуванні розвитку гідроекосистем із застосовуванням інструментарію нечітких множин на основі вхідних та вихідних параметрів, представлених як в кількісному, так і в якісного вимірах; впливу чинників (гідрофізичних, гідрохімічних та токсикологічних показників) на стійкість екосистем на основі кореляційно- регресійного аналізу. Прогнозування розвитку екосистем здійснювалось на основі теорії стохастичних процесів інструментарієм ланцюгів Маркова. Запропоновано методику формування у студентів умінь використовувати еколого-математичне моделювання. Вона передбачає поєднання навчальної, навчально-дослідної та дослідницької діяльності студентів, їх аудиторної та самостійної роботи. Виокремлено перелік дисципліни, на яких доцільно знайомити студентів із зазначеним методом. Використання зазначеної методики дозволило забезпечити інтеграцію біологічних, екологічних та математичних дисциплін та інформаційних технологій у комплексному вирішенні проблеми.Це стимулювало розвиток у магістрів уміння цілісного сприйняття (бачення) проблем довкілля, формування стратегічних дослідницьких умінь.

Исследовано состояние использования метода моделирования в процессе подготовки будущих учителей естественных дисциплин. Освещены особенности применения моделирования и прогнозирования как методов учебно-исследовательской деятельности и научного познания при подготовке будущих учителей естественных дисциплин (биология, экология, химия, естественные науки). Обоснована целесообразность их применения как средств внедрения в образовательный процесс принципа «обучение через исследовательскую», что обеспечивает организацию образовательного процесса на основе поисково-исследовательской деятельности и привлечения студентов к научной работе. Приведены примеры использования инструментария экономико-математического моделирования в организации научной работы магистров направления подготовки 014 Среднее образование Биология Естественные науки, 101 Экология и рациональное использование природной среды при моделировании: состояния и прогнозировании развития гидроэкосистем с применением инструментария нечетких множеств на основе входных и выходных параметров, представленных как в количественном, так и в качественной измерениях; влияния факторов (гидро, гидрохимических и токсикологических показателей) на устойчивость экосистем на основе корреляционно-регрессионного анализа. Прогнозирование развития экосистем осуществлялось на основе теории стохастических процессов инструментарием цепей Маркова. Предложена методика формирования у студентов умений использовать эколого¬математическое моделирование. Она предусматривает сочетание учебной, учебно¬исследовательской и исследовательской деятельности студентов, их аудиторной и самостоятельной работы. Выделены перечень дисциплины, на которых целесообразно знакомить студентов с указанным методом. Использование указанной методики позволило обеспечить интеграцию биологических, экологических и математических дисциплин и информационных технологий в комплексном решении проблеми.Це стимулировало развитие у магистров умение целостного восприятия (видение) проблемам окружающей среды, формирования стратегических исследовательских умений.