Информационное и технологическое обеспечение рефлексивной АСУ образовательного процесса Югорского государственного университета

Актуальность исследования и состояние проблемы. Качество профессионального образования является основным условием быстрого развития экономики страны, успешного вхождения России в мировое сообщество, поскольку только квалифицированный специалист, владеющий современными технологиями и навыками производственной деятельности, может эффективно работать на пользу государства и на свою пользу. Переход страны к рыночной экономике послужил толчком к изменению или расширенному толкованию многих понятий и категорий общественных отношений, сложившихся в СССР.

В конце 20 века считалось, что российское образование — лучшее в мире. Сегодня все чаще звучит мысль, что образованию России необходимы серьезная модернизация, направленная на повышение его качества, и сближение с мировыми стандартами, например, определяемыми Болонским процессом. Качество профессионального образования является фактором экономической и социальной безопасности общества, и специалист, занявший свою производственную нишу и получающий удовлетворение от своей деятельности, является гарантом социальной стабильности и прогрессивного развития. С другой стороны, невостребованные выпускники учреждений профессионального образования становятся источником социальных катаклизмов. Поэтому в современном толковании качество образования рассматривается как с позиции общества, так и с позиции личности (Н.М. Мухамеджанова) и определяет ситуацию удовлетворенности работодателя — знаниями и навыками специалиста, а работникакарьерным ростом.

Изменяются и параметры, определяющие качество образования. Если ранее под этими параметрами в основном понимались «знания, умения, навыки» выпускника, то в настоящее время качество образования связывают с творческой деятельностью, с умением специалиста конструктивно мыслить, с умением учиться, ибо в обществе, вступающем в информационную фазу развития, человек должен практически непрерывно готовить себя к работе в новых, все более сложных условиях, определяемых развитием «высоких технологий». Информатизация общества влечет коренную перестройку его социальной структуры. Предполагаются динамические изменения структуры экономики, что повлечет отмирание одних и появление других профессий, усилится потребность общества в творческом и интеллектуальном труде, усилится потребность в повышении квалификации, изменении уровня подготовленности в различных областях профессиональных знаний, их трансформации, связанной со сменой профессии или её совершенствованием.

Уровень квалификации, уровень профессиональных знаний индивидов становится важнейшим фактором успешной адаптации выпускника образовательного учреждения к требованиям рынка труда, следовательно, качество образования конкретной личности, выражаемое через уровень знаний обучаемого, умение непрерывно повышать этот уровень, должно стать основным критерием эффективности деятельности учебного учреждения, показателем его имиджа, его вклада в решение региональных хозяйственных проблем. Это означает, что усилия современных учебных учреждений должны быть направлены не на фронтально массовое обучение, а на личностно ориентированный подход, позволяющий формировать в обучаемом креативные качества.

В настоящее время меняется сам подход к определению качества профессионального образования со стороны общества. Если недавно качество работы вуза определялось численностью ППС, наличием площадей, компьютеров, то сегодня под качеством понимают востребованность выпускников вуза на рынке труда, способность их занять производственную вакансию, подтвердить свое умение эффективно трудиться. И, наконец, если раньше под качеством понимали «соответствие знаний, умений, навыков выпускников требованиям Государственного образовательного стандарта», без анализа факторов, определяющих достижение выпускниками этих результатов, то в настоящее время, в соответствии с требованиями международных стандартов серии ИСО 9000 методология обеспечения качества профессиональной подготовки стала пониматься как обеспечение условий и качества осуществления каждой конкретной технологической операции обучения. Все эти обстоятельства и определили актуальность настоящей работы.

В последнее время считается, что качество образования может быть достигнуто на основе компьютерного управления процессами обучения и хозяйственной деятельности вуза. Проблемы управления образованием, как сложной взаимосвязанной системой, многогранно исследованы с использованием системного анализа и раскрыты в трудах российских и зарубежных ученых, в том числе в трудах И. М. Бобко, Ю. П. Ехлакова, Н. М. Оскорбина, О. В. Поповой, Ф. И. Перегудова, В. П. Тарасенко, Ю. И. Титаренко, И. К. Шалаева, В. З Ямпольского. Проблемы создания и совершенствования управления образованием вузов и повышения эффективности образовательных процессов как сложных, распределенных систем обсуждаются в трудах Б. Л. Аграновича, К. Е. Афанасьева, И. М. Бобко, В. Н. Врагова, A.B. Кобзева, О. М. Петрова, А. Н. Тихонова, И. Л. Чудинова и др. Работы в области информатизации образовательных процессов и конструирования автоматизированных обучающих систем рассматриваются в работах П. Л. Брусиловского, С. А. Безносюка, А.И. Ка-мышникова, В. Я. Карташова, В. П. Кулагина, Ю. В. Карякина, В. П. Котенко, В. В. Кручинина, А. Н. Татарникова, С. А. Христочевского и др.

Однако к настоящему времени в вузах почти не функционируют интегрированные системы автоматизированного управления качеством профессионального образования, ориентированные на персонифицированный контроль и учет «достижений» или «промахов» студентов и на оперативную коррекцию их промахов в процессе обучения, устраняющие рассогласование знаний студентов с их будущей деятельностью. Перечисленные выше проблемы, а также необходимость их решения и определили тему настоящего исследования.

Цель настоящей работы. Исследование и разработка научных основ управления процессами обучения в ВУЗе, подготовка методических рекомендаций по проектированию и эксплуатации рефлексивной информационно-управляющей системы учебного учреждения, обеспечивающей повышение эффективности профессионального образования индивида за счет своевременного объективного контроля степени усвоения учебного материала, оперативной коррекции «пробелов» в знаниях, формирования навыков самостоятельного планирования учебной деятельности.

Объект исследования. Автоматизированные системы управления (АСУ) процессами профессионального образования в учебных учреждениях.

Предмет исследования. Разработка концепции, функций и содержания рефлексивной АСУ качества подготовки специалиста в вузе.

Сформулированная выше цель достигается выполнением следующих задач:

— анализ современного состояния управления процессами обучения в учебных учреждениях высшего профессионального образования;

— исследование проблемы снижения субъективного фактора в оценке знаний обучаемых и обоснование возможности оперативного тестового контроля уровня знаний, выявление пробелов и выработка корректирующих рекомендаций по их устранению;

— обоснование концептуальных основ и функциональной структуры рефлексивных автоматизированных систем управления качеством подготовки специалистов (РАСУ КПС);

— разработка системы управления, представления и контроля учебных знаний, как первого уровня РАСУ КПС.

Методология исследования. Выполнение задач диссертационной работы осуществлялось на основе комплексного использования методов аналитического исследования, системного анализа, моделирования и конструирования элементов образовательных технологий, систем контроля и управления ими, экспериментальной отработки разработанных систем и анализа полученных результатов и их обобщения.

Научная новизна: -разработана концептуальная модель и функциональная структура рефлексивной АСУ качества подготовки специалистов, в которой обоснованы принципы выбора тестовых заданий;

— разработан подход к формированию «поля учебных знаний» по изучаемым дисциплинам в комплексе с тестирующими вопросами, «покрывающими» структурированные «полем» фрагменты знаний;

— на основе моделей^{-связностей} разработан алгоритм компьютерной диагностики пробелов обучаемых в знании изучаемой дисциплины и формирования корректирующих рекомендаций по устранению выявленных пробелов.

Автор выносит на защиту: -методы и модели снижения субъективного фактора в представлении и контроле учебных знаний и управления на этой основе личностно ориентированным образовательным процессом с целью оперативной коррекции пробелов в знаниях обучаемых;

— концептуальную модель и функциональную структуру рефлексивной АСУ качества подготовки специалистов;

— методику комплексного проектирования автоматизированной образовательной технологии, включающую помодульную декомпозицию образовательных программ с обоснованием точек оперативного контроля уровня знаний каждого обучаемого, декомпозицию содержания учебных дисциплин на связные учебные фрагменты, блоки, построение поля тестов для надежного контроля уровня усвоения представляемых обучаемому знаний;

— автоматизированную систему представления и контроля знаний обучаемых, внедренную в ЮГУ в 2002 году.

Практическую значимость результатов диссертации представляют: -модели, методы, алгоритмы разработанной рефлексивной системы управления качеством профессионального обучения, алгоритмы и программы адаптивного тестирования обучаемых с использованием механизма связности;

— методы декомпозиции содержания учебных дисциплин на модули, курсы, лекции и другие фрагменты учебных знаний с одновременной декомпозицией содержания по стратам дидактического представления учебного материала и страте тестового контроля транслируемых знаний.

Работы, описанные в настоящей диссертации, выполнялись во исполнение проекта «Югорский научно-образовательный комплекс» (с 2002 г. по настоящее время), Постановлений Правительства Ханты-Мансийского автономного округа № 191-п от 27 апреля 2001 г., № 324-п от 2 июля 2001 г.

Достоверность результатов. Достоверность результатов исследования подтверждается корректным применением методов системного анализа, моделирования, результатами педагогического и технического экспериментов по отработке режимов представления знаний обучаемым по модульной технологии, с оперативным контролем уровня усвоенных знаний в Югорском государственном университете.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской научной конференции «Наука и образование», посвящённой 60-летию Кемеровской области и 65-летию г. Белово (2003) — Окружной научно-практической конференции «Социальная активность образования в Ханты-Мансийском автономном округе», г. Ханты-Мансийск (2004) — V Международной конференции «Наука и образование», г. Белово (2004) — Ш-й Региональной научно-практической конференции «Информационные недра Кузбасса 2004», г. Кемерово (2004) — IV Межрегиональной конференции «Информационные технологии и решения для «Электронной России», г. Ханты-Мансийск (2005).

Результаты внедрения. Методы структурирования учебных знаний, оценки рейтингов фрагментов учебных знаний внедрены в планирование образовательного процесса в Югорском государственном университете и Бий-ском филиале Современной гуманитарной академии.

Публикации. По теме исследования опубликовано 10 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и библиографии, изложенных на 168 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков, 5 таблиц и 2 приложения.

Список литературы

включает 134 наименования.

Выводы к главе 3.

1. Уточнена декомпозиция управляющих функций РАСУ КПС по подсистемам с учетом обеспечивающих задач: оперативного распределения образовательных ресурсов, минимизации простоя учебного оборудования и персонала, оптимизации загрузки учебных аудиторий, лабораторий, минимизации очередей студентов при посещении занятий с ограниченными ресурсами, рационального сочетания групповых и индивидуальных форм занятий, контроля и оперативного учета графика прохождения занятий каждым студентом, оперативного учета качества обучения по оценкам знаний в каждой точке контроля.

2. Формализованы процессы, составляющие основное содержание учебной деятельности каждой из подсистем, осуществлено описание задач, определяющих организацию обучения и контроль учебных знаний.

3. Описан алгоритм и представлены основные решения по разработке программного обеспечения системы компьютерного тестирования обучаемых с одновременной диагностикой пробелов в знаниях (адаптивные тесты с использованием аппарата # - связности) и экзаменационного теста.

4. Определены требования к информационной базе разработанных систем и особенности их реализации.

5. РАСУ КПС внедряется в ЮГУ с 2002 года. В настоящее время тестированием охвачено около 1000 студентов, которые в течение семестра тестируются по 8−10 дисциплинам, декомпозированным на 25 -30 модулей. По итогам эксплуатации системы можно отметить: 1) существенно снижены затраты времени на выдачу заданий студентам, сбор результатов, проверку работ, что позволило вдвое уменьшить трудозатраты на тестирование- 2) полностью исключен субъективный фактор из процесса модульного тестирования, что усилило мотивацию студентов на обучение и повысило уровень их подготовки.

6. Знания студентов, выявленные по тестам, близки к оценке «хорошо». Разброс знаний по группам незначителен. Субъективные оценки знаний, полученные традиционно, оказались выше полученных методом объективного тестирования. При субъективном оценивании знаний «независимый эксперт» ставит оценки более близкие к результатам объективного тестирования, а оценки преподавателя, постоянно работающего с группами испытуемых, в зависимости от длительности общения на один — два балла выше.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе разработана концептуальная модель рефлексивной управляющей системы качества подготовки специалистов, осуществлено описание функциональной схемы двухуровневой АСУ, включающей уровень представления и контроля знаний обучаемых (АСПКЗ) и уровень оптимизации технологии обучения (АСУУП). Разработаны методы комплексного проектирования автоматизированной технологии учебного процесса, включающего обоснованную декомпозицию учебных программ на модули и соответствующее увеличение числа контрольных операций для оперативной проверки уровня получаемых знаний каждым студентом. Доказана возможность сокращения трудоемкости осуществления оперативного контроля знаний обучаемых и обработки полученных результатов с целью оперативного управления процессами дополнительного обучения, если результаты тестирования индивида не удовлетворяют установленным требованиям. Одновременно обоснована возможность объективизации контроля знаний индивидов за счет сокращения контактной (субъект — субъектной) экзаменации. Разработаны методы проектирования информационного обеспечения АСПКЗ в его содержательной части (учебные программы, модули, тестовое обеспечение) и алгоритмы адаптивного тестирования на основе ^ - связностей.

В процессе работы были исследованы следующие проблемы:

1. Применение компьютерных технологий обучения — комплексная проблема, включающая проектирование учебного процесса, разработку соответствующего машинно-ориентированного дидактического обеспечения, разработку интегрированной автоматизированной оперативного управления процессами обучения индивидов на основе помодульного контроля знаний каждого студента и принятия оперативных мер по ликвидации выявленных пробелов в знаниях организацией личностно ориентированного обучения.

2. Важнейшей проблемой эффективного обучения рассматривается проблема снижения доли субъективизма преподавателей в представлении учебных знаний и их контроле. До настоящего времени специфика образовательных процессов ориентирована на индивидуализацию (субъективизацию) контрольных функций. Осуществление контрольных функций производится исключительно в системе «преподаватель — студент» в рамках сложившихся традиций: контроль результатов производит преподаватель, т. е. непосредственный производитель личностно ориентированной образовательной услуги.

3. Переход от методов субъективной оценки знаний к объективизации оценок вызывает отрицательный резонанс у значительной части руководства образовательных учреждений, что подтверждается результатами эксперимента по ЕГЭ. На наш взгляд эти результаты подтверждают относительно низкий уровень обучения в общеобразовательных школах, проявляющийся еще и в том, что объем знаний общеобразовательного стандарта, по которому составлены вопросы тестов, и объем знаний, доводимых до учащихся в школах педагогами, существенно различны в силу субъективного подхода педагогов к обучению.

4. Автоматизированная система представления и контроля знаний в процессе своего автономного функционирования подстраивается (адаптируется) по своему содержанию к знаниям обучаемого, выполняя целевое предназначение эффективного усвоения учебного материала последним, перестраивая информационное содержание учебных задач в темпе диалога обучаемого с компьютером и в зависимости от выявленных успехов либо пробелов в знаниях.

5. Человек во взаимодействии с обучающим комплексом изменяет своё внутреннее состояние, реагируя на информационные посылы компьютера. В тоже время и компьютер изменяет мир своего информационного обеспечения как реакцию на знания обучаемого. Механизмы этих изменений в индивиде не определены, а в компьютере определены частично. Программа, реализует общий алгоритм адаптации, но конкретное состояние программного обеспечения как результата адаптации к знаниям человека установить не возможно.

6. АСПКЗ и АСУУП (АСУ кафедрального уровня или уровня деканата) образуют динамически связанную и изменяемую двухуровневую систему РА.

СУ КПС, программное обеспечение которых адаптируется к обучаемому (либо к педагогу), а также друг другу. Учет ориентации АСУ на человека как объект управления приводит к новому классу автоматизированных систем, называемого рефлексивными системами.

7. Эффективность РАСУ КПС определяется качеством проектирования образовательной среды. Для обеспечения оперативной ликвидации пробелов в обучении студентов предложено разбить учебный процесс на модули, в рамках каждого модуля осуществлять автоматизированный процесс компьютерного контроля знаний обучаемых и организации дополнительного обучения в темпе с основным.

8. С использованием аппарата дсвязности обоснован алгоритм анализа уровня знаний обучаемого и выработки управленческой рекомендации Г по устранению пробелов в обучении.

9. Алгоритм и основные решения по разработке программного обеспечения системы компьютерного тестирования обучаемых в вариантах тестирования с одновременной диагностикой пробелов в знаниях (адаптивные тесты с использованием аппарата q — связности) и экзаменационного теста внедрены в учебный процесс ЮГУ с 2002 года.

10. В настоящее время тестированием охвачено около 1000 студентов, которые в течение семестра тестируются по 8−10 дисциплинам, декомпозированным на 25 -30 модулей. По итогам эксплуатации системы отмечено: 1) существенно снижены затраты времени на выдачу заданий студентам, сбор результатов, проверку работ, что позволило вдвое уменьшить трудозатраты на тестирование- 2) полностью исключен субъективный фактор из процесса модульного тестирования, что усилило мотивацию студентов на обучение и повысило уровень их подготовки.

Таким образом, в работе:

1. Обоснованы векторные показатели эффективности образовательного учреждения: результативность, ресурсоемкость, своевременность получения знаний обучаемыми, и исследовано соотношение категорий «субъективного» и «объективного» в оценке уровня знаний обучаемого.

2. Предложена модель поведения человека (и педагога и обучаемого) в образовательном процессе. Показана возможность построения объективных оценок уровня знаний обучаемых и оперативной коррекции знаний на основе этих оценок процессами индивидуализированного обучения, в том числе, и в автоматизированном режиме.

3. Рассмотрены методические основы синтеза рефлексивной автоматизированной системы управления качеством подготовки специалистов.

4. Представлен алгоритм повышения качества знаний студента с учетом своевременной обработки информации о графике прохождения занятий, уровне знаний студента в каждой точке контроля, управленческих решений, направленных на коррекцию пробелов в знаниях.

5. Автоматизированная система внедряется на двух факультетах (Природопользования и Информатики и прикладной математики) Югорского государственного университета.