Разработка системы управления формированием качества знаний учащихся средних общеобразовательных учреждений

Проблемы развития системы образования, как формирующей компоненты современного государства становятся все более актуальными в период формирования нового информационного общества. Ускорение темпов развития науки по экспоненциальным законам переводит категорию информации в разряд необходимейших атрибутов человеческого общества, формируя, таким образом, информационное общество, т. е. общество, основанное на знаниях. Технократический путь развития делает науку и основанные на ней высокие технологии основным фактором в трансформации экономических и политических отношений. Для формирования информационного общества, его развития и благосостояния населения необходима современная подготовка научных кадров, которая обеспечивается системой образования. По аналогии с глобальной компьютерной сетью «Интернет», базирующейся на оптоволоконных системах, которые составляют так называемый «спинной хребет», «позвоночник» (backbone) Интернета, спинным хребтом образования является средняя общеобразовательная школа, деятельность которой затрагивает практически все население нашей страны. От того, как работает школа, какое образование по качеству получают наши дети, зависит их стартовый базис во взрослую жизнь. Поэтому выбранная тема диссертационной работы, несомненно, актуальна.

Решение сложных задач управления социально-экономическими системами, какими являются средние общеобразовательные учреждения, требует современного подхода к управлению образовательным процессом на основе системного анализа, применения современных информационных технологий для принятия управленческих решений. Значительный вклад в развитие и распространение системного подхода при исследовании качества обучения, оптимизации процесса обучения внесли работы таких ученых, как.

В.П. Беспалько, А. А. Аукумс, М. И. Воробьев, В. И. Касимов, Р. К. Грабарь, Н. М. Михеев, Г. Н. Александров, Ю. К. Бабанский и др.

Рассматривая социально-экономические системы средних общеобразовательных школ как сложные образования, открытые внешним воздействиям, следует научно обоснованно подходить к принятию управленческих решений. Такой подход, базирующийся на глубоком анализе социально-экономических систем, образовательного процесса, математическом моделировании и прикладных методах принятия управленческих решении, раскрывается на примере средних общеобразовательных школ № 73,65 и 34 г. Воронежа.

Диссертация выполнена в соответствии с межвузовской научно-технической программой И.Т.601 «Перспективные информационные технологии в высшей школе» и научному направлению ВФ РГСУ -" Проблемы коммуникации, обмена и анализа информации на современном этапе развития общества" .

Целью диссертационного исследования является разработка моделей, алгоритмов, программного и методического обеспечения для оптимизации успеваемости в средних общеобразовательных учреждениях.

Для этого необходимо решить следующие задачи: у разработать методику моделирования процессов формирования успеваемости групп учащихся, базирующуюся на теории самоорганизации и ее приложении — методе группового учета аргументовразработать эффективный алгоритм, реализующий основные положения методики структурной идентификации процессов формирования успеваемости групп учащихся средних общеобразовательных школ с выбором управляющих параметровсоздать программный комплекс, позволяющий проводить эксперименты по структурной идентификации процессов формирования успеваемости групп учащихся средних общеобразовательных школ в реальном режиме времени и имеющий дружеский интерфейспровести эксперимент по структурной идентификации процессов формирования успеваемости групп учащихся 2−11-х классов средних общеобразовательных школ № 73, 65 и 34 г. Воронежа и получения прогностических моделей, необходимых для анализа успеваемости и принятия управленческих решений по оптимизации образовательного процессана основе анализа параметров прогностических моделей качества знаний групп учащихся 5−9-х классов средней общеобразовательной школы № 73, г. Воронежа оптимизировать параметры образовательного процесса с целью повышения успеваемости учащихся.

В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной: оригинальная методика структурной идентификации процессов формирования успеваемости групп учащихся средних общеобразовательных школ, отличающаяся предложенным структурно-функциональным подходом для анализа параметров внутренних и внешних факторов образовательного процессакласс моделей, описывающего формирование успеваемости групп учащихся средних общеобразовательных школ, отличающийся учетом особенностей формирования внутренних и внешних параметров образовательного процессаалгоритм структурной идентификации формирования успеваемости групп учащихся средних общеобразовательных школ, отличающийся возможностью выбора управляющих параметров и рациональным вычислительным процессом в реальном режиме времени на основе оптимизации числа независимых переменныхинтегрированный программный комплекс, отличающийся реализацией управленческих решений по оптимизации параметров образовательного процесса, направленных на повышение успеваемости учащихся средних общеобразовательных школ- > универсальные предлагаемые решения отличаются использованием оригинальных моделей и алгоритмов не только для управления успеваемостью групп учащихся, но и при соответствующих аппаратных средствах для управления качеством знаний отдельных школьников на базе постоянно действующих математических моделей социально-экономических систем средних общеобразовательных школ.

На основе разработанного комплекса методов, алгоритмов и программных продуктов произведена оптимизация успеваемости во 2−8-х классах средней общеобразовательной школы № 73 г. Воронежа. Решение систем уравнений, описывающих процессы формирования успеваемости групп учащихся, основу которых составляют модели, полученные с помощью предложенной методики структурной идентификации, позволило более чем в 1,5 раза повысить успеваемость в самых неблагополучных классах.

Результаты диссертации, внедрены в образовательный процесс средней общеобразовательной школы № 73 г. Воронежа. Основные методические и программные разработки диссертации используются в учебном процессе студентов дневного отделения четвертого курса лесоинженерного факультета Воронежской государственной лесотехнической академии для оптимизации качества знаний, а также в учебном процессе Воронежского филиала Российского государственного социального университета при проведении лабораторных занятий по курсам «Информационные технологии в социальной сфере», «Социальная информатика «для студентов первого курса факультета социальной работы.

Результаты докладывались на Международной научно-практической конференции «Проблемы функционирования, стабилизации и устойчивости развития предприятий лесопромышленного комплекса в новом столетии» .

Воронеж, 2004), III-ей Всероссийской научно-технической конференции «Теория конфликта и ее приложения» (Воронеж, 2004), и ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ВФ РГСУ (Воронеж, 2005,2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе в издании, рекомендованном ВАК для публикаций по докторским диссертациям. В работах, опубликованных в соавторстве, личное участие автора заключается в определении проблемы, цели и задачв выполнении научных исследований, включающих теоретические и практические разработки, в том числе и проведение расчетов на ЭВМ, обработке и анализе их результатоввнедрении результатов в учебный процесс.

4.3 Выводы.

Результаты проведения эксперимента по структурной идентификации моделей качества знаний учащихся общеобразовательных школ № 73, 65 и 34 и оптимизация успеваемости в школе № 73 г. Воронежа позволяют сделать следующие выводы.

1. Методика и алгоритм структурной идентификации моделей качества знаний учащихся общеобразовательных средних школ позволили провести эксперимент в реальном режиме времени и получить оптимальные модели успеваемости школьников.

2. Предложенный класс моделей и выбранные внешние параметры позволили получить оптимальные модели успеваемости учащихся с погрешностью менее 10% (а большинство менее 5%), что делает возможным использование этих моделей для управления процессом успеваемости.

3. Оптимизация успеваемости в неблагополучных классах (5, 6, 7, 8 и 9) общеобразовательной средней школы № 73 г. Воронежа на основе полученных моделей качества знаний учащихся позволила значительно повысить успеваемость в этих классах и добиться того, что суммарное количество отличников и хорошистов значительно (в 1,5 -5 раз) превышает количество троечников и это при отсутствии двоечников.

4. Возможности предложенной методики и алгоритма структурной идентификации моделей качества знаний групп учащихся общеобразовательных средних школ позволяют в дальнейшем использовать их для структурной идентификации моделей качества знаний отдельных школьников, что значительно повысит управляемость процессом успеваемости в школе и в целом благоприятно скажется на общем качестве школьного образования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате проведенных исследований разработаны модели, алгоритмы, программное и методическое обеспечение для оптимизации успеваемости в средних общеобразовательных учреждениях.

Для реализации этой проблемы были решены следующие задачи.

1. Определены особенности системного подхода к принятию управленческого решения по оптимизации успеваемости в средних общеобразовательных учреждениях. Было выявлено, что показателями качества среднего образования являются: качество преподаваниякачество преподавателейкачество учебных планов, программкачество материально-технической базыкачество знаний учащихсякачество управлениякачество научно-исследовательской работы.

В структуре качества среднего образования качество знаний школьников выступает одним из показателей, что говорит о некоторой подчиненности качества знаний качеству образования. Качество образования является необходимым условием получения качественных знаний. Достаточным условием является желание самого индивидуума учиться.

2. На основании рассмотрения структурных, морфологических и функциональных особенностей социально-экономических систем средних общеобразовательных учреждений были выделены вложенные подсистемы системы получения знаний учащимися средних общеобразовательных учреждений: федерального компонентарегионального компонентасемьиулицышколыучителейклассагрупп учащихся классаучащихся.

В силу разных причин (социальных, экономических и физиологических) учащиеся в результате воздействия системы получения знаний дифференцируются по результатам усвоения знаний на двоечников — «2м, троечниковм3», хорошистов «4» и отличников «5», которые образуют соответствующие группы учащихся. 3. Проведен мониторинг социально-экономических систем муниципальных общеобразовательных учреждений средняя общеобразовательная школа № 73 им. А. Ф. Чернонога, средняя общеобразовательная школа № 65 и средняя общеобразовательная школа № 34 г. Воронежа за период с 19 992 000 учебного года по 2003; 2004 учебный год. В качестве внутренних параметров были выбраны стандартные данные классных журналов, а именно: количество отличников в классеколичество хорошистов в классеколичество троечников в классеколичество двоечников в классеколичество учеников в классеколичество пропусков занятий отличникамиколичество пропусков занятий хорошистамиколичество пропусков занятий троечникамиколичество пропусков занятий двоечниками,.

В качестве внешних параметров отражающие социально-экономические особенности развития региона за тот же временной интервал, что и внутренние параметры были выбраны (за тот же временной интервал, что и внутренние параметры): индексы тарифов на грузовые перевозкииндексы тарифов на услуги связикурс долларакредитные ставкиналоговые ставкисводный индекс потребительских цен по Воронежской областицены на бензинцены на дизтопливоцены на коммунальные услуги — теплоцены на коммунальные услуги — водацены на коммунальные услуги — канализациясреднедушевые денежные расходы населенияструктура потребительских расходов домашних хозяйствсреднемесячная начисленная заработная плата по отрасли «Образование» .

Анализ образовательного процесса по школам № 73, 65 и 34 г. Воронежа показал, что: значительно превышено максимальное количество учащихся в классе, причем самое неблагополучное положение отмечается в школе № 73 (в 1,5 раза) — просматриваются две группы зависимостей «отличникидвоечники» и группа «хорошисты-троечники», причем эти зависимости зеркально противоположны, т. е. при увеличении числа троечников, число хорошистов уменьшается на ту же величину. Аналогичная зависимость просматривается и для группы «отличники — двоечники». Превышение числа троечников и двоечников над хорошистами и отличниками смещается от четвертого класса (школа № 34) к седьмому (школа № 73) — > наибольшее суммарное количество двоечников и троечников отмечено в восьмом классе, а наибольшее количество хорошистов и отличников — во втором классе. К восьмому классу тяготеет и максимальное число пропусков занятий всеми категориями учащихся.

4. На основе структурного подхода к образовательному процессу и современных математических методов моделирования социальных процессов была разработана оригинальная методика структурной идентификации качества знаний школьников, учитывающая влияние внутренних и внешних факторов и базирующаяся на положениях теории самоорганизации. Предложенная модель формирования качества знаний учитывает инертность внешних воздействий и позволяет реализовывать управленческие решения в области оптимизации параметров образовательного процесса.

5. Разработан алгоритм структурной идентификации процессов формирования качества знаний школьников, реализующий рациональный вычислительный процесс на основе системного подхода к выделению классных таксонов и массива независимых переменных на основе коэффициентов парной корреляции, позволяющий получать модели качества знаний учащихся в реальном режиме времени для принятия ситуационных управленческих решений в области оптимизации параметров образовательного процесса.

6. На основе предложенной методики, модели и алгоритма структурной идентификации был создан программный комплекс ZNANIA 2.0 на языке Object Pascal в среде Delphi 7.0, включающий: программу по структурной идентификации моделей качества знаний учащихся — IDENZNANпрограмму оптимизации качества знаний учащихся — OPTIMбазу данных характеристик социально-экономической системы общеобразовательной средней школы — SCHOOL.

7. С помощью программного комплекса ZNANIA 2.0 были проведены исследования по структурной идентификации моделей качества знаний учащихся средних общеобразовательных школ № 73, 65 и 34 г. Воронежа (всего 120 моделей) и оптимизации процесса формирования качества знаний категорий учащихся в средней общеобразовательной школе № 73 г. Воронежа.

8. Оптимизация успеваемости в неблагополучных классах (5, 6, 7, 8 и 9) общеобразовательной средней школы № 73 г. Воронежа на основе полученных моделей качества знаний учащихся позволила значительно повысить успеваемость в этих классах и добиться того, что суммарное количество отличников и хорошистов значительно (в 1,5 — 5 раз) превышает, при отсутствии двоечников, количество троечников.

9. Возможности предложенной методики и алгоритма структурной идентификации моделей формирования качества знаний групп учащихся общеобразовательных средних школ позволяют в дальнейшем использовать их для структурной идентификации моделей качества знаний отдельных школьников, что значительно повысит управляемость процессом успеваемости в школе и в целом благоприятно скажется на общем качестве школьного образования.