Научная статья на тему 'Геоинформационные системы и технологии в управлении образовательным процессом вуза'

Геоинформационные системы и технологии в управлении образовательным процессом вуза Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
153
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОНИТОРИНГ / УПРАВЛЕНИЕ / ООП / ГИС / ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ / КАЧЕСТВО ОБРАЗОВАНИЯ / ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Колесенков А. Н., Таганов А. И.

В работе рассмотрены научно-методические аспекты развития методического, информацион-ного и инструментального обеспечений системы управления качеством образования, которые необходимо учитывать в современных условиях. Разработаны математические основы приме-нения геоинформационных систем для мониторинга качества реализации образовательных процессов. Разработаны модель, метод и алгоритм оценки эффективности реализации образо-вательных программ в образовательных учреждениях. Проведен анализ возможности примене-ния предлагаемых подходов для мониторинга учреждений образования на различных уровнях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам об образовании , автор научной работы — Колесенков А. Н., Таганов А. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Геоинформационные системы и технологии в управлении образовательным процессом вуза»

Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2016. № 07. С. 73-80.

Представлена в редакцию: Исправлена:

© МГТУ им. Н.Э. Баумана

19.07.2016 05.09.2016

Наука и Образование

МГТУ им. Н.Э. Баумана

Сетевое научное издание

УДК 378.1

Геоинформационные системы и технологии в управлении образовательным процессом ВУЗа

Колесенков А. Н.1 Таганов А. И.1 '[email protected]

1 Рязанский государственный радиотехнический Университет (РГРТУ), Рязань, Россия

В рамках международного научного конгресса "Наука и инженерное образование. SEE-2016", II международная научно-методическая конференция «Управление качеством инженерного образования. Возможности вузов и потребности промышленности» (23-25 июня 2016 г., МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия).

В работе рассмотрены научно-методические аспекты развития методического, информационного и инструментального обеспечений системы управления качеством образования, которые необходимо учитывать в современных условиях. Разработаны математические основы применения геоинформационных систем для мониторинга качества реализации образовательных процессов. Разработаны модель, метод и алгоритм оценки эффективности реализации образовательных программ в образовательных учреждениях. Проведен анализ возможности применения предлагаемых подходов для мониторинга учреждений образования на различных уровнях.

Ключевые слова: мониторинг, управление, ООП, ГИС, геоинформационные системы, качество образования, образовательная программа

Введение

В современных системах образования важную роль занимает процесс мониторинга и оценки качества предоставления образовательных услуг. Для качественной реализации образовательных программ в учебных заведениях необходимо построить систему мониторинга, реализующую специфические функции управления и органично вписывающуюся в общую систему образования [1, 2]. Такая система необходима на всех уровнях управления информационной поддержки процедур принятия управленческих решений по организации, оптимизации, модернизации и повышению качества реализации образовательных программ в учебных заведениях.

Выделим специфические функции системы управления образованием [3, 4]:

• прогнозирование динамики качества реализации образовательного процесса;

• организация процесса управления качеством образования, распределение, закрепление и реализация функций;

• контроль качества реализации образовательного процесса по характеристикам его потенциала, текущего состояния и результата;

• регулирование качества реализации образовательного процесса, обеспечение заданных соотношений индикаторов;

• оценка качества реализации образовательного процесса и возможности его повышения;

• исследование качества реализации образовательного процесса в области исторических аспектов его формирования, ограничений, приоритетов, негативных влияний и критических факторов [5];

• мотивация к действиям, направленным на повышение качества образования.

Выделим основные специфические функции управления качеством образования [6, 7]:

• управление качеством профессорско-преподавательского состава;

• управление качеством подготовки студентов;

• управление качеством технологии реализации образовательного процесса [8];

• управление качеством информационно-методического обеспечения;

• управление качеством материально-технического обеспечения;

• управление качеством инфраструктуры учебного заведения.

Состав функций характеризует специфику объекта управления и реальные проблемы его функционирования и развития [9].

Оценку качества образования предлагается реализовать через оценку и мониторинг качества реализации образовательных программ образовательного учреждения, поэтому актуальной является задача построения системы, выполняющей сбор, обработку и анализ информации о состоянии образовательных процессов с целью проведения периодического мониторинга образовательных программ (ОП) [10, 11].

Под мониторингом ОП будем понимать сбор, обработку и представление данных относительно заданных критериев и показателей, нацеленные на обеспечение эффективности и повышение качества образовательного процесса. Учет своевременной обратной связи на основе промежуточных результатов для соответствующих критериев позволит оперативно вносить изменения в образовательные программы [12].

2. Критерии и функция оценки качества образования

Все критерии оценки качества реализации ОП можно разделить на 2 группы [13, 14]:

• критерии , I = 1, N, для которых лучшее значение минимально;

• критерии {Я , у = 1,М}, для которых лучшее значение максимально.

Модель процесса мониторинга образовательных программ предлагается представить следующим образом [15]:

где К - множество постоянных и изменяющихся критериев образовательных программ, которые изменяют свои значения во времени t и под воздействием различных факторов; Т - периодичность фиксации изменения состояний объектов;

1. Методика

/т = / (К,Т),

т

(1)

К = {в, Я}

(2)

Состояние объекта подразумевает набор R, состоящий из множества атрибутов в = в, I = Щ и Я = {Яу ,у = 1М} .

Для оценки ОП предлагается использовать следующую функцию эффективности:

М N М

<=NN в у. (3)

где в - нормализованное значение каждого из I - го критерия затрат; Я • - значение каж-1 у

дого из I -го критерия результатов.

Построение функции £ по годам обучения позволит выявить динамику качества реализации образовательных программ, а также провести рейтинговую оценку ответственных за реализацию образовательных программ подразделений [15].

3. Применение геоинформационных технологий

Использование ГИС-технологий обеспечит комплексирование атрибутивных и пространственно-временных данных с учетом географической привязки к картографической основе от подразделений образовательных учреждений, позволит оперативно моделировать процессы и производить оценку реализации ОП [16,17].

На основе ГИС-технологий предлагается осуществлять [18]

• анализ текущего состояния ОП;

• прогнозирование динамики состояния ОП;

• прогнозирование динамики множества критериев;

• анализ востребованности выпускников, успешно освоивших ОП;

• оценку эффективности распределения учебных заведений, реализующих ОП;

• оценку мобильности выпускников, успешно освоивших ОП;

• оценку научного потенциала выпускников, успешно освоивших ОП;

• моделирование различных процессов в образовательных учреждениях, реализующих ОП.

Структура ГИС представляет собой многоуровневую реляционную модель, содержащую набор слоев и объектов, включая географические данные, их связи и атрибутивную информацию. Каждый слой включает таблицу, содержащую информацию об элементах картографической основы. При этом ГИС-платформа позволяет в оперативном режиме извлекать интересующую пользователя информацию из базы данных в требуемом формате, а также визуализировать её на карте [19].

4. Алгоритм мониторинга образовательного процесса вуза

Для осуществления постоянного мониторинга ОП в образовательных учреждениях предлагается следующий алгоритм [10]:

• Выбор критериев и методов получения их нормализованных значений.

• Вычисление статистических показателей.

• Разработка и инициализация специализированного набора слоев и объектов.

• Интеграция атрибутивной информации.

• Получение данных от подразделений образовательных учреждений, реализующих ОП.

• Расчет функции эффективности ОП по формуле (3).

• Прогнозирование динамики заданных критериев.

• ГИС-моделирование процессов образовательных учреждений, реализующих ОП.

• Построение средствами ГИС рейтингов оценки подразделений по значениям статистических характеристик.

5.Структура ГИС

Задачу хранения данных в ГИС предлагается решить, поставив в соответствие каждому графическому объекту (точке, линии, полигону) дополнительную информацию, хранящуюся в таблицах интегрированной или внешней базы данных.

Обращение к данным из базы данных предлагается реализовать при помощи SQL-запросов, характер и сложность которых будет определяться типом информации, содержащейся в таблицах. Применение такого способа позволит осуществлять фильтрацию данных по заданным параметрам, объединять таблицы, сортировать и обобщать данные.

В состав ГИС мониторинга образовательных программ онлайн-обучения предлагается включить следующие модули (рис. 1):

• Модуль сбора данных.

• Модуль преобразования данных.

• Модуль анализа данных.

• Модуль мониторинга образовательной программы онлайн-обучения.

• Модуль оценки состояния образовательной программы онлайн-обучения.

• Модуль моделирования процессов в учреждениях, реализующих программу он-лайн-обучения.

• Модуль прогнозирования динамики критериев и показателя эффективности образовательной программы онлайн-обучения.

Проведенные теоретические исследований показали, что применение геоинформационных технологий для мониторинга образовательных программ онлайн-обучения учреждений высшего образования целесообразно и эффективно. Выявлено, что часть параметров могут иметь нечеткий характер, что потребует применение аппарата нечеткой логики в алгоритмах обработки данных. Реализация предлагаемой концептуальной технологии планируется в геоинформационной среде ArcGIS 10.3.

Предлагаемая модель оценки эффективности образовательных программ онлайн-обучения в учреждениях высшего образования позволит всесторонне рассмотреть этот процесс, поскольку учитываются не только экономические, но и педагогические, а также социальные показатели. Данная модель также применима для оценки эффективности реализации образовательных программ по всем формам обучения в образовательных учреждениях различного уровня.

Рис.1. Состав ГИС мониторинга образовательных программ

Современное состояние геоинформационных технологий позволяет разработать и внедрить инновационную по своим аналитическим возможностям систему, реализующие модели, методы и алгоритмы мониторинга образовательных программ онлайн-обучения. Практическое использование такой специализированной ГИС обеспечит повышение эффективности принятия управленческих решений по организации, реализации и модернизации за счет получения достоверной информации, ее обработки и анализу.

5. Практические результаты

В результате проведения теоретических исследований выполнено:

• разработана модель процесса геоинформационного мониторинга образовательных программ;

• разработан алгоритм вычисления функции эффективности реализации образовательных программ;

• разработана функциональная схема геоинформационной системы мониторинга образовательных программ.

Экспериментальные исследования представляли программную реализацию предлагаемых подходов и алгоритмов в ГИС-среде ArcGIS 10.3, по их результатам можно сделать следующие выводы:

• Применение ГИС мониторинга ОП целесообразно и эффективно с точки зрения осуществления оперативной информационной поддержки принятия решений по управлению учебными заведениями.

• Поскольку значения некоторых критериев могут принадлежать нечетким множествам, то для оценки качества ОП необходимо дальнейшее развитие технологии с целью корректной работы в условиях неопределенности.

• Проведены расчеты критерия эффективности основных образовательных программ (ООП) на примере Рязанского государственного радиотехнического университета (рис. 2).

• Своевременная обратная связь с лицами, успешно освоившими ОП дистанционного обучения, позволит оперативно вносить изменения в учебный процесс, что будет положительно отражаться на качестве предоставляемых учебными заведениями услуг.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис.2. Результаты вычислений функции эффективности ООП ВУЗа.

Заключение

Научный подход к оценке качества образовательного процесса приводит к существенным обобщениям в области результата реализации образовательных программ. Создается устойчивая в долгосрочной перспективе концепция компетентности, включающая не только мониторинг качества образования, но и оценку возможности реализации этого качества в профессиональной деятельности [2, 20].

Современная интегрированная ГИС управления качеством реализации образовательного процесса становится удобным инструментом руководителей всех уровней. Использование ГИС позволяет не только повысить эффективность управления за счет автоматизации сбора, обработки и анализа данных о реализации образовательных процессов, но и поднять уровень его управленческой культуры. ГИС управления качеством образования образовательного учреждения, интегрированная с другими системами, является в современных условиях базовой системой управления и должна основываться на поле знаний, содержащем структурно-семантические представления разнообразных моделей и фактических данных, а также механизмы их обработки [10].

Предлагаемая модель оценки эффективности ОП в образовательных учреждениях позволит всесторонне подойти к оценке процессов, происходящих в подразделениях, поскольку учитывает педагогические, экономические и социальные аспекты. Модель является масштабируемой, она также применима для оценки эффективности реализации ОП по очной, очно-заочной и заочной формах обучения в учреждениях среднего и высшего образования.

На макроуровне предлагаемыми средствами можно проводить оценку работы образовательных учреждений в рамках регионов по различным индикаторам с дальнейшей визуализацией результатов на интуитивно понятных картах-диаграммах [2, 5].

Современные ГИС-технологии предоставляют возможность создания и интеграции системы, имеющей инновационный аналитический функционал, и реализующей новые эффективные технологии, методы и алгоритмы в задачах мониторинга ОП. Практическое применение разработанных технологий и системы позволит повысить эффективность принятия решений по управлению образовательными учреждениями за счет оперативной обработки больших объемов данных.

Список литературы

[1]. Гуров В.С., Корячко В.П., Таганов А.И., Моисеенко В.П., Таганов Р.А. Опыт создания и применения ресурсов электронной информационно-образовательной среды по направлению ИПИ (CALS) и CASE (САПР) - технологий. // Труды XVII Всероссийской научно-методической конференции «Телематика'2010». (Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, 21-24 июня 2010 года). СПб: СПбГУ ИТМО. 2010. Том 1. 214 с. С. 165-166.

[2]. Корячко В.П., Таганов А.И., Таганов Р.А. Процессно-ориентированная технология менеджмента для проектов информатизации сферы образования. // Труды XIII Всероссийской научно-методической конференции «Телематика'2006». (Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, 5-8 июня 2006 г.). СПб: СПбГУ ИТМО. 2006. Том 1. 325 с. С. 130 -132.

[3]. XIN Tao, LI Feng, LI Ling-yan. An International Comparison of Elementary Education Quality Assessment. // Journal of Beijing Normal University (Social Science Edition). 2007. No. 6. P. 5-10.

[4]. Brown G. The Quality of Learning of Learning and How to A^ess it. // Lifelong Learning in Europe. 1999. Vol. IV. Is. 1/99. P. 47-54.

[5]. Таганов А.И., Таганов Р.А. Методические основы создания информационных систем сферы образования: Учеб. пособие / Под ред. В.П. Корячко. Рязань: Рязан. гос. радио-техн. университет. 2006. 342 с.

[6]. Корячко В.П., Таганов А.И., Таганов Р.А. Реализация проекта автоматизированной информационной системы менеджмента качества на основе типовой модели системы качества образовательного учреждения. // Материалы II Всероссийской научно-практической конференции «Менеджмент качества в образовании». (Санкт-Петербург, 21-22 мая 2009 г.) СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2009. С. ?-?

[7]. Глебова Л.Н., Кузнецова М.Д., Шадриков В.Д. Мониторинг качества высшего педагогического образования / под общ. ред. В.Д. Шадрикова. М.: Логос. 2012. 368 с.

[8]. Dohmen G. Lifelong Learning for All - innovative perspectives of continuing education. // Lifelong Learning in Europe. 1999. Vol. IV. Is. 3/99. P. 154-158.

[9]. Attfield I., Vu B.T. A rising tide of primary school standards: The role of data systems in improving equitable access for all to quality education in Vietnam. // International Journal of Educational Development. 2013. Vol. 33. Is. 1. P. 74-87. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijedudev.2012.02.003

[10]. Колесенков А.Н. Таганов А.И. Концепция геоинформационной технологии мониторинга образовательных программ онлайн-обучения // Открытое и дистанционное образование. Томск: изд-во ТГУ. 2015. № 4 (60). С. 69-73.

[11]. Саркисян С.А., Каспин В.И., Лисичкин В.А., Минаев Э.С., Пасечник Г.С. Теория прогнозирования и принятия решений / под ред. Саркисяна С.А. М: Высшая школа. 1977. 351 с.

[12]. Колесенков А.Н., Николаев Н.А. Исследование алгоритма нейросетевого прогнозирования нелинейных временных рядов. // Современное состояние и перспективы развития технических наук: сборник статей Международной научно-практической конференции. (20 марта 2015 г., г. Уфа). Уфа: Аэтерна. 2015. 150 с. С. 59-62.

[13]. Костров Б.В., Баранчиков А.И. Методы исследования моделей и алгоритмов представления данных для предметных областей с ранжируемыми атрибутами. // Вестник РГРТУ. 2013. № 4-2 (выпуск 46). С. 59-64.

[14]. Kolesenkov A.N., Kostrov B.V., Ruchkin V.N., Ruchkina E.V. Anthropogenic Situation Express Monitoring on the Base of the Fuzzy Neural Networks // Proceedings 3rd Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO'2014): 2nd EUROMICRO/IEEE Workshop on Embedded and Cyber-Physical Systems (ECYPS'2014). (15-19 June 2014, Budva, Montenegro). ECyPS. 2014. P. 166 - 168.

[15]. Dinham S. The quality teaching movement in Australia encounters difficult terrain: A personal perspective. // Australian Journal of Education. 2013. Vol. 57. № 2. P. 91-106.

[16]. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. 2-е изд. / пер. с англ. А.Г. Подве-совского, Ю.В. Тюменцева; под ред. Ю.В. Тюменцева. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2015. 798 с.

[17]. Heyneman S.P., Lee B. The impact of international studies of academic achievement on policy and research. Handbook of international large-scale assessment: Background, technical issues and methods of data analysis. Boca Raton, Florida: Taylor and Francis Group. 2014. 607 p. P. 37-72.

[18]. Kamens D.H., McNeely C.L. Globalization and the growth of international educational testing and national assessment. // Comparative Education Review. 2009. Vol. 54. № 1. P. 525.

[19]. Ninomiya A., Urabe M. Impact of PISA on education policy: A case of Japan. // Pacific-Asian Education. 2011. Vol. 23. № 1. P. 23-30.

[20]. Tan C. The culture of education policy making: Curriculum reform in Shanghai. // Critical Studies in Education. 2012. Vol. 53. № 2. P. 153-167.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.