CC BY
99
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЕТЕНТНОСТИ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
УДК 51-77
А.Н. ПРИВАЛОВ Ю.И. БОГАТЫРЁВА
e-mail:
alexandr_prv@rambler.ru
Предлагается подход решения задачи определения количественной оценки формирования компетентности обучаемых в информационных системах на основе применения метода анализа иерархий Саати. Приведены аналитические выражения полученных
зависимостей.
Ключевые слова: информационная система, контроль знаний, метод анализа иерархий, компетентность.
Реализуемая в настоящее время системой образования компетентностная парадигма предполагает, наряду с прочими, широкое применение информационных обучающих систем (ИОС) [2], позволяющих осуществлять следующие основные фазы процесса обучения:
приобретение новых знаний;
закрепление полученных знаний и формирование компетенций;
контроль уровня компетентности в некоторой предметной области.
В ходе первой фазы необходимо чтобы ИОС предъявляла обучаемому информацию, которая содержит знания о предметной области, причем характер предъявляемой информации должен быть наиболее эффективным для восприятия.
В ходе второй фазы необходимо чтобы представления обучаемого углублялись с точки зрения повышения их устойчивости и развития отношений между ними и прочими представлениями с целью формирования компетенций.
В целях закрепления знаний и формирования компетенций могут применяться учебно-контрольные задания (УКЗ), в которых присутствуют эти знания.
В ходе третьей фазы необходимо чтобы ИОС производила проверку приобретенных знаний и оценивала уровень их усвоения в соответствии с установленными требованиями по формированию компетентности.
Важной задачей проектирования информационных обучающих систем является задача определения количественной оценки усвоения обучаемым содержательного контента [3]. Рассматривая систему: учебный контент — обучаемый - подсистема контроля знаний (рис.1), означенная задача может быть интерпретирована как установление соответствия между требуемыми (идеальными) и реальными уровнями знаний у обучаемого по отдельным модулям учебного контента и за учебный курс в целом.
Рис. 1. Структура обучающей информационной системы
Установление такого соответствия позволит, в свою очередь, выделить недостаточно усвоенные элементы (модули) содержательного контента для реализации возможности их последующего освоения и ряд педагогических задач, например, по вопросу перераспределения времени между отдельными модулями в рамках общего временного баланса. При этом становится актуальной задача по установлению связей между изучением отдельного модуля и его составляющих (модулей нижестоящего уровня).
Исходя из очевидного утверждения, что структура учебного контента носит иерархический характер, представляется целесообразным применение метода анализа иерархий Саати (МАИ) [4] для получения количественных оценок изучения отдельных компонент учебного контента для принятия решений по достижению целей изучения всего курса.
Метод анализа иерархий является развитием метода экспертных оценок и позволяет представить некоторую имеющуюся в реальности систему в виде абстрактной модели, оценить воздействие различных компонент системы на всю систему и находить приоритеты этих компонент. Основной задачей МАИ является оценка высших уровней иерархии, исходя из взаимодействия ра з-личных уровней, а не из непосредственной зависимости от элементов на этих уровнях.
Рассмотрим применение МАИ на примере оценивания компетентности обучаемых в области информационной безопасности [1]. Очевидно, что формирование такого рода компетентности является сложной задачей, удовлетворительное решение которой достигается формированием у обучаемых целого ряда отдельных компетенций и достижением на этой основе нового качества.
Организация обеспечения безопасности информации должна носить комплексный характер и основываться на глубоком анализе возможных негативных последствий. При этом важно не упустить какие-либо существенные аспекты. Анализ негативных последствий предполагает обязательную идентификацию возможных источников угроз, факторов, способствующих их п роявле-нию и, как следствие, определение актуальных угроз безопасности информации.
К показателям компетентности в области информационной безопасности (ИБ) предлагается отнести компетенции в вопросах:
- защиты от информации, запрещенной для распространения среди детей;
W2 - защиты от вредоносного ПО, хакерских атак и спама;
Wз - защиты от криминальной и террористической информации;
W4 - предотвращения зависимости от сетевых и компьютерных игр;
W5 - контроля (допуска) детей в информационное пространство;
W6 - защиты персональных данных;
W5 - защиты авторских прав;
W6 - регистрации и лицензирования электронных средств учебного назначения;
W7 - здоровьесберегающих технологий.
На формирование указанных компетенций влияют факторы (результаты изучения следующих дисциплин):
— Информационные технологии в образовании;
Б2 — Информатика;
Бз — Право в сфере образования;
Б4 — Психология;
Б5 — Охрана труда в образовательных учреждениях;
Б6 — Безопасность жизнедеятельности человека;
Б7 — Педагогика.
Тогда иерархию модели формирования компетентности в области ИБ можно представить, как показано на рис. 2. После построения иерархии эксперты используют МАИ для определения приоритетов всех узлов структуры. Информация для расстановки приоритетов собирается со всех участников и математически обрабатывается. Получив иерархическую модель формирования компетентности, можно определить степень влияния показателей компетентности в области ИБ на общую цель. Воспользуемся методом парных сравнений.
Факторы, влияющие на формирование компетентности
Рис. 2. Иерархия формирования компетентности в области информационной безопасности
Пусть Ш2, ..., Wn - совокупность показателей компетентности в области ИБ. Количественные суждения о парах объектов (Ш^ Ш)) представляются матрицей 5 размера пхп Е^Е.щ), (1,]=1/2/..../п) суждений экспертов. Элементы £у определены по следующим правилам. Правило 1. Если £ у = а, то £ ) =1/а, а^0.
Правило 2. Если суждения таковы, что имеет одинаковую с Ш); относительную важность, то £ ц=1/ £ ji =1; в частности, £ ц=1 для всех 1.
Матрица 5 имеет вид
1
1
$1п
52 п
1
После построения количественного суждений о парах (Ш^ Ш) в числовом выражении через £у задача сводится к получению весовых коэффициентов, которые соответствовали бы зафиксированным суждениям экспертов. Для выявления количественных показателей при рассмотрении значимости различных суждений в методе анализа иерархий предлагается следующая шкала важности объектов: от 1 — объекты одинаково важны, до 9 — один объект абсолютно важнее другого.
Собственный вектор матрицы суждений обеспечивает упорядочение приоритетов, а собственное значение является мерой согласованности суждений. Таким образом, следующим шагом, после составления матрицы суждений, является вычисление вектора приоритетов.
Вектор приоритетов показателей компетентности имеет вид: Р= (рх, р2,..,рп).
Определив вектор приоритетов, можно найти главное собственное значение матрицы суждений 1тах, которое используется для оценки согласованности, отражающей пропорциональность предпочтений. Чем ближе 1тах к размерности матрицы суждений (п), тем более согласован результат. Отклонение от согласованности может быть выражено величиной индекса согласованности (ИС), который равен отношению разности
ИС=(1тах -п)/ П-1.
Индекс согласованности, сгенерированный случайным образом по шкале от 1 до 9 обратно симметричной матрицы с соответствующими обратными величинами элементов, называется случайным индексом (СИ). Среднее значение случайного индекса определяется по соответствующим таблицам по размерности матрицы суждений. Отношение ИС к среднему СИ для матрицы того же порядка называется отношением согласованности (ОС). Значение отношения согласованности меньшее, или равное 0,10 считается приемлемым для полученных результатов.
Подход к парным сравнениям, основанный на решении задачи о собственном значении, обеспечивает способ шкалирования, особенно в тех сферах, где не существует измерений и количе-
1
2 п
п
ственных сравнений. Мера согласованности позволяет возвратиться к суждениям, модифицируя их для улучшения обшей согласованности.
Аналогично можно оценить факторы, влияющие на формирование компетентности, относительно показателей компетентности:
Л
Х„ Л12 ...
Х12 Х 22 ... Х 2 п
Х т1 Х т 2
X .
Общая оценка влияния фактора на формирование компетентности будет иметь вид произведения векторов Л и Р:
~х„ Х12 . .. Хщ " ~Р '
К = (к 1, к 2,..., кт ) = Л * Р = Х12 Х22 . .. Х 2 п * Р 2
_Х т1 Х т 2 . .. Х тп _ _ Рп _
Вектор К позволяет получить количественные оценки (коэффициенты) влияния отельных факторов на формирование компетентности в области информационной безопасности. В свою очередь обобщенная оценка обучаемого может быть представлена как:
т
I 6 = Е с ук .; '
1=1
где:
С — частная оценка по]- му фактору (учебному модулю):
к —коэффициент влияния отельных факторов на формирование компетентности.
Коэффициенты к влияния отельных факторов показывают —вклад! фактора (дисциплины) в формирование рассматриваемой компетентности. На основании такого анализа можно сделать вывод о значении дисциплины в процессе формирования компетентности, о соответствии содержания и временных параметров. В свою очередь появляется обоснованная возможность корректировки основных образовательных программ и учебных планов. В целом, предложенный подход позволяет получить вместо множества показателей по отдельным дисциплинам единую интегральную оценку сформированности компетентности обучаемых в некоторой предметной области и является действенным инструментом управления образовательным процессом.
Проектируемое на такой основе содержание вузовского педагогического образования в области защиты информации, сетевой и информационной безопасности сможет, на наш взгляд, обеспечить целостное компетентностное образование будущих педагогов, которое призвано решать проблемы, связанные с предотвращением возможных негативных для физического и психического здоровья последствий, оказываемого на обучаемого и обучающего информационно емкой и эмоционально насыщенной предметной средой.
Список литературы
1. Богатырева Ю.И. Проблема формирования компетентности в области обеспечения информационной безопасности выпускников педагогических вузов //Бюллетень лаборатории математического, естественнонаучного образования и информатизации [Текст] - Воронеж: «Научная книга», 2012. — с. 77-81.
2. Привалов, А.Н. Оценка эффективности функционирования тренажерных систем с распределенной обработкой данных/ А.Н. Привалов // Научные ведомости Белгородского государственного университета. -2009. - №1(56). Выпуск 9/1. - С.78-83.
3. Привалов, А.Н. Проектирование адаптивных обучающих подсистем тренажерных систем специального назначения / А.Н. Привалов [Текст] - Тула: ТулГУ, 2009 — 195 с.
4. Саати, Т. Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий /Т.Л. Саати [Текст] — М.: Радио и связь, 1989. — 316 с.
HIERARCHICAL ASSESSMENT OF COMPETENCE IN INFORMATION SECURITY A.N. PRIVALOV J.I. BOGATIREVA
Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University
e-mail:
alexandr_prv@rambler.ru
An approach is proposed solving problems on the quantitative evalua- tion of students forming competence in information systems through the ap- plication of the analytic hierarchy process Saaty. The analytical expressions obtained relationships.
Keywords: information system, control of knowledge, the analytic hie- rarchy process, competence.
