CC BY
15
Исаченко А.Н.1, Раевская Л.А.2
1 Белорусский государственный университет, доцент isachen@bsu.by
2 Белорусский национальный технический университет, старший преподаватель,
larais@mail.ru
Информационная и инструментальная поддержка курса «Исследование операций»
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
Принцип, программный инструментарий, электронный образовательный ресурс, компонент, исследование операций.
АННОТАЦИЯ:
Рассматриваются принципы организации информационной поддержки для курса «Исследование операций» на факультете прикладной математики и информатики Белорусского государственного университета. Перечисляется применяемый программный инструментарий, методика и порядок его использования. Определяются компоненты электронного учебно-методического комплекса. Введение
Общеизвестна роль методологии построения математических моделей и принятия по ним оптимальных решений. Поэтому вопросы, связанные с построением математических моделей по реальным ситуациям, возникающим в практической деятельности, описанием получаемых классов задач, их анализом, проверкой корректности моделей включаются в учебные планы большинства естественнонаучных и технических специальностей. Как правило, в виде курса «Исследование операций» (ИСО) или отдельных тем, относящихся к данному курсу. Существует достаточно большой выбор: 1) информационных ресурсов для изучения соответствующих тем, представленных как Интернет-ресурсами, так и печатными изданиями; 2) прикладных программных систем для анализа и решения задач. Выбор конкретных ресурсов, средств и систем определяется их доступностью, наличием свободно распространяемых версий, простотой интерфейса.
На факультете прикладной математики и информатики в седьмом семестре в учебный план для специальностей «информатика», «компьютерная безопасность» включён курс «Исследование операций», содержащий 68 часов лекционных и 18 часов практических занятий. Курс обладает рядом особенностей. Прежде всего, большой объём теоретического материала. Затем разнообразие математических моделей и классов задач, зачастую не связанных между собой и имеющих разный
математический аппарат исследования и решения, что усложняет усвоение материала. Наконец, незначительное число практических занятий, на которые выносятся только основные вопросы некоторых изучаемых тем. Поэтому для успешного освоения курса от студентов требуется регулярная самостоятельная работа для закрепления изучаемого материала и соответственно правильная организации этой самостоятельной работы. Здесь существенную роль играет наличие информационных ресурсов, систем, позволяющих автоматизировать процесс организации и контроля обучения, процесс самостоятельной работы студентов. И, в частности, размещения электронных материалов и проведение тестирования для промежуточного и итогового контроля знаний, проверки правильности выполнения практических и индивидуальных заданий, ведения рейтинга текущей успеваемости и активности студентов.
Информационные ресурсы
Основой информационных ресурсов по курсу «Исследование операций» является электронный учебно-методический комплекс (ЭУМК), представляющий собой, по существу, информационный образовательный ресурс, предназначенный для методического обеспечения всех видов учебной деятельности с помощью современных компьютерных технологий. В соответствии с положением об учебно-методическом комплексе на уровне высшего образования, структурно ЭУМК можно представить состоящим из пяти компонент: учебно-программного, учебно-методического, учебного, информационно-аналитического.
Учебно-программный компонент содержит, прежде всего, типовую учебную программа для высших учебных заведений по специальностям прикладная математика (по направлениям), информатика, актуарная математика, экономическая кибернетика (математические методы и компьютерное моделирование в экономике), компьютерная безопасность (математические методы и программные системы). Учебная программа размещена в электронной библиотеке БГУ [1] и библиотеке сетевой образовательной платформы (СОП) «e-Umversity» [2,3]. В состав компонента входит также рабочая программа и мультимедийная презентация курса.
Учебно-методический компонент включает учебно-методические пособия для студентов факультета прикладной математики и информатики, размещённые в электронной библиотеке БГУ и библиотеке СОП «e-University». Пособия включают основные теоретические результаты по курсу, подробные примеры решения задач, задачи для самостоятельной работы.
Учебный компонент содержит основные информационные ресурсы, поддерживающие исполнительный этап учебного процесса. В качестве информационных ресурсов в курсе «Исследование операций» используются классические печатные издания и издания преподавателей факультета [4,5], полный набор презентаций лекций. В них содержатся материалы по: 1) методологии построения математических моделей; 2) неформальным
методам принятия решений; 3) теории игр; 4) сетевым моделям; 5) задачам управления запасами; 6) системам массового обслуживания; 7) теории расписаний; 8) дополнительным главам исследования операций. Электронные варианты изданий имеются на серверах БГУ, в электронной библиотеке БГУ, а также занесены в библиотеку СОП «e-University».
Информационно-аналитический компонент содержит сведения об Интернет-ресурсах по курсу, указывает ссылки на размещение информационных ресурсов в электронной библиотеке, библиотеке СОП «е-University» и серверах БГУ.
Целесообразно включить в состав ЭУМК компонент по НИРС, включив в него наиболее интересные рефераты студентов, лучшие доклады на студенческих научных конференциях, в частности ежегодной научной конференции студентов и аспирантов БГУ, работы, представленные на конкурс БГУ, Республиканский и другие конкурсы студенческих научных работ. Включаемые материалы должны быть тематически связаны с курсом «Исследования операций».
Все перечисленные компоненты составляют содержимое теоретического и практического разделов ЭУМК.
Раздел контроля знаний, предусмотренный положением об учебно-методическом комплексе на уровне высшего образования, включает контрольные работы, тесты для текущей и итоговой аттестации, а также для самоконтроля студентов. Эти материалы имеются в печатном виде и размещены в СОП «e-University».
Задачи повышенной трудности или включающие элементы исследовательской работы, могут формулироваться в системе в виде заданий, выполнение которых предоставляется в виде обзоров, отчётов, описания алгоритмов с оценкой их трудоёмкости, вычислительных экспериментов и расчётов.
Остановимся кратко на проблеме составления тестов для самоконтроля, текущего и итогового контроля. Поскольку в курсе «Исследование операций» для большинства задач излагаются алгоритмы их решения, то при составлении теста важно выбрать правильную форму вопроса (с единственным выбором ответа, с множественным выбором ответов, на соответствие ответов и категорий и т.д.) и его формулировку, позволяющие оценить знание студентом алгоритма и умение его использовать. Это достигается требованием указания промежуточных результатов выполнения алгоритма, его возможных ветвлений, условий реализации. Составление корректных тестов является не только трудоёмким процессом, но и требует определённого времени апробации в период учебного процесса для выявления неточностей и ошибок. Необходимо правильно определить количество тестов, количество групп вопросов, типы вопросов, время выполнения тестов.
По курсу «Исследование операций» подготовлены и проводятся три теста текущего контроля, и итоговая контрольная работа. В первый тест
внесены вопроса по неопределённостям в задачах ИСО, неформальным методам и теории игр. Второй тест содержит вопросы по сетевым моделям, третий - по задачам управления запасами, теории расписаний, и системам массового обслуживания. Большинство вопросов представлено в виде задач, для которых необходимо указать не только решение, но и, как указывалось выше, правильность его получения, основанное на указании результатов промежуточных вычислений, получаемых в процессе реализации алгоритма.
Мотивация процесса обучения достигается применением рейтинговой системы, учитывающей результаты сдачи тестов, контрольной работы, посещаемости занятий, участия в НИРС по тематике дисциплины. Текущий рейтинг студента по итогам сдачи тестов отражается в СОП «е-ишуеге^у». Общий текущий рейтинг, отражающий помимо итогов сдачи тестов активность студента в учебном процессе, размещается на сервере БГУ
Курс «Исследование операций» условно разбит на три части. И изучение курса состоит из следующих этапов. Ознакомление с типовой учебной программой (электронная библиотека, СОП «е-ишуе^ку», презентация курса на лекции). Изучение разделов первой части (лекции, практика, презентации лекций, источники в электронной библиотеке, библиотеке СОП «е-ишуе^ку», источники на серверах БГУ), прохождение теста первой части (СОП «е-ишуе^ку»). Повторение этапа для второй и третьей частей. Итоговая контрольная работа. Экзамен.
Отметим, что применение ЭУМК даёт студентам свободный доступ к информационным ресурсам, возможность самообучения, контроля прохождения курса. Студент изучает предложенные учебные материалы, знакомится с рекомендованной литературой, контактирует с преподавателем-консультантом и другими студентами, проверяет свои знания, проходя тесты для самопроверки.
Роль преподавателя из поставщика знаний на лекциях смещается в сторону рациональной организации информационной среды по курсу, правильного подбора инструментальных средств, консультационной работы, руководства исследовательской работой студентов, тематически связанной с разделами курса. Акцент должен делаться на самостоятельную работу студентов. Целесообразно уменьшение лекционных часов, увеличения практических и введение лабораторных занятий по курсу.
Инструментарий
К программному инструментарию, используемому для курса «Исследование операций» относится, прежде всего, СОП «е-ишуе^ку». Заметим, что система «е-ишуе^ку» реализована в виде ШЕВ-приложения и рассчитана для использования как в сети Интернет, так и Интранет, Основными компонентами сетевой образовательной платформы являются подсистема управления обучением и подсистема управления учебным контентом. Система обеспечивает возможность ведения библиотеки учебных материалов. Подсистема разработки электронных учебников
позволяет создавать собственные структурированные мультимедийные учебники. СОП имеет инструментарий для создания тестов, заданий, ведения статистики и составления отчётов по результатам прохождения тестов и выполнения заданий. Обладая простым, интуитивно понятным интерфейсом, «e-University» позволяет реализовать практически все основные функции современной системы управления обучением.
За время эксплуатации СОП «e-University», в БГУ выработан перечень мероприятий, подлежащих выполнению при использовании системы, разработаны методические рекомендации по применения системы в учебном процессе, созданы учебные материалы для различного уровня пользователей, от студентов до наблюдателей и администраторов системы.
Подготовка курса преподавателем включает следующие действия. Структурирование курса, т.е. разбиение его на модули, определение количества тестов, заданий, системы оценок. Создание элементов курса, а именно, аннотации, учебной программы по курсу, списка литературы, разработка итоговых тестов. Создание учебного модуля, что включает создание аннотации, указаний по изучению модуля, учебных материалов для модуля, списка литературы, тестов и заданий.
Работа студента в системе начинается с авторизации, просмотра элементов курса, загрузки или копировании учебных материалов, изучения материала, выполнении тестов для самопроверки, выполнении тестов промежуточного и итогового контроля, просмотра своего текущего рейтинга, выполнении при наличии заданий, консультации у преподавателя-куратора курса.
Заключение
Использование информационных ресурсов и инструментария позволяет повысить качество обучения, даёт студентам свободный доступ к информационным ресурсам, предоставляет возможность самообучения, контроля прохождения курса, оценки текущего уровня знаний и навыков. Меняется роль преподавателя. Оставаясь главным звеном процесса обучения, преподаватель должен подготовить информационную и инструментальную среду учебного процесса, поддерживать её актуальное состояние, внося своевременные корректировки и изменения, взаимодействовать со студентами на этапах образовательного процесса за счёт постоянного мониторинга работы студентов. Отметим планомерность внедрения информационных технологий в учебный процесс факультета прикладной математики и информатики БГУ.
Литература
1. Краснопрошин В.В., Исаченко А.Н. Исследование операций. №ТД^312/тип. Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальностям: Прикладная математика (по направлениям); Информатика; Актуарная математика; по направлениям специальностей: Экономическая кибернетика (математические методы и компьютерное моделирование в экономике): Компьютерная безопасность (математические методы и программные системы) [Электронный ресурс] Режим доступа:
http://elib.bsu.by/handle/123456789/1430 - Дата доступа: 9.10.2013.
2. Исаченко А.Н. Применение системы дистанционного обучения на факультете прикладной математики и информатики Белорусского государственного университета // Современные информационные компьютерные технологии: Сб. научных статей. - Гродно: ГрГУ, 2006. - с.195-201.
3. СОП eüniversity [Электронный ресурс] / Белоруский государственный университет. -Минск, 2006. - Режим доступа: http:// euniversity.bsu.by. - Дата доступа: 9.10.2013.
4. Исаченко А.Н., Дробушевич Л.Ф. Исследование операций в задачах: Учеб.-метод. пособие для студентов факультета прикладной математики и информатики. В 3 ч. Ч.1. Математические модели. Теория игр. - Мн.: БГУ 2010. - 49 с.
5. Исаченко А.Н., Дробушевич Л.Ф. Исследование операций в задачах: учеб.-метод. пособие для студентов факультета прикладной математики и информатики. В 3 ч. Ч. II: Сетевые задачи. - Минск: БГУ 2011. - 63 с.
6. Исаченко А.Н. Об использовании информационных ресурсов и программных средств в курсе «Модели данных и СУБД» // Современные информационные технологии и ИТ-образование / Сборник избранных трудов VII Международной научно-практической конференции. - М.: ИНТУИТ.РУ, 2012. - С. 334 - 339.
