CC BY
17
щтщ
гШ
Шакирьянов Э.Д. Shakiryanov E.D.
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Цифровые технологии и моделирование», ФГБОУВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация
УДК 378.14
Развитие образования
ш
Чудинов В.В. Chudinov Valéry V
кандидат физико-математических наук,
заведующий кафедрой «Высшая математика и физика», Бирский филиал ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», г. Бирск, Российская Федерация
DOI: 10.17122/2541-8904-2019-4-30-181-188
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ ОСНОВНЫХ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ
Рассматриваются вопросы автоматизации процессов разработки основных профессиональных образовательных программ на основе требований федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования. Существующие подходы и методики в основном сводятся к решению задач по администрированию процессов разработки образовательных программ. При этом в содержательной части процессов автоматизация разработки отдельных документов образовательной программы остаётся практически нерешённой. Основой предложенного прототипа информационной системы является древовидная структура отображения требований компетенции в виде совокупностей элементарных взаимосвязанных узлов: навыков, умений и знаний. Такое представление позволяет группировать узлы по предметно-дисциплинарным областям и сформировать наиболее объективные учебный план и программы дисциплин, отвечающие требованиям образовательного стандарта. Наличие контролирующих методов по каждому узлу формируют систему оценочных материалов по любому учебному блоку образовательной программы.
Ключевые слова: информационная система вуза, основная профессиональная образовательная программа, компетентностная модель, автоматизация процессов разработки основных профессиональных образовательных программ
INFORMATION SYSTEM TO SUPPORT THE DEVELOPMENT OF THE MAIN PROFESSIONAL EDUCATIONAL PROGRAMS
Questions of automation of processes of development of the main professional educational programs on the basis of requirements of the Federal state educational standards of the higher education are considered. The existing approaches and methods are mainly reduced to solving the problems of administration of the processes of development of educational programs. At the same time, automation of the development of individual documents of the educational program remains practically unsolved in the content part of the processes. The basis of the proposed prototype of the information system is a tree structure displaying the requirements of competence in the form of sets of elementary interconnected nodes: skills, abilities and knowledge. This representation allows you to group nodes by subject-disciplinary areas and to form the most objective curriculum and programs
Development of educaton
of disciplines that meet the requirements of the educational standard. The presence of control methods for each node form a system of evaluation materials for any educational unit of the educational program.
Key words: university information system, the main professional educational program, competence model, automation of processes of development of the main professional educational programs
Введение
Современная система организации учебного процесса в вузах основана на компе-тентностной образовательной модели. Эта модель обусловлена требованиями действующих федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования (ФГОС ВО). В отличие от образовательных стандартов предыдущего поколения, существующие стандарты более вариативны в плане разработки основных профессиональных образовательных программ (ОПОП), а также имеют ряд других особенностей, указанных в [1, 2]. Однако в реальности качественная разработка самой ОПОП сопряжена с трудоёмкими процессами в «ручном режиме» и затратами времени на различные перекрестные проверки и уточнения в документации. Как уже было замечено в [1], в распоряжении разработчиков ОПОП имеется отдельный программный инструментарий для некоторых структурных элементов ОПОП, в целом же единая на концептуальном уровне методика разработки ОПОП остаётся без такой поддержки. В результате, за редким исключением, разработанный комплект документов ОПОП имеет мало общего с реальным образовательным процессом.
Обычная практика в условиях дефицита времени, когда разработка ОПОП начинается с учебного плана (УП) и графика учебного процесса (ГУП) в программе GosInsp (разделы ОПОП, связанные с общими положениями, рассматривать не будем). После чего строится матрица компетенций путём их распределения между дисциплинами. При этом нередко такое распределение носит весьма субъективный характер. В сложившихся условиях практически невозможно проверить сформированность произвольной компетенции.
Затем на основании данных учебного плана разрабатываются рабочие программы
дисциплин (РПД), где в содержании и структуре отражен, по сути, перечень изучаемых дидактических единиц, традиционный для этой дисциплины. После этого следует разработка фондов оценочных средств (ФОС), которые используются для проверки тех же дидактических единиц в рамках конкретной дисциплины. При этом глубина формирования конкретной компетенции или её частей определяется также в рамках программы дисциплины или группы дисциплин. В результате некоторые компетенции могут быть сформированы с «перекосами» в ущерб образовательной программе. А в масштабах ОПОП учебный материал отдельной произвольной компетенции дефрагментировать просто невозможно. Открытым остаётся вопрос: какая трудоёмкость должна быть затрачена на формирование той или иной компетенции? Таким образом, по причине неэффективности средств автоматизации по разработке ОПОП, на практике чаще всего получается некая «гибридная» образовательная модель.
В работах [1, 3-5] рассматриваются различные вопросы и проблемы касательно автоматизации процессов по разработке ОПОП на основе требований ФГОС. Многие авторы приводят различные функциональные модели, отражающие процессы разработки ОПОП, но практически все работы сводятся к стандартным задачам по администрированию документов ОПОП. Прямое соответствие содержательной части образовательной программы требованиям ФГОС обычно остаётся «за кадром». В работе [4] рассматривается декомпозиция компетенций, но и то лишь для того, чтобы их было проще закреплять за уже существующими дисциплинами. Такой подход, когда компетенции закрепляются за дисциплинами, скорее всего, неверный.
Основная часть
В настоящей работе приводится одно из решений, которое позволило бы устранить ряд проблем, описанных выше. Прототип данной многопользовательской информационной системы поддержки разработки ОПОП представлен в магистерской диссертации [6]. В [2] пошагово изложен алгоритм проектирования ОПОП, который был взят за основу. Однако и здесь анализ компетенций сводится лишь к «специальной работе», которая должна ответить на вопрос о том, какие виды учебной и практической деятельности (дисциплины, модули, практики) должны формировать конкретную компетенцию или её часть. На наш взгляд, прежде чем дать ответ на этот вопрос, необходимо выполнить определённую декомпозицию компетенций. Рассмотрим некоторые аспекты.
Одной из трудоёмких задач в разработке ОПОП является формализация содержания
Развитие образования
компетенции. Для этого предлагается ввести так называемую карту компетенции, которая выстраивается из положения, что формирование конкретной компетенции предполагает приобретение обучающимся некоторой совокупности навыков, умений и знаний. Причём чтобы обладать конкретным навыком, надо показать определённые умения, а чтобы показать конкретное умение, обучающийся должен воспроизвести определённые знания. Декомпозиция каждой компетенции по такому принципу позволит выстроить совокупности древовидных структур, где в качестве узлов выступают навыки, умения и знания. Такие древовидные структуры, состоящие из конечного числа взаимосвязанных узлов и обладающие рядом специфических свойств, будем называть картой компетенции (рис. 1).
Составные и сложные по формулировке компетенции следует разбить на более простые субкомпетенции (формулировки, удобные для дальнейшего анализа), которые в совокупности отражают смысл исходной компетенции. Таким образом, для построения карты компетенции можно сформулировать ряд положений:
- каждая компетенция должна быть представлена совокупностью из одной или нескольких субкомпетенций (высшие элементы), полностью отражающих смысл исходной компетенции;
- каждая субкомпетенция должна быть представлена совокупностью навыков, умений и знаний или умений и знаний, или зна-
Development of educaton
ний (низшие элементы), необходимых для её формирования;
- каждый навык формируется совокупностью умений и знаний;
- каждое умение формируется на основе совокупности знаний;
- знание представляет собой некоторый дискретный информационный элемент из некоторой предметной (дисциплинарной) области;
- каждое знание может участвовать в формировании одного или нескольких умений и навыков;
- каждое умение может участвовать в формировании одного или нескольких навыков;
- каждый навык может участвовать в формировании одной или нескольких субкомпетенций;
- совокупность структурных элементов (узлов карты), необходимых для формирова-
ния данного конкретного узла, будем называть потомками данного узла;
- запрещены циклы внутри субкомпетенций: если некая совокупность навыков, умений и знаний участвует в формировании субкомпетенции либо её составной части напрямую, а также в формировании одного или нескольких её прямых или непрямых потомков, то приоритет отдаётся связям с потомками;
- каждый узловой элемент формируется только один раз.
Разработка карт компетенций - это главный процесс в создании ОПОП, который является самым трудоёмким и ответственным. Однако его реализация стоит потраченного на него времени. Данный процесс является ключевым, и его осуществление потребует привлечения экспертов - ведущих специалистов кафедр вуза. Какие преимущества даёт разработка карт?
Рисунок 2. Механизм перехода от компетентностно-ориентированной модели к дисциплинарной
Во-первых, в процессе разработки компе-тентностной карты для каждого её низшего элемента можно указать предполагаемую предметную область, чтобы впоследствии сформировать из этих узлов группы предметно-дисциплинарных и других учебных модулей. Таким образом, мы получаем меха-
низм перехода от компетентностно-ориенти-рованной модели к дисциплинарной (рис. 2), с помощью которого строится наиболее объективная МК.
Во-вторых, эксперт-предметник может сделать оценку трудоёмкости для освоения каждого узла компетентностной карты. При
этом можно указать, какие элементы потребуют аудиторной учебной работы, а какие можно освоить самостоятельно. Это позволит определить общую трудоёмкость по каждой предметной области, а также, путем группировки, - отдельных дисциплин.
В-третьих, группировка узлов карты по конкретным дисциплинам позволяет распределить трудоёмкость дисциплины по видам учебных занятий, в зависимости от совокупности типов узлов. Например, если дисциплина формируется только знаниевыми узлами, то для их усвоения и проверки потребуются лекционные и семинарские занятия, а если присутствуют умениевые и навыковые
Развитие образования
узлы, то конкретно их можно сформировать только в условиях лабораторных и практических занятий.
В-четвёртых, для каждого низшего элемента карты можно определить контролирующие методы, в частности это могут быть тестовые задания, практические задачи и т.д. Таким образом, системно в ОПОП закладывается механизм формирования ФОС для каждой конкретной компетенции или предметного модуля. В настоящее время проверить у обучающегося сформированность произвольной компетенции очень трудно, особенно если эта компетенция мультидис-циплинарная.
Рисунок 3. Редактор карты компетенций
После разработки карт компетенций запускается следующий процесс: полученные карты необходимо оптимизировать. Отчасти этот процесс может идти параллельно главному процессу. Анализируя элементы древовидных структур всех компетенций ОПОП, одинаковые по смыслу знания, умения и навыки, участвующие в формировании разных компетенций и их частей, необходимо объединить. Это позволяет исключить в учебном процессе дублирование знаний, умений и навыков, а также их контроль. При этом устанавливаются связи между компетенциями, которые формируются за счёт общих элементов. Подобные взаимосвязи позволяют планировать логическую последовательность в освоении конкретного объема
учебного материала ОПОП, а также учебные модули, которые могут изучаться параллельно во времени. Такой оптимизационный процесс возможен уже на начальном этапе по мере формирования карт компетенций (рис. 3). В этом случае информационная система создает некоторое хранилище формируемых в ОПОП навыков, умений и знаний. При разработке очередной карты компетенции или её части разработчику карты доступны все имеющиеся в системе ранее созданные элементы - навыки, умения и знания. Если какое-то имеющееся в системе знание (или умение, или навык) ранее разработанной компетенции необходим для формирования очередной компетенции, разработчик карты указывает на данный элемент, и система автоматически
Development of educaton
установит связь между компетенциями. смыслу, но имеет при этом несколько разные
Также можно объединять однотипные эле- формулировки (рис. 4). менты, содержание которых дублируется по
£ i^.tl--:' H-Ï . -: С о,.-?.--.-:. □làêÇ + 'fr'ÎÎ'ft 5
Пни -eft; |
Редактор карты компетенций:
ндц
наг.™п^ую
ооп- ткпмк ооп Кснп >• in 1
КОИНГТОЧШ г
KinmeTitmiu j KcMneTiwtliii 4 мжлетеиии!' Кипетеицю 6
Пмгеейиль Сггинц С|<яи™^ 5-t
ra> ш
Рисунок 4. Установка связей между компетенциями путём объединения одинаковых по содержанию элементов
Следующий процесс связан с экспертизой предметных областей. В результате разработки компетенций возникает множество различных предметных областей. При этом могут быть элементы, определение предметной области которых на начальном этапе вызвало затруднения. Или возникает ситуа-
ция, когда получившиеся предметные области слишком мелкие. В этом случае такие элементы группируются в специальные учебные курсы или объединяются в один или несколько междисциплинарных учебных модулей.
Рисунок 5. Менеджер предметных областей
На рисунке 5 представлен интерфейс управления предметными областями. Эксперту по предметной области доступны операции по созданию, объединению, удалению предметных областей, а также назначения последних отдельным узлам компетент-ностной карты. Первоначально предметная
область назначается узлу карты при его создании, однако это не обязательно. Если назначить узлу предметную область, которой нет в данной ОПОП, она создастся автоматически. Если в результате редактирования какая-либо предметная область опустеет, она удалится из текущей ОПОП автоматически. Для
изменения предметной области узла достаточно просто перетащить необходимый узел на необходимую предметную область. В итоге будет получен конкретизированный список дисциплин и учебных модулей с привязанными к ним цепочками навыков, умений и знаний.
Заключительный процесс связан с созданием регламентирующей и справочной документации по реализуемой ОПОП. После экспертизы предметных областей информационная система способна сгенерировать проект УП. Для этого системе надо указать длительность обучения в годах, отводимую на освоение данной ОПОП. С учётом связей между компетенциями, система автоматически выстраивает список дисциплин и учебных модулей в порядке их освоения. Несвязанные дисциплины и модули распределяются параллельными курсами в оставшиеся лимиты времени. После этого по всем узлам ОПОП производится глобальное масштабирование трудоёмкости в соответствии с нормативными требованиями ФГОС. Далее специалист по разработке УП производит коррекцию часов и недель в ГУП, которые невозможно выполнить автоматически.
Аналогично в режиме генерации системой создаются комплект ФОС, проектов РПД (аннотаций) и других документов в соответствии с установленной формой этих документов. Надо отметить, что в этом случае сразу исключаются ошибки, связанные с расхождением часов в РПД и УП, «вычистить» которые вручную в текстовом редакторе занимает очень много времени. Здесь же разработчику РПД необходимо заполнить лишь
Развитие образования
соответствующие разделы содержанием учебного материала, исходя из тех знаний, умений и навыков, что заявлены в требованиях к РПД. Остальные разделы РПД в своем большинстве формируются автоматически или потребуют незначительной правки. Имея в своем распоряжении соответствующие инструменты, система способна автоматически генерировать такие документы, как справки о книгообеспеченности, материально-технической базе, аудиторном фонде, кадровом обеспечении и т.д.
Вывод
В заключение можно отметить следующее. Представленный прототип информационной системы поддержки разработки ОПОП может являться лишь частью информационной системы вуза. Значительных усилий потребует разработка лишь самых первых ОПОП. Затем в системе будут сформированы необходимые предметные базы знаний, умений и навыков, которые можно использовать для построения других образовательных программ. На основе созданных ОПОП легко разрабатываются программы дополнительного профессионального образования и переподготовки кадров с высшим образованием. В ходе реализации в учебном процессе такая ОПОП действительно становится очень гибкой. Анализ качественных показателей обучающихся позволяет точечно корректировать содержательную часть ОПОП, не требуя при этом времени на перепроверку всей документации. Внедрение такой системы позволит существенно разгрузить коллективы кафедр, больше уделять время учебному процессу и научной деятельности.
Список литературы
1. Окладникова С.В., Евдошенко О.И. Проект информационной системы поддержки процесса разработки основных профессиональных образовательных программ в вузе на основе облачных технологий // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Системный анализ и информационные технологии. - 2017. - № 3. - С. 35-41.
2. Богословский В.А., Караваева Е.В., Ковтун Е.Н. и др. Переход российских вузов на уровневую систему подготовки кадров в соответствии с федеральными государственными образовательными стандартами: нормативно-методические аспекты. - М.: Университетская киига, 2010. - 248 с.
3. Барышникова Н.Ю., Егоров А.Н., Крупенина Н.В. Сопровождение основной профессиональной образовательной программы в информационной системе // Новые
-187
Development of educaton
информационные технологии в образовании: Сб. научных трудов 18-й Междунар. научно-практ. конф. / под общ. ред. Д.В. Чистова. -2018. - С. 175-178.
4. Корюков И.Н. Разработка программных сервисов корпоративной информационной системы «Ориокс», автоматизирующих процесс учёта компетенций в основных образовательных программах. Научный аспект. -2015. - № 2-2. - С. 217-222.
5. Белоусова И.Д. Базовый инструментарий разработки основных образовательных программ в парадигме компетентностного подхода (на примере информационных систем) // Международный журнал экспериментального образования. - 2013. - № 10-1. - С. 12-15.
6. Воробьев Д.Н. Шакирьянов Э.Д. Проектирование и разработка приложения «Система автоматизации разработки образовательных программ» на основе компетент-ностного подхода: Магистерская диссертация по специальности 01.04.02 «Прикладная математика и информатика», профиль «Математическое моделирование и комплексы программ». - Бирск: Башкирский гос. ун-т, Бирский филиал, 2017. - 70 с.
References
1. Okladnikova S.V., Evdoshenko O.I. Project of information system to support the development of basic professional educational programs at the University based on cloud technologies. Bulletin of Voronezh state University, Series: System analysis and information technologies, 2017, no. 3, pp.35 - 41. (In Russian)
2. Bogoslovsky V.A., Karavaeva E.V., Kovtun E.N. et al. Transition of Russian universities to a level system of training in accordance with Federal state educational standards: regulatory and methodological aspects. Moscow, University book Publ., 2010, 248 p. (In Russian)
3. Baryshnikova N.Y., Egorov A.N., Krupenina N.V. Support of main professional educational program in information system. In the collection: New information technologies in education under the General ed. D. V. Chistova. St. Petersburg: ed. Admiral Makarov state University of Maritime and river fleet, 2018, pp. 175 - 178. (In Russian)
4. Koryukov I.N. Development of corporate information system "ORIOKS" that automate the process of accounting competencies in basic education programs. Scientific aspect, 2015, no. 2-2, pp. 217 - 222. (In Russian)
5. Belousova I.D. Basic tools of the development of major educational Programs in paradigm of competence approach (illustrated on Information systems). International journal of experimental education, 2013, no. 10-1, pp. 12 - 15. (In Russian)
6. Vorobyev D. N., Shakiryanov E. D. Design and development of the application "system of automation of development of educational programs" based on the competence approach, Master's thesis on specialty 01.04.02 "Applied mathematics and Informatics", profile "Mathematical modeling and software complexes", Bashkir state University, Birsky branch, Birsk, 2017, 70 p. (In Russian)
