CC BY
104
УДК 004.42
МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ
Н.С. Силкина, А.С. Евдокимова
A MODEL OF EDUCATIONAL STANDARD THIRD-GENERATION ON COMPETENCE-BASED APPROACH FOR E-LEARNING SYSTEMS
N.S. Silkina, A.S. Evdokimova
В настоящее время осуществляется переход системы российского образования на государственные образовательные стандарты третьего поколения, в которых требования к дисциплинам определяются с помощью компетенций. В данной статье представлена электронная модель федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования третьего поколения эГОС-3 (электронный Государственный Образовательный Стандарт третьего поколения), кратко описана ее реализация в рамках универсальной среды электронного обучения UniCST. Так же приведен пример использования при обучении современным параллельным вычислительным технологиям.
Ключевые слова: ФГОС ВПО третьего поколения, компетенция, электронное образование, эГОС-3.
Currently, the Russian education system changes its state educational standards to the the third generation, in which requirements of disciplines to be determined by competences. This article presented an electronic model of the federal State Educational Standard of Higher Professional Education of the third generation eGOS-3 (Electronic Government Standard third-generation), a brief description of its implementation within the framework of a universal e-learning environment UniCST. Also there is an example of usage this model for teaching modern parallel computing technologies.
Keywords: state educational standards third-generation, competency, elearning, eGOS-3.
Введение
В изменяющихся условиях рынка труда важно обеспечить мобильность выпускника. Это обеспечивает переход от квалификационной к компетентностной модели специалиста, ориентированной на сферу профессиональной деятельности, менее жестко привязанной к конкретному объекту и предмету труда. Европейские университеты уже более 30 лет осваивают компетентностный подход в образовании в рамках Болонского процесса [1]. На сегодняшний день разработаны международные стандарты, спецификации и рабочие соглашения. Наиболее популярными являются:
• спецификация «Reusable Definition of Competency or Educational Objective» [2], разработанная промышленным консорциумом IMS GLS (Instructional Management System Global Learning Consortium);
• стандарт IEEE 1484.20 «Standard for Learning Technology - Data Model for Reusable Competency Definitions» [3], разработанный комитетом Learning Technology Standards Committee IEEE;
• спецификация «Competencies (Measurable Characteristics) Recommendation» [4], разработанная консорциумом HR-XML Consortium;
• рабочее соглашение «A European Model for Learner Competencies» [5], принятое комитетом CEN (The European Committee for Standardization)
Россия присоединилась к Болонскому процессу в сентябре 2003. По поручению коллегии Министерства образования и науки от 1 февраля 2007 года «О разработке нового поколения государственных образовательных стандартов и поэтапном переходе на уровне-вое высшее профессиональное образование с учетом требований рынка труда и международных тенденций развития высшего образования» [6] Федеральным институтом развития образования (ФИРО) разработаны в пакете с законопроектом «Макет Федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС) третьего поколения» [7]. В настоящее время уже утверждено достаточно много федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС ВПО) третьего поколения, в высших профессиональных учреждениях осуществляется переход на стандарты нового поколения. Основой ФГОС ВПО третьего поколения является понятие компетенции. Компетенция описывает знания, умения и навыки студентов, определяя требования к дисциплинам ФГОС ВПО.
Целью данного исследования является разработка модели образовательного стандарта третьего поколения на основе компетентностного подхода для использования в системе электронного обучения UniCST (Universal System for E-learning) [8]. Система UniCST реализует структурно-иерархическую дидактическую модель содержания электронного учебного комплекса, разработанную на кафедре системного программирования ЮУрГУ. Система предназначена для создания электронных учебных энциклопедий различных областей знаний и электронных учебных курсов по различным учебным дисциплинам, а также для организации и проведения компьютерного тестирования. Данный программный продукт может быть использован при чтении лекций, организации семинаров, зачетов, экзаменов и других учебных или контрольных мероприятий.
1. Структурно-иерархическая дидактическая модель
Структура модели дидактического содержания электронного учебного комплекса подробно описана в работе [8]. В данном разделе приведем лишь краткое описание. На рис. 1 схематично изображена данная модель, в соответствии с которой учебно-методический материал делится на четыре уровня (слоя). На верхнем (четвертом) уровне находится ФГОС ВПО, на базе которого разрабатываются рабочие программы учебного комплекса. Все используемые образовательные стандарты хранятся в базе данных в структурированном виде. Рабочие учебные программы (РУП), входящие в учебный комплекс, образуют третий уровень. Они представляются в виде иерархических структур, называемых граф-планами. На нижнем (первом) уровне находятся электронные учебные энциклопедии (ЭУЭ) по различным областям знаний. Эти электронные энциклопедии имеют стандартную структуру, которая описана в работе [8]. Электронные учебные энциклопедии создаются известными специалистами в соответствующей области знаний и могут использоваться одновременно в нескольких электронных учебных комплексах. Электронные учебные курсы (ЭУК) по различным дисциплинам образуют второй уровень электронного учебного комплекса. Они создаются на основе соответствующих РУП путем связывания в иерархию модулей (статей) из энциклопедий, описывающих изучаемые понятия [9].
Рис. 1. Структура модели
Для данного исследования наибольший интерес представляет четвертый уровень модели. Рассмотрим его подробно. Каждый ФГОС ВПО содержит общую характеристику направления (специальности), требования к условиям реализации образовательной программы, требования к подготовке выпускника, требования к результатам освоения основных образовательных программ и другую информацию. С точки зрения организации электронного обучения, наиболее интересным является то, как определяются требования к основным образовательным программам. ФГОС ВПО устанавливает учебные циклы дисциплин. Например, ГСЭ (гуманитарные и социально-экономические дисциплины), ЕН (математические и естественнонаучные дисциплины), ОПД (общепрофессиональные дисциплины направления или специальности), СД (специальные дисциплины), ФТД (факультативные дисциплины). Количество циклов, включаемых в основную образовательную программу, может быть различным в разных стандартах. Каждый учебный цикл имеет базовую (обязательную) часть и вариативную (профильную), устанавливаемую ВУЗом.
Каждая дисциплина идентифицируется уникальным индексом, состоящим из шифра цикла по ФГОС ВПО, шифра части (если применимо) и двузначного порядкового номера дисциплины внутри цикла. Для профильных дисциплин может вводиться многоуровневая нумерация. В качестве атрибутов дисциплин базовой части фигурируют требования к обязательному минимуму содержания и общее количество часов, отводимое ФГОС ВПО для изучения дисциплины. Требования к обязательному содержанию дисциплины представляется в виде древовидной структуры, узлами которой являются элементы обязательного содержания [8].
2. Модель эГОС-3
На основе стандарта 1ЕЕЕ 1484.20 [3] и макета ФГОС ВПО третьего поколения нами была разработана электронная модель ФГОС ВПО третьего поколения эГОС-3 (электронный Государственный Образовательный Стандарт третьего поколения). На рис. 2 изображена структура модели эГОС-3. Данная модель детализирует четвертый и третий уровни структурно-иерахической дидактической модели, описанной выше.
Все имеющиеся специальности и направления подготовки разбиваются на укрупненные группы. Укрупненные группы представляют собой агрегацию ФГОС ВПО для схожих направлений подготовки. Любой стандарт может принадлежать только к одной укрупненной группе, в каждой укрупненной группе может быть неограниченное количество стандартов.
Для каждого направления подготовки определяется и утверждается ФГОС ВПО. Для
Рис. 2. Модель эГОС-3
стандартов определяется общая трудоемкость. Это значит, что суммарная трудоемкость входящих в образовательную программу дисциплин не должна превышать данного числа.
Каждый ФГОС ВПО определяет учебные циклы дисциплин. Для каждого учебного цикла стандартом устанавливается набор компетенций, которые учащиеся должны освоить, после изучения всех дисциплин данного цикла. Так же устанавливается список обязательных дисциплин и допустимый диапазон трудоемкости (суммарная трудоемкость дисциплин должна принадлежать данному диапазону).
На основе ФГОС ВПО высшими учебными заведениями составляются ООП, которые представляют собой совокупность различных документов начиная от учебного плана, заканчивая описаниями учебных дисциплин. С точки зрения организации обучения в электронной системе наиболее интересны описания учебных дисциплин. Каждая учебная дисциплина относится к определенному учебному циклу. Учебно-методическим отделом ВУЗа составляется матрица соответствия компетенций, составных частей ООП и оценочных средств. На основе данной матрицы можно отследить для каждой дисциплины компетенции, которые они должны реализовывать.
Для каждой учебной дисциплины составляется рабочая программа, которая представляется в виде иерархической древовидной структуры, называемой граф-планом. Граф-план представляет собой совокупность упорядоченных тем, которые будут пройдены в ходе изучения дисциплины. Электронные учебные курсы составляются путем связывания модулей электронных учебных энциклопедий и тем граф-планов.
Компетенции определяются в терминах знать-уметь-владеть. Нами было принято решение предоставить возможность определения составных компетенций, что не исключает
существования простых компетенций. Если компетенция является составной, то для ее усвоения необходимо овладеть входящими в ее состав компетенциями.
S. Реализация
На основе модели эГОС-З планируется реализовать подсистему «Редактор стандартов» системы электронного обучения UniCST. Архитектура системы UniCST [8] реализована на основе трехзвенной архитектуры клиент - web-сервер - сервер баз данных. В качестве клиента может использоваться любой стандартный интернет-обозреватель («тонкий» клиент). Для реализации системы UniCST были выбраны технология ASP.Net, ADO.Net, язык программирования С#, СУБД Microsoft SQL Server.
«Редактор стандартов» системы UniCST должен обеспечивать работу с тремя основными сущностями: ФГОС ВПО, ООП и компетенция. На рис. З изображена архитектура подсистемы «Редактор стандартов». «Редактор стандартов» включает в себя три модуля: «Редактор ФГОС ВПО», «Редактор ООП» и «Редактор компетенций».
Рис. 3. Архитектура подсистемы «Редактор стандартов»
«Редактор компетенций» предназначен для управления компетенциями. В связи с тем, что большое число компетенций для укрупненных групп специальностей и направлений подготовки будет совпадать, нами было принято решение организовать хранилище компетенций. Для его управления используется «Редактор компетенций». Данный редактор позволяет создавать и редактировать компетенции, на которые впоследствии могут ссылаться различные ФГОС ВПО. Так как компетенции ИшСЯТ соответствуют стандарту 1ЕЕЕ 1484.20, комплекс компетенций может быть получен извне (передан Министерством образования и науки, Учебно-методическим управлением университета и др.) и импортирован в систему ишСЯТ.
«Редактор ФГОС ВПО» позволяет создавать электронные представления ФГОС ВПО третьего поколения. Для обеспечения учебного процесса внутри редактора должна предоставляться возможность создания и редактирования электронных представлений ФГОС ВПО третьего поколения. Важной составляющей ФГОС ВПО являются учебные циклы, поэтому в редактор включена возможность создания и редактирования учебных циклов, входящих в ФГОС ВПО. Так же было решено предоставить возможности импорта и экспорта электронных представлений ФГОС ВПО.
«Редактор ООП» предназначен для управления основными образовательными программами (создание и редактирование). В состав основных образовательных программ входят учебный план подготовки и рабочие учебные программы дисциплин, входящих в учебный план. Управление учебным планом и граф-планами дисциплин также осуществляет «Редактор ООП».
«Редактор стандартов» также позволяет проводить проверку на соответствие основной образовательной программы государственному образовательному стандарту. Основная образовательная программа должна удовлетворять всем требованиям ФГОС ВПО: общая трудоемкость, трудоемкость учебных циклов, реализация компетенций в нужных дисциплинах и др. На основе прошедших проверку основных образовательных программ разрабатываются электронные учебные курсы. В дальнейшем планируется реализовать возможность проверки электронного учебного курса на соответствие рабочей программе учебной дисциплины, для которой составлялся данный учебный курс.
4. Модель базы данных
В данной предметной области можно выделить сущности «Компетенция», «Укрупненная группа», «ФГОС ВПО», «Цикл», «ООП», «Граф-план» и «Тема». На рис. 4 представлена ЕИ-диаграмма предметной области.
Рис. 4. ЕЙ, -диаграмма предметной области
5. Организация обучения суперкомпьютерным технологиям
Описанная модель позволяет с успехом проводить обучение суперкомпьютерным технологиям, например параллельным системам баз данных (ПСБД). Для организации обучения по данному курсу могут быть сформулированы компетенции, представленные в таблице. Пример составлен на основе программы дисциплины «Параллельные системы баз данных» [11]. Приведенные в таблице компетенции входят в состав более общей компетенции "Понимание теоретических основ и принципов использования параллельных систем баз данных".
Таблица
Пример компетенций курса «Параллельные системы баз данных»
№ Название компетенции Знать Уметь Владеть
1 Способность понимать и реализовывать на практике формы параллельной обработки транзакций Межтранзакционный и внутритранзакционный параллелизм, межзапрос-ный и внутризапросный параллелизм, межопера-ционный и внутриопера-ционный параллелизм, виды межоперационного параллелизма Определять степень параллелизма, составлять функцию фрагментации Терминологическим аппаратом, навыками определения подходящей формы параллелизма и функции фрагментации
2 Способность понимать и реализовывать на практике архитектуры многопроцессорных платформ параллельных систем баз данных Симметричные мультипроцессорные архитектуры (ЯМР), архитектуры с неоднородным доступом к памяти ^иМЛ), архитектуры с массовым параллелизмом (МРР) и кластерные архитектуры Проектировать параллельную систему баз данных Методами построения параллельных систем баз данных
3 Понимание требований параллельным системам баз данных Понятия масштабируемости, производительности, доступности данных Оценивать различные конфигурации ПСБД Технологией оценки ПСБД
4 Способность понимать и реализовывать на практике выполнение запросов в ПСБД Организацию конвейерного параллелизма, организация раздельного (фраг-ментного) параллелизма, понятие параллельный агент, способ преобразования последовательного плана выполнения запроса в ПСБД Строить параллельный план исполнения SQL-запроса Технологией выполнения параллельных запросов в ПСБД
Заключение
В данной работе представлена модель ФГОС ВПО третьего поколения эГОС-3. Данная модель конкретизирует третий и четвертый уровни структурно-иерархической дидактической модели электронного учебного комплекса. Модель позволяет создавать электронные представления ФГОС ВПО третьего поколения, основные образовательные программы и рабочие программы учебных дисциплин.
В настоящее время на основе данной модели реализована подсистема «Редактор стандартов» системы электронного обучения ишСЯТ.
Модель эГОС-3 позволит внедрять курсы по суперкомпьютерным технологиям в учебный процесс на базе системы электронного обучения ишСЯТ. Для этого авторами предложен примерный список компетенций для дисциплины «Параллельные системы баз данных».
Дальнейшее развитие работы предполагает разработку и реализацию методов и алгоритмов автоматической проверки электронного учебного курса на соответствие рабочей программе дисциплины, для которой разрабатывался данный курс.
Статья рекомендована к публикации программным комитетом, международной научной конференции «Параллельные вычислительные технологии 2011».
Литература
1. Разработка инновационных подходов к обучению в сфере информационноаналитического обеспечения деятельности органов государственного управления / В.Д. Кривов, Н.А. Мамедова, В.В. Крупенков, А.А. Мельников. - М.: Академия Естествознания, 2010.
2. IMS Reusable Definition of Competency or Educational Objective
- Information Model, IMS Global Learning Consortium. 2002. URL: http://www.imsglobal.org/competencies/rdceov1p0/imsrdceo_infov1p0.html (да-
та обращения: 14.12.2010).
3. IEEE P1484.20.1. Standard for Learning Technology - Data Model for Reusable Competency Definitions, IEEE LTSC. 2007.
4. Competencies 1.0 (Measurable Characteristics) Recommendation, HR-XML Consortium. 2001. URL: http://xml.coverpages.org/HR-XML-Competencies-1_0.pdf (дата обращения:
14.12.2010).
5. CWA 15455. European Model for Learner Competencies, Comite Europeen de Normalisation. 2005. URL: ftp://ftp.cenorm.be/PUBLIC/CWAs/e-Europe/WS-LT/CWA15455-00-2005-Nov.pdf (дата обращения: 14.12.2010).
6. Решение коллегии Минобрнауки России по вопросу «О разработке нового поколения государственных образовательных стандартов и поэтапном переходе на уровневое высшее профессиональное образование с учетом требований рынка труда и международных тенденций развития высшего образования», 31.01.2007. URL: http://www.edu.ru/db/portal/spe/3v/310107s.htm (дата обращения: 14.12.2010).
7. Макет Федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС) третьего поколения, 22.02.2007 г. URL: http://www.edu.ru/db/portal/spe/3v/220207m.doc (дата обращения: 14.12.2010).
8. Силкина, Н.С. Система UniCST - универсальная среда электронного обучения / Н.С. Силкина, Л.Б. Соколинский // Системы управления и информационные технологии. -2010. - №2. - С. 81 - 86.
9. Жигальская, Н.С. Моделирование дидактической структуры электронных учебных комплексов // Вестн. Юж.-Урал. гос. ун-та. - 2008. - №27, вып. 2. - C. 4 - 9.
10. A Model for competence gap analysis / J.L. Coi, E. Herder, A. Koesling, C. Lofi, D. Olmedilla, O. Papapetrou, W. Siberski // Web Interface and Applications. 2007.
11. ^колински^ Л.Б. Программа дисциплины «Параллельные системы баз данных». URL: http://hpc-education.ru/files/Sokolinsky01.pdf (дата обращения: 14.12.2010).
References
1. Krivov V.D., Mamedova N.A., Krupenkov V.V., Melnikova A.A. Developing innovative approaches to teaching in the field of information-analytical support of government activities
[Razrabotka innovatsionnyh podhodov k obucheniyu v sfere informatsionno-analisticheskogo obespecheniya deyatelnosti organov gosudarstvennogo upravleniya]. Moscow, Akademiya Estestvoznaniya, 2010.
2. IMS Reusable Definition of Competency or Educational Objective -
Information Model, IMS Global Learning Consortium. 2002. Available at:
http://www.imsglobal.org/competencies/rdceov1p0/imsrdceo_infov1p0.html (accessed
14.12.2010).
3. IEEE P1484.20.1. Standard for Learning Technology - Data Model for Reusable Competency Definitions, IEEE LTSC. 2007.
4. Competencies 1.0 (Measurable Characteristics) Recommendation, HR-XML Consortium. 2001. Available at: http://xml.coverpages.org/HR-XML-Competencies-1_0.pdf (accessed
14.12.2010).
5. CWA 15455. European Model for Learner Competencies, Comite Europeen de Normalisation. 2005. Available at: ftp://ftp.cenorm.be/PUBLIC/CWAs/e-Europe/WS-LT/CWA15455-00-2005-Nov.pdf (accessed 14.12.2010).
6. Russian Ministry of Education decision on «The development of a new generation of state educational standards and move to layer higher vocational education to meet the requirements of the labor market and international trends in higher education> [Reshenie kollegii Minobrnauki Rossii po voprosu «O razrabotke novogo pokoleniya gosudarstvennyh obrazovatelnyh standartah i poetapnom perehode na urovnevoe vysshee professionalnoe obrazovanie s uchetom trebovaniy rynka truda i mezhdunarodnyh tendentsyy razvitiya vysshego obrazovaniya>], 31.01.2007. Available at: http://www.edu.ru/db/portal/spe/3v/310107s.htm (accessed 14.12.2010).
7. The layout of the third generation of the Federal State Educational Standards [Maket Federalnogo gosudarstvennogo obrazovatelnogo standarta tret’ego pokoleniya], 22.02.2007 г. Available at: http://www.edu.ru/db/portal/spe/3v/220207m.doc (accessed 14.12.2010).
8. Silkina N.S., Sokolinskiy L.B. System UniCST - universal e-learning environment [Sistema UniCST - universalnaya sreda electronnogo obucheniya]. Sistemy upravleniya i informatsionnye tehnologii, 2010, no. 2, pp. 81 - 86.
9. Zhigalskaya N.S. Simulation of the didactic structure of electronic learning complexes [Modelirovanie didakticheskoy struktury elektronnyh uchebnyh kompleksov]. Vestnik Yuzhno-Uralskogo gosudarstvennogo universiteta, 2008, no. 27, vyp. 2, pp. 4-9.
10. Coi J.L., Herder E., Koesling A., Lofi C., Olmedilla D., Papapetrou O., Siberski W. A Model for competence gap analysis. Web Interface and Applications, 2007.
11. Sokolinskiy L.B. The curriculum of the discipline «Parallel Database System> [Programma
distsipliny «Parallelnye sistemy baz dannyh>]. Available at: http://hpc-
education.ru/files/Sokolinsky01.pdf (accessed 14.12.2010).
Силкина Надежда Сергеевна, кафедра системного программирования, ЮжноУральский государственный университет (Россия, г. Челябинск), zhnadya@rambler.ru.
Silkina Nadezhda Sergeevna, System Programming Department of South-Ural State University (Russia, Chelyabinsk), zhnadya@rambler.ru.
Евдокимова Анна Станиславовна, кафедра системного программирования, ЮжноУральский государственный университет (Россия, г. Челябинск), eas88@list.ru.
Evdokimova Anna Stanislavovna, System Programming Department of South-Ural State University (Russia, Chelyabinsk), eas88@list.ru.
Поступила в редакцию 3 августа 2011 г.
