CC BY
100
Литература
1. Анциферова В.И., Сербулов Ю.С., Зольников В.К. Методы управления образовательным процессом // Моделирова-
ние систем и информационные технологии: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2006. Вып. 3. Ч. 2.
2. Математическая статистика: учеб. для вузов / В.Б. Го-ряинов [и др.]. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 424 с.
МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
(Работа выполнена при поддержке АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)»,
проект № 3.2.3/6542)
А.И. Гусева, д.т.н.; С.И. Гаврилов; А.Н. Тихомирова, к.т.н. (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва, [email protected], [email protected], [email protected])
В статье рассматривается понятие информационно-образовательного ресурса, предложена модель управления его качеством. Указывается важность обеспечения качества ресурса в течение всего жизненного цикла. Предлагается иерархическая система показателей качества, объединяющая общие факторы и факторы специализированного качества. Рассмотрена возможность выделения базовых и специализированных сервисов ресурса в соответствии с методологией ГПЬ/ШМ.
Ключевые слова: информационно-образовательный ресурс, модель управления качеством, жизненный цикл, иерархическая система показателей качества, специализированное качество, информационные сервисы.
Переход к информационному обществу характеризуется значимостью интеллектуального труда, ориентированного на использование мировых информационных ресурсов, и острой потребностью в коммуникациях между профессиональными сообществами, общественными организациями, государствами и т.д. Роль информационных и коммуникационных технологий в развитии общества фактически обусловила образование нового технологического уклада. В результате общество приступило к созданию единого мирового информационного пространства, или мировых информационных ресурсов.
В настоящее время не существует единого понятия информационный ресурс (ИР).
На основе стандартов и положений можно ввести единую модель для систематизации информационных сущностей (любых видов и форм), материальных объектов, кадровых ресурсов и событий, относящихся к сфере образования. В стандарте IEEE LOM (Learning Object Metadata standard) от 2002 г. информационный ресурс определяется как документ (совокупность документов), предназначенный и самостоятельно оформленный для распространения среди неограниченного круга лиц либо служащий основой для предоставления информационных услуг.
В работе [1] было введено понятие распределенных обучающих систем (РОС), которые ориентируются на удовлетворение образовательных потребностей пользователей. В соответствии с предложенной классификацией обучающих ресурсов выделялись компьютерные учебники, лабораторные практикумы, предметно-ориентированные среды, тренажеры, контролирующие программы, справочники и БД учебного назначения. Можно утверждать, что информационные ресурсы - вся
накопленная информация об окружающей действительности, зафиксированная на материальных носителях или в любой иной форме, обеспечивающей передачу информации во времени и пространстве между различными потребителями для решения любых задач (научных, образовательных, производственных, управленческих и др.).
В соответствии с целевым назначением выделим информационно-образовательные ресурсы (ИОР) как информационные ресурсы, представленные в электронной форме, основное предназначение которых - обучение, а не просто хранение информации (контента).
Систематизация рекомендаций международных стандартов в области электронного обучения позволяет утверждать, что наиболее универсальной из них является методология SCORM, предъявляющая следующие требования к системам управления обучением LMS, поддерживающим этот стандарт: доступность, адаптируемость, эффективность, долговечность, интероперабель-ность, возможность многократного использования. Таким образом, проектирование информационных ресурсов в формате SCORM дает возможность впервые реализовать спиралевидный жизненный цикл ресурса, когда не только контент, но и сам информационный ресурс, представленный набором разделяемых сущностей SCO, обладает указанными свойствами и, в первую очередь, многократно используется для обновления, дополнения и улучшения обучающей системы [2]. Эти достоинства методологии SCORM, используемые при создании, также учитываются в системе показателей качества. В данной работе предлагается модель управления качеством ИОР.
В основе деятельности, связанной с программными системами, лежат понятия жизненно-
го цикла и процессов, поддерживающих его. Такой подход позволяет говорить о качестве и эффективности как всего учебного процесса в целом, так и используемых при обучении ИОР. Основываясь на организационном процессе управления качеством и сопроводительном процессе гарантии качества, предлагаемая в данной работе система управления качеством предоставляет определенные гарантии того, что на протяжении всего жизненного цикла, то есть как в процессе разработки ИОР, так и при эксплуатации и сопровождении, будут обеспечены требуемые значения показателей качества. Таким образом, система управления качеством дает возможность:
• установить цели качества, основанные на требованиях пользователя, для различных контрольных точек внутри жизненного цикла ИОР;
• определить и использовать метрики, которые измеряют результаты действий проекта в контрольных точках жизненного цикла и оценивают достижение целей качества;
• идентифицировать и интегрировать в модель жизненного цикла действия, которые помогут достигать целей качества, выполнять идентификацию действия качества;
• определить набор корректирующих действий, когда цели качества не достигнуты.
В этой связи первоочередной задачей является создание системы оценки качества ИОР, формирующей цели качества и метрики показателей, которая объединяет и систематизирует два направления, связанных с оценкой качества ИОР как программных систем и возможностей их использования в учебном процессе. Но одной системы оценки недостаточно, крайне важно обеспечить управление качеством на протяжении всего жизненного цикла системы, которое предоставляет определенные гарантии того, что и в процессе разработки ИОР, и при эксплуатации и сопровождении будут обеспечены требуемые значения показателей и достигнуты цели качества.
В соответствии с общей теорией систем [3] с помощью принципа семантического эквиваленти-рования жизненный цикл ИОР можно описать как
Е=<То, Тх, Тэ, Ро(Т где Т0, Тх, Т2, Тэ - модели этапов жизненного цикла; Р0(Т Т^ - предикат функциональной целостности, отражающий правомерность перехода между ними. На каждом этапе жизненного цикла модель Тр<Мь РОС отражает необходимость представления о ней. Использование методологии управления качеством ИОР приводит к необходимости эквивалентировать систему Е новой системой Е': Е'=<Т'о, Т'х, Т'2, Т'э, Р'о(Т, Т>, где
Т'^КТ).
Носитель Mj расширяется за счет включения множества показателей качества К и множества контрольных точек а сигнатура Sj изменяется за счет добавления:
• предиката Рх, отражающего соответствие между показателями качества к и контрольными точками Zj , в которых они измеряются;
• предиката Р2, определяющего, удовлетворяют ли значения показателей качества требуемому значению в данной контрольной точке или нет;
• множества функций Е для измерения нужных показателей качества в нужных точках;
• множества функциональных отношений К, отражающего переход к следующей контрольной точке и множество корректирующих и идентифицирующих нотаций N.
Таким образом, применение методологии управления качеством ИОР приводит к эквивален-тированию системы Е новой системой Е', содержащей контур управления качеством.
Сравнительный анализ специализированных аспектов качества для ИОР, универсальных для ПО, и системный подход к проблеме дают возможность предложить иерархическую систему показателей качества ИОР, одновременно учитывающую как общие требования к программным системам, в своем функционировании опирающиеся на вычислительные сети и телекоммуникации, так и специализированные требования, обусловленные областью применения в учебном процессе. В этой иерархии разработаны соответствующие шкалы измерений для каждого показателя и критерии его оценки. На основании полученных экспертных оценок были определены значимость и удельный вес каждого показателя в общей согласованной иерархии. Эта иерархия показателей совместно с их метриками и значимостью формирует главный измерительный инструмент модели, то есть систему требований качества.
Модель оценки требований качества [1, 4] может быть представлена как взвешенный граф, где в качестве носителя М выступает множество пар, каждая пара содержит показатель К и множество его возможных значений {р\, ..., р сигнатура 8 определяет множество отношений в виде взвешенной окрестности единичного радиуса Г-(К0={(Кр wjj)}, где нормированные веса определяют относительную значимость wjj показателя
К при формировании показателя Кь 2wj = 1. По-
j
казатели, сгруппированные на самом верхнем уровне иерархии, называются факторами К общим факторам оценки качества ИОР, как к любым программным системам, в данной работе предлагается отнести приемлемость, надежность, пригодность к использованию, эффективность, гибкость, адаптивность, переносимость, стоимость. Специфика предметной области, а именно использование в учебном процессе, учитывается через кластер факторов «Специализированное качество». К ним относятся функциональность, адаптивность, педагогическая эффективность, интеллектуальность, комфортность, актуальность.
Согласованная по методу анализа иерархий Саати [5], данная модель в соответствии с полученными усредненными экспертными оценками включает в себя значимость каждого фактора. В начале развития ИОР в России кластер специализированного качества для них обладал значимостью 0,25 по отношению к кластеру общих факторов со значимостью 0,75. Сейчас, когда БСОЯМ и другие стандарты образовательных ресурсов признаны во всем мире, акцент смещается на кластер специализированного качества, именно от него зависит успех или провал ИОР. Соответственно, проведенные экспертные оценки показывают его значимость 0,6 по отношению к кластеру общих факторов со значимостью 0,4. Эта иерархия показателей совместно с их метриками и значимостью формируют главный измерительный инструмент, то есть систему требований качества. Конкретные значения большей части показателей были получены на этапах планирования, разработки и интегрирования, некоторые - только на этапах сопровождения и эксплуатации.
С точки зрения классов функциональных требований к электронным обучающим системам представляется целесообразным расширить классификацию [1] и выделить для ИОР шесть уровней специализированного качества (УСК), отражающих функциональность ИОР с точки зрения пользователя [2]. Эти уровни обеспечивают возрастающую шкалу, которая позволяет соотнести получаемый уровень системности со стоимостью конкретной разработки и возможностью достижения ожидаемого качества (см. рис.):
• опубликованный электронный документ -информационный ресурс, используемый в учебном процессе, без привязки к технологиям обучения: объявление, конспект лекций, БД с учебно-методическим наполнением и т.д. (УСК 0);
• программная оболочка с соответствующим педагогическим наполнением, которая используется для самообразования на локальном компьютере (УСК 1);
• образовательный портал, содержащий набор единообразных образовательных элементов, распределенных по сети, и поддерживающий унифицированную систему доступа к ресурсам (УСК 2);
• образовательный портал, включающий в себя систему организации и поддержки обучения (УСК 3);
• система управления обучением (ЬМБ), поддерживающая адаптируемые модели обучаемого, инструктора, модуля оценок и образовательных ресурсов (УСК 4);
• интеллектуальные многоагентные обучающие системы (УСК 5).
Уровни специализированного качества дают возможность представить систему управления качеством ИОР через набор информационных сер-
Масштабируемость Функциональность LMS Интеллектуальность
^ УСКО .....УСк1 УСК 2 УСКЗ УШЛ УШЛ
Уровни специализированного качества
висов в соответствии с методологией !ТШ1Т$>М. С учетом определения, назначения и уровня качества ИОР можно выделить типы пользователей и определить сервисы, предоставляемые каждому из них. Эти сервисы могут повторяться, использовать одни и те же ресурсы для своего выполнения, а также иметь различную степень критичности простоя, уровня доступности и производительности. Но все они используются при формировании наборов показателей системы управления качеством с использованием обратной связи.
Сервисом будем называть доступные через внешний интерфейс или внутренние (программные) интерфейсы ИОР, реализованные в его составе программные средства (функциональная подсистема), основная задача которых состоит в том, чтобы помогать пользователям удобно и эффективно выполнять требуемые им операции над содержимым ИОР и использовать его ресурсы. Примерами сервисов являются системы новостей и форумов, информационного поиска и персона-лизации. Среди всей совокупности сервисов ИОР особо следует выделить базовые сервисы, в состав которых входит их минимальный набор, необходимый для базового функционирования ИОР. В число этих сервисов входят: сервисы поиска информации и навигации, информационные сервисы, сервисы интерактивного общения пользователей, сервисы персонификации пользователя, сервисы мониторинга и статистики, сервисы экспорта и импорта информационных и функциональных ресурсов. Кроме базовых сервисов, в состав ИОР могут входить комплексные специализированные информационные сервисы, такие как сервис доступа к электронным библиотекам, сервис поддержки дистанционного освоения учебных курсов и пр. В реализации этих и других специализированных сервисов можно использовать сервисы из базового набора.
Таким образом, методология !ТШ!Т$,М позволяет построить модель ИОР, предоставляющую пользователям определенный набор услуг и отвечающую не только за наличие конкретной функциональности, но и за требуемый уровень качества.
Литература
1. Гусева А.И. Модель оценки качества распределенных обучающих систем // Информатика и образование. 2003. № 2.
2. Гусева А.И., Гаврилов И.С., Цыплаков А.С. Жизненный цикл информационных образовательных ресурсов в фор-
мате 8СОЯМ // Информационные технологии в образовании: сб. науч. тр. XIX Междунар. конф.-выстав. М.: МИФИ, 2009. Ч. II. С. 64-66.
3. Горбатов В.А. Фундаментальные основы дискретной математики. М.: Наука. Физматлит, 1999. 544 с.
4. Компетенции работников образования в области информационных и коммуникационных технологий / А.И. Гусева [и др.]. М.: МИФИ, 2009. 256 с.
5. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий; пер. с англ. М.: Энергия и связь, 1993.
ВНЕДРЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Н.Н. Панюшкин, к.т.н. (Воронежская государственная лесотехническая академия, [email protected])
Разработана концепция внедрения компьютерных технологий в лабораторный практикум физико-технических дисциплин вуза. Концепция базируется на проектном методе проведения занятий. Рассмотрены результаты практического внедрения разработанного подхода в лабораторный практикум.
Ключевые слова: лабораторная работа, метод проектов, модель, вольт-амперная характеристика, р-п-пе-реход, концентрация.
К настоящему времени разработано большое количество учебных компьютерных программ, в том числе и по физике [1-3]. Однако практика их внедрения показала недостаточную эффективность, обусловленную низкой мотивацией студентов к освоению изучаемого материала. Первопричина этого, на наш взгляд, лежит в методологическом подходе к разработке сценария данных программ. Подавляющая масса учебных программ методически состоит из двух основных частей: обучающей и контролирующей. При выполнении этих работ студенты стремятся сразу перейти к выполнению второй части, используя начальный уровень знаний, интуицию, подсказки сокурсников и метод проб и ошибок. В результате богатые демонстрационные возможности компьютерных программ зачастую остаются невостребованными.
Разработанный подход основан на идее метода проектов. Основная ценность метода в том, что он ориентирует студентов не на простое изучение темы, а на создание конкретного образовательного продукта. Студенты индивидуально или по группам за определенное время одновременно выполняют познавательную и исследовательскую работу на заданную тему. Их цель - решить научно-техническую задачу. Образовательный проект предусматривает комплексный характер деятельности по получению образовательной продукции за определенный промежуток времени - от одного до трех занятий.
К организации проекта предъявляются следующие требования:
• соответствие учебной программе (тема проекта для всей группы может быть одна, а конкретные задачи для каждой бригады выполняющих работу студентов разные);
• значимость для будущей профессиональной деятельности студентов;
• исследовательские цели работы, моделирующей деятельность научной лаборатории или другой аналогичной организации;
• педагогическая значимость (обучающиеся приобретают знания, овладевают необходимыми способами мышления и действия);
• гибкость и изменяемость проекта в ходе его выполнения;
• ориентация на решение конкретной проблемы (наличие потребителя; цели проекта сужены до решаемой задачи);
• реалистичность, ориентированность на имеющиеся в распоряжении вуза ресурсы.
Каждая лабораторная работа является своеобразным образовательным проектом. Тематика проектов определяется содержанием лабораторного практикума рабочей программы дисциплины.
Образовательный проект имеет структурную основу, которая отражается в методических указаниях к лабораторным работам: название и цель лабораторной работы; краткие теоретические сведения по тематике проекта с описанием моделей и алгоритмов, постановки задачи, хода выполнения работы и индивидуального задания.
В настоящей работе рассматривается возможность внедрения компьютерных технологий в лабораторный практикум физических дисциплин технического вуза на основе идеи метода проектов.
Специальное ПО учебно-исследовательской САПР представлено пакетом из семи прикладных программ, каждая из которых предназначена для выполнения одной лабораторной работы. Пакет функционирует под управлением ОС Windows XP и реализован в системе алгебраических вычислений MathCAD версии 13 и выше. Режим взаимодействия пользователя и ПО интерактивный. Цикл лабораторных работ базируется на математиче-
