Научная статья на тему 'Моделирование и статистический анализ данных для оптимизации стратегий формирования исследовательских компетенций студентов'

Моделирование и статистический анализ данных для оптимизации стратегий формирования исследовательских компетенций студентов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
52
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / МОДЕЛИРОВАНИЕ / ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ / АНАЛИЗ / ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС / ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Мавричев Дмитрий Олегович, Пиявский Семен Авраамович

Цель работы: выявить достоверную информацию о результатах исследовательской деятельности студентов Факультета информационных систем и технологий Самарского государственного архитектурно-строительного университета и анализ этих результатов. Исследовать области значений коэффициентов теста “Деятельность-мотивация”, приводящие к реалистичным результатам. Разработать и реализовать программный комплекс, позволяющий моделировать формирование исследовательскую деятельность личности на основе базовой математической модели. В работе используется концепция организации учебного процесса на основе оптимально управления творческим развитием школьника и студента. Эта концепция предложена и реализована на кафедре Прикладной математики и вычислительной техники Самарского государственного архитектурно-строительного университета под руководством Семена Авраамовича Пиявского.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Мавричев Дмитрий Олегович, Пиявский Семен Авраамович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Моделирование и статистический анализ данных для оптимизации стратегий формирования исследовательских компетенций студентов»

Лица, находящиеся под воздействием алкоголя, наркотиков или лекарственных препаратов к высотным работам не допускаются. Для безошибочной идентификации на все рабочее снаряжение должны быть заведены формуляры для регистрации отработанного времени и условий эксплуатации. По каждой веревке или приспособлении в формуляре должны указываться:

- номер заводского сертификата;

- присвоенный номер;

- производитель;

- дата выпуска;

- тип, для веревки - длина и цвет;

- дата приобретения;

- календарная таблица с записью по месяцам количества часов отработанного времени с графой особых условий эксплуатации;

- дата последней проверки;

- подпись проверяющего лица.

Данные правила не относятся к снаряжению, не подлежащему учету (например, к карабинам и репшнурам). Для такого снаряжения следует обеспечить выбраковку и уничтожение при износе, истечении срока эксплуатации и после чрезмерных нагрузок.

Каски следует выбраковывать после 5 лет использования или в случае повреждения.

После проведения всех выше изложенных мероприятий можно приступать к работе по проведению обследования металлических дымовых труб.

Список литературы

1. ГОСТ Р 53778-2010 Национальный стандарт Российской Федерации Здания и сооружения, правила обследования и мониторинга технического состояния.

2. Временные правила безопасности в промышленном альпинизме. Спасательный центр МЧС России.

3. Кондратьев О.В., Добров О.Г. Техника промышленного альпинизма. - Новосибирск, Сибирское соглашение, 2000. - 118с. 8с ил.

4. Межотраслевые правила по охране труда при работе на высоте ПОТ Р М-012-2000 введены в действие 1.12.2000 г.

5. СП 13-101-99 Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промышленных дымовых и вентиляционных труб

МОДЕЛИРОВАНИЕ И СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ СТРАТЕГИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ

СТУДЕНТОВ

Мавричев Дмитрий Олегович

магистрант 1-го курса, Самарский государственный архитектурно-строительный университет, г. Самара

Пиявский Семен Авраамович

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Прикладной математики и вычислительной техники

Самарского государственного архитектурно-строительного университета, г. Самара

АННОТАЦИЯ

Цель работы: выявить достоверную информацию о результатах исследовательской деятельности студентов Факультета информационных систем и технологий Самарского государственного архитектурно-строительного университета и анализ этих результатов. Исследовать области значений коэффициентов теста "Деятельность-мотивация ", приводящие к реалистичным результатам. Разработать и реализовать программный комплекс, позволяющий моделировать формирование исследовательскую деятельность личности на основе базовой математической модели.

В работе используется концепция организации учебного процесса на основе оптимально управления творческим развитием школьника и студента. Эта концепция предложена и реализована на кафедре Прикладной математики и вычислительной техники Самарского государственного архитектурно-строительного университета под руководством Семена Авраамовича Пиявского.

Ключевые слова: информационные технологии, моделирование, исследовательская деятельность, анализ, программный комплекс, высшее учебное заведение.

Важнейшей задачей высшего профессионального образования, на современном этапе развития, является подготовка специалистов, обладающими глубокими знаниями, умениями и навыками, способных ввести активную инновационную и научно-исследовательскую деятельность. Для достижения этой цели в Министерстве образования и науки Российской Федерации была утверждена концепция развития научно-исследовательской и инновационной деятельности в учреждениях высшего профессионального образования Российской Федерации на период до 2015 года [1, с. 1]. В ней формулируются основные направления и идеи повышения эффективности вклада вузов в технологическую модернизацию реального сектора экономики Российской Федерации через развитие их научно-исследовательской и инновационной деятельности.

В стенах Самарского государственного архитектурно-строительного университета на Факультете информационных систем и технологий (далее - ФИСТ) в 90-ые года прошлого века началась работа по разработке способа моделирования исследовательской деятельности студентов, который изложен в [2]. В основе модели лежит утверждение о том, что исследовательские способности включают четыре компоненты: интеллект, креативность, квалификацию и мотивацию, из которых две первые, начиная с возраста 15-16 лет, уже не подлежат изменениям. Что же касается квалификации и мотивации, то они динамичны и могут изменяться, причем исследовательская квалификация формируется исключительно в процессе целостной исследовательской деятельности личности. В соответствии с этой гипотезой, количественными показателями, описывающими научной квалификацию

личности, являются характеристики ее способности реа-лизовывать основные элементы исследовательской деятельности, а именно девять функций исследовательской деятельности [3, с. 83]:

1. Поиск тематики.

2. Постановка и формализация темы исследования.

3. Формирование идеи и плана решения.

4. Выбор, освоение и реализация необходимого обеспечения.

5. Реализация отдельных элементов исследования.

6. Синтез решения.

7. Оформление решения.

8. Ввод в научный обиход, защита и сопровождение решения.

9. Внутренний критический анализ решения. Функция расчета исследовательской деятельности:

^(1-х^МСь (1)

^(ВД = Хо.

где: i - номер функции исследовательской деятельности (от 1 до 9),

Pi - коэффициенты возрастания ьой функции, и - значение ьой функции, 61 - оптимизируемый параметр, М - уровень мотивации личности, С 1 - коэффициенты значимости ьой функции. Функция расчета мотивации:

dM = («o + £i=i«ieiMXMn M(0) = Mo.

M),

(2)

где: а0, а i - коэффициенты формирования мотивации, Мтах - максимальный уровень мотивации личности.

Модель должна отражать следующие ограничения оптимизации:

0 < 6^1, Е=1 б| = 1, £=1^ = 1.

Функция поиска оптимального развития исследовательской деятельности при поиске оптимальных значений 6 выглядит так:

dM

(«о+Ш^МХМт

М) ^ max. (3)

За весь период существования ФИСТ было разработано множество информационных систем и тестов, обеспечивающих постоянный контроль и управление над развитием научно-исследовательской деятельностью студентов, и накоплен значительный массив статистических данных, которые позволяют оценить степень развития

научно-исследовательских способностей студента в соответствии с девятью функциями исследовательской деятельности.

Одним из таких тестов является тест "Деятельность-мотивация" (далее - тест), который позволяет отразить степень стремления студентов заниматься исследовательской деятельностью. Он состоит из 38 вопросов. Примеры вопросов: " Вы легко излагает свои мысли?", "Вы человек азартный?", "Вы стремитесь планировать свою деятельность и, как правило, выполняете свой план?", "Вы, как правило, доводите начатое дело до конца?". На эти вопросы студент может отвечать только "Верно", "Пожалуй, верно ", "Пожалуй, неверно" или "Неверно". Студенты нашего факультета проходят этот тест каждый семестр.

И вот уже на протяжении множества лет наши студенты проходят этот тест, но мы анализируем результаты только сейчас.

Для получения правдоподобной информации необходимо было выполнить очистку массива данных, т.к. не все данные достоверны. Несколько лет назад, когда прохождение теста не контролировалось, то некоторые студенты просто игнорировали тест, не проходя его, что в свою очередь приносило большую степень разрежённости данных. Т.е. если студент в первом семестре прошел тест, а во втором - нет, то мы должны исключить этого студента из общей выборки, т.к. нам важно чтобы массив данных был одинаковым у всех студентов одной группы. В итоге из 91 студента факультета из общей выборки было выброшено 16 человек (18%).

В процессе развития теста этот факт был учтен, и теперь контроль над прохождением теста взяла на себя система индивидуального руководства исследованиями студентов, не позволяющая студентам игнорировать прохождение теста. Но после этого, многие студенты стали отвечать на вопросы установленными по умолчанию ответами, т.е. не изменяя варианты ответов. Из-за этого возникла ситуация, когда из оставшихся 75 студентов факультета еще 22 человека (24%) были выброшены из выборки из-за безответственного поведения при прохождении теста.

В результате при обработке результатов теста выяснилось что, из 91 студента факультета из общей выборки было исключено 38 студентов (42%), которые либо не прошли тест хотя бы один раз, либо давали неправдоподобные результаты. В итоге в выборке осталось лишь 53 человека (58%) (рисунок 1).

В ходе анализа получившегося массива выяснилось, что студентов можно разделить на три группы типов личности:

• стабильные;

• динамические;

• нестабильные.

■ Процент

правдоподобных

42% данных

58% ■ Процент

неправдоподобных

данных

Рисунок 1. Доля правдоподобной информации результатов теста у студентов

В стабильную группу попали студенты, которых можно назвать целеустремленными, т.к. они имеют стабильные результаты теста каждый семестр. Относительная вариация результатов теста не должна превышает пороговое значение 0,5 включительно.

В динамическую группу можно отнести студентов, относительная вариация результатов теста лежит в промежутке между 0,5 ед. и 0,9 ед.

В нестабильную группу попали студенты, которых условно можно назвать нецелеустремленными, т.к. они имеют нестабильные результаты. Т.е. относительная вариация результатов превышает пороговое значение 0,9.

В результате мы проанализировали результаты теста для этих студентов. Результат анализа представлен на рисунке 2.

Можно сделать вывод, что наиболее привычным видом исследовательской деятельности является: "Выбор, освоение и реализация необходимого обеспечения", т.к. именно он имеет наилучший результат.

Процент людей, попавших в группу типа личности по функциям исследовательской деятельности представлен в таблице 1

70

60

50

40

30

20

10

iii ii ii n^li iii 1 ii

Поиск тематики Постановка и Формирование Выбор, освоение Реализация Синтез решения Оформление Ввод в научный Внутренний

формализация идеи и плана и реализация отдельных решения обиход, защита критический

темы решения необходимого элементов и анализ решения исследования обеспечения исследования сопровождение

решения

■ Стабильная группа ■ Динамическая группа ■ Нестабильная группа

Рисунок 2. Средние значения результатов теста с учетом групп типов личности

Таблица 1

Функция исследовательской деятельности Процент людей в группе типа личности по функциям исследовательской деятельности

Стабильная Динамическая Нестабильная

Поиск тематики 11 7 82

Постановка и формализация темы исследования 21 16 63

Формирование идеи и плана решения 16 14 70

Выбор, освоение и реализация необходимого обеспечения 27 20 54

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Реализация отдельных элементов исследования 25 20 55

Синтез решения 25 21 54

Оформление решения 18 25 57

Ввод в научный обиход, защита и сопровождение решения 14 16 70

Внутренний критический анализ решения 16 23 61

0

Можно сказать, что нецелеустремленным студентам рассчитывать оптимальную стратегию развития исследовательских способностей нецелесообразно. В крайнем случае, не более чем на период не больше двух семестров, т.к. это приведет к непредсказуемым результатам.

Также есть ряд студентов, где функции меняются закономерно, а какие-то незакономерно. Если функции меняются закономерно, то необходимо учитывать средние

значение функции, а если незакономерно - учитывать интервал времени моделирования.

Для эффективного руководства над развитием исследовательской деятельности студентов необходимо моделировать динамику развития их исследовательской деятельности. Для моделирования динамики развития исследовательских способностей был разработан и реализован программный комплекс (далее - программа), основой которой является базовая математическая модель. Программа позволяет изменять коэффициенты, сохранять

результаты расчета в базу данных, сопоставлять результаты различных расчетов и выдавать рекомендации по дальнейшим управленческим решениям, чтобы эффективно управлять развитием личности. Программа разработана в виде exe-приложения для операционной системы Windows 7 на языке программирования C++ с использованием кроссплатформенной библиотекой Qt и графической библиотекой Qwt. В качестве системы управления базами данных используется Microsoft Access 2007. Скриншот

главного окна представлен на рисунке 3. Программа состоит из четырех модулей:

1. Модуль моделирования исследовательских способностей.

2. Модуль формирования графиков результата моделирования исследовательской деятельности.

3. Модуль работы с базой данных.

4. Модуль формирования множества вариантов оптимальных стратегий исследовательской деятельности.

L iWwtu

»Ihr

* fc/op. ПДОЧШ HQIWMi«!

1

«Qartf*

Umi

«MB X Г«п» ton N «Qt Г 1

Mi »11 im H ■ »«<!■ 10«Ii«1 ■ Ш II Bgrfi»

Sil «u an »sj» ялятхш 0Л

4-tt 0.11 (Ml «Ml»U «Ii

«II oa ММ ООЛ1 0»

ill CiJ «я o»)ti оо*мц ««out

jkli 0M я.ч» ««МП! CMJ

«ii 0.» «1Г ««и» ««17

4. It «U а и 1ИИ »«ил ««gut

«.It »1» m tm

Ml M «U мп? оияял 0.937

Пммма i i»1«

tm*

«4}>un «e«imi «¡пик

Мотивация

Функции

т— 1

1 • -

2

Июрлцяя

IIS« HlpfMUMfl

Рисунок 3. Скриншот главного окна программы

Для модуля формирования множества вариантов оптимальных стратегий исследовательской деятельности необходимо задать коэффициенты Amin, K, N, где Amin -минимальная гарантированная доля времени, уделяемая функции, K - общее количество квант, N - количество оптимизируемых функций. Во время работы модуль будет задавать каждой функции значение коэффициента в равное значению Amin, затем перебирать все возможные комбинации оптимизируемых функций, ограничиваясь значением N. Дальше модуль будет подбирать количество квант на каждую выбранную функцию. Сумма квант на выбранных функциях не должно превышать значение K. Найдя свободное пространство, где £¡=16i < 1 модуль задаст каждой выбранной функции значение рассчитанное по формуле:

Öi =

1-9Amin

K

(4)

Тогда Ei=i 9i = 1.

На основе значений в будет выполнен расчет модуля формирования множества вариантов оптимальных стратегий исследовательской деятельности и получен результат исследовательских способностей. Затем модуль

выберет другие оптимизационные функции, и повторит моделирование. Если новый результат моделирования исследовательских компетенций будет лучше предыдущего, то новый расчет запоминается. По окончании работы модуля будут найдены оптимальные значения коэффициентов 0, приводящие к наилучшей стратегии развития исследовательских компетенций.

Опираясь на определенную группу типа личности и оптимизированные параметры 0 можно задавать различные варианты управленческих решений для достижения оптимальной стратегии развития личности и достижения наилучших результатов в его подготовке.

Список литературы

1. Концепция развития научно-исследовательской и инновационной деятельности в учреждениях высшего профессионального образования Российской Федерации на период до 2015 года. 2011, 10 с.

2. Пиявский С.А. Управляемое развитие научных способностей молодёжи. Москва, 2001, 287 с.

3. Пиявский С.А. Исследовательская деятельность студентов в инновационном вузе. Самара, 2010, 294 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.