МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ВЫСШЕГО УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОСТИ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

longer impact on the environment and cause much greater harm. This article discusses the causes and negative consequences of the formation of oil waste. The review of the main methods of oil sludge utilization is carried out.

Key words: oil sludge, oil waste, disposal, oil sludge processing, incineration, sources of pollution, disposal methods, ecology.

Zaripov Rodion Tagirovich, student, zarrodtag@,gmail.com, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technical University,

Nigmatulin Maxim, student, [email protected], Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University,

Afanasenko Vitaly Gennadievich, candidate of technical sciences, docent, head of chair, [email protected], Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technical University,

Alexey Vyacheslavovich Rubtsov, candidate of technical sciences, docent, deputy director, [email protected], Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University

УДК 378.161.3

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-11-217-224

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ВЫСШЕГО УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОСТИ

Т.Н. Атнагуллов

В статье представлена обобщенная модель традиционного образовательного процесса и выявлены причины невозможности ее применения для анализа сложившейся ситуации. Разработана информационная структурно-функциональная модель образовательного процесса, учитывающая новые явления и технологические возможности, которая позволяет при доведении до программной реализации количественно оценить влияние технических средств поддержки образовательного процесса и технических средств обучения на уменьшение времени подготовки при заданном качестве.

Ключевые слова: образовательный процесс, модель, технические средства обучения, преподаватель, обучающиеся, образовательная траектория.

В настоящее время, в большинстве практических случаев реализуемые варианты учебного процесса формализуются в виде простой модели, состав, структура и порядок функционирования которой представлен на рис.1:

Модель включает:

- фиксированный блок образовательного контента заданного объема и содержания, как правило, содержащий только информацию об изучаемом объекте, явлении, процессе в бумажной или электронной форме;

- одного (реже нескольких) преподавателей, изучивших образовательный контент в разные моменты времени до начала учебного процесса;

- биотехнологический или чисто биологический (без применения технических средств обучения) канал передачи образовательного контента в естественной или искусственной среде передачи образовательного контента;

- группу разнородных, детально неизвестных исходному уровню подготовки обучающихся;

- блок управления и первичной обработки, реализующийся путем примитивного сопоставления того или иного блока образовательного контента, который передал преподаватель с зафиксированной информацией об этом блоке, полученной от каждого или части обучающихся. При этом оценивается, как правило, только степень сходства исходного информационного блока и соответствующего блока, сформированного /-м обучающимся по истечению некоторого интервала времени после его предоставления, то есть оценка остаточных знаний;

- управляемые параметры, которые генерирует преподаватель в соответствии с уровнем научной и методической подготовки, что реализуется в блоке управления и обработки;

- неуправляемые параметры, характеризующие имеющийся объем базиса знаний обучающегося, а также дополнительная информация, которую обучающиеся приобрели в ходе самостоятельной подготовки, поиска ее в сети интернет, на примере искаженного восприятия и неправильной переработки информации, а также полученной информации в условиях деструктивных воздействий;

- различного рода параметры, а именно место и условия реализации учебного процесса (здания, комплекс аудиторий) с точки зрения оснащения техническими средствами поддержки учебного процесса, например:

- наличие отдельных вычислительных средств у преподавателя и обучающихся;

- наличие локальной вычислительной сети (далее - ЛВС) с автоматизированного рабочего места (далее - АРМ) преподавателя и обучающихся, а также должностных лиц, контролирующих ход учебного процесса;

- наличие доступа из ЛВС в глобальную сеть (киберпространство) и степень обеспеченного доступа к ее информационным ресурсам;

- средства защиты АРМ, ЛВС от случайных и организованных деструктивных воздействий со стороны лиц и средств, участие которых в учебном процессе не предусматривалось;

- технические средства аудио и видео поддержки;

- лицензированное общее программное обеспечение и специальные программные

средства.

Параметры

Рис. 1. Простая модель реализации вариантов учебного процесса

При этом делается ряд допущений:

- обучающиеся на начальном этапе обучения не владеют информацией, содержащейся в учебно-методических материалах (далее - УММ), а также информацией препятствующей усвоению образовательного контента;

- УММ содержит полный набор информации, характеризующей изучаемый объект, явление или процесс;

- психофизиологическое состояние неизменно и достаточно для участия в учебном процессе;

- время реализации учебного процесса жестко задано и неизменно;

- преподаватели до начала учебного процесса изучили и владеют сформированным образовательным контентом.

На процесс реализации учебного процесса накладывается ряд ограничений:

- содержание образовательного процесса до завершения учебного процесса по содержанию, числу и последовательности следования отдельных блоков и их продолжительности, форме представления неизменно;

- дестабилизирующее информационное воздействие на обучающихся исключено;

- психофизиологическое состояние участников учебного процесса неизменно и достаточно для реализации учебного процесса;

- место и технические средства обеспечения и реализации учебного процесса неизменны до завершения процесса обучения, даже в условиях коронавирусной пандемии и реализации учебного процесса в дистанционном режиме, хотя реально в этом случае место реализации учебного процесса топологически не определено.

Сложившаяся к настоящему времени ситуация, прежде всего развитие технических средств обучения и поддержки образовательного процесса и учебного процесса, в частности, принципиально изменилась [1,2,3,4]. Суть произошедших изменений и существовавших, а также желательной трансформации образовательного процесса, но не учитывавшихся факторов, заключается в следующем:

1. Практически все реальные образовательные процессы подвержены значительному числу управляющих воздействий со стороны государственных регулирующих органов, руководящего состава вузов, должностных лиц структурных подразделений, что вызывает необходимость моделирования подсистемы управления.

2. Преподаватели, как до начала учебного процесса, так и во время учебного процесса имеют возможность в больших пределах варьировать содержанием образовательного контента и методами его передачи.

3. Анализ компетенций показал, что в большинстве случаев требуемый выходной результат заключается не только в усвоении (запоминании) полученного образовательного контента, а прежде всего в развитии способности применять полученную информацию для решения практически важных задач [5]. В этой связи образовательный контент должен включать не только фактурные данные, но и методы, алгоритмы и способы, позволяющие осуществлять адаптацию полученной информации для решения практически важных задач [6].

4. Необходимость участия в учебном процессе представителей реального сектора экономики, представляющих формализованные постановки практически важных задач, а также контролирующих и оценивающих решения обучающихся.

5. Ход и исход учебного процесса зависит от психофизиологического состояния участников учебного процесса. При этом неадекватные состояния одного (нескольких) обучающихся снижает эффективность учебного процесса только для них, а не адекватное состояние преподавателя для всех обучающихся. Это порождает необходимость разработки и развития технических средств и способов оперативного измерения и коррекции психофизиологических параметров обучающихся [7].

6. Предположение об отсутствии внешнего не структурированного информационного влияния на обучающихся, в настоящее время, не соответствует действительности, а уровень предшествующего и текущего не контролированного информационного воздействия в значительной степени влияет на ход и исход учебного процесса.

7. Предположение о возможности игнорирования исходного уровня подготовки и отсутствия влияния предшествующих фактов информационного воздействия на обучающихся не соответствует действительности. Это вызывает необходимость моделирования исходного состояния уровня обученности и, следовательно, разработке технических средств и способов получения необходимых данных, в том числе и в ходе процесса обучения.

8. Предшествующее информационное воздействие, психофизиологические параметры и динамика их изменения являются сугубо индивидуальными. Кроме того, в значительной степени уникальны и условия трудовой деятельности (службы) даже при формально эквивалентных должностях будущего рабочего места [8]. Таким образом, модель должна формировать индивидуальную траекторию профессионального роста в условиях массовой подготовки.

Образовательный процесс, по своей сути, прежде всего информационный процесс [9]. От степени учета, детализации, количественной оценки информационных потенциалов участников образовательного процесса, в основном, зависит качество финального результата.

С учетом новых явлений и технологических возможностей предлагается информационная структурно-функциональная модель образовательного процесса, представленная на рис.2.

МНОГОУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Учебный процесс Образовательный процесс

Рис. 2. Информационная структурно-функциональная модель образовательного процесса

Предлагаемая информационная структурно-функциональная модель образовательного процесса, в отличие от классической модели, включает:

- многоуровневую систему управления образовательным процессом (Министерство образования и науки РФ, руководящий состав вузов, руководящий состав структурных подразделений);

- группу разработки учебно-методической документации;

- технические средства фиксации (Г), накопления Ы(8,Ш,Т), передачи (Ь) и обработки Л{Л1...Л1...Лп} информации, характеризующей участников учебного процесса в информационном плане;

- источники деструктивного информационного воздействия.

При этом элементам классической модели сопоставляются параметры, характеризующие их состояние в информационном плане.

Модель является динамической, при этом фиксируется как общее время реализации учебного процесса - Т, так и его отдельные подпроцессы с типовыми значениями (90 минут) -

и.

Образовательный контент, зафиксированный в УММ, характеризуется объемом - Жок (бит), алфавитом (множество ключевых слов, символов, графических элементов и их устойчивых комбинаций), степенью структуризации - Кс , то есть наличии устойчивых взаимосвязей между элементами алфавита.

Преподаватели характеризуются коэффициентом психофизиологического состояния -К^фс. При этом значение единицы соответствует безошибочной, первоначально запланированной передачи образовательного контента, а нижнее нулевое значение полному прекращению передачи образовательного контента.

Обучающиеся характеризуются коэффициентом психофизиологического состояния ^пфс с эквивалентами, как и для преподавателя, пределами изменения.

При этом информационный канал между преподавателем и обучающимися, характеризуется мультипликативной сверткой частных показателей Кик = ^Лф^Пф.

Как частные показатели, так и обобщенный показатель являются функциями времени и оцениваются на каждый /-й интервал модельного времени.

Все изменения информационных потенциалов обучающихся фиксируются в трехмерной матрице М(8,Ы,Т) и доступны в различной степени для преподавателя и субъектов (органов) многоуровневой системы управления, представленной на рис.3. Размерность матрицы предопределяется необходимостью фиксации исходного уровня подготовки обучающихся с детализацией до алфавита координата - S, степени усвоения предложенного образовательного контента, координата - N и заданного времени обучения, координата - Т, со степенью дискретизации - Аь.

Рис. 3. Трехмерная матрица М@,М,Т)

При этом в элементы матрицы М(8,Ы,Т) заносится персональная информация о каждом обучающемся, в свою очередь формализованная в виде трехмерной матрицы М (Р,А,1), где усвоенные понятия, термины, категории, характеристики - координата Р; правила, критерии, алгоритмы обработки, соотношения - координата А; персональные идентификаторы обучающихся - координата I, представленной на рис.4.

М,(Р,Л,1)

/

Персональные идентификаторы обучающихся II...1х

/ Усвоенные понятия, термины, Р категории, характеристики

Рис. 4. Трехмерная матрица Ы{ (Р,А,1)

С помощью технических средств в автоматическом режиме осуществляется идентификация обучающихся, осуществляется на каждом занятии по биометрическим параметрам.

Первичное распределение идентификаторов обучающихся по элементам матрицы М(8,Ы,Т) может осуществляться:

- по результатам входного контроля (тестирования);

- по мнению обучающихся после ознакомления с содержанием ключевых элементов образовательного контента;

- случайным образом, в исследовательских целях, в соответствии с обоснованным законом распределения.

Предполагаем, что архитектура образовательного процесса строится на принципе от простого к сложному.

Каждый квант образовательного контента моделируется иерархической последовательностью структурированного набора исходных и новых понятий, характеристик, фактов, а также правил, критериев и алгоритмов их обработки (нахождения взаимосвязи). Это позволяет количественно оценить не только полноту фиксации новых фактурных данных и динамику изменения уровня остаточных знаний на любом интервале времени от 77 до Т, а также степень овладения за заданное время, либо время овладения при заданной степени овладения. Первая подзадача решается с помощью методов теории распознавания образов [10], где в качестве эталона используется представленная часть образовательного контента. В качестве реализации образовательного контента используется зафиксированная часть 7-м обучающимся. При этом в качестве показателя используется коэффициент сходства

К1 =-

сх N '

где п - число совпавших (самостоятельных, элементарных) единиц предложенного образовательного контента и зафиксированным 7-м обучающимся; N - количество самостоятельных единиц в предложенном фрагменте образовательного контента на]-м занятии.

Вторая подзадача решается путем сопоставления эталонных решений, по использованию предложенного образовательного контента и результатов обработки предложенного образовательного контента с помощью средств и методов обработки, включенных в этот фрагмент образовательного контента. На первом этапе оценка может оцениваться бинарно. То есть, Q = 1, если результаты совпали; Q = 0 - в противном случае.

При изменении принципа формирования архитектуры образовательного процесса возможна коррекция способа моделирования.

В соответствии с результатами степени фиксации и усвоения кванта образовательного контента идентификатор 7-го обучающегося переприсваивается новому элементу M(S,N,T). При этом могут учитываться не только информационные элементы предшествующих этапов подготовки и информация из переданной части образовательного контента, но и информационные блоки, зафиксированные и усвоенные самостоятельно [11], в том числе и ошибочно, что отразится в соответствующем перемещении идентификатора обучающегося в матрице М^ЛТ).

Таким образом, формируется уникальная образовательная траектория каждого обучающегося. Последующий анализ множества образовательных траекторий, полученных в одинаковых условиях позволит:

- определить полноту и (или) время овладения образовательным контентом;

- определить причины увеличения времени подготовки или снижения полноты подготовки.

Список литературы

1. Образовательные технологии преподавания учебных дисциплин. Стародубцев Ю.И., Харченко Е.Б., Митрофанов М.В., Лаута О.С. В сборнике: Стратегические ориентиры развития высшей школы. Сборник научных трудов участников Национальной научно-практической конференции. 2019. С. 110-121.

2. Патент № 2724411 С1 Российская Федерация, МПК G09B 5/14. Способ обучения методом последовательно-адаптивной активизации разноуровневых потенциалов обучающихся по результатам тестирования с помощью средств автоматизации: № 2020104359: заявлено 31.01.2020: опубликовано 23.06.2020 / Стародубцев Ю.И., Митрофанов М.В., Атнагуллов Т.Н. и др.

3. Патент № 2733086 С1 Российская Федерация, МПК G09B 5/00. Система технических средств обучения для совмещения визуального и акустического канала восприятия обучающего контента: № 2020113715: заявлено 17.04.2020: опубликовано 29.09.2020 / Стародубцев Ю.И., Митрофанов М.В., Атнагуллов Т.Н. и др.

4. Патент № 2752755 С1 Российская Федерация, МПК G10L 19/00. Способ индивидуальной коррекции параметров технических каналов передачи образовательного контента, воспринимаемого органами слуха: № 2020129377: заявлено 06.09.2020: опубликовано 02.08.2021 / Стародубцев Ю.И., Митрофанов М.В., Атнагуллов Т.Н. и др.

5. Способ формирования модели компетенций. Алисевич Е.А., Давлятова М.А., Митрофанов М.В., Стародубцев Ю.И., Ильина О.В. Патент на изобретение RU 2701993 С1, 02.10.2019. Заявка № 2018120682 от 04.06.2018.

6. Нет предела совершенству проектирование практического занятия, приемы и способы. Митрофанов М.В., Кузнецов С.И., Остроумов О.А., Остроумова Е.В. Вестник военного образования. 2020. № 4 (25). С. 72-77.

7. Развитие мыслительных процессов обучающихся с учетом доминирующих форм восприятия. Багрецов С.А., Митрофанов М.В., Лаута О.С., Пузынин Р.В. Первая миля. 2020. № 6 (91). С. 64-71.

8. Профессиональные качества современного военного инженера. Стародубцев Ю.И., Митрофанов М.В., Анисимов В.В. Военная мысль. 2020. № 2. С. 140-146.

9. Митрофанов М.В. Информационная модель образовательного процесса: проблемы и решения / М.В. Митрофанов, Ю.И. Стародубцев // Электросвязь. 2020. № 8. С. 8-13.

10. Вапник В.Н. Теория распознавания образов: статистические проблемы обучения / В Н. Вапник, А.Я. Червоненкис. М.: Наука, 1974. 415 с.

11. Важные аспекты самостоятельной подготовки обучающихся. Митрофанов М.В., Атнагуллов Т.Н. В сборнике: Модернизация российского общества и образования: новые экономические ориентиры, стратегии управления, вопросы правоприменения и подготовки кадров. Материалы XXII национальной научной конференции (с международным участием). Таганрог, 2021.С. 74-76.

Атнагуллов Тимур Нагимович, адъюнкт, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного

MODELING OF THE EDUCATIONAL PROCESS OF A HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTION

IN MODERN CONDITIONS

T.N. Atnagullov

The article presents a generalized model of the traditional educational process and reveals the reasons for the impossibility of its application to analyze the current situation. An informational structural and functional model of the educational process has been developed, taking into account new phenomena and technological capabilities, which allows, when bringing to software implementation, to quantify the impact of technical means of supporting the educational process and technical means of teaching on reducing the preparation time for a given quality.

Key words: educational process, model, technical teaching aids, teacher, students, educational trajectory.

Atnagullov Timur Nagimovich, postgraduate, [email protected], Russia, St.Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny