CC BY
51
сетей, графические интерфейсы пользователя программных систем, интегрированные программные системы и пакеты прикладных программ;
• дисциплина «Перспективные информационные технологии и среды» информационные среды, средства телекоммуникации, глобальные информационно-вычислительные сети, Internet, World Wide Web, мультимедиа и гипермедиа.
Другой вариант - ввод в учебный план альтернативных дисциплин, по сути сводящийся к дополнительным затратам на альтернативные лекционные часы, так как лабораторный практикум разделяется без дополнительных затрат (например, выделить по одной учебной группе студентов, если без альтернатив их было две). Возможно и более тонкое разделение на интенсивной (беззатратной) основе, когда лекции проводятся в потоке, а альтернативным является только лабораторный практикум.
Литература
1. Заграй Н.П., Нужное Е.В. Формирование учебного плана подготовки преподавателя на базе государственных стандартов по специальности. В кн.: Инновационные процессы в высшей школе и проблемы подготовки специалистов. Тезисы докладов межвузовской научно-методической конференции. Часть 2. - Липецк: ЛГТУ, 1998. - 94 с.
УДК 658.512
Колесников А.А.
О синергетической концепции высшего образования
«Вместо устойчивости и гармонии мы видим повсюду, куда ни обращаем свой взор, эволюционные процессы, приводящие ко все большему разнообразию и
все возрастающей сложности».
И. Пригожим
«Глядя на мир, нельзя не удивляться!»
Козьма Прутков
В настоящее время все заметнее проявляется кризис технического (инженерного) и в определенной степени естественно-научного образования, который связан не только с социально-экономическими процессами в России и мировыми тенденциями в высшем образовании. В значительной мере этот кризис имеет внутринаучные причины, связанные с фундаментальными основами такого образования.
Синергетика и научно-фундаментальные знания
Как известно, в основе научно-фундаментальных знаний студента и специалиста лежит та научная картина мира, которая формируется в процессе изучения принятой в настоящее время базовой парадигмы естествознания. Очевидно, что сейчас чрезвычайно актуальна проблема целостного видения и понимания окружающего мира - природы, техники, человека и общества - как единого эволюционного процесса. Именно синтез гуманитарных и естественных наук, возврат к изначально единой культуре человека и есть тот путь к новому пониманию природы, человека, техники и общества как к единому эволюционному процессу, который должен быть сформирован у будущего выпускника университета. До сих пор многие вузы выпускали, по большей мере, «широких специалистов» в весьма узких областях, а чаще -«узких специалистов» для вертикального бурения «колодцев специализации». В науке уже
давно бытует метафора о шахтном способе добычи различных специальных знаний. Эта метафора фактически существует с момента зарождения классической науки. Великий Ньютон писал: «Тот, кто. копается в глубоких шахтах знания, должен, как и всякий землекоп, время от времени подниматься на поверхность подышать свежим воздухом». Очевидно, Ньютон тогда, на заре классической науки, не предполагал, что именно такой, казавшийся весьма эффективным, способ получения знаний, приведет через 300 лет к своей противоположности, т.е. станет фактически преградой на пути развития науки. Сейчас всем ясно, что именно узкая специализация приводит к перепроизводству информации, т.е. ведет к неожиданному парадоксу: чрезмерно большое количество частных результатов приводит к информационному голоду в разных областях знания.
И, как это ни покажется странным, именно компьютер - великое изобретение человека -в немалой степени способствует информационному голоду. Дело в том, что современный компьютер, оперируя с огромным количеством данных, создает у неискушенного студента иллюзию всеохватности изучаемой проблемы. В действительности же компьютер способствует размножению деталей и частностей рассматриваемого явления, придавая важную роль «дико частным» случаям. Знаменитый кибернетик С. Бир еще в 1970 г. писал: «Данные -это злокачественная опухоль, новейшая разновидность загрязнения окружающей среды». К сожалению, положение с тех пор только усугубилось. Современная повальная шизофреническая увлеченность компьютерами уводит студента от качественного мышления и целостного восприятия окружающего мира. Наивные любители компьютерных забав, среди которых немало тех, кто ни разу в своей жизни не встречался с реальными явлениями, «пудрят мозги» студентам о всесильности компьютеров, транслируя свою научную инфантильность на новое поколение. Этим «ученым» следовало бы знать и правдиво сообщить студенту, что никакого компьютерного интеллектуального прорыва, к глубокому сожалению, вовсе не произошло. Человечество продолжает «топтаться» возле старых принципиально трудных задач. Современные суперкомпьютеры так и не решили многие из «вечных» и широко известных задач, например, задачу полного исследования динамики трех (всего лишь!) тел или задачу среднесрочного (несколько месяцев!) прогноза погоды и т.д. Интеллектуальная «мощь» человечества уперлась в динамическую задачу третьего порядка. В этом смысле человечество все еще остается «темным» - в мифологиях многих народов по поводу размерности проблем говорится: «Один, два, а дальше - тьма!». Так, что компьютеры пока еще не вывели нас из многовековой интеллектуальной тьмы и, похоже, в обозримом будущем они этого не сделают. А ведь нас окружают сплошь высокоразмерные нелинейные проблемы, не решив которые мы останемся в положении «интеллектуального дикаря» с компьютером. Отсюда понятно, что всякая суета с информатизацией высшего образования в России, как новой панацеи от всего и вся, - это, по меньшей мере, нелепость и некомпетентность ее лукавых приверженцев. Россия уже проходила этапы всеобщей электрификации, химизации, АСУ-шизации и т.д.
В основе информатизации лежат так называемые «новые информационные технологии» (НИТ), т.е. нечто зыбкое, непрерывно меняющееся и, следовательно, частное. Однако, как известно, базовыми постулатами высшего образования являются универсальность и фундаментальность, т.е. то, что не подвержено суетливости и сиюминутному модному поветрию. Это означает, что НИТ не могут в принципе явиться базисом или концепцией современного образования. Компьютер и НИТ это, конечно, замечательный и весьма удобный технологический инструмент, который, однако, не может быть «героем» высшего образования по своей сущности. Для формирования концепции университетского высшего образования, очевидно, следует опираться на нечто более фундаментальное, а именно на новые универсальные закономерности современного естествознания. «Мы унаследовали, говорил великий физик Э. Шредингер, от наших предков острое стремление к объединяющему, всеохватывающему знанию. Самое название, данное высочайшим институтом познания университетом, напоминает нам, что с древности и в продолжение многих столетий универсальный характер знаний был единственным, к чему могло быть полное доверие».
Итак, современная концепция высшего российского образования заключается вовсе не в простейшей информатизации. Основоположник синергетики и известный физик Г Хакен
говорил: «Информацию, перегруженную огромным количеством деталей, затемняющих существо дела, необходимо сжать, превратив в небольшое число законов, концепций и идей». И в этой связи возникает вопрос: учитывая непомерную специализацию прикладных и технических наук, на какой единой научной базе формировать у студента указанный целостный взгляд на окружающий нас мир? Оказалось, что в последние годы в силу самой логики развития науки в ней начались и сейчас значительно ускорились интеграционные процессы, связанные с кооперативными явлениями. Указанное обобщающее направление о сложных процессах различной природы - синергетика - базируется на современных физико-математических подходах, существенно отличающихся от классических методов, на которых основано современное образование, свойством самоорганизации в нелинейных системах [1-5]. В настоящее время формируется новая интегральная наука синергетика, изучающая коллективные вопросы самоорганизации, охватывающие практически все современные отрасли знаний о косной и живой природе, технические и экономические науки. Эта обобщенная наука основана на нелинейной динамике и теории самоорганизации, как базовых научных дисциплинах. Учитывая обобщенный характер синергетики как единой теории самоорганизации систем любой природы, она непременно должна изучаться всеми студентами и аспирантами современного университета.
Буквально на глазах, в течение короткого времени синергетика теория самоорганизации - превращается во всеобщую теорию развития, имеющую весьма широкие мировоззренческие последствия. Смысл и содержание этой новой интегральной науки состоит в том, что в открытых системах, обменивающихся с внешней средой энергией, веществом и информацией, возникают процессы самоорганизации, т.е. процессы рождения из физического (биологического, экономического, социального) хаоса некоторых устойчивых упорядоченных структур с новыми свойствами систем. Это общее определение справедливо для систем любой природы. Подчеркнем два фундаментальных свойства высокоэффективных синергетических систем любой природы это, во-первых, обязательный обмен с внешней средой энергией, веществом и информацией и, во-вторых, непременное взаимосодействие, т.е. когерентность поведения между компонентами системы. Об этих кардинальных свойствах синергетических систем следует знать как современному руководителю коллектива, так и специалисту в конкретной области деятельности.
Синергетика, по существу, является тем эволюционным естествознанием, которое позволяет теперь уже говорить о возникновении единого метаязыка инженера, естественника и гуманитария и, следовательно, осуществить возврат к целостному пониманию природы на основе единой научной концепции. Эта концепция современного естествознания, ставшая общепризнанной и у нас, и за рубежом, должна быть включена в структуру научно-фундаментального образования выпускника технического университета. На основе данной концепции можно построить новое отношение к процессу интегрального познания и самой науки; разрушить барьеры, установленные между отдельными отраслями высшего образования, науки и техники в виде специальных терминов и узкого профессионализма. В настоящее время общим признаком, характерным для многих отраслей знания, является выявление и формирование самоорганизующихся устойчивых структур, отражающих фундаментальные принципы современной науки.
Синергетика и учебный процесс
Очевидно, что недостаточно указать лишь на те или иные особенности синергетической парадигмы современной постнеклассической науки. Существенно более важным для проблемы образования является усвоение студентами нелинейного способа мышления, избавления от повсеместного доминирования линейного мышления. А. Эйнштейн указывал, что «... истинные законы не могут быть линейными».
Кардинальным в синергетическом познании процессов самоорганизации природных систем является понимание неотделимости «порядка и хаоса», их парной дополнительности друг другу. Кризис современного образования является составной частью общего кризиса
науки и общества конца XX века. Он во многом обусловлен отчуждением естественнонаучной, технической и гуманитарной составляющих высшего образования. Неизбежным следствием этого является фрагментарность в понимании окружающего мира, неадекватность реакции на разрушительные тенденции в современном мире. Современный взгляд на проблему образования состоит в глубоком понимании целостности фундаментального естественнонаучного, технического и гуманитарного образования. Именно синергетическое видение мира отражает единство и целостность образования, т.к. оно направлено на выявление сущности процессов самоорганизации систем произвольной природы.
Переход в обучении на целостную - синергетическую концепцию потребует внесения принципиальных изменений в существующие программы фундаментальных дисциплин физики и математики, а также в программы всех базовых дисциплин соответствующих направлений. Так, например, в существующие программы по математике, фактически отражающие ее уровень XIX века, необходимо ввести раздел «Основы нелинейной математики» (бифуркации и катастрофы, фракталы, странные аттракторы, солитоны, устойчивость и т.д.); в программы по физике требуется, в частности, ввести темы: «Время и эволюция», «Порядок из хаоса» и т.д. По математике, физике и основным дисциплинам всех учебных направлений образовательных стандартов необходимо незамедлительно подготовить принципиально новые учебные пособия, опирающиеся на язык аттракторов (инвариантов). Этот базовый язык определяет системную сторону постнеклассической науки и устанавливает ее глубокую связь с фундаментальными принципами самоорганизации современного естествознания в соответствующих предметных областях.
Изложенная выше синергетическая концепция фактически впервые в истории традиционного высшего образования дает великолепный шанс современному университету (классическому и техническому) сделать рывок именно в учебном процессе и тем самым выдвинуться в число действительно элитарных вузов международного уровня. Необходимо особо подчеркнуть, что сущность этого шанса состоит в коренном изменении содержания учебного процесса на основе новой синергетической концепции, а не в технологической перестройке старого учебного процесса, например, в виде известной системы РИТМ, в большей мере похожей на устав караульной службы.
Весьма интересным следствием введения изложенной концепции будет принципиально повышение плотности получаемых студентами знаний за один час учебного времени. Это связано с тем, что учебный процесс в результате перехода на новую концепцию будет в значительной мере освобожден от пустой траты времени на то рассмотрение громадного числа «дико частных случаев» различных прикладных наук, которое сейчас осуществляется в соответствии с принятой в большинстве университетов системой проведения учебного процесса.
Следует также отметить, что в ряде зарубежных и российских вузов (Штутгартский университет в ФРГ, МГУ, МФТИ и др.) стали понимать выдающуюся роль синергетической концепции в формировании специалистов новой генерации. Эти вузы уже начинают вводить синергетическую концепцию в учебный процесс. Напомню также, что эта новая концепция естественно-научного образования рекомендована в качестве единой унифицирующей научной основы «Государственного образовательного стандарта России» по циклу фундаментальных дисциплин по всем техническим и гуманитарным специальностям.
Итак, казавшиеся многие годы бесперспективными попытки поиска унифицирующих научных принципов неожиданно получили эффективное решение в форме синергетической парадигмы современного естествознания. Методы синергетики таят в себе необычно богатые возможности с точки зрения современного образовательного процесса.
Дисциплины направления «Синергетика и системный анализ»
Основоположник синергетики Г. Хакен определял ее следующим образом: «Я назвал новую дисциплину «синергетикой» не только потому, что в ней исследуется совместное действие многих элементов систем, но и потому, что для нахождения общих принципов,
управляющих самоорганизацией, необходимо кооперирование многих различных дисциплин». Отсюда следует, что в рамках нового направления должен быть построен, с одной стороны, процесс кооперативного взаимосодействия многих учебных дисциплин, а с другой организовано тесное сотрудничество ученых и специалистов разных областей знания.
«Синергетика и системный анализ» это междисциплинарное системообразующее направление, включающее в себя разнообразные разделы современного естествознания, в том числе: «Нелинейная физика», «Неравновесная термодинамика», «Статистическая физика», «Основы нелинейной динамики», «Хаотическая динамика», «Теория устойчивости и бифуркаций», «Теория катастроф», «Теория игр», «Синергетика и теория самоорганизации», «Основы качественной теории динамических систем», «Концепции современного естествознания», «Теория информации и самоорганизации», «Хаос и порядок», «Теория сложных систем», «Синергетическая теория управления», «Самоорганизация биологических и экологических систем», «Синергетика экономических и социальных процессов», «Философские проблемы синергетики» и др.
Разумеется, что это только приблизительный блок базовых дисциплин современных наук, которые должны изучаться в рамках указанного направления. В зависимости от сложившихся традиций и особенностей соответствующего университета указанный перечень дисциплин может меняться и конкретизироваться. Важно подчеркнуть взаимосодействующий, синергетический характер учебного процесса в рамках этой фундаментальной концепции. Итак, совершенно очевидно, что в настоящее время назрела насущная потребность перехода на синергетическую концепцию высшего образования.
Литература
1. Хакен Г Синергетика. - М.: Мир, 1980.
2. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. - М.: Наука, 1986.
3. Климонтович Н.М. Без формул о синергетике. - Минск: Вышэйшая школа, 1986.
4. Моисеев Н.Н. Алгоритмы развития. - М.: Наука, 1987.
5. Колесников А.А. Синергетическая теория управления. - М.: Энергоатомиздат, 1994.
УДК 519.24
Вовк С.П.
Использование динамических моделей и нечеткой ситуационной модели управления для организации процесса обучения
Для принятия достаточно обоснованных решений по управлению таким сложным объектом, каковым является “педагог-студент”, необходима разработка количественных моделей, адекватно отражающих организацию процесса обучения. Организация предполагает планирование, прогнозирование, принятие решений (ПР) по управлению. При этом возникает проблема многошагового ПР в условиях многокритериальности оценок.
В силу специфики объекта построение точной математической модели, пригодной для практической реализации, практически невозможно. Все попытки абстрагирования от некоторых параметров в целях получения более простой модели привели к построению моделей, неадекватных объекту управления.
Поэтому предлагается произвести построение модели управления объектом на основе моделирования действий опытного педагога по планированию, прогнозированию учебного процесса, контролю знаний как отдельного студента с имеющимся у него уровнем знаний и личностных особенностей, так и для устойчивых классов студентов, обладающих с точки зрения преподавателя сходными параметрами и для обучения которых преподаватель традиционно применяет одинаковую технологию обучения.
