Системный анализ деятельности специалиста в области программной инженерии Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Educational Technology & Society 11(4) 2008

ISSN 1436-4522

Системный анализ деятельности специалиста в области программной инженерии

Н.К.Нуриев, зав. кафедрой информатики и прикладной математики, Казанский государственный технологический университет, профессор, д.п.н., ул. К.Маркса, 68,

г.Казань, 420015, (843)2314119 nurievnk@mail.ru

Л.Н. Журбенко, профессор, кафедра высшей математики, Казанский государственный технологический университет, д.п.н., ул. К.Маркса, 68, г.Казань,

420015, (843)2314003 artem501@list.ru

С. Д.Старыгина, зав.лаб. САПР, кафедра конструирования одежды и обуви, Казанский государственный технологический университет, ул. К. Маркса, 68, г.Казань, 420015, (843)2922048 svetacd kazan@mail.ru

АННОТАЦИЯ

В развитии инженерные проблемы все более усложняются, и общество предъявляет новые и строгие требования к качеству владения компетенцией инженером. В контексте сказанного, актуализировалась потребность в системах подготовки, основанных на компетентностном подходе. Очевидно, для проектирования таких систем требуется провести анализ деятельности инженера с целью поиска ответов на вопросы. Какие факторы (параметры) определяют эффективность деятельности инженера? Какие инвариантные составляющие можно выделить в проектно-конструктивных способностях инженера? Что означает полнота и целостность знаний в рамках компетенции? Как построить многопараметрическую (квалиметрическую) шкалу отношения, чтобы оценить качество владения компетенцией инженером? Как измерить сложность проблем и определить компетентность инженера? Каково содержание, т. е. состав и сложность задач компетенции инженера в области программной инженерии?

In development engineering problems more and more become complicated, both the society makes new and strict demands to quality of possession of the competence the engineer. In a context told, the need for the systems of preparation based on the competent approach was staticized. Obviously, for designing such systems it is required to lead the analysis of activity of the engineer with the purpose of search of answers to questions. What factors (parameters) define efficiency of activity of the engineer? It is possible to allocate what invariant components in design-constructive abilities of the engineer? What completeness and integrity of knowledge within the limits of the competence means? How to construct multipleparameter a scale of the attitude, to estimate quality of possession of the competence the engineer? How to measure complexity of problems and to define competence of the engineer? What maintenance, i.e. structure and complexity of problems of the competence of the engineer in the field of program engineering?

Ключевые слова

системный анализ, инженер, компетенция, компетентность, деятельность the system analysis, the engineer, the competence, competence, activity

Проблема и механизмы ее успешного решения через деятельность

Жизненное пространство человека заполнено (состоит) множеством взаимосвязанных и взаимодействующих объектов (лат. objection - предмет). Обычно объектом называют некоторую обособленную (инкапсулированную) сущность, обладающую определенным комплексом свойств. Каждое свойство объекта проявляется при его взаимодействии с другими объектами, т. е. как объект воздействует на окружающие объекты и как сам реагирует на их воздействия (рис. 1).

Рис. 1. Модели объектов X и У и их взаимодействия

Отметим, что объект X при взаимодействии с объектом У может проявлять одни свойства, а при взаимодействии с другим объектом (например, с 2) другие.

Человеческая деятельность, как процесс, в основном направлена:

• на изучение свойств объектов и их связей;

• на создание, организацию и поддержание непротиворечивых искусственных процессов с целью получения продукта (информационного, материального, энергетического) через синтез технологий по организации, введению ресурсообменных взаимодействий между различными объектами;

• на управление внешними естественными и искусственными процессами с

целью ликвидации противоречий, возникающих между

взаимодействующими объектами образующими эти процессы.

Таким образом, в целом если рассматривать деятельность инженера, то она посвящена решению проблем, связанных с вопросами создания объектов с заданными свойствами, с устойчивым поддержанием их эффективного функционирования, а также с урегулированием конфликтных ситуаций во взаимодействиях объектов, участвующих в процессах.

Методология инженерной деятельности, как наука об организации, введение, получение результатов требуемого количества и качества через деятельность призвана ответить на следующий основной вопрос. Как этот синтез осуществить и как это целенаправленное взаимодействие между объектами лучше с точки зрения определенных критериев организовать, а также получить требуемый результат.

Обладая этой методологией и знаниями о жизненном пространстве, инженер через свою деятельность на своем рабочем месте трансформирует поток проблем, требующих решения в поток результатов, тем самым, преобразуя в целом жизненное пространство человека.

Рассмотрим ряд определений понятия «проблема», которые можно встретить в различных источниках.

1. «Под проблемами обычно понимают противоречия, требующие разрешения, это своего рода трудности по преодолению трудностей» [Лапыгин Ю.Н., 2006].

2. «Проблема - понятие, характеризующее разницу между действительным и желаемым состоянием объекта» [Фатхутдинов Р.А., 2001].

3. «Проблема - теоретический или практический вопрос, требующий разрешения, исследования» [Советский энциклопедический словарь, 1982].

4. «Проблема - ведущее противоречие цели и ситуации, определяющее движение или изменение ситуации в направлении цели. Иначе говоря,

проблема — это противоречие, требующее первоочередного разрешения» [Лафта Дж.К., 2002].

5. «Наличие проблемы - критическое рассогласование между желаемым положением и реальным» [Лафта Дж.К., 2002].

6. Проблема - это система, состоящая из противоречий факторов

внутренней и внешней среды, проявляющихся в

неудовлетворительности совокупности связей, которая сдерживает достижение цели [Лапыгин Ю.Н., 2008].

Определить проблему как систему можно весьма условно, т.к. проблема, как правило, не обладает устойчивостью.

Проблема - это скорее организация (временная) состоящая из взаимодействующих объектов с противоречиями относительно целеполагания объектов различной природы.

Известно, что одни люди успешно решают проблемы, другие нет. При этом для решения проблем все люди используют один и тот же механизм, основанный на проектно-конструктивной (ПК) деятельности [Лешкевич Т.Г., 2006].

В целом, ПК деятельность (теория деятельности [Леонтьев А.Н., 2005], [Рубинштейн С.Л., 1958]) делится на внутреннюю (умственная деятельность в когнитивной сфере) и внешнюю (в реальной среде), при этом соблюдается принцип «единства сознания и деятельности [Рубинштейн С.Л., 1958] и установлена «общность строения внутренней и внешней деятельности» [Леонтьев А.Н., 2005]. На рис. 2 показана принципиальная схема взаимодействия процессов внутренней и внешней деятельностей, связи между процессами изображены с помощью стрелок.

Рис. 2. Схема взаимодействия процесса внутренней и внешней деятельностей

На рис. 3. показана схема этого механизма решения проблем инженером через ПК деятельность.

Проблема

Проблема

ликвидирована

Деятельность

ПРОЦЕСС (ПРОЕКТИРОВАНИЕ)

Проект - Деятельность Проект -

1 план проблемы 2 конструкт решения проблемы

Деятельность

Проект -

2 результат

исполненный

в жизненном

пространстве

решения

проблемы

Рис. 3. Инвариантная схема механизма трансформации инженером проблемы в решение проблемы (ликвидация проблемы через ПК деятельность)

Из рис. 3 следует, что ПК деятельность это комплекс, состоящий минимум из трех различных фаз работ (блоков операций), т. е. сначала проблема формализуется (понимается) человеком (первая фаза работ - блок 1), затем конструируется решение проблемы (вторая фаза работы - блок 2) и только потом исполняется (третья фаза работ - блок 3).

Разумеется, со временем формы и содержание работ были в определенной мере формализованы как множество подходов, принципов, методов, методик, организации и ведения деятельности в определенной предметной области и это составило основу методологических знаний по решению проблем в этой области. В целом, системный анализ - это методология решения проблем, основанная на структуризации (композиция и декомпозиция) систем и количественном сравнении альтернатив по разным критериям превосходства.

Таким образом, по ходу истории человечество накопило опыт решения проблем в разных областях деятельности. Обобщенный опыт взаимодействия человека со средой стал причиной становления системы знаний (теоретических как мировоззренческих, методологических как деятельностных).

Разумеется, необходимым условием успешной деятельности человека в любой области, является наличие (обладание) у него знаний, как общих, так и специальных (в области решаемых проблем), но этого недостаточно. Достаточным (с определенной надежностью) условием успешного решения человеком проблемы, является развитость его способностей, которые рассматриваются в контексте деятельности как личностные технологии, сформированные у него в своей когнитивной сфере для поддержки внутренней деятельности. Итак, только знания в сочетании со способностями являются необходимыми и достаточными условиями решения проблем с определенной надежностью.

В частности, успешность ПК деятельности инженера по решению проблем в определенной области деятельности зависит от знаний и уровня развития ПК способностей по решению проблем в этой области. На рис. 4 показано соответствие блоков деятельности (фаз работ) и поддерживающих их способностей. Таким образом, при декомпозиции ПК способности можно представить как комплекс ПК=<А, В, С>, где А - способности инженера формализовать проблему, В -способности инженера построить конструкт решения в когнитивной сфере и С -способности реализовать (исполнить) это решение в реальной среде.

Вывод: различие людей (по критерию успешности их деятельности) состоит в том, что они имеют разные уровни развития ПК способностей и разный опыт (знания) решения подобного рода проблем. Следовательно, для успешной деятельности человека по решению проблем из какой-то предметной области необходимо иметь:

1. Высокий уровень развития ПК способностей (личностных технологий или АВС - способностей) во всех операциях деятельности.

2. Накопленный опыт (знания в полноте и целостности) решения проблем вообще и подобных проблем в частности.

Знание, как накопленный опыт решения проблем

Теоретические

знания

О

Методологические

знания

Рис. 4. Схема механизма трансформации инженером проблемы в решение проблемы с констатацией основных, влияющих на успех факторов

Чтобы понять механизм ПК деятельности инженера по блокам операций, рассмотрим модель взаимодействия инженера как субъекта (объекта 2) с проблемой (информационным объектом Я) определенной сложности (рис. 5).

Каждая проблем имеет свою сложность, т.е. сложность проблемы это ее инвариантное свойство, как информационного объекта (артефакта). В рамках этого артефакта рассматривается конфликтная ситуация между объектами X и У, следовательно можно говорить о сложности комплекса взаимосвязанных противоречий между объектами X и У (обозначим в артефакте эту сложность через А1). Разумеется, объективно существует определенный конструкт (алгоритм, технология) решения этого противоречия (в артефакте этот конструкт определенной сложности, обозначим сложность конструкта решения через В1). Очевидно, если воздействовать на объекты X и У в реальной среде через другие объекты согласно конструкта решения сложности В1, то конфликтную ситуацию можно ликвидировать (сложность ликвидации конфликтной ситуации в артефакте в реальной среде обозначим через С1).

А=Ж(знаний) способность понять, т.е. формализовать проблемы в когнитивной сфере

А1

сложность

противоречия

(конфликтной

^итуации)

В=Ж(знаний) способность построить конструкт решения

С=Ж(знаний)

способность

реализовать

конструкт

сложность конструкта решения (алгоритма решения)

С1

сложность

реализовать

конструкт

решения

Рис. 5. Модель взаимодействия проблемы как информационного объекта Я с

инженером (объектом Z)

В целом, артефакт Я - имеет объективную сложность типов А1, В1, С1. Допустим, мы умеем оценивать значения параметров А1, В1, С1 в какой-то шкале сложности объектов, тогда каждому объекту (артефакту) мы можем поставить в соответствие его сложность, т. е.

объект Я « сложность объекта Я (А1, В1, С1).

Рассмотрим инженера (объект Ъ), который должен «преодолеть» сложность объекта Я, т.е. трансформировать проблему в решение проблемы. С этой целью он начинает деятельность (процесс) с блока операции А, т.е. инженер должен понять проблему через ее формализацию в своей когнитивной сфере. В меру своего развития инженер обладает личностной технологией типа А (способностью определенного уровня развития формализовать проблему, опираясь на знания, о том, как это делают другие). Итак, формализационные (А) способности стохастически связаны со знаниями, т. е. можно записать, что значение величины уровня развития А-способностей зависит от уровня знаний того, как это делают другие, или коротко можно записать эту стохастическую связь в виде функции Л=Г(знания). Аналогичные рассуждения приводят к тому, что каждый инженер обладает способностями типа В=Г(знания) и С=Г(знания), которые дают возможность в целом трансформировать проблему в решение проблемы.

В контексте наших рассуждений у нас есть инженер, обладающий способностями А, В, С типов (АВС-способностями) с определенными уровнями их развития, т.е. инженер со способностями Л=Г(знания), В=Г(знания), С=Г(знания). Также у нас есть проблема определенной сложности, т.е. объект ЩА1, В1, С1). Разумеется, вероятность (надежность) решить проблему у инженера велика, если выполняется система из трех условий:

1) Уровень развития его способностей типа А превосходит уровень сложности типа А1 объекта Я.

2) Уровень развития его способностей типа В превосходит уровень сложности типа В1 объекта Я.

3) Уровень развития его способностей типа С превосходит уровень сложности типа С1 объекта Я.

В целом, инженер (объект Ъ) успешно трансформирует проблему (объект Я) в решение, если уровень развития АВС-способностей объекта Ъ будет выше уровня А1В1С1 - сложности объекта Я.

Создание профессионально - деятельностной модели инженера

Как уже отмечалось, в теории деятельности [Леонтьев А.Н., 2005],

[Рубинштейн С.Л., 1958] различают внутреннюю и внешнюю деятельности. В отношении этих важных форм активности человека выдвигаются два основных тезиса.

1. Деятельность внутренняя имеет принципиально то же строение, что и внешняя, и отличается лишь формой протекания. Это значит, что деятельность внутренняя тоже побуждается мотивами, сопровождается эмоциями (не менее, а часто и более острыми), имеет свой операциональный состав. Различие состоит лишь в том, что действия проводятся не с реальными предметами, а с их образами, и продуктом служит образ-результат.

2. Деятельность внутренняя проистекает из внешней путем ее интериоризации, так что для успешного воспроизведения какого-то действия в уме нужно обязательно освоить его реально и получить реальный результат. Вместе с тем при интериоризации деятельность внешняя, принципиально не изменяя свое строение, сильно трансформируется; особенно это относится к ее операциональной части: отдельные действия или операции сокращаются, иные из них выпадают вовсе, и весь процесс проистекает намного быстрее.

В кибернетике, в общей теории систем (тектологии) понятие организации связывается с неустойчивой упорядоченностью, подвижностью, изменчивостью системы.

Таким образом (дискретно), достаточно развитую и развивающуюся организацию можно представить как последовательность, состоящую из «стоп-кадров» систем. В свою очередь, чтобы определить любую систему необходимо задать:

1. Состав системы, т.е. множество элементов, составляющих систему.

2. Закономерности, в частности, и в целом структуру взаимосвязей между элементами системы.

3. Правила функционирования и механизмы достижения состояния целеполагания системы.

В качестве основных свойств системы выделим:

1. Эмерджентность (целостность) - свойство системы, которое

принципиально не сводиться к сумме свойств элементов, составляющих систему.

Робастность (свойство) - способность сохранять частичную

работоспособность (эффективность) при отказе отдельных элементов или подсистем.

Сложность - свойство системы, которое характеризуется тремя основными признаками: свойствами робастности и эмерджентности и наличием неоднородных связей.

В методологии SADT (Structured Analysis and Design Technique) [Кознов Д.В., 2004] предназначенной для организации, ведения, диагностики качества результатов в проектно-конструктивной деятельности, функциональная модель системы представляется через диаграмму SADT (рис. 6).

Управление (С)

2.

3.

Вход (I)

ПРОЦЕСС

как ваимодействие объектов

Выход (О)

I к

Механизм (М)

Рис. 6. Инвариантная функциональная модель системы

Таким образом, в качестве определяющих систему как функционирующую сущность можно рассмотреть комплекс факторов - параметров (параметры порядка [Хакен Г., 1980]) <1, С, М, 0>, где I - входной поток в систему, С - управление системы, М - механизм ее функционирования, О - выходной поток (результаты) функционирования системы. Результаты соединения (совместного взаимодействия) этих параметров проявляются в соответствии с законами синергетики [Хакен Г., 2003]:

1. Эффект полученный в результате соединения двух и более систем, больше или меньше простого сложения.

2. Существует такой набор элементов, при котором потенциал (возможности) системы будет больше простой суммы потенциалов, входящих в нее элементов, либо существенно меньше.

Меру (матрицу) Э синергетического взаимодействия параметров порядка можно выразить через конструкт эффективности функционирования системы, т.е.

Э = Функция (С, М) = Г(С, М).

При этом предполагается, что внутренняя структура организации системы остается неизменной (постоянной) и поэтому в конструкте метрики эффективности функционирующей системы в этой модели не учитываются. Грубо говоря, модель системы не учитывает развитие этой системы.

В рамках этой модели рассмотрим профессиональную деятельность человека, которую представим как инвариантную деятельностную модель специалиста (профессионально-деятельностная модель (ПД - модель) специалиста (рис. 7).

(I) (У) 1 Способности, как личностные технологии г

Профессиональная (О)

Поток деятельность Поток

профессиональных > проблем к результатов

из кластера К (М) Ресурсы, как вспомогательные средства

Рис. 7. Инвариантная профессионально-деятельностная модель (ПД-модель)

инженера

ПД-модель действует следующим образом: на вход I поступает поток профессиональных проблем из области К (кластера К), который в зависимости от состояния факторов (У) и (М) трансформируется в поток результатов с разными значениями показателей эффективности, т.е. значения показателей эффективности (Э) определяются состоянием факторов У и М. Эту зависимость коротко запишем как конструкт показателя эффективности, т. е.

Э=К[ПД (У, М)]. (1)

Проведем анализ влияния факторов У и М на значения эффективности результатов труда специалиста в его профессиональной деятельности.

Анализ влияния фактора способности на эффективность деятельности

В философии науки [Лешкевич Т.Г., 2006] в качестве естественных и инвариантных способностей человека, обеспечивающего поддержку любой деятельности рассматривая проектно-конструктивные (ПК) способности. Как показано в ряде работ [Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д., 2007], [Нуриев Н.К., Абуталипова Л.Н., Старыгина С.Д., 2007], [Нуриев Н.К., Старыгина С.Д., 2007] ПК способности представимы как синергетическая кооперация А -формализованных, В - конструктивных, С - исполнительских способностей, т.е. ПК способности это синергетическая триада АВС - способностей, поддерживающая любую деятельность (рис. 8).

Рис. 8. Декомпозиция деятельности специалиста по фазам работ в функциональной модели

По методологии SADT человек любую проблему трансформирует в решение, используя каскадную (водопадную) модель проектирования. Заранее следует отметить, что здесь нет противоречия со спиральной моделью проектирования, т.к. каскадная модель рассматривается как один виток спиральной модели проектирования. Таким образом, каскадную модель, позволяющую трансформировать проблему в решение проблемы можно рассматривать как линейный прототип спиральной модели проектирования.

Известно [Дружинин В.Н., 1995], [Кулагин Б.В., 1984], [Шапарь В.Б.], что в психологии различают общие и специальные способности. АВС - способности из-за своей инвариантности в поддержке любой деятельности независимо от предметных областей являются общими и специальными способностями одновременно.

Таким образом, в профессиональной деятельности АВС-способности являются естественными, инвариантными, общими, специальными, и составляющими синергетический комплексом способностями, т. е. ключевыми способностями, уровень развития которых при наличии ресурсов определяет эффективность деятельности специалиста. Из сказанного следует, что конструкт показателя эффективности (1) можно уточнить и записать следующим образом:

Э=К[ПД <А, В, С>, М)], (2)

где скобки <•> означают наличие в конструкте синергетического комплекса.

В рамках ПД-модели рассмотрим основные закономерности, связывающие АВС-способности инженера. Эти закономерности могут быть представлены как утверждения, и они имеют особое значение при подготовке и переподготовке инженеров. Каждое утверждение - это статистически неопровергнутая гипотеза, сделанная на большой выборке, т. е. утверждения в рамках условия опыта, претендуют на истинность с надежностью 0.95 (гипотезы проверялись с уровнем значимости у = 0.05).

Утверждение 1 (об интеллектуальной ориентации). Каждый инженер имеет устойчивый порядок доминирования АВС-способностей в кластере К.

Комментарий. На рис. 9 показаны шесть гистограмм соответствующих типам инженеров с разными комбинациями доминирующих способностей.

Наименования типа специаль ности

Комбинации и доминирующими свойствами

Формализаторы

Конструктивисты

Реализаторы

(исполнители)

15

<и

т

с

о

н

ю

о

с

о

п

с

и

в

з

а

р

и

н

во

р

Ранги АВС

А

В

С

Ранги ВАС

А В

С

Ранги САВ

А

В

С

Ранги АСВ

А

В

С

Ранги ВСА

А

В

С

Ранги СВА

А

В

С

Рис. 9. Г истограмма с разными комбинациями доминирующих АВС -

способностей

Разумеется, при подготовке инженеров для определенной деятельности и в процессе самой деятельности происходит рост уровня развития АВС способностей, но с вероятностью 95% порядок доминирования АВС способностей остается неизменным [Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., 2006].

Таким образом, мала вероятность того, что формализаторы станут конструктивистами, а исполнители формализаторами и т.д., т.е. АВС-способности можно развить, но порядок доминирования их в каждом инженере не изменится.

Утверждение 2 (о развитии общих и специальных АВС-способностей). По мере развития способностей средняя величина разницы между уровнями АВС-способностей как общих и специальных остается неизменной.

Комментарий. На рис. 10 приводится графическая интерпретация этого утверждения.

к к Уровни развития АВС - способностей

А

В С

А

А

В

С

Уровни развития АВС - общих способностей

Уровни развития АВС - специальных способностей

Рис. 10. Модель взаимного развития общих и специальных АВС-способностей

Это утверждение выявляет закономерность сбалансированного развития специалиста, т.е. состояния мировоззренческого (общего) профессионального (специального) уровня развития АВС-способностей взаимозависимы. Таким образом, рост АВС-специальных способностей приводит к росту АВС-общих способностей (разумеется, обратное утверждение неверно).

Приведем еще три утверждения, которые проверялись на студенческих группах (не мене 20 человек в каждой) инженерных специальностей в течение семи лет, в трех вузах (КГТУ (КХТИ), АГНИ (АЛНИ), Академия управления «ТИСБИ»). В конечном счете, эти утверждения достаточно просто проверяемы и в других регионах России.

Утверждение 3 (о количестве формализаторов). С вероятностью не менее 0,85 (85%) можно утверждать, что среднее количество формализаторов в группе не превышает 6% от общего количества обучающихся в группе.

Утверждение 4 (о количестве конструктивистов). С вероятностью не менее 0,85 можно утверждать, что среднее количество конструктивистов в группе (группа рассматривается как команда) не превышает 60%.

Утверждение 5 (о количестве реализаторов). С вероятностью не менее 0,85 можно утверждать, что среднее количество реализаторов в группе не превышает 40%.

В целом, значения этих цифр являются инструментальным средством при реализации дифференциального подхода в учебном процессе в дидактических (особенно ШеЬ-дидактических) системах.

Анализ влияния фактора ресурсы на эффективность деятельности

Очевидно, что ни в каком процессе, в том числе в деятельности, невозможно отделить технологию от ресурсов [Нуриев Н.К., Иванов В.Г., 2005], т.е. в деятельности способности как личностные технологии это есть предписания (рецепты) использования ресурсов для решения проблем. В деятельности одним из видов ресурсов является система знаний (методологические, теоретические) [Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., 2006], в частности о предметной области и в целом о мире.

На рис. 11 приводится кластеризация системы знаний с точки зрения использования в деятельности в качестве ресурсов в составе личностных технологий специалиста. В качестве других видов ресурсов рассматриваются материальные, временные и энергетические.

В целом, ресурсы из любого кластера системы знаний характеризуются, полнотой (POL) и целостностью (CHL) интериоризованных знаний об объектах, их связях, процессах и фактах по решению проблем в рамках кластера проблем К.

Т аким образом, POL и CHL это показатели интериоризованности ресурсов (знаний) по решению проблем из кластера К.

Рассмотрение полноты (POL) и целостности (CHL) как метрик интериоризации знаний вне какого-то кластера проблем К лишено смысла, т. е. например, можно говорить о значениях параметров POL, CHL знаний в рамках определенной учебной дисциплины, определенного курса, определенной специальности и предметной области. Очевидно, POL это мера знаний всего (полнота знаний) в рамках кластера К, а CHL - это мера структурированности этих знаний, также в рамках этого кластера К.

Разумеется, полнота, и целостность как свойства знаний могут рассматриваться только вместе, организуя базу знаний (паттерн) в когнитивной сфере, самоорганизуясь также в синергетическую пару по мере развития специалиста.

(У) Способности как личностные технологии

У А Г ) В Г !С

(I) Деятельность (O)

W Поток специалиста W Поток

профессиональных проблем А А А А 1 1 1 і POL к > kCHL результатов

и

к

с

е

ч

и

т

е

г

р

е

н

“І 2 Теоретические 3 Методологические

і знания знания

Знания - как вспомогательные средства, используемые в личностных технологиях специалиста по решению проблем

я

и

н

а

н

З

I_________I__________I__________L.

(М)

Ресурсы, как вспомогательные средства поддержки деятельности

1

Рис. 11. Модель использования различных кластеров знаний в деятельности

специалиста

Таким образом, ресурсы М=<РОЬ, СЫЬ> при наличии достаточного уровня развития АВС способностей определяют эффективность деятельности специалиста по решению проблем в рамках кластера К.

Очевидно, эти самоорганизующиеся синергетические комплексы <А,В,С> и <РОЬ, СЫЬ> в результате деятельности специалиста организуют новый синергетический комплекс с качественно новыми свойствами. Исходя из конструкта (2) структуру комплекса определяющего эффективность деятельности специалиста в наших обозначениях запишем следующим образом:

Э=ЩПД(<<А, В, С>, <POL, CHL>>)]. (3)

В целом конструкт (3) определяет модель эффективности деятельности инженера (модель ЭДС) в кластере К.

Техники диагностики состояния метрик показателей А, В, С проводятся в

работах [Нуриев Н.К., 2005], [Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д., 2007], т.е. это техники диагностики с помощью тестов способностей и дидактических тестов.

Графическое представление состояния обладания компетенцией (шкала качества владения компетенцией) можно представить на лепестковой диаграмме (рис.12). На этой диаграмме представлены качество владения компетенцией двух инженеров и1 и И2.

Рис. 12. Модель состояния уровня развития компетенции двух будущих

инженеров Ш и Ш

Разумеется, по этим диаграммам можно сделать вывод, какой инженер более востребован и конкурентоспособен.

Анализ содержания компетенции и компетентность специалиста в области программной инженерии

Специалист в области программной инженерии «проживает» множество жизненных циклов своих программных продуктов. Как уже отмечалось, деятельность по проектированию программного обеспечения (ПО) информационной системы (ИС) состоит из внутренней (в когнитивной сфере) и внешней (в реальной и виртуальной среде) деятельностей по созданию программного продукта (рис. 13).

Методология

Рис. 13. Модель декомпозиции деятельности на внутреннюю и внешнюю

Проведем анализ внешней деятельности инженера при проектировании ПО ИС. На рис. 13 эта деятельность инженера выделена овалом и окрашена. В целом, полный цикл работ по созданию ПО можно во времени разделить на четыре фазы, в течение которых происходят определенные работы: фаза с работами

«Исследование»; фаза с работами «Уточнение»; фаза с работами «Построение»; фаза с работами «Развертывание». Внутри каждой фазы инженеру предстоит выполнить разные виды работа (рис. 13). Причем фаза - это промежуток времени между двумя основными вехами - моментами принятия важных решений о продолжении разработки.

На рис. 14 показаны четыре фазы, в промежутках которых преобладают разные виды (деятельности) работ.

Фаза с работами “ИССЛЕДОВАНИЕ”

Рис. 14. Схема организации деятельности по проектированию ПО ИС

(спиральная модель)

Так как получаемый программный продукт является исключительно эксклюзивным, инженеру по ходу проектирования приходится решать массу творческих задач внутри каждого вида работ. Итак, состав задач компетенции инженера по разработке ПО ИС включает следующий комплекс основных задач (рис. 15).

Комплекс задан разработки ПО ИС

Комплекс задач Комплекс задач

фазы фазы

“Исследование” “Построение”

Комплекс задач Комплекс задач

— фазы — фазы

“Уточнение” “Развертывание”

Рис. 15. Декомпозиция комплекса задач в рамках компетенции

Фаза с работами “ИССЛЕДОВАНИЕ”

ЗАДАЧИ

Исследование рынка ПО Обсуждение требований

по теме заказа заказа

Поиск подобных систем

Оценка объемов работы и стоимости системы

Оценка требуемого качества системы

Оценка требуемого времени реализации

Оценка требуемой “мощности” команды

Требования к концепту системы

Требования к конструкту системы

Требования к функционир ов анию приложения

Требования к базам данных

Требования к интерфейсу

Требования к “риску” (штрафные санкции)

Требования по срокам и ограничения по бюджету

Рис. 16. Комплекс задач фазы «Исследование»

Рис. 17. Комплекс задач фазы «Уточнение»

Эскизное Кодирование -

проектирование пр ограммир ов ание

LАнализ -Процедурное (П)

проектируемой (процессное)

системы

. Каноническое проектирование ИС

.математическое моделирование

шлинейное и нелинейное программирование

.динамическое программирование

шзадачи теории игр

.эвристическое и с тохас тическое моделирование

_ имитационное моделирование

Структурный системный анализ (методология)

Объектно-ориентир ов анный системный анализ (методология)

СБОРКА СИСТЕМНІ

тестирование каждого блока системы на

программирование

L Языки

программирования Паскаль, '

Байсик,

Фортран,

Си,

Кобол,

Пролог

Объектно-

ориентированное

(ОО)

программирование

—методология быстрой разработки ПО RAD

L инте грированные среды разработки и программирования (среда, классы объектов, язык)

1С, MS Office DELPHI, JAVA,

VB.NET, Cu# l_ экстремальное программирование

L инте грированные среды разработки и программирования

работоспособность и интеграция блоков в единую систему

-Ручная сборка

■Автоматизированная

сборка

L CASE среды

L корпоративные ИС типа Rational Rose

Рис. 18. Комплекс задач фазы «Построение»

Фаза

“РАЗВЕРТЫВАНИЕ”

Тестирование функционирования ПО ИС

ЗАДАЧИ

Тестирование

документации

—Внутреннее (разработчики) тестирование

(а - тестирование)

— Модульное тестирование

.план тестирования методом

“черного ящика”

план тестирования методом “белого ящика”

_ Интеграционное тестирование (интеграция модулей)

план тестирования методом

“черного ящика”

план тестирования методом “белого ящика”

—Внешнее (независимое) тестирование (Р - тестирование)

_ системное тестирование (тестирование функциональности)

— выходное тестирование (тесты на качество товара)

—Приемочное (заказчик + подрядчик) тестирование

|_ соответствия требованиям

_ тестирование на полноту документации

_ тестирование на целостность документации

_ тестирование на соответствие документации ПО и ГОС

_ тестирование на удобство использования документации

_ создание базы проблем выявленных при тестировании

Анализ

результатов

“ работоспособности

— стрессов

— предельного объема вводимых данных

— конфигурации различных технических средств

— совместимости

— защиты

— требуемой памяти

“ производительности

“ настройки

— надежности

“ средств восстановления при отказе

— удобства обслуживания

— программной документации

“ психологических факторов

удобства

эксплуатации

Рис. 19. Комплекс задач фазы «Развертывание»

Как уже было сказано, внутренняя деятельность как процесс протекает в когнитивной сфере инженера.

На фоне четырех фаз во внешней деятельности инженера при создании ПО ИС можно выделить три фазы работы во внутренней деятельности:

1) фаза «Формализации», т.е. в этом интервале времени в когнитивной сфере инженера происходит решение комплекса задач по формализации проблемы;

2) фаза «Конструирование» на этой фазе решаются задачи по созданию конструкта (алгоритма) решения проблемы;

3) фаза «Исполнение» на этой фазе происходит реализация решения задач во внешней (виртуальной, реальной) среде.

Компетенция - это способность решать проблемы в актуальном режиме в определенной области деятельности.

Инженер может обладать компетенцией, а может не обладать. Обладание компетенцией в области программной инженерии проявляется во внешней деятельности, как умение решать комплекс профессиональных задач на каждой фазе проектирования ПО ИС. При этом одни задачи инженер решает хорошо, другие неважно.

Рассмотрим внутреннюю деятельность инженера на фоне внешней деятельности по ходу процессе решения проблемы проектирование ПО ИС, которая сводится к решению комплекса взаимосвязанных задач (рис. 20). Условно разделим множество задач на три кластера задач, т.е. кластер задачи посвященных формализации проблемы (кластер задач типа А); кластер задач, посвященных конструированию решения проблемы (кластер задач типа В) и кластер задач, посвященных исполнению решения проблемы (кластер типа С).

Г'ЙррЬ№ЛШ

Рис. 20. Внутренняя деятельность инженера по решению задач на фоне внешней

деятельности

В целом, весь комплекс требующих решения задач составляет содержание проблемы: спроектировать ПО ИС. Процесс решения этих задач через внутреннюю деятельность инженера на диаграмме 8АБТ выглядит так, как показано на рис. 21.

Рис. 21. Решение задач проектирования ПО ИС во внутренней деятельности

инженера

Обладать компетенцией инженера можно на разном качественном уровне, т.е. можно обладать знаниями и иметь развитые способности достаточные только для решения несложных задач, а можно обладать знаниями и иметь развитые способности достаточные для решения самых сложных профессиональных задач. На рис. 22 приведены профили 81, 82, 83 трех инженеров. При этом инженер 81 не обладает компетенцией (обладает только частью компетенции); 82 - обладает компетенцией инженера, но не компетентен; 83 - компетентный инженер.

10

ч 7

I * !ё

с 5

^ Л я ^

п г_

ё 5

0 С

1 £

8 3

81

J 8 2

Порог сложности задач, определяющих качество обладание компетенцией на уровне компетентности

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Перечень задач из трех кластеров (А, В, С), охватывающих по смыслу полный цикл работ по проектированию ПО ИС

9

8

6

4

3

2

1

Рис. 22. Состояние обладания компетенцией и компетентностью

Таким образом, для того, чтобы инженер обладал компетенцией необходимо, чтобы он мог обязательно решать полный перечень задач (задачи, решаемые в рамках четырех фаз проектирования ПО ИС) хотя бы первого уровня сложности. Обладающий компетенцией инженер, который может решать задачи выше определенного порога сложности является компетентным инженером.

На спиральной модели проектирования ПО ИС, факт обладания компетенцией определенного уровня развития и связанное с этим умение решать

профессиональные задачи во внешней среде проявляется следующим образом (рис. 23).

Сложность Сложность

прототипа прототипа

Сложность

прототипа

Сложность

прототипа

Рис. 23. Схема разработки прототипов ПО ИС по возрастанию сложности

Согласно логике построения прототипов, очевидно, прототип 2 более сложный, чем прототип 1, а прототип 3 более сложнее прототипа 2 и т.д. ПО этой же логике для построения прототипа 2 требуется выше уровень развития АВС -способностей и обладание большими объемами знаний, чем для построения прототипа 1 и т.д. Если эти требования на уровне развития способностей и обладания знаниями отобразить как достаточные условия для обеспечения умения решать проблему проектирования ПО ИС, то эту ситуацию можно изобразить на лепестковой диаграмме (рис. 24).

Рис. 24. Соответствие способностей сложности прототипа

Обладание способностями со значениями параметров А, В, С, POL, CHL, характеризующих уровни развития формализационных (А), конструктивных (В) и исполнительских (С) способностей и объемы необходимых знаний-фактов (параметр POL) и знаний-связей (параметр CHL) дают возможность на практике реализовать инженеру соответственно прототип 1, прототип 2, прототип 3 и т.д.

Литература

[Дружинин В.Н., 1995] Психология общих способностей / В.Н.Дружинин. - М.: Педагогика, 1995. - 245 с.

[Кознов Д.В., 2004] Языки визуального моделирования. Проектирование и визуализация программного обеспечения: Учеб. пособие / Д.В.Кознов. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. - 171 с.

[Кулагин Б.В., 1984] Основы профессиональной психодиагностики / Б.В.Кулагин. -Л.: Медицина, 1984. - 216 с.

[Лапыгин Ю.Н., 2006] Основы управленческого консультирования / Ю.Н. Лапыгин.

- М.: Академический проект, 2006.

[Лапыгин Ю.Н., 2008] Системное решение проблем / Ю.Н. Лапыгин. — М.: Эксмо, 2008. - 336 с.

[Лафта Дж.К., 2002] Управленческие решения: Учебное пособие / Дж.К.Лафта. — М.: Центр экономики и маркетинга, 2002. - С. 13.

[Леонтьев А.Н., 2005] Деятельность. Сознание. Личность / А.Н.Леонтьев. - М.: Смысл, Издательский центр «Академия», 2005. - 352 с.

[Лешкевич Т.Г., 2006] Философия науки: Учеб. Пособие / Т.Г.Лешкевич. - М.: Инфра-М, 2006. - 272 с.

[Нуриев Н.К., 2005] Оценка уровня конкурентоспособности специалиста / Н.К.Нуриев // Высшее образование в России. - 2005. - № 12. - С. 109 - 113.

[Нуриев Н.К., Абуталипова Л.Н., Старыгина С.Д., 2007] Концепция

природосообразного проектно-деятельностного профессионального образования / Н.К.Нуриев, Л.Н.Абуталипова, С.Д.Старыгина // Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий: Мат. науч.- практич. конф. -Москва, 2006. - С. 276 - 279.

[Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., 2006] Интеллектуальная ориентация специалиста и закономерности развития его проектно-конструктивных способностей / Н. К. Нуриев, Л.Н.Журбенко // Интеграция образования. - 2006. - № 3. - С. 13 - 17.

[Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., 2006] Методологические основы и технологии обучения инженерной деятельности в университете инновационного типа / Н. К. Нуриев, Л.Н.Журбенко // Телекоммуникации и информатизация образования. - 2006. - № 2 (33).

- С. 55 - 71.

[Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д., 2007] Ключевые способности поддержки деятельности и формализованные условия потенциальной компетентности специалиста / Н.К.Нуриев, Л.Н.Журбенко, С. Д.Старыгина // Вестник Казанского технологического университета. - № 5. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2007. - С. 199-205.

[Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д., 2007] Мониторинг качества подготовки будущего инженера (бакалавра, магистра в компетентностном формате): учеб. пособие / Н.К.Нуриев, Л.Н.Журбенко, С. Д. Старыгина.- Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2007. - 80 с.

[Нуриев Н.К., Иванов В.Г., 2005] Инварианты подготовки конкурентоспособных специалистов / Н.К.Нуриев, В.Г.Иванов // Высшее образование в России. - 2005. - № 5.

- С. 53 - 56.

[Нуриев Н.К., Старыгина С.Д., 2007] Формирование компетентного специалиста на основе синергетического подхода / Н.К.Нуриев, С.Д.Старыгина // Educational Technology & Society - 2007 (http://ifets.ieee.org/russian/periodical/joumal.html) - V.10.

- N 3. - 19 c. - ISSN 1436-4522.

[Рубинштейн С.Л., 1958] О мышлении и путях его исследования / С. Л.Рубинштейн.

- М.: Изд-во Акад. Наук СССР, 1958. - 156 с.

[Советский энциклопедический словарь, 1982] Советский энциклопедический словарь. - М.: Сов. энциклопедия, 1982. - 1600 с.

[Фатхутдинов Р.А., 2001] Управленческие решения / Р.А.Фатхутдинов. - М.: ИНФРА-М, 2001

[Хакен Г., 1980] Синергетика / Г.Хакен. - М., 1980. - 252 с.

[Хакен Г., 2003] Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии / Хакен Г. -Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. - 320 с.

[Шапарь В.Б.] Словарь практического психолога / В.Б.Шапарь. - М.: ООО «Изд-во АСТ», 2004. - 734 с.