CC BY
46
УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ ПРОЦЕССОМ
В.И. Анциферова, к.т.н.; Ю.С. Сербулов, д.т.н.; В.К. Зольников, д.т.н.
(Воронежская государственная лесотехническая академия, wkz@rambler.ru)
В статье рассмотрена модель управления образовательным процессом в ресурсном центре. Ключевые слова: управление, образовательный процесс, моделирование образовательного процесса.
Концепция образовательной реформы основными задачами ресурсного центра предполагает формирование, организацию и мониторинг образовательного процесса начального профессионального образования на территории округа; проведение и поддержку государственной политики на территории округа в области законодательства, перспектив развития, стратегии обучения и т.п.; мониторинг и поддержку в соответствии с государственной политикой лицеев, осуществляющих обучение на территории округа, а также методическое обеспечение образовательного процесса, сертификацию, лицензирование и др. [1].
Рассмотрим модели управления образовательным процессом. Пусть состояние учебного процесса в образовательном центре характеризуется функцией X(xi, x2,...,xn), где xb x2,...xn - частные показатели учебного процесса. Его состояние в некоторый i-й момент можно обозначить X(tj). Управление учебным процессом заключается в выработке неких управляющих директив u(tj—>ti+1), которые переводят состояние системы X(ti), соответствующее моменту ti, в состояние X(ti+1) для момента ti+1. При этом на систему воздействуют внешние помехи rn(ti — ti+1) с момента
ti до момента ti+1.
Образовательный центр является иерархической организацией, его структура состоит из уровней управления, на каждом из которых, кроме высшего, может быть несколько органов или отделов. Тогда для некоторого 1-го органа управления на уровне k можно формально записать выражение вектора Ф - выбора модели стратегии управления, обеспечивающей оптимальное функционирование системы в виде Ф(хк (ti),uk(ti —ti+1), ffl(ti — ti+1),xk (ti+1))—Opt, (1) где хк (ti) - состояние системы для органа R'k в момент ti; х'к (ti+1) - состояние системы для органа Rlk в момент ti+1, которое обычно задается вышестоящим органом управления; ffl(ti — ti+1) -внешние помехи с момента ti до момента ti+1; uk (ti — ti+1) - управляющие директивы органа Rkl ; Opt - процедура векторной оптимизации.
Результатом такой оптимизации будет некоторый заданный план nk (ti — ti+1) функционирования органа управления, который может быть представлен в виде следующей функции:
< (ti — ti+1)=U(xk (ti ),uk (ti — ti+1),Zk), (2)
где U - знак операции, означающей объединение, согласование и агрегирование планов органа Rlk; Zkl - множество показателей (в том числе нормативные требования вышестоящего органа управления) плана.
Внешняя среда в виде воздействия ffl(ti — ti+1) вызывает отклонения от данного плана, и поэтому состояние системы вместо требуемого X(ti+1) приводится к виду X(ti+1). Чтобы привести его в требуемое состояние, необходимы корректирующие воздействия:
Auk (ti — ti+1)=F(X—X), (3)
где F - формальный оператор, переводящий реальное состояние системы X в требуемое Х. Степень отклонения определяется мониторингом. Его результаты позволяют выделить так называемый шум, то есть отличия реальной системы от идеальной.
Тогда формальное описание процесса управления можно представить в виде
Ф^ (ti),U(ti — ti+1), ®(ti — ti+1),
X(ti+1), S (ti — ti+1),Z)—Opt;
X=F1 (xm(ti)), m=1,...,M;
U(ti — ti+1)=F (U< ,Auk ,S(ti — ti+1)), где X - состояние системы, полученное в результате мониторинга; xm (ti ) - частные показатели учебного процесса (данные мониторинга); F1 -оператор (алгоритм), формирующий представление об объекте управления с помощью средств мониторинга; U(ti — ti+1) - суммирующие воздействия, представляющие собой выбор стратегии F2 по всем управляющим директивам uk, Auk всех органов Rlk ; F2 - оператор (алгоритм), определяющий выбор модели стратегии организационного управления для компенсации помех ffl(t); S(ti — ti+1) - стимулирование управляющих директив для достижения требуемого состояния системы; Opt - оператор реализации векторной процедуры оптимизации по критерию качества Z, который характеризует степень подготовки ученика.
Предложены алгоритмы F1 и F2, обеспечивающие оптимальный учебный процесс.
(4)
Алгоритм F1 заключается в организации мониторинга за состоянием учебного процесса. Для этого вначале разрабатываются тестовые задания, представляющие собой срезовые контрольные работы, контрольные работы соответствующих разделов, самостоятельные работы, опросы в ходе лабораторных и практических работ и т.п.
Цель разработки - выделение основных элементов необходимых знаний учебного материала и основных навыков практической работы. Для этого определяются требования к задачам, которые войдут в банк тестовых заданий, и оптимальные варианты, обеспечивающие достоверный контроль большого количества студентов по различным разделам. Оценка знаний каждого ученика осуществляется по 10-балльной шкале, формируемой вместе с заданием.
Затем составляется план проведения тестовых заданий. Обработка результатов проводится методами математической статистики.
В интервалы 0=11, ..., 1.=Т определяются математическое ожидание [2], Мх[Х(1к)]~х(1к)=
= ^¿хД1к Ц /п, и дисперсия, Бх[Х(1к)]~ а2 (1к)=
= (¿[х^к)-хОъ)]2/(п-1) (где а2(1к) - среднеквадратичное отклонение). Для определения степени статистической связи единичного случайного процесса в различные моменты 1к и 1 служит корреляционная функция, оценка которой имеет вид
К[Х(1к),Х(1г )> Кх[1к,11 ]=
=(¿[х^к)-х(!к )][xj(t I)-х(1г)])/ (п-1).
За оценку нормированной корреляционной функции принимается
г (1 1 )= КхМ) = КхМ1)
1}~ д/Кх (1к,1к )Кх (1,,11 Гах (1к )ах (11)'
Таким образом, получаются временные ряды:
Мх (1):{х(11),...,х(18)},
Вх (1):{а 2 (11),...,а2 (1.)},
ах (^ах (11),-..,ах (1.)},
гх (1):{гх (11,12), гх (12, 1з ),...,гх (1.-1,1.)},
Гху (#•„ (11,12), Гху (12, 1з ),...,гху (1.-1,1. )} , которые описывают зависимость соответствующих числовых характеристик от времени 1е [0, Т].
Тогда математическое ожидание Мх(1) показывает общее направление изменения процесса усвоения знаний в целом. Дисперсия Вх(1) и среднее квадратичное отклонение сх(0 характеризуют течение учебного процесса по изменению разброса значений результатов относительно среднего
Мх(1) во времени. По значениям гх(1) и гху(1) можно проследить, как изменяется во времени сила связи между сечениями для одной случайной функции Х(1) и любых двух Х(1) и У(1). Заметим, что в последнем случае интерес могут представлять функции гх(1) и гху(1) для всевозможных пар значений к и I (к#).
На основе полученных значений проводится статистический анализ влияния на показатели учебного процесса различных факторов: содержание обучения, распределение времени по обучаемым дисциплинам, установление последовательности и взаимосвязи их изучения, определение сложности и объема изучаемой информации, времени использования технического оборудования, мотивация обучения по отношению к степени востребованности на рынке труда, роли педагогов в изучении данных дисциплин. Такой анализ проводится стандартными методами регрессионного и дисперсионного анализа.
Полученные результаты позволяют сформировать управляющие воздействия на учебный процесс F2, который базируется на мнении экспертов. Основными мероприятиями являются:
- оптимизация выбора профессии с точки зрения ее востребованности на рынке труда, постоянное повышение квалификации учеников, отслеживание их трудоустройства и организация переподготовки, сотрудничество с центром занятости и другими организациями;
- модернизация материально-технической базы, поставка нового оборудования, инструментов, станков, компьютеров, ПО, использование кредита Международного банка реконструкции и развития в рамках пилотных проектов;
- изменение содержания обучения, распределения времени по обучаемым дисциплинам, последовательности и взаимосвязи их изучения;
- изменение графика заседания предметно-цикловой комиссии, где принимаются коррективы учебных планов, организации и распорядка ведения учебного процесса;
- повышение квалификации педагогов и их постоянное сотрудничество и взаимодействие, в частности, мастера производственного обучения и преподавателя спецтехнологии, организация совместных зачетов по разделам;
- распространение передового опыта учителей, изучение новых педагогических технологий и их использование на уроках, в частности, бинарные уроки, создание презентаций, видеофильмов по предметной области (сварке, устройству автомобилей), развивающее и проблемное обучение, коллективные способы обучения и т.д.
Важную роль играют премирование лучших педагогов по итогам мониторинга, а также изменение содержания и плана проведения мониторинговых мероприятий.
Литература
1. Анциферова В.И., Сербулов Ю.С., Зольников В.К. Методы управления образовательным процессом // Моделирова-
ние систем и информационные технологии: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2006. Вып. 3. Ч. 2.
2. Математическая статистика: учеб. для вузов / В.Б. Го-ряинов [и др.]. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 424 с.
МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
(Работа выполнена при поддержке АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)»,
проект № 3.2.3/6542)
А.И. Гусева, д.т.н.; С.И. Гаврилов; А.Н. Тихомирова, к.т.н. (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва, aiguseva@mephi.ru, of-gavrilov@mail.ru, anna@butovo.com)
В статье рассматривается понятие информационно-образовательного ресурса, предложена модель управления его качеством. Указывается важность обеспечения качества ресурса в течение всего жизненного цикла. Предлагается иерархическая система показателей качества, объединяющая общие факторы и факторы специализированного качества. Рассмотрена возможность выделения базовых и специализированных сервисов ресурса в соответствии с методологией ГПЬ/ШМ.
Ключевые слова: информационно-образовательный ресурс, модель управления качеством, жизненный цикл, иерархическая система показателей качества, специализированное качество, информационные сервисы.
Переход к информационному обществу характеризуется значимостью интеллектуального труда, ориентированного на использование мировых информационных ресурсов, и острой потребностью в коммуникациях между профессиональными сообществами, общественными организациями, государствами и т.д. Роль информационных и коммуникационных технологий в развитии общества фактически обусловила образование нового технологического уклада. В результате общество приступило к созданию единого мирового информационного пространства, или мировых информационных ресурсов.
В настоящее время не существует единого понятия информационный ресурс (ИР).
На основе стандартов и положений можно ввести единую модель для систематизации информационных сущностей (любых видов и форм), материальных объектов, кадровых ресурсов и событий, относящихся к сфере образования. В стандарте IEEE LOM (Learning Object Metadata standard) от 2002 г. информационный ресурс определяется как документ (совокупность документов), предназначенный и самостоятельно оформленный для распространения среди неограниченного круга лиц либо служащий основой для предоставления информационных услуг.
В работе [1] было введено понятие распределенных обучающих систем (РОС), которые ориентируются на удовлетворение образовательных потребностей пользователей. В соответствии с предложенной классификацией обучающих ресурсов выделялись компьютерные учебники, лабораторные практикумы, предметно-ориентированные среды, тренажеры, контролирующие программы, справочники и БД учебного назначения. Можно утверждать, что информационные ресурсы - вся
накопленная информация об окружающей действительности, зафиксированная на материальных носителях или в любой иной форме, обеспечивающей передачу информации во времени и пространстве между различными потребителями для решения любых задач (научных, образовательных, производственных, управленческих и др.).
В соответствии с целевым назначением выделим информационно-образовательные ресурсы (ИОР) как информационные ресурсы, представленные в электронной форме, основное предназначение которых - обучение, а не просто хранение информации (контента).
Систематизация рекомендаций международных стандартов в области электронного обучения позволяет утверждать, что наиболее универсальной из них является методология SCORM, предъявляющая следующие требования к системам управления обучением LMS, поддерживающим этот стандарт: доступность, адаптируемость, эффективность, долговечность, интероперабель-ность, возможность многократного использования. Таким образом, проектирование информационных ресурсов в формате SCORM дает возможность впервые реализовать спиралевидный жизненный цикл ресурса, когда не только контент, но и сам информационный ресурс, представленный набором разделяемых сущностей SCO, обладает указанными свойствами и, в первую очередь, многократно используется для обновления, дополнения и улучшения обучающей системы [2]. Эти достоинства методологии SCORM, используемые при создании, также учитываются в системе показателей качества. В данной работе предлагается модель управления качеством ИОР.
В основе деятельности, связанной с программными системами, лежат понятия жизненно-
