авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Математическое и программное обеспечение проактивных образовательных систем

На правах рукописи

Петунин Ярослав Юрьевич

Математическое и программное обеспечение

проактивных образовательных систем

специальность 05.13.11 – Математическое и программное обеспечение

вычислительных машин, комплексов и

компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2011 2

Работа выполнена на кафедре математического обеспечения вычислительных систем государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)»

Научный руководитель доцент, кандидат технических наук Андрианова Елена Гельевна Оппоненты: профессор, доктор физико-математических наук Дикусар Василий Васильевич доцент, кандидат технических наук Дешко Игорь Петрович

Ведущая организация Федеральное государственное учреждение «Государственный научно-исследовательский институт информационных технологий и телекоммуникаций» (ФГУ ГНИИ ИТТ "ИНФОРМИКА")

Защита состоится 30 мая 2011 г. в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д212.131.05 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)» (МИРЭА) по адресу: г. Москва, пр. Вернадского, д.78, зал заседаний

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИРЭА.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 119454, г. Москва, пр. Вернадского, д.

Автореферат разослан 29 апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.131.05 Е.Г. Андрианова к.т.н., доцент ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Диссертация посвящена исследованию и решению задачи построения математического и программного обеспечения систем проактивного взаимодействия с объектом образовательного процесса, основанного на развитии компетентностей. Под проактивным взаимодействием в работе понимается процесс общения любого рода, посредством которого объект образовательного процесса становится активным агентом развития своей собственной личности.

Проактивными образовательными системами в работе названы информационные системы, предназначенные для привлечения индивидуумов к принятию решений, направленных на повышения собственного уровня компетентности и двустороннему диалогу на базе интерактивных сервисов с целью определения взаимовыгодных направлений развития личности.

Уровень владения индивидуумом совокупностью взаимосвязанных качеств личности, в том числе знаниями, умениями, навыками, способами деятельности, включая личное отношение к предмету деятельности, входит в понятие «компетентность». Термин «компетентность» определн в международном стандарте ISO 9000:2000 «Компетентность:

Атрибуты персонала. Продемонстрированная способность применять знания и умения». Развитие компетентностей предполагает повышение совокупного уровня компетентности объекта образовательного процесса и приобретение им новых компетентностей. Последовательный процесс развития компетентности объекта образовательного процесса до заранее заданного значения в диссертации назван «траекторией развития компетентности».

Вопросам развития компетентностей в образовании посвящено значительное число отечественных и зарубежных публикаций (см. например последние статьи А.В. Хуторского, Д.И.

Иванова, О.А. Юрковца, Гарри Хамела, Эндрю Камбла). В данных работах показаны преимущества применения компетентностного подхода к обучению, определены проблемы, в основном связанные с оценкой компетентности лиц творческих специальностей.

В документах федерального уровня: «Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2015 года», «Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования» сформулированы требования к профессиональным компетенциям по квалификационным уровням и определены профессиональные стандарты, разработанные ассоциацией предприятий компьютерных и информационных технологий.

В настоящее время большую актуальность приобретают вопросы, связанные с разработкой чткой стратегии развития компетентностей, недостаточная проработка которой затрудняет интеграцию российского образования в мировую образовательную систему, построенную на базе концепции «непрерывного образования» ЮНЭСКО. В образовательных информационных технологиях отсутствуют технические средства и программные продукты для проактивных систем, позволяющих выстраивать траектории развития компетентностей и оперирующих интегрированной информацией об уровнях развития компетентностей объекта образовательного процесса на каждом этапе этого процесса.

Актуальность темы диссертации подтверждают также федеральные, отраслевые и городские программы развития образования, в рамках которых было выполнено настоящее исследование.

Целью диссертационного исследования является восполнение пробела в области разработки математического и программного обеспечения проактивных образовательных систем.

Для достижения поставленной цели поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследовать существующие технические решения по управлению в проактивных системах с целью построения методики их адаптации для образовательных технологий.



2. Разработать логико-математическую формализацию процесса фиксирования компетентностей в виде языка спецификаций, позволяющего отслеживать изменения в уровне компетентности объекта образовательного процесса на каждом этапе этого процесса.

3. Разработать математическую модель и программное обеспечение образовательной информационной системы, координирующей развитие компетентностей объектов образовательного процесса.

4. Внедрить разработанные в диссертации научные положения и технические решения в практические разработки.

Объектом исследования являются проактивные образовательные информационные системы, включая образовательные порталы, системы дистанционного обучения и системы автоматизации управления персоналом.

Методы исследования. В диссертации применены аналитические и экспериментальные методы исследований, разделяющиеся на теорию алгоритмов, теорию динамического управления, системного анализа, теории математического моделирования, уравнения оптимизации, математический аппарат теории множеств.

Новые научные результаты 1. Разработан формальный язык спецификаций фиксации уровня компетентностей объекта образовательного процесса, позволивший описать процесс проактивного взаимодействия с объектом образовательного процесса.

2. На основе языка спецификаций построена модель обучаемого, как базисный элемент проактивной образовательной системы.

3. Разработано математическое обеспечение и методика организации информационного контента систем проактивного взаимодействия с обучаемыми для образовательных технологий.

4. На основе уточненной модели объекта образовательного процесса разработан виртуальный профиль, как системообразующий элемент реализации программного обеспечения образовательной проактивной информационной системы.

5. Разработана методика и программное обеспечение формирования и поддержки траекторий развития компетентностей объекта образовательного процесса.

6. Разработаны методические и инструментальные средства интеграции программных модулей проактивной образовательной системы в образовательные или корпоративные порталы.

Практическая ценность.

Применение разработанных методов и алгоритмов позволило автоматизировать проактивное взаимодействие с объектами образовательного процесса информационной образовательной системы за счет адаптации принципов управления взаимоотношениями с клиентами к процессу обучения, что сократило временные затраты на формирование траекторий обучения для адресных групп и обеспечило квалифицированное планирование учебного процесса, ориентированного на цели и задачи обучения.

Методика составления учебных траекторий внедрена в состав дистанционной формы повышения квалификации учебного центра СРО НП «ЭнергоСтройАльянс». Использование разработанных методов координации развития компетентностей позволило методистам учебного центра СРО НП «ЭнергоСтройАльянс»

сократить время подборки курсов на каждого обучаемого с 50 до 3- минут.

Модель обучаемого, разработанная с учетом результата анализа требований предъявляемых к специалистам в области информационных технологий применена как базисный элемент проактивной образовательной системы удаленного профессионального консультирования абитуриентов.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным применением математического аппарата при получении и оценки результатов исследования, успешным внедрением разработанных научных положений в практические разработки, апробацией результатов исследования на специализированных научных конференциях, публикацией основных результатов работы в рецензируемых журналах, содержащихся в перечне ВАК.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях: 3-ей НТК ОАО «НИЭМИ», МОСКВА, 2008;





15-ой международной открытой НК «Современные проблемы информатизации в моделировании и социальных технологиях», Воронеж, 2009;

2-ой Всероссийской НПК «Электронная Казань 2010», КАЗАНЬ, 2010;

59-ой НТК МИРЭА, МОСКВА, 2010;

9-ой НПК «Современные информационные технологии в управлении и образовании», МОСКВА, 2010;

17-ой Всероссийской НМК «Телематика 2010», Санкт-Петербург, 2010.

Основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, опубликованы в 7 печатных работах, включая 2 работы в журналах из перечня ВАК.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы, содержащего (117 наименований) и 3-х приложений. Общий объем диссертации составляет 147с., из них основного текста 137с., 10 таблиц, 11 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации.

Определены: объект, предмет, цель, основные задачи и методы исследования. Дана общая характеристика работы.

В первой главе приведен анализ проблематики в оценивании объектов образовательной деятельности с использованием существующих методов, исследованы тенденции в области информационных технологий по автоматизации развития компетентностей. Введены понятия компетентностей, компетенций, траектории развития компетентностей. Показано, что фиксирование уровня компетентности объекта образовательного процесса и формирование траекторий развития компетентностей является также актуальной задачей и для кадровых служб предприятий и организаций.

Проведен анализ существующих на рынке автоматизированных систем, показавший недостаточную разработанность формализации предметной области и отсутствие математического аппарата фиксации и развития компетентностей.

На основе приведенного анализа уточнены задачи исследования.

Сформулированы основные принципы и требования к образовательным проактивным системам:

необходимо отслеживать все изменения в компетентности объекта образовательного процесса;

необходим функционал, позволяющий прогнозировать развитие компетентностей;

необходимо выстраивание траекторий развития объекта образовательного процесса;

необходим анализ личных и социальных компетентностей;

необходим учет всех взаимодействий с объектом образовательного процесса.

Показано, что максимальный результат дает формирование индивидуальных образовательных траекторий развития компетентностей специалистов с возможностью отслеживания уровня компетентности после участия специалиста в проектной деятельности, так как подобный подход позволяет не только производить оценку существующих компетенций, но и выявлять вновь приобретенные компетентностей (оценивания работы, на основе «конечных результатов деятельности»).

Во второй главе исследованы математические методы, применяемые при построении проактивных информационных систем, выделены основные закономерности и выбран математический аппарат, наиболее подходящий для построения разрабатываемой системы, предложен язык спецификаций описания компетентностей объекта образовательного процесса, приведено математическое обоснование системы на основе модели объекта образовательного процесса и концепции управления по целям.

Процесс развития компетентностей объекта образовательного процесса можно считать дискретным во времени, так как на каждом шаге управления собираются статистические данные (текущий уровень компетентности), позволяющие отслеживать взаимосвязи как между объектами, так и между различными наборами компетентностей.

По результатам анализа математического обеспечения, обычно применяемого при разработке систем по функционалу схожих с проактивными системами (теория систем массового обслуживания, экспертные системы, системы дифференциальных уравнений, нечеткое моделирование, аппарат разностных уравнений) определена целесообразность применения аппарата разностных уравнений для описания процесса координации развития компетентностей объекта образовательного процесса.

Выбор обусловлен особенностью исходных данных, изменяемых в дискретные моменты времени, а так же простотой программной реализации.

Модель обучаемого строится на основе оверлейного моделирования: индивидуум описывается подмножеством из общего множества критериев (компетенций), характерных для каждого объекта образовательного процесса. Построение множества ведтся на основе анализа данных, получаемых из истории отношений. Подобный подход позволяет уточнять модель (профиль) объекта образовательного процесса на каждой стадии взаимодействия, что является важным преимуществом, так как учитывается изменение поведения в процессе саморазвития, связанное с саморефлексией.

Моделью объекта образовательного процесса называется преобразование Fn определяющее рекуррентно состояние объекта образовательного процесса по Pn, Un, С и Hn, где С – вектор неизменяемых параметров объекта образовательного процесса (например, личностные характеристики);

Hn – вектор динамических параметров объекта в момент времени tn (степень развитости той или иной компетенции, степень заинтересованности, личные цели обучаемого), Pn –состояние в момент времени tn, определяемое вектором неизменяемых параметров объекта образовательного процесса С и вектором динамических параметров Hn, Un –выбираемое управление.

То есть состояние объекта в момент времени tn+1 будет описываться формулой:

Pn+1 = Fn (Un,Pn,C,Hn) (2.1.) Отличительной чертой системы является построение персонифицированного общения с объектом образовательного процесса, для чего в модель вводится математическое описание личных целей объекта образовательного процесса P*ind={C,H*ind}:Pn+1=Fn(Un,Pn,C,Hn,P*ind) (2.2.) На каждом шаге управления корректируются параметры Hn и Fn, а так же уточняются личные цели объекта образовательного процесса P*ind.

Приводится математическая интерпретация метода управления по целям. Управление компетентностями объекта образовательного процесса рассматривается, как управление сложным объектом.

Как уже отмечалось, под координацией развития компетенций будем понимать задачу синтеза эффективного управления U, которое переводит обучаемого из начального состояния Р0 в заранее заданное «идеальное» (или целевое) состояние Р* за ограниченный промежуток времени Tр, т.е.

(2.3.) где - пороговое значение, при достижении которого цель считается достигнутой, n-количество шагов. Параметр представляет из себя допустимую ошибку, при достижении которого процесс развития компетентности можно остановить, а требуемый уровень компетентности считается достигнутым.

Данный параметр определяется эмпирически и на практике может меняться в зависимости от требований к объекту образовательного процесса.

Процесс координации развития компетентностей является дискретным во времени и состоит из последовательности итерационных воздействий, ограниченных в ресурсах и времени.

Для оценки эффективности приложенного воздействия вводится функция качества Kn, зависящая от «удаленности»

текущего состояния объекта управления от целевого состояния в момент времени tn. Процесс управления заканчивается удачей, когда коэффициент качества управления достигает необходимого значения за отведенный промежуток времени. Если значение времени превысит заранее заданное критическое значении Tкр, т.е.

tn Tкр, то процесс управления завершается неудачей, так как будет превышено значение, после которого цель считается не достигнутой за отведенное время.

На каждом шаге строится подмножество из множества воздействий Mn. Воздействия подбираются таким образом, что бы за минимальное число шагов с учетом ограничений по времени и ресурсам достигнуть поставленной цели, т.е.

(2.4.) где O(L) – множество воздействий, удовлетворяющих ресурсу L;

Ln – ресурс, выделенный на n-ый шаг;

U*n–локально-оптимальный набор воздействий, приходящийся на n-ый шаг, K –критерий качества.

Совместный анализ изменений критерия качества управления Kn и набора управляющих воздействий Un позволяет подобрать управление взаимоотношениями с объектами образовательного процесса, учитывая индивидуальные качества каждого человека.

В качестве критерия качества воздействия, приложенного на предыдущем шаге используется вектор Kn по размерности, совпадающий с количеством параметров, характеризующих компетентность объекта:

Kn = (k1,k2, … kJ),;

, 0 jJ, (2.5.) где J – размерность состояния, которая определяется совокупностью всех статических и динамических параметров объекта образовательного процесса Pn = (p1, p2,…,pJ).

В диссертации приведен формальный язык спецификаций компетентностей, позволивший согласовать понятия в предметной области с понятиями, применяемыми при разработке системы.

Введены основные определения, аксиомы и разработан алгоритм формирования индивидуальной траектории обучения.

Минимальной составляющей системы является компетенция ai, т.е. имеем конечное множество компетенций A=(a1,a2,…,an), которые можно классифицировать: пусть C=(c1,c2,…,cn) - конечное множество классов (с физической точки зрения ci–область, в которой проявляется компетентность), такое, что каждый элемент этого множества ciC есть подмножество значений aiA, т.е. ciA.

Компетентностью, с математической точки зрения, назовем упорядоченную тройку k=(a,с,l), где l- степень развитости компетенции.

Развитием компетентности тогда будет повышение уровня развитости компетентности в процессе обучения или профессиональной деятельности.

Аксиома классификации. Если значение ai cj, и значение aicl, то сj=сl, т.е. исключается появление одного и того же значения с разными типами.

Аксиома тождественности. Компетентности k1 =(a1,с1, l1) и k2=(a2,с2, l2) тождественны тогда, когда a1=a2, c1=c2, l1=l2. Введем операцию сравнения. Пусть k1 =(a1, с1, l1) и k2 =(a2,с2, l2) : a1=a2, с1=с2 и l2l1, тогда будем считать, что k2 k1. И наоборот, k1=(a1,с11, l1) и k2=(a2,с2, l2) : a1=a2, с1=с2 и l2l1, тогда будем считать, что k2 k1.

Картой компетентностей будем называть конечное множество M = {kn}, где n – размерность карты компетентностей.

С практической точки зрения часто бывает необходимо оценить важность компетенции в карте компетентностей. Для этого введем параметр p, который назовем весом компетенции. Карты компетентности M p={knp}, содержащую информацию о значимости компетенций будем называть упорядоченной по весам. Нулевой компетентностью будем называть k = (a, с, l), где l=0, т.е. k=(a, с, 0).

Введем следующие правила модификации карты компетентностей:

любая компетентность может быть добавлена к любой карте компетентностей.

любая компетентность может быть удалена из карты компетентностей.

карта компетентностей может содержать любое конечное количество компетентностей.

в одной карте компетентностей не может быть 2-х компетентностей k1=(a1, с1, l1) и k2=(a2, с2, l2), таких, что a1 = a2, с1=с2, l1l2, то есть не может содержаться одной компетенции с разным уровнем компетентности.

любую карту компетентностей модно дополнить сколь угодно большим количеством нулевых компетентностей. Причем любое добавление новой компетенции увеличивает размерность карты компетентностей на 1.

Аксиома соответствия карт компетентностей. Пусть M1 = {k11, …, k1n} и M2 = {k21, …., k2n}. Карта компетентностей M соответствует М2 тогда и только тогда, когда k2i = {a2i, c2i, l2i} M2 k1j = {a1j, c1j, l1j} M2: a2i=a1j, c2i=c1j, l1jl2i.

Пусть k1= (а1, c1, l1), k2= (а2, c2, l2): a1=a2, c1=c2. Разницей в компетентностях между компетенциями будем называть величину (k1, k2) = k1-k2 = ((а1, c1, l1)- (а2, c2, l2)) = l1 -l2.

Будем говорить, что в корте компетентностей M={kn} содержится компетентность ki=(ai,ci,li), если kj=(aj,cj, lj) : ai = aj, ci= cj.

Пусть карта компетентностей объекта образовательного процесса M = {k1, …, kn}. Требуемый уровень компетентности обозначим M* = {k1*, …, kn*}. Управляющим воздействием F будем называть отображение F : M T M *, которое преобразует карту компетентностей M в М* за время T.

Рассмотрим более подробно последнее определение. С физической точки зрения, управляющее воздействие развивает несколько компетентностей за некий промежуток времени. Наряду с этим процесс обучения и развития компетентности является последовательным и поступательным. Поэтому любое воздействие можно декомпозировать. То есть пусть F : M T M *, где M = {k1, …, kn}, M* = {k1*, …,kn*} и F={f1, …,fn}, тогда можно декомпозировать управляющее воздействие F на сумму воздействий f i : ki i ki *, причем ti T.

t Отдельно следует отметить, что процесс оценивания компетентностей объекта образовательного процесса в данной работе не рассматривался, поскольку это отдельная задача, требующая особого подхода с привлечением профессионалов из смежных областей знаний (психология, педагогика и т.д.).

Траекторией развития компетентностей будем называть набор управляющих воздействий на карту компетентностей, позволяющих за определенный промежуток T достигнуть заранее заданного значения K*.

В таблице 2.1. приведены основные функции работы с компетентностями. Для окончательной формализации предметной области введены дополнительные обозначения:

Res – вектор результатов сравнения карты компетентностей.

По размерности вектор совпадает с размерность карты компетентностей. Данный вектор показывает по каким компетентностям и насколько одна карта компетентности отличается от другой.

InT – Таблица воздействий. InTi = (kInT, kInT*, fi, ti). Данная таблица показывает, какие воздействия и насколько эффективно следует применять для получения заданного результата. Строится таблица на основе истории взаимоотношений с объектами образовательного процесса.

Таблица 2.1. Функции модификации компетентностей Входные Описание и выходные Название пара- Алгоритм данные метры Ввод Функция добавляет в карту если k M, то операция не M, k компетентностей новую выполняется, результат операции = компетентность с заданным «отсутствие изменений», иначе, в уровнем.

карте компетентности добавляется новая компетенция k, результат=«добавление компетентности»

Вернуть Функция возвращает если k M, то возвращается k, M ссылку на ссылка на адрес компетентности k соответствующую в карте компетентностей, результат компетентность в карте операции=«успешное завершение», компетентности.

иначе, результат=«ошибочный вызов»

Входные Описание и выходные Название пара- Алгоритм данные метры Удалить если Вернуть(M, k)=«успешное Функция удаляет k, M завершение», то происходит компетентность из карты удаление компетентности из компетентностей. При этом размерность карты множества M, иначе, операция компетентностей Удалить(M, k) не выполняется, уменьшается н а 1.

результат=«отсутствие изменений»

Изменить Если Вернуть(M, k)=«успешное Функция изменяет уровень M, k, l уровень завершение», то изменяется указанной компетентности компе- параметр l, иначе операция в карте компетентностей.

тент- Ввод(M, k) не выполняется, а ее Если компетентность ности результат = «Добавлена новая отсутствовала, то компетентность» размерность карты компетентностей увеличивается на 1.

Сравнить Пока i n{если Вернуть(M2, ki)= Функция возвращает M1, M КК «успешное завершение», то Resi = вектор Res по размерности ki-kj, где kjM2, иначе если совпадающий с размерность картой Вернуть(M2, ki)= «неудачное компетентностей, и завершение», то Результатi=ki-k0, показывающий по каким где k0-нулевая компетентность.

компетенциям различаются I=i+1.} компетентности.

Если Resi!=0, то результат «карты компетентностей разные», иначе результат «карты компетентностей одинаковые»

Если InTi: kInT = k, kInT*=k*, то Управле- Функция возвращает k, k* ние структуру вида результат =»успешное (воздействие, время), то завершение», иначе, если InTi:

есть возвращает kInT = k, kInT*k*, то результат воздействие, которое =»Нет воздействия для данного переводит из состояния k в уровня», иначе результат = = k* за время t «Компетентность не найдена»

Сформи- Если Сравнить_КК(M,M*)= Функция возвращает M, M* ровать карты компетентностей разные», вектор F = {fi}и T=ti то если Управление(ki, ki*) != траекто- На основании рию «Успешное завершение», то возвращенных данных результат = «неудачное выбираются реперные завершение», иначе точки, в которых будет пока in производиться проверка и {Если Управление(ki, ki*) = при необходимости «Успешное завершение», то Fi=fi,T модификация карты компетентностей =ti, i = i+1} результат = «успешное завершение», иначе если Сравнение(M,M*)= «КК одинаковые», то результат = «Успешное завершение. КК одинаковые".

Траектория развития компетентности объекта образовательного процесса демонстрирует, какие компетентности в области каких компетенций можно развить, какими способами и сколько на это потребуется времени. Приведенное табличное описание позволяет реализовать данный функционал на практически любом языке высокого уровня, или реализовать данный подход в виде методов веб-службы.

На основе математической интерпретации метода управления по целям построена модель объекта образовательного процесса, на основе языка спецификаций формализована область исследования.

Это позволяет построить профиль пользователя, как системообразующий элемент проактивной образовательной системы.

В третьей главе проведен анализ архитектур систем, схожих по функционалу с проактивными образовательными системами:

информационные системы управления взаимоотношениями с потребителями, системы управления персоналом, системы поддержки обучения в ВУЗах и системы дистанционного обучения.

Наиболее рациональным средством реализации образовательных проактивных систем является технология портальных систем, позволяющая организовать отслеживание деятельности по проектам и организацию совместной работы. На основе комплексного анализа архитектурных особенностей систем проактивного взаимодействия и портальных технологий был разработан подход, благодаря которому можно реализовать систему проактивного взаимодействия в виде отдельных модулей портала (рис.1) без потери функциональности, так как большинство слоев систем проактивного взаимодействия совпадают с слоями портала (СУБД, Web-сервер, календари и сервис оповещений).

Аналитика легко реализуется на основе OLAP-кубов.

В диссертации приведен анализ существующих платформ для разработки портальных решений. В качестве платформы была выбрана система Windows SharePoint Services (WSS), так как WSS интегрирована с офисными приложениями и не требуется дополнительного лицензирования. Проактивная образовательная система реализована в виде отдельного узла портала в среде Windows SharePoint Services.

На основе разработанного языка спецификаций и математической модели объекта образовательного процесса разработан программный модуль, фундаментом которой является профиль пользователя - программная реализация математической модели объекта. Профиль пользователя содержит всю информацию о объекте – учетные данные, цели сотрудника, история развития.

Рис. 1. Проактивная образовательная система в составе образовательного портала Для каждого объекта образовательного процесса в системе определяется карта компетентностей и профиль пользователя, где отображается информация о задачах, решая которые объект образовательного процесса развивает существующие или приобретает новые компетентности.

На основе анализа карт компетентностей реализованы основные процессы, обеспечивающие функционирование образовательных проактивных систем. Координация развития компетентности объекта, основанная на четкой постановке целей объекту образовательного процесса и соблюдении сроков их выполнения позволяет отслеживать изменения по каждой компетентности объекта образовательного процесса. Рекомендация курсов и тренингов для профессионального роста объекту позволяет обеспечить проактивное взаимодействие, а реализованные отчеты позволяют отслеживать степень развития объекта образовательного процесса. В конце третьей главы приводятся справочники и общие положения о доступе в систему проактивного взаимодействия с объектом образовательного процесса, в которой реализованы четыре типа пользователей:

администраторы, наблюдатели, менеджеры, пользователи.

Четвертая глава посвящена вопросам практической реализации проактивной образовательной системы. Положения, изложенные в диссертации, были апробированы в 2-х вариантах:

1. Система координации развития компетентностей слушателей дистанционной формы повышения квалификации учебного центра СРО НП «СтройЭнергоАльянс» объекта, как модуль отдела управления персоналом.

2. Система профессионального ориентирования абитуриентов факультета информационных технологий МИРЭА.

В процессе проведения исследования отмечена закономерность, заключающаяся в том, что процесс проактивного взаимодействия с объектом образовательного процесса применен на предприятиях, и в образовательных учреждениях. Фундаментом обеих систем является профиль пользователя, разработанный на основе адаптированной математической модели объекта образовательного процесса.

На рис. 2 показано, что специалистам учебного центра СРО НП «ЭнергоСтройАльянс» после недели использования проактивной образовательной системы удалось снизить временные затраты на подборку курсов повышения квалификации для каждого объекта образовательного процесса с 50 до 3-5 минут.

Рис. 2. График времени, затраченного на рекомендации курсов повышения квалификации в СРО НП «ЭнергоСтройАльянс».

Учет личных особенностей объекта образовательного процесса при работе с абитуриентами факультета Информационных технологий МИРЭА обеспечил адресность профориентационных мероприятий и позволил сократить временные затраты на их подбор при проведении удаленного профессионального индивидуального консультирования абитуриентов (рис. 3).

Рис. 3. Контроль заинтересованности объектов образовательного процесса Использование программных модулей координации развития компетентностей в профориентационной работе факультета информационных технологий МИРЭА, дало возможность качественно расширить контингент участников профориентационных мероприятий. Общее количество абитуриентов, воспользовавшихся удаленным индивидуальным профессиональным консультированием, увеличилось на 63%, в 12 раз выросло количество обращений к тестовым материалам профессионального консультирования.

В заключении сформулированы новизна, практическая значимость и выносимые на защиту основные результаты работы, полученные диссертантом лично.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. На основе проведенного анализа предметной области в работе введн новый термин «проактивная образовательная система», определены и дополнены основные понятия и определения, используемые в проактивных образовательных системах, основанных на принципах развития компетентностей объекта образовательного процесса.

2. Определена возможность и целесообразность применения аппарата разностных уравнения для описания координации развития компетентностей объекта образовательного процесса 3. Разработан формальный язык описания компетентностей объекта образовательного процесса, на основе которого построено программное обеспечение проактивной образовательной системы.

4. Разработана математическая модель объекта образовательного процесса системы координации развития компетентностей, позволяющая отслеживать изменения компетентностей объекта образовательного процесса и прогнозировать его развитие на всем цикле его профессиональной и образовательной деятельности.

5. На основе разработанного языка описания процесса развития компетентностей построена портальная система проактивного взаимодействия с объектом образовательного процесса, позволяющая производить профориентационную деятельность на базе компетентностей.

6. Разработано программное обеспечение, позволившее автоматизировать процесс проактивного взаимодействия с объектом образовательного процесса в интерактивном режиме.

7. Система профессионального ориентирования абитуриентов факультета информационных технологий МИРЭА позволила реализовать компетентностный подход при работе с абитуриентами. Данный подход дал возможность спрогнозировать востребованность различных специальностей, преподаваемых на факультете.

8. Разработан программный модуль дистанционной системы управления развитием компетентности персонала учебного центра повышения квалификации СРО НП «СтройЭнэргоАльянс».

Научные положения диссертации опубликованы в 7 статьях, в том числе 2 в журналах из перечня ВАК.

Приоритет научных положений заявлен и обсужден на научно-практических конференциях.

Положения диссертации, опубликованные в работе «Математическое обеспечение модуля оценки и развития компетентностей и исследование возможности его реализации на основе портальных технологий» отмечены на конкурсе МИРЭА 2010 года «Лучшая научная работа студентов и молодых ученых»

(III место).

Техническое решение системы зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ государственного координационного центра информационных технологий (50201150052 от 12.01.2011).

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Петунин Я.Ю. Математическая модель управления взаимоотношениями с клиентами. Труды института системного анализа российской академии наук (ИСА РАН) «Динамика неоднородных систем»

Под редакцией Ю.С. Попкова. Т.42(1). – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. –стр. 252- 2. Петунин Я.Ю. Математическое обеспечение проактивных образовательных систем. Труды института системного анализа российской академии наук (ИСА РАН) «Динамика неоднородных систем» Под редакцией Ю.С. Попкова. Т.53(2). – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. –стр. 82- 3. Андрианова Е.Г., Петунин Я.Ю. Применение концепций CRM в контексте образовательного портала высшего профессионального учебного заведения. Сборник трудов по итогам XV Международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в моделировании и социальных технологиях». Вып.15 Воронеж:«Науч. книга», 2010.стр. 157- 4. Петунин Я.Ю. Повышение качества учебного процесса за счет применения клиентоориентированного программного обеспечения на базе портальных технологий. Современные информационные технологии в управлении и образовании: сборник научных трудов. В 2-х частях. Часть -2. М.: ФГУП НИИ «Восход», 2010. – стр. 174- 5. Ипатова В.А., Петунин Я.Ю., Федоров Д.О. Программные средства поддержки персонифицированного взаимодействия с учащимися на базе информационного портала ВУЗа. Электронная Казань – 2010: материалы второй Всероссийск. Науч.-практ. конференции, 19-22 апреля 2010 г.

(Казань) / Редкол.: К.Н. Пономарв (пред.) и др. – Казань: ЮНИВЕРСУМ, 2010. - стр. 153- 6. ИпатоваВ.А.,Петунин Я.Ю.,ФедоровД.О. Система профессионального ориентирования абитуриента как модуль образовательного портала ВУЗа.

Сборник статей участников Всероссийского конкурса научных работ студентов и аспирантов «Телематика’2010: телекоммуникации, веб технологии, суперкомпьютинг». – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2010. – стр. 115- 7. Ипатова В.А.,Петунин Я.Ю.,Федоров Д.О. Клиентоориентированное решение для образования на базе портальных технологий. 59 Научно техническая конференция. Сборник трудов. Ч.5. Проблемы высшего образования. – М.: МИРЭА, 2010. – стр. 80-

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.