Моделирование и оптимизация процесса обучения

Носов А.В., Сорокин А.В.

 

Аннотация. Предлагается методика, нацеленная на оптимизацию образовательного процесса и оперативное управление им. Критерием оптимизации выступает повышение вероятности успешного результата обучения. Методика основана на технологии структурного анализа и проектирования деятельности (SADT).В качестве одного из направлений обеспечения качества подготовки специалистов в вузах  предлагается разработка симуляционных моделей процессов обучения по имеющимся в вузе специальностям (создание соответствующего подразделения, выполняющего эту работу).

Объем работы определяется количеством различных специальностей (специализаций), предполагающих самостоятельные учебные планы. Намеченный переход на многоступенчатую систему подготовки также требует изменения учебных планов. Наконец, желательна оптимизация планов по критерию максимизации успешного исхода обучения. Учебные планы требуют постоянной корректировки, введения новых разделов и тем; соответственно, подразделение, занимающееся этими вопросами, должно работать на постоянной основе. Существенные различия между готовящими специалистов одной и той же специальности вузами подразумевают, что разработка таких учебных планов целесообразна «на месте», в данном вузе.

В качестве инструмента используется технология структурного анализа и проектирования деятельности (SADT) [4]. Эта технология предполагает постепенную декомпозицию анализируемого (проектируемого) процесса с определением его этапов, потребных на каждом этапе материальных ресурсов, времени и информационных ресурсов. Технология используется либо для периодически повторяющихся процессов массового производства, либо для долговременных и дорогостоящих единичных процессов. Таким образом, она вполне пригодна для оптимизации учебного процесса в вузе (одновременно длительный и повторяющийся процесс).

С учетом специфики учебного процесса, в особенности его повторяемости и относительно малом изменении его материального обеспечения при корректировке учебного плана, возможно сокращение стандартной процедуры путем построения сразу модели КАК ДОЛЖНО БЫТЬ. Процедура моделирования состоит из четырех этапов:

1. Экспертный опрос преподавателей. Выясняются мнения по трем вопросам:

а) Какие темы студенты должны знать для эффективного изучения данной дисциплины. Цель – построение системы взаимосвязи между учебными дисциплинами, темами [1, 2]. Это необходимо для построения модели процесса обучения.

б) Распределение знаний студентов на входе каждой темы. Это позволит исследовать поведение симуляционной модели. Предполагается, что знания студентов в группе распределены по нормальному закону [1], т.е. требуется определить математическое ожидание и дисперсию. Эти данные используются в построении модели по технологии SADT.

в) Распределение знаний студентов на выходе темы. Это позволит верифицировать статистические данные.

2) Интерактивный процесс построения модели. Этап носит творческий характер. Предполагается построение модели с итеративной доработкой с учетом мнения экспертов. Это наиболее трудоемкая часть работы, требующая работы высоковалифицированных исполнителей.

3) Верификация исходных статистических данных. Поскольку преподаватель может недооценивать входные знания студентов и бессознательно переоценивать результат своей работы, данные на выходе дисциплины и на входе следующей по оценкам преподавателей могут не совпадать. Сведение их к единому представлению предлагается путем усреднения.

4) Исследование поведения модели с учетом верифицированных исходных данных. Это процедура выполняется при помощи программного комплекса AllFusion Process Modeler v7.0 (либо более старого BPWin 4.0). Результат – кривая либо семейство кривых распределения результата в зависимости от различных сочетаний входных параметров.

Этапы 3, 4 повторяются с изменением времени изучения различных тем до получения удовлетворительных выходных результатов. Здесь мы исходим из предположения, что математическое ожидание уровня понимания темы повышается с увеличением времени. Процесс частично автоматизирован.

В результате завершения всех действий мы получаем модель учебного процесса, состоящую из последовательности взаимосвязанных учебных тем и дисциплин, оптимизированную по параметру повышения вероятности удовлетворительного результата. Модель позволяет не допустить забегания вперед, т.е. изучения какой-то темы без изучения ее входных оснований (что присутствует в существующих учебных планах), оптимальным образом распределить ресурсы, как человеческие, так и материальные. На основании модели определяются наиболее важные учебные темы, требующие обязательного контроля результатов (в том числе и в середине семестра). При построении модели всех одновременно протекающих в ВУЗе учебных процессов представляется возможным распределять ресурсы в масштабах ВУЗа.

Эксплуатация модели представляет собой ее модификацию (введение новых тем) и периодическое обновление параметров (изменений восприятия учебного материала студентами) с последующей симуляцией процесса. Эксплуатация модели значительно проще ее построения.

Результатом эксплуатации модели является выдача каждому преподавателю индивидуальных учебных планов, скорректированных с учетом специфики групп, а также рекомендаций каждому преподавателю по каждой группе и каждой учебной теме перед началом каждого семестра. Преподаватель получает информацию о том, на какую тему требуется обратить больше внимания за счет тем, требующих меньшего внимания. Преподавателям вменяется в обязанность в середине семестра проводить контрольные испытания в определенных ключевых точках процесса.

В результате работы с моделью возможен переход от периодического и эпизодического мониторинга образовательного процесса (сессии) к мониторингу в режиме реального времени. Такая необходимость может возникнуть если завершение ключевой учебной темы и начала изучения последующих за ней тем приходится на один семестр. Такая ситуация потребует более частого исследования модели.

Таким образом, каждая группа сопровождается на протяжении всего образовательного процесса от поступления до выпуска. Исходными данными для такого сопровождения являются результаты вступительных испытаний и впоследствии результаты контрольных испытаний по темам. Это позволяет учитывать знания поступающих в вуз (отличающиеся с каждым потоком) и неравномерность усвоения знаний. Этому противоречит тенденция обезличивания вступительных испытаний, например, введение ЕГЭ, поскольку целью для вуза является не только отбор способных к обучению абитуриентов, но и выяснение их конкретных знаний. Логичным представляется на основании вступительных испытаний распределять первокурсников по группам с целью обеспечения однородности усвоения материала; но допустимость этой процедуры представляется спорной, поскольку для менее подготовленных студентов исчезают дополнительные каналы получения знаний через общение в группе. Это требует дополнительных психологических исследований. Представляется целесообразным исследовать допустимость переформирования учебных групп в процессе обучения для обеспечения большей однородности исходных знаний.

Методика нацелена на оптимизацию обучающего компонента образования; она принципиально неприменима к воспитательному компоненту. Методика, вероятно, неприменима к образовательным специальностям (специализациям), не имеющим четко формализуемых результатов (философия, филология, искусствоведение, дизайн и т.д.).

Методика имеет ряд недостатков. Так, она не предполагает индивидуализации обучения, единицей планирования процесса служат учебная тема и группа студентов. Не учитывается необходимая избыточность информации на первом этапе обучения – необходимая системная фундаментальная картина мира значительно шире требуемых специалисту знаний; эту избыточность необходимо вносить в модель дополнительно.

Методика ориентирована на текущее состояние системы высшего образования; она не предполагает основательной перестройки последней. В то же время такая перестройка, на наш взгляд, необходима для адекватного ответа на требования постиндустриального общества. Направления преобразования системы высшего образования изложены в статье Н. Большакова, А. Носова [3].

 

Литература

1)    Дороболюк Т.Б., Калачевский Б.А., Носов А.В. Менеджмент образования в приоритетах качества: Монография. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2004.

2)    Калачевский Б.А., Носов А.В. Современный подход к построению учебных планов в стандартах третьего поколения // Бакалавры техники и технологии: подготовка и трудоустройство. Труды международного симпозиума. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004.

3)    Большаков Н.Н., Носов А.В. Информационная эпоха: управление сознанием и новая образовательная парадигма // Омский научный вестник,2006 г., № 3.

4)    BPwin. Methods Guide. (Файл BPwin4MG.pdf из состава программного пакета BPwin 4.0) Computer Associates, 2000

 

Education process modeling and optimization / A.V. Nosov, A.V. Sorokin

The technique aimed at optimization of educational process and operative management by it is offered. The increasing of probability of successful result of training acts is used as criterion of optimization. The technique is based on technology of the structural analysis and designing of activity (SADT).

 

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Thanx: Abt-service