На правах рукописи

Кузнецова Лариса Дмитриевна

РАЗРАБОТКА ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМИ ПРОЦЕССАМИ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ

(НА ПРИМЕРЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ)

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Воронеж - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский государственный педагогический университет

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Сумин Виктор Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Белокуров Владимир Петрович

доктор технических наук, профессор

Новосельцев Виктор Иванович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования Воронежский государственный университет

Защита диссертации состоится л5 июня 2009 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д212.034.03 при Воронежской государственной лесотехнической академии по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ауд. №118.

С диссертацией можно ознакомиться на официальном сайте Воронежской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан л30 апреля 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.т.н., доцент Аникеев Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Одной из определяющих тенденций социально-экономического развития в ХХI веке стал процесс глобальной информатизации. Главным инструментарием такого процесса являются информационные системы различного вида и назначения.

Современный уровень развития компьютерной техники, информационных технологий позволяет обеспечить информационной поддержкой практически любой вид деятельности человека, связанный с обработкой информации. Бурное развитие и массовое внедрение средств компьютерных телекоммуникаций предоставляют возможность информационного объединения широкого круга участников сколь угодно сложных процессов. Эта тенденция с новой силой обострила проблему дальнейшего развития, как теории, так и практики системного моделирования задач организационного управления на основе новых информационных технологий.

При решении указанных проблем неизбежно приходится рассматривать такие вопросы, как совершенствование организации и структуры систем организационного типа, разработки и принятия решения, формирование целей и критериев оценки эффективности.

Все проблемы характерны и для педагогических вузов как организационных систем.

Современное состояние качества подготовки специалистов характеризуется несоответствием общественно необходимого и фактического уровня.

Из-за снижения общего уровня качества обучения необходимо принять эффективные меры, чтобы повысить его до современных требований. На снижение общего уровня качества обучения влияют как объективные, так и субъективные факторы. Объективные факторы вызваны ускорением научно-технического прогресса, изменением политической, экономической ситуации в обществе и т.д. Субъективные факторы возникают в связи с изменением жизненных ценностей, падением престижа образования и т.п.

В связи с этим возрастает роль управления процессом обучения, совершенствование которого невозможно без разработки проблемно-ориентированных компонентов системы управления образовательными процессами высшего профессионального образования в современных условиях.

Такие разработки невозможно проводить без привлечения современных информационных технологий, математического аппарата моделирования сложных систем в слабо формализуемых областях, позволяющих уменьшить влияние субъективных факторов на управление процессом обучения.

Таким образом, актуальность темы исследования определяется необходимостью повышения эффективности функционирования системы управления образовательными процессами высшего профессионального образования за счет разработки математических моделей и алгоритмов процессов принятия решений в этой системе.

Исследования выполнялись на основе целевой программы Научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования (приказ Минобразования России от 10.03.2000г. №727) и Программы управления качеством образования Воронежского государственного педагогического университета от 29.01.2004г.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью диссертационного исследования является разработка моделей и алгоритмов процессов принятия решений в проблемно-ориентированных системах управления образовательными процессами высшего профессионального образования.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

разработка модели процесса принятия решений в проблемно-ориентированных системах управления образовательными процессами высшего профессионального образования;

разработка математических моделей формализации и типизации информации для автоматизированного принятия решения;

разработка алгоритма для формализации и типизации информации, необходимой при автоматизированном принятии решения;

разработка алгоритма синтеза программных модулей формируемой проблемно-ориентированной системы управления образовательными процессами высшего профессионального образования;

разработка концептуальной модели базы данных системы управления качеством обучения в проблемно-ориентированной системе управления образовательными процессами высшего профессионального образования;

практическая реализация исследований в виде системы управления качеством обучения (УКО) и их апробация, подтверждающая эффективность разработанных моделей, алгоритмов и программ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения поставленных задач в работе использовались методы системного анализа и синтеза, общая теория управления, теория принятия решения, методы кластерного анализа и вероятностных рядов, методы линейного программирования и агрегативных систем. Общей методологической основой исследования являлся системный подход.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

модель процесса принятия решений в проблемно-ориентированной системе управления образовательными процессами высшего профессионального образования, позволяющая при формировании этой системы формализовать и типизировать информацию, необходимую для совершенствования методов получения и обработки информации, отличающаяся учетом времени и количественными показателями оценки эффективности функционирования системы;

алгоритм для формализации и типизации информации, необходимый для автоматизированного принятия решения, позволяющий проводить целевое группирование объектов управления, отличающийся возможностью учета значений характеристик объектов с использованием метода кластерного анализа;

алгоритм определения параметров объекта управления, отличающийся учетом динамики их изменения, с использованием методов теории вероятностных рядов;

алгоритм синтеза программных модулей формируемой системы управления качеством обучения, позволяющий распараллеливание процесса формирования этой системы, отличающийся использованием методов агрегативных систем.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ заключаются в использовании ее основных положений и результатов при формировании системы управления образовательными процессами высшего профессионального образования в виде системы УКО при моделировании процесса принятия решений, разработке алгоритмов формализации и типизации информации, необходимых для автоматизированного принятия решения, а также алгоритма определения параметров объекта управления и синтеза программных модулей формируемой системы.

Результаты диссертационного исследования внедрены в работу Воронежского государственного педагогического университета, Российского государственного торгово-экономического университета (Воронежский филиал), Воронежского военного авиационного инженерного университета.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Всероссийской научно-практической конференции Охрана, безопасность и связь - 2005 (Воронеж, 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции Современные проблемы борьбы с преступностью (Воронеж, 2005 г.), VIII Всероссийской научно-технической конференции Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования (Тамбов, 2006 г.), Межвузовской научно-практической конференции Теоретико-методологические вопросы преподавания математических и естественнонаучных дисциплин для слушателей гуманитарных специальностей специализированных вузов (Саратов, 2006 г.), Международной научно-практической конференции Обеспечение общественной безопасности в Центральном федеральном округе Российской Федерации (Воронеж, 2007 г.), Всероссийской научно-практической конференции Правосудие: история, теория, практика (Воронеж, 2007 г.), Всероссийской научно-практической конференции Охрана, безопасность и связь - 2007 (Воронеж, 2008 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ (5 статей и 8 материалов научных конференций). В том числе 1 работа - без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 97 наименований и 3 приложений. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка и 11 таблиц, в том числе основного текста 145 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель, задачи и методы исследования, показаны научная и практическая значимость полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ проведен анализ процесса обучения в педагогическом вузе и определены особенности этого процесса:

конкурсный отбор абитуриентов осуществляется по регионам;

заказчики от регионов контролируют обучение поступивших студентов;

контроль посещаемости и успеваемости студентов фиксируется в соответствующих журналах;

студентов контролируют по распорядку дня, включая самостоятельную работу

Эти особенности позволяют организовать обратную связь в учебном процессе, что позволяет произвести автоматизацию этого процесса. Для системы УКО проведен анализ структуры управления и для каждой структуры определены процедуры сбора, обработки, анализа информации и принятие очередного управляющего воздействия. Эффективность принятия управленческих воздействий повышается за счет его автоматизации.

Собираемая (базовая) информация не структурирована и унифицирована и поэтому не может сразу использоваться лицом, принимающим решение (ЛПР), для анализа. Поэтому необходим механизм, подготавливающий базовую информацию для ЛПР, т.е. необходимы процедуры, осуществляющие формализацию и типизацию информации.

Структура и объем базовой информации зависят от цели управления на каждом иерархическом уровне и включают в себя результаты контроля успеваемости и посещаемости занятий, дополнительную информацию, используемую при выборе обрабатываемой информации.

Обеспечивающая информация формируется в виде: списка критериев отбора; результатов контроля успеваемости; статистической обработки базовой информации (таблиц и диаграмм) и т.д.

Множеством процедур D, формирующих обеспечивающую информацию, являются: определение параметров отбора; выбор и упорядочивание требуемой информации; определение расчетных показателей результатов контроля, необходимых для математических моделей; графическая иллюстрация полученной информации.

Обеспечивающая информация формируется следующим образом:

, (1)

где определяет процедуру над для получения.

Функция hi в зависимости от выполняемых в ней процедур di разбивается на элементы hiЕI со своими входными и выходными параметрами.

Оценка времени общей длительности шага принятия решения имеет вид:

,

где: - время сбора, VБ - объем, - эталонный объем, - время обработки эталонного объема ; - время получения обеспечивающей информации, xn=(1- если получается п-ый элемент, 0 - если иначе), = (1- если для n-го элемента IO необходимо выполнение i-го действия, 0 - если иначе); - время обработки обеспечивающей информации;

tR - время принятия решения.

Определена модель оптимизации процесса принятия решений в системе УКО педагогического вуза, позволяющая сформировать за допустимое время управляющее воздействие, увеличивающее обоснованность принимаемого решения, с учетом коэффициентов важности :

(2)

при ограничениях

, (3)

. (4)

Разработана информационная модель системы УКО (рис. I).

Рисунок 1 Информационная модель системы УКО

где: БИо - информация о результатах контроля занятий; БДЧ база данных; БИн - информация нормативных документов; УП - учебный процесс; БИД- дополнительная информация; ВУП- внеучебный процесс; ОИ- обеспечивающая информация; УВ -управляющие воздействия.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ рассматриваются задачи разработки математических моделей и алгоритмов структурирования и обработки базовой информации. Анализ функционирования управляющих структур системы УКО показал, что в них решаются следующие задачи:

1) формирование и реорганизация учебных групп на основе базовой информации;

2) определение эффективности принятых управляющих решений;

3) прогнозирование влияния принятых управляющих решений на успеваемость и посещаемость студентов.

Задачи 1 и 2 решаются методом кластерного анализа, с помощью которого формируются группы схожих объектов, классы одного ранга, учитывающего заданную точность разбиения.

Причем разработана методика группирования объектов на заданное количество классов (например: первоначальное формирование учебных групп).

ПР формирует исходную информацию: - анализируемые i-е объекты; - анализируемые j-е характеристики; КО - количество классов, Т1 - точность разбиения, Pij - количественное значение j-ой характеристики i-го объекта.