Geum.ru
   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

Пирская Анна Сергеевна

АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМИ ТРАЕКТОРИЯМИ СТУДЕНТОВ НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ КОМПЕТЕНЦИЙ ФГОС ВПО

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (образование)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2012

Работа выполнена в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики (НИУ ИТМО) на кафедре компьютерных образовательных технологий.

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент

исицына Любовь Сергеевна

Официальные оппоненты

Копыльцов Александр Васильевич, доктор технических наук, профессор, Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, заведующий кафедрой Информатика и вычислительная техника

аздин Артур Вячеславович, кандидат технических наук, доцент, НИУ ИТМО, доцент кафедры Информатика и прикладная математика

Ведущая организация

Петрозаводский государственный университет

Защита состоится 29 ноября 2012 года в 15.30 на заседании диссертационного совета Да212.227.06 при НИУ ИТМО по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, центр интернет образования.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИУ ИТМО.

Автореферат разослан л____________________2012 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Лисицына Л.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Проблема разработки образовательных траекторий студентов связана, прежде всего, с отбором и  структурированием содержания основных образовательных программ (ООП), с созданием учебных планов, определяющих порядок и трудоемкость изучения дисциплин ООП, в том числе вариативных.  С 2011 года все университеты России перешли на новые ООП, реализующие федеральные государственные стандарты высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) для уровневой подготовки выпускников. Характерной особенностью ФГОС ВПО (далее - стандартов), построенных на основе компетентностного подхода к образованию, является требование к формированию результатов освоения  перечисленных в стандарте компетенций.  Поэтому для разработки образовательных траекторий студентов необходимы новые концептуальные модели для извлечения конкретных результатов освоения компетенций стандартов из избыточного содержания образования (для извлечения сверху вниз). В качестве такой концептуальной модели в данной работе взята за основу модель, разработанная в НИУ ИТМО1 незадолго до ввода новых стандартов. Данная модель предназначена для извлечения результатов обучения (РО) и их компетенций из избыточного содержания образования снизу вверх. Ее применение для автоматизации управления образовательными траекториями студентов требует нового подхода к планированию и оцениванию результатов освоения компетенций стандартов в ООП. На последнем семинаре Ассоциации классических университетов России (АКУР), который прошел в МГУ 16-18 мая 2012г., были доложены основные результаты мониторинга новых ООП ряда ведущих университетов России, проведенных АКУР по заданию Минобрнауки РФ в период с октября 2011г. по март 2012г. Основная проблема, выявленная в этом исследовании - отсутствие логики между компетенциями ФГОС ВПО и результатами их освоения в дисциплинах ООП. Важным принципом современного образования является принцип междисциплинарности обучения, направленный в контексте новых стандартов на формирование результатов освоения различных по природе компетенций стандарта на едином содержании в дисциплинах ООП.  Поэтому разработка новых моделей и методов  для планирования результатов освоения компетенций стандартов, обеспечивающих логику связей между компетенциями стандартов и их конкретными результатами освоения на основе принципа междисциплинарности обучения, и их использование для автоматизации управления образовательными траекториями студентов на основе оценок фактически достигнутых ими результатов освоения компетенций стандарта в процессе реализации ООП является весьма актуальной темой.

Целью диссертационной работы является разработка математического, методического, алгоритмического, информационного и программного обеспечения для автоматизации управления образовательными траекториями студентов на основе результатов освоения компетенций ФГОС ВПО.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

а) анализ ФГОС ВПО и доработка концептуальной модели для извлечения результатов освоения компетенций стандарта из избыточного содержания образования;

б) разработка математической модели, устанавливающей связь между компетенциями стандарта и конкретными результатами их освоения в дисциплинах (модулях) ООП на основе принципа междисциплинарности обучения;

в) анализ имеющегося опыта оценивания результатов обучения студентов и разработка новой методики для автоматизации оценивания запланированных результатов освоения компетенций ФГОС ВПО в ООП;

г) анализ имеющегося опыта управления образовательными траекториями студентов и разработка новой методики для автоматизации  управления образовательными траекториями студентов, обеспечивающей  достижение оценки запланированных в ООП результатов освоения компетенций ФГОС ВПО не ниже, чем установленный вузом минимальный уровень;

д) разработка алгоритмов автоматизации планирования результатов освоения компетенций ФГОС ВПО в дисциплинах (модулях) различных ООП вуза на основе принципа междисциплинарности обучения;

е) разработка модели управления проектами компетентностно-ориентированных ООП, реализующих ФГОС ВПО или собственный образовательный стандарт (ОС) вуза, и создание информационной системы (ИС) для сетевого взаимодействия разработчиков компетентностных  моделей выпускников вуза;

ж) апробация результатов диссертационного исследования на практике.

Методы исследования. Методы теории множеств, теории графов и гиперграфов, теории вероятности и математической статистики, методы проектирования и разработки баз данных и информационных систем, технологии объектно-ориентированного программирования.

Предметом исследования являются процессы разработки компетентностно-ориентированных ООП, реализующих ФГОС ВПО или собственный ОС вуза.

Объектами исследования является математическое, методическое, алгоритмическое, информационное и программное обеспечение для автоматизации управления образовательными траекториями студентов на основе результатов освоения компетенций ФГОС ВПО или ОС вуза в ООП.

Научная новизна. На защиту выносятся следующие результаты, обладающие научной новизной:

а) Математическая модель иерархии результатов освоения компетенций ФГОС ВПО для структуризации содержания образования ООП на основе принципа междисциплинарности обучения, обеспечивающая связь компетенций ФГОС ВПО с конкретными результатами их освоения через составные и составляющие компетенции ФГОС ВПО, дескрипторы уровней знаниевых, функциональных и мотивационно-личностных компонентов компетенций.

б) Методика автоматизации  управления образовательными траекториями студентов, обеспечивающей достижение оценки запланированных в ООП результатов освоения компетенций ФГОС ВПО не ниже, чем установленный вузом минимальный уровень.

в) Модель управления проектами компетентностно-ориентированных ООП, реализующих ФГОС ВПО или собственный ОС вуза, которая обеспечивает формирование и систематическую модернизацию компетентностных моделей выпускников вуза.

Практическая значимость работы подтверждается результатами создания сетевой многопользовательской ИС для управления проектами компетентностно-ориентированных ООП, реализующих ФГОС ВПО или собственный ОС вуза, и ее использования на практике для разработки компетентностных моделей выпускников ряда новых ООП в НИУ ИТМО.

Внедрение результатов. Результаты диссертационного исследования были внедрены в учебный процесс на кафедре компьютерных образовательных технологий НИУ ИТМО при проведении курсов повышения квалификации преподавателей вузов Санкт-Петербурга в рамках проекта Подготовка и переподготовка профильных специалистов на базе центров образования и разработок в сфере информационных технологий в Северо-Западном федеральном округеа(гос. контракт № 07.Р20.11.0028 от 07.09.2011 г.), а также при подготовке инженеров по специальности 230202 - Информационные технологии в образовании и магистров по направлению 230200 - Информационные системы. Результаты диссертационного исследования были использованы при реализации ряда закупок, отобранных в рамках конкурсов, проведенных в 2010-2011гг. по Программе развития ГОУ ВПО СПбГУ ИТМО как национального исследовательского университета на 2009-2018 гг.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: научная и учебно-методическая конференция профессорско-преподавательского и научного состава НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2009-2012гг.); Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых (Санкт-Петербург, 2009-2012гг.); Всероссийская научно-методическая конференция "Телематика" (Санкт-Петербург, 2009-2012гг.); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием "Информационные технологии в обеспечении нового качества высшего образования" (Москва, 2010); V Международная научно-практическая конференция "Информационная среда вуза XXI века" (Петрозаводск, 2011); IX Международная научно-методическая конференция Новые образовательные технологии в вузе (Екатеринбург, 2012); IX Международная научная конференция  Новые информационные технологии и менеджмент качества (Турция, 2012).

Публикации. Основные научные результаты опубликованы в 14 печатных работах, в том числе в трех статьях, опубликованных в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, пять глав, заключение, список использованных источников, содержащий 109 наименований, приложение. Основная часть работы изложена на 163 страницах машинописного текста и содержит 40 рисунков и 11 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика исследуемой проблемы, обосновывается актуальность темы диссертационной работы, определяется объект и предмет исследований, формулируется цель и задачи исследования, показана научная новизна результатов и практическая значимость  работы. Дана краткая аннотация глав диссертации.

Первая глава диссертации посвящена обзору и анализу состояния проблемы автоматизации управления образовательными траекториями студентов в условиях перехода на новые ООП, реализующие ФГОС ВПО. Анализ показал, что формулировки общекультурных и профессиональных компетенций (ОК и ПК) в стандартах  являются рамочными, что дает большую свободу в разработке результатов их освоения в ООП.  Характерной особенностью компетенций стандарта является то, что они, как правило, содержат не одну, а несколько взаимосвязанных между собой формулировок. Структура записи компетенции стандарта имеет следующий вид:

КОМПЕТЕНЦИЯ: = Способность (готовность) [<деятельность> 

<объект деятельности>],

где  конструкция [*] может повторяться многократно. Понятие <деятельность> в ней задается глагольной группой (применять для создания информационных систем и технологий в образовании; разрабатывать и т.п.), а <объект деятельности>  Ц  именной (информационно-образовательные среды;  средства реализации информационных  технологий и т.п.).

Показано, что с точки зрения автоматизации процесса извлечения конкретных результатов освоения компетенции стандарта наиболее перспективным является подход, в котором разработчики ООП вначале выделяют составные компетенции стандарта, устанавливают для них минимальные (ожидаемые) уровни формирования результатов их освоения, а затем определяют на основе принципа междисциплинарности составляющие  компетенции стандарта в дисциплинах (модулях) ООП.

В основе разработки формулировок составных и составляющих компетенций стандарта - хорошо известная методика поочередной детализации (уточнения) объектов и видов деятельности выпускника ООП. Для разработки формулировок составных компетенций стандарта рассмотрены следующие варианты деления формулировки компетенции стандарта на составные: деление единственной формулировки с уточнением в них объектов и (или) видов деятельности, простое деление сложной формулировки, деление сложной формулировки с уточнением в них объектов и (или) видов деятельности. Целесообразность деления компетенции стандарта на то или иное количество составных компетенций определяется разработчиком ООП, исходя из профиля данной программы и различия требований к ожидаемым уровням их формирования.

Требования к ожидаемым уровням формирования составных компетенций стандарта задаются в виде дескрипторов знаний, умений и личностных качеств, определяющих дифференциацию понятий должен знать, должен уметь делать и должен относиться к осуществляемой деятельности соответственно. В работе проводится анализ известных подходов к дифференциации знаний, умений и навыков в профессиональных стандартах, в европейских рамках квалификаций, а также в международных стандартах ABET, CDIO, EUR-ACE и т.д. Показано, что действующий в НИУ ИТМО тарификатор результатов обучения (компетенций) хорошо согласуется с требованиями к уровням формирования компетенций и может быть взят за основу в данном исследовании.

Составляющие компетенции стандарта и их результаты освоения заявляются  (планируются) преподавателями дисциплин (модулей) ООП. Известно, что для этого разработчик ООП составляет матрицу компетенций стандарта, устанавливающую соответствие составных компетенций стандарта с ожидаемыми уровнями их формирования и дисциплин (модулей) из учебного плана ООП. Таким образом, потенциальный преподаватель той или иной дисциплины получает задание, в котором установлен перечень  компетенций стандарта и их составных компетенций с установленными требованиями к ожидаемому уровню их формирования в дисциплине (модуле). Рассмотрены два варианта разработки составляющих компетенций стандарта. Первый вариант основан на дальнейшей детализации объектов и (или) видов деятельности составной компетенции стандарта, а второй - на совместной детализации объектов и (или) видов деятельности нескольких составных компетенций стандарта. Для этого он должен вначале установить причинно-следственные связи на множестве составных компетенций стандарта дисциплины (модуля) и построить бинарное отношение быть основой на их уточненных объектах деятельности. Например, формулировка компетенции Способность проектировать цифровые схемы хранения и обработки информации для разработки информационных средств информационных технологий является одной из составляющих компетенций в дисциплине Информатика ООП, реализующей ФГОС ВПО направления 230400 - Информационные системы и технологии на уровне бакалавра, и построена для  извлечения результатов освоения двух составных компетенций стандарта ОК-6.1 - Владение широкой общей подготовкой (базовыми знаниями) по информатике для решения практических задач в области информационных систем и технологий (с уровнями З2-У2-СЛ1) и ПК-12.3 - Способность разрабатывать информационные средства реализации информационных технологий (с уровнями З1-У1-СЛ1) на общем содержании этой дисциплины. Следует заметить, что количество составляющих компетенций стандарта в дисциплине (модуле) определяет количество разделов в содержании этой дисциплины (модуля).

Результаты  освоения компетенций стандарта представляют набор конкретных знаний, умений и навыков (ЗУН), которые должны быть у студента для формирования соответствующих им составляющих компетенций в дисциплине (модуле). ЗУН формулируются в соответствии с ожидаемыми уровнями по тарификатору результатов обучения (компетенций), они содержат только те знания, умения и навыки, которые сможет  зафиксировать, измерить и оценить преподаватель данной дисциплины. Для этого у преподавателя дисциплины должны быть соответствующие оценочные средства, обеспечивающие текущий, рубежный и промежуточный контроль всех заявленных результатов освоения компетенций стандарта в дисциплине. При этом характеристики учебной нагрузки являются их важнейшими идентификаторами. Так знаниевый компонент для составляющей компетенции стандарта планируется в НИУ ИТМО на следующих 4-х уровнях: уровень знакомства (З1), уровень воспроизведения и применения (З2), уровень понимания и продуктивного применения (З3), уровень трансформации (извлечения) новых знаний (З4), а функциональный компонент - на следующих 4-ех уровнях: выполнять предписанные инструкцией, алгоритмом и т.п. действия (У1), решать типовые задачи с выбором известного метода, способа и т.п. (У2), решать нестандартные задачи путем комбинации известных методов, способов и т.п. (У3), исследовать проблемы и находить новые методы, способы их решения (У4). Умения характеризуют способность выбирать, оптимизировать, интерпретировать и т.д. на основе полученных знаний, а навыки - способность применять, создавать, моделировать и т.п. на основе полученных знаний при условии многократного закрепления таких способностей с использованием конкретных инструментальных средств, технологий, методов, оборудования и т.п. Например, в разделе информатики  Представление и кодирование информации формируются следующие результаты освоения приведенной выше составляющей компетенции, построенной на принципах междисциплинарного обучения:

  • Результаты освоения компетенции стандарта ОК-6 (знания: правила перевода чисел из одной системы счисления в другую, метод кодирования длины серии, метод относительного кодирования, метод частотно-зависимого кодирования, метод кодирования на основе адаптивного словаря, метод кодирования Хемминга; умения: уменьшать избыточность кодов с целью сжатия информации, строить коды с обнаружением и исправлением ошибок, переводить числовые данные из одной системы счисления в другую, кодировать числа, символьные данные и изображения.
  • Результаты освоения компетенции стандарта ПК-12 (знания: актуальные проблемы теории информации, формы представления информации в информационных системах; умения: определять формы представления и кодирования информации в информационных системах).

Проведен анализ существующих автоматизированных балльно-рейтинговых систем вузов для планирования и оценивания результатов обучения студентов. Анализ выявил основной недостаток систем: на текущий момент в системах оценивается лишь результативность студентов по дисциплине (модулю) в целом, без привязки этих оценок к компетенциям стандарта. Поэтому ближайшей задачей модернизации таких систем станет доработка технологии, обеспечивающей накопление и обработку оценок не только по дисциплине (модулю), но и по компетенциям стандарта по всем дисциплинам (модулям) ООП. Это позволит в дальнейшем решить задачу автоматизации управления образовательными траекториями студентов в новой постановке. Управляющее воздействие в системе должно быть направлено на достижение оценок результатов освоения компетенций стандарта в ходе обучения и к моменту завершения ООП должно быть не ниже, чем установленный вузом минимальный уровень.

Вторая глава посвящена разработке математической модели иерархии результатов освоения компетенций ФГОС ВПО для автоматизации управления образовательными траекториями студентов, включающей в себя модель логики  компетенции  стандарта с конкретными результатами ее освоения и компетентностную модель выпускника ООП.

Пустьаа- множество компетенций ФГОС ВПО для реализации ООП, ааkcаЦ мощность множества C. Пусть ЗУСЛ - множество дескрипторов знаний, умений и личностных качеств для различных уровней их формирования; а  kу - количество таких уровней в тарификаторе. Построим модель иерархии результатов освоения некоторой компетенции сi∈С в виде корневого дерева Тi (Yi, Ri) высотой h(Тi) = 3 (рис. 1). Здесь Yi - множество вершин, а Ri - множество дуг дерева. Множество Yi = {yi0} ∪ Yi1 ∪ Yi2 ∪ Yi3, где yi0 - корень дерева, моделирующий совокупный результат освоения компетенции сi∈С; Yi1, Yi2 - подмножества вершин дерева 1-го и 2-го уровня, моделирующих результаты освоения ее составных, составляющих компетенций, соответственно; а Yi3 - подмножество вершин 3-его уровня (листья дерева), моделирующих результаты ее освоения, ожидаемые после завершения ООП, результаты описываются в виде дескрипторов знаний, умений и личностных качеств, установленных на множеству ЗУСЛ.

Рисунок 1 - Моделирование логики компетенции ФГОС ВПО с конкретными результатами ее освоения

Дерево Тi (Yi, Ri)  является моделью описания планируемых (ожидаемых) результатов освоения компетенции сi∈С. Для установления связи планируемых результатов освоения компетенции сi∈С с конкретными результатами обучения построим модель образовательного пространства Q в виде состояний Х = {х0, х1, Е}, в котором каждое состояние хj∈Х моделирует достижение некоторого результата обучения (РО), идентифицируемого определенным набором знаний (лдолжен знать конкретные модели, методы, правила, спецификации и т.п.), умений (лдолжен уметь выполнять конкретные действия, например, уменьшать избыточность кода, переводить числовые данные из одной системы счисления в другую, определять метрические характеристики графа и т.п.)  и навыков (лдолжен владеть конкретной технологией, оборудованием, языком программирования и т.п. для создания конкретных продуктов, решения конкретных проблем и т.п.). Состояние х0 соответствует началу процесса подготовки студентов по ООП, реализующей ФГОС ВПО. Каждый РО в пространстве Q извлекается из избыточного содержания образования в предметной области обучения преподавателем экспертно и является неделимым, т.к. формирование его набора знаний, умений и навыков (ЗУН) происходит на едином содержании образования в дисциплинах (модулях) ООП. Следует заметить, что при извлечении РО могут быть использованы различные вспомогательные модели, например, онтологические модели предметных областей, устанавливающие причинно-следственные связи между всеми возможными ЗУН в этой области. Характерной особенностью пространства Q является то, что множество Х= Х1 ∪ ... ∪ Хj ∪Е состоит из упорядоченных подмножеств Хj ≠∅, включающих в себя сопоставимые (сравнимые) состояния образовательного процесса для достижения j-го РО на различных уровнях k=[1, kу].

Пусть Мi  Ц  множество путей в дереве Тi (Yi, Ri), идущих из корня дерева yi0  к его листьям.  Построим отображение φ: Мi → Х, которое устанавливает соответствие между планируемыми результатами освоения компетенции ФГОС ВПО сi∈С с конкретными результатами ее освоения в пространстве Q.  На рисунке 1 схематично представлены различные варианты отображений. Планируемый результат освоения компетенции сi∈С, моделируемый маршрутом μi1 ∈ Mi, отображается в некоторое состояние (оно отмечено звездочкой) из упорядоченного  подмножества Хj. Здесь предшествующие состояния в подмножестве Хj соответствуют результатам освоения соответствующей составляющей компетенции для сi∈С на уровнях, ниже ожидаемого, а последующие состояния - на уровнях, выше ожидаемого. Планируемый  результат освоения компетенции сi∈С, моделируемый маршрутом μik ∈ Mi, отображается в ряд вариативных состояний из подмножества Хl. Все вариативные состояния соответствуют планируемому уровню результата, но отличаются способом формирования его навыков (применяемой технологией, оборудованием, языком программирования и т.п.). 

Для построения модели ожидаемого результата освоения всех компетенций ФГОС ВПО или компетентностной модели выпускника (КМВ) ООП построим орграф G(Y, R) =  ∪ Тi (Yi, Ri) в интервале i = 1, kc (рис. 2). Использование принципа междисциплинарности обучения при разработке составляющих компетенций приводит к тому, что:

∃ сi, сj ∈С: Yi ∩ Yj ≠∅.

На рисунке 2 показаны две такие вершины в графе G(Y, R). Каждая из них моделирует различные результаты освоения составляющей компетенции для сi, сj ∈С, формируемых на едином содержании дисциплин (модулей) ООП. При этом в дальнейшем соответствующие им состояния образовательного процесса должны быть соединены в дальнейшем при построении план-графа бинарной дугой с нулевым весом (на рисунке 2 такая дуга связывает пару вершин, отмеченных звездочками, в различных подмножествах Хj  и Хl.

Рисунок 2 - Компетентностная модель выпускника ООП

Модель G(Y, R) структурирует содержание образования ООП на основе результатов освоения компетенций ФГОС ВПО. При построении модели образовательного процесса ООП в виде план-графа была установлена  следующая новая их особенность, связанная с переходом на ФГОС ВПО. Множество вершин истока гиперребра может содержать подмножества альтернативных вершин (рис. 3), достижение хотя бы одной такой вершины не потребует достижения других вершин данного подмножества.

Рисунок 3 - Гиперребро план-графа с подмножеством альтернативных вершин в истоке

Например, для формирования способности управлять данными в информационных системах необходимо предварительно сформировать способность применять ту или иную технологию баз данных (MS SQL, Oracle или MS Access).  Для управления образовательной траекторией студента по такому план-графу потребуется установить набор тех навыков в результатах освоения компетенций стандарта, которые отражают предпочтения потенциальных работодателей выпускников ООП.

Третья глава посвящена разработке методики для автоматизации оценивания результатов освоения компетенций ФГОС ВПО в ходе реализации ООП. Методика основана на использовании КМВ ООП, структурирующей содержание образования ООП на основе  результатов освоения компетенций стандарта. Каждый раздел содержания дисциплины неразрывно связан с определенной компетенцией стандарта, результатами ее освоения и характеристикой учебной нагрузки для их формирования.

Построим функцию , устанавливающую  характеристику учебной нагрузки (в часах) того раздела дисциплины, в котором осваиваются результаты освоения компетенции стандарта , моделируемых в КМВ маршрутом :  .

Обозначим через n и m количество составных и составляющих компетенций ФГОС стандарта, а через pаЦ количество различных результатов освоения компетенций стандарта (определяется из РПД). Тогда , , .

Максимальная оценка результатов освоения компетенции , моделируемой вершиной в модели G(Y, R) на момент итоговой государственной аттестации определяется по формуле , где а оценка результатов освоения составных компетенций стандарта, моделируемых вершинами в подмножестве ; а- трудоемкость формирования результатов освоения составных компетенций, моделируемых подмножеством вершин ; а- общая трудоемкость формирования результатов освоения компетенции стандарта, моделируемой вершиной , .  Максимальная оценка результатов освоения составных компетенций определяется как , где а- оценка результатов освоения составляющих компетенций в дисциплине (модуле) ООП, моделируемых подмножеством вершин ; а- трудоемкость формирования результатов освоения составляющих компетенций в дисциплине (модуле) ООП, установленная на основе рабочих программ дисциплин (РПД). Трудоемкость формирования результатов освоения составных компетенций определяется по формуле .

Минимальные оценки результатов освоения компетенций стандарта, составных компетенций стандарта, составляющих компетенций стандарта определяются на основе установленного в вузе минимального уровня kmin от соответствующей максимальной оценки, т.е. , , .

Оценка фактических результатов освоения компетенции стандарта, продемонстрированных студентом к моменту итоговой государственной аттестации, определяется в виде рейтинга как , где а- фактическая оценка, накопленная студентом за все результаты освоения компетенции ci стандарта. Предложенная методика используется для автоматизации управления образовательными траекториями студентов. Методика управления основана на прогнозировании тенденций процесса накопления фактических оценок результатов освоения компетенций стандарта по устранению угрозы недостижения ее минимальной (пороговой) оценки на момент завершения ООП.

Четвертая глава посвящена созданию сетевой многопользовательской ИС для управления проектами компетентностно-ориентированных ООП вуза. Система разработана на основе базовых интернет-технологий и доступна по адресу Для развертывания системы необходимы следующие средства:        Apache версия 2.2 и выше (дополнительные модули: mod_rewrite, mod_deflate); PHP версия 5.2.4 и выше (дополнительные модули: ctype, SPL, pcre, session, BCMath, mysql, pdo_mysql, json, mbstring); MySQL версия 5.1 и выше. В конфигурации Apache должна быть задана директива, разрешающая использование .htacess (AllowOverride All). Система использует библиотеки Zend Framework.

В системе реализована следующая многоуровневая модель управления ООП вуза: на уровне ФГОС ВПО или ОС вуза, на уровне КМВ, на уровне учебного плана ООП и его дисциплин (модулей) (рис. 4). В системе предусмотрены следующие роли пользователей: администратор, разработчик ООП, разработчик рабочих программ дисциплин, работодатель, гость. Администратор системы выполняет настройку системы, внесение и актуализацию в систему каталога ФГОС ВПО и собственных ОС вуза, управление единым тарификатором РО, управление пользователями и правами доступа, а также просмотр КМВ, учебных планов и рабочих программ дисциплин. Для каждого ФГОС ВПО в каталог вносятся его направление подготовки, уровень подготовки, а так же перечень компетенций. В системе предусмотрена возможность создания собственных ОС вуза (для вузов с особым статусом) и формирования проектов ООП на их основе. В системе реализован механизм привязки компетенций ОС вуза к компетенциям ФГОС ВПО соответствующего направления и уровня подготовки, а также механизм, который отслеживает, что компетенции ОС вуза полностью покрывают компетенции соответствующего ФГОС ВПО. Уровень формирования компетенций ФГОС ВПО (ОС вуза) и результатов их освоения в системе имеет дискретную структуру и задается дескрипторами знаний (З), умений (У) и личностных качеств (СЛ). Разработчиком ООП, как правило, является руководитель ООП, которому доступны следующие функции системы: управление ООП; управление КМВ и рабочим планом; создание заданий на разработку рабочих программ дисциплин и назначение исполнителей этих заданий; просмотр, проверка, разработка и включение проекта РПД в КМВ ООП, а так же исключение неактуальных проектов РПД из КМВ; создание отчетов по ООП. Разработчик дисциплины ООП выполняет следующие функции в системе: разработка проекта рабочей РПД; просмотр ООП, учебных планов, рабочих программ других дисциплин; управление версиями РПД. Типовой алгоритм работы разработчика дисциплины ООП включает выполнение следующих задач: получить задание на разработку РПД;  сформировать проект РПД в соответствии с заданием; произвести диагностику проекта средствами системы и оповестить администратора ООП о его готовности; принять решение разработчика ООП о включении (исключении) проекта РПД в ООП. Пользователь с ролью Работодатель может просматривать ООП, учебные планы подготовки, рабочие программы дисциплин, а так же оставлять комментарии к проектам ООП  и РПД.

Для управления проектами ООП в системе реализован следующий алгоритм. На первом этапе создания нового проекта ООП в системе необходимо: выбрать направление подготовки и квалификацию, выбрать ФГОС ВПО или ОС вуза, на основе которого разрабатывается ООП, а также указать специализацию, после чего автоматически формируется исходный пакет компетенций стандарта для разработки КМВ. Вторым этапом является разработка составных компетенций стандарта и установление по тарификатору ожидаемых уровней их освоения.

На третьем этапе необходимо создать проект учебного плана ООП, включающий в себя: индекс дисциплины, наименование дисциплины, общая трудоемкость в часах, номера семестров. Четвертым этапом разработки проекта ООП является формирование технических заданий для разработки проектов РПД. Система предоставляет следующие возможности по формированию РПД: разработка составных и составляющих компетенций стандарта в дисциплине; разработка результатов освоения составляющих компетенций стандарта в дисциплине. На пятом этапе разработчики дисциплин публикую свои проекты  РПД. На шестом этапе разработчики ООП включают составные компетенции стандарта и результаты их освоения из проектов РПД в КМВ. На каждом этапе в системе предусмотрена возможность экспорта текстовых документов с описанием КМВ.

Рисунок 3 - Фрагмент модели управления проектами ООП в системе

Пятая глава посвящена результатам апробации результатов диссертационного исследования. В настоящее время каталог ФГОС ВПО в системе содержит 25 наименований. На основе имеющегося каталога стандартов были разработаны проекты 68 ООП, 2 из которых используются в учебном процессе НИУ ИТМО (по направлению 230400 - Информационные системы и технологии на уровне бакалавра и 240700 - Пищевая биотехнология на уровне бакалавра). В систему загружены 188 проектов РПД.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках проведенного диссертационного исследования были получены следующие результаты, обладающие научной и практической значимостью:

а) доработана концептуальная модель для извлечения результатов освоения компетенций стандарта из избыточного содержания образования на основе анализа ФГОС ВПО;

б) разработана математическая модель, устанавливающая связь между компетенциями стандарта и конкретными результатами их освоения в дисциплинах (модулях) ООП на основе принципа междисциплинарности обучения;

в) разработана методика для автоматизации оценивания запланированных результатов освоения компетенций ФГОС ВПО в ООП;

г) разработана новая методика для автоматизации  управления образовательными траекториями студентов, обеспечивающая  достижение оценки запланированных в ООП результатов освоения компетенций ФГОС ВПО не ниже, чем установленный вузом минимальный уровень;

д) разработаны алгоритмы для автоматизации планирования результатов освоения компетенций ФГОС ВПО в дисциплинах (модулях) различных ООП вуза на основе принципа междисциплинарности обучения;

е) разработана модель управления проектами компетентностно-ориентированных ООП, реализующих ФГОС ВПО или собственный ОС вуза, и создана ИС для сетевого взаимодействия разработчиков компетентностных  моделей выпускников вуза;

ж) проведена апробация результатов диссертационного исследования на практике.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах из перечня ВАК

  1. исицына Л.С., Пирская А.С., Щербакова И.Ю. Управление образовательными траекториями по формированию универсальных компетенций // Открытое и дистанционное образование. Томск, 2009. N 3 (35). С.25-34.
  2. исицына Л.С., Пирская А.С. Разработка универсальных компетенций и управление образовательными траекториями // Информатизация образования и науки. Москва, 2010. №1(15). С. 102-114.
  3. Пирская А.С. Методика оценивания компетенций выпускника // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского университета информационных технологий, механики и оптики. - Санкт-Петербург, 2012. - Вып. №1 (77). - С. 135-141

Другие публикации

  1. Пирская А.С. Электронный практикум для освоения универсальных инструментальных компетенций в области информационных технологий //- Сборник трудов конференции молодых ученых. Выпуск 6. Информационные технологии. - Санкт-Петербург, 2009. - С.400-406
  2. И.В. Абрамов, Л.С. Лисицына, А.С. Пирская Проектирование компетентностно-ориентированного содержания модульных дисциплин для предпрофильной подготовки выпускников вузов // Труды XVI Всероссийской научно-методической конференции "Телематика'2009".- Санкт-Петербург, 2009. Т. 1. - С. 201
  3. исицына Л.С., Пирская А.С. Автоматизация управления образовательными траекториями для разработки модульных компетентностно-ориентированных образовательных программ вуза // Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием Информационные технологии в обеспечении нового качества высшего образования (14-15 апреля 2010г., Москва, НИТУ МИСиС). - М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов НИТУ МИСиС, 2010. - Книга 3. С. 75-86.
  4. Пирская А.С. Автоматизация планирования образовательного процесса с альтернативными результатами обучения в компетентностной модели выпускника //- Сборник тезисов докладов конференции молодых ученых, Выпуск 1. Труды молодых ученых. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. - С.71-73
  5. Пирская А.С. Автоматизация управления образовательными траекториями для моделирования образовательного процесса с альтернативными результатами обучения //- Труды XVII Всероссийской научно-методической конференции "Телематика'2010".- Санкт-Петербург, 2010. Т. 1. - С. 191. 412 с. Тираж 300 экз.
  6. Пирская А.С. Исследование модели образовательного процесса для автоматизации управления вариативными образовательными траекториями обучения //- Сборник тезисов докладов конференции молодых ученых, Выпуск 3. Труды молодых ученых / Главный редактор д.т.н., проф. В.О. Никифоров. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. - С.34-36. - 146 с.
  7. исицына Л.С., Першин А.А., Пирская А.С. Технология для интернет-поддержки проектирования результатов освоения основных образовательных программ, реализующих ФГОС ВПО // Труды XVIII Всероссийской научно-методической конференции "Телематика'2011". - Санкт-Петербург, 2011. - Т. 1. - С. 166-167
  8. Пирская А.С. Автоматизация синтеза образовательных траекторий по формированию результатов обучения // Труды XVIII Всероссийской научно-методической конференции "Телематика'2011". - Санкт-Петербург, 2011. - Т. 1. - С. 167-168
  9. Пирская А.С. Методика планирования и оценивания пакета компетенций ФГОС ВПО при итоговой государственной аттестации студентов // Информационная среда вуза XXI века: материалы V международной научно-практической конференции (26-30 сентября 2011 года). - Петрозаводск, 2011. -с.149-152. Тираж 200 экз.
  10. исицына Л.С., Першин А.А., Пирская А.С. Автоматизация управления проектами компетентностно-ориентированных образовательных программ вузов // Доклады IХ Международной научной конференции "Новые информационные технологии и менеджмент качества" / Редкол.: А.Н. Тихонов и др.; ФГУ ГНИИ ИТТ "Информика". - Москва: ООО "Арт-Флеш", 2012. - С. 24-27.
  11. Пирская А.С. Модель для планирования и оценивания компетенций выпускника // Труды XIX Всероссийской научно-методической конференции "Телематика'2012". - Санкт-Петербург, 2012. - Т. 1. - С. 139-140

1 Васильев В.Н., Лисицына Л.С., Шехонин А.А. Концептуальная модель для извлечения результатов обучения из избыточного содержания образования//Науч.-техн. вестн. СПбГУ ИТМО. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. Вып. 4 (68). С. 104-108.

   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям