Інформаційна технологія моніторингу якості загальноосвітніх навчальних закладів

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. Стрімкий розвиток процесу інформатизації всіх сфер життя суспільства, який суттєво впливає на стан економіки, якість життя людей, національну безпеку, інтелектуальний потенціал суспільства, створює можливість підняти на новий рівень освіту країни.

У Національній доктрині розвитку освіти України визначено нову стратегію реформування освіти, яка спрямована на забезпечення державних гарантій рівного доступу до якісної освіти на різних етапах навчання та організацію науково-аналітичного супроводу всіх управлінських рішень. Реалізацію даної стратегії можуть забезпечити лише адекватні сучасні засоби вимірювання досягнутої якості освіти, виявлення факторів впливу, оцінювання ефективності освітніх програм і реформ. Такі засоби є складниками системи моніторингу освітнього процесу та ефективного управління освітою. Функціонування системи моніторингу покликано забезпечити органи управління освітою й уряд України статистичною та аналітичною інформацією для ефективного вирішення проблем загальної середньої освіти і здійснення державного управління її якістю на всіх рівнях. Це означає, що система моніторингу якості загальної середньої освіти має стати складовою частиною державної системи управління якістю середньої освіти.

Організація моніторингу в сучасних умовах неможлива без використання комп'ютерних технологій. Їхнє застосування стає життєво важливою потребою для управління, оскільки прискореними темпами зростають потоки інформації і звичні паперові форми і звітність уже помітно гальмують ефективне управління.

Сучасний інформаційний ринок пропонує відносно невелику кількість програмних комплексів, розроблених різними фірмами, які дозволяють створити на їх основі єдиний інформаційний простір управління, як в окремому навчальному закладі, так і в територіальній системі освіти в цілому. Однак вони не в повній мірі задовольняють усім аспектам освітнього моніторингу, зокрема, можливостям ретельного аналізу даних і зручного відображення результатів. Потрібні нові принципові підходи щодо оцінювання навчального процесу як системного явища, відповідні технології оперативного збирання й оброблення педагогічно значущої інформації.

Завжди було привабливим взяти підходи, які добре зарекомендували себе в одній галузі, і використати їх в інших. Тому багатьма вченими було запропоновано застосувати принципи ідеології Total Quality Management (TQM-ідеології) для управління якістю вищої освіти і оцінювання якості вищих навчальних закладів на основі кваліметричного підходу. Тоді як для загальноосвітніх навчальних закладів (ЗНЗ) ці питання недостатньо висвітлені.

Усе наведене є сукупністю невизначених сьогодні знань, відсутність яких не дозволяє розв`язати задачу підвищення ефективності управління ЗНЗ, базуючись на ідеології тотального управління якістю.

Отже, актуальність теми дисертаційної роботи обумовлена необхідністю розробки інформаційної технології моніторингу якості загальноосвітнього навчального закладу та автоматизованої системи, що реалізує цю технологію.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є підвищення ефективності управління загальноосвітнім навчальним закладом шляхом розробки інформаційної технології моніторингу якості, що базуються на ідеології тотального управління якістю, та створення автоматизованої системи моніторингу (АСМ), яка реалізує цю технологію.

Для досягнення поставленої мети необхідно розв`язати такі задачі:

- розробити квалітивні моделі ЗНЗ;

- розробити інформаційну технологію моніторингу якості ЗНЗ;

- розробити методологічні основи побудови автоматизованої системи моніторингу якості ЗНЗ;

- розробити рекомендації щодо організації підсистем автоматизованої системи моніторингу якості ЗНЗ.

1. Підходи до побудови моделей навчального процесу (кібернетичний, технологічний, системний, квалітивний), завдання, етапи та види моніторингу

Проведено аналіз автоматизованих систем управління загальноосвітніми навчальними закладами.

Результати аналізу існуючих АСУ навчальними закладами показують, що «заводські» прообрази АСУ сьогодні вже не задовольняють потреб шкільного виробництва, тому потрібен перегляд композиційно-змістовних пріоритетів ідеології побудови АСУ «Школа» в цілому. Такі інформаційні системи повинні обов'язково мати програми допоміжного характеру, однак подальший прогрес у галузі інформатизації шкільного виробництва пов'язаний з розробкою таких програмних продуктів, які дозволяють здійснювати багатопланове аналітичне оцінювання результатів педагогічної діяльності на основі оброблення великих обсягів різного роду педагогічно значущих даних.

2. Моделі якості (квалітивні моделі) ЗНЗ, що створені, виходячи з TQM-ідеології

В основу побудови моделей покладено принципи процесного і системного підходів до управління якістю і концепція внутрішніх і зовнішніх споживачів і постачальників. Далі, базуючись на цих моделях і основних методологічних принципах кваліметрії, розробляються дерева якості та математичні моделі якості об`єктів моніторингу.

Запропоновано моделі ЗНЗ, що відображають основні принципи TQM-ідеології і є базою для організації ефективного управління якістю навчального закладу. В узагальненій процесній моделі враховано те, що освітній процес є основним, але його здійснення можливе тільки за певних умов, які створюються допоміжним процесом. З точки зору кібернетичного підходу, освітній і допоміжний процеси є об`єктами управління, а процес управління - суб`єктом управління. При цьому зворотний зв`язок між об`єктами управління і суб`єктом управління забезпечується моніторингом.

Особливість такого зворотного зв`язку полягає в тому, що здійснюється моніторинг якості не тільки освітнього і допоміжного процесів, але й якості самого процесу управління.

Узагальнена ресурсна модель ЗНЗ відображає ресурси кожного з процесів та їх узгодженість. Особливість цієї моделі полягає у тому, що ресурси ЗНЗ мають три складові. Перша - це локальні ресурси, які використовуються тільки даним процесом. Друга складова є частиною вхідних ресурсів. Третя складова це спільні ресурси, які використовуються всіма процесами.

Згідно з узагальненою РПР-моделлю ЗНЗ, побудованою за схемою «Ресурси-Процеси-Результати», моніторинг якості має здійснюватися для множини ресурсів, множини процесів і множини результатів.

З принципу ієрархічності показників якості випливає, що наочною моделлю якості об`єкта є дерево якостей.

Якість загальноосвітнього навчального закладу має три складові:

- якість ресурсів ;

- якість процесів ;

- якість результатів ,

які, у свою чергу, мають певні складові.

Оскільки оцінювання якості здійснюється для потреб внутрішніх і зовнішніх споживачів, тому потрібні різні моделі якості ЗНЗ. Якість може розглядатися або як сукупність складових

, (1)

або як функціональна залежність від них:

, (2)

де , і - вагові коефіцієнти.

; ;

; ;

; ;

Тут , і - вагові коефіцієнти.

Представлення якості ЗНЗ у вигляді (1) надає інформацію окремо про стан ресурсів, якість процесів і рівень результатів, що забезпечує можливість спрямувати зусилля ЗНЗ на покращення конкретної складової якості.

Комплексна оцінка якості (2) спрощує порівняння ЗНЗ зовнішніми споживачами, але приховує від них складові якості.

Якість ресурсів складається з:

- якості педагогічних кадрів ;

- якості допоміжного персоналу ;

- початкової якості учнів ;

- якості навчально-методичного забезпечення ;

- якості матеріально-технічного забезпечення ;

- якості інформаційного забезпечення ;

- якості фінансового забезпечення ,

і може розглядатися у вигляді:

;

.

Якості процесів відповідає такий математичний опис:

;

,

де - якість освітнього процесу;

- якість процесу управління;

- якість допоміжного процесу,

Математичний опис якості учня має вигляд:

;

,

де - вхідна якість учня для навчального процесу;

- якість навчального процесу учня;

- якість результатів навчального процесу учня.

Запропоновані моделі охоплюють усі види і ресурси діяльності ЗНЗ, що характеризує системність підходу до оцінювання якості ЗНЗ.

3. Узагальнені моделі процесів інформаційної технології моніторингу якості ЗНЗ і види організації моніторингу залежно від «суб'єкт-об'єктних» відношень та за схемою «ресурси-процеси-результати»

Ефективність процесів оброблення, зберігання й аналізу значною мірою залежить від використовуваних моделей даних моніторингу та обсягу цих даних. Чим більше даних, тим, з одного боку, повніше описуються об'єкти моніторингу, а з іншого - важче видобувати з даних потрібну інформацію.

Запропонована інформаційна технологія моніторингу якості ЗНЗ відрізняється від відомих технологій тим, що процес збирання інформації розглядається як сукупність трьох процесів: введення, вимірювання та оцінювання, а також наявністю процесів візуалізації даних і розповсюдження результатів моніторингу.

Для кожного із процесів запропоновано теоретико-множинні моделі, які складаються з основних множин об'єктів і множин виконуваних операцій або алгоритмів, що реалізуються.

Такі моделі забезпечують спрощення процесу проектування АСМ, оскільки визначають набори функцій, які має реалізувати така система. Далі наведено моделі цих процесів.

Процес введення забезпечує введення даних, що відображають атрибути об`єкта та параметри його стану. Атрибутам відповідає простір атрибутів зі структурою відношень в ньому . Стан об`єкта описується простором параметрів і структурою відношень у ньому . Введення даних може здійснюватися або вручну людиною-оператором за допомогою клавіатури, або напівавтоматично шляхом сканування паперового документа, або автоматично шляхом зчитування з електронного носія інформації. Всі ці дії вимагають використання певного набору алгоритмів . Виходячи з цього, запропоновано таку модель процесу введення даних:



Процес вимірювання забезпечує одержання значень критеріїв шляхом порівняння стану об'єкта моніторингу з базою порівняння В, яка конкретизується в вигляді системи еталонів, системи нормативів якості і т.д. Алгоритм вимірювання формується з операторів порівняння і йому відповідає простір операторів порівняння . Відзначимо, що порівняння може здійснюватися як людиною (наприклад, для усної відповіді), так і комп`ютером (комп`ютерне тестування). Отже, модель процесу вимірювання має вигляд:

Процес оцінювання якості об'єкта моніторингу здійснюється на основі результатів вимірювань, ієрархічної структури показників якості і кваліметричних шкал. Алгоритм оцінювання складається із множини операторів оцінювання і йому відповідає простір операторів оцінювання. Виходячи з цього, запропоновано таку модель процесу оцінювання:

де Н - простір кваліметричних шкал;

- структура відношень у просторі Н;

- простір операторів оцінювання.

Процес оцінювання якості складається з таких операцій:

- згортання шкал ; здійснюється процедура переходу від окремих шкал до загальної універсальної шкали;

- згортання критеріїв за моделлю, що відповідає ;

- згортання факторів за моделлю, що відповідає ;

- визначення комплексної оцінки якості за моделлю, що відповідає .

Процес оброблення даних пропонується описувати такою моделлю:

де - простір типів даних;

- простір вхідних даних;

- простір результатів;

- простір алгоритмів обчислень.

Процес зберігання даних має реалізувати керування реляційною базою даних, архівування даних і відновлення даних у разі їх часткової втрати. Отже, модель цього процесу має вигляд:

де - дані реляційної бази даних;

- структура відношень в базі даних;

- простір функцій керування базою даних;

- простір функцій архівування;

- простір функцій відновлення даних.

У процесі збирання даних здійснюється перший крок до абстрагування від конкретної дійсності, коли із множини способів опису об'єктів моніторингу вибирається один, що характеризується певним набором ознак, за допомогою якого об'єкти відокремлюються один від одного. Наборам ознак відповідають набори даних. Чим більше ознак, тим, з одного боку, повніше описуються об'єкти моніторингу, а з іншого важче видобувати з даних потрібну інформацію. Природно, що сприйняття великого масиву даних досить ускладнено, а отже, ускладнений аналіз, і тому в таких випадках аналітичні дослідження здійснюються з використанням графічних методів.

Форми візуалізації даних пропонується описати за допомогою простору візуальних об'єктів . Відображення даних у відповідний їм візуальний об'єкт здійснюється за алгоритмом візуалізації . Сукупність таких алгоритмів утворює простір алгоритмів візуалізації . Виходячи з цього, пропонується така модель процесу візуалізації даних:

Процес аналізу результатів оброблення інформації може бути здійснений або автоматично, або суб'єктом, який приймає рішення. В першому випадку, комп`ютер має формулювати висновки і рекомендації за формальними правилами. У другому випадку, комп`ютер має забезпечувати підтримку прийняття рішень згідно із запитами суб'єкта. Враховуючи сказане, пропонується така модель процесу аналізу:

де - простір висновків і рекомендацій;

- простір запитів суб'єкта щодо підтримки аналізу;

- простір алгоритмів, що реалізують формальні правила;

- простір алгоритмів, які реалізують запити суб'єкта щодо аналізу.

Процес прогнозування розвитку описується такою моделлю:



де - простір показників якості, що прогнозуються;

- простір запитів суб'єкта щодо прогнозування розвитку;

- простір алгоритмів, за якими реалізуються запити суб'єкта щодо прогнозування розвитку.

Результати моніторингу якості потрібні в першу чергу суб'єкту моніторингу для здійснення ефективного управління якістю об'єкта, але зацікавленими в них можуть бути й інші суб'єкти, наприклад, батьки учнів. Тому одним з процесів інформаційної технології має бути процес розповсюдження даних, який забезпечить доступ до результатів моніторингу всіх зацікавлених суб'єктів, однак з урахуванням наданих їм прав щодо отримання інформації певного виду. При цьому доступ може відбуватися як із локальної мережі, так і з Internet.

Виходячи з цього, пропонується така модель процесу розповсюдження даних:

де - простір користувачів локальної мережі;

- простір користувачів мережі Internet;

- результати моніторингу;

- матриця прав доступу користувачів до даних;

- простір алгоритмів, що реалізують політику безпеки.

Тривалий моніторинг об'єктів передбачає визначення певних моментів часу, коли здійснюється вимірювання й оцінювання стану об'єкту. Тобто об'єкт описується своїми станами в моменти часу .

Сукупність станів об'єкту одержаних протягом усього часу моніторингу названо траєкторією об'єкту.

Коли кожен стан об'єкту описується одним параметром, то маємо одну траєкторію. Якщо ж стан об'єкту описується параметрами в кількості , то самому об'єкту відповідає траєкторій.

Траєкторія може описуватися або статичними даними, або динамічними.

Коли траєкторія описується абсолютними значеннями параметрів станів, то мова йде про статичні дані.

Динамічними даними описуються зміна значень параметра сусідніх станів.

Враховуючи те, що кожен стан об'єкта може оцінювати не один, а кілька суб'єктів, запропоновано таку узагальнену параметричну модель даних, яка описує траєкторію одного об'єкта:

де -- кількість суб'єктів, що оцінюють кожен стан об'єкта;

-- кількість параметрів, що описують стан;

-- довжина траєкторії об'єкта;

Для побудови візуальних моделей даних моніторингу запропоновано метод, який передбачає виконання таких дій.

1. Сформулювати задачу візуалізації виходячи з наявних даних.

2. Вибрати структуру візуального об'єкта.

3. Визначити кількість дискретних значень для кожного із заданих діапазонів значень параметрів станів, що складають дані моніторингу.

4. Вибрати варіанти формування наборів візуальних елементів виходячи зі структури візуального об'єкта і кількості дискретних значень.

5. Сформувати набори візуальних елементів.

6. Поставити у відповідність кожному дискретному значенню візуальний елемент.

7. Поставити у відповідність кожному числу, що належить до даних моніторингу, візуальний елемент і сформувати з цих елементів структуру візуального об'єкта.

Виходячи з цього, узагальнена задача візуалізації даних моніторингу полягає у реалізації відображення .

Оскільки простір складається із чотирьох візуальних об'єктів, то цю задачу пропонується розглядати як сукупність чотирьох окремих задач, кожна з яких полягає у побудові відповідного візуального об'єкта.

Висновки

інформаційний візуалізація моніторинг

У дисертації наведено нове розв'язання задачі створення інформаційної технології моніторингу якості ЗНЗ, яка базується на принципах TQM-ідеології і сучасних підходах до освітньої статистики.

Основні наукові і практичні результати дисертаційної роботи такі.

1. Запропоновано квалітивні моделі загальноосвітнього навчального закладу, які базуються на основних принципах ідеології тотального управління якістю, комплексно і деталізовано описують аспекти якості ЗНЗ і є підґрунтям для організації ефективного управління якістю навчального закладу. Сукупність цих моделей дозволяє досліджувати якість навчального закладу, забезпечивши єдність усіх видів його діяльності, а саме, освітньої, допоміжної та управлінської. Оскільки оцінювання якості здійснюється для потреб внутрішніх і зовнішніх споживачів, тому запропоновано два різновиди математичних моделей якості ЗНЗ. Представлення якості ЗНЗ у вигляді набору оцінок стану ресурсів, якості процесів і рівня результатів забезпечує можливість спрямувати зусилля ЗНЗ на покращення конкретної складової якості, тоді як комплексна оцінка якості спрощує порівняння ЗНЗ зовнішніми споживачами, але приховує від них складові якості.

2. Розроблено інформаційну технологію моніторингу якості загальноосвітнього навчального закладу, яка забезпечує можливість одержання, оброблення, аналізу і розповсюдження різноманітної інформації про якість ресурсів навчального закладу, якість процесів, що відбуваються в ньому, і якість результатів цих процесів з метою здійснення ефективного управління ЗНЗ. Ця інформаційна технологія відрізняється від відомих технологій тим, що процес збирання інформації розглядається як сукупність трьох процесів: введення, вимірювання та оцінювання, а також наявністю процесів візуалізації даних і розповсюдження результатів моніторингу. Відокремлення процесів введення, вимірювання та оцінювання забезпечує можливість розвитку автоматизованої системи, що реалізує цю технологію, разом із розвитком інструментарію (математичного, програмного і технічного). Доцільність введення процесу візуалізації даних, обґрунтовується тим, що аналіз з пошуком закономірностей часто складно реалізувати за допомогою тільки обчислювальних процедур, і тому в таких випадках аналітичні дослідження здійснюються з використанням графічних методів.

3. Запропоновано моделі даних моніторингу, які враховують особливості різних видів моніторингу. У процесі збирання даних здійснюється перший крок до абстрагування від конкретної дійсності, коли із множини способів опису об'єктів моніторингу вибирається один, що характеризується певним набором ознак, за допомогою якого об'єкти відокремлюються один від одного. Наборам ознак відповідають набори даних, що складають структуроване представлення даних про об`єкт. Це забезпечує ефективну організацію підсистем оброблення, зберігання і візуалізації даних автоматизованої системи моніторингу. Узагальнена структура даних моніторингу є основою системного підходу до побудови візуальних моделей даних.

4. Дістав подальшого розвитку метод візуалізації даних, який забезпечує спрощення аналізу великих обсягів даних моніторингу якості з урахуванням особливостей цих даних. Узагальнена задача візуалізації даних моніторингу полягає у відображенні множини даних на множину візуальних об'єктів. У візуальних моделях даних для представлення окремих даних використовуються геометричні елементи, що відрізняються формою, розміром і кольором. Спрощення аналізу даних моніторингу досягається тим, що структура візуального об`єкта та його візуальні елементи вибираються виходячи із цілей аналізу.

5. Запропоновано моделі автоматизованої системи моніторингу якості ЗНЗ та її підсистем, які вперше враховують усі аспекти моніторингу в освіті і є основою для створення комп`ютерних систем, що забезпечують більш досконалий рівень управління якістю навчального закладу. Рекомендується проектувати АСМ «з нуля» тільки для навчальних закладів, які мають невелику кількість комп`ютерів, непов`язаних мережею, а для навчальних закладів з розвиненою локальною комп`ютерною мережею, що має вихід до глобальної мережі Internet, здійснювати проектування на базі існуючої конфігурації комп`ютерної мережі.

6. Розроблено інженерні рекомендації щодо організації підсистем АСМ. Відбір показників якості має здійснюватися з урахуванням існуючих можливостей збирання даних, методик вимірювань, аналізу й інтерпретації даних, підготовленості споживачів до їх сприйняття, економічної обґрунтованості та з урахуванням певних обмежень на збирання і розповсюдження інформації, що має суто особистісний або конфіденційний характер.

7. Результати виконаних досліджень використано при створенні автоматизованої інформаційної системи на базі фізико-математичної гімназії № 17 м. Вінниці та Вінницького обласного інституту післядипломної освіти педагогічних працівників.

Література

1. Білик О.О. Квалітивні моделі загальноосвітнього навчального закладу / В.А. Лужецький, О.О. Білик, В.М. Заячковський // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. - 2007. - №1(8). - С. 153-163.

2. Білик О.О. Моделі даних моніторингу / О.О. Білик, В.А.Лужецький, С.В. Лужецький // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. - 2006. - №3(7). - С. 15-22.

3. Білик О.О. Візуалізація даних моніторингу / В.А. Лужецький, С.В. Лужецький, О.О. Білик // Вісник ЧДТУ. - 2006. - № 4. - С. 51-57.

4. Білик О.О. Підходи щодо проектування автоматизованих систем моніторингу загальноосвітніх навчальних закладів / В.А. Лужецький, О.О. Білик // Вісник ЧДТУ. - 2007. - № 3/4. - С. 107-114.

5. Білик О.О. Інструментарій вимірювання властивостей і оцінювання якості об`єктів моніторингу / О.О. Білик, В.А. Лужецький // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. - 2007. - №3. - С. 204-211.

Размещено на Allbest.ru

...