Методи та моделі інформаційної технології управління навчальним навантаженням у вищому навчальному закладі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Київський національний університет будівництва і архітектури

УДК 004:681.324

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.13.06 - Інформаційні технології

Методи та моделі інформаційної технології управління навчальним навантаженням у вищому навчальному закладі

Ясенова Ірина Сергіївна

Київ - 2008

Дисертація є рукописом

Робота виконана у Київському національному університеті будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Тесля Юрій Миколайович, Київський національний університет будівництва і архітектури, професор кафедри інформаційних технологій

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Гриша Сергій Миколайович, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", професор кафедри автоматизованих систем обробки iнформацiї та управління, кандидат технічних наук Білощицький Андрій Олександрович, Київський національний університет будівництва і архітектури, начальник Центру інформаційних технологій

Захист відбудеться ". 18 .". грудня .2008 року о. 13 .годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.01 у Київському національному університеті будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України за адресою: 03680, м. Київ, проспект Повітрофлотський, 31, ауд. 466.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03680, м. Київ, проспект Повітрофлотський, 31.

Автореферат розісланий ". 13 " . листопада .2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради д.т.н., професор С.В. Цюцюра

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Проголошення Україною наміру приєднатися до 2010 року до Болонського процесу вимагає докорінного реформування системи вищої освіти. Болонський процес спрямований на формування єдиного відкритого європейського простору у сфері освіти, впровадження кредитних технологій на базі європейської системи трансферу кредитів, стимулювання мобільності і створення умов для вільного пересування студентів, викладачів, науковців в межах європейського регіону, спрощення процедури визначення кваліфікацій, що сприятиме працевлаштуванню випускників і студентів на європейському ринку праці.

Входження України до єдиного європейського та світового освітнього і наукового простору, впровадження в систему вищої освіти України основних ідей Болонського процесу та запровадження кредитно-модульної системи організації навчального процесу (КМСОНП) у вищих навчальних закладах (ВНЗ) ІІІ-ІV рівнів акредитації вимагає безперервного вдосконалення планування навчального процесу, з метою забезпечення його відповідності європейським вимогам. Тому процес планування навчання студента має бути достатньо гнучким та відкритим до адаптації під нові умови.

Трансформація існуючої в Україні системи вищої освіти до умов КМСОНП вимагає впровадження нових підходів та технологій навчального процесу. Тому створення інформаційних систем управління навчальним процесом (СУНП) є не лише доцільним, а й необхідним, особливо в час, коли Україна стоїть на порозі входження до Європейського простору вищої освіти.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках наукових досліджень Київського національного університету будівництва і архітектури, зокрема за темою 5ДБ-08 «Створення навчального програмного забезпечення у будівельній механіці на базі сучасних методів та впровадження його в учбовий процес» (№ державної реєстрації 0108U000232), в яких автор брала участь як виконавець.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційного дослідження є підвищення ефективності процесу планування навчання студентів відповідно до умов КМСОНП шляхом розробки та впровадження моделей інформаційної технології управління навчальним навантаженням студента.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

- дослідити формування інформаційного ресурсу СУНП в інформаційно-освітньому середовищі ВНЗ;

- виявити та обґрунтувати причини виникнення незадовільних результатів при плануванні навчання;

- розробити математичну модель автоматизованого планування навчання студента, що враховує умови КМСОНП;

- розробити метод визначення величини змістовно-логічної взаємозалежності модулів дисциплін в структурно-логічних схемах підготовки;

- розробити метод розрахунку структурно-логічних схем;

- створити автоматизовану систему планування навчання студента.

Об'єкт дослідження: інформаційний ресурс систем управління навчальним процесом.

Предмет дослідження: моделі та методи управління навчальним навантаженням студента ВНЗ в умовах запровадження засад Болонського процесу.

Методи дослідження. При розв'язанні задач для досягнення поставленої у роботі мети були застосовані методи: структурного системного аналізу для аналізу предметної області дослідження; математичної логіки та теорії множин при дослідженні інформаційного ресурсу систем управління навчальним процесом; теорії обмежень Ґолдратта для визначення небажаних явищ планування навчання студента та причин їх виникнення; теорії несилової взаємодії для розробки методу визначення величини змістовно-логічної взаємозалежності модулів дисциплін в структурно-логічних схемах підготовки; концепції ARIS (Architecture of Integrated Information Systems) для функціонального моделювання автоматизованої системи планування навчання.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що в дисертації вперше розроблено:

- математичну модель автоматизованого планування навчання студента, що дозволяє формувати план навчання студента відповідно до умов КМСОНП та забезпечує рівномірне навантаження студента;

- метод визначення величини змістовно-логічної взаємозалежності модулів дисциплін в структурно-логічних схемах підготовки, що дозволяє на основі думок експертів обґрунтовано встановлювати міжмодульні зв'язки;

- метод розрахунку структурно-логічних схем, з метою визначення раціональних часових інтервалів для розміщення модулів дисципліни згідно цільової функції та обмежень математичної моделі автоматизованого планування навчання студента;

Отримали подальший розвиток:

- моделі інформаційного ресурсу систем управління навчальним процесом, що дозволяють виявити залежності ефективного управління навчальним процесом від повноти та визначеності інформаційного ресурсу систем управління навчальним процесом.

Практичне значення одержаних результатів. Використання розробленої на основі наукових результатів, отриманих автором, автоматизованої системи планування навчання студента (АСПН), дозволяє підвищити ефективність управління навчальним процесом шляхом: проведення автоматизованої діагностики даних структурно-логічного аналізу програми підготовки студентів за спеціальностями ВНЗ з метою відстеження раціональності їх розміщення; проведення автоматизованого розрахунку графіку навчання студентів за спеціальностями університету з метою дотримання терміну навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем; виконання оптимізації графіку навчання студентів з метою дотримання норм навантаження на студента; формування аналітичних даних щодо графіку навчання студентів. АСПН впроваджено в Київському національному університеті будівництва і архітектури.

Особистий внесок здобувача. Наукові положення, розробки та висновки дисертаційної роботи є результатом самостійно проведеного дослідження в галузі інформаційних технологій. В роботах, що опубліковані у співавторстві здобувачу належить: в [1] розроблено структуру подання інформації для розрахунку навчального навантаження у відповідності з навчальними планами спеціальностей та уточнено функції автоматизованої технології розрахунку навчального навантаження, в [3] розроблено технологію застосування методів управління проектами для планування навчального процесу ВНЗ, в [5] розроблено технологію застосування методів управління проектами для планування навчального процесу ВНЗ.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційних досліджень доповідались: на Науковій конференції молодих вчених, аспірантів і студентів КНУБА (Київ, 17-19 жовтня 2006 р.), XII Міжнародній науково-практичній конференції «Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі» (Київ, Європейський університет, 23-24 листопада 2006 р.), IV Міжнародній конференції «Управління проектами у розвитку суспільства», тема: Управління програмами організаційного розвитку в конкурентному оточенні (Київ, 24-25 травня 2007 р.), V Міжнародній науково-практичній конференції «Сучасні інформаційні технології в економіці і управлінні підприємствами, програмами, проектами» (Алушта, 10-16 вересня 2007 р.), VІІІ Міжнародній науково-методичній конференції «Вища технічна освіта: проблеми та перспективи розвитку в контексті Болонського процесу» (Київ, НУТУ «КПІ» 21-22 вересня 2007 року), VІІІ Міжнародній науковій конференції студентів та молодих учених «ПОЛІТ-2008» (Київ, 10-11 квітня 2008 р.), щорічних науково-практичних конференціях КНУБА (2006, 2007, 2008), наукових семінарах кафедри інформаційних технологій КНУБА.

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи викладено в 11 наукових працях, з них наукових статей, опублікованих у фахових виданнях, - 5.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел зі 131 найменування на 16 сторінках, 3 додатків на 21 сторінці. Загальний обсяг дисертації становить 164 сторінки, з яких 127 сторінок основного тексту. Робота містить 27 рисунків, 11 таблиць.

Основний зміст

У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми дисертації, сформульовано мету та задачі дослідження, дано характеристику наукової новизни та практичної цінності одержаних результатів, викладені відомості про особистий внесок здобувача та апробацію результатів дисертації.

У першому розділі проведено аналіз систем управління вищим навчальним закладом, а також проаналізовані задачі управління навчальним процесом вищого навчального закладу, якими є задача формування структурно-логічної схеми підготовки студентів, задача формування навчального плану спеціальності, задача формування індивідуального навчального плану студента, задача розрахунку навчального навантаження, задачі формування розкладу. Виконано аналіз попередніх досліджень по автоматизованому формуванню навчального плану, на основі якого зроблено висновок, що необхідно вирішувати задачу по автоматизованому плануванню навчання студента з дотриманням раду умов. Виконана постановка завдання дисертаційного дослідження.

Другий розділ присвячено моделюванню інформаційного ресурсу систем управління навчальним процесом.

Введено визначення: інформаційний ресурс систем управління навчальним процесом (ІР СУНП) - це сукупність інформаційних об'єктів, що визначають організацію навчального процесу. Розроблено модель ІР СУНП, яка визначає його структуру як сукупність трьох складових: зовнішній інформаційний ресурс; інформаційний ресурс вищого навчального закладу; інтелектуальний інформаційний ресурс. Зовнішній інформаційний ресурс систем управління навчальним процесом - це множина нормативних документів, які регламентують навчальний процес і цим самим забезпечують відповідну до вимог Болонського процесу підготовку професійних фахівців у ВНЗ. Інформаційний ресурс ВНЗ - це накопичена в процесі функціонування ВНЗ і відображена в різноманітних документах ВНЗ інформація про організацію та умови реалізації навчального процесу в ВНЗ. Інтелектуальний інформаційний ресурс - інтелектуальний апарат працівників ВНЗ, що проявляється в їх знаннях, вміннях, навичках, які впливають на організацію навчального процесу ВНЗ.

Визначено інформаційні об'єкти зовнішнього інформаційного ресурсу, інформаційні об'єкти інформаційного ресурсу ВНЗ, інформаційні об'єкти інтелектуального інформаційного ресурсу. Тоді:

Сукупність множин об'єктів зовнішнього інформаційного ресурсу, інформаційного ресурсу ВНЗ та об'єктів інтелектуального інформаційного ресурсу утворюють ІР СУНП:

.

Побудовано концептуальну модель формування ІР СУНП в інформаційно-освітньому середовищі ВНЗ в умовах запровадження засад Болонського процесу.

Модель представлена сукупністю інформаційних об'єктів ІР СУНП та функцій, які необхідно реалізувати над заданими об'єктами для формування нової інформації в СУНП.

З моделі видно, що процесу формування ІР СУНП властива велика кількість однотипних рутинних процедур обробки інформації; складний вид інформаційних зв'язків; часові витрати працівників ВНЗ на збір та обробку інформації.

Формування ІР СУНП характеризується множиною реалізованих функцій F* по перетворенню деякого початкового інформаційного ресурсу І_поч, у кінцевий інформаційний ресурс І_кін.

Отже, в інформаційно-освітньому середовищі ВНЗ існує два рівні інформаційного забезпечення: початковий інформаційний ресурс І_поч та кінцевий інформаційний ресурс І_кін.

Різниця між цими рівнями є ІР СУНП:

І=І_кін-І_поч.

Розроблено математичну модель формування ІР СУНП. Максимізація вигод від управління навчальним процесом залежить від інтелектуального наповнення управлінських дій (витрат на окремі дії, які зворотно пропорційні рівню знань і вмінь працівників, задіяних в управлінському процесі):

Ефективність управління навчальним процесом полягає у своєчасному відборі функцій по перетворенню початкового інформаційного ресурсу І_поч у кінцевий інформаційний ресурс І_кін.

Рівень перетворення інформації (І_факт) є перехідним результатом у формуванні ІР СУНП, який залежить від множини реалізованих дій і, в заключному етапі, визначає кінцевий інформаційний ресурс. Тобто фактичний інформаційний ресурс І_факт може представляти множину варіантів інформаційних об'єктів, кожен з яких впливає на ІР СУНП. З чого видно, що процесу формування ІР СУНП властива варіативність.

Сказане дозволяє зробити висновок, що для ефективного управління навчальним процесом і з метою забезпечення варіативності формування ІР СУНП необхідно впровадити відповідну інформаційну технологію.

Третій розділ присвячено питанню розробки моделей та методів інформаційної технології планування навчання студента, як технології, що забезпечує формування ІР СУНП.

Основною задачею формування ІР СУНП є задача планування навчання студента, оскільки досягнення основної мети функціонування ВНЗ - підготовки висококваліфікованих фахівців - можливе за умов ефективно спланованого процесу навчання. Під плануванням навчання студента будемо розуміти розміщення навчальних модулів в часі (по семестрах або чвертях) з урахуванням логіки викладання дисциплін та навчального навантаження студента, як з викладачем, так і самостійного. Логіку викладання дисциплін визначають міжмодульні зв'язки. При плануванні навчання студента необхідно сформувати план за спеціальністю залежно від форми навчання, при цьому не допускаючи перевантаження студента. Норми навантаження студента визначені Міністерством освіти і науки України.

Навчальний план певної спеціальності представляє собою множину дисциплін, які вивчаються на даній спеціальності.

Введені визначення. Модуль-нащадок - це модуль M_i'p, навчальний матеріал якого базується на навчальному матеріалі іншого модуля. Модуль-предок - це модуль M_іr, навчальний матеріал якого використовується в інших модулях. Якщо і=і', то модулі належать спільній дисципліні.

Введені визначення. Послідовне розміщення модулів - це розміщення в часі модуля-нащадка після завершення всіх модулів-предків. Паралельне розміщення модулів - це розміщення, за якого час початку вивчення модуля-нащадка і модуля-предка однаковий. Якщо для двох послідовно розміщених модулів, один з яких, M_i'_p, є модулем-нащадком, а інший, M_іr, модулем-предком, виконується умова:

то модуль M_іr має резерв часу рівний величині R_іr. Під резервом часу R_ir модуля дисципліни, будемо розуміти такий часовий проміжок, зміщення модуля-предка в межах якого не веде до зміщення модуля-нащадка.

Сформульовано та обґрунтовано причини виникнення незадовільних результатів при плануванні навчання. За допомогою методу теорії обмежень Ґолдратта - дерева поточної реальності виявлені два небажаних явища при плануванні навчання: навантаження, що не відповідає допустимим нормам; перевищення нормативного терміну навчання. З'ясовано, що обидва небажані явища мають спільну причину: нераціональне розміщення модулів у часі (по чвертям/семестрам). Ключовою проблемою, що веде до виникнення небажаних явищ планування навчання є невизначеність змістовно-логічної залежності модулів.

Зроблено висновок, що для забезпечення ефективного планування навчального процесу необхідно розробити методи для визначення раціонального способу розміщення модулів та методів усунення невизначеностей змістовно-логічної залежності дисциплін.

Достовірність факту, що спосіб розміщення модулів у чвертях/семестрах веде до описаних небажаних явищ, була підтверджена в ході експерименту по застосуванню методології управління проектами для планування навчання студента. Гіпотеза експерименту: процес навчання є проект, мета якого полягає у здобуті особою певної кваліфікації у ВНЗ в результаті послідовного, системного та цілеспрямованого процесу засвоєння змісту навчання, а тому для його планування можна застосовувати методологію управління проектами. Засобом управління проектами було обрано Primavera Project Planning Enterprise (надалі P3e).

З метою адаптації атрибутів навчального процесу під специфіку P3e було введено артефакти. За проект прийнято план навчання за спеціальністю освітньо-кваліфікаційного рівня; за вузол структурної декомпозиції робіт (WBS - work basic structure) - навчальну дисципліну, за роботу проекту - модуль дисципліни. Прийнято: квартал по часовій шкалі відповідає семестру навчального плану, ресурсом проекту виступає студент. Послідовному розміщенню модулів в Р3е відповідає зв'язок типу фініш-старт (FS), паралельному - старт-старт (SS).

Програмним засобом Р3е сформована вихідна база матеріалів: гістограма навантаження студента по чвертям/семестрам; макет структури навчального плану; діаграма Ґанта, яка демонструє графік навчання. Аналіз отриманих матеріалів показав, що графік навчання містить порушення, серед яких перевищення терміну навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем та перевищення норми навантаження на студента. Зроблено висновок: з точки зору навчального процесу перевищення тривалості плану навчання за спеціальністю, обмеженого терміном навчання, показує, що логічні зв'язки, задані структурно-логічною схемою підготовки є такими, що не дозволяють студенту сформувати навчальний план в межах виділеного МОіН України бюджету часу, а тому є необхідність корегування зв'язків між модулями. Отримані результати підтвердили: невизначеність змістовно-логічного слідування модулів - ключова проблема планування навчання студента.

Проте використання P3e, що не розраховано на специфіку, параметри і термінологію навчання, має ряд суттєвих недоліків: структурно-логічна схема підготовки не є сітьовим графіком в класичному розумінні - є підмножини слабо структурованих в розумінні послідовності викладання дисциплін і модулів; відсутня можливість визначення шкали часу в атрибутах навчального плану - кредит, чверть, семестр; відсутня можливість дискретного розподілу часу викладання дисциплін чи модулів по тижням, чвертям, семестрам. Висновок: існує необхідність в розробці спеціалізованих програмних засобів.

Сформульовано задачу планування навчання студента, що полягає у формуванні плану фіксованого обсягу на основі такого раціонального набору модулів, щоб абсолютне відхилення в навантаженні студента було мінімальним і відповідало нормативним обмеженням.

Розроблено метод визначення величини змістовно-логічної взаємозалежності модулів дисциплін в структурно-логічних схемах підготовки, що дозволяє на основі думок експертів обґрунтовано встановлювати міжмодульниі зв'язки. Метод базується на математичній моделі теорії несилової взаємодії.

В роботі вхідними та вихідними інформаційними об'єктами було прийнято: навчальний процес кредитно-модульна система

- для визначення змістовно-логічної взаємозалежності, що проявляється в наявності або відсутності зв'язку: вхідний об'єкт () - модуль-попередник, вихідний об'єкт () - модуль послідовник;

- для визначення додаткових дій над модулями: вхідний об'єкт () - модуль, вихідний об'єкт () - дія над об'єктом (змістити в часі вперед, змістити в часі назад, залишити без змін).

Введено числову міру залежності між інформаційними об'єктами: 0 <p< 1.

Для застосування методу розроблено форми анкет експертизи.

Оскільки експерти апріорі мають однаковий рівень компетентності, значення експертної оцінки залежності деякого вихідного інформаційного об'єкту по вхідному можна отримати із формули де - експертна оцінка залежності вихідного інформаційного об'єкту від об'єкту ; N_{експертів} - кількість експертів; - значення, що визначає думку експерта про відношення між об'єктами категорій ( залежить від , не залежить від ).

Відхилення експертної оцінки залежності вихідного інформаційного об'єкту по вхідному від середньої оцінки можливості визначення об'єкту свідчить про існування інформаційного впливу на об'єкт об'єктом , де - визначений (вхідний) інформаційний об'єкт систем управління навчальним процесом; - підмножина визначених інформаційних об'єктів систем управління навчальним процесом; - невизначений інформаційний об'єкт систем управління навчальним процесом, який залежить від інформаційного об'єкту ; - підмножина невизначених інформаційних об'єктів систем управління навчальним процесом; - додаткова інформація, від якої також залежить інформаційний об'єкт .

Окремий випадок, якщо A^доп=Ш і то . В загальному ж випадку і .

Величина впливу визначається по величині відхилення від і свідчить про цінність інформаційного об'єкту для інформаційного об'єкту . Ця величина буде обчислюватися із моделі несилового впливу думок експертів на рішення по наявності або відсутності зв'язку в структурно-логічній схемі.

Розроблено метод розрахунку структурно-логічних схем, з метою визначення раціональних часових інтервалів для розміщення модулів дисципліни згідно цільової функції та обмежень математичної моделі автоматизованого планування навчання студента. Метод полягає у визначенні пріоритету модуля в процесі статистичних випробовувань на структурно-логічній схемі підготовки таким чином:

1. Всім модулям надається пріоритет, який дорівнює деякому числу Z_ij.

2. Напрямкам розрахунку структурно-логічної схеми підготовки надається деякий пріоритет Z_прямий , Z_{зворотний}.

3. Виходячи із пріоритету модуля, визначається ймовірність його вибору:

4. Виходячи із пріоритету напрямку розрахунку, визначається імовірність його вибору:

.

5. Виходячи із ймовірностей вибору модуля в черговому статистичному випробовуванні, генератором випадкових чисел вибирається стартовий модуль Z_sp.

6. Виходячи із ймовірностей вибору напрямку в черговому статистичному випробовуванні, генератором випадкових чисел вибирається напрямок розрахунку:.

7. Виходячи з стартового модулю, розраховуються фактичні моменти початку та закінчення модулів (в межах ранніх та пізніх термінів) в заданому напрямку. Розрахунок відбувається від стартового до модулів, які можуть розпочатися в першій чверті/семестрі, якщо вибрано Z_{напрямок}=Z_{зворотний}. Або від стартового до модулів, які можуть закінчитися в останній чверті/семестрі, якщо вибрано Z_{напрямок}= Z_прямий. При цьому фактичний момент старту модулів визначається:

7.1. Якщо модуль не є першим модулем дисципліни:

- при розрахунку в напрямку Z_{напрямок}= Z_прямий;

- при розрахунку в напрямку Z_{напрямок}=Z_{зворотний}.

7.2. Якщо модуль є першим модулем дисципліни:

- при розрахунку в напрямку Z_{напрямок}= Z_прямий;

- при розрахунку в напрямку Z_{напрямок}=Z_{зворотний},

де - функція рівноймовірного вибору моменту старту модуля в межах ранніх і пізніх термінів; - функція рівноймовірного вибору моменту фінішу модуля в межах ранніх і пізніх термінів.

8. Виходячи зі стартового модуля, розраховуються фактичні моменти початку та закінчення модулів (в межах ранніх та пізніх термінів) в протилежному напрямку: від стартового до модулів, які можуть розпочатися в першій чверті/семестрі при Z_{напрямок}= Z_прямий, або від стартового до модулів, які можуть закінчитися в останній чверті/семестрі, при Z_{напрямок}=Z_{зворотний}. При цьому фактичний момент старту модулів визначається:

8.1. Якщо модуль не є першим модулем дисципліни:

- при розрахунку в напрямку Z_{напрямок}=Z_{зворотний};

- при розрахунку в напрямку Z_{напрямок}= Z_прямий.

8.2. Якщо модуль є першим модулем дисципліни:

- при розрахунку в напрямку Z_{напрямок}=Z_{зворотний};

- при розрахунку в напрямку Z_{напрямок}= Z_прямий.

9. Розрахунок ефективності розподілу модулів по чвертям/семестрам навчального плану. Виходячи із отриманих фактичних значень початку і закінчення викладання модулів, розраховується значення цільової функції (1). Отримане значення додається до «не вибраних» пріоритетів напрямків та модулів:, до всіх модулів, крім Z_sp, та всіх напрямків, крім Z_{напрямок}.

10. Якщо отримані результати не задовольняють вимогам користувача, наприклад, щодо рівня відповідності виразу (1), або не досягнення обмеження в часі розрахунку, здійснюється повернення до п.3.

Четвертий розділ присвячено автоматизованій системі планування навчання (АСПН). Система створена на основі методів і моделей, запропонованих автором. Розроблено функціональну модель АСПН (рис. 1) за допомогою методу процесного та процедурного моделювання типу eEPC (extended Eventdriven Process Chain) концепції ARIS (Architecture of Integrated Information Systems).

Описано основні функції та вихідні дані, що формуються в АСПН. Подано схеми алгоритмів основних функцій. Дано опис інформаційному забезпеченню АСПН.

Наведено результати експлуатації АСПН, які свідчать про підвищення ефективності планування навчання студента шляхом: проведення автоматизованої діагностики даних структурно-логічного аналізу програми підготовки студентів за спеціальностями ВНЗ з метою відстеження раціональності їх розміщення; проведення автоматизованого розрахунку графіку навчання студентів за спеціальностями з метою дотримання терміну навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем; виконання оптимізації графіку навчання студентів з метою дотримання норм навантаження на студента; формування аналітичних даних по графіку навчання студентів.

Висновки

У дисертаційній роботі вирішена актуальна наукова задача розробки методів та моделей інформаційної технології управління навчальним навантаженням студента, з метою забезпечення ефективного науково-обґрунтованого планування навчання студента в умовах КМСОНП.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:

1. Розроблено модель ІР СУНП. Отримала подальший розвиток модель формування ІР СУНП в інформаційно-освітньому середовищі ВНЗ. В ході моделювання виявлена залежність ефективного управління навчальним процесом та інформаційного ресурсу. Визначені елементи інформаційно-освітнього середовища ВНЗ, формування яких забезпечує ефективну організацію навчального процесу.

2. Виявлено та науково обґрунтовано причини виникнення незадовільних результатів при плануванні навчання. За допомогою методу дерева поточної реальності теорії обмежень Ґолдратта було встановлено: причиною виникнення небажаних явищ планування навчання студента є невизначеність змістовно-логічної залежності і, як наслідок, нераціональне їх розміщення.

3. В ході експерименту по застосуванню методології управління проектами для планування навчання студента було зроблено такі висновки. По-перше, достовірність раніше визначеного факту була підтверджена: невизначеність змістовно-логічної залежності - ключова проблема планування навчання студента. По-друге, необхідно розробити і впровадити засоби планування навчання студента, оскільки використання P3e, що не розраховано на специфіку, параметри і термінологію навчання, має ряд суттєвих недоліків.

4. Визначено специфіку планування навчання студента відповідно до умов КМСОНП.

5. Сформульовано задачу планування навчання студента, що полягає у формуванні плану фіксованого обсягу на основі такого раціонального набору модулів, щоб абсолютне відхилення в навантаженні студента було мінімальним і відповідало нормативним обмеженням.

6. Розроблено математичну модель автоматизованого планування навчання студента ВНЗ відповідно до умов КМСОНП. Введені обмеження на розміщення модулів навчальних дисциплін та такі, що забезпечують дотримання вимог Міністерства освіти і науки України щодо організації навчального процесу.

7. Розроблено метод визначення величини змістовно-логічної взаємозалежності модулів дисциплін в структурно-логічних схемах підготовки фахівця, оснований на математичній моделі несилової взаємодії.

8. Розроблено метод розрахунку структурно-логічних схем з метою визначення раціональних часових інтервалів для розміщення модулів дисципліни згідно цільової функції та обмежень математичної моделі автоматизованого планування навчання студента. Метод полягає у визначенні пріоритету модуля в процесі статистичних випробовувань на структурно-логічній схемі підготовки.

9. Створено автоматизовану систему планування навчання студента (АСПН), що базується на розроблених математичній моделі автоматизованого планування навчання студента в умовах КМСОНП, методі визначення величини взаємозалежності модулів дисциплін в структурно-логічних схемах підготовки фахівця та методі розрахунку структурно-логічних схем. АСПН дозволяє підвищити ефективність управління навчальним процесом шляхом: проведення автоматизованої діагностики даних структурно-логічного аналізу програми підготовки студентів за спеціальностями з метою відстеження раціональності їх розміщення; проведення автоматизованого розрахунку графіку навчання студентів за спеціальностями з метою дотримання терміну навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем; виконання оптимізації графіку навчання студентів з метою дотримання норм навантаження на студента; формування аналітичних даних по графіку навчання студентів.

Розроблена автором АСПН впроваджена в Київському національному університеті будівництва і архітектури.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Статті у наукових фахових виданнях, затверджених ВАК України:

1. Тесля Ю.М., Ясенова І.С., Климиша О.М., Тесля Н.Ю. Технологія автоматизованого розрахунку штатної кількості професорсько-викладацького складу кафедр та навчального навантаження будівельного університету /

2. Ю.М. Тесля, І.С. Ясенова, О.М. Климиша, Н.Ю. Тесля // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - 2007. - № 1-2. - С. 135-141.

Автором особисто розроблено структуру подання інформації для розрахунку навчального навантаження у відповідності з навчальними планами спеціальностей та уточнено функції автоматизованої технології розрахунку навчального навантаження.

3. Ясенова І.С. Математична модель технології формування навчального плану відповідно до кредитно-модульної системи організації навчального процесу / І.С. Ясенова // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - 2007. - Выпуск 139. - С. 68-73.

4. Ясенова І.С., Тесля Н.Ю. Технологія застосування методів управління проектами для планування навчального процесу ВНЗ / І.С. Ясенова, Н.Ю. Тесля // Східно-Європейський журнал передових технологій. - 2008. - № 2/2 (32). - С. 30-33.

Автором особисто розроблено технологію застосування методів управління проектами для планування навчального процесу ВНЗ.

5. Ясенова І.С. Інформаційний ресурс системи управління навчальним процесом у вищому навчальному закладі / І.С. Ясенова // Системи обробки інформації. - 2008. - № 2 (69). - С. 171-173.

6. Тесля Ю.М., Ясенова І.С. Технологія формування інформаційного ресурсу систем управління навчальним процесом на базі моделей несилової взаємодії / Ю.М. Тесля, І.С. Ясенова // Східно-Європейський журнал передових технологій. - 2008. - № 3/3 (33). - C. 76-78.

Автором особисто розроблено технологію застосування методів управління проектами для планування навчального процесу ВНЗ.

Друковані матеріали наукових конференцій:

7. Ясенова І.С. Автоматизована система керування навчальним навантаженням / І.С. Ясенова // Наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів КНУБА, 17-19 жовтня 2006 р.: тези доп. - К.: КНУБА, 2006. - С.

8. Тесля Ю.М., Ясенова І.С. Автоматизована система управління навчальним навантаженням / Ю.М. Тесля, І.С. Ясенова // Інформаційні технології в економіці, менеджменті і бізнесі : XII Міжнар. наук.-практ. конф., 23-24 листопада 2006 р. : зб. наук. праць. - К.: Вид-во Європ. ун-ту.

9. Тесля Н.Ю., Ясенова І.С. Доцільність використання засобів управління проектами в управлінні навчальним процесом / Н.Ю. Тесля, І.С. Ясенова // Управління проектами у розвитку суспільства : IV Міжнар. конф., 24-25 травня 2007 р.: тези доп. - К.: КНУБА, 2007. - С. 147-148.

10. Ясенова І.С. Аспекти побудови структурно-логічної схеми дисциплін засобами Primavera Project Planner Enterprise (P3e) / І.С. Ясенова // Современные информационные технологи в экономике и управлении предпирятиями, программами и проектами : V Междунар. науч.-практ. конф., 10-16 сентября 2007 г.: тезисы докл. - Х.: Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковського «Харьковский авиационный институт», 2007. - С. 184-185.

11. Тесля Ю.М., Ясенова І.С., Тесля Н.Ю. Використання проектного підходу до розрахунку і оптимізації навчальних планів / Ю.М. Тесля, І.С. Ясенова,

12. Н.Ю. Тесля // Вища технічна освіта: проблеми та перспективи розвитку в контексті Болонського процесу : VІІІ Міжнар. наук.-метод. конф., 21-22 вересня 2007 р.: тези доп. - К.: ВПК «Політехніка», 2007. - С. 170-172.

13. Ясенова І.С. Автоматизоване управління навчальним процесом у ВНЗ / І.С. Ясенова // ПОЛІТ-2008 : VІІІ Міжнар. наук. конф. студентів та молодих учених, 10-11 квітня 2008 р. : зб. тез. - К.: НАУ, 2008. - С. 22.

Анотація

Ясенова І.С. Методи та моделі інформаційної технології управління навчальним навантаженням у вищому навчальному закладі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології. - Київський національний університет будівництва і архітектури. - Київ, 2008.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності планування навчання студента в умовах кредитно-модульної системи організації навчального процесу (КМСОНП). Ця мета досягається шляхом розробки та використання методів і моделей інформаційної технології управління навчальним навантаженням студента. Досліджено інформаційний ресурс систем управління навчальним процесом. Визначені причини виникнення незадовільних результатів при плануванні навчання студента. Зроблено висновок про необхідність створення моделей та методів, направлених на усунення визначених причин. Сформульовано задачу планування навчання студента відповідно до умов КМСОНП. Розроблено математичну модель автоматизованого планування навчання студента. Розроблено метод визначення величини змістовно-логічної взаємозалежності модулів дисциплін. Розроблено метод розрахунку структурно-логічних схем, з метою визначення раціональних часових інтервалів для розміщення модулів дисципліни згідно цільової функції та обмежень математичної моделі автоматизованого планування навчання студента. Автоматизована система планування навчання створена автором впроваджена в Київському національному університеті будівництва і архітектури.

Ключові слова: автоматизоване планування навчання студента, інформаційний ресурс, кредитно-модульна система організації навчального процесу, навчальне навантаження студента, система управління навчальним процесом, структурно-логічна схема.

Аннотация

Ясеновая И.С. Методы и модели информационной технологии управления учебной нагрузкой в высшем учебном заведении. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - информационные технологии. - Киевский национальный университет строительства и архитектуры. - Киев, 2008.

Диссертация посвящена повышению эффективности планирования обучения студента в условиях кредитно-модульной системы организации учебного процесса. Данная цель достигается путем разработки и использования методов и моделей информационной технологии управления учебной нагрузкой студента.

Исследован информационный ресурс систем управления учебным процессом. Показано, что его формирование в информационно-образовательном пространстве вуза обеспечивает эффективную организацию учебного процесса.

Определены нежелательные явления при планировании обучения студента: неравномерная нагрузка студента и несоответствие срока обучения существующим нормам. Анализ, при помощи метода теории ограничений Голдратта, показал: причины возникновения нежелательных явлений при планировании обучения студента - нерациональное размещение модулей дисциплин. Проблема состоит в отсутствии обоснования содержательно-логической связи между модулями. Подтверждение данного факта было получено в ходе эксперимента по применению методологии управления проектами для планирования учебного процесса. В результате проведенного эксперимента сделан вывод о необходимости разработки научно-обоснованных моделей и методов планирования обучения студента, направленных на устранение выявленных проблем.

Определена специфика планирования обучения студента согласно условиям кредитно-модульной системы организации учебного процесса. Сформулирована задача планирования обучения студента, которая заключается в формировании плана фиксированного объема на основании такого рационального набора модулей в каждой четверти (семестре), при котором минимизируется абсолютное отклонение в нагрузке студента. Разработана математическая модель автоматизированного планирования обучения студента согласно условиям кредитно-модульной системы организации учебного процесса.

Разработан метод определения величины содержательно-логической взаимосвязи модулей дисциплин в структурно-логических схемах подготовки. Метод основан на математической модели несилового взаимодействия. Разработан метод расчета структурно-логических схем, с целью нахождения рациональных временных интервалов для размещения модулей дисциплин в соответствии с целевой функцией и ограничениями математической модели автоматизированного планирования обучения студента. Суть метода состоит в определении приоритета модуля в процессе статистических испытаний на структурно-логической схеме подготовки.

На основании разработанных и обоснованных в работе моделях и методах автором создана и внедрена в Киевском национальном университете строительства и архитектуры автоматизированная система планирования обучения.

Ключевые слова: автоматизированное планирование обучения студента, информационный ресурс, кредитно-модульная система организации учебного процесса, учебная нагрузка студента, система управления учебным процессом, структурно-логическая схема.

Annotation

Yasenova I.S. Methods and models information technologies of management of educational load a higher educational institution. - Manuscript.

The thesis on receiving of scientific degree of kandidat of technical sciences in speciality 05.13.06 - information technologies. - Kyiv national university of construction and architecture. - Kyiv, 2008.

The thesis is dedicated of increasing efficiency of the planning the teaching students according to credit-module system the organizations of educational process. The aim by the development and uses the methods and the models of management information technology of the educational load of student is achieved. Information resource of management system by educational process is investigated. Reasons of the beginning unsatisfactory result of the planning the teaching students are determined. It is necessary to devise methods to remove these reasons. Task of the planning the teaching student is formulated. Mathematical model of the computer-aided planning the teaching student is devised. Method of determination of the value profound-logical relationship between modules of discipline is devised. Method of reckoning of the structured-logical scheme is devised. The method fixed rational time lag for module according to mathematical model of the computer-aided planning the teaching student. Computer-aided system of the planning the teaching students is created by author and is introduced at the Kyiv national university of construction and architecture.

Key words: computer-aided planning the teaching student, information resource, credit-module system the organizations of educational process, educational load of student, management system by educational process, structured-logical scheme.

Размещено на Allbest.ru

...