Применение хранилищ данных для контроля и анализа учебного процесса высшего учебного заведения Украины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение хранилищ данных для контроля и анализа учебного процесса высшего учебного заведения Украины

М.В. Евланов, О.Е. Неумывакина, М.А. Керносов

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

В статье рассматриваются особенности применения хранилищ и витрин данных для решения задач контроля и анализа учебного процесса высшего учебного заведения Украины. Предложены схемы хранилищ данных, используемых для контроля и анализа учебной деятельности преподавателей и студентов высшего учебного заведения. Кратко рассмотрены особенности использования хранилища данных для принятия решений руководством учебного заведения.

Введение

В настоящее время проблема контроля и анализа деятельности высших учебных заведений является одной из наиболее важных проблем в сфере высшего образования. Использование для решения этой проблемы различных информационных технологий (ИТ) стало сейчас обязательным условием решения задач контроля и анализа вузов в целом и их отдельных бизнес-процессов. Особое внимание следует уделять проблеме контроля и анализа учебного процесса как основного бизнес-процесса вуза [1].

Однако необходимо отметить, что подавляющее большинство существующих решений в области информатизации оценки качества деятельности учебных заведений основано на использовании информации, получаемой из аналитических отчетов предприятия и его подразделений. При этом сами отчеты формируются вручную, а данные в этих отчетах далеко не всегда можно считать актуальными. Примером такой ИТ может являться информационная система «Барс.Web-Управление Качеством Образования» российской компании «Барс Груп» [2]. Подобные ИТ позволяют сделать лишь первый шаг на пути решения задачи объективной оценки качества деятельности вузов и сами по себе являются тупиковым путем развития. Их основной недостаток заключается в простом переносе механизмов решения задач контроля и анализа качества деятельности вузов (или других предприятий сферы образования) с традиционных документов на бумажных носителях на современные ПК, компьютерные сети и Интернет. Однако стоит отметить и главное достоинство таких ИТ - возможность согласования и отработки различных вариантов систем показателей качества деятельности вузов с минимальными затратами [3].

Наиболее предпочтительной в плане долговременного развития является ИТ оценки качества деятельности вузов основанная на концепции использования хранилищ и витрин данных. Однако разработка и внедрение таких ИТ требует долгосрочных проектов информатизации управления вузом. Кроме того, внедрение таких ИТ приводит к необходимости улучшения или реинжиниринга существующих в вузе бизнес-процессов [3].

Под хранилищем данных (ХД) в настоящее время понимается предметно-ориентированный, интегрированный, неизменчивый, поддерживающий хронологию набор данных, организованный для целей поддержки принятия решений [4]. Витриной данных (ВД) называют ХД, содержащее только тематически объединенные данные. Зачастую такие ВД появляются как следствие развития системы управления организацией с большим количеством независимых подразделений, решающих собственные аналитические задачи.

К настоящему времени сформулированы такие варианты применения ХД и ВД в информационных системах [5]:

- разработка и эксплуатация единого физически реализованного ХД;

- разработка и эксплуатация виртуального ХД, реализованного как совокупность аналитических запросов к базам оперативных данных;

- разработка и эксплуатация совокупности ВД;

- разработка и эксплуатация единого физически реализованного ХД, взаимодействующего с совокупностью ВД.

Однако проблемы, связанные с разработкой и эксплуатацией ХД и ВД для конкретных объектов, до сих пор рассматриваются как уникальные. Кроме того, подобные проекты характеризуются значительными финансовыми затратами. Поэтому исследование вопросов применения ХД и ВД для решения задач контроля и управления деятельностью предприятий и, в частности, вузов Украины является в настоящее время актуальным как с теоретической, так и с практической точек зрения.

хранилище витрина данные учебный

1. Постановка задачи

Особенностью учебного процесса вузов Украины является незначительное количество базовых показателей, характеризующих эффективность и качество выполнения этого процесса. Кроме того, сложившийся порядок проведения учебного процесса подразумевает решение задач контроля и анализа максимум два раза в год (по результатам сессий) [6]. Эти особенности определяют задачу данного исследования как выявление возможного эффекта от внедрения и эксплуатации ХД и ВД в рамках системы управления учебным процессом.

Следует особо отметить, что ХД и ВД должны базироваться на эксплуатируемых информационных системах, которые занимаются сбором, хранением и обработкой оперативных данных о выполнении учебного процесса. В качестве такой системы в данном исследовании рассматривается информационно-аналитическая система «Университет» (ИАСУ), эксплуатируемая в ХНУРЭ с 2005 г.

2. Основной материал и результаты исследования

2.1 Применение хранилища данных для контроля и анализа распределения учебной нагрузки преподавателей кафедры

Одной из возможных точек контроля и анализа учебного процесса является контроль и анализ распределения учебной нагрузки преподавателей кафедры вуза. Решение этих задач позволяет:

- сократить время очередного решения задачи распределения учебной нагрузки за счет прогнозирования перечня учебных дисциплин, которые могут быть распределены преподавателю кафедры;

- формировать списки возможных замен преподавателей, которые по тем или иным причинам не могут продолжать выполнение учебного процесса;

- контролировать разработку преподавателем методического обеспечения читаемых им дисциплин (при условии автоматизированного решения задачи учета методического обеспечения учебных дисциплин).

Для решения этих задач предлагается ХД, схема которого показана на рис. 1. Необходимо отметить, что предложенная схема позволяет интегрировать ХД в существующую версию ИАСУ. Это, в свою очередь, позволяет оперативно учитывать результаты решения задач контроля и анализа распределения учебной нагрузки преподавателей кафедры вуза в процессе очередного решения задачи распределения учебной нагрузки.

Использование предложенной схемы позволило выявить следующие недостатки в системе планирования и учета учебной деятельности вуза.

Во-первых, использование в качестве измерения существующей иерархии учебных дисциплин, обусловленных структурой и содержанием учебного плана специальности, не оправдывает себя. Причиной этого является невозможность отображения существующей иерархией учебных дисциплин профессиональную направленность каждой дисциплины и, соответственно, контролировать и анализировать уровень профессиональной подготовки преподавателя.

Во-вторых, существующая схема учета методического обеспечения учебных дисциплин не отражает соответствия публикуемых методических материалов конкретной дисциплины количеству учебных часов, выделяемых на определенные виды занятий по этой же дисциплине. В лучшем случае результатами решения задачи учета методического обеспечения учебных дисциплин являются факты, подтверждающие наличие публикаций методических материалов по конкретной учебной дисциплине. В то же время недостаточно хорошо решена проблема контроля обеспеченности методическими материалами объема учебных часов, выделяемых по каждому виду занятий на конкретную дисциплину.

Рис. 1. Схема данных задач контроля и анализа распределения учебной нагрузки преподавателей кафедры вуза

Для устранения первого недостатка авторами статьи было предложено модифицировать существующую иерархию учебных дисциплин. Эта модификация заключается в выделении профессиональных блоков дисциплин, соответствующих основным направления профессиональной деятельности выпускников специальности. Применительно к специальности «Информационные управляющие системы и технологии» перечень этих блоков имеет следующий вид:

а) блок учебных дисциплин «Функциональное обеспечение информационных управляющих систем (ИУС)»;

б) блок учебных дисциплин «Информационное обеспечение ИУС»;

в) блок учебных дисциплин «Программное обеспечение ИУС»;

г) блок учебных дисциплин «Математическое обеспечение ИУС»;

д) блок учебных дисциплин «Техническое обеспечение ИУС»;

е) блок учебных дисциплин «Проектирование ИУС».

Такое решение позволяет закрепить каждую учебную дисциплину за определенным видом работ, выполняемых в процессе проектирования, внедрения и эксплуатации ИУС различного назначения.

Для устранения второго недостатка авторами предложено вести учет методических материалов не только по наличию (отсутствию) их печатных и/или электронных вариантов, но и по соответствию тем и объемов методических материалов темам и объемам конкретных видов занятий, декларируемых преподавателем в документах «Рабочая программа учебной дисциплины». Один из подходов к реализации такого решения рассмотрен авторами в работе [7].

Применение предложенного в статье ХД позволяет формировать количественные оценки соответствия результатов деятельности преподавателя по подготовке и изложению конкретной учебной дисциплины. Эти оценки могут быть выражены как в абсолютных единицах (часы учебной и учебно-методической нагрузки), так и в относительных единицах (процентные показатели соответствия результатов деятельности преподавателя тому или иному профессиональному блоку, степени обеспеченности учебной дисциплины и т.п.).

2.2 Применение хранилища данных для контроля и анализа учебной деятельности студентов факультета

Одним из наиболее перспективных направлений является использование ХД или ВД для интеллектуального анализа результатов сессии как точки контроля учебной деятельности студентов факультета вуза. Однако классический интеллектуальный анализ данных учебного процесса в этом случае чрезвычайно затруднен скудостью фактов, которые могут быть проанализированы. Обычно, таким фактом является величина оценки, полученная студентом в ходе сессионного контроля знаний по конкретной учебной дисциплине.

Использование в качестве системы учета результатов учебной деятельности студентов факультета вуза задач функционального модуля «Деканат» ИАСУ позволило авторам рассматривать в качестве фактов следующие показатели:

а) величина оценки, полученная студентом в ходе контроля знаний (в том числе сессионного) по конкретной учебной дисциплине;

б) время выставления оценки по конкретной учебной дисциплине студенту;

в) время занесения информации о значениях первых двух показателей в базу данных ИАСУ.

На основе этих показателей авторами была разработана ВД, схема которой показана на рис. 2. Предлагаемая схема реализована авторами как в виде физической ВД, так и в виде совокупности аналитических запросов к базе оперативных данных ИАСУ. Последний из способов реализации хоть и требует значительных затрат вычислительных ресурсов и времени, но позволяет получать результаты интеллектуального анализа без создания специализированных ВД и размещения их на отдельном сервере (или серверах).

Предложенная на рис. 2 схема позволяет помимо традиционных видов анализа успеваемости студентов факультета выявлять и анализировать отклонения по времени выполнения студентом контрольных мероприятий. Это, в свою очередь, позволяет оценить качество обучения студента не только по величине оценки, но и по времени запаздывания получения студентом этой оценки. Такая характеристика студента особенно важна для технических специальностей, поскольку четко характеризует студента как специалиста, способного выполнить заданный объем работы точно в срок.

Отдельным аспектом применения предложенной ВД является ее использование в процессе принятия решений о назначении стипендии по результатам сессии. В настоящее время эта задача рассматривается в рамках ИАСУ как задача назначения стипендии определенного размера студенту, средний балл которого находится в диапазоне, указанном распорядительными документами министерства образования и науки Украины и ректората вуза. Однако, в силу того, что средний балл студентов является сейчас одним из показателей, характеризующих качество работы профилирующих кафедр вуза, наблюдается тенденция завышения результатов сессии. Поэтому характерны ситуации несоответствия величины стипендиального фонда и количества студентов, претендующих на стипендию по результатам сессии.

Использование предлагаемой авторами ВД позволяет рассматривать задачу начисления стипендии как задачу определения максимально возможного контингента студентов, величина выплат стипендий которым не превысит размеров стипендиального фонда вуза. При этом каждый студент из этого контингента должен удовлетворять следующим условиям:

Рис. 2. Схема данных задач контроля и анализа результатов учебной деятельности студентов факультета вуза

- средний балл студента должен находиться в заданном ректоратом диапазоне оценок;

- среднее время запаздывания получения студентом оценок должно стремиться к нулю (или к определенному ректоратом и/или деканатом минимуму).

Особый эффект предложенный способ решения задачи начисления стипендии может обеспечить, если эта задача будет решаться два-три раза в течение учебного семестра. Идеальным следует признать вариант, при котором данная задача решается один раз в конце каждого учебного месяца. Таким образом, на стипендию могут претендовать прежде всего те студенты, которые будут показывать постоянно высокие результаты в ходе всех контрольных точек. Кроме того, такое решение задачи начисления стипендии позволит обосновать ректорату отказ от начисления стипендии тем студентам, которые после завершения сессии резко снизили учебную активность.

Выводы и перспективы дальнейших исследований

Опыт разработки, внедрения и опытной эксплуатации ХД и ВД для решения задач контроля и анализа учебного процесса вуза показал, что использование даже сравнительно простых решений обеспечивает значительный эффект за счет сокращения времени на решение этих задач, а также за счет использования результатов решения этих задач для последующего решения задач планирования учебного процесса. Особо стоит отметить возможность использования результатов решения подобных задач для поддержки принятия финансовых решений ректоратом вуза, что обеспечит обоснованное распределение денежных средств на основании количественных оценок результатов учебной деятельности преподавателей и студентов вуза.

В то же время необходимо отметить, что внедрение и эксплуатация ХД и тематических ВД может стать одной из причин реинжиниринга всей учебной деятельности вуза. Это обусловлено тем, что существующие правила выполнения учебного процесса не предусматривают возможности оперативного сбора и обработки объективной информации о выполнении учебного процесса конкретным студентом за весь учебный год [6]. В ходе решения этой проблемы авторами рассматривались модели учебного процесса, использующие накопительную систему оценивания. Эти модели позволят осуществить переход к представлению учебного процесса вуза как к процессам оказания образовательных услуг, которые могут быть сертифицированы в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 9001:2000. Подобная сертификация позволит значительно ускорить процессы интеграции украинских вузов в общеевропейское пространство образования.

Литература

1. Бондаренко М.Ф. Поход к автоматизации управления высшим учебным заведением Украины [Текст] / М.Ф. Бондаренко, В.М. Левыкин, М.В. Евланов, О.Е. Неумывакина // АСУ и приборы автоматики. - 2003. - Вып. 125. - С. 108-119.

2. Евланов, М.В. Информационная технология оценки качества деятельности высшего учебного заведения Украины [Текст] / М.В. Евланов, О.Е. Неумывакина // Проблеми й перспективи розвитку ІТ-індустрії: матеріали 1-ї Міжнародної науково-практичної конференції (м. Харків, 18-19 листоп. 2009 р.). - Харків, ХНЕУ, 2009. - С. 288-290.

3. Inmon, W.H. Building the Data Warehouse [Text] / W.H. Inmon: fourth edition. - Indianapolis: Wiley Publishing, Inc., 2005. - 544 p.

4. Барсегян, А.А. Технологии анализа данных: Data Mining, Visual Mining, Text Mining, OLAP [Текст] / А.А. Барсегян, М.С. Куприянов, В.В. Степаненко, И.И. Холод. - СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2008. - 384 с.

5. Евланов, М.В. Моделирование учебного процесса высшего учебного заведения Украины [Текст] / М.В. Евланов, О,Е. Неумывакина, Л.А. Розова // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. - 2007. - № 1(20). - С. 88-93.

6. Неумывакина, О.Е. Информационная технология учета и контроля методического обеспечения процессов подготовки специалистов в высшем учебном заведении Украины [Текст] / О.Е. Неумывакина, Л.А. Жуйкова // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - 2008. - Вып. 144. - С. 82-86.

Размещено на Allbest.ur