Системный анализ и проектирование дидактических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Системный анализ и проектирование дидактических процессов

Андрейченко В.А.

кандидат технических наук

Введение

Внедрение информационных технологий предоставляет новые возможности планирования учебных занятий. Одним из направлений использования информационных технологий для планирования занятий, по мнению автора, является предварительное моделирование процесса обучения по той или иной учебной дисциплине на основе системного анализа требований к ее изучению. Для придания модели обучения практической направленности нужна привязка к реально действующим планирующим документам, к числу которых относится тематический план учебной дисциплины. Целью статьи является описание процесса разработки графической модели проекта тематического плана учебной дисциплины с использованием стандарта функционального моделирования IDEF0 в среде программного средства BP-Win [ 1, 2 ].

Цель моделирования дидактического процесса

Цель моделирования определяется ответом на вопрос: кому нужна и что должна представлять функциональная модель тематического плана? Модель тематического плана нужна преподавателям для предварительного планирования занятий по вновь вводимым дисциплинам, реализующих требования образовательных стандартов к содержанию и уровню освоения дисциплины. Кроме того, для уже введенных дисциплин преподаватели могут использовать модель с целью проработки возможностей внесения планируемых изменений в действующий тематический план или отражения собственной точки зрения на процесс обучения. Поэтому модель должна отражать требования к изучению дисциплины, структуру дисциплины и связи, обеспечивающие преобразование требований к обучению в результаты обучения. В результате моделирования преподаватель должен иметь возможность проверить полноту реализации требований и корректности связей каждого занятия с другими занятиями. Фактически разработанная модель будет исходным материалом для проекта тематического плана в традиционной форме или представлять проект в графической форме.

Инструментальные средства моделирования

Программа BP-Win предназначена для моделирования произвольных «бизнес-процессов», на основе функциональной декомпозиции работ, обеспечивающих получение требуемых результатов. Инструментальные средства BP-Win поддерживают стандарт функционального моделирования IDEF0 [1, 2].

Стандарт IDEF0 основан на методологии структурного анализа и проектирования SADT (Structured Analysis and Design Technique) Дугласа Росса [3]. Поэтому диаграммы, используемые в модели, иногда называют SADT- диаграммами. Диаграммы являются главными инструментальными средствами моделирования. Каждая диаграмма содержит один или несколько функциональных блоков снабженных стрелками (дугами), входящими и выходящими их блоков. Каждый блок представляет работу, операцию, процесс, то есть какую-то деятельность. Дуги (стрелки) ассоциируют с потоками объектов или информацией (управляющей, входной выходной), а также средствами реализации соответствующей работы (процесса). Управляющие объекты (управляющую информацию) отражают по стрелке вверху блока, входные объекты (входную информацию) показывают по стрелке с левой стороны блока, а выходные объекты (выходную информация) указывают по стрелке с правой стороны блока. Средства (исполнительный механизм), с помощью которых реализуется блок работ (активности), отображают дугами, входящими в блок снизу (рис. 1).

Рис..1. Функциональный блок диаграммы

Важной особенностью функциональной модели является детализация блоков одной (родительской) диаграммы блоками другой (дочерней) диаграммы. Каждая детализирующая диаграмма будет иллюстрировать "внутреннее строение" блока работ родительской диаграммы (рис. 2-3).

Рис.2. Исходная (родительская) диаграмма

Рис. 3. Детализирующая (дочерняя диаграмма)

Ступенчатое расположение блоков на диаграмме («лесенка»), при котором выход вышестоящего блока связан со входом нижестоящего, означает функциональную зависимость (подчиненность) нижестоящего блока работ от вышестоящего.

Построение модели начинается с представления всех работ одним блоком так, чтобы на входе были все необходимые данные для начала работ, а на выходе - все конечные результаты. Название блока должно соответствовать анализируемой проблеме (процессу, деятельности) в целом. Диаграмму с таким единственным блоком принято называть контекстной. Контекстная диаграмма всегда будет первой в модели. Затем блок контекстной диаграммы детализируется на другой, дочерней диаграмме. Затем блоки дочерней диаграммы вновь детализируются до тех пор, пока степень детализации окажется достаточной для целей моделирования. Во всех случаях каждая дочерняя диаграмма должна содержать те дуги, которые входят и выходят из родительского блока. Таким образом, родительский блок и его дуги обеспечивают контекст дочерних диаграмм. К этому контексту нельзя ничего добавить, и из него нельзя что-то удалить. В итоге функциональная модель представляет собой серию иерархически связанных диаграмм, разбивающих сложный деятельностный процесс на функциональные составные части, которые представлены в виде блоков работ (активностей) и дуг. Детали блоков верхних уровней иерархии отображают в виде блоков диаграммы нижестоящего уровня. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской относительно детальной диаграммы. Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, являются точно теми же, что и дуги, входящие в диаграмму детализации блока. Разработка модели «вручную» может оказаться весьма трудоемкой и требует большой аккуратности и внимания. Кроме того «бумажный» носитель такой модели не обеспечивает должной наглядности для анализа. Использование программного средства BP-Win позволяет автоматизировать все операции, необходимые для построения и отображения диаграмм по уровням иерархии, а также обеспечивает наглядный анализ и хранение результатов моделирования в электронном виде.

Разработка графической модели тематического плана учебной дисциплины

Требования к дисциплине, как правило, отражены в образовательных стандартах и учебных программах. Разработки графической модели тематического плана учебной дисциплины заключается в представлении плана набором диаграмм, описывающих реализацию требований к дисциплине в структуре и содержании учебных занятий.

Процесс моделирования тематического плана учебной дисциплины включает следующие этапы:

1) разработка контекстной диаграммы, содержащей один блок работ с названием дисциплины, входные, управляющие, исполнительные и выходные потоки объектов;

2) разработка диаграммы первого уровня иерархии, содержащей блоки работ, соответствующие темам дисциплины;

3) разработка диаграмм второго уровня иерархии по числу тем дисциплины, каждая из которых должна содержать блоки работ по числу занятий в теме.

Фактически название блока работ контекстной диаграммы модели опирается на глагольную форму названия дисциплины. Вход модели желательно связать с задачами обеспечения профессиональной деятельности, а управление - с квалификационными требованиями и рабочей программой. На выходе модели рекомендуется указать компетенции, знания, умения, навыки и уровень обученности. Формирование уровня обученности должно быть связано с занятиями, на которых предусмотрен текущий контроль знаний, экзаменами и зачетами. Контекстная диаграмма разработки тематического плана в рабочем окне программы BP-Win показана на рис.4.

Рис. 4. Начальный блок модели тематического плана учебной дисциплины.

В соответствии с правилами стандарта IDEF0 левая грань блока работ сопрягается с входными потоками, правая грань - с выходными потоками, верхняя грань - с управляющими потоками, а нижняя - с исполнительным механизмом. Детализирующая диаграмма декомпозиции первого уровня, отображающая темы учебной дисциплины, представлена на рис. 5. При этом все внешние управляющие, входные и выходные потоки с контекстной диаграммы перенесены в диаграмму декомпозиции автоматически. Для повышения наглядности однородные выходные потоки на диаграммах (компетенции, знания, навыки) желательно изобразить одним цветом, что позволит проследить их формирование в блоках модели.

Рис.5. Первый уровень модели тематического плана

Каждый блок модели первого уровня уточняется диаграммами второго уровня, содержащими блоки проводимых занятий. Диаграмма второго уровня декомпозиции для блока первой темы показана на рис. 6. Аналогичным образом формируется диаграмма второго уровня декомпозиции для блока второй темы. При наличии большего количества тем декомпозицию следует продолжить до тех пор, пока все темы не будут детализированы диаграммой с блоками занятий. В том случае, если в дисциплине нужно предусмотреть группировку тем по разделам, то после контекстной диаграммы следует разработать диаграмму декомпозиции, содержащую столько блоков работ, сколько разделов будет иметь с блоками работ по числу разделов дисциплины.

В результате моделирования входной поток на контекстной диаграмме трансформируются в выходной поток через блоки выполняемых работ по каждой теме дисциплины. Результаты моделирования позволяют наглядно представить механизм трансформации требований к учебной дисциплине в учебные занятия, формирующие требуемые знания, умения, навыки и компетенции.

Программа дает возможность компактного представления и наглядного анализа модели засчет построения дерева диаграмм, проход по которому «сверху вниз» и «снизу-вверх» обеспечивают элементы управления главного меню. Например, для просмотра модели «сверху-вниз», начиная с контекстной диаграммы, достаточно «щелкнуть» манипулятором «мышь» соответствующий значок на панели инструментов (рис. 7). Аналогичным образом можно «раскрыть» любой блок модели, выделив его на экране и применив соответствующий инструмент панели инструментов. В тоже время можно скачкообразно перейти к любому фрагменту модели, который виден на левой вертикальной панели экрана, если выделить его левой кнопкой «мыши». В ходе моделирования можно указать время каждого занятия, в результате чего будет выполнен расчет времени для каждого «родительского» блока модели (темы, раздела).

Рис. 6. Второй уровень модели для первой темы дисциплины

Рис. 7. Структура модели

графический проектирование тематический планирование

Рис. 8. Окно документирования выходного потока компетенций

Важно, что каждый поток данных можно документировать в специальном окне редактирования (рис.8). Информацию по потоку лучше формировать незамедлительно. Впоследствии «щелчком» правой кнопкой «мыши» по линии потока того или иного блока диаграммы можно просмотреть их содержание. Например, документировав поток компетенций, как выходной поток, можно всегда уточнить, какие компетенции он содержит

Выводы

1. Компьютерная технология функционального моделирования дидактических процессов позволяет обеспечить системное и наглядное педагогическое планирование для реализации требований образовательных стандартов в структуре и содержании учебных занятий.

2. Разработка тематического плана с предварительным функциональным моделированием учебных занятий дает возможность заблаговременного выявления проблем, связанных с реализацией требований руководящих документов.

3. Педагогическое планирование с использованием моделирования дидактических процессов является инновационным направлением педагогических технологий, способствующим формированию продуманной, реалистичной и обоснованной структуры учебных дисциплин.

4. Современный рынок прикладного программного обеспечения позволяет выбрать подходящий релиз и версию приложений функционального моделирования, в том числе BP-Win. Некоторые неудобства автоматизации функционального моделирования дидактических процессов связаны, как правило, с отсутствием русскоязычного интерфейса соответствующих приложений.

Литература

1. Черемных С.В., Ручкин В.С., Семенов И.О. Структурный анализ систем. IDEF-технологии.- М: Финансы и статистика, 2001.

2. Грекул В.И., Денищенко Г.Н., Коровкина Н.Л. Проектирование информационных систем.- М.: Интернет-Ун-т Информ. технологий, 2005.

3. Марка Д.А., МакГоуэн К. SADT - методология структурного анализа и проетирования.-М: Метатехнология, 1993.

Размещено на Allbest.ru