Содержание к диссертации
Введение
1. Содержательный анализ информационных систем и технологий в образовании 11
1.1. Анализ развития информационных систем и технологий в образовательном процессе 11
1.2. Классификация и характеристика информационных систем и технологий в образовании 17
1.3. Эффективность применения информационных систем и технологий в образовании: критерии и их характеристики 37
1.4. Выделение значимых показателей качества информационных систем и технологий в образовательном процессе 42
2. Анализ функциональности информационных систем и технологий, применяемых в образовательном процессе 53
2.1. Количественный анализ функциональности информационных систем и технологий в образовании 53
2.2. Моделирование информационно-образовательных процессов в системах, использующих инфокоммуникационные технологии 58
2.3. Проектирование функциональности образовательной системы 64
3. Многокритериальная оценка качества информационных систем и технологий, применяемых в образовательном процессе 71
3.1. Многокритериальная оценка качества информационных систем и технологий в образовании 71
3.2. Выбор образовательной системы методом анализа иерархий 77
3.3 Сравнение результатов выбора образовательной системы, полученных с помощью многокритериальной оценки и методом анализа иерархий 87
Заключение 90
Библиографический список используемой литературы 92
Приложение
- Классификация и характеристика информационных систем и технологий в образовании
- Выделение значимых показателей качества информационных систем и технологий в образовательном процессе
- Моделирование информационно-образовательных процессов в системах, использующих инфокоммуникационные технологии
- Выбор образовательной системы методом анализа иерархий
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Сегодня качество образования не соответствует ожиданиям потребителей. Наряду с изменениями, происходящими в системе образования, меняются и сами студенты. Формируется новое поколение студентов, у которых существует потенциальная потребность в саморазвитии. Они предпочитают активно учиться, самостоятельно выбирать для себя программу и траекторию профессионально-образовательного развития (траекторию формирования профессиональной компетентности) и следовать ей, изучая те дисциплины, которые необходимы для того, чтобы стать востребованным специалистом на рынке труда. Студент получает образование не раз и навсегда, а, став специалистом, вынужден пополнять и обновлять свои знания.
Для удовлетворения новых потребностей и перехода на новый уровень организации учебного процесса необходимо использование такой системы и технологий образования, которые обеспечат повышение качества образования и предоставление потребителям дополнительных возможностей и услуг в этой сфере. Ещё совсем недавно для качественного обучения достаточно было использовать «классическую» (традиционную) технологию в системе образования. Но появление и развитие информационных и коммуникационных технологий видоизменяют образовательную систему вузов. В связи с этим и необходимо проанализировать существующие системы образования, использующие ин-фокоммуникационные технологии, разработать методы и средства, обеспечивающие принятие решений по совершенствованию системы образования на основе инфокоммуникационных технологий и оценить эффективность применения информационных систем и технологий в образовании.
Степень разработанности проблемы. Различные исследования проблем качества информационных систем и технологий, применяемых в образовательном процессе, раскрыты в трудах ученых А.А.Андреева, Ф.Гринэйджел, В.А.Долятовского, У.Деминга, Дж.Джурана, Е.Н.Ефимова, С.Л.Каплана, В.Г.Кинелева, Г.А.Красновой, В.Ф.Кривошеева, Ю.Г.Круглова, Н.Г.Малышева,
А.А.Полякова, А.Н.Романова, А.А.Скамницкого, В.И.Солдаткина, Н.Г.Хохлова, Г.Н.Хубаева, С.А.Щенникова, А.Фейгенбаума и других.
В анализируемых работах обнаруживается неоднозначность оценки качества информационных систем и технологий, применяемых в образовательном процессе, что, в свою очередь, не позволяет определить эффективность их применения в учебном процессе. Обоснования качества информационных систем и технологий, имеют слабо формализованный характер. При этом иногда явно не просматриваются пути перехода от теоретического уровня к практическим методикам оценки качества применения информационных и коммуникационных технологий в учебном процессе и эффективности их внедрения в образовательный процесс.
Поэтому актуальность, а также недостаточная разработанность проблемы оценки качества информационных систем и технологий, применяемых в образовательном процессе, и ее практическая значимость определили выбор темы и задач диссертационного исследования.
Объектом исследования являются информационные системы и технологии, применяемые в образовательном процессе.
Предмет исследования - процессы и отношения в сфере образования, связанные с оценкой качества использующих информационных систем и технологий.
Цель и задачи исследования.
Цель исследования - разработка моделей и методик, обеспечивающих корректную оценку потребительского качества информационных систем и технологий, применяемых в образовательном процессе.
Для достижения цели потребовалось решить следующие задачи:
- проанализировать предметную область, а именно, информационные и коммуникационные системы и технологии, применяемые в образовании;
Классификация и характеристика информационных систем и технологий в образовании
Переход на новый уровень организации учебного процесса в настоящее время осуществляется путем использования инфокоммуникационных технологий в системах образования. Это позволяет повысить качество образования, предоставив потребителям дополнительные возможности, т.к. традиционное образование не соответствует ожиданием потребителей и не полностью удовлетворяет их потребности.
Сложившаяся ситуация в образовательной сфере не могла не отразиться и на том фаісге, что применение какой-либо одной образовательной системы не целесообразно и не применимо. Появление новых технологий, связанных с развитием Интернет - обучения определило появление термина «смешанное обучение» [11, 20, 81, 113].
Смешанное обучение {blended learning) или «включенное» Интернет-обучение предполагает сохранение общих принципов построения учебного процесса традиционного обучения. Идея «включенного» Интернет-обучения заключается в том, что определенную долю учебных дисциплин студенты осваивают в традиционных формах обучения, а другую часть дисциплин - по технологиям сетевого обучения. Соотношение долей определяется готовностью к подобному построению учебного процесса образовательного учреждения в целом, а также желанием и техническими возможностями студентов [113].
Таким образом, смешанное обучение несет в себе черты системы открытого образования, которое обеспечивает: равноправную возможность получения образования для всех категорий граждан без исключения; свободу в выборе места, темпов и траектории обучения; высокое качество обучения; конкурентоспособность на рынке труда; возможность повышать свою образованность на протяжении всей жизни; переход от принципа «ученик к знаниям» к принципу «знания к ученику»; возможность беспрепятственной интеграции с открытыми образовательными системами всех стран мирового сообщества.
Необходимость такого вида обучения обуславливает применение достаточно большое количество разных образовательных систем и технологий.
Целью данной работы является исследование процессов функционирования и оценки качества информационных систем и технологий в образовании.
Перед тем как перейти к детальному анализу образовательных систем поясним определения и принципы, на которых он и был выполнен.
Термин «анализ» используется для характеристики самой процедуры проведения исследования, которая состоит в том, чтобы разбить проблему в целом на ее составляющие части, более доступные для решения, использовать наиболее подходящие специальные методы для решения отдельных подпроб-лем.
Под системой обычно понимают совокупность взаимосвязанных элементов, объединенных единством цели и функциональной целостностью .
Под информационной системой в образовании будем понимать образовательную систему, в которой используются информационные и коммуникационные технологии, направленные на повышение эффективности и качества образовательного процесса.
Одним из способов выделения систем является представление не всего исследуемого объекта, явления, или процесса как системы, а только лишь его отдельных сторон, аспектов, которые считаются существенными для исследуемой проблемы. Поэтому анализ образовательных систем был проведен в соответствии с вышеизложенным способом.
Классификация информационных систем и технологий, применяемых в образовательном процессе Обобщая данные по изученным литературным источникам [1, 5, 47, 48, 53, 78, 91, 98, 99,101,117, 124, 132, 142,143, 150, 159, 166, 171,176], можно выделить следующие наиболее распространенные информационные системы и технологии, представляя их в виде классификации (рисунок 1.3).
Наибольший интерес представляют группы «Кейсовая», «Системы широковещательного телевидения и спутниковых технологий» и «Сетевые или е-leaming системы», поэтому они рассмотрены более подробно.
Выделение значимых показателей качества информационных систем и технологий в образовательном процессе
Так как развитие информационных образовательных систем происходит очень быстрыми темпами, то, учитывая множество их форм и вариантов, возникает вопрос, какие из них больше всего подходят для использования в образовании и насколько реально их внедрение.
Чтобы этот процесс был более эффективным, необходимо в первую очередь определить, с какими проблемами сталкивается применение информационной системы в высшем образовании [52, 60, 69, 100].
В связи с этим и возникает проблема измерения качества образовательной системы, использующей информационные и коммуникационные технологии и для чего это необходимо. Качество образовательной системы необходимо оценивать для обеспечения гарантии прав человека на получение образования, соответствующего высокому уровню. Оценка качества важна как необходимое условие экономии средств, которые общество тратит на образование. Качество образовательной системы, использующей информационные и коммуникационные технологии должно являться мерилом некоторых достижений вносимых в образовательную политику и практику, поэтому необходимо уметь его оценивать [7, 30, 34, 36, 57, 60, 63, 66„ 82,102].
Будем понимать под качеством совокупность свойств, обусловливающих ее способность удовлетворять определенной потребности в соответствии с ее назначением.
Оценивать качество на начальном этапе необходимо прежде всего для осмысления и формулирования целей развития, создания образцов, а не только для принятия управленческих решений, направленных на обеспечение функционирования образовательных учреждений.
И это только часть вопросов, решение которых напрямую связаны с оценкой качества образовательной системы, использующей информационные и коммуникационные технологии.
Существуют различные методы оценки качества и в этой ситуации важно правильно их применить. Одним из методов, который существенно может повлиять на качественный выбор образовательной системы, является экспертный метод [64, 84, 97].
Для принятия обоснованных решений необходимо опираться на опыт и знания специалистов [10, 64].
Поэтому решение задачи оценки качества информационных систем и технологий, применяемых в образовательном процессе и определение рациональных вариантов их применения невозможно без синтеза знаний и опыта экспертов, специализирующихся в различных областях, связанными с разработкой и использованием ИС [10, 64, 80, 82, 94, 116].
Рациональное использование информации, полученной от экспертов, возможно после преобразования ее в форму, удобную для дальнейшего анализа. Основная цель обработки экспертной информации - получение обобщенных данных и выявление новой информации, содержащейся в скрытой форме в экспертных оценках. Для обработки результатов группового экспертного оценивания свойств и характеристик традиционно применяют методы математической статистики, основанные на осреднении данных.
Особенностью задачи выбора и оценки качества является сложность характеристик качества, обилие в ней различных качественных критериев. Кроме того, система являющаяся оптимальной по одним критериям, может иметь очень плохие характеристики по другим. Выбор критериев должен осуществляться экспериментально и зависит от целей проводимого исследования [144].
С целью минимизации факторного пространства, проведем ранжирование критериев качества (таблица 1.1) и отберем для дальнейшего исследования наиболее значимые. По предварительной оценке из предложенного перечня критериев для анализа были отобраны 15 критериев.
Моделирование информационно-образовательных процессов в системах, использующих инфокоммуникационные технологии
При оценке основных параметров образовательной системы, использующей информационные и коммуникационные технологии, как правило, требуется оценить затраты ресурсов на реализацию функциональных операций, составляющих образовательный процесс. Это, в свою очередь, позволяет определить ресурсоемкость калодой операции, выявить наиболее ресурсоемкие из них, провести сравнительный количественный анализ затрат ресурсов при различных вариантах организации образовательного процесса, оценить общую нагрузку на программно-аппаратную платформу образовательной системы.
При этом следует учитывать, что практически все процессы, связанные с образованием, являются в той или иной степени случайными по затратам времени и других ресурсов. Это обуславливается тем, что образовательный процесс, как правило, осуществляется при случайных проявлениях различных факторов. Поэтому оценку затрат на реализацию образовательного процесса наилучшим образом молено выполнить с помощью имитационного моделирования.
Условимся, что процессы в сфере образования состоит из последовательности отдельных функций (операций), на выполнение которых расходуются ресурсы: трудовые, материальные, стоимостные. На основании данных ретроспективного анализа можно оценить фактические законы распределения затрат ресурсов на реализацию каждой операции процесса, либо при отсутствии необходимой информации определить (с помощью хронометража или экспертным путем) максимальное, минимальное и наиболее вероятное значение величины затрат каждого из ресурсов. Аналогичным образом можно определить и частоту выполнений каждой операции (диапазон или закон распределения числа выполнений) при реализации конкретного делового процесса.
Анализ функциональных операций образовательного процесса с использованием информационных технологий позволил выделить некоторые наиболее трудоемкие из них, в число которых и попала функция «Работа с интерактивным Web - пособием». Именно на примере операций этой функции рассмотрим процесс моделирования. Для исследования нам были доступны две информационные образовательные системы {ПРОМЕТЕЙ и eLearning Server 3000), на базе которых и проводилось моделирование.
Процесс моделирования образовательного процесса выполним в следующей последовательности: разбиваем анализируемый процесс на отдельные рабочие функции (операции); в связи с отсутствием ретроспективных данных, для каждой операции путем хронометража оцепим затраты времени на ее выполнение: минимальное, максимальное и наиболее вероятное значения; экспертным путем определяем параметры частоты выполнения каждой операции (минимальное, максимальное и наиболее вероятное значения) и задаем другие параметры образовательного процесса; производим статистическое моделирование времени и частоты выполнения операций процесса, на основе определенных временных параметров путем генерации случайных чисел, например, дискретным распределением (для которого задается значения случайных чисел и соответствующие им вероятности появления); выполняем расчет суммарных значений времени выполнения операций, выбранного образовательного процесса, на основании моделированных значений; осуществляем расчет статистических характеристик по результатам моделирования и формулировку выводов.
Первый шаг состоит в разделении процесса на операции. Содержательный анализ процесса работы с интерактивным Web - пособием позволил нам установить следующие операции, приведенные в таблице 2.2
Во втором шаге по каждой операции путем хронометражных наблюдений (с последующей экспертной оценкой полученных наблюдений) оценивались затраты времени на ее выполнение (таблица 2.3).
На следующем шаге выполним имитационное моделирование процесса с помощью генерации случайных чисел дискретного распределения. Результаты имитационного моделирования операций по работе с интерактивным Web - пособием приведены в таблице 2.4.
Далее следует задать некоторые параметры образовательного процесса, в частности количество изучаемых тем в пособии, общее количество изучаемых пособий и число студентов, изучающих пособия за выбранный период времени.
Выполним расчеты, связанные с получением итоговых значений времени работы с интерактивными Web - пособиями, используя полученные моделированные значения.
1. Определим время, расходуемое студентами при изучении определенного числа пособий (для операций)
Выбор образовательной системы методом анализа иерархий
Одним из методов, позволяющий по универсальным правилам оказывать поддержку принятия решений и решить многокритериальную задачу является метод анализа иерархий описанный [97, 120].
Метод анализа иерархий является системной процедурой для иерархического представления элементов, определяющих суть любой проблемы.
МАИ позволяет вычислять приоритеты альтернатив. Альтернативами называют варианты принимаемых решений.
Метод анализа иерархий состоит в декомпозиции проблемы на все более простые составляющие части и дальнейшей обработке последовательности суждений лица, принимающего решение, по парным сравнениям [97,104, 107].
Суть метода заключается в том, что сначала определяется перечень критериев выбора и вес, т.е. важность, каждого из этих критериев, а затем эксперты, участвующие в выборе, указывают для каждого из предложенных вариантов оценки по каждому критерию [120].
В МАИ элементы задачи сравниваются попарно по отношению к их воздействию («Весу» или «Интенсивности») на общую для них характеристику. Полученные парные сравнения составляют массив чисел, который оформляется в виде матрицы. Сравнивая набор составляющих проблемы друг с другом, получаем квадратную матрицу. Это обратносимметричная матрица, т.е. а = —
Пусть А] А2 Аз А„ — множество из п элементов и Wj, w2, W3 ... w„ — соответственно их веса, или интенсивности. С использованием МАИ сравнивается вес каждого элемента с весом любого другого элемента множества по отношению к общему для них свойству или цели. Сравнение весов можно представить в виде матрицы.
Так как wi, W2, W3 ...w„ неизвестны заранее, то попарные сравнения производятся с использованием субъективных суждений, численно оцениваемых экспертами по шкале (таблица 3.5).
Когда проблема представлена иерархически, матрица составляется для сравнения относительной важности критериев на втором уровне по отношению к общей цели на первом уровне. Подобные матрицы должны быть построены для парных сравнений каждой альтернативы на третьем уровне по отношению к критериям второго уровня и т.д. Матрица составляется, если записать сравниваемую цель (или критерий) вверху и перечислить сравниваемые элементы слева и сверху.
Если имеется п критериев на заданном уровне иерархии, соответствующая процедура создает матрицу А размерности п п , именуемую матрицей парных сравнений, которая отражает суждение лица, принимающего решение, относительно важности разных критериев. Парное сравнение выполняется таким образом, что критерий в строке / (і = 1,2, ...п) оценивается относительно каждого из критериев, представленных п столбцами.
Итак, первый шаг состоит в декомпозиции и представления задачи в иерархической форме. Иерархический вид для выбора образовательной системы представлен на рисунке 3.3.
Иерархия выбора образовательной системы Таким образом, чтобы приступить к выбору образовательной системы, использующей информационные и коммуникационные технологии, следует определиться со списком систем и списком критериев, по которым будут сравниваться системы.
На первом уровне находится цель - «Образовательная система, использующая информационные и коммуникационные технологии». На втором уровне находятся семь критериев, уточняющих цель и на третьем (нижнем) уровне находятся двадцать одна система-кандидат, которая должна быть оценена по отношению к критериям второго уровня.
Второй шаг состоит в заполнении матриц попарных сравнений для уровня 2 и вычислении приоритетов, наибольшего собственного значения матрицы суждений, индекса и отношения согласованности.
Сравнение начинают с левого элемента матрицы и определяют, насколько он важнее, чем второй. При сравнении элемента с самим собой отношение равно единице. Если первый элемент важнее, чем второй, то используется целое число из шкалы, в противном случае используется обратная величина. В любом случае обратные друг другу отношения заносятся в симметричные позиции матрицы. Поэтому элементы матрицы всегда будут положительными и обратносимметричными (таблица 3.6). Учитывая выше описанный метод, составим матрицу приоритетов критериев качества ОС.
Похожие диссертации на Экономико-математические методы и модели оценки потребительского качества информационных систем и технологий в образовательном процессе
