Содержание к диссертации
СОДЕРЖАНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ЗНАНИЕ И ЕГО ДЕКОМПОЗИЦИЯ В ПРОЦЕССЕ ПРЕПОДАВАНИЯ 11
1.1. ЗНАНИЕ И ЕГО АТРИБУТЫ 11
1.2. СИСТЕМНОСТЬ ЗНАНИЙ 18
1.3. РОЛЬ СВЯЗЕЙ В СТРУКТУРИЗАЦИИ ЗНАНИЙ 20
1.4. ПРЕДМЕТНАЯ ДЕКОМПОЗИЦИЯ ЗНАНИЙ 25
1.5. ДЕКОМПОЗИЦИЯ ЗНАНИЙ ПО ВРЕМЕНИ ИХ ПРЕПОДНЕСЕНИЯ 29
1.6. СВЯЗИ КАК ОТНОШЕНИЯ. СПОСОБЫ ЗАДАНИЯ ОТНОШЕНИЙ 30
1.7. УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС В УСЛОВИЯХ ИННОВАЦИЙ 38
1.8. СИНЕРГЕТИКА ЗНАНИЯ 39
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ УЧЕБНОГО ПЛАНА, ВНУТРИ- И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ СВЯЗЕЙ, СОЕДИНЯЮЩИХ ЕГО КОМПОНЕНТЫ 42
2.1. УЧЕБНЫЙ ПЛАН 42
2.2. ПРОЦЕСС СОСТАВЛЕНИЯ УЧЕБНОГО ПЛАНА 44
2.3. ГИПЕРТЕКСТ И ГИПЕРТЕКСТОВЫЕ ССЫЛКИ. УЧЕБНЫЙ ПЛАН КАК ГИПЕРТЕКСТ. 46
2.4. ЯЗЫК HTML В РАБОТЕ С ГИПЕРТЕКСТОМ. УПРАВЛЯЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ЯЗЫКА 47
2.5. ГРАФЫ И СЕТИ 49
2.6. ПРИНЦИПЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГРАФОВ УЧЕБНЫХ ПЛАНОВ 51
2.7. СЕТЕВОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ 62
2.7.1.Критический путь 66
2.7.2.Выбор рабочего алгоритма. Алгоритм Форда-Фалкерсона 66
2.7.3.Максимальные времена наступления событий 73
2.7А.Принадлежность события и работы критическому пути 74
2.7.5.Резервы времени 75
2.7'.6.Подкритические работы. Коэффициент напряжённости 76
2.7.7.Преобразование и исследование сетевого графика 77
2.8. СЕТЕВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ПЛАНА 78
2.8.1 .Правила составления графа учебного процесса 79
3. ОСНОВНОЙ АЛГОРИТМ ОПТИМАЛЬНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЬШ СВЯЗЕЙ УЧЕБНОГО ПЛАНА ЧЕРЕЗ ОПТИМИЗАЦИЮ РЕСУРСА 81
3.1. ПОДГОТОВКА УЧЕБНОЙ СЕТИ ДЛЯ РАБОТЫ ОПТИМИЗИРУЮЩИХ АЛГОРИТМОВ 81
3.2. ПЕРВАЯ ФАЗА АЛГОРИТМА - ПЕРЕНУМЕРАЦИЯ СЕТИ С «РАЗЪЕЗЖАНИЕМ» РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИН ЗА ПРЕДЕЛЫ ТРИМЕСТРА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ «ОБРАТНЫХ» СВЯЗЕЙ В «ПРЯМЫЕ» 84
3.3. ВТОРАЯ ФАЗА АЛГОРИТМА - ВЫЯВЛЕНИЕ И УСТРАНЕНИЕ ЦИКЛИЧЕСКИХ ЛОГИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ («ВОСЬМЁРОК»). 86
3.4. ЛИНЕЙНАЯ ДИАГРАММА ПРОЕКТА 89
3.5. ТРЕТЬЯ ФАЗА АЛГОРИТМА - МЕТРИЗАЦИЯ ПЕРЕНУМЕРОВАННОЙ СЕТИ 91
3.6. РЕСУРС В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ КАК ВРЕМЯ, ПОТРЕБНОЕ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОГО ПЛАНА 92
3.7. ОПТИМИЗАЦИЯ ЗАГРУЗКИ СТУДЕНТОВ 95
3.8. АЛГОРИТМЫ ОПТИМИЗАЦИИ УЧЕБНОГО РЕСУРСА С
НЕИЗМЕННЫМИ ДЛИТЕЛЬНОСТЯМИ РАБОТ A PRIORI 97
3.8.1 .Постановка задачи при постоянных интенсивностях 100
3.8.2.Рабочий алгоритм с переменными интенсивностями 101
3.9. ЧЕТВЁРТАЯ ФАЗА АЛГОРИТМА - ОПТИМИЗАЦИЯ «УЧЕБНОГО РЕСУРСА» С ИЗМЕНЕНИЕМ ДЛИТЕЛЬНОСТИ РАБОТ А POSTERIORI. 107
3.10. НЕКОТОРЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ МЕТОДА 111
3.10.1 .«Забываемостъ» учебного материала 111
3.10.2. Интегрированные учебные дисциплины и особенности работы с ними при оптимизации учебного плана 136
3.10.3. Оптимизированный учебный план и процесс составления расписания учебных занятий 138
3.10 А. Электронные учебники и их взаимосвязи 139
3.10.5. «Тематические горизонтали» 139
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ. 141
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 145
ПРИЛОЖЕНИЯ 157
П1.ГЛОССАРИЙ 157
П2. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 171
ПЗ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАКЕТА MICROSOFT PROJECT 2000176 П4. ИНСТРУКЦИЯ ПО ЗАПОЛНЕНИЮ ГИПЕРТЕКСТОВОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА 180
Назначение и состав исполнителей 180
Обозначения на графе (сети) 180
Обозначения разделов учебных дисциплин 181
Работа ведущего лектора учебной дисциплины с гипертекстовым представлением учебного плана 182
«Входящие» связи 183
«Выходящие» связи 184
Логические циклические нестыковки в учебном процессе 184
Использование результатов заполнения и оптимизации сети учебного процесса экономической специальности 185
Введение к работе
Высокие темпы современного научно-технического прогресса, лавинообразный рост информации, новации рыночных процессов сказываются в растущих требованиях к качеству подготовки высококвалифицированных экономистов с высшим образованием. Нарастающие трудности должны преодолеваться без увеличения сроков обучения. Поэтому одним из научных направлений науки управления в последние десятилетия является разработка научных основ руководства высшей школой.
Проблема повышения качества обучения в любых видах и формах (образование общее, профессиональное, высшее, среднее техническое, дистанционное или дистантное, второе высшее ..) при сохранении неизменных сроков обучения и затрат на обучение - многогранна, перманентна и не имеет конечного решения. Но во все времена и при всех типах обучения существовала и существует методология последовательного изложения материала, опирающаяся на уже известные факты, освещенные положения, доказанные теоремы. Квинтэссенцией этой методологии является аксиоматический подход, причём область его применения выходит далеко за пределы математических построений.
В высшей школе планирование, организация и управление учебным процессом пока ещё в значительной мере строятся на основе так называемых традиционных норм и субъективных предложений, технология проектирования учебного процесса базируется в основном на экспертных оценках, что привносит значительную долю субъективизма, осложняет принятие решений и не обеспечивает требуемого качества учебных планов и программ.
За последнее время как в нашей стране, так и за рубежом заметно возрос объём научных исследований, посвященных peine нию задач планирования, организации и управления учебным процессом с применением достижений современной науки и техники в решении этих задач. Одно из направлений применения информационных технологий в учебном процессе связано с анализом и оптимизацией учебных планов. Попытки улучшения традиционных методов разработки учебных планов и программ делались во многих организациях страны, среди них наибольший интерес представляют исследования, посвященные использованию математических моделей для их (планов и программ) представления и оптимизации. С этой точки зрения оптимизация учебных планов, программ и графиков с помощью математических методов и информационных технологий - достаточно новое направление в организации и управлении учебным процессом высшего экономического образования.
Сегодня высшая школа вошла в эпоху быстрых и серьёзных изменений: меняется общее время обучения, количество изучаемых в экономических вузах предметов постоянно увеличивается, они обновляются; обучение сильно дифференцируется и специализируется, отдельные дисциплины интегрируются, объёмы материала и нагрузки в результате профилирования по отдельным дисциплинам растут. Появление новых видов и форм экономического образования дополнительно усложняет задачу оптимального составления планов. Традиционно отлаженные долгой практикой рациональные «стыки» учебных дисциплин в новых специализированных (дифференцированных, интегрированных, профилированных) планах ещё не реализованы, обнажено вредное влияние на обучение некорректно расположенных междисциплинарных связей. Повышение гибкости и оперативности планирования образовательного процесса и непосредственно связанные с ними за дачи оптимального проектирования учебных планов становятся
особенно актуальными в связи со значительными темпами роста
информационных потоков, необходимостью разработки новых
учебных планов, частым пересмотром содержания существующих.
Объектом исследования, проектирования и оптимизации в настоящем исследовании является учебный процесс экономической подготовки в высшей школе. Он представляет собой декомпозированный «в пространстве» (по циклам учебных дисциплин и самим дисциплинам) и «во времени» («привязанный» к астрономическому времени) процесс извлечения и передачи знаний обучаемым. Формальным представлением учебного процесса является гипертекстовый документ. Гипертекстовый документ для математической обработки и оптимизации представляется в виде ориентированного графа с заданными весами рёбер. Граф с заданными весами рёбер правильнее называть «сетью». Обучаемый «проходит» через эту сеть, изучая обязательные учебные дисциплины, их порции, темы, разделы. Первоначально уровень обучаемого соответствует некоторому состоянию X, определяемому всем тем объёмом знаний, которыми он владеет перед новым периодом обучения.
Задачей образовательной деятельности является перевод обучаемого из состояния X в состояние Y, характеризующее уровень квалификационных требований некоторой экономической специальности после окончания изучения всех дисциплин на временном отрезке tx- ty. Конечной целью исследования, которое в посвящено оптимизации учебных планов и программ, является повышение качества обучения, оно проявляется в более глубоком, быстром и всестороннем понимании содержания дисциплин и их тем, составляющих некоторый законченный фрагмент знания.
Достоинствами такой технологии являются алгоритмич ность проектирования учебного процесса, обеспечение декомпозиции учебного материала на составляющие его учебные дисциплины (и далее - разделы, темы, порции), оптимизация качественных и временных характеристик учебного процесса.
Использование предлагаемой технологии позволяет преодолеть следующие значительные трудности, с которыми сталкиваются специалисты, занимающиеся проектированием учебных планов в настоящее время. Так, например, план учебного процесса, построенный интуитивно или на основе экспертных оценок, часто имеет существенные недостатки:
• в нём не в полной мере учитывается необходимый порядок учебных порций, тем, разделов и самих дисциплин (некоторые из курсов должны опираться на параллельные курсы, в то время как другие могут опираться на дисциплины, составляющие базу подготовленности обучаемого в начале планируемого этапа обучения);
• формирование учебных порций, тем и разделов в отдельные курсы происходит в значительной мере субъективно, что, с одной стороны, не исключает повторения некоторых тем, с другой стороны, некоторые темы могут быть опущены в предположении, что они будут прочитаны в другой дисциплине;
• время изучения отдельной темы обычно предполагается фиксированным и его значение отображается в учебном плане [5].
Определим основные объекты исследования, постараемся сделать это наиболее общим образом и точно. Главным объектом работы является расположение фрагментов знания на временной оси внутри учебного периода (учебной недели, триместра, семестра, учебного года), которые должны преподноситься студентам логически последовательно, без дублирования и пропусков, без обращения к ещё не изученным разделам. Естественно, что логиче скую последовательность можно реализовать и наглядно представить только с помощью связей.
Обобщённая цель исследования - новая организация учебного процесса при подготовке экономистов с высшим образованием, улучшающая восприятие студентами учебного материала как одной дисциплины, так и сразу нескольких. Поэтому необходимо рассмотреть научную организацию учебного процесса вообще, дидактические основы формирования системности знаний, слагаемые технологии, приводящие к такому результату. Необходимо предложить способы изменения хода учебного процесса. Основные предложения диссертационного исследования базируются на научных представлениях о методических, физиологических, психологических ограничениях, накладываемых на решение со стороны участников образовательного процесса, о работоспособности студентов в процессе обучения, представляемых в нормативных показателях учебной нагрузки.
В диссертации поставлена также прагматическая задача разработки системы, которая могла бы представить на персональном компьютере учебный план в виде сети, преобразовать сеть, выявить методические ошибки, оптимизировать ресурс и пр. Это позволило бы быстро, наглядно и гибко совершенствовать учебный план экономической специальности методом электронных «клея и ножниц», конструировать на его базе перечни любых специальных (часто факультативных) дисциплин с автоматическим сохранением их связей со всеми необходимыми разделами интегрированной подготовки. Подход должен использоваться для составления оптимальных учебных планов высшего экономического образования при быстрой и широкой вариации экономических условий, возникающих на зарождающемся рынке в России.
Как всякое исследование, настоящая работа должна удовлетворить требованиям конструктивности. Под конструктивностью мы будем понимать доведение теории до реальных характеристик с выделением важных и легко оцениваемых показателей. Конструктивность подразумевает получение таких результатов, которые позволили бы сразу использовать их на практике для проектирования или оптимизации реальных учебных планов специальностей высшего экономического образовательного учреждения. Единственной «некомпьютеризо ванной» остаётся практическая работа преподавателей (ведущих лекторов) кафедры над заполнением учебного плана (определение недели, дисциплины, триместра, семестра или учебного года, внесение внутри- и междисциплинарных связей, их интенсивности и пр.), автоматическое же оптимальное его преобразование выполняет персональный компьютер. Рекомендации компьютерных решений должны быть административным порядком реализованы для устранения найденных логических циклических противоречий («восьмёрок»), при этом либо часть дисциплины должна будет продублирована в другой дисциплине (при больших объёмах забывания), либо преподаватели переставят в своих курсах разделы для устранения междисциплинарных противоречий.
