Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Особенности научных разработок в управлении образованием 7
1.1. Исследования в области высшего профессионального образования 9
1.2. Особенности среднего профессионального образования 15
1.3. Задачи исследования 17
Глава 2. Методологические основы исследования 22
2.1. Анализ инструментальных средств построения функциональной модели 29
2.2. Анализ инструментальных средств имитационного моделирования 38
Глава 3.Проектирование системы 42
3.1. Структура объекта исследования 45
3.2. Функциональная схема объекта исследования 51
3.3. Определение задач управления 65
3.4. Реализация информационно-аналитической системы «ИАС колледж». 67
3.5. Построение и описание имитационной модели 79
Заключение 100
Список литературы
- Особенности среднего профессионального образования
- Задачи исследования
- Анализ инструментальных средств имитационного моделирования
- Функциональная схема объекта исследования
Введение к работе
В настоящее время вопросы развития образования являются одними из наиболее актуальных задач, решение которых относится к важнейшим составляющим успешного развития экономики страны в целом. Развитию современной концепции российского образования придан на федеральном уровне статус национального проекта. Повысились требования общества к качеству образования, стремительно и многогранно обновляются технологии обучения, быстро меняются организационные и экономические условия деятельности учебных заведений. Учебные заведения стали полноправными субъектами рыночной экономики, получив право самостоятельно определять направления своего развития, цели и методы их достижения [28].
Государство практически отказалось от роли главного и единственного финансиста высшего образования, возникли различные группы заказчиков и потребителей образовательных услуг со своими финансовыми возможностями, запросами и интересами. Появились и успешно развиваются негосударственные учебные заведения, что приводит к конкуренции по ряду наиболее конъюнктурных на сегодняшний день специальностей. Рост самостоятельности и свободы учебных заведений привел к росту их ответственности за эффективность своей деятельности.
На правительственном уровне обсуждается законопроект об организации двухуровневого образования, который, в частности, предполагает реализацию образовательной системы «бакалавр-магистр». В рамках данного проекта предполагается адаптация образовательных стандартов РФ в соответствии с требованиями участников болонского проекта. Кроме того, по словам министра образования и науки, А.А. Фурсенко, министерство подготовило еще ряд законопроектов, в которых заложены приоритетные направления развития российского образования. Это, в частности, проект закона о привлечении работодателей к прогнозированию потребности в кадрах, разработке стандартов профессионального образования, участию в
контроле за качеством образования. Принятие этого закона также повлечет возможные существенные изменения в планировании работы, управления и организации учебного процесса образовательных учреждений.
Для решения задач адаптации, выживания и развития в новых условиях учебные заведения должны не только постоянно отслеживать состояние рынка образовательных услуг и оценивать свое положение на этом рынке, но и применять методы прогнозирования развития рынка. В частности, применительно к рассматриваемой предметной области, наибольший интерес вызывает исследование рынка с точки зрения предоставления учебными заведениями платных образовательных услуг в сфере специального образования. И хотя сегодня практически все руководители образовательных учреждений понимают необходимость применения в управлении, но до сих пор не существует комплексного теоретического подхода к решению этих задач.
Особое место в образовании занимают учебные заведения среднего профессионального образования. Если для вузов вопросы научной ориентации учебного процесса и административного-хозяйственного управления решаются в рамках выполнения научно-исследовательских работ, то для образовательных учреждений среднего профессионального образования данные вопросы проработаны настолько слабо, что могут рассматриваться, как практически не решенные. В то же время, для техникумов и колледжей вопросы повышения качества образования, развития новых направлений, интенсификация внедрения новых информационных технологий не менее важны, чем для вузов.
Таким образом, задача построения комплексной системы организации учебного процесса образовательного учреждения среднего профессионального образования приобретает в настоящее время особую актуальность, как отмечено в работах [72,80]. Немаловажное значение имеет также экономическая целесообразность построения такой системы. Это обусловлено
тем, что руководство образовательного учреждения получает возможность перед принятием реального управленческого решения прогнозировать вероятное развитие ситуации, используя возможности моделирования.
Данная диссертационная работа заключена в создании комплексной
системы организации учебного процесса на основе разработки единой
информационно-аналитической системы управления задачами
образовательного учреждения.
В качестве объекта исследования было выбрано учебное заведение среднего профессионального образования и система его управления. Предметом исследования является комплекс задач по организации учебного процесса в рамках реализуемых специальностей. Важно отметить тот факт, что в связи с интенсивным развитием образования с полным возмещением затрат на обучение, создаваемая система может быть также с равным успехом использована в государственных образовательных учреждениях среднего профессионального образования.
Новизна поставленной научной задачи заключается в комплексном рассмотрении структурных взаимосвязей объекта исследования с целью построения его единой функциональной схемы, а также в создании инструментального средства интеграции информационной части системы с блоком моделирования и автоматизации процесса проведения модельных экспериментов. На основе данной схемы строится комплексная информационно-аналитическая система управления учебным заведением, позволяющая не только отслеживать текущее состояние дел, но и моделировать возможные варианты развития. Для проверки управления отдельных процессов системы используются методы имитационного моделирования.
Вначале рассматриваются разнообразные подходы, методики и решения в области организации, управления и повышения качества образования. Анализируются схемы внедрения новых информационных технологий в
образовательный процесс, предлагаемые на сегодняшний день специалистами в области образования и информационных технологий. Отдельное внимание уделено рассмотрению возможного использования готовых типовых решений. Проводится анализ рассмотренных работ, и формулируются основные задачи необходимого исследования.
Вторая глава посвящена рассмотрению методологических вопросов и принципов, положенных в основу реализации поставленных в диссертационной работе задач, проведению анализа возможности их адаптации применительно к тематике научного исследования. На основе проведенного анализа делается обоснованный вывод об использовании рассмотренных методик и инструментов для решения поставленных в данном исследовании задач.
В третьей главе детально рассматривается объект научного исследования и на основании методов и механизмов, изложенных во второй главе, а также с учетом рассмотренных в первой главе научных исследований выполнено обоснование используемых в данной работе решений. Сформулированы и обоснованы положения, позволяющие выполнять проектирование и практическую реализацию сформулированных задач диссертационного исследования. Также рассмотрена практическая реализация вопросов разработки и внедрения комплексной информационно-аналитической системы управления учебным заведением.
Особенности среднего профессионального образования
Следует обратить внимание на тот факт, что рассмотренные выше методики и решения реализованы применительно к проблемам высшего профессионального образования. Анализ развития подобных систем и реализации аналогичных решений в среднем профессиональном образовании позволяет автору сделать вывод об их недостаточной практической проработанности. Как уже отмечалось ранее, это связано со слабой организацией в образовательных учреждениях среднего профессионального образования научно-исследовательской работы, что обусловлено такими факторами, как: - иная, чем в вузе структура учебного процесса, с приоритетом практического обучения в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов (ГОС); - отсутствие у руководителей и преподавательского состава техникумов и колледжей навыков и механизмов планирования и проведения научно-исследовательской деятельности; - недостаточное развитие для проведения НИР материально-технической базы (МТБ) образовательных учреждений; - иная, чем в вузе возрастная категория студентов, в среднем, от 14 до 17 лет, что затрудняет их массовое привлечение к выполнению НИР.
Одним из немногих комплексных решений по автоматизации учебного процесса в средних профессиональных учебных заведениях является программный комплекс «Спрут», разработанный компанией «Интеллект XXI век». При своей невысокой стоимости (от 1700 до 4500 долл. в зависимости от набора модулей и планируемой численности контингента учебного заведения) данный программный продукт позволяет автоматизировать основные задачи учебного заведения.
Однако его существенным недостатком является отсутствие надстройки, реализующей систему поддержки принятия решений. Это, в свою очередь, снижает эффективность принимаемых управленческих решений. В частности, реализуемая комплексная система позволит принимать решения об установлении стоимости оказываемых образовательных услуг, их количественном значении, позволит регулировать механизм финансового стимулирования сотрудников.
Следует также отметить актуальность разработки указанной системы в связи с тенденциями в области СПО, которые заключаются в повышении востребованности услуг данного уровня образования (рис. 1-3), что подтверждается статистическими данными [54,55].
Анализ исследования типовых готовых решений информатизации для их непосредственного применения в образовательных учреждениях среднего профессионального образования показал, что за исключением систем локальной автоматизации никакие другие решения без их серьезной адаптации, по мнению автора, неприменимы.
Следует отметить, что под локальной автоматизацией понимается не только автоматизация отдельного рабочего места специалиста, но и автоматизация одного из направлений деятельности, например, автоматизация кадрового учета без интеграции с другими подразделениями образовательного учреждения. Была проведена классификация наиболее распространенных типовых решений информатизации образовательных учреждений, результаты которой приведены в таблице 1.1.
Приведенный в таблице 1.1 перечень возможных вариантов решений безусловно не является абсолютно полным. Однако, в нем отражены наиболее распространенные коммерческие программные решения и наиболее типовые частные разработки образовательных учреждений.
Анализируя комплексные оценки перечисленных решений можно сделать вывод, что предлагаемые решения и методы анализа текущего состояния показателей эффективности и качества образовательного процесса также способы прогнозирования ситуации в образовательном учреждении, по мнению автора работы, могут быть успешно использованы. Однако, следует отметить, что их применение вне комплексного решения по информатизации учебного заведения будет многократно снижать эффективность внедрения.
На основе проведенного анализа методик и решений по совершенствованию образовательной деятельности учебных заведений, предлагаемых в научных работах различными исследователями, и с учетом указанных характерных особенностей среднего профессионального образования, была сформулирована в цель диссертационного исследования. Такой целью является создание комплексной информационно-аналитической системы образовательного учреждения, позволяющей решать не только традиционные задачи накопления, хранения и обработки информации, но также позволяющей выполнять прогнозирование развития ситуации. В частности, можно, например, проанализировать показатели конкурса при поступлении, как результат изменения стоимости образовательных услуг, что в настоящее время является одной из самых актуальных задач, в связи со сложившейся демографической ситуацией. Основой этой системы является интеграция традиционной информационной системы и системы поддержки принятия решений (СППР). В свою очередь, данная СППР, основана на разработке компонентов формирования моделей, базу которых составляют имитационные модели.
Обоснованность решения о типе моделей, положенных в основу системы моделирования может быть наглядно проиллюстрирована путем описания отдельных компонентов структуры учебного процесса.
Задачи исследования
В данной главе учебное заведение среднего профессионального образования рассматривается с точки зрения управления как целостная система, требующая комплексного подхода при создании информационно-управляющей системы, поддерживающей ее деятельность. Основное назначение информационно-аналитической системы учебным заведением среднего профессионального образования - информационная поддержка его органов управления, прежде всего - информационная поддержка руководителей учебного заведения, формирование информационной базы для выработки и оценки вариантов для принятия решений с целью повышения качества управления и уровня образования.
Создание информационно-управляющей системы учебным заведением среднего профессионального образования позволяет сформировать единую информационную инфраструктуру и упорядочить источники основных видов информации с определением их статуса, создать телекоммуникационную среду для обмена информацией с выходом в глобальные сети передачи и приема информации.
Рассмотрим образовательное учреждение как систему. Комплексное изучение структуры образовательного учреждения среднего профессионального образования, построение единой схемы организационно-функционального взаимодействия структурных подразделений наиболее целесообразно на основе широко распространенной методики описания бизнес-процессов. Такой подход является на сегодняшний день одним из самых распространенных при проведении анализа структуры предприятий.
В настоящее время для проведения анализа информационных процессов существует ряд методологий и соответствующих инструментальных средств, большинство из которых имеют достаточно широкую направленность применения. Наиболее распространенной в практической деятельности и строго формализуемой является методология структурного анализа. Структурным анализом принято называть исследование, которое начинается с общего обзора и последующей декомпозиции до требуемого уровня детализации [21].
Наиболее представительной по объему реализаций является технология структурного анализа и проектирования (методология SADT [21]). Она была создана и опробована на практике в период с 1969 по 1973 г. SADT с успехом применялась для описания большого количества сложных искусственных систем из широкого спектра областей (банковское дело, планирование промышленного производства, организация материально-технического снабжения, методология планирования, технология программирования). Причина такого успеха заключается в том, что SADT отображает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями. Основные элементы этой методологии основываются на следующих концепциях:
- графическое представление блочного моделирования. Графика блоков и дуг SADT-диаграммы отображает функцию в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и выходящими из него. Взаимодействие блоков друг с другом описываются посредством интерфейсных дуг, выражающих "ограничения", которые в свою очередь определяют, когда и каким образом функции выполняются и управляются;
- строгость и точность. Выполнение правил SADT требует достаточной строгости и точности, не накладывая в то же время чрезмерных ограничений на действия аналитика. Правила SADT включают: ? ограничение количества блоков на каждом уровне декомпозиции (правило 3-6 блоков); ? связанность диаграмм (номера блоков); ? уникальность меток и наименований (отсутствие повторяющихся имен); ? синтаксические правила для графики (блоков и дуг); ? разделение входов и управлений (правило определения роли данных). ? отделение организации от функции, т.е. исключение влияния организационной структуры на функциональную модель.
Методология SADT может использоваться для моделирования широкого круга систем и определения требований и функций, а затем для разработки системы, которая удовлетворяет этим требованиям и реализует эти функции, Для уже существующих систем SADT может быть использована для анализа функций, выполняемых системой, а также для указания механизмов, посредством которых они осуществляются.
На основе методологии SADT развиваются стандарты проектирования семейства IDEF (Integrated Computer - Aided Manufacturing Definition - метод интегрального описания, интегральной спецификации). Множество стандартов серии IDEF насчитывает уже более десятка спецификаций, поддерживающих различные аспекты описания систем (рис. 4).
Анализ инструментальных средств имитационного моделирования
Предварительный анализ проблем применения инструментальных средств имитационного моделирования, позволил определись к ним основные требования, которые могут позволить эффективно реализовать будущую модель: 1. возможность моделирования случайных процессов с любым законом распределения из списка стандартных или с законом распределения, определяемым пользователем на основании статистических данных; 2. интерфейс пользователя должен отвечать современным требованиям; 3. возможность создания гибких моделей с нестандартными объектами, объектами со сложными математическими описаниями, созданными в других приложениях; 4. наличие эффективных средств отладки; 5. представление результатов моделирования в удобном для пользователя виде; 6. возможность передачи данных через внешний интерфейс; 7. возможность автоматизации проведения экспериментов, в том числе, оптимизационных; 8. обеспечение визуализации моделируемых процессов;
К настоящему времени разработано большое количество инструментальных средств дискретного и непрерывного моделирования: ARENA, EXTEND, ITHINK ANALYST, GPSS, PROCESS MODEL, TAYLOR SIMULATION, WITNESS, VENSIM, DYNAMO, SIMUL, STRATUM, POWERSIM. Многие из программных инструментов позволяют проводить анализ, глубина которого зависит от степени сложности методологии, лежащей в основе программы. Программные инструменты имитационного моделирования бизнес-процессов можно, по мнению автора, разбить на три категории.
Инструментарий потокового имитационного моделирования, основанного на потоковых Диаграммах. Подобный - самый простой -инструментарий построения потоковых диаграмм помогает описывать выполняемые функции и определять их последовательность. Модели, основанные на потоковых Диаграммах, не зависят от методологии и наиболее просты в изучении. К сожалению, следствием легкости использования является ограниченность возможностей моделирования и анализа. Примерами инструментария имитационного моделирования подобного рода служат Process Charter и Optima.
Инструм ентарш дискретно-событийного имитационного моделирования объединяет программные продукты, например, GPSS [15], поддерживающие моделирование потока объектов и предоставляющие возможности анимации, что позволяет пользователю производить наблюдение за движением в системе потоковых объектов.
Инструментарий динамического моделирования. Наиболее развитым и мощным инструментарием имитационного моделирования являются программные продукты, в основе которых лежат механизмы, основанные на принципах системной динамики, обеспечивающие возможности динамического моделирования. Модели, созданные подобными продуктами, состоят из таких специфических для выбранной методологии логических структур, как уровни, темпы, потоки, преобразователи и соединители. Данный инструментарий обеспечивает возможность отображения динамики моделируемой системы, что позволяет существенно повысить эффективность процесса моделирования и анализа результатов. Наиболее характерными примерами программных продуктов данного класса являются: ИМИТАК [18,19], IThink, PowerSim, VenSim.
В частности, система моделирования VenSim является одной из машинных реализаций методологии «системной динамики». В рамках данной реализации исследуемая система описывается на специальном языке, это описание вводится в компьютер и используется для проведения имитационного эксперимента.
Функциональная схема объекта исследования
Рассмотрев структурную организацию объекта исследования, можно сделать следующий вывод. С точки зрения системного анализа не представляется возможным сформировать модель для объекта исследования в целом. Это объясняется следующими причинами: - невозможность единовременно охватить все цели, задачи и функции исследуемого объекта; - практическая невозможность описания всех механизмов функционирования каким-либо одним «универсальным» методом, или механизмом, например, при помощи единой математической модели; - некоторые функции и/или задачи настолько разноплановы, что не могут быть решены в совокупности; - если некоторая модель и может быть построена, то для ее верификации и валидации потребуются слишком большие ресурсы, в том числе, вычислительные системы такой мощности, что ее разработка может стать экономически нецелесообразной.
Исходя из целей, поставленных в работе, а также на основании методологии SADT/IDEF, выбранной автором, на первом этапе создания ИАС определен перечень основных подсистем, или метафункций, реализуемых учебным заведением СПО. Следует отметить, что исходный перечень метафункций, предлагаемый для оценки, получен, исходя из жизненного цикла процесса обучения в системе среднего профессионального образования.
Для удобства рассмотрения все модели были сгруппированы в модули в соответствии с предусмотренной в дальнейшем программной реализацией.
В вербальном виде деятельность учебного заведения представлена в Уставе [77]. Функциональная модель описывает перечень действий осуществляемых при управлении учебным заведением, их взаимодействие и набор документов отражающих это взаимодействие.
Для формирования единой концепции проектируемой информационно-аналитической системы образовательного учреждения целесообразно воспользоваться рассмотренной в первой главе методологией функционального анализа с использованием стандарта IDEF0. Разработанная в данной нотации схема позволит перейти к непосредственному проектированию системы. На рис.8.1-8.12 показана функциональная декомпозиция организации работы колледжа.
Рассмотренный в п.3.1 подход к формализации задач управления позволил на основании сформированной функциональной схемы образовательного учреждения (рис.8.1-8.12) выявить основные направления и сформулировать следующие задачи стратегического управления.
1. Функциональный блок «Организация и управление учебным процессом» Цель: Повышение качества учебного процесса Методы достижения: - Развитие методической базы - Развитие материально-технической базы - Ориентация на потребности рынка труда - Сотрудничество в ВУЗами - Реализация целевых программ подготовки Цель: Совершенствование системы управления учебным процессом Методы достижения: - Внедрение информационных технологий - Организация НИР соответствующих направлений
2. Функциональный блок «Ведение учебного процесса» Цель: Повышение качества подготовки специалистов Методы достижения: - Внедрение технических средств обучения - Разработка и внедрение новых методик обучения - Разработка и внедрение новых форм обучения
3. Функциональный блок «Финансовый и кадровый учет» Цель: Формирование рациональной финансовой политики Методы достижения: - Внедрение и использование правовых информационных систем - Привлечение внешних консультантов Цель: Совершенствование кадровой политики - Профессиональная переподготовка кадров - Аттестация преподавателей и административных работников
4. Функциональный блок «Сопровождение учебного процесса» Цель: Развитие технической базы Методы достижения: - Приобретение новых технических средств - Реорганизация существующей технической базы Цель: Развитие информационной структуры - Приобретение программного обеспечения - Разработка программного обеспечения - Модернизация существующих разработок
Таким образом, в результате выполнения этапа проектирования были решены следующие задачи: 1. определены компоненты и сформулированы задачи реализуемой информационно-аналитической системы; 2. проведен структурный и функциональный анализ объекта научного исследования; 3. определены задачи управления учебного заведения, для которых будет построена система моделирования развития ситуации.
