Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние в области создания автоматизированных информационных систем контроля, планирования и управления образовательным процессом и высшей школе ... 15
1.1. Основные понятия и определения в области автоматизированных информационных систем контроля, планирования и управления образовательным процессом вузов 15
1.2. Основные направления создания автоматизированных информационных систем управления высшей школой 21
1.2.1. Цели, задачи и функциональные требования к созданию интегрированной автоматизированной информационной системы сферы образования 23
1.2.2. Основные задачи и функциональные требования, предъявляемые к созданию автоматизированных информационных систем управления учебным процессом вузов 28
1.2.3. Классификация автоматизированных информационных систем вузов 33
1.3. Анализ возможностей использования современных корпоративных систем для создания автоматизированных информационных систем управления вузом 36
1.3.1. Современные информационные системы планирования и управления бизнес-процессами 36
1.3.2. Использование интегрированной автоматизированной информационной системы "Университет" для планирования и управления вузом 44
1А Анализ существующего программного обеспечения для аттестации, аккредитации, лицензирования и управления учебными заведениями 50
1.5. Примеры создания автоматизированных информационных систем для организации и управления образовательным процессом в высшей школе 54
1.5.1. Региональные и территориальные информационно-аналитические системы .- 54
1.5.2. Автоматизированные информационные системы управления вузом 57
1.5.3. Автоматизированные системы электронного документооборота 65
Выводы по главе 1 69
ГЛАВА 2. Методы и алгоритмы создания информационно-аналитической системы контроля, планировании н управления образовательным процессом вуза химико-технологического профиля 71
2.1. Системный подход к созданию информационно-аналитической системы контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза 71
2.1. К Анализ вуза химико-технологического профиля как объекта подготовки специалиста 72
2 Л .2. Цели и задачи создания информационно-аналитической системы контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза 76
2.2. Методика создания распределенной информационно-аналитической системы контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза 77
2.2.1. Анализ форм отчетной документации по комплексной оценке деятельности образовательных учреждений 78
2.2.2. Разработка функциональной структуры информационно-аналитической системы контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза 79
2.3. Разработка алгоритмов проектирования базы данных информационно-аналитической системы 85
2.4. Разработка методов и алгоритмов анализа и обработки информации в информационно-аналитической системе 89
Выводы по главе 2 118
ГЛАВА 3. Разработка комплекса программных средств информационно-аналитической системы контроля, планировании и управления образовательным процессом вуза химико-технологического профиля 119
3-1- Разработка функциональной структуры комплекса программных средств и требований к информационному и программному обеспечению информационно-аналитической системы 119
3.2. Разработка структуры и проектирование базы данных информационно-аналитической системы с использованием программного средства Power Designer 124
3.3. Использование структурированного языка запросов SQL для поиска информации в базе данных системы 135
3.4. Разработка информационно-справочной подсистемы для работы с комплексом программных средств в стандартах операционной
системы Windows 141
3.5. Разработка программных модулей для формирования отчетной
документации о контроле и управлении образовательным процессом
в вузе с использованием программного средства Crystal Reports 155
Выводы по главе 3 158
ГЛАВА 4. Практическое использование программно- алгоритмических средств информационно-аналитической системы для подготовки и формирования документов для самообследования и аттестации образовательных учреждений 160
4.1. Типовые экранные формы информационно-аналитической системы "Аттестация и самообследование вуза" 160
4.2. Реализация функциональных возможностей ведения базы данных информационно-аналитической системы 162
4.2 Л. Типовые сценарии ввода информации в базу данных 162
4.2.2. Произвольный доступ к таблицам базы данных 171
4.2.3. Процедуры работы с базой данных, сгруппированные по формам отчета об аттестационной экспертизе 173
4.3. Подготовка форм приложений отчетов по аттестационной экспертизе с использованием программно-алгоритмического обеспечения информационно-аналитической системы 179
Выводы по главе 4 189
Выводы по работе 190
Список литературы
- Основные направления создания автоматизированных информационных систем управления высшей школой
- К Анализ вуза химико-технологического профиля как объекта подготовки специалиста
- Разработка структуры и проектирование базы данных информационно-аналитической системы с использованием программного средства Power Designer
- Реализация функциональных возможностей ведения базы данных информационно-аналитической системы
Введение к работе
Создание и внедрение в вузах автоматизированных
информационных систем (АИС) обусловлено необходимостью интеграции
больших массивов разносторонних данных и информационных потоков
между подразделениями вуза и организации информационной поддержки
и сопровождения образовательного процесса. АИС в высшей школе
выполняют функции контроля, планирования, аналитической обработки,
сопровождения и управления бизнес-процессами (ресурсами -
финансовыми, материально-техническими, кадровыми,
интеллектуальными) и различными видами деятельности (учебной, научной, административно-хозяйственной, финансово-экономической), направленными на реализацию процесса подготовки специалистов. По функциональному назначению большинство АИС являются автоматизированными системами документооборота, и лишь некоторые из них выполняют информационно-аналитические функции, то есть предназначены для организации информационной поддержки и сопровождения текущего и итогового контроля знаний и качества обучения, оперативного и стратегического планирования и управления подготовкой специалистов в вузе.
Внедрение корпоративных систем управления предприятиями в вузах является очень дорогим и длительным. Внедрение АИС сторонних организаций разработчиков не учитывает специфики конкретного вуза и зачастую может вызвать необходимость установки и адаптации дополнительных программно-технических средств для обеспечения их функционирования. Разработка АИС силами вузов, как правило, на порядки дешевле, допускает возможность поэтапного ввода отдельных подсистем, модификации существующих, позволяет учесть имеющийся опыт создания и эксплуатации отдельных подсистем, внедренных в более ранние годы.
Недостаточную информационную поддержку получили проводимые ежегодно в сотнях вузов процессы самообследоваиия, аттестации, аккредитации, лицензирования образовательных учреждений и комплексной оценки деятельности вузов [1-4], Существующие на сегодняшний день программные модули, разработанные Информационно-методическим центром по аттестации образовательных организаций и Национальным аккредитационным агентством в сфере образования, предназначены лишь для автоматизации отдельных процедур формирования отчетности в соответствии с заданными требованиями.
К основным недостаткам данных программных модулей относятся: невозможность их эксплуатации в сетевом варианте в рамках корпоративных АИС; отсутствие функциональных возможностей аналитической обработки информации с целью ее использования как для внутривуз обского контроля, планирования и управления вузом, так и в системе образования.
Кардинальным направлением решения данной проблемы является создание многофункциональных информационно-аналитических систем (ИАС) контроля, планирования и управления вузом, предназначенных для сбора, хранения, обработки и использования информации для проведения процессов самообследования, аттестации, комплексной оценки образовательных учреждений, а также для оперативного и долгосрочного планирования и управления образовательными ресурсами вузов.
Цель работы и задачи исследований.
Целью работы является разработка методов, алгоритмов и комплекса программных средств для создания универсальной информационно-аналитической системы поддержки и сопровождения процедур лицензирования, самообследования, аттестации, аккредитации высших учебных заведений, а также информационной поддержки текущего контроля, оперативного планирования и управления образовательным процессом вуза.
Для реализации поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:
проведение системного анализа вуза химико-технологического профиля как объекта подготовки специалистов и определение функциональных требований к ИАС контроля, планирования и управления образовательным процессом;
разработка структуры, алгоритмов проектирования базы данных и прикладного программного обеспечения для реализации процедур контроля, планирования и управления образовательным процессом;
разработка методов и алгоритмов поиска, анализа и обработки информации в базе данных информационно-аналитической системы контроля, планирования и управления вузом химико-технологического профиля;
практическое использование программно-алгоритмических средств информационно-аналитической системы для подготовки и формирования отчетной документации для самообследования и аттестации образовательных учреждений химико-технологического профиля.
Диссертация выполнялась в рамках научно-исследовательской работы «Разработка информационно-аналитической системы подпрограммы сопровождения НТП "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (ИАСС НТП)», выполненной по программе «Научное, научно-техническое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования» подпрограмме 4. "Информационные технологии в образовании".
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и выводов, изложенных на 190 страницах, содержит 65 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 214 наименований и приложений.
Во введении обосновывается актуальность, научная новизна и практическая ценность результатов диссертационной работы. Сформулированы цели и основные направления исследования.
В первой главе диссертации проведен анализ современного состояния в области создания автоматизированных информационных систем контроля, планирования и управления образовательным процессом в высшей школе, на основании которого обоснована необходимость создания многофункциональной информационно-аналитической системы для автоматизации процедур аттестации, аккредитации, лицензирования и управления образовательным процессом вуза химико-технологического профиля.
Предложена классификация автоматизированных информационных систем вузов. Проведен анализ существующих отечественных и зарубежных информационных систем управления бизнес-процессами и опыта внедрения и эксплуатации в ряде вузов интегрированной автоматизированной информационной системы "Университет" на платформе SAP R/3 для планирования и управления вузом. Определены достоинства и недостатки этих систем и ограничения их использования для информационной поддержки и сопровождения процессов лицензирования, аттестации, аккредитации и комплексной оценки деятельности вузов.
Проведен анализ существующих программных продуктов для сопровождения процессов лицензирования, аттестации, аккредитации и комплексной оценки деятельности образовательных учреждений [1-4], Установлено, что предложенные программные средства не являются информационно-аналитическими системами, а предназначены лишь для автоматизации некоторых видов деятельности по документообороту вузов, в том числе, и для подготовки их к аттестационной экспертизе, и не обеспечивают функционирование в локальной или корпоративной сети вуза,
В результате проведенного анализа обоснована необходимость создания многофункциональной информационно-аналитической системы контроля, планирования, управления образовательным процессом вуза химико-технологического профиля и автоматизации процедур аттестации, аккредитации, лицензирования и комплексной оценки деятельности вуза.
Во второй главе предложена методика создания информационно-аналитической системы контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза и разработаны методы и алгоритмы анализа и обработки информации. На основании анализа существующих подходов к созданию информационных систем обоснована необходимость использования системного подхода для разработки НАС. С позиций
системного подхода проведен анализ процесса многоуровневой подготовки специалистов, обладающих соответствующим комплексом знаний, умений и навыков, удовлетворяющих требованиям Государственных образовательных стандартов.
При этом вуз химико-технологического профиля рассматривается как некоторая информационно-образовательная среда подготовки, включающая как лицензионные нормативы и требования, так и не лицензионные (нерегламентированные) виды деятельности реализации образовательного процесса.
Качество процесса подготовки специалистов оценивается при проведении аттестационной экспертизы и комплексной оценке деятельности вуза с использованием предложенной в работе обобщенной системы показателей оценки с позиций анализа знаний выпускников и условий реализации образовательного процесса. На основании анализа полученных показателей в вузах формулируются задачи по оперативному планированию образовательного процесса и повышению качества подготовки специалистов.
Предложена методика создания информационно-аналитической системы, включающая следующие этапы:
Проведение анализа существующих форм отчетной документации по контролю деятельности образовательного процесса вуза с целью определения требований к функциональной структуре системы, систематизации исходной и выходной информации, выбора способов хранения информации в базе данных и методов анализа и обработки информации для формирования выходных документов;
Разработку функциональной структуры системы, то есть определение функциональных составляющих, их назначения и информационных взаимосвязей;
Разработку алгоритмов проектирования базы данных системы;
Разработку методов и алгоритмов анализа и обработки информации в системе.
Функциональным назначением разрабатываемой информационно-аналитической системы являются: сбор, хранение, анализ, обработка и представление информации различным категориям пользователей (руководству вуза, в вышестоящие организации и т.п.) для планирования и управления образовательным процессом вуза.
Предложена функциональная структура НАС контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза химико-технологического профиля. Она представляет собой многоуровневую многопользовательскую распределенную систему, обладающую свойствами открытых систем: расширяемости, масштабируемости, адаптируемости.
С использованием методов информационного моделирования разработана структура базы данных системы. Для получения отчетности о контроле, планировании и управлении образовательным процессом в
системе разработаны и реализованы различные методы анализа и обработки информации в базе данных: арифметические, статистические, экспертные, логические, нечеткие логические (с использованием лингвистических переменных), многокритериального принятия решений.
В том числе, предложены новые методы обработки экспертных оценок для определения соответствия учебных планов, профессиональных образовательных программ, содержания подготовки специалистов Государственному образовательному стандарту на основе разработки нечетких логических моделей и системы продукционных правил.
Для анализа и оценки итоговых показателей потенциалов кафедр и блоков дисциплин по направлениям и специальностям подготовки разработаны методы многокритериального принятия решений: ранжирования по предпочтительности по большинству показателей и упорядочивания по убыванию с учетом коэффициентов значимости показателей.
В третьей главе представлены результаты создания комплекса программных средств информационно-аналитической системы контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза. В соответствии с функциональной структурой системы предложена структура комплекса программных средств и разработано информационное и программно-алгоритмическое обеспечение. Распределенная база данных системы реализована в реляционной СУБД Microsoft SQL Server 7.0. Рассмотрены особенности организации запросов к базе данных с использованием структурированного языка запросов SQL (Structured Query Language) и приводятся примеры формирования запросов на выборку информации из таблиц базы данных для построения отчетных форм документов на примере аттестации и самообследования вуза. Дан анализ существующих технологий создания встроенной документации и обосновывается достаточность использования HLP-справки (Microsoft WinHelp) для создания информационно-аналитической системы, реализованной в ОС Windows.
Специализированное программное обеспечение составляют программные модули автоматизированной поддержки процессов самообследования, аттестации, лицензирования, аккредитации, реализованные в среде Borland Dclhpi 5, Рассмотрены функциональные возможности стандартного программного средства Crystal Decisions Crystal Reports для формирования отчётов и диаграмм в информационно-аналитической системе контроля, планирования и управления образовательным процессом.
В четвертом главе рассмотрено практическое использование предложенных методов, алгоритмов и комплекса программных средств информационно-аналитической системы для поддержки и сопровождения процедур самообследования и аттестации образовательных учреждений.
Дается описание главного меню информационно-аналитической системы с перечнем основных функций. Подробно рассмотрены типовые
сценарии ввода информации в базу данных в соответствии с функциональными требованиями проведения процессов само обследования и аттестации, а также возможностью использования введенной информации для внутривузовского текущего контроля и оперативного планирования образовательного процесса вуза.
Приводятся примеры текстовых и графических отчетов по контролю образовательного процесса (знаний студентов, оценки потенциалов кафедр и т.п.), полученных с использованием программного средства Crystal Decisions Crystal Reports на основании обработки информации в базе данных ИАС, о самообследовании в РХТУ им .Д.И.Менделеев а.
Научная новизна работы заключается в следующем:
С позиций системного подхода проведен анализ процесса подготовки специалистов и обоснована необходимость создания многофункциональной информационно-аналитической системы для решения широкого круга задач контроля, оперативного и долгосрочного планирования и управления образовательными процессами в вузах и системе образования, в том числе, проведения процедур самообследования, аттестации, аккредитации, лицензирования, комплексной оценки деятельности вуза;
Предложена методика создания информационно-аналитической системы, включающая этапы разработки её функциональной структуры, анализа и систематизации данных и показателей оценки образовательного процесса с целью выбора способов хранения информации и методов её обработки;
Предложены логические, экспертные, нечеткие логические модели, оригинальные методы анализа и обработки информации для оценки соответствия учебных планов, профессиональных образовательных программ Государственным образовательным стандартам и оценки выполнения других лицензионных требований реализации образовательного процесса;
Предложены методы многокритериальной оценки учебной и научной деятельности потенциалов кафедр и направлений (специальностей) подготовки по различным показателям.
Праісгическая ценность и реализация работы в системе образования
Разработана универсальная инструментальная среда для создания информационно-аналитических систем контроля, планирования и управления образовательным процессом вузов. Разработаны функциональная структура комплекса программных средств информационно-аналитической системы, структура базы данных, информационное и программно-алгоритмическое обеспечение системы.
Распределенная база данных реализована в системе управления базами данных (СУБД) Microsoft SQL Server 7.0 и легко интегрируется со стандартными операционными системами. В ИАС обеспечивается однократный ввод информации в базу данных в многопользовательском режиме с проверкой целостности и непротиворечивости данных и распределенное хранение и обработка информации различными подразделениями и службами образовательных организаций. Прикладное программное обеспечение для формирования отчетности по контролю образовательного учреждения реализовано с использованием программного средства Crystal Reports,
Информационно-аналитическая система "Аттестация и самообследование ВУЗа" прошла апробацию и внедрена в Российском химико-технологическом университете (РХТУ) им. Д.И. Менделеева и Российской Таможенной академии, где используется для информационной поддержки и сопровождения процедур самообследоваиия, аттестации, а также для оперативного и долгосрочного планирования и управления образовательными ресурсами вузов.
Предложенные методы проектирования информационно-аналитической системы, поиска, анализа и обработки информации в базе данных используются в учебном процессе при изучении курсов "Сетевые распределенные базы данных" и "Программно-технические сетевые средства автоматизированного проектирования гибких химических производств" на кафедре компьютерно-интегрированных систем в химической технологии РХТУ им. Д.И.Менделеева.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались на трех международных, двух Всероссийских, двух межвузовских и одной Интернет-конференции, в том числе, III Международной выставке-конференции "Информационные технологии и телекоммуникации в образовании" (Москва, 2001), Международной научно-практической конференции "Информационные технологии в науке и образовании'1 (г.Шахты, 2002 г.), международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (Волгоград, 2004), Всероссийской конференции 'Современная образовательная среда" (Москва, ВВЦ, 2002), 2-й Всероссийской очно-заочной научно-практической конференции (Владивосток, 2001), третьей, четвертой межвузовских учебно-методических конференциях (Москва, РХТУ, 2001, 2002), Интернет-конференции «Проблемы перехода классических университетов в систему открытого образования» (Москва, МЭСИ, 2001).
Таким образом, в диссертационной работе с позиций системного подхода проведен анализ процесса подготовки специалистов в вузах химико-технологического профиля, в результате которого обоснована необходимость создания многофункциональной информационно-аналитической системы для решения широкого круга задач контроля,
планирования и управления образовательным процессом в вузах и системе образования. Предложена методика создания информационно-аналитической системы, включающая разработку функциональной структуры системы, новые подходы и методы анализа и обработки информации в базе данных системы для оценки качества подготовки специалистов, и реализован комплекс программных средств для сопровождения процессов самообследования, аттестации, аккредитации, лицензирования, комплексной оценки деятельности вуза.
На защиту выносится следующий круг вопросов;
Системно-функциональный анализ вуза химико-технологического профиля как объекта подготовки специалиста с целью определения функциональных требований к информационно-аналитической системе контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза;
Методика создания многофункциональной ИАС контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза химико-технологического профиля и сопровождения проведения процедур самообследования, аттестации, аккредитации, лицензирования и комплексной оценки деятельности вуза;
Логические, нечеткие логические и экспертные методы и алгоритмы обработки информации в базе данных, реализованные в информационно-аналитической системе и используемые для контроля и оценки качества образовательного процесса в вузе химико-технологического профиля при проведении процедур самообследования, аттестации, аккредитации, лицензирования, комплексной оценки деятельности вуза;
Универсальная инструментальная среда для создания информационно-аналитических систем контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза и разработанное информационное и программно-алгоритмическое обеспечение, реализованное в комплексе программных средств, представляющее единую информационную и программную многопользовательскую, распределенную среду для сопровождения проведения процедур самообследования, аттестации, аккредитации, лицензирования, комплексной оценки деятельности вуза.
Основные направления создания автоматизированных информационных систем управления высшей школой
Первые автоматизированные системы управления вузом начали формироваться в конце 70-х начале 80-х годов прошлого века [25 - 27], Уровень вычислительной техники тех лет не позволял создать единой АСУ вузом для различных вузов [25] и акцент в те годы делался на разработку собственных АСУ в каждом вузе: МХТИ имДИ.Менделеева (с 1976г.), МИФИ, ЛЭТИ, Томском политехническом институте, Таллинском политехническом институте и других на базе ЭВМ "Минск-22" или "Минск-32" с последующим переводом и конвертацией математического и алгоритмического обеспечения на большие универсальные машины типа ЕС ЭВМ: ЕС -1020, ЕС-1030, ЕС -1060. В середине 80-х годов АСУ вуз были реализованы уже на базе ЭВМ ЕС (например, в Волгоградском государственном техническом университете [26]). Разработки АСУ носили разрозненный стихийный характер, что зачастую было связано с непониманием со стороны работников органов управления образовательным учреждением какую именно информацию желательно иметь [25].
АСУ подразделений имели узкую специфическую заложенную разработчиками функциональность для решения конкретной задачи, что практически исключало или делало крайне затруднительной возможность расширения и доработки системы с учетом новых функциональных требований. Это было связано, прежде всего с тем, что в начале 80-х годов не была даже разработана типовая структура АИС вуза. По существу автоматизированные системы управления вузом не были на тот период автоматизированными информационными системами в современном понимании этого термина [14],
Неудобной была файловая организация хранения данных. В этой связи в [25] отмечается необходимость организации хранилищ данных в виде банков данных и работы с базами данных. В [26] также отмечается, что технологии передачи данных, топология вычислительной сети, предполагавшие использование централизованной обработки данных и технологий программирования на больших ЭВМ в последующие годы определили основные особенности организации АСУ вузом в Волгоградском ГТУ просуществовавшей с середины 80-х годов 20 века до начала 21 века. За прошедшие 25-30 лет с момента внедрения в вузах России первых АСУ вуз произошли колоссальные качественные изменения связанные с появлением новых информационных технологий. Поэтому далее остановимся на основных направлениях создания АИС в системе образования последних 5-6 лет.
Информационные технологии в образовании относятся к важнейшим компонентам современных образовательных систем всех ступеней и уровней и реализуемых в них образовательных процессов [28].
Внедрение новых информационных технологий во все сферы деятельности образовательных учреждений в первую очередь касается развития информационного обеспечения учебного процесса в рамках создания единой национальной информационно-образовательной среды [13,19]. Реализация данного направления способствует повышению эффективности учебного процесса и научных исследований, уровня доступности и качества предоставляемых образовательных и научно-технических услуг, развитию интеллектуальных и творческих способностей обучаемых и т.п.
Вместе с тем, в сфере образования информация становится знанием, когда она востребована, информационные услуги приобретают качество приоритетного и значимого товара, информационные технологии определяют механизм решения научных и образовательных задач. Это приводит к изменению содержания образования, формированию корпоративных знаний, обобщению и общедоступности научных и методических ресурсов системы образования на различных уровнях интеграции: вузовском, межвузовском, региональном и в системе образования. Уровень конкурентоспособности и качество научно-технической продукции и образовательных услуг во многом определяются степенью и масштабом развития и применения информационных технологий. Индустриальный характер производства и применения средств поддержки и сопровождения учебного процесса определяет приоритетное значение проблем обеспечения качества образовательных услуг и управления качеством в сфере образования.
Заметим, что за последние 5-6 лет в системе образования сделан значительный "рывок" в области внедрения информационных технологий. Этому во многом способствовали научно-технические программы Министерства образования и науки [19, 29 - 31], направленные на разработку средств, систем и методов информационного, телекоммуникационного и аппаратно-программного обеспечения и сопровождения учебного процесса и научных исследований. Однако на сегодняшний день имеется ряд нерешенных проблем в области создания автоматизированных информационных систем для контроля, планирования и управления образовательным процессом в высшей школе.
Так, и [13] отмечается, что корпоративные сети являются слабым звеном в развитии средств и систем информационного обмена между учреждениями и организациями Министерства образования и науки РФ. Рядом вузов разработаны информационные системы управления, однако работа по созданию региональных корпоративных систем управления образовательными учреждениями реализована далеко не во всех регионах. Среди лидеров в данной области следует отметить региональные образовательные сети в Орловской, Тамбовской, Кировской, Тверской и некоторых других областях. Однако эти сети и центры предоставляют, главным образом, собственно образовательные услуги и не решают проблем организации контроля, планирования и управления образовательными процессами в вузах на региональном и межвузовском уровнях.
Цели, задачи и функциональные требования к созданию интегрированной автоматизированной информационной системы сферы образовании
С 2000 г. в Минобразования и науки РФ проводятся работы по созданию ингегрированной автоматизированной информационной системы (ИАИС) сферы образования [19, 32-33], информационных сетей обеспечения инновационной и научно-производственной деятельностью университетов и управления качеством образования. ИАИС сферы образования объединяет Министерство образования и науки, образовательные учреждения, органы управления образованием и федеральные органы. Главной целью создания ИАИС [12] является обеспечение Минобрнауки РФ эффективным средством поддержки формирования, контроля и реализации государственной политики в сфере образования. разработку
В [12, 34] отмечается, что необходимость создания ИАИС вызвана, в первую очередь тем, что существующие в настоящее время в вузах подходы к построению собственных информационных систем имеют ряд существенных недостатков. Это: неопределенность задач, несовместимость платформ, техническое несовершенство решений, дополнительные издержки на систем» отсутствие гарантий реализации поставленных целей. Существующие подходы часто противоречат друг другу и не позволяют создать единое информационное пространство, эффективно используемое всеми вузами в целях повышения качества управления вузом и подготовки специалистов и контролируемое и управляемое со стороны Министерства образования. В этой связи создание ИАИС сферы образования, базирующейся на единых принципах и стандартах позволяет решить имеющиеся проблемы.
Авторами [35] также обоснована необходимость создания информационной автоматизированной системы управления отраслью, обеспечивающей взаимодействие федерального и территориальных органов управления образовательных учреждений на базе современных информационно-коммуникационных технологий и способствующей созданию единой информационной среды отрасли. Организация средствами ИАИС информационного обмена, предоставление доступа к корпоративным базам данных, возможность проведения телеконференций любого уровня, защита информации существенно повысят эффективность деятельности в сфере образования на всех уровнях управления. Системообразующим компонентом является ядро администрирования - основной элемент корпоративной информационной системы. Основным назначением системы является анализ корпоративных данных и информационно-аналитическая поддержка обеспечения управления, развития и модернизации системы образования,
К Анализ вуза химико-технологического профиля как объекта подготовки специалиста
Системный подход к процессу многоуровневой подготовки специалиста в вузе включает анализ образовательного процесса подготовки специалиста, с одной стороны, и условий реализации образовательного процесса, с другой стороны.
С этих позиций вуз как объект подготовки специалиста должен рассматриваться как некоторая среда подготовки специалиста (см. рис,2.2), включающая как лицензионные нормативы и требования, так и не лицензионные (нерегламентированные) виды деятельности реализации образовательного процесса.
Лицензионные нормативы и требования устанавливаются Государственными образовательными стандартами по направлениям и специальностям подготовки и регламентируют обязательные минимумы знаний, навыков и умений, которыми должен владеть специалист по окончании вуза по блокам дисциплин (общественно-гуманитарным, естественнонаучным, общепрофессиональным, специальным) и компонентам (федеральному, вузовскому, факультативам, практике). Лицензионными нормативами также устанавливаются; качественный состав профессорско-преподавательского состава (ППС), контингент обучающихся, расходы средств, направляемых на образовательный процесс и одного обучаемого, наличие помещений для реализации образовательного процесса, учебных изданий (см. таблицу 1 приложения 2). К нерегламентированным видам деятельности реализации образовательного процесса относятся, например, научно-исследовательские потенциалы кафедр и блоков дисциплин (характер НИР и объемы их финансирования, научные школы, научно-техническая база и т.п.).
Кроме того, к специфике оценки качества подготовки специалистов в вузе химико-технологического профиля следует отнести:
- оценку достаточности лабораторной базы и оснащенности современным лабораторным оборудованием для проведения лабораторных практикумов, в том числе организации виртуальных лабораторных практикумов и систем удаленного доступа к оборудованию и установкам для выполнения лабораторных работ при заочно-дистанционном обучении;
- а также уровень соответствия достаточности обеспеченности учебными пособиями, в том числе электронными для организации очного и заочно-дистанционного обучения требованиям ГОС.
Результаты функционирования системы подготовки специалистов (реализации образовательного процесса вуза) (см. рис.2.1) оцениваются в системе контроля качества подготовки специалистов, которая характеризуется тремя основными составляющими (см. рис. 2.2):
- содержанием подготовки специалиста - то есть комплексом учебно-методических разработок (программы курсов, учебные планы) - чему учили и уровнем квалификации и знаний преподавателей (качественный состав ППС)? уровнем обеспеченности учебно-научной литературой и материальной базой и т.п. - как и с использованием каких средств учили;
- уровнем подготовки специалиста: как учился (текущий контроль знаний, в том числе остаточных знаний в процессе обучения) и что знает (результаты итоговых аттестаций выпускников);
- качеством подготовки специалиста - то есть способностью специалиста удовлетворять потребности общества (предприятий, организаций, вузов, научно-исследовательских институтов), полезностью (актуальностью) полученной специальности для общества и ее соответствием заявкам на подготовку специалистов и заявкам на выпускников в рассматриваемом временном периоде и с перспективой на будущее.
Таким образом, система контроля качества подготовки специалиста вуза может быть выражена в виде: чему и как учили специалиста, как учился специалист и в результате - что знает для того, чтобы реализовать полученные знания в последующей профессиональной деятельности.
Качество подготовки специалиста (образовательного процесса) оценивается при проведении аттестационной экспертизы и комплексной оценки деятельности вуза с использованием системы показателей оценки (см. таблЛ приложения 2) с позиций анализа знаний выпускников и условий реализации образовательного процесса на сегодняшний день. На основании анализа полученных показателей в вузах вырабатываются задачи по оперативному планированию образовательного (учебного) процесса и повышения качества подготовки специалистов, а в системе образования определяются задачи стратегического планирования (с перспективой на будущее), направленные на повышение качества образования (см. далее в табл.2 приложения 2).
Недостатком существующих подходов к оценке качества подготовки специалистов, реализованных в процедурах аттестации и комплексной оценки деятельности вузов, является отсутствие прогнозирования рынка труда (на основе анализа востребованности выпускников). В то же время качество образования должно определяться с перспективой на будущее
(востребованность специалиста через годы, способность его к переобучению, дополнительному образованию, повышению квалификации и т.п.)- Должна оцениваться фундаментальность знаний и актуальность полученной специальности.
На основании аттестации и комплексной оценки деятельности образовательного учреждения должна формироваться система менеджмента востребованности подготовки специалистов (как на уровне Министерства образования и науки, так и внутривузовском). Успешное решени информационных технологий поддержки и сопровождения образовательного процесса подготовки специалистов в вузах. .
Реализации этих функциональных задач и должна способствовать разрабатываемая универсальная инструментальная среда для создания многофункциональных ИАС контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза.
Целью создания информационно-аналитической системы контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза является организация информационной поддержки и сопровождения процедур лицензирования, самообследования, аттестации, аккредитации высших учебных заведений как основных форм контроля деятельности вузов, а также информационной поддержки текущего контроля, оперативного планирования и управления образовательным процессом вуза.
Функциональным назначением разрабатываемой информационно-аналитической системы контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза являются: сбор, хранение, анализ, обработка различными методами (арифметическими, статистическими, логическими, нечеткими логическими, экспертными) и представление информации различным категориям пользователей для планирования и управления образовательным процессом вуза.
Пользователями системы являются подразделения вуза, непосредственно или косвенно участвующие в образовательном процессе: учебное управление, учебно-методическое управление, деканаты всех факультетов, выпускающие и невыпускающие кафедры, приемная комиссия, центр дополнительных образовательных (ЦЦО) услуг, отдел аспирантуры, научно-исследовательская часть (НИЧ), ученый совет вуза, информационно-библиотечный центр (ИБЦ), управление персоналом и кадровой политики (отдел кадров), планово-финансовое управление (ПФУ), административно-хозяйственный отдел (АХО) и некоторые другие подразделения.
Разработка структуры и проектирование базы данных информационно-аналитической системы с использованием программного средства Power Designer
Для разработки базы данных ИАС контроля, планирования и управления образовательным процессом используется программное средство Power Designer компании Sybase [199]. Выбор данного CASE-средства для проектирования структуры реляционной базы данных обоснован тем, что Power Designer поддерживается более 65 СУБД и может использоваться для моделирования приложении. Программное средство Power Designer позволяет создавать объектно-ориентированные приложения, имеющие в своей основе реляционные базы данных, а также решать несколько задач моделирования, не ограничивая проектировщиков жесткими рамками. Это среда позволяет объединить как проектировщиков баз данных, так и разработчиков приложений. Программное средство Power Designer поддерживает: технологии работы по алгоритмам, подчиняющимся модели данных Model Driven Architecture (MDA); технологии, ориентированные на выполнение конкретной функции SOA (Service-Oriented Architecture); технологии, ориентированные на выполнение функций с использованием Web-сервисов BPEL4WS (Business Process Execution Language for Web Services), Это позволяет разработчикам БД и аналитикам бизнес-процессов применять и настраивать модели данных MDA в соответствии с требованиями используемых ими специфических методологии и стандартов, исключив при этом необходимость повторной генерации кода вручную. Полностью настраиваемая поддержка MDA в Power Designer позволяет использовать все возможности данной архитектуры для автоматической генерации кода для платформ web-сервисов, Java и .NET.
В состав Power Designer входят следующие модули;
Process Analyst - средство для функционального моделирования, поддерживает нотации (наборы правил визуализации) Йордона - ДеМарко, Гейна - Сарсона и других. Имеется возможность описать элементы данных (имена, типы, форматы), связанные с потоками данных и хранилищами данных. Эти элементы передаются на следующий этап проектирования, причем хранилища данных могут быть автоматически преобразованы в сущности,
Data Analyst - инструмент для построения модели "сущность-связь" и автоматической генерации на ее основе реляционной структуры. Исходные данные для модели "сущность-связь" могут быть получены из диаграмм потоков данных Data Flow Diagrams (ОРО)-моделей, созданных в модуле Process Analyst. В ER-диаграммах допускаются только бинарные связи, задание атрибутов у связей не поддерживается. Поддерживаются диалекты языка SQL примерно для 30 реляционных СУБД, при этом могут быть сгенерированы таблицы, представления, индексы, триггеры и т.д. В результате порождается SQL-сценарий (последовательность команд CREATE), выполнение которого создает спроектированную схему базы данных- Имеется также возможность установить соединение с СУБД через открытый интерфейс взаимодействия с базой данных ODBC (Open DataBase Connectivity). Другие возможности: автоматическая проверка правильности модели, расчет размера базы данных, реинжиниринг (построение модельных диаграмм для уже существующих баз данных) и т.д.
Application Modeler - инструмент для автоматической генерации прототипов программ обработки данных на основе реляционных моделей, построенных в Data Analyst. Может быть получен код для Visual Basic, Delphi, а также для таких систем разработки в архитектуре "клиент-сервер" как Power Builder, Rasional Rose и др [199]. Генерация кода осуществляется на основе шаблонов, соответственно управлять генерацией можно за счет изменения соответствующего шаблона»
Новая версия Sybase PowerDesigner предоставляет пользователям расширенные возможности для анализа и оптимизации бизнес-процессов:
- Новый интерфейс для инструмента моделирования SIMUL8 позволяет точнее и эффективнее моделировать бизнес-процессы, что повышает качество создаваемой системы и сокращает расходы на ее разработку и эксплуатацию;
- Обеспечивает возможность более тесной привязки бизнес-модели к ее реализации с помощью поддержки языка BPEL4WS (Business Process Execution Language for Web Services);
- Предоставляет расширенные возможности использования языков Java [115], PowerBuilder [199] и расширенного языка разметки XML (extensible Markup Language) [200] и других.
Разработанная с использованием программного средства Power Designer структура базы данных ИАС контроля, планирования и управления образовательным процессом вуза (на примере ИАС "Аттестация") представлена на рис.3.2, физическая модель базы данных представлена на рис.33. Фрагмент описания таблиц, разработанный с использованием средства Power Designer, представлен далее в конце данного раздела. На рис.3 2 представлены таблицы базы данных и отношения (связи) между ними (Rel х, х=1,2,.,„,44): "один ко многим", "многие к одному", "многие ко многим". Каждая таблица базы данных содержит идентификатор ID. В физической модели базы данных (см. рис.3.3) даются обозначения полей таблиц БД, типы полей БД (числовые и т.п.) и ID-первичный ключ-База данных ИАС содержит 22 таблицы, классифицированные по характеру связей на основные, вспомогательные и служебные.
Основные таблицы содержат первичную информацию, используемую при подготовке отчётной документации по контролю, планированию и управлению образовательным процессом вуза, такую, как сведения об учебном заведении, направлениях, специальностях подготовки, курсах и т. д. Эта информация хранится в таблицах базы данных в текстовой и (или) числовой форме (см. рис.3.3).
Вспомогательные таблицы базы данных предназначены, в основном, для связи первичных данных основных таблиц. Так, например, поскольку одна кафедра может выпускать специалистов по нескольким различным специальностям и, в то же время, по одной специальности могут выпускать специалистов несколько разных кафедр, в таблице «Кафедра-специальность» непосредственно связываются конкретная кафедра и конкретная специальность (см. рис.3.2).
Служебные таблицы содержат информацию, не используемую непосредственно для подготовки отчетной документации о контроле образовательного процесса, но необходимую для работы специализированного программного обеспечения и используемую при организации взаимодействия программы и базы данных. Перечень таблиц базы данных и их назначение представлены в таблице 3.2.
Реализация функциональных возможностей ведения базы данных информационно-аналитической системы
В информационно-аналитической системе выделяются 11 типовых сценариев ввода информации, каждый из которых, как правило, позволяет вводить информацию сразу в несколько таблиц базы данных. Интерфейс пользователя для доступа к типовым сценариям ввода информации представлен на рис.4 А
Рассмотрим более подробно некоторые из типовых сценариев ввода информации в базу данных, на основании сбора, анализа и обработки которой в разделе 4.3 будут представлены некоторые из полученных результатов по формированию формирования отчетов по аттестационной экспертизе.
Для всего вуза необходимо задать информацию об образовательных программах, специальностях и направлениях подготовки, дисциплинах (учебных курсах) но блокам дисциплин.
Информация о специальностях (направлениях подготовки), по которым ведется подготовка специалистов основной, дополнительной и послевузовских образовательных программ в вузе задается (редактируется) с использованием экранной формы "Специальность (добавить)/(изменить) \ представленной на рис.4.5.
РисА5, Экранная форма ввода информации о специальностях. Задаются: направление подготовки, код и название специальности; заявленный и реальный уровни образования по данной специальности (высшее профессиональное, послевузовское кандидат наук, дополнительное); квалификация специалиста по окончании обучения (бакалавр, магистр, специалист - для основной образовательной программы); год начала подготовки по данной специальности; фактический качественный состав профессорско-преподавательских кадров по данной специальности, то есть процент профессорско-преподавательского состава (ППС), имеющих ученые степени и звания от общего количества ППС, работающего по данной специальности (см. соотношение (2.15)).
Лицензионные нормативы, установленные лицензией на образовательную деятельность подготовки специалистов по данной специальности задаются с использованием экранной формы, представленной на рис.4.6. Эти данные по желанию пользователя из базы данных ИАС переносятся в экранную форму ввода информации о специальностях (см.рисА5).
Задается номер постановления о лицензировании и следующие лицензионные нормативы: - "Контингент, приведенный к очной форме обучения"; - "Норматив площади на одного обучаемого" - в м2; - "Норматив расходов на одного обучаемого приведенный к федеральному показателю; - "Доля финансирования учебного процесса от всех доходов вуза"; - "Качественный состав профессорско-преподавательских кадров"; - "Обеспеченность научно-учебной литературой".
Для формирования составов блоков дисциплин для выбранной специальности и формы обучения в ИАС используется двухоконная экранная форма, представленная на рис.4.3, позволяющая для выбранного (в правом окне) блока дисциплин выбрать из перечня, представленного в левом окне, требуемые названия учебных курсов и форм итоговой оценки знаний специалистов и выпускников: "Дипломный проект (работа) УТосэкзамен"3 "Курсовой проект", "Междисциплинарный экзамен-После задания информации по специальностям, дисциплинам и установлению составов блоков дисциплин для выбранных специальностей по всему вузу на кафедрах образовательного учревдения можно приступать к заполнению информации для оценки потенциала кафедр по блокам дисциплин, направлениям и специальностям подготовки. Ввод и редактирование информации о кафедрах в ИАС реализуется с использованием экранной формы "Кафедра (добавить)/(шменить)", представленной на рис.4.7. Задается следующая информация: полное и сокращенное название кафедры, качественный состав профессорско-преподавательского состава по блокам дисциплин, преподаваемым на кафедре, по научно-исследовательской работе, о послевузовской подготовке и прочая информация.
Дія ввода информации в базу данных по НИР кафедры используется экранная форма, представленная на рис.4,8. Заносится полное и сокращенное название кафедры, объемы научно-исследовательских работ (в млн.руб) по источникам финансирования. Общий объем НИР по кафедре вычисляется автоматически с использованием соотношений (2.11).
Задается информация о качественном составе НИР ("Вид научно-исследовательских работ": "Фундаментальных", "Прикладных", "Разработок"), (в млн. руб). Одновременно с заданием значений происходит автоматический пересчет видов НИР в процентах от общего объема НИР на данной кафедре (с использованием соотношений (2.13),
Экранная форма ввода информации по НИР кафедры. Для кафедр, ведущих послевузовскую подготовку, заполняется экранная форма, представленная на рис.4.9 по специальностям основной и послевузовской подготовки и наименованиях советов по защите кандидатских и докторских диссертаций (см. рис.4.10).
