Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Проблематика комплексного управления деятельностью студента в вузе 10
1.1 Цели комплексного управления деятельностью студента в вузе 10
1.2 Опыт использования ИКТ в управлении учебным процессом в вузе 15
1.3 Требования к информационной системе комплексного управления деятельностью студентов в вузе 21
1.4 Постановка задачи исследования 24
1.5 Разработка структуры комплексного управления деятельностью студента в вузе 25
1.5.1 Структура управления учебной деятельностью 25
1.5.2 Структура управления творческой деятельностью 34
1.5.3 Структура управления внеучебной деятельностью 42
1.5.4 Структура комплексного управления деятельностью студентов 47
Выводы по главе 1 52
Глава 2 Разработка математических моделей для поддержки информационной технологии управления деятельностью студента 55
2.1 Математическая модель комплексной оценки деятельности студентов 55
2.1.1 Оценка и анализ существующих моделей 55
2.1.2 Обоснование выбора метода многокритериальной оценки при принятии решений 59
2.1.3 Структура и содержание математической модели 70
2.1.4 Упрощенная модель расчета комплексной оценки
2.2 Математическая модель кластеризации студенческого контингента 81
2.2.1 Анализ существующих методов кластеризации 81
2.2.2 Структура и содержание математической модели кластеризации .86
Выводы по главе 2 90
Глава 3 Разработка информационной системы комплексного управления деятельностью студентов в вузе 92
3.1 Общие проектные решения 92
3.2 Ввод и отображение учебной информации 97
3.3 Ввод и отображение информации о творческой деятельности студентов 101
3.4 Ввод и отображение информации о внеучебной деятельности студентов 105
3.5 Отображение комплексной информации 108
Выводы по главе 3 111
Глава 4 Опыт внедрения и анализ результатов применения разработанной технологии 113
4.1 Общая характеристика внедрения 113
4.2 Результаты активизации учебной деятельности 114
4.3 Результаты активизации творческой деятельности 118
4.4 Результаты активизации внеучебной деятельности 124
4.5 Сводный анализ 127
Выводы по главе 4 128
Выводы 130
Библиографический список
- Требования к информационной системе комплексного управления деятельностью студентов в вузе
- Структура и содержание математической модели
- Ввод и отображение информации о творческой деятельности студентов
- Результаты активизации творческой деятельности
Введение к работе
Актуальность темы. В стремительно меняющемся мире классическое университетское образование, основанное, в основном, на попредметно получаемых знаниях, перестает удовлетворять требованиям общества. Результаты образования, компетенции и компетентностный подход (обучение на основе компетенций) получают в образовании все большее значение. Это находит отражение, в частности, в официальных международных и российских документах, в переходе на стандарты третьего поколения, где основу составляют именно компетенции.
Проблеме реализации компетентностного подхода, качества образования, творческого развития личности посвящены работы таких авторов, как В.В. Альминдеров, В.И. Байденко, А.В. Брушлинский, Д.Б. Богоявленская, А.А. Вербицкий, Л.С. Выготский, И.Г. Галямина, Н.А. Гришанова, В.В. Давыдов, И.И. Дзегеленок, В.Н. Дружинина, И.А. Зимняя, И.Ф. Исаев, Д.А. Иванов, В.В. Ищенко, А.Г. Кириллов, Б.К. Коломиец, Б.Г. Литвак, А.М. Матюшкин, Д.А. Махотин, Н.Н. Нечаев, С.А. Пиявский, В.В.Рябов, З.С. Сазонова, Н.А. Селезнева, А.И. Субетто, Ю.Г. Татур, Ю.В. Фролов, М.А. Холодная, В.Д. Шадриков, Е.Н. Шиянов и др. В зарубежных исследованиях проблема нашла отражение в работах Р. Мартенса, У. Клемента, Р. Арнольда, М. Кунцмана, С. Тиманна, С. Адама и др.
Компетентностный подход заключается во всестороннем развитии личности обучаемого, что гарантирует ему успешную не только профессиональную деятельность в течение всей жизни, но и успешную жизнь в целом. Формирование компетенций требует комплексного подхода в управлении учебной и внеучебной деятельностью студента в период его обучения в вузе, а также использование информационно-коммуникационных технологий. Соответственно реализация компетентностного подхода в высшей школе предполагает учет и анализ значительно более широкого объема разнокачественной информации, чем традиционный «знаниевый» подход. Это требует активного привлечения возможностей предоставляемых современными информационно-коммуникационными технологиями.
Предметом настоящего исследования является комплексное управление учебной и внеучебной деятельностью студента на основе информационно-коммуникационных технологий.
Целью работы - повышение эффективности учебно-воспитательного процесса путем комплексного управления учебной и внеучебной деятельностью студентов на базе математического моделирования и информационно-коммуникационных технологий в телекоммуникационной среде вуза. Для этого необходимо решить следующие задачи:
-
Разработать технологию комплексного управления учебной и внеучебной деятельностью студента на основе ИКТ, включая организационные схемы, процедуры управления, методы измерения и мониторинга процессов, анализа результатов и установления обратной связи.
-
Разработать технологию количественной оценки уровня успешности академической и внеучебной составляющих деятельности студента в вузе, причем с объективностью и оперативностью, которые дали бы возможность оперативно воздействовать на этот процесс в течение семестра (т.е. с темпом обновления информации порядка одной недели).
-
Использовать ИКТ, в частности доступность и простоту ввода и анализа информации через Интернет для того, чтобы сделать студента сознательным соучастником процесса собственного развития.
-
Разработать математический аппарат для анализа огромного массива собираемой информации с тем, чтобы представить её в виде, который может использоваться всеми участниками учебно-воспитательного процесса для принятия методических и управленческих решений.
-
Внедрить разработанную информационно-аналитическую систему и оценить ее эффективность.
При решении этих задач используются методы системного анализа, теории оптимального управления, математического моделирования, численной оптимизации, кластеризации, проектирования информационных систем и реляционных баз данных.
Новые научные результаты:
Информационная технология комплексного управления учебной и внеучебной деятельностью студентов в семестре на основе ИКТ. Новизна состоит в том, что образовательный процесс рассматривается целостно, как взаимопроникающее единство учебной и внеучебной деятельности студента. На этой основе впервые осуществляются еженедельные комплексные управленческие воздействия на учебную и внеучебную деятельность студентов, базирующиеся на оперативной измеримой информации о результатах их деятельности.
Основные проектные решения по автоматизированной информационной системе комплексного мониторинга деятельности студентов, которые обеспечивают в отличие от существующих информационных систем объективный и оперативный учет и анализ детальной информации о достижениях каждого студента в различных видах деятельности и их комплексную оценку.
Математическая модель комплексной оценки деятельности студента, отличающаяся полнотой охвата всех сторон деятельности и высокой обоснованностью алгоритма свертывания разнокачественной информации.
Математическая модель кластеризации студенческого коллектива на основе комплексного учета характеристик учебной и внеучебной деятельности.
Практическая значимость работы: создан инструмент для непрерывного управления учебной и внеучебной деятельностью студентов в вузе. Результаты работы используются на факультете информационных систем и технологий Самарского государственного архитектурно-строительного университета, а также в Самарском государственном университете, в Поволжской государственной социально-гуманитарной академии.
Апробация работы. Работа докладывалась на семи международных, семи Всероссийских и одной региональной конференциях. Ее результаты отражены в 20-ти публикациях автора, в том числе в двух изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов докторских и кандидатских диссертаций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав изложенных на 144 страницах, библиографического списка из 112 наименований.
Требования к информационной системе комплексного управления деятельностью студентов в вузе
Образовательный портал крупного университета, как правило, работает во всех режимах корпоративных программных систем, а именно: в режиме (В2С), так как в первую очередь они предназначены для потребителей образовательных услуг - студентов и слушателей. Реализация этого режима в полной мере позволяет преподавателям создавать электронные учебные материалы или даже электронный курс, а менеджерам образования регулировать учебный процесс. Необходимость постоянного повышения квалификации преподавателей и сотрудников университета, особенно в области информационных технологий требует поддержки режима работы (В2Е), реализация которого позволяет обучаться персоналу университета (а при наличии соответствующих соглашении и персоналу других учебных заведений) на основе сетевых технологий.
Режимы (В2В) предоставляют услуги, например, для разработчиков сайтов. В этом случае перспективным направлением является обеспечение возможности небольшим учебным заведениям формировать свой сайт или портал на базе информационного, вычислительного и технологического обеспечения базового портала крупного университета. Порталы категории В2В можно использовать как место для размещения учебных материалов или платно предоставлять услуги по маршрутизации пользователей (обучающихся) с веб-сайта портала на веб-сайты учебных организаций в рамках единого пользовательского интерфейса.
Видно, что все типы порталов не ориентированы на компетентностную парадигму образования. Ее отдельные элементы реализованы лишь в небольшом числе учебных заведений.
Примером использования Интернет-технологий для совершенствования учебного процесса является информационная система Дальневосточного государственного университета (ДВГУ), функционирующая с 2002 г. [37, 38]. Существенное место в ней занимает рейтинговая система. Суть рейтинга - выведение итоговых экзаменационных оценок студентов за семестр по результатам текущей успеваемости путем накопления баллов, получаемых на каждом занятии за все виды учебной деятельности. Текущие и итоговая рейтинговые оценки в стобалльной шкале формируются по результатам учебной работы» студента в течение семестра. Текущее значение рейтинговой оценки пересчитывается каждый раз, когда преподаватель проводит в учебной группе контрольное мероприятие и ставит студентам оценки за выполнение учебной работы.
Рейтинговая оценка студента, вычисляемая после каждого контрольного мероприятия, показывает степень освоения им учебного материала, запланированного для изучения от начала семестра до данного момента. Последовательность рейтинговых оценок, получаемых студентом в течение семестра, характеризует его учебную дисциплинированность, проявленную за этот период. Текущая рейтинговая оценка «идеального студента», всегда выполняющего требования учебного плана, в течение семестра равна 100 %.
Другой особенностью рейтинговой системы ДВГУ является ее прозрачность для преподавателей, студентов и их родителей, которая достигается благодаря автоматизированной компьютерной системе «WebRate ДВГУ». Система автоматически рассчитывает рейтинг студента и выводит его показатели на специальный сайт в Интернете, который, в свою очередь, доступен для просмотра. Информация, размещенная на сайте, позволяет студентам скорректировать усилия для достижения наилучших результатов, преподавателям и сотрудникам деканата анализировать ход успеваемости в течение семестрового периода, родителям, как инвесторам образовательных услуг, контролировать процесс обучения студентов в вузе. С 1 сентября 2005 г. рейтинговая система введена на 1 -м и 2-м курсах во всех институтах ДВГУ.
Заметим, что описанная рейтинговая система, при всей ее эффективности, охватывает лишь учебную составляющую деятельности студента, поэтому она не решает полностью проблему комплексной оценки развития компетенций.
Другим примером активного использования информационно-коммуникационных технологий является рейтинговая оценка учебных достижений студентов в Волгоградском государственном педагогическом университете [39]. В основу данной модели был положен вариант рейтинговой системы, рекомендованный Министерством образования РФ [40], предусматривающий 100-балльную оценку успеваемости студента по учебной дисциплине в течение семестра (60 баллов - текущий контроль, 40 - зачет или экзамен). В университете было разработано комплексное программное обеспечение «Успеваемость», позволяющее оперативно обрабатывать представленную в базе данных «Студент ВГГГУ» информацию о рейтинге успеваемости студентов академической группы, курса в целом на различных этапах учебного процесса (первый рубежный срез, второй рубежный срез, начало зачетной недели, конец семестра). Результаты рубежных срезов заносились в электронную базу данных «Успеваемость». Была разработана унифицированная форма контрольного
Структура и содержание математической модели
Учебный рейтинг рассчитывается еженедельно на основе сведений о посещаемости аудиторных занятий и результатах аттестации студентов по контрольным точкам. Контрольные точки служат для фиксации регулярности и качества работы студента в семестре. По каждой дисциплине предусматривается пять-шесть контрольных точек в семестре. Аттестация проводится по трехбалльной системе: 0 - не аттестован, 1 -аттестован, 2 — аттестован с отличием. Результаты аттестации студента по контрольной точке впоследствии изменению не подлежат, так как основное назначение контрольной точки - именно контроль регулярности работы студента в семестре. Аттестацию проводит преподаватель, отражая ее результаты в сводном листе, находящемся у старосты группы.
Староста группы ведет также журнал посещения занятий студентами, соответствующую графу которого преподаватель подписывает после каждого проведенного в группе занятия. Допуская к занятию опоздавшего студента, преподаватель отмечает ему один час пропуска занятия по неуважительной причине.
Данные для расчета учебного рейтинга представитель деканата получает у старосты группы еженедельно в назначенный срок.
Сведения о пропусках занятий по уважительным причинам вводятся в систему мониторинга на основании документов, представленных студентом в деканат не позднее чем через неделю после прекращения действия причины, вызвавшей пропуски. После этого никакие документы во внимание не принимаются.
В исключительных случаях положительно зарекомендовавший себя студент может подать декану заявление на обучение по индивидуальному графику, предусматривающее сочетание различных форм обучения (п.3.1 Устава СГАСУ). В случае согласия преподавателя и разрешения декана учет посещаемости занятий по ряду дисциплин этим студентом может не вестись.
Студенту, аттестованному по всем контрольным точкам по дисциплине, автоматически выставляется зачет или экзамен по дисциплине с оценкой как минимум «удовлетворительно». При этом по итогам обучения в семестре, по усмотрению преподавателя, студенту может быть выставлена и более высокая оценка. Студент при желании может сдавать зачет или экзамен на более высокую оценку в обычном порядке.
Студент может быть представлен к отчислению из вуза за систематические пропуски аудиторных занятий и невыполнение в срок учебного графика без уважительных причин, что является грубым нарушением учебной дисциплины.
Таким образом, в информационной системе рассчитывается учебный рейтинг каждого студента. Эта информация видна и доступна в Интернете, а также каждую неделю вывешивается распечатка. Первичная информация благодаря своей открытости абсолютно объективна, так как любой студент видит свои оценки и при ошибочном вводе той или иной информации она может быть исправлена.
Преподаватели дисциплин взаимодействуют со старостами по вводу оперативной и достоверной информации о ходе учебного процесса в информационную систему. Еженедельно проводятся заседания учебной комиссии факультета. Кураторы групп вместе с заместителями декана по учебной и воспитательной работе, декан и председатель студенческого совета факультета входят в состав учебной комиссии факультета. Учебная комиссия регулярно изучает результаты учебной деятельности студентов и принимает оперативные управленческие решения.
Это могут быть меры различного характера, например, всем студентам, которые хорошо и отлично справляются с учебным графиком и, соответственно, находящимся на первых позициях по учебному рейтингу в своих группах отправляются SMS на мобильные телефоны родителей со следующим текстом «Деканат сообщает Вам, что Ваш сын (дочь) справляется с учебным графиком». Всем родителям студентов, рейтинг которых достиг критической отметки, отправляется SMS с текстом «Деканат сообщает Вам, что Ваш сын (дочь) находится в угрожающем положении». Совместно с кураторами выясняются причины отставания от учебного графика: по болезни или по другим причинам и принимаются меры к выправлению ситуации.
Одновременно с работой по студенческому контингенту ведется работа с преподавателями. Выясняются причины появления низкого балла по отдельным дисциплинам: слабая подготовка студентов, попуски занятий студентами, неактивная работа студентов на занятиях или, возможно, невысокое качество изложения материала преподавателем, болезнь преподавателя и пропущенные в связи с этим занятия. Обсуждаются и принимаются меры по оперативному выправлению ситуации. Конкретные цифры и графики приведены в четвертой главе диссертации.
Таким образом, процесс управления учебной деятельностью студентов может быть представлен в виде организационной схемы. На схеме показан субъект управления, включающий в себя измерительный орган (дисциплины учебного плана, контрольные точки по ним, пропуски занятий, ввод информации, расчет текущего уровня успеваемости и визуализация результатов учебной деятельности на портале факультета), орган принятия решения (это учебная комиссия факультета и деканат), исполнительный орган (деканат и преподаватели). Субъект управления оказывает различные управленческие воздействия. Объектом же управления является весь учебный процесс на факультете.
Важной составляющей всего процесса управления является наличие обратной связи. Обратная связь направлена как к студенту, так и к преподавателям. Студент имеет возможность получить объективную оценку своей учебной деятельности. Преподаватели могут оценить результаты своей деятельности в сравнении с другими дисциплинами учебного плана, а также проконтролировать регулярность своей отчетности. Использование ИКТ позволяет по-новому осуществлять стандартные процедуры ведения и контроля учебного процесса.
Ввод и отображение информации о творческой деятельности студентов
Разработанная математическая модель реализуется компьютерной программой, входящей в информационную систему поддержки разработанной технологи управления. Однако важную роль играет понятность результатов, получаемых на базе этой модели для всех участников образовательного процесса, в первую очередь студентов и их родителей. Поэтому далее разрабатывается упрощенная модель расчета комплексной оценки, дающая результаты, близкие к результатам полной математической модели, однако имеющие простое объяснение.
Комплексный оценка деятельности студентов, которая учитывает все учебные и внеучебные достижения студента сворачивается в один показатель с помощью описанного ранее метода ПРИНН. Для не специалиста в области принятия решений проверить верность вычислений проблематично. Как указывалось в п. 1.5.4 диссертационного исследования расчет комплексной оценки деятельности студента (КОДС) производится по формуле КОДС = 30 + ВР + 0,2 КТ2 - НЗ - КТ0, где 30 баллов — первоначальный бонус, рассчитанный путем статистического анализа результатов деятельности студентов за 3-х летний период; ВР - внеучебный рейтинг (суммарные баллы по классификатору); КТ2 - количество контрольных точек, зачтенных с оценкой «отлично»; НЗ - доля непосещенных занятий по неуважительным причинам; КТо - доля неаттестованных контрольных точек. Структура формулы носит достаточно естественный характер, и она понятна студенту. Однако числовые коэффициенты, входящие в формулу — 30 и 0,2 должны быть обоснованны, так как они имеют важное значение.
Используем известный метод АНР (Analytic Hierarchy Process) и программные средства Microsoft (MS Excel) с VBA макросами. Метод АНР является одним из основных методов принятия решения (MCDA), используется в качестве базиса в поиске решений многие годы во всем мире и уже доказал свою неплохую эффективность. Был выбран матричный способ метода АНР, суть его заключается в составлении таблицы (матрицы) попарного сравнивания критериев. Сначала, используя среду Microsoft Excel для своих расчетов, составим таблицу значимости критериев (таблица 3).
Для каждого критерия вычислим собственный вектор как сумму его относительных коэффициентов. Затем вычислим весовой коэффициент как отношение собственного вектора к сумме всех векторов. Весовые коэффициенты наглядно показывают значимость каждого критерия, их процентную долю в общем числе критериев. Точность коэффициента значимости (весового коэффициента) напрямую зависит от числа итераций матрицы: количества умножений матрицы самой на себя. Это особенно важно при сверхточном вычислении либо при большом количестве критериев. Для наглядности построим гистограмму, показывающую важность тех или иных критериев. Как видно из диаграммы, учебный рейтинг считается более важным, чем внеучебный (рисунок 14).
Значимость критериев Для примера мы поместили расчеты по комплексной оценке одной из групп факультета (фамилии студентов намеренно сокращены). В таблице указаны результаты расчета комплексного рейтинга с использованием формулы комплексной оценки деятельности студента и методом АНР (таблица 4). Рассчитаем корреляцию значений. Коэффициент корреляции при расчете рейтингов составил 0,93. Это свидетельствует о верности применяемого подхода в свертке различных показателей и хорошую применимость указанной формулы. Для наглядности приведем график распределения значений комплексной оценки и построим линию тренда (рисунок 15).
Аналогичным образом проведем вычисления для творческого рейтинга. Творческий рейтинг рассчитывается с помощью специальной программы, учитывающей разработанный проф. С.А. Пиявским подход. Для примера выбираем группу студентов с различными вариантами оценок и проведем расчеты в программе. Результаты вычислений представлены на экранном снимке (рисунок 16). Для этой же группы студентов возьмем
Результаты активизации творческой деятельности
Важнейшими показателями комплексной оценки являются экраны соревнования студенческих групп и соревнования на звание лучшего студента факультета, представленные в главе 3 на рисунках 34 и 35. Как видно, в течение семестра оценка непрерывно растет. В начале семестра рост комплексной оценки обусловливается ростом внеучебного рейтинга, а в конце семестра, когда приближается сессия, внеучебная активность студентов падает, но происходит рост учебной составляющей комплексной оценки. Анализ графика индивидуального соревнования студентов показал большой отрыв комплексной оценки одного студента от всего студенческого контингента. Этот разрыв привел к тому, что в положении о конкурсе на звание лучший студент факультета были внесены изменения и стали рассматриваться пять лучших студентов, имеющих самые высокие комплексные оценки. По итогам соревнования выбираются трое лучших студентов. Таким образом, студенты активно вовлекаются в соревновательный процесс. А комплексная оценка становится прогнозируемой и управляемой.
Основной объект внедрения - факультет информационных систем СГАСУ включает достаточное количество студентов, преподавателей, для того чтобы результаты использования носили достаточно представительный и доказательный характер.
Реализация разработанной технологии позволила обеспечить еженедельный темп анализа состояния учебной, внеучебной и творческой деятельности каждого обучаемого, своевременную выработку и реализацию необходимых управленческих воздействий. Возросла эффективность учебной деятельности студентов. Это нашло отражение в практически 100 % абсолютной успеваемости на всех курсах факультета на момент завершения сессии, что на 25-30 % превосходит соответствующий показатель для всех других технических факультетов вуза при том, что исходный уровень подготовки студентов, измеряемый по результатам ЕГЭ, на этих факультетах несколько выше.
Получили интенсивное развитие исследовательские компетенции студентов. По всем компонентам исследовательской деятельности уровень сформированности компетенций студентов с 1-го по 4-й курс возрос в среднем в 1,5 раза, в том числе по формированию творческих идей - в 1,6 раза, по созданию и освоению исследовательских средств — в 2,2 раза, по реализации плана исследования — в 2,6 раза, по синтезу результатов исследования - в 1,6 раза. В результате студенты факультета, по численности составляющие 3,2 % от общего числа студентов СГАСУ очной формы обучения, завоевали более 30 % наград на региональных, всероссийских и международных конференциях и конкурсах исследовательских работ.
Существенно активизировалась внеучебная деятельность студентов. Количество студентов факультета, получивших в 2009 и 2010 гг. единовременные стипендии ученого совета за успехи в учебе, спорте и общественной работе, составил соответственно 33 % и 26 %, в то время как на других факультетах он составил максимально 20 %.
В диссертационном исследовании разработана и успешно внедрена новая технология комплексного управления учебной и внеучебной деятельностью студента в вузе на основе структурной модернизации организации и управления учебной, творческой и внеучебной деятельностью студентов, использования информационно-коммуникационных технологий, разработанных математических моделей комплексной оценки деятельности студента и кластеризации студенческого коллектива.
Реализация разработанной технологии позволила обеспечить еженедельный темп анализа состояния учебной, внеучебной и творческой деятельности каждого обучаемого, своевременную выработку и реализацию необходимых управленческих воздействий.
Возросла эффективность учебной деятельности студентов. Это нашло отражение в практически 100 % абсолютной успеваемости на всех курсах факультета на момент завершения сессии, что на 25-30 % превосходит соответствующий показатель для всех других технических факультетов вуза, при том что исходный уровень подготовки студентов, измеряемый по результатам ЕГЭ, на этих факультетах несколько выше.
Получили интенсивное развитие исследовательские компетенции студентов. По всем компонентам исследовательской деятельности уровень сформированности компетенций студентов с 1-го по 4-й курс возрос в среднем в 1,5 раза, в том числе по формированию творческих идей — в 1,6 раза, по созданию и освоению исследовательских средств - в 2,2 раза, по реализации плана исследования - в 2,6 раза, по синтезу результатов исследования - в 1,6 раза. В результате студенты факультета, по численности составляющие 3,2 % от общего числа студентов СГАСУ очной формы обучения, завоевали более 30% наград на региональных,
