Введение к работе
Актуальность работы. Реформирование высшей школы, переориентация образования на личностное, компетентностное развитие, а также снижающийся год от года общеобразовательный уровень абитуриентов требуют разработки таких технологий обучения, которые позволят будущим специалистам не только овладеть специальностью, но и раскрыть, реализовать свой творческий потенциал. В связи с этим для учебных заведений становится актуальной проблема организации адаптивного управления педагогическим процессом, уровня его руководства и планирования, форм и методов обучения, восприятия педагогических воздействий, адаптации преподавателей и обучающихся к процессу обучения. Педагогические системы (ПС) относятся к классу сложных социальных систем.
Проблемам повышения качества подготовки специалистов и совершенствования управления педагогическим процессом в настоящее время посвящены исследования многих ученых (Акоффа Р.Л., Зимней И.А., Колосовой Л.А., Леоновой О.О., Макаровой Л.В., Попова В.Б., Рогозина В.Д., Родионова Б.У., Селезневой Н.А., Симонова В.П., Субетто А.И., и др.). Однако при наличии большого количества исследований и рекомендаций по управлению педагогическим процессом, их внедрение в практику учебных заведений на сегодняшний момент еще не носит системного характера. Это обусловлено недостаточной разработанностью теоретических основ и методов организационного обеспечения управления качеством ПС. Не нашли должного отражения в исследованиях и требуют дополнительного изучения вопросы поиска рациональных организационных структур ПС для реализации дуального управления (преподаватель - обучающийся), адаптации управления профессиональной подготовкой лиц с пониженной восприимчивостью к обучению, создания условий для их развития.
Возникают проблемные вопросы системного моделирования по разработке моделей и алгоритмов структуризации отношений и правил принятия решения на множестве информации, полученной в результате мониторинга ПС, а также развитие сценариев педагогического взаимодействия активных элементов ПС, позволяющее повысить эффективность управления, определить стратегию и тактику с точки зрения уменьшения расходов и увеличения уверенности в надежности управляющих воздействий.
Диссертационная работа выполнена в ВИВТ в рамках госбюджетной НИР по теме «Моделирование информационных технологий; разработка и совершенствование методов и моделей управления, планирования и проектирования технических, технологических, экономических и социальных процессов и производств» (№ гос. регистрации 01.2005.2305). Педагогический эксперимент проводился на базе ВАИУ. Результаты технических и экспериментальных исследований выполнены на основании Федеральной программы "Реформирование системы военного образования в Российской Федерации на период до 2010 года", утвержденной Постановлением Правительства РФ от 27 мая 2002 г. № 352 и использованы в НИР «Эврика», «ИКТ - ВУЗ», заданных Направлением военного образования ВВС РФ.
Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является разработка моделей и алгоритмов управления качеством ПС на основе интеллектуализации процесса принятия решения, позволяющего адаптировать педагогический процесс к возможностям обучающихся и повысить эффективность их профессиональной подготовки.
Для ее реализации необходимо решение следующих задач:
1.Провести анализ современного состояния моделирования и адаптивного управления качеством ПС.
2.Провести системное моделирование, декомпозицию и построить структурные модели мониторинга и адаптивного управления качеством ПС.
3.Разработать информационные технологии (ИГ) мониторинга и адаптивного управления качеством ПС.
4.Построить модели и алгоритмы поддержки принятия решений в задаче адаптивного управления качеством ПС.
5.Разработать математическое и программное обеспечение, реализующее построенные модели и алгоритмы в виде пакета прикладных программ (111111) и провести его апробацию и внедрение на конкретных примерах адаптивного управления качеством ПС.
Объект исследования. Педагогическая система учебного заведения.
Предмет исследования. Модели и алгоритмы адаптивного управления качеством ПС на основе интеллектуализации процесса принятия решения.
Методы исследования. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования базируются на использовании методов: системного анализа, теории управления, экспертных систем, корреляционного анализа, теории информации, проектирования информационных и педагогических систем, теории графов, структурных матриц Шатихина, выбора и принятия решения, теории нечетких множеств, математического моделирования и программирования.
Научная новизна: разработаны модели и алгоритмы управления качеством ПС на основе интеллектуализации процесса принятия решения, позволяющего адаптировать педагогический процесс к возможностям обучающихся, обладающие следующей научной новизной:
-
Структурная модель поведения ПС, основанная на теоретико-множественном описании функционирования систем, в которой используются такие системные категории как время, состояние, функция, процесс, позволяющая, в отличие от известных, определить условия, при которых ПС развивается, стагнирует, что дает возможность прогнозировать конечные результаты в конкретных ситуациях функционирования ПС.
-
Информационная технология причинно-следственного анализа состояния качества связи между активными элементами ПС, позволяющая выявить параметры, наиболее вероятно послужившие причинами возникновения конфликтных ситуаций в ПС.
-
На основе полученных и оптимизированных, в отличие от известных, по оценочным критериям полезности (функция полезности), устойчивости (коэффициент потери информации) и целеустремленности (приоритет целевой связи преподаватель - цель обучения) организационных структур ПС предложены 40 алгоритмических правил, образующих основу для нечетких алгоритмов планирования в каждой конкретной ситуации управляющих воздействий и уровней регулятивности преподавателей и проводимости обучаемых.
-
Построенная модель поддержки принятия решения в задаче адаптивного управления качеством ПС отличается от известных тем, что в качестве переменных используется нечеткие условные высказывания, моделирующие рассуждения человека.
5. Предложенные нечеткие алгоритмы основаны на разработанной семантике логико-
лингвистической модели поддержки принятия решения, включающей систему утверждений
отображения исходного представления о функционировании ПС, базовую систему правил
вывода и обеспечивающей порождение всех истинных в модели утверждений.
Выносятся на защиту:
структурные модели мониторинга и адаптивного управления качеством ПС;
информационные технологии мониторинга и адаптивного управления качеством ПС;
модели и алгоритмы принятия решений в задаче адаптивного управления качеством ПС;
результаты педагогических и вычислительных экспериментов, внедрения. Практическая значимость работы заключается: 1) в разработанных инструментальных
средствах в виде предметно-ориентированных моделей, алгоритмов и программного обеспечения, реализованных в структуре автоматизированной системы адаптивного управления качеством ПС, которая позволяет адаптировать темп подачи и сложность материала к уровню подготовки обучающихся, 2) уменьшении субъективизма и снижении затрат времени на принятие решения по адаптивному управлению качеством ПС, 3) повышении качества личностной, компетентностной подготовки специалистов.
Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены в практику управления образовательным процессом в ВАИУ, в практику управления профессиональной подготовкой войсковых частей 10866, 06728, 40383 (г. Екатеринбург). Эффект от внедрения выражен в оптимизации управления образовательным процессом с целью повышения качества профессионального обучения и в реализации применения новых информационных технологий в организации учебного процесса.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. В соответствии с формулой специальности 05.13.10 - «Управление в социальных и экономических системах», специальность, занимающаяся проблемами разработки и применения методов теории управления к задачам управления в социальной и экономической сферах, включая области образова-
ния, права, обороны, здравоохранения и т.д в диссертационном исследовании разработаны модели и алгоритмы управления качеством ПС на основе интеллектуализации процесса принятия решения, позволяющего адаптировать педагогический процесс к возможностям обучающихся и повысить эффективность их профессиональной подготовки.
В соответствии с целью, задачами и полученными научными результатами проведенное исследование соответствует следующим пунктам области исследования: 3. Разработка моделей описания и оценок эффективности решения задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах; 4. Разработка методов и алгоритмов решения задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах; 9. Разработка проблемно-ориентированных систем управления, принятия решений и оптимизации экономических и социальных систем.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва. 2005г.); IV международной научно-практической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2006), XIII международной конференции в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Санкт-Петербург, 2007), Международной научной конференции МАТИ (Москва, 2010), Всероссийской конференции в ВГТУ (Воронеж, 2006), Всероссийской научно-практической конференции в ВВВАИУ (ВИ) (Воронеж, 2007), Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи (Воронеж, 2011), на XXVIII Российской школе (Екатеринбург, 2008), на научных семинарах кафедры информационных систем и технологий ВИВТ.
По результатам работы в федеральной службе Роспатент зарегистрированы программы для ЭВМ «Адаптивная автоматизированная обучающая система» и «MAXIMUM».
Работа удостоена золотой медали Минобрнауки РФ за лучшую научную студенческую работу по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах РФ, диплома Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ в области электронного обучения в 2010 году г. Белгород. По результатам конкурса на лучшие научные работы, выполненные представителями органов военного управления, воинских частей и организаций Вооруженных Сил России автору объявлена «Благодарность» от Министра обороны РФ от 16.12.2010 года.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 печатных работ, в том числе 4 работы в изданиях из списка ВАК Минобрнауки РФ, общим объемом 261 с. (лично автором выполнено 191 с). Основное содержание работы изложено в 14 публикациях, список которых приведен в конце автореферата. В работах опубликованных в соавторстве, личное участие автора заключается в определении цели и задач работы, разработке: технологии управления качеством ПС, комплекса моделей адаптивного управления качеством ПС, ИТ мониторинга и управления качеством ПС, программной реализации, методики поддержки принятия решений в задаче адаптивного управления качеством ПС и их внедрения в учебный процесс.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 120 наименований и 4 приложений. Работа изложена на 180 страницах машинописного текста (основной текст занимает 140 страниц), содержит 38 рисунков и 28 таблиц.
