Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов совершенствования учебно-материальной базы вузов МЧС России 10
1.1.Анализ факторов влияющих на качество подготовки специалиста 10
1.2. Анализ методов формирования учебно- материальной базы вузов МЧС России 24
1.3.Применение информационных технологий как шаг к развитию образовательного процесса
1.4. Постановка задачи исследования 37
Выводы 39
Глава 2. Методы, модели и алгоритмы решения задачи совершенствования учебно-материальной базы вузов МЧС России 39
2.1. Алгоритмы планирования развития учебно-материальной базы вуза МЧС России в рамках образовательного процесса 39
2.2. Разработка перспективного и годового планов совершенствования состава ТСО 45
2.3. Модель выбора оптимального варианта компьютерного тренажера
2.4. Модели выбора оптимального состава технических средств обучения вуза МЧС России
2.5. Аддитивный алгоритм решения задачи выбора оптимального состава технических средств обучения вуза 62
2.6. Методика разработки годового плана на базе методов и технологий сетевого планирования в среде «MS Proj ect» 67
Выводы 83
Глава 3. «Оценка эффективности методики совершен ствования состава технических средств обучения и практические рекомендации по ее применению» 85
3.1. Статистическая оценка эффективности методики. 85
3.2. Определение вида распределения статистических оценок для экспериментальной группы 89
3.3. Определение вида распределения статистических оценок для контрольной группы 103
3.4. Сравнение результатов наблюдений в экспериментальной и контрольной группах 114
Выводы 120
Заключение 121
Список использованных источников 123
- Анализ методов формирования учебно- материальной базы вузов МЧС России
- Алгоритмы планирования развития учебно-материальной базы вуза МЧС России в рамках образовательного процесса
- Модель выбора оптимального варианта компьютерного тренажера
- Определение вида распределения статистических оценок для экспериментальной группы
Введение к работе
Актуальность темы. В современных условиях качество подготовки специалистов в вузах МЧС России во многом определяется степенью соответствия учебно-материальной базы (УМБ) рабочим учебным планам и программам. Учебно-материальная база вузов МЧС России, как впрочем, и всех вузов, постепенно устаревает. Формирование УМБ вуза только на основании нормативных документов, которые в основном обобщают прошлый опыт, оказывается не вполне оправданным. Учитывая непрерывный научно-технический прогресс, постоянно возрастают требования к профессиональному уровню сотрудников МЧС России, который во многом зависит от уровня учебно-материальной базы.
Важным условием повышения качества практической подготовки является наличие на кафедрах тех образцов материальной части, с которыми после окончания вуза будут работать выпускники. Характерной особенностью материальной части пожарно-спасательных подразделений МЧС является ее сложность и дороговизна. В силу ряда обстоятельств в настоящее время оснастить вуз МЧС базовыми образцами материальной части в количестве, требуемом для обучения курсантов, не представляется возможным. В частности, после окончания учебного заведения выпускник вынужден сталкиваться с множеством сложных систем противопожарной защиты и пожарной автоматики. Оснащение вуза МЧС всем разнообразием данных систем упирается в ограниченное финансирование и с финансовой точки зрения нерентабельно, учитывая их постоянное развитие и совершенствование, а также популярность в последние годы так называемых «интеллектуальных зданий».
Таким образом, в настоящее время существует острое противоречие между требованиями ГОС ВПО и квалификационными требованиями (КТ) к уровню практической подготовки курсантов с одной стороны и невозможностью обеспечить эти требования в рамках часов учебных программ на существующей учебно-материальной базе вуза МЧС России с другой.
Рациональный вариант разрешения данного противоречия видится в переносе ряда занятий по практической подготовке с действующих образцов штатной техники на компьютерные тренажеры, имитирующие работу материальной части. Этот процесс наблюдается во многих учебных заведениях страны. Однако не до конца исследованным остается вопрос о том, каково должно быть рациональное соотношение между действующими образцами материальной части и компьютерными тренажерами. Насколько существенным оказывается влияние состава технических средств обучения вуза на уровень практической подготовки курсантов. С этих позиций тема диссертационной работы представляется своевременной и актуальной. Актуальность темы подтверждается рядом положений Федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)», утвержденной Президентом Российской Федерации.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности управления развитием учебно-материальной базы вузов МЧС России.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:
1.Проанализированы процессы управления совершенствованием учебно-материальной базы вузов МЧС России, а также
факторы, влияющие на уровень практической подготовки курсантов. 2.Разработаны алгоритмы решения задачи совершенствования УМБ вузов МЧС России на основе перспективного и ежегодного планов обеспечения образовательного процесса техническими средствами обучения. 3.Разработаны математические модели выбора оптимального
состава ТСО вуза. 4.Проведена оценка эффективности методики совершенствования состава ТСО. Объект исследования - технические средства обучения вуза МЧС России.
Основными методами исследования являются положения системного анализа, методы математического программирования, методы статистического анализа, методы экспертных оценок, методы сетевого планирования.
На защиту выносятся следующие основные научные результаты :
Алгоритмы планирования развития учебно-материальной базы вуза МЧС России в рамках образовательного процесса.
Модели выбора оптимального состава ТСО вуза МЧС России.
Модель выбора оптимального варианта компьютерного тренажера.
Новизна первого научного результата заключается в применении системного подхода, позволившего увязать важнейшие условия необходимые для повышения практической подготовки курсантов в единую модель.
Новизна второго научного результата заключается в применении известных методов математического программирования в новой предметной области для разработки и выбора варианта перспективного и ежегодного планов совершенствования состава ТСО вуза МЧС России.
Новизна третьего научного результата заключается в системном учете факторов, влияющих на показатель эффективности тренажера, при выборе оптимального варианта тренажера.
Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, и достоверность полученных результатов подтверждается:
использованием фундаментальных положений системного анализа;
адекватностью математических моделей реальным процессам, подтвержденных результатами статистических исследований;
апробацией основных положений диссертации на семинарах и конференциях различного уровня.
Научно-практическая значимость полученных результатов заключается в разработке новых и совершенствовании существующих методов повышения качественного состава технических средств обучения вуза МЧС России, приведения его в соответствие с требованиями образовательного процесса.
Основные научные результаты работы опубликованы в научно-практическом журнале «Вестник Санкт-Петербургского института государственной противопожарной службы», материалах международных и всероссийских научно-практических конференций.
Апробация работы. Научные результаты, полученные в исследовании, прошли апробацию на десятой международной конференции «Современные технологии обучения СТО-2 004» (Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ) им. В.И. Ульянова (Ленина)), международных научно-практических конференциях «Проблемы обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях» (2003-2004 гг.), всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в деятельности органов и подразделений МЧС России» (2004 г.).
Внедрение результатов исследования. Научные результаты исследования реализованы в планах развития и совершенствования учебно-материальной базы Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России, Санкт-Петербургского Государственного электротехнического университета (ЛЭТИ) им. В.И. Ульянова (Ленина), факультета Безопасности Санкт-Петербургского государственного технического университета.
По материалам диссертации имеется семь публикаций, из них: пять тезисов докладов, два отчета о НИР.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 90 наименований. Основная часть работы изложена на 134 страницах машинописного текста. Работа содержит 15 таблиц и 15 рисунков.
Анализ методов формирования учебно- материальной базы вузов МЧС России
Учитывая характер решаемых специалистами МЧС России задач, направленных на спасение жизни, здоровья и имущества людей, требования к подготовке специалистов для данного министерства должны соответствовать максимально возможному уровню. Работа специалиста МЧС непрерывно связана с использованием различного оборудования. Отсюда вытекает необходимость отработки до автоматизма навыков на том или ином оборудовании. Это можно осуществить только выполнением многократных практических тренировок на современном оборудовании, применяемом в спасательных подразделениях.
Следовательно, для вузов МЧС России материально-техническое оснащение учебного процесса подготовки специалиста с заданными умениями и навыками практического использования современной техники приобретает еще более важное значение.
Ведущая роль в управлении процессом обучения и обеспечении требуемого качества подготовки специалистов для МЧС России принадлежит руководству вузов, которое предоставляет материально-технические, кадровые и методические условия для осуществления образовательного процесса, разрабатывает и определяет цели, стратегию и конкретные планы в области обеспечения качества подготовки специалистов и доводит их до сведения обучаемых и сотрудников вузов. Объемы финансирования и материально-технического обеспечения утверждаются руководством МЧС за счет средств федерального бюджета. На уровне министерства формирование учебно-материальной базы вузов осуществляется Департаментом тыла и вооружения [90]. Основными задачами Департамента являются: формирование основ единой политики в области материально-технического обеспечения и перевооружения войск гражданской обороны, Государственной противопожарной службы, поисково-спасательных формирований и организаций МЧС России; разработка предложений по формированию системы экономических, правовых и законодательных мер по вопросам материально-технического обеспечения и вооружения; выполнение в установленном порядке функций государственного заказчика по поставкам для системы МЧС России вооружения, военной, пожарной и специальной техники, военно-технического имущества, пожарно-технической продукции и продукции общепромышленного применения, включая импортную, в том числе по мобилизационному плану экономики Российской Федерации; организация закупок материально-технических средств, в том числе для формирования гуманитарной помощи населению, пострадавшему в результате чрезвычайных ситуаций, доставки и передачи грузов гуманитарной помощи; организация и руководство материально-техническим обеспечением системы МЧС России
Специалисты департамента практически с начала каждого текущего года работают над формированием плана закупок МЧС на последующий год. На завершающем этапе предложения по закупкам рассматриваются коллегией министерства, и по ее решению утверждается план материально-технического обеспечения МЧС на год.
Основными руководящими документами, обеспечивающими подготовку специалистов для МЧС России, являются Федеральные законы РФ [82, 83], Постановления Правительства РФ [60, 61, 62], Государственный образовательный стандарт [68], приказы МЧС России [71], МВД России [66, 67], министерства образования и науки РФ [69] и других министерств [59]. Такие как: Федеральный закон от 10.07.92 г. № 32 66-1 «Об образовании», с учетом изменений и дополнений; Федеральный закон от 22.08.1996 г. № 125-ФЗ «О высшем и послевузовском профессиональном образовании», с учетом изменений и дополнений, введенных более поздними федеральными законами, в частности законами от 10.07.2000 г. № 92-ФЗ и от 07.08.2000 № 122-ФЗ; «Типовое положение об образовательном учреждении высшего профессионального образования (высшем учебном заведении) Российской Федерации», утвержденное Постановлением Правительства РФ от 5.04.2001 г. № 264. «Положение о государственной аккредитации высшего учебного заведения», утвержденное Постановлением Правительства РФ от 02.12.99 г. № 1323.
Целью аккредитации вуза является установление (подтверждение на очередной срок) его государственного ак-кредитационного статуса по типу (высшее учебное заведение) и виду (институт, академия, университет) с установлением перечня образовательных программ высшего профессионального образования, по которым вуз имеет право выдавать выпускникам документы об образовании государственного образца.
Алгоритмы планирования развития учебно-материальной базы вуза МЧС России в рамках образовательного процесса
Анализ факторов, влияющих на качество подготовки курсантов, выполненный в первой главе, показывает, что в настоящее время три основных направления, обеспечивающих повышение уровня практической подготовки курсантов - повышение квалификации профессорско-преподавательского состава, улучшение качества планирования учебного процесса и совершенствование учебно-материальной базы, развиваются в достаточной степени изолированно друг от друга. Это приводит к тому, что планы повышения квалификации преподавателей, учебные планы, программы, тематические планы, перспективные и годовые планы развития и совершенствования состава технических средств обучения УМБ не в полной мере соответствуют друг другу.
Как уже упоминалось, один раз в пять лет в РФ происходит разработка новых образовательных стандартов. После этого, также один раз в пять лет, вузы МЧС России выбирают для себя стандарты, по которым они будут готовить курсантов. Затем эти стандарты дополняются квалификационными требованиями. Затем вуз, используя ГОС ВПО и квалификационные требования в качестве исходных данных, разрабатывают учебные планы и программы подготовки на очередные пять лет. Далее разрабатываются тематические планы, которые ежегодно корректируются. На основании тематических планов на каждый семестр составляется расписание занятий.
Анализ системы планирования образовательного процесса [28] позволил сделать вывод о том, что пятилетние планы повышения квалификации профессорско-преподавательского состава должны быть привязаны по времени к моменту окончания разработки нового учебного плана и программ, а годовые планы - к моменту окончания разработки (корректуры) тематических планов. Такая привязка обеспечит составление планов, учитывающих потребности образовательного процесса в преподавателях дисциплин, которые будут изучаться в вузе в соответствии с новыми учебными планами и программами с учетом корректур, вносимых в тематические планы.
Перечень возможных вариантов состава технических средств обучения может быть сформирован на основании анализа требований к уровням подготовки и перечня занятий по практической подготовке. Поэтому данные документы более подходят для разработки перспективных планов развития и совершенствования ТСО. Преимущество следует отдать учебным программам. Это связано с тем, в квалификационных требованиях отражается только специфика подготовки. В учебных программах отражается весь ход подготовки, как по ГОС ВПО, так и по квалификационным требованиям.
Тематический план всегда максимально ориентирован на существующие в вузе технические объекты обучения. Анализ тематического плана позволяет выявить наиболее острые недостатки в ТСО.
Именно поэтому на основании тематического плана целесообразно составлять годовые планы развития и совершенствования состава технических объектов обучения. По мере поступления в вуз новых образцов техники, тематические планы ежегодно корректируются, каждый раз предоставляя возможность разработки новых годовых планов.
Блок-схема алгоритма планирования разбития учебно-материальной базы Вуза МЧС России б рамках оброэопптельного процесса Алгоритмы составления перспективного и годового плана совершенствования состава ТСО разработаны в данной диссертации. Как следует из модели, исходными данными для разработки новых учебных планов и программ являются ГОС ВПО и квалификационные требования.
Исходными данными для разработки перспективного плана развития и совершенствования ТСО являются новые учебные планы и программы, а также состояние ТСО, достигнутое в ходе реализации прежних перспективного и годовых планов.
Исходными данными для разработки и корректуры тематических планов являются учебные программы, существующий состав ТСО и уровень подготовки ППС, ГОС ВПО и квалификационные требования. Исходными данными для разработки годового плана подготовки и повышения квалификации ППС являются: перспективный план и достигнутый уровень подготовки ППС, учебные планы и программы, перспективы получения новой техники в соответствии с годовым планом развития и совершенствования ТСО. Исходными данными для разработки нового годового плана развития и совершенствования ТСО являются перспективный план, достигнутый уровень ТСО, тематические планы учебных дисциплин.
Данный алгоритм упрощен путем игнорирования процессов, не имеющих непосредственного отношения к качеству практической подготовки курсантов.
Цветным фоном выделены разработанные в данной диссертации алгоритмы разработки перспективного и годового планов совершенствования состава технических средств обучения, а также методики по автоматизации процесса составления годового плана и определению необходимого учебного оборудования. Использование данного алгоритма позволит подходить к планированию учебного процесса, к разработке перспективных и годовых планов подготовки и повышения квалификации ППС, планов развития и совершенствования ТСО с системных позиций. Такой подход позволит составлять сбалансированные планы всех направлений образовательного процесса, избежать субъективизма при разработке и корректуре планов, что, несомненно, скажется на качестве образовательного процесса. В соответствии с целью настоящей работы остановимся на основных принципах обеспечения образовательного процесса техническими средствами обучения.
Модель выбора оптимального варианта компьютерного тренажера
Отработка учебных задач для подготовки специалиста пожарно-спасательного профиля требует использования штатной техники или тренажеров. В связи с тем, что происходит непрерывное оснащение подразделений МЧС России современной, и, как правило, достаточно дорогостоящей техникой, в обучении будущих специалистов все более важное место должны занимать тренажеры. Это позволит сократить затраты материальных средств на обучение, будет способствовать сохранению дорогостоящей техники и ускорит процесс обучения [25]. Отличительными особенностями тренажеров являются: необязательность абсолютно полной имитации, в связи с чем изготовление тренажера обходится значительно дешевле изготовления штатной техники; возможность создания тренажеров с большей долговечностью, чем штатная техника, что повышает число циклов полезной работы и снижает стоимость одного цикла; повышенная чувствительность тренажера к качеству выполнения задачи обучаемым, достигаемая с помощью, установленных на них специальных датчиков и приборов для контроля действий обучаемого; способность воспроизвести, большое количество ситуаций, встречающихся в практике [29].
С помощью любого учебно-тренировочного средства может быть достигнут лишь вполне определенный максимально возможный уровень обученности. Он называется адекватностью учебно-тренировочного средства (тренажера) штатной технике. В простейших случаях можно считать, что адек 50 ватность тренажёра - это доля операций, которые он воспроизводит по отношению к имитируемой штатной технике [29].
В процессе комплектования учебно-материальной базы вуза возникает проблема выбора между штатной техникой и аналогичным (это не означает полностью адекватным) учебно-тренировочным средством.
Проанализируем факторы, влияющие на показатель эффективности тренажера: 1.Целевая эффективность. Достижение определенного результата требует надлежащей обученности специалистов. Уровень обученности курсантов Рп после п -го числа занятий можно определить по формуле: Pn=r-(r-PoHlsY, (2.3.1) где: Р0 - начальный уровень обученности курсантов, є - скорость восприятия; Y - адекватность тренажера штатной технике [29]. Учитывая, что величины Р0 и є являются сугубо индивидуальными, для нахождения их значений целесообразно использовать применение специальных тестов, замер изменения уровня подготовленности курсантов после каждого занятия путем летучек, контрольных работ, тестовых упражнений на тренажере.
Предлагается на основе специальных тестов оценить удобство обращения с тренажером и соответствие панелей управления, что способствует формированию у обучаемого требуемых навыков при дальнейшей работе со штатной техникой. Для достижения желаемого эффекта необходимо использовать при обучении тренажеры, в которых применяются модели реальных действий и процессов. Это должно способствовать лучшему запоминанию. Целесообразно использовать максимальное число различных технологических показателей компьютерного тренажера (например: требования к системе, интерфейсу, отражение реальных динамических процессов и т.п.).
Несомненно, что качество тренажера, учитывая сложность процессов, в основном будет зависеть от адекватности динамической модели. Но как средство обучения тренажер должен отвечать общим психолого-педагогическим требованиям, которые формулируются следующим образом: Навыки, формируемые на тренажере, должны по своей структуре соответствовать навыкам трудовой деятельности . Тренажер не должен формировать навыки, дающие отрицательный эффект при переходе в реальные условия. Тренажер должен предусматривать возможность варьировать условия выполнения действия. Тренажер должен обеспечивать регистрацию результатов для последующего анализа [84].
Модель (2.3.9) позволяет выбрать из нескольких тренажеров с различными характеристиками, именно такое учебно-тренировочное средство, которое в наилучшей степени удовлетворяло бы всем перечисленным требованиям.
Но порой невозможно определить степень адекватности тренажера в целом. Качество адекватности оценивает человек, но он не может точно количественно определить степень такой адекватности.
Поскольку усвоение знаний происходит в результате собственной познавательной деятельности обучаемого [9], необходима такая организация учебного процесса, при которой бы максимально реализовывался принцип индивидуального обучения при контроле со стороны преподавателя.
Определение вида распределения статистических оценок для экспериментальной группы
Получаем, что абсолютная величина отклонения случайной величины от математического ожидания не превосходит утроенного среднего квадратического отклонения. Следовательно, согласно «правилу трех сигм», можно предположить, что изучаемая величина распределена нормально [23].
Однако необходимо проверить гипотезу о распределении случайной величины [7 9] по гауссовскому закону. Проверка гипотезы о предполагаемом законе неизвестного распределения производится при помощи специально подобранной случайной величины - критерия согласия.
Критерием согласия называют критерий проверки гипотезы о предполагаемом законе неизвестного распределения [18]. Зададим эмпирическое распределение в виде последовательности равноотносящих значений и соответствующих им абсолютных частот. С этой целью разобьем весь интервал возможных оценок (от 2 до 5 баллов) на равные интервалы и найдем середину каждого из них как среднее арифметическое значение границ данного интервала.
Применим критерий согласия % («хи-квадрат») Пирсона к проверке гипотезы о нормальном распределении генеральной совокупности. С этой целью будем сравнивать эмпирические (наблюдаемые) и теоретические (вычисленные в предположении нормального распределения) частоты.
При заданном объеме выборки вероятность совершения ошибки первого рода можно уменьшить, снижая уровень зна 95 чимости а . Однако при этом увеличивается вероятность ошибки второго рода /3 (снижается мощность критерия).
Единственный способ [36] уменьшить обе вероятности состоит в увеличении объема выборки (плотность распределения оценки параметра при этом становится более "узкой"). При выборе критической области руководствуются правилом Неймана - Пирсона: следует так выбирать критическую область, чтобы вероятность а была мала, если гипотеза верна, и велика в противном случае. Однако выбор конкретного значения а относительно произволен. Употребительные значения лежат в пределах от 0,001 до 0,2.
Так как нулевая гипотеза Н0 принимается, то в качестве параметров распределения случайной величины принимаем выборочное среднее значение хэг и «исправленную» дисперсию .
Все оценки, рассмотренные выше, являются точечными, то есть определяются одним числом. При выборке малого объема точечная оценка может значительно отличаться от оцениваемого параметра, а значит приводить к грубым ошибкам. По этой причине при небольшом объеме выборки следует пользоваться интервальными оценками.
