Введение к работе
Актуальность темы. Совершенствование профессионального образования в России на современном этапе развития общества обусловлено его реформированием, направленным на приведение к международным стандартам, его гуманизацию, на формирование нового типа работника, для которого доминирующими являются потребности в творчестве, самообразовании и саморазвитии, подготовку квалифицированных профессионалов, владеющих навыками, умениями, знаниями, достаточными для удовлетворения потребностей различных отраслей народного хозяйства.
Значительное развитие теория и практика управления образовательным процессом получила в работах В. И. Байденко, Ю. Г. Татура, И. А. Зимней,
Н. А. Селезневой, С.Н. Васильева, А. М. Новикова, Д. А. Новикова, А. И. Субетто, И. Б. Фёдорова, Ю. С. Васильева, В. Н. Козлова, В. В. Шукшунова, Б.Г. Литвака, Ю. П. Адлера, А. С. Масленникова, В. М. Полонского, Л.Н. Елисова, Ю. В. Фролова, М. М. Поташника, М. Т. Минина, Г. Б. Скок, М. Б. Челышковой, А. И. Чучалина, В. 3. Ямпольского, О. Г. Берестневой, Д. А. Махотипо, В. Д. Шадрикова, А. А. Добрякова, В. И. Федянина, Е. П. Вяловой, А. А. Дульзона, Ю. К. Черновой, В. В. Щипанова и многих других. В работах этих авторов профессиональное образование представлено как единство становления личностных осо-бенностей и профессиональных навыков, умений, знаний.
Центральный вопрос, определяющий решение всех задач теории и практики управления образовательным процессом, – это вопрос разрешения противоречий между многомерностью подготовки специалистов по множеству разрозненных предметов и требованиями к уровню знаний специалиста по заданному направлению. Разрешение указанных противоречий в образовательном процессе лежит на пути поиска новых подходов к процессу управления обучением, решения на базе принципов системного анализа порожденной этими противоречиями проблемы развития и совершенствования, обеспечения целостности и системности профессиональной подготовки специалистов в высшей школе, разработки единой целостной системы управления образовательным процессом, совершенствования существующих и разработки более эффективных методов и программно-технических средств обучения.
Решаемая научная проблема – создание научных основ теории управления образовательным процессом по вектору знаний, обеспечивающих непрерывность и целостность процесса накопления, совершенствования и повышения уровня и качества знаний по единому интегрированному вектору знаний на всех стратах обучения.
Цель работы – обобщение и разработка теории, создание научных основ построения комплексной системы управления образовательным процессом по интегрированному вектору знаний, обеспечивающих повышение эффективности и качества обучения, исследование и оценка возможностей разработанной теории при подготовке специалистов по направлению “Автоматизация технологических процессов и производств”.
Поставленная цель определила круг решаемых в работе задач, основными из которых являются следующие.
-
Системный анализ и обобщение теории и практики управления образовательным процессом в высших учебных заведениях.
-
Разработка концепции, научных основ и методологии управления образовательным процессом по вектору знаний.
-
Создание единой математической модели обучения по специальности и отдельным дисциплинам.
-
Разработка стратифицированной системы управления образовательным процессом по интегрированному вектору знаний и формирование баз знаний на каждом уровне подготовки специалистов в высших учебных заведениях.
-
Формирование компонент вектора знаний специальности, стратифицированных по уровню детализации образовательного процесса.
-
Разработка структуры системы управления подготовкой специалистов в высших учебных заведениях.
-
Создание единого интегрированного комплекса сетевых автоматизированных лабораторий (ИКСАЛ).
-
Разработка методического, математического и программно-технического обеспечения интегрированной системы управления образовательным процессом в высших учебных заведениях.
-
Разработка практических рекомендаций и внедрение в практику обучения разработанных методов управления образовательным процессом по вектору знаний.
Объект исследований – система управления образованием.
Предмет исследований – теория и практика анализа и синтеза систем управления образовательным процессом по вектору знаний.
Методы исследования – принципы системного анализа и прямой причинно-следственной взаимосвязи, теория управления, теория профессионального образования, предложенные концепции.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что создана теория и интегрированная система управления образовательным процессом по вектору знаний, обеспечивающая повышение эффективности и качества управления и объединяющая следующие положения.
-
Предложена концепция, состоящая в представлении механизма обучения в виде непрерывного процесса накопления, совершенствования и повышения уровня и качества знаний по единому интегрированному вектору знаний, связывающему математико-методологическую, информационно-программно-алгоритмическую, технико-технологическую, организационно-экономическую и культурно-воспитательную компоненты, и обеспечивающая единство управления образовательным процессом по вектору знаний, на основе которой разработаны:
методика формирования управляемых координат образовательного процесса – вектора знаний, основанная на анализе видов деятельности выпускников специальности, структур предприятий – потребителей специалистов, типовых проектов по рассматриваемой специальности и выявлении предметных составляющих, востребованных на каждом рабочем месте, для каждого вида работ, выполняемых в рамках проекта;
математическая модель образовательного процесса, описывающая познавательную деятельность в пространстве вектора знаний с учётом механизма забывания;
система стратификации образовательного процесса по степени детализации и уровню овладения знаниями, отражающая логику познавательного процесса от детализации через обобщение к специализации с выделением уровней подготовки: “детализация”, “от детализации к обобщению”, “обобщение”, “от обобщения к специализации”, “специализация”, обеспечивающая формирование основных уровней управления системой образования по вектору знаний;
стратифицированная система компонент вектора знаний, структурированная по вектору знаний и распределённая по предметам и компетенциям, которая объединяет все предметы специальности и весь образовательный процесс в единую целостную систему;
система оценивания уровня профессиональной подготовки по вектору знаний, объединяющая распределение уровней подготовки в каждой компоненте вектора знаний по периодам оценивания и обеспечивающая целостную оценку уровня знаний на всех этапах обучения по единому вектору знаний.
-
Предложена концепция управления и организации процесса обучения как процесса взаимодействия двух интеллектуальных систем: обучающегося и преподавателя, результат взаимодействия которых – двусторонний процесс управления познавательной деятельностью обучающегося, направленный на повышение уровня самоорганизации и самообучения обучающегося при непрерывном снижении степени явного участия преподавателя в управлении его познавательной деятельностью, обеспечивающая повышение творческого потенциала и активности, самостоятельности и конкурентоспособности выпускника, на основе которой разработаны:
система управляющих воздействий обучающегося, объединяющая управление мотивацией, критериями оценки знаний, целями и задачами, методологией познавательной деятельности, предметно-содержательной компонентой знаний;
многослойная структура системы управления образовательным процессом, основанная на интеллектуальном взаимодействии преподавателя и обучающегося;
совокупность математических моделей, описывающих механизм обучения системой дифференциальных уравнений с использованием интеллектуальных операторов в соответствии с векторами управляющих воздействий и управляемых координат, позволяющая повысить эффективность проведения исследований механизма управления образовательным процессом с использованием инновационных технологий обучения;
диаграммы управления образовательным процессом, отражающие структурирование управления образовательным процессом по вектору управляющих воздействий;
классификация методов управления образовательным процессом по компонентам вектора управляющих воздействий, обеспечивающая структурирование процесса познавательной деятельности обучающегося по механизму взаимодействия и степени участия в процессе управления профессиональной подготовкой преподавателя и обучающегося и позволяющая представить процесс обучения как непрерывную последовательность совершенствования методологии познавательной деятельности обучающегося.
-
Предложена концепция управления научными и учебными исследованиями, состоящая в интеграции управления всеми видами учебных занятий, тренажа и научной деятельности по всем научным направлениям и дисциплинам специальностей учебного заведения в единый универсальный интегрированный комплекс сетевых автоматизированных лабораторий, который сочетает в себе методы и методики автоматизированного исследования в виртуально-физической среде физических многофункциональных объектов, обеспечивающая практическую направленность, системность, целостность и всесторонность обучения, развитие исследовательского и творческого мышления обучаемых при увеличении загрузки используемых площадей, сокращении затрат и повышении экономической эффективности. На базе предложенной концепции созданы:
интегрированный комплекс компьютерно-имитационного моделирования, включающий совокупность методов, алгоритмов, методик и комплексов программ, обеспечивающих проведение исследований систем управления в виртуально-физической среде, и являющийся одной из основных компонент интегрированного комплекса сетевых автоматизированных лабораторий;
программная платформа, комплекс программ, методик и алгоритмов, обеспечивающий проведение математического и физического моделирования технических объектов и систем управления в условиях интегрированного комплекса сетевых автоматизированных лабораторий;
система многофункциональных объектов, моделирующих технологические процессы и промышленные объекты специальности;
система обработки информации и метод структурной и параметрической идентификации математических моделей по видам преобразования координат, состоящий в формировании функционально полных наборов пакетов моделей по заданным видам функциональных преобразований определённого и результативного признаков и в организации для каждого пакета множества линейно зависимых моделей, наиболее полно отражающих физические закономерности исследуемого объекта.
-
Разработана методология системной организации и управления научными и учебными исследованиями, объединяющая анализ объектов исследования как элементов систем и системы элементов как преобразователей энергии, количества вещества, количества движения и информации, как объектов управления, обеспечивающая целостность проведения научных и учебных исследований по всем дисциплинам специальности, структурированным по вектору знаний.
-
Совокупность предложенных концепций, принципов, методов, моделей и методик образует целостную систему управления образовательным процессом, ориентированную не на подготовку специалиста, имеющего знания по множеству разрозненных дисциплин, а на подготовку профессионала, владеющего специальностью, способного решать все задачи, связанные со всеми видами деятельности по выбранной специальности, адаптированного к производственной деятельности.
Практическая значимость работы
-
Создана интегрированная система управления образовательным процессом по направлению подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств», обеспечивающая управление по вектору знаний.
-
Разработан интегрированный комплекс сетевых автоматизированных лабораторий, обеспечивающий единство управления научными и учебными исследованиями по всем дисциплинам специальности по вектору знаний.
-
Разработано методическое обеспечение проведения научных и учебных исследований в интегрированном комплексе сетевых автоматизированных лабораторий.
-
Разработана система обработки информации и идентификации математических моделей объектов исследования.
-
Разработан комплекс программ, алгоритмов и методик, решающий задачи математического и физического моделирования непрерывных и дискретных систем управления в пространстве состояний и формирования массивов данных натурного эксперимента, обеспечивающий проведение математического и физического моделирования объектов исследования в условиях интегрированного комплекса сетевых автоматизированных лабораторий.
-
Разработано программное и техническое обеспечение интегрированного комплекса сетевых автоматизированных лабораторий.
-
Разработаны практические рекомендации по синтезу систем управления образовательным процессом по вектору знаний.
-
Практическое использование полученных научных результатов при проведении комплексных исследований и апробации системы управления образовательным процессом по вектору знаний на примере направления подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств» подтверждает адекватность разработанных методов и свидетельствует о высокой результативности разработанной системы, состоящей в обеспечении практической направленности, системности, целостности и всесторонности обучения при увеличении загрузки используемых площадей, сокращении затрат и повышении экономической эффективности.
Внедрение результатов работы
Основные научные и практические результаты, установленные и обобщённые в диссертационной работе, внедрены в виде системы управления образовательным процессом по вектору знаний и интегрированного комплекса сетевых автоматизированных лабораторий при обучении студентов по направлению «Автоматизация технологических процессов и производств» в Пензенской
государственной технологической академии, а также при разработке типовой учебно-исследовательской лаборатории “Промышленная автоматизация” в ОАО НПФ «КРУГ».
Комплекс программ, алгоритмов и методик построения математических моделей, разработанных в диссертации, внедрен в ОАО НПФ «КРУГ» при создании автоматизированной системы “Cитуационный центр энергоэффективности и энергосбережения” в г. Саранске.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в процессы разработки АСУТП различного назначения в ОАО НПФ «КРУГ», а также при выполнении НИР по АВЦП № 2.1.2/5688 и 2.1.2/11488, ФЦП ГК № 14.740.11.1066 и в ГРАНТ ФГУ № 14390.
Получено два свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Достоверность результатов работы. Достоверность полученных результатов подтверждается экспериментальными исследованиями, внедрением на промышленных предприятиях и в учебный процесс, апробацией на всероссийских и международных научных конференциях.
Основные положения, выносимые на защиту
-
-
-
-
Разработана теория управления образовательным процессом по вектору знаний, объединяющая совокупность предложенных концепций, принципов, методов, моделей и методик и обеспечивающая синтез образовательных систем, ориентированных не на подготовку специалиста, имеющего знания по множеству разрозненных дисциплин, а на подготовку профессионала, способного решать все задачи по выбранной специальности, адаптированного к производственной деятельности.
-
Предложенная концепция управления образовательным процессом по вектору знаний, состоящая в представлении механизма обучения в виде непрерывного процесса накопления, совершенствования и повышения уровня и качества знаний по единому интегрированному вектору знаний, и разработанные на её основе методы, модели, система оценивания и методики обеспечивают единство управления образовательным процессом.
-
Предложенная концепция управления и организации процесса обучения как процесса взаимодействия двух интеллектуальных систем: обучающегося и преподавателя, состоящего в повышении уровня самоорганизации и самообучения обучающегося при непрерывном снижении степени явного участия преподавателя в управлении его познавательной деятельностью, обеспечивает повышение творческого потенциала и активности, самостоятельности и конкурентоспособности выпускника.
-
Разработанная система управляющих воздействий обучающегося, многослойная структура системы и диаграммы управления образовательным процессом, совокупность математических моделей и классификация методов управления образовательным процессом по компонентам вектора управляющих воздействий позволяют организовать процесс обучения как непрерывную последовательность совершенствования методологии познавательной деятельности обучающегося и повысить эффективность управления образовательным процессом с использованием инновационных технологий обучения.
-
Предложенная концепция интегрированных комплексов сетевых автоматизированных лабораторий, состоящая в интеграции управления всеми видами учебных занятий, тренажа и научной деятельности по всем научным направлениям и дисциплинам специальностей учебного заведения, обеспечивает практическую направленность, системность, целостность и всесторонность обучения, развитие исследовательского и творческого мышления обучаемых.
-
Совокупность методов, алгоритмов, методик и комплексов программ, программная платформа, система многофункциональных объектов, система обработки информации и метод структурной и параметрической идентификации математических моделей по видам преобразования координат являются основными компонентами интегрированного комплекса сетевых автоматизированных лабораторий, обеспечивающими проведение исследований систем управления в виртуально-физической среде при увеличении загрузки используемых площадей, сокращении затрат и повышении экономической эффективности.
-
Разработанная методология системной организации и управления научными и учебными исследованиями, заключающаяся в анализе объектов исследования как элементов систем и системы элементов, как преобразователей энергии, количества вещества, количества движения и информации, как объектов управления, обеспечивает целостность проведения научных и учебных исследований по всем дисциплинам специальности, структурированным по вектору знаний.
-
Создана система управления образовательным процессом по единому интегрированному вектору знаний с организацией процесса обучения в виде непрерывной последовательности совершенствования методологии познавательной деятельности, состоящая в интеграции управления всеми видами учебных занятий, тренажа и научной деятельности по всем научным направлениям и дисциплинам специальности. Разработанная образовательная система обеспечивает единство методологии, практическую направленность, системность, целостность и всесторонность обучения.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на Международной научной конференции «Методы и средства управления технологическими процессами» (Саранск, 1997, 1999), межрегиональной научно-методической конференции «Новые компьютерные технологии обучения в региональной инфраструктуре» (Пенза, 1998, 1999), Международной научной конференции «Математические методы в экономике, социологии, технике» (Пенза, 1998, 1999), межрегиональной научно-практической конференции «Экономико-статистические и матема-тические методы в управлении рыночной экономикой» (Пенза, 1999), межрегиональной юбилейной научно-практической конференции «Перспективные проекты и технологии в энергетике» (Волжск, 2005), Всероссийской научно-практической конференции «Опыт и проблемы экологического образования и воспитания» (Пенза, 1999), Международной научно-практической конференции «Инновационная экономика и промышленная политика региона (Экопром – 2009)» (С.-Петербург, 2009), Международной научно-технической конференции «Современные наукоёмкие инновационные технологии» (Самара, 2009), ХХIII Международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2010), II Международной заочной научно-методической конференции «Современные образовательные технологии» (Пермь, 2010), II Всероссийской научной конференции с международным участием «Научное творчество XXI века» (Красноярск, 2010), XI Международной научно-технической конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации «АТМ-2011»» (Саратов, 2011), на 12, 14, 15 и 24 Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях – ММТТ-24» (В. Новгород, 1999, Смоленск, 2001, Тамбов, 2002, Пенза – Саратов – Киев, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 104 работы, включая 20 статей в журналах, рекомендованных ВАК.
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка использованных источников и приложения. Содержит 430 страниц машинописного текста, в том числе 108 рисунков, 24 таблицы и 2 листинга. Библиография включает 503 наименования.
Похожие диссертации на Управление образовательным процессом по вектору знаний (на примере направления подготовки "Автоматизация технологических процессов и производств")
-
-
-
