Автореферат Лаптевой


УДК 004.896:378.14

 

На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

 

Лаптева Евгения Владимировна

 

 

 

Разработка автоматизированной системы поддержки принятия решения при формировании индивидуальной траектории обучения

 

 

 

 

 

 

Специальность 05.13.10  - «Управление в социальных и экономических системах»

 

 

 

 

 

Автореферат

на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы, 2007


Работа выполнена в Северо-Казахстанском государственном университете им.М.Козыбаева.

 

 

 

 

Научный руководитель:                             доктор технических наук, профессор Мутанов Г.М.

 

 

 

Официальные оппоненты:                        доктор технических наук, профессор Кулжабай Н.М.;

кандидат технических наук,

доцент Балафанов Е.К.

 

 

                                                    

 

Ведущая организация:            Казахский Национальный Университет имени аль-Фараби

 

                                                       

 

Защита состоится «28» июня 2007 года в 14-30 на заседании диссертационного совета ОД 14.13.03 при Казахском национальном техническом университете им. К.И. Сатпаева по адресу: 050013, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22, нефтяной корпус, 1 этаж, конференц-зал.

 

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального технического университета им. К.И. Сатпаева.

 

Автореферат разослан   «___» мая 2007 года.


 


Введение

 

В целях международного признания национальных образовательных программ, обеспечения мобильности обучающихся и профессорско-преподавательского состава организаций        образования, а также повышения качества образования и обеспечения преемственности всех уровней и ступеней высшего и послевузовского профессионального образования трехуровневая структура подготовки специалистов в Республике Казахстан: «бакалавр» - «магистр» - «доктор» ведется по единой кредитной системе обучения.

Нелинейность системы обучения имеет значительные преимущества, такие как гибкость обучения, индивидуальный подход к каждому обучающемуся, возможность получения одновременно более одной специальности, неограниченность сроков обучения, и т.д. В то же время нелинейная система обучения требует интеллектуального подхода к планированию учебного процесса с первого этапа обучения.

Таким образом, актуальность работы обусловлена реформированием образовательной системы Республики Казахстан, переходом к новой, нелинейной технологии обучения, предполагающим изменение философии высшего образования и технологии его получения, а именно: большую гибкость и отзывчивость на внешнюю среду, интенсификацию и индивидуализацию учебного процесса с использованием новых технических возможностей.

Внедрение автоматизированной системы формирования индивидуальной траектории обучения позволяет систематизировать знания специалистов в различных отраслях науки, применить  научный подход к синтезу учебного плана, повысить эффективность управления учебным процессом.

Объектом исследования данной работы является система формирования учебных планов вузов, возможность усовершенствования и автоматизации процесса составления учебных планов.

Предмет исследования - учебный план, принципы его формирования и функционирования, а также структурной и семантической организации.

Цель исследования: разработка моделей и методов формирования  индивидуальной траектории обучения, позволяющих повысить  эффективность управления учебным процессом и внедрения нелинейной системы обучения, реализовать принципы индивидуализации и системности обучения.

Идея работы заключается в применении методов теории ситуационного управления и математических моделей к решению задачи формирования индивидуальной траектории обучения.

Сформулированная цель потребовала решения следующих задач:

-       разработка методов научно-обоснованной интеграции содержания всех дисциплин учебного плана в органически целостную систему содержания подготовки специалиста в ВУЗе, динамически изменяющую структуру в соответствии с принципами обратной связи, адекватности и вероятностного прогнозирования;

-       разработка математических моделей формирования оптимального учебного плана при кредитной технологии обучения, призванной решать задачу синтеза индивидуальной траектории обучения в рамках регламентации учебного процесса, оптимизирующую показатели качества результатов обучения;

-       разработка модели интерактивной системы поддержки принятия решения при формировании индивидуальной траектории обучения, реализующей  концепцию формирования индивидуальной траектории и позволяющей выделять подмножество лучших альтернатив из множества допустимых решений;

-       анализ и оценка эффективности функционирования системы поддержки принятия решения с целью обнаружения оптимальности временного разрыва переходного процесса в системе.

Научная новизна работы заключается в качественно новом подходе к формированию содержания обучения, основанном на применении математических моделей к процессу синтеза учебного плана с целью обнаружения зависимостей между объектами системы и их интеграции согласно принципам процесса обучения.

Положения, выносимые на защиту:

-       методы оптимизации допустимой траектории обучения, устанавливающие выполнение регламентированных требований к учебным планам, критериев оптимизации траектории обучения и позволяющие, при наличии альтернатив, из множества допустимых траекторий обоснованно рекомендовать оптимальную;

-       модели управления процессом обучения, основанные на теории ситуационного управления, позволяющие описать альтернативные траектории обучения  и реализовать нелинейность и вариативность учебного процесса, соблюдая принципы индивидуализации, системности и адекватности полученных знаний требуемой квалификации;

-       модель взаимодействия дисциплин, основанную на балансовых моделях, позволяющую на каждом дискретном шаге сформировать набор дисциплин, являющийся текущим допустимым решением из множества альтернатив;

-       модели времени и функции реализации, основанные на псевдофизической логике, предоставляющие возможность размещения элементов траектории обучения в структуре учебного плана с соблюдением логической непротиворечивости упорядоченного набора дисциплин;

-       модели функционирования системы поддержки принятия решения при формировании индивидуальной траектории обучения, реализующие разработанные методы и модели синтеза учебного плана, а также принцип нелинейности процесса обучения и позволяющие эргономично демонстрировать возможности системы.

Практическая ценность работы заключается в повышении качества подготовки специалистов путем внедрения системы мобильного и гибкого планирования учебного процесса; обеспечении нелинейности и открытости процесса обучения посредством вариативности траекторий обучения; формировании нового поколения учебных планов, реализующих принцип индивидуализации обучения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на международной конференции «Национальные системы высшего образования в условиях глобализации» (Петропавловск, Казахстан,2001 г.), международной конференции «Валихановские чтения – 7» (Кокчетав, Казахстан, 2001 г.), международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы высшей школы в третьем тысячелетии» (Петропавловск, Казахстан, 2002 г.), международной научно-практической  конференции «Состояние, проблемы и задачи информатизации в Казахстане» (Усть-Каменогорск, Казахстан, сентябрь 2005г.), международной научно-практической конференции «Современные научные достижения -2006» ( январь 2006г.), научных семинарах ФИТ СКГУ им. М. Козыбаева (Петропавловск), научных семинарах ВКГТУ им. Д. Серикбаева (Усть-Каменогорск).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии (109 наименований) и приложения.  Основное содержание диссертационной работы изложено на 135 страницах машинописного текста, иллюстрированного 12 таблицами и 33 рисунками.

 

Основное содержание работы

 

На основе анализа современного состояния исследуемой предметной области сформулированы цели и основные задачи диссертации, обоснована актуальность направления исследования, отмечена научная новизна и практическая значимость работы. Представлен обзор моделей и методов моделирования образовательного процесса, а также современное состояние проблемы формирования учебных планов.

Иерархическая модель образовательного процесса позволяет рассматривать будущую профессиональную деятельность на абстрактном уровне с позиций того, что должен уметь будущий специалист, какими знаниями, навыками, и в какой степени он должен обладать. При таком подходе умения задают основу его квалификационной характеристики, а каждое из них опосредованно определяет набор необходимых базовых знаний, причем любое умение может базироваться на знаниях из различных отраслей науки.

В свою очередь, каждая отрасль науки может поставлять знания для формирования нескольких умений. Множество связей между умениями и отраслями науки позволяет выделить те подмножества знаний из отрасли, которые представляют основу для формирования набора учебных предметов как предметов деятельности, в соответствии с рисунком 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При декомпозиции может выявиться достаточно большое количество промежуточных целей и связей между ними, что обусловливает возможность неоднозначного создания  траектории обучения, называемой учебным планом. Допустимым учебным  планом считается учебный план,  в котором выполняются требования, приведенные в формуле (1):

                   

 

 

 

 

 

 

,

 

(1)

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


где  - целое число кредитов по дисциплине i,

M – минимальное число кредитов теоретического обучения,

Mgermin - Mgermax - число кредитов по циклу общеобразовательных дисциплин,

 есть переменная, семантика которой предполагает возможность изучения дисциплины i в семестре j только в случае, когда предшествующая дисциплина l изучена в более раннем семестре; δ=0,1 – коэффициент возможной погрешности,

-        - коэффициенты тесноты междисциплинарной связи - доля дисциплины , необходимая для изучения дисциплины ,  принимают значения в диапазоне [0;1]. Значения коэффициентов тесноты междисциплинарной связи устанавливаются на основе экспертных оценок, исходя из предположения, что истинное значение исследуемой характеристики находится внутри диапазона оценок экспертов и обобщенное коллективное мнение является достоверным. Значения коэффициентов компетентности позволяют упрощать процедуру определения согласованности их мнений и пресекать возможность наполнения системы недостоверными знаниями.

Задача формирования учебного плана является многокритериальной задачей. Для решения многокритериальных задач необходимо так выбрать стратегию, чтобы обеспечить каждому критерию значение, наиболее близкое к экстремальному.

Критерий, максимизирующий суммарную значимость для профессиональной подготовки дисциплин при получении специализации Spk, включенных в план, предполагает отбор на каждом шаге дисциплин с наибольшим значением коэффициента профессиональной значимости. Формальное задание критерия приведено в формуле (2):

 

,                               (2)

 

где Wik - значение коэффициента профессиональной значимости (вес) дисциплины i в специализации Spk ,

dij- параметр, определяющий изучение дисциплины i в семестре j

 

.                 (3)

 

Критерий максимизации тесноты межпредметной связи, представленный формулой (4), позволит достигнуть комплексности и системности в знаниях обучаемых, а также добиться наибольшего значения эффективности обучения при ограничениях (1).

 

 .                                           (4)

 

При решении задачи по критерию минимизации утраченных знаний по специализации в первую очередь учебный план наполняется дисциплинами, наиболее значимыми для специализации и такие дисциплины располагаются максимально близко к окончанию процесса обучения

,                                 (5)

 

где предполагает рассмотрение лишь дисциплин, наиболее значимых для специализации; при ограничениях (1).

В общем случае возможно построение обобщенного критерия оптимизации, семантика которого предполагает наполнение учебного плана дисциплинами, отвечающими требованиям системы ограничений и придающими экстремум всем описанным критериям. Таким критерием может являться критерий

 

,                                 (6)

 

где - веса критериев, получаемые с помощью экспертных оценок. Для получения оценок весов критериев возможно применить метод попарного сравнения с градациями в трехбалльной шкале.

Однако формирование обобщенного критерия не позволит получить индивидуальный учебный план с учетом выбора обучаемого. Решение такой задачи позволяет лишь сформировать оптимальный учебный план для всех студентов с похожими показателями коэффициента забывания. Следовательно, для формирования индивидуальной траектории обучения необходимо последовательно применять критерии оптимизации на каждом этапе проектирования процесса обучения с учетом выбора обучаемым набора дисциплин, подлежащих изучению.

Управление процессом обучения предполагает закономерное изменение параметров и свойств субъекта, однако неопределенность его поведения влечет нелинейность этого процесса. Процесс обучения по семестрам представлен как  шаговый процесс перехода системы из начального состояния  в конечное , которое представляет собой получение специализации  и характеризуется значением .

Множеством допустимых решений является множество дисциплин, которые можно назначить из текущего состояния системы . Это множество  составляют дисциплины, не имеющие предков или все предки которых изучены. Каждое следующее состояние системы получается из предыдущего исходя из соотношения:

      .                                                 (7)

 

На каждом шаге, после построения решения, имеется несколько вариантов назначений дисциплин. Из множества полученных на последнем шаге решений оставляются  состояния системы, для которых значение критерия, характеризующего степень соответствия квалификационной характеристике, максимально, т.е. удовлетворяющие условиям: . Оптимальным для состояния  будет решение, удовлетворяющее условию , где .                                  

Целевая функция является аддитивной от показателя эффективности каждого шага. Свойство аддитивности целевой функции выражается в том, что решение задачи зависит от решения, полученного на каждом шаге, т.е. данное значение накапливается по мере решения каждого шага. Следовательно, оптимальным решением задачи синтеза учебного плана будет являться следующее решение:  .                                                                  

 Графической интерпретацией дискретного функционирования системы учебного плана служит дискретная ситуационная сеть, пример которой представлен на рисунке 2.

Подпись: S, соответствие квалификационной характеристике
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Множеством допустимых решений является множество дисциплин, которые можно назначить из текущего состояния системы . Это множество  составляют дисциплины, не имеющие предков или все предки которых изучены, которые при этом подходят под ограничения, налагаемые на учебный план. То есть, основываясь на информации о результатах изучения дисциплин, можно предсказать набор дисциплин, изучение которых возможно в следующем семестре.

Для формирования набора дисциплин, возможных к изучению на некотором этапе учебного процесса, используется модель взаимодействия дисциплин. Связь между изученными дисциплинами и подлежащими изучению реализуется посредством матрицы коэффициентов тесноты междисциплинарных связей,         однако использование матрицы и описанных векторов непосредственно в приведенной форме невозможно. Для устранения неопределенности в интерпретации значений матричных переменных необходимо транспонировать и нормализовать матрицу коэффициентов междисциплинарных связей, результатом такого преобразования является матрица:

.          (8)

 

Очевидно, что в такой интерпретации достаточно просто, не прилагая дополнительных усилий, идентифицировать переход системы в следующее состояние:

 

,                                                       (9)

 

где- вектор текущих результатов обучения,  - вектор использования полученных квалификационных характеристик.

Используя предложенную модель взаимодействия дисциплин, возможно в предположении изученности некоторых дисциплин управлять процессом обучения посредством формирования новой индивидуальной траектории обучения, рассматривая ее как модель следующего состояния системы учебного плана, то есть, задавая значения элементов вектора, исследовать возможные значения параметров вектора .

Достаточно важным фактором, влияющим на эффективность обучения, но не формализованным в нормативных документах, является забывание. Значения коэффициента забывания для каждого обучаемого определяются апостериорно на основе показателей рейтинговой системы контроля знаний обучаемых, функция забывания имеет вид гиперболической зависимости , где N0 – число элементарных знаний, предполагаемых к усвоению, N – число усвоенных элементов тезауруса дисциплины.

Для реализации функции учета и контроля, а также установления набора дисциплин, обязательных к изучению, разработана модель представления информации об изученных дисциплинах, которая позволяет не только формализовать имеющиеся данные, но и адекватно управлять процессом формирования траектории обучения.

Пусть Spi, i=1..k, – некоторая специальность, соответственно spij – набор специализаций, возможных для конкретной специальности Spi. Причем количество специализаций для различных специальностей, в общем случае, может быть различным. Пусть также заданы наборы всех дисциплин, обязательных к изучению для специальности и специализации. В зависимости от продолжительности ti изучения дисциплины функцию реализации можно представить как

 

.                     (10)

 

Для всего набора дисциплин модель управления состоит из суммы дисциплин, изучаемых последовательно во времени

 

.                                                    (11)

 

Длительности изучения дисциплин индивидуально каждым обучаемым зависят от многих факторов и являются практически случайными величинами. Заменив  ее математическим ожиданием , получено

 

.                                                     (12)

 

Основываясь на полученных моделях, можно определить временной интервал, необходимый для изучения обязательных дисциплин, таким образом обосновать минимальное время, необходимое для окончания обучения.

Используя модели времени, функции реализации и модели междисциплинарных связей, дисциплины образуют упорядоченный набор элементов учебного плана, размещаемый во временном контексте в структуре учебного плана. Ограничения сроков обучения налагают на полученный допустимый вариант учебного плана (с позиции непротиворечивости) требование непревышения временного интервала свершения конечного события.

При соответствии длины критического пути требованиям к интервалу обучения в целом оптимизация сетевого графика не требуется, однако зачастую междисциплинарные связи не позволяют сформировать последовательность, удовлетворяющую временным ограничениям.

Следовательно, необходимо применять модели и методы оптимизации сетевого графика для размещения дисциплин в ограниченные сроки изучения с минимальными несоответствиями принципам обучения. Можно определить продукционные правила, позволяющие организовать параллельное изучение дисциплин, в зависимости от значений коэффициентов тесноты междисциплинарной связи:

-       если , параллельное изучение дисциплин очевидно;

-       если , параллельное изучение дисциплин дает оптимальный результат;

-       если , параллельное изучение дисциплин нежелательно, но возможно в критическом случае;

-       если , дисциплины изучаются строго последовательно.

Для реализации машинной обработки данных разработаны логическая, семантическая и фреймовая модели представления знаний автоматизированной системы поддержки принятия решения. Семантика учебного плана предполагает разделение его на структурные единицы, взаимозависимые посредством дифференциации и интеграции дисциплин в единую систему формирования квалификационной характеристики обучаемого. В рамках семантической модели траектория обучения может быть представлена следующими соотношениями:

 

 .                                            (13)

В результате проведенного анализа предметной области получена инфологическая модель разрабатываемой системы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Основываясь на разработанных моделях и строя на них концепцию формирования индивидуальной траектории, можно реализовать синтез автоматизированной системы формирования индивидуального учебного плана. Индивидуальная траектория обучения, в отличие от типового учебного плана, характеризуется следующими свойствами: уникальность; отсутствие оптимальности; динамичность; неполнота описания; организационная система.

Концептуально система, позволяющая учесть описанные особенности и применить разработанные модели и методы к решению задачи формирования индивидуальной траектории обучения, есть система поддержки принятия решения, основные составляющие которой приведены на рисунке 4.

 

 

 

 

Подпись: Экстраполятор
Y
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Для реализации возможности формирования исходного множества альтернативных решений в системе производится сбор информации, как нормативной, так и экспертных оценок. Затем подсистемой обработки экспертных оценок вычисляется согласованность мнений экспертов и уровень их компетентности, позволяющий в случае несогласованности отсеять недостоверные данные. Результатом функционирования подсистемы является также матрица коэффициентов тесноты межпредметных связей.

Формирование исходного множества альтернатив производится с использованием модели взаимодействия дисциплин, затем реализуется выбор дисциплин, подлежащих изучению в последующие семестры. Использование временной логики и модели функции реализации позволяет сформировать допустимый учебный план, являющийся логически непротиворечивой последовательностью изучения дисциплин.

Оптимизировав полученное решение, с учетом ограничений учебного плана и временных интервалов обучения, система формирует оптимальную индивидуальную траекторию обучения, позволяющую удовлетворить требования квалификационной характеристики. В дальнейшем возможно изменение полученной траектории в условиях закрытого семестра обучения.

  Пользователями системы являются обучаемые, эдвайзеры, тьюторы, регистраторы. Разграничение прав доступа и изменения данных производится на основании функциональных обязанностей и уровней управления учебным процессом.

Информационные потоки системы определяются должностными обязанностями и нормативными документами ВУЗа, на основе которых разрабатывается информационная модель системы, позволяющая как задать принцип движения информации в системе, так и разграничить права пользователей. Информационные потоки, определяющие функционирование системы формирования траектории обучения, в соответствии с рисунком 5.

Подпись: Учебно-методическая службаПодпись: Офис регистраторовПодпись: Хранилище данных
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Выводы

По результатам проведенного диссертационного исследования можно сделать следующие выводы:

1.     Проведенный анализ показал, что учебный план является определяющей составной частью учебного процесса, позволяющей достичь цели образовательного процесса. В процессе обучения происходит трансформация свойств объекта обучения, а это влечет возможные изменения траектории обучения, требующие формирования нового учебного плана, удовлетворяющего требованиям логической непротиворечивости  и ограничениям учебного плана. Кроме того, любой экземпляр учебного плана должен обеспечивать достижение цели обучения – квалификационной характеристики.

2.     Анализ существующей практики синтеза учебного плана показал, что в  настоящее время при решении задачи формирования учебного плана чаще всего используются методы и модели, основанные лишь на экспертных оценках, что не позволяет своевременно модифицировать учебный план с целью адаптации к учебному процессу.

3.     Структура учебного плана обуславливает применение методов исследования сложных систем. Среди рассмотренных методов и подходов математического и информационного моделирования сложных систем выделены следующие: рассмотрены модели представления знаний, позволяющие представлять информацию и методы ее обработки для последующей автоматизации вычислительных процессов; выделены модели дискретных ситуационных сетей для реализации возможности управления параметрами учебного плана, модели времени и функции реализации для применения методов сетевого планирования, балансовые модели для прогнозирования показателей обучения, позволяющие избежать необходимости проведения экспериментов с реальными объектами.

4.     Представлена информационная схема учебного плана, выявившая объемность и сложность решения поставленной задачи. Разработана математическая модель дискретной ситуационной сети, основным достоинством которой является возможность идентификации состояния объектов сети и их размещения в узлах сети.

5.      Модели времени в задаче формирования учебного плана предоставляют возможность осуществить переход от формальной структуры учебного плана к реальному процессу обучения. Внедрение различного вида отношений в рамках модели времени служит средством обеспечения логической непротиворечивости учебного плана и позволяет на основе формализованных знаний формировать заключения о возможном размещении объектов в структуре учебного плана.

6.     Модель междисциплинарных связей позволяет корректировать процесс обучения с целью формирования последовательности дисциплин, приводящей к оптимальному результату их изучения, а также реализующая возможность обучения с использованием системного подхода к решению поставленных задач.

7.     Посредством применения модели  функции реализации устанавливается возможность применения моделей и методов сетевого планирования к решению задачи синтеза учебного плана, кроме того, реализуется изучение обязательных дисциплин.

8.     В целях структурирования и достижения понимания семантической составляющей учебного плана предложены модели представления знаний учебного плана. Семантическая модель представления знаний организует внутреннюю целостность понятий и элементов учебного плана, позволяет проследить их связность и взаимозависимость. Фреймовая модель, в свою очередь, устанавливает иерархическую структуру учебного плана и формализует метод заимствования свойств объектов, а также представляет знания учебного плана в доступном виде.

9.     Разработанная информационная система позволяет реализовать машинную обработку данных и знаний. Приведена концепция и технология формирования индивидуального учебного плана, содержащие принципы и основные положения функционирования системы. Разработанные функциональная и концептуальная модели информационной системы описывают функциональные блоки, а также основные сущности систем с их параметрами и взаимосвязями. Обоснованы выбор структур данных и типов шкал, используемых при функционировании системы.

Основными итогами работы можно считать разработанные математические модели учебного плана, модели управления процессом обучения, модели функционирования автоматизированной системы.

 

Список опубликованных работ по теме диссертации

 

1.     Куликов В.П., Лаптева Е.В. О преподавании информатики студентам дистанционной формы обучения // Материалы международной конференции «Национальные системы высшего образования в условиях глобализации». - Петропавловск, 2001 г., с. 25-27.

2.     Кутузова Е.С., Лаптева Е.В. Новые подходы к формированию рабочих учебных планов // Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы высшей школы в третьем тысячелетии». - Петропавловск, 2002 г., с. 58-63.

3.     Мутанов Г.М., Лаптева Е.В. К вопросу моделирования процесса обучения // Вестник ВКГТУ им. Д.Серикбаева. – Усть-Каменогорск, 2004 - №1, с. 85-90.

4.     Лаптева Е.В., Джемурзинов Р.Б., Мухаметжанова А.Т., Хабибулин Д.Р.  Автоматизация составления индивидуальной траектории обучения // Материалы V Республиканской научно-технической студенческой конференции «Студент и наука: творчество, перспективы, инновации». - Усть-Каменогорск, 2005, с. 107-110.

5.     Лаптева Е.В., Мухаметжанова А.Т. К вопросу оценки междисциплинарных связей // Материалы V Республиканской научно-технической студенческой конференции «Студент и наука: творчество, перспективы, инновации». - Усть-Каменогорск, 2005, с. 118-121.

6.     Мутанов Г.М., Лаптева Е.В. Некоторые вопросы разработки автоматизированной системы формирования индивидуальной траектории обучения // Материалы международной научной конференции «Состояние, проблемы и перспективы информатизации в Республике Казахстан»  - Усть-Каменогорск, 2005, с. 78-85.

7.     Лаптева Е.В. Выбор структуры данных информационной системы ИТО // Материалы научно-практической конференции «Современные научные достижения -2006» - Уральск, 2006г., с. 13-16.

8.     Лаптева Е.В. Методы формирования учебного плана // Вестник ВКГТУ им. Д.Серикбаева. – Усть-Каменогорск, 2006 - №4, с. 131-135.

9.     Мутанов Г.М., Лаптева Е.В. Применение методов сетевого планирования к решению задачи формирования учебного плана // Вестник КазГАСА – Алматы, 2006, №4, с. 187-191.

10. Лаптева Е.В. Модели ситуационного управления в решении задачи формирования учебного плана // Вестник ВКГТУ им. Д.Серикбаева. – Усть-Каменогорск, 2007 - №1, с. 115-121.


ТҮЙІНДЕМЕ

 

Лаптева Евгения Владимировна

 

ОҚЫТУДЫҢ ЖЕКЕ ТРАЕКТОРИЯСЫН ҚАЛЫПТАСТЫРУ КЕЗІНДЕ ШЕШІМ ҚАБЫЛДАУДЫ ҚОЛДАУДЫҢ АВТОМАТТАНДЫРЫЛҒАН  ЖҮЙЕСІН ӘЗІРЛЕУ

Техникалық ғылымдар кандидаты ғылыми дәрежесін алу диссертациясы

05.13.10 – Әлеуметтік және экономикалық жүйелерде басқару

 

Ұлттық білім беру бағдарламаларын халықаралық таныту, білім беру ұйымдары оқушыларының және профессорлық-оқытушылық құрамының икемділігін қамтамасыз ету, сондай-ақ білім сапасын көтеру және Қазақстан Республикасындағы жоғарғы және жоғарғы оқу орнынан кейінгі кәсіби білімнің барлық деңгейлерінің және сатыларының сабақтастық мираскерлігін қамтамасыз ету мақсатында мамандарды дайындау елеулі артықшылықтары: оқытудың икемділігі, әрбір оқушыға жеке көзқарас, бір уақытта біреуден артық мамандық алу мүмкіндігі, оқыту мерзімдерінің шектелмеушілігі және т.б. бар оқытудың бірыңғай несиелік жүйесі бойынша жүргізіледі. Сонымен қатар оқытудың желілік емес жүйесі оқу процесін оқытудың бірінші кезеңінен бастап жоспарлауға жеке ұстанымды талап етеді.

Осылайша, жұмыстың көкейтестілігі Қазақстан Республикасының білім жүйесін реформалаумен, жоғарғы білім философиясын және оны алудың технологиясын өзгертуді жорамалдайтын оқытудың жаңа, желілік емес технологиясына, атап айтқанда: сыртқы ортаға жоғары икемділікке және ілтипатшылдыққа, жаңа техникалық мүмкіндіктерді пайдалана отырып, оқу процесін қарқындатушылыққа және жекелендіруге өтумен шартталған. Оқытудың жеке траекториясын қалыптастырудың автоматтандырылған жүйесін енгізу ғылымның әр түрлі салаларындағы мамандардың білімін жүйелендіруге, оқу процесінің синтезіне ғылым көзқарасты қолдануға, оқу процесін басқару тиімділігін көтеруге мүмкіндік береді.

Диссертациялық жұмыстың мақсаты оқу процесін басқару және оқытудың желілік емес жүйесін енгізу тиімділігін көтеруге, оқытуды жекелендіру және оның жүйелігі қағидаларын іске асыруға мүмкіндік беретін оқытудың жеке траекториясын қалыптастыру үлгілерін және әдістерін әзірлеу болып табылады.

Жұмыс идеясы оқытудың жеке траекториясын қалыптастыру міндеттерін шешуге жағдайлық басқару және математикалық үлгілер теориясының әдістерін пайдалануда болып табылады. Мақсатқа жету үшін жұмыста келесі міндеттер қойылып, шешілген:

-       оқу жоспарының барлық пәндерінің мазмұнын ЖОО-да маманды дайындау мазмұнын кері байланыс, баламалық және ықтималды болжау қағидаларына сәйкес құрылымды серпінді түрде өзгертуші органикалық тұтас жүйеге ғылыми-негізді біріктіру әдістері әзірленген;

-       оқыту нәтижелерінің сапа көрсеткіштерін оңтайландыратын оқу процесін регламенттеу шегінде оқытудың жеке траекториясын синтездеу міндетін шешуге арналған оқытудың несиелік технологиясы кезінде оңтайлы оқу жоспарын қалыптастырудың математикалық үлгілері әзірленген;

-       жеке траекторияны қалыптастыру тұжырымдамасын іске асырушы және жол берілетін шешімдердің көбісінен ең жақсы баламалардың көпшелерін бөлектеуге мүмкіндік беретін оқытудың жеке траекториясын қалыптастыру кезінде шешім қабылдауды қолдаудың интерактивті жүйесінің үлгілері әзірленген;

-       жүйедегі өтпелі процестің уақытша үзілуінің оңтайлылығын табу мақсатында шешім қабылдауды қолдау жүйесінің қызмет жасау тиімділігін талдау және бағалау жүргізілген.

Диссертациялық жұмыстың негізгі нәтижелері:

-       оқу жоспары синтезінің тәжірибесін талдау жүргізілген, жүйелік ұстаным шегінде  басқару міндеттерін шешуге жүйе мақсаттарына қол жеткізудегі оқу жоспарының ролін белгілеуге мүмкіндік беретін оқу процесінің сатылы үлгісі анықталған, оқу жоспарының құрылымы мен мазмұны қарастырылған;

-       желілік жоспарлау әдістерін пайдалануға арналған оқу жоспары, уақыт үлгісін және іске асыру функциялары параметрлерін басқару мүмкіндігін іске асыру үшін дискреттік жағдайлық желілер моделі, нақты объектілермен сынауды жүргізу қажеттілігін болдырмауға мүмкіндік беретін оқыту көрсеткіштерін болжау үшін баланстық үлгілер  бөлінген;

-       алдыға қойылған міндетті шешудің көлемділігі мен күрделілігін анықтайтын оқу жоспары күйінің функционалдық сызбанұсқасы ұсынылған; оқу жоспарының семантикалық құрамын құрылымдау және оны түсінуге қол жеткізу мақсатында оқу жоспары білімін ұсынудың қисындық, семантикалық және фреймдік үлгілері ұсынылған;

-       мәліметтерді білімді машинкалық өңдеуді іске асыруға мүмкіндік беретін ақпараттық жүйе әзірленген, жүйенің қызмет етуінің қағидалары мен негізгі ережелерінен тұратын жеке оқу жоспарын қалыптастыру тұжырымдамасы мен технологиясы келтірілген, функционалдық блоктарды, сондай-ақ жүйелердің параметрлерімен және өзара байланыстарымен бірге жүйенің негізгі маңызын сипаттайтын ақпараттық жүйенің функционалдық және тұжырымдамалық үлгілері әзірленген.

Әзірленген оқу жоспары туралы білімді ұсыну үлгілерін және оқу процесін басқару үлгілерін жұмыстың негізгі қорытындылары деп есептеуге болады. Алынған ғылыми нәтижелер Манаш Қозыбаев атындағы Солтүстік Қазақстан мемлекеттік университетінің оқу процесіне енгізілген.


RESUME

Of

Lapteva Yevgueniya Vladimirovna 

 

DEVELOPMENT OF AUTOMATIC SYSTEM

OF DECISION MAKING SUPPORT PROCESS WITH FORMATION

OF INDIVIDUAL TRACK OF EDUCATION

Dissertation presented for scientific degree of candidate of technical science

05.13.10 – Management in social and economical systems

 

With the purposes of international recognition of the national education programs, establishing mobility of students and faculty, improving quality of education and assuring continuity of all levels of graduate and post-graduate education in the Republic of Kazakhstan, there was implemented an integrated credit system for education of future specialists which has significant advantages, such as:  flexibility of education, individual approach to each student, opportunity to receive more than one major at a time, unlimited time frames for education, etc.  At the same time, non-linear system of education requires intellectual approach to the educational process planning from the very first stage. 

Thus, actuality of the thesis is explained by reformation of the educational system in the Republic of Kazakhstan, transition to a new non-linear scheme of education which assumes changing of the philosophy of the higher education and the process of receiving it, which is: larger flexibility and reflectivity to the external environment, intensification and individualization of the educational process with utilization of new technical opportunities.  Implementation of automation system of formation of individual track of education allows systematization of knowledge of specialists in different areas of science, applying scientific approach to the synthesis of educational plan, increasing effectiveness of the educational process management.  

The purpose of the dissertational thesis is development of models and methods of formation of individual rack of education which allows improving of effectiveness of educational process management and implementation of non-linear system of education, realize principles of individualization in the system of education. 

Idea of the thesis is to apply methods of theory of situational management and mathematical models to the decision of a problem of formation of individual track of education.  To reach this goal, the thesis determines and solves the following problems:

-       development of methods of scientifically approved integration of all disciplines of educational plan into organically holistic system of specialists’ training in universities which dynamically changes the structure following the principles of reverse connection, adequacy and possibility of forecasting;

-       development of mathematical models of formation of optimum educational plan in credit system which must solve the problem of synthesis of individual track of education in the frames of regulation of educational process, which optimize quality indicators of the results of education;

-       development of models of interactive system of decision making process support at the formation of individual track of education, which implement a concept of formation of individual track and allow determination of the best alternatives from the numerous possible solutions;

-       analysis and evaluation of effectiveness of functioning of the system of decision making process support to determine optimum time gap of the system transitional process. 

Main results of the dissertational thesis:

-       performed analysis of the existing practice of synthesis of educational plan, determined hierarchical model of educational process in the frames of systematic approach to problems solution which can determine the role of educational plan in achieving the goal of the system, considered the structure and content of educational plan;

-       determined models of discreet situational networks for realization of possibility of managing of educational plan parameters, models of time and functions of realization for application of network planning methods, balance models for forecasting of educational parameters which allow avoiding necessity to perform experiments with real objects;

-       presented functional schemes of educational plan condition which showed volume and complexity of solution of a determined task; with the purposes of structuring and achieving agreement of semantic part of educational plan, offered logical, semantic, and framed models of educational plan knowledge presentation;

-       developed an informational system which allows performing computer processing of data and knowledge, brought a concept and technology of formation of individual educational plan which include principles and main provisions of the system functioning, developed functional and concept models of informational system which describe functional blocks and the main ideas of the systems with their parameters and interconnections.

Main results of the work are the models of presenting the knowledge about educational plan and models of educational process management. Received scientific results were implemented into educational process of North Kazakhstan State University named after Manash Kozybayev.