Информатизация процесса обучение предмету «Сигналы и системы» на основе логически взаимосвязанной иерархической структуры

 

Рассматривая вопросы совершенствования качества обучения в целом, необходимо иметь в виду взаимосвязь целей, процессы и результаты обучения. Качество обучения как процесс составляет качество взаимосвязанных деятельностей преподавания и учения, протекающих в рамках организованного учебного процесса. Уровень обучения студента определяется, прежде всего, его способностью обеспечить формирование у студентов системы таких свойств знаний, как полнота, глубина, оперативность, конкретность, обобщенность, свернутость, развернутость, систематичность, осознанность, прочность, логичность.

Таким образом, качество обучения — это определенный уровень знаний и умений, умственного, нравственного и физического развития, которого достигают обучаемые на определенном этапе в соответствии с планируемыми целями [1]. Иначе говоря, образование, полученное студентом, признается качественным, если его результаты соответствуют операционально-заданным целям и спрогнозированы в зоне потенциального развития профессиональных квалификации. Цель считается заданной, если при ее формировании всегда существует механизм (средство), позволяющий проверить соответствие результата постановленной цели.

Цели могут возникать на основе взаимодействия (в большинстве случаев противоречий) между внешними и внутренними факторами (влияние межпредметных связей), так и между внутренними факторами (между разделами изучаемого предмета), существовавшими ранее и вновь возникающими находящейся в постоянном самодвижении целостности. В начале методики формирования и исследования структур целей (так называемых “деревьев целей”) базировались на сборе и обобщении опыта специалистов, накапливающих этот опыт на конкретных примерах. Большую помощь при формировании структур целей и функций и интерпретации получаемых результатов оказывает понимание закономерностей целеобразования в сложных, развивающихся системах с активными элементами, например, в высшей школе образования.

Наиболее распространенным и исследованным способам представления структур целей, является древовидная иерархическая структура. При формировании иерархической структуры целей следует учитывать ограничение возможностей оперативной памяти человека. Обычно исследователи (Гипотеза Миллера, число Колмогорова) для того чтобы человек мог сохранить представление о целостности и успевать анализировать и сравнивать выделенные части, рекомендуют представлять ему одновременно не более чем 7 ± 2 компонентов. Практически для “деревьев цели” это означает, что следует стремиться к тому, чтобы на каждом уровне иерархии число ветвей, подчиняющихся одному узлу (вершине), не превышало бы семи-девяти. Эта же рекомендация может относиться и к числу уровней иерархии в “дерево”. В настоящее время имеется формальное доказательство этой гипотезы [2].

В научной литературе качество образования (обучения) всё больше связывают с его управлением. Под управлением вообще понимается деятельность, направленная на выработку решений, организацию, контроль, регулирование объекта управления в соответствии с заданной целью, анализ и подведения итогов на основе достоверной информации [3]. Существуют достаточно большое количество определений, учёные склонны под управлением понимать воздействие на управляемую систему с целью максимального её функционирования с тем, чтобы эффективно совершать переходы в качественно новое состояние, способствующее достижению поставленных целей.

Переход к широкому внедрению профильного обучения в вузах потребовал анализа недостатков в работе вузов, осуществляющих углубленную подготовку по определенным дисциплинам и профессиональным направлениям с начала 90-х годов. Исследователи подтверждают отсутствие недостаточной высшем учреждении педагогической технологии, позволяющей структурировать учебную информацию на основе приоритетов обучающихся [4]. Под приоритетами понимаются предпочтения по различным основаниям, которые являются основополагающими при логическом структурировании учебной информации.

Как показывает проведенный анализ, сложившаяся ситуация в вузах характеризуется рядом противоречий:

          между осуществляемой модернизацией содержания высшего образования и недостаточной разработанностью педагогических технологий отбора учебной информации;

          между требованиями к пересмотру содержания высшего образования с учетом особенностей, потребностей и ценностных ориентаций личности и отсутствием теоретических обоснований ориентиров отбора учебной информации.

Эти противоречия определяют актуальность проблемы научного исследования, состоящей в следующем: какова должна быть педагогическая технология отбора и структурирования учебной информации, учитывающая образовательные потребности и индивидуальные особенности обучающегося?

На начальном этапе построения технологии управления учебным процессом необходимо выявить цели, ориентированные на повышение качества обучения дисциплины «Сигналы и системы» на основе структуризации учебной информации с учетом приоритетов обучающихся.

Комплекс задач исследования учебного процесса определяет цель построения модели обучения. Модели обучения могут строиться для следующих целей [5]:

1. Выявление функциональных, информационных и количественных зависимостей между входными факторами модели и выходными характеристиками исследуемого объекта (процесс получения знаний, умений и навыков).
2. Анализ чувствительности — установление из большого числа действующих факторов на учебный процесс тех, которые в большой степени влияют на интересы исследователя выходные характеристики.
3. Прогноз-оценка поведения объекта (обучающихся, состояние учебного процесса) при некотором предполагаемом сочетании внешних условий. Обычно задачи прогноза качество обучения являются динамическими относительно входов, и в качестве независимой (неуправляемой) переменной в них выступает время.
4. Оценка — определение, насколько хорошо исследуемый объект (учебный процесс приобретения знаний, умений и навыков) будет соответствовать некоторым критериям качество обучения.
5. Сравнение — сопоставление ограниченного числа альтернативных вариантов систем обучения или же сопоставление нескольких предлагаемых принципов или методов действий. Задача сравнения предусматривает оценку каждого варианта технологии обучения по одному или нескольким критериям качеств обучения и дальнейший выбор наилучшего.
6. Оптимизация — точное определение такого сочетания переменных управления качеством учебного процесса, при котором, обеспечивается экстремальное (максимальное или минимальное в зависимости от смысла критерия оптимальности) значение целевой функции.

Для построения математической модели объекта (учебный процесс) и управления объектом на её основе необходимо решение следующих задач:

     разработка описания реализующий функции учебных процессом как объекта исследования;

     определение взаимодействий “студент — учебный процесс — кадры (профессорско-преподавательский и учебно-вспомогательный состав) — учебные средство обучения — информационные ресурсы” в процессе функционирования;

     определение математических зависимостей между воздействиями внешней среды, параметрами и переменными изучаемого объекта, учебного процесса;

     определение экономических зависимостей и целей управления учебным процессом.

Этим задачам соответствует четыре типа моделей:

1. Функциональные модели деятельности учебного процесса, описывающие функции объекта и взаимосвязанной совокупности процессов функционирования отдельных элементов объекта;
2. Процедурные модели, описывающие порядок (процедуру) работы по выполнению различных операций исследуемого учебного процесса (методика преподавания дисциплин, деятельности профессорско-преподавательского состава, использование научной, учебно-методической информации);
3. Модели элементарных процессов образовательных систем (лекции, практические, лабораторные, семинарские, самостоятельные занятии), определяющие математические зависимости между переменными учебного процесса;
4. Стоимостные модели, определяющие зависимости между экономическими переменными и целями управления качеством обучения как объекта управления.

Для правильной формулировки целей исследования качеством обучения и дальнейшего формирования критериев целесообразно построить и проанализировать дерево целей. Его построение можно проверить различными способами [6]:

1. Используя информацию о возникновении проблемы повышения, улучшения, стабилизации, развития качество обучения, данные содержательного описания, иерархическую модель учебного процесса в вузе (дерево системы обучения), проведение генерации целей для объекта и каждого его элементов;
2. Поставим цели в соответствие элементам иерархической модели исследуемого объекта, т. е. цели распределяются по уровням иерархии и элементам дерева системы. Конкретное число уровней определяется спецификой задачи и объемом имеющейся информации;
3. Для каждого уровня иерархии последовательно снизу вверх выделяется группы зависимых между собой целей, т. е. проводится горизонтальные связи между целями;
4. Устанавливаем направленными стрелками зависимости между целями различных уровней иерархии. Таким образом, будет построено дерево целей системы, в общем случае состоящее из нескольких взаимосвязанных кустов;
5. В дальнейшем проводиться анализ полученного дерева целей для возможного его упрощения (уменьшение число целей). Анализ может заключаться в ответе на следующие вопросы:

          Есть ли цели уровней ниже уровня исследуемой системы, не имеющие связи с целями уровней исследуемой системы и выше?

          Такие цели нужно исключить либо сформулировать цели-следствия верхних уровней;

          Есть ли цели на 0-м уровне, не связанные с целями нижних уровней. Подобного рода цели при построении математических моделей нужно исключить, так как цели системы верхнего уровня должны подкрепляться целями составляющих её подсистем, либо провести дополнительные исследования, позволяющие установить их связь с целями исследуемой системы;

          Есть ли между уровнями некорректные связи? Такие связи необходимо устранить;

          Есть ли между целями лишние связи? Лишние связи необходимо устранить;

          Есть ли пропуск целей между уровнями? Этого не должно быть.

Дополнительно проведенный анализ может найти или устанавливать цель, принадлежащую между уровнями.

Помимо этих вопросов выявленные цели и взаимосвязи между ними анализируются с точки зрения логики взаимосвязи элементов в процессе функционирования. Их технической, экономической, социальной, научно-методической, кадровой осуществимости. Неосуществимые цели вычеркивают и проводят соответствующую корректировку дерева целей.

Конечные цели, оставшиеся после проведения анализа на уровне 0, являются для объекта исследования (качество системы обучения).

Целями развития, а конечные цели уровня 1 — целями стабилизации. Именно они являются основной для формирования критериев оптимальности.

В соответствии выше изложенными, на этапе технологии управления качеством обучения, ориентированные на повышение качество обучения дисциплины «Системы и системы» являются цели:

1.      Образовательные цели обучения предмета в вузе с математическим уклоном: Формирование представлений о сигналах и системах как особом способе познания реального объекта, идеях и методах, об общности её понятий и представлений. Методом декомпозиции распределяем общую цель обучения дисциплины на некоторые подцели.
2.      Развивающая цель обучения курса сигналы и системы: развитие мышления студентов на основе решения логических, комбинированных задач, задач повышенной сложности связанные с разработкой программных модулей системы управления телекоммуникационными объектами, процессами
3.      Воспитательная цель обучения курса сигналы и системы: подготовка к продолжению образования, воспитание навыков самостоятельной деятельности, развитие творческого подхода к решению нестандартных задач и другие.

На следующем этапе построения технологии управления качеством обучения проводится анализ структуры содержания обучения дисциплины сигналы и системы, с ориентацией на повышение качества предметный профессиональной подготовки студентов.

 

Литература:

 

1. Валуев С. А., Волкова В. Н., Тродов А. П. и др. Системный анализ в экономике и организации производства: Учебник для студентов, обучающихся по специальности” Экономическая информатика и АСУ”. -Л.: Политехника, 1991. — 398 с.
2. Сластенгин В. А., Исаев И. Ф., Мищенко А. И. и др. Педагогика: Учебное пособие для студентов педагогических учебных заведений. 4- е изд.. — М.: Школьная Пресса, 2002. — 512 с.
3. Волькова В. Н., Воронков В. А., Денисов А. А. и др. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи. — М.: Радио и связь, 1983.-248 с.
4. Мирошниченко И. Л. Технология приоритетно-логического структурирования учебной информации: Метод. пособие. — Глазов: ГГПИ, 2005. — 50с.
5. Иозайтис В. С., Львов Ю. А. Экономико-математическое моделирование производственных систем: Учеб. пособие для инженерно-экономич. спец. вузов. — М.: Высш. шк., 1991. — 192 с.