3 ВВЕДЕНИЕ
* Актуальность работы
В настоящее время в России большое внимание уделяется реструктуризации высшей школы. Создана необходимая законодательная база (прежде всего, это Гражданский кодекс, закон об образовании, закон о высшем и послевузовском образовании, типовое положение о вузе и т.д.).
Высшее учебное заведение (вуз) - это учреждение с наивысшим суммарным интеллектом работников. Такая организация должна работать очень рационально, стремясь к достижению поставленных целей. Практика показывает, что вуз - это сложнейшая организация, где одни решения принимаются коллективно, другие индивидуально. В результате эти решения ^ отклоняются от оптимального варианта, т.к. постоянно проявляются
отпечаток личной заинтересованности работников, неспособность предвидеть в полной мере последствия принимаемых решений, поэтому систему организации учебного процесса в техническом университете необходимо рассматривать как многосвязный объект управления.
На организацию учебного процесса оказывает влияние ряд факторов, которые могут существенно влиять на течение процесса. Их изучение и систематический контроль будут способствовать совершенствованию организации учебного процесса в техническом университете. Исследования показывают, что к настоящему времени объем информации увеличивается в 4 несколько раз быстрее, чем человек успевает завершить очередной этап
своего образования. В связи с этим необходимо уделять особое внимание системе организации учебного процесса, включая экзаменационную сессию и все промежуточные этапы контроля.
Модель системы организации учебного процесса должна иллюстрировать динамику показателей системы образования, интерпретировать статистические данные, прогнозировать развитие, выяснять влияние принимаемых решений на будущее развитие. Одним из
4
важнейших условий моделирования учебного процесса, его оптимизации является создание отношений управляемого воздействия между учебной и обучающей сторонами. В любом учебном процессе происходит воздействие обучающей стороны на обучаемых.
Учебный процесс в техническом университете - сложная система, основанная на качественных и количественных подходах к уровню образования студентов.
Вопросам организации учебного процесса в условиях централизованного планирования посвящены работы С.И.Архангельского, В.Е.Комарова, А.Е.Дайновского, Д.И.Чупрунова, Е.Н.Жильцова, Г.М.Эйдлиной и др., которые позволяют судить о том, что проблеме организации учебного процесса уделяется большое внимание.
Вопросам качества подготовки специалистов в вузах уделено большое внимание в работах таких отечественных и зарубежных ученых, как Н.А.Селезнева, А.Н.Субетто, И.Н.Бородулин, В.И.Звойников, И.А.Зимняя, В.Г.Казанович, Г.П.Савельева и др.
Однако анализ литературных источников позволил установить, что существующая система организации учебного процесса в техническом университете, модели и методы оценки эффективности применения и управления не удовлетворяют современным требованиям.
Сегодня во всех сферах деятельности в самые короткие промежутки времени происходят кардинальные изменения, это в полной мере касается и высшего образования.
Новые задачи, стоящие перед высшей школой, ее непрерывное развитие предъявляют к учебному процессу возрастающие требования по части совершенствования его содержания, форм и методов.
Учитывая вышеизложенное, можно сказать, что развитие исследований в области организации учебного процесса, создание новых методов, форм, приемов и режимов обучения, связанных с принципиальными изменениями в образовательной среде, является актуальной задачей.
5
Цель диссертационной работы
Целью диссертационного исследования является моделирование систем организации учебного процесса в техническом университете для совершенствования организации контроля на всех этапах учебного процесса, включая экзаменационную сессию и создание методов анализа и обработки данных, позволяющих делать научно-обоснованные выводы и рекомендации.
Основные задачи диссертационной работы К основным задачам диссертационной работы относятся: 1. Анализ и обоснование формализованного метода исследования организации учебного процесса.
2. Разработка математической модели организации учебного процесса.
3. Выявление факторов, оказывающих влияние на систему организации учебного процесса.
4. Разработка математической модели оптимизации основных этапов организации учебного процесса, представляющую собой одну из задач линейного программирования.
5. Разработка на основе построенной модели и ее анализа этапов контроля и рекомендаций по улучшению организации учебного процесса.
Методы исследования
В процессе разработки математической модели организации учебного процесса использовались методы теории графов и линейной алгебры. Для выявления факторов, оказывающих влияние на систему организации учебного процесса, применяется метод экспертных оценок. При разработке методики контроля за качеством обучения студентов использовались методы математической статистики, методики оптимизации учебного процесса -методы линейного программирования.
6
Приведенные модели реализованы в соответствующем программном обеспечении и апробированы в численном эксперименте. В качестве программной среды были использованы Maple 7.0 и Matlab 6.1.
Научная новизна Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1. Учебный процесс был представлен в виде структурного графа, позволяющего анализировать взаимосвязи между различными параметрами в той или иной степени влияющих на обучение студентов в высшем учебном заведении.
2. На основе построенного графа была получена математическая модель организации учебного процесса в виде системы линейных алгебраических уравнений, в качестве коэффициентов которой выступают весовые показатели параметров учебного процесса.
3. С помощью методов математической статистики найдены среднестатистические показатели, влияющие на качество обучения.
4. Разработана методика выявления факторов, наиболее влияющих на учебный процесс.
5. Разработаны алгоритмы для контроля качества обучения и для повышения уровня образования, основанные на многоцелевой оптимизации , и получены практические рекомендации по их применению.
Положения, выносимые на защиту
постановка задачи контроля и улучшения образовательного процесса;
результаты исследования существующих методов контроля и оптимального процесса обучения в высшем учебном заведении;
обоснование применения метода структурных графов для построения математической модели учебного процесса;
7
математическая модель организации учебного процесса как многофакторного, сложного, многосвязного объекта управления и алгоритмы ее исследования;
алгоритм определения уровня обучения на всех этапах учебного процесса, начиная от поступления и до его завершения;
методика выявления факторов, наиболее влияющих на учебный процесс;
алгоритм повышения уровня образования, основанный на многоцелевой оптимизации;
тестирование разработанных алгоритмов по контролю и улучшению учебного процесса на примере первой экзаменационной сессии механического факультета.
Практическая значимость
Исследования автора выполнялись в рамках госбюджетной тематики «Топологические методы идентификации и синтеза систем управления многосвязными объектами» (код ГРНТИ 27.19.19), выполненной в Братском государственном техническом университете по направлению «Теория, методы и средства автоматизированных систем переработки информации в управлении».
Предложенные автором рекомендации позволили усовершенствовать систему организации учебного процесса в Восточно-Сибирском институте МВД России. В частности, для выявления качественных показателей, влияющих на организацию учебного процесса, был использован предложенный автором метод экспертных оценок.
По предложенной диссертантом методике выявлены факторы, оказывающие наибольшее внимание на организацию учебного процесса, что позволило оптимизировать и усовершенствовать существующую в институте систему планирования и контроля учебного процесса.
8
Настоящие исследования служат основой для дальнейшего развития методологического аппарата по отслеживанию тенденций изменений в учебном процессе. Теоретические и практические результаты, полученные в работе, могут быть использованы при чтении курсов: «Математическое моделирование», «Теория автоматического управления», «Педагогика».
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на международных, всероссийских и межрегиональных научно-методических конференциях (гг. Москва, Пенза, Бийск, Братск). В целом работа докладывалась на семинаре Братского государственного технического университета, на семинаре кафедры Прикладной математики и информатики Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета под руководством доктора физико-математических наук, профессора Вагера В.Г., а также в Российском государственном педагогическом университете им.А.И.Герцена(г.Санкт-Петербург).
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных трудов.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 78 наименований и трех приложений. Общий объем диссертации ^,43'' страницы7 машинописного текста, включая сч?рисункрв^ >у таблиц.
Аннотация диссертационной работы по главам
В первой главе проведен обзор и анализ литературных источников, который позволил установить, что существующая система организации учебного процесса в техническом университете, модели и методы оценки эффективности применения и управления не удовлетворяют современным
9
требованиям. А также проведен подробный анализ системы организации учебного процесса в техническом университете.
Во второй главе разработан С-граф учебного процесса, на основе которого получена математическая модель, представляющая собой систему линейных алгебраических уравнений, которая послужила теоретической основой для разработки методов оценки качества обучения и методов оптимизации учебного процесса.
В третьей главе разработан метод оценки качества учебного процесса на конкретном этапе обучения, основанный на сопоставлении среднего балла, полученного за длительный промежуток времени (10 лет) исследования учебного процесса и среднего балла контролируемого этапа. Подобран комплекс методов для определения значимости отклонения среднего балла контролируемого этапа от среднестатистического среднего балла. Используя метод экспертных оценок, были проанализированы показатели качества всех этапов семестра, установлена взаимосвязь между качественными признаками, не являющимися численно измеримыми, и количественными признаками. Разработана методика выявления факторов, наиболее влияющих на учебный процесс в техническом университете, позволившая установить комбинацию факторов, влияющих на каждый отдельный экзамен. Разработан алгоритм контроля за качеством учебного процесса, алгоритм оптимизации учебного процесса с учетом факторов, оказывающих наибольшее влияние на обучение студентов.
В четвертой главе по данным исследования проведена апробация разработанных методов контроля качества обучения и улучшения учебного процесса на конкретном факультете, показавшая возможность применения этих методов.
10
ГЛАВА 1. ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА В ВЫСШИХ
УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ
1.1. Анализ методов организации и контроля учебного процесса в
высших учебных заведениях.
Анализ практической деятельности преподавателей показывает, что к настоящему времени объем информации в любой области знаний увеличивается в несколько раз быстрее, чем человек успевает завершить очередной этап своего образования. Получение и хранение информации достигло высочайшего уровня, пользование ею доступно каждому студенту. Современному специалисту необходимо уметь находить, отбирать, систематизировать и целенаправленно использовать любую информацию. В связи с этим необходимо принципиально изменить подходы к предметному обучению.
Образование относится к числу тех реальных явлений и процессов общественной жизни, которые привлекают пристальное внимание представителей социальных и гуманитарных наук. Став реально массовым, почти всеобщим, образование превратилось в отдельную отрасль духовного производства, продемонстрировав вместе с тем свою жесткую необходимость и возрастающее значение для развития материального производства.
Решению задач моделирования учебного процесса, а именно повышения качества подготовки специалистов высших учебных заведений, уделено большое внимание в работах таких отечественных и зарубежных ученых, как В.И. Звонников, И.А. Зимняя, Архангельского СИ., Комарова В.Е., Бородулина И.Н., Звонникова В.И., Селезневой Н.А., Поташника М.М., А Новикова, и т.д. [38, 39, 49, 51]
При принятии управленческих решений с целью эффективной организации учебного процесса предлагаются разные системы и методы
11
оценки уровня подготовки обучаемых. В работах известных ученых Соловьева В.П., Кочетова А.И. и т.д. рассматриваются системы управления качеством образования в вузах, применяемые с 1997 года в Московском государственном университете стали и сплавов (МИСиС), "проблема качества подготовки кадров в период перехода к рыночным отношениям стала весьма острой в силу следующих причин:
- ликвидация государственного распределения выпускников вузов;
- дефицит специалистов, способных работать при рыночных отношениях, при количественной избыточности рынка традиционных специалистов;
- неустойчивый спрос на специалистов со стороны потребителей;
- снижение мотивации к овладению техническими знаниями и приобретению инженерной профессии;
- сокращение госбюджетного финансирования образовательной и научной деятельности;
- признание автономности вузов."
Анализ учебного процесса в вузе показал, что он имеет много общего с любым производственным процессом, но в нем есть и принцип отличия. Достаточно обширно эта проблема представлена в работах Соловьев В.П., Кочетов А.И., Тишин Е.Ю., Плотников Е.В., где предлагается сравнить деятельность вуза в целом с деятельностью промышленного предприятия: "деятельность вуза существенно отличается от деятельности промышленных предприятий, тем, что её объектом является человек".
В работе Селезневой Н.А. рассматривается подход к уровню качества учебного процесса в высших учебных заведениях с позиции комплексной и системной оценки [48,49, 51,71]
Вопросам организации учебного процесса в условиях централизованного планирования посвящены работы Архангельского СИ., Комарова В.Е., Дальновского А.Е., Чупруновой Д.И. и др. Качеству
12
подготовки специалистов в последнее время уделяется пристальное внимание. Этой проблеме посвящены работы Прохорова О.А. Горленко, Н.О. Радокова и др.
Наиболее лаконичное и содержательное толкование качества учебного процесса предложено в работе [49] "Управление качеством образования". В соответствии с предложенным подходом предлагается рассматривать качество образования на всех уровнях как взаимосвязанную систему. Описывается организационный механизм управление качеством образования.
Однако, анализ литературных источников показал, что проблема качества и организации учебного процесса в высших учебных заведениях еще не достаточно изучена и требует более глубоких исследований.
Учебный процесс в техническом университете — это сложная система, основанная на качественных и количественных подходах к уровню образования студентов [49]. Рост числа исследований, выполненных в качественной стратегии, стимулирует дискуссии о преимуществах и недостатках количественного и качественного подходов. Качественные данные обозначают предмет исследования, количественные - показывают, насколько сильно он проявлен в объекте. Несмотря на то, что методология анализа качественных данных в системе высшего образования применяется все чаще, такая практика до сих пор не является общепринятой.
Организация учебного процесса в техническом вузе осуществляется на основе следующих нормативных документов: единый государственный стандарт, на основе которого составляются рабочие программы; учебный план; график учебного процесса; график прохождения учебных дисциплин.
Студенты, обучающиеся на первом курсе технического университета, проходят теоретический и практический курсы обучения по целому ряду учебных дисциплин. В процессе обучения студенты должны овладеть теоретическими и практическими знаниями и навыками согласно учебному плану данной специальности.
13
Исходя из единого образовательного стандарта, все дисциплины, входящие в учебный план имеют контрольные точки. В зависимости от количества прочитанных преподавателем часов, объемом учебной нагрузки по данной дисциплине, освоение студентом той или иной дисциплины заканчивается зачетом или экзаменом.
Сегодня учебные предметы должны рассматриваться не только с точки зрения определенного объема знаний, но и с точки зрения методов последовательного получения конкретной информации. Новая образовательная ситуация требует иного подхода к проблеме качественного обучения. Построение учебных курсов должно рассматриваться как кибернетическая задача (планирование информационных потоков), ^, прогнозирование, коррекция, становление и развитие личности, построение
новых режимов функционирования и режимов управления педагогической системой.
Решение поставленной задачи возможно при условии принципиальных изменений в обучающей среде (методов, форм, приемов, режимов обучения).
При обучении происходит взаимодействие преподавателей и студента, студентов друг с другом. Процесс образования протекает в определенных организационных формах с привлечением различных средств образования.
Структура учебного процесса представлена на рис. 1.1.
Планирование учебных занятий осуществляется учебным управлением 4* (УУ) в следующей последовательности:
- составление линейного графика учебных занятий университета;
- расчет объема учебных поручений кафедр;
- составление рабочих планов занятий и извещений кафедрам об учебных поручениях;
- составление расписания учебных занятий.
График учебных занятий составляется учебным управлением на основании рабочих учебных планов. После согласования проекта с деканами
14
факультетов график учебных занятий утверждается, размножается и рассылается в структурные подразделения и на кафедры.
Учебный процесс
г г
Теоретический курс обучения Практический курс обучения Самостоятельная работа студентов
?
Накопление теоретических знаний и получение практических навыков
Рис. 1.1. Структура учебного процесса
На основании утвержденного графика учебных занятий и рабочих учебных планов учебным управлением рассчитываются объемы учебных поручений кафедр. Рассчитанные объемы учебных поручений направляются для согласования на соответствующие кафедры.
После согласования объема учебных поручений кафедр отделом УУ составляются рабочие планы занятий для каждой учебной группы и извещения кафедрам об учебных поручениях. Рабочие планы занятий, после согласования с деканами, утверждаются начальником учебного управления.
Извещения об учебных поручениях направляются на кафедры для внесения фамилий преподавателей и, если необходимо, указаний специализированных аудиторий и учебных лабораторий.
На основании рабочих планов занятий и заполненных на кафедрах извещениях бюро расписаний составляет расписание учебных занятий для
15
каждой группы на соответствующий семестр.
Расписание учебных занятий подписывается деканом факультета и утверждается проректором по учебной работе. Технология организации учебного процесса представлена на рис. 1.2.
Нормативная документация высшей школы устанавливает систему взаимосвязанных форм контроля учебной работы студентов в течение всего учебного года. Контроль учебной работы обеспечивает успешное усвоение студентами образовательных программ читаемых дисциплин, способствует совершенствованию самостоятельной работы студентов. Аттестация проводится по всем дисциплинам учебного плана на всех курсах два раза в семестр. Аттестация проводится по четырехбальной системе: «отлично», ^ «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно». Результаты
аттестации заносятся преподавателем в аттестационную ведомость, которая сдается в деканат. Итоги аттестации обсуждаются на кафедре в конце аттестационной недели. Материалы аттестационного контроля используются:
- для оценки организации учебного процесса;
- для решения о проведении (в случае необходимости) дополнительных занятий для отстающих студентов;
- для решения вопроса о допуске студента к сдаче экзаменов в экзаменационную сессию.
Аттестация проводится на основании выполнения студентом 4' определенного объема учебной нагрузки, установленной ведущим
преподавателем. Порядок проведения аттестаций представлен на рис. 1.3.
Подразделения и должностные лица, отвечающие за организацию учебного процесса:
- ректор;
- проректор по учебной работе;
- декан факультета;
- заместитель декана по воспитательной работе;
16
начальник учебно-методического управления; начальник учебного управления; заведующий кафедрой.
Студенческая
группа
Учебно-
методическое t
управление --------> Кафедра
(УМУ) ------------> Деканат г
Учебное
управление (УУ)
1 г у
Сектор
информации Бюро
технического расписаний
обучения и
управления
Рис. 1.2. Технология организации учебного процесса на уровне факультета
Допустимый объем нагрузки для студентов установлен в государственных образовательных стандартах. Все виды учебной нагрузки не могут быть более 54 часов в неделю [22, 28]. Это включает все виды занятий и самостоятельную работу студентов. Количество учебной нагрузки в день вуз устанавливает самостоятельно. Как правило, студент имеет не более шести часов нагрузки в день.
17
--------> Процесс накопления теоретических знаний и получение практических навыков
г
Промежуточный контроль знаний студентов (аттестация)
г
--------> Процесс накопления теоретических знаний и получение практических навыков
г
Промежуточный контроль знаний студентов (аттестация)
г
Процесс накопления теоретических знаний и получение практических навыков
г
Экзаменационная сессия
Рис. 1.3. Структурная схема организации контроля знаний студентов
После окончания теоретического и практического курсов обучения, проводится зачетная неделя. В этот период студент должен сдать все установленные учебным планом зачеты, ликвидировать задолженности по аттестации знаний (контрольные, курсовые работы и др.). График сдачи зачетов преподаватели устанавливают самостоятельно, согласовывая его со студенческой группой.
Экзаменационная сессия является завершающим этапом учебного семестра. В течение сессии студент должен сдать экзамены согласно учебному плану специальности. Технологическая схема участия студентов в

 Часть из работы     Получить работу