Автоматизированная система формирования учебных планов с процедурой вычисления кредитов

Центральным документом, определяющим содержание общепрофессиональной и профессиональной (специальной) подготовки специалиста, является учебный план. В нем реализуются основные принципы отбора предметов, их систематизация, регламентируется объем учебных дисциплин, нагрузка студента по периодам обучения, виды контроля знаний. На структуру и содержание учебного плана влияют ГОС по соответствующим направлениям и специальностям. Закон РФ «О высшем и послевузовском профессиональном образовании», инструктивные материалы Минобразования России, требования предприятий и организаций — непосредственных потребителей выпускаемых специалистов и пр.

По данным на октябрь месяц 2004 года Министерством образования разработаны государственные стандарты для 536 направлений и специальностей.

Анализ результатов набора абитуриентов в университет показывает, что спрос населения на высшее образование с каждым годом возрастает. Соответственно растет число открываемых специальностей (рис.1).

Год.

Рис. 1. Динамика количества специальностей дневной формы обучения по годам.

В Астраханском государственном университете (АГУ) осуществляется подготовка бакалавров, магистров, специалистов, но очной, очно-заочной и заочной формам обучения. Это привело к тому, что процедура контроля качества разработки учебных планов для специальностей и направлений традиционным способом стала слишком трудоемкой и длительной.

В такой ситуации единственно приемлемым решением является построение хранилища данных «АСУ-АГУ» [10]. Применение современных сетевых технологий и единого хранилища данных позволит реализовать простой механизм интеграции информации в единый информационный ресурс вуза и обеспечить возможность совместного использования информации с учетом механизма разделения доступа (в целях защиты данных) многими пользователями: администрацией вуза, преподавателями, студентами разных форм обучения, абитуриентами [53,54,55]. При этом достигается высокий уровень целостности и создаются условия для создания комплексной автоматизированной системы управления учебным процессом университета, включающей:

1. Разработку и модернизацию учебных планов по специальностям/направлениям и рабочих учебных планов на планируемый учебный год.

2. Расчет штатов профессорско-преподавательского состава университета и каждой кафедры.

3. Распределение учебной нагрузки преподавателей кафедр.

4. Формирование расписания занятий учебных групп по университету.

5. Учет промежуточной (рейтинг) и итоговой успеваемости студентов.

6. Формирование приложения к диплому.

Это позволит избежать дублирования действий и документов, существенно ускорит принятие оперативных и адекватных решений, позволит реализовать цели, способствующие повышению качества обучения, снижению затрат на организацию и управление учебным процессом, созданию региональных и межвузовских информационных систем для интенсивного обмена информационными ресурсами [56,63,69,71].

Учебные планы составляются ежегодно, и вузам предоставляется возможность корректировать в определенных пределах объемы изучаемых дисциплин, содержание и структуру образования, т. е. вузам предоставляется достаточная свобода для улучшения качества подготовки специалистов.

В стандартах учебных планов дается перечень дисциплин федерального компонента, но часы распределены только на 53% дисциплин [88]. Для распределения выделенного в государственном стандарте общего количества часов на остальные.

47% дисциплин могут быть привлечены эксперты: опытные преподаватели вуза, члены УМО. специалисты, имеющие большой стаж работы в данной области.

Интенсивное появление новых специальностей и направлений делает актуальным вопрос автоматизации формирования учебного плана н распределения часов между дисциплинами на основе мнений экспертов. [о условиям Бол о не кого процесса, в котором задействована и Россия, л о 2010 года каждая страна-участница обязана реформировать свою систему высшего образования согласно единым стандартам [92]. В вузах придется ввести две ступени образования — бакалавриат и магистратуру. Для этого необходимо разработать учебные программы, сопоставимые с программами входящих в клуб европейских вузов, и ввести единую с Европой систему оценки знаний учащихся.

Европейская система взаимозачетов ECTS (European Credit Transfer System) с каждым годом охватывает все большие пространства, как это можно заметить по хронологическим данным, представленным на рис. 2. 94].

Рис. 2. Распространение ECTS Признание результатов обучения позволяет студентам проходить часть своего обучения в вузах других стран.

В системе ECTS в качестве сравнительной характеристики трудозатрат студентов на изучение дисциплин служат кредиты (баллы), назначаемые изучаемым дисциплинам по определенным правилам. Кредит отражает объем необходимой работы над каждым курсом относительно к общему объему работы для завершения полного годового академического обучения в вузе. т. е. лекции, практические работы, семинары, самостоятельная работа (в лаборатории, библиотеке или дома), а также экзамены или другие формы контроля знаний. ECTS кредиты являются скорее относительными, чем абсолютными величинами нагрузки студента, которые показывают, какую часть годовой нагрузки (трудоемкости) данный курс составляет в общевузовской или факультетской шкале кредитов [90].

В АГУ необходимость перевода учебных планов в ECTS возникла в процессе выполнения международного проекта по программе Темпус-Тасис JEP21042−2000 «Региональная сеть университетов Евро-Каспий».

Государственная стандартизация высшего профессионального образования в том виде, в котором она существует в России, по существу реализует четко действующую систему кредитования, единую для всей страны. Она создает механизм, обеспечивающий академическую мобильность студента, позволяя ему перемещаться из вуза в вуз с зачетом пройденного материала, при этом условия перезачета дисциплин строго регламентированы. Нормативные трудоемкости ГОСов — это те же кредиты, выраженные в академических часах общей нагрузки.

Каждый вуз имеет право распределять кредиты ECTS по дисциплинам самостоятельно. Московский институт экономики и статистики, Уральский государственный университет, Европейский университет в Санкт-Петербурге осуществляют перевод в кредиты прямо пропорционально трудоемкости, т. е. времени, отведенному на изучение дисциплины. Российский университет дружбы народов применяет метод перевода часов в кредиты, где 1 кредит равен 36 часам [90]. Рассмотренные методы реализуют механический перевод часов в кредиты. Для объективного подхода к системе кредитов и более эффективного решения задачи перевода трудоемкости учебных планов в кредиты возникает необходимость привлечения экспертов.

Таким образом, актуальной становится задача разработки автоматизированной системы перевода учебных планов в кредиты, достаточно простой в применении и полностью сочетающейся с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования, а также доступной из любой точки нашей страны.

Целью диссертационной работы является:

Автоматизация процесса создания учебного плана направления или специальности и соответствующих рабочих учебных планов (графиков учебного процесса) на планируемый учебный год на основе разработанных математических моделей учебного плана и его составляющих, а также оценки трудоемкости учебных дисциплин, перевода часов в кредиты ECTS на основе знаний экспертов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• исследовать Европейскую систему образования подготовки магистров и бакалавров, Российскую систему подготовки специалистов, особенности учебных планов дневной, заочной, очно-заочной форм обучения, Европейскую систему взаимозачетов результатов обучения;

• разработать методики оценки трудоемкости учебной дисциплины и кредитов по дисциплине;

• построить математические модели основных элементов учебных планов и рабочих планов с целью разработки эффективных алгоритмов и их реализации;

• разработать инфологическую и даталогическую модели системы планирования учебного процесса вуза, позволяющие создать эффективную концептуальную схему данных, обеспечивающую иммунитет приложений к изменениям в структуре хранения информации и методах доступа к данным;

• разработать единую объектно-реляционную распределенную БД информационных ресурсов вуза;

• создать комплекс прикладных программ для автоматизированного ведения и наполнения базы учебных планов, автоматической генерации рабочих учебных планов, автоматизированного расчета трудоемкости и кредитов по дисциплине.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем: • Разработаны математические модели семестра, дисциплины, учебных планов, рабочих учебных планов, которые унифицируют процесс составления учебных планов в соответствии со стандартом, позволяют осуществить автоматическое распределение часов по неделям, обеспечить равномерность семестровой и недельной загрузки студентов. В отличие от существующих моделей, разработанная обобщенная модель полностью учитывает административные, временные и количественные требования Госстандартов и включает требования вуза, не противоречащие стандарту.

• Показано, что использование метода парного сравнения позволяет получить более объективные и сбалансированные экспертные оценки для снятия неопределенности при разбивке часов, выделяемых Госстандартом, по дисциплинам учебного плана и при переводе часов учебного плана в кредиты ECTS по дисциплинам курса за счет учета мнений всех экспертов, а не отдельного лица.

• Впервые разработаны математические модели семестра и рабочих учебных планов, математические модели правил определения суммарного аудиторного количества часов, определения общего количества часов в семестре, правил проведения автоматической понедельной расчасовки с контролем равномерности недельной загрузки.

• На основе разработанных инфологических и даталогических моделей созданы алгоритмы автоматической проверки разрабатываемых учебных планов на соответствие временным и количественным требованиям Госстандартов и алгоритмы автоматической генерации рабочих учебных планов, автоматизированного расчета трудоемкости и кредитов по дисциплине.

Практическая ценность:

На основе разработанных математических моделей учебного плана, методик оценки трудоемкостей дисциплин, инфологической и даталогической моделей системы планирования учебного процесса вуза создан комплекс программ для автоматизированного ведения и наполнения базы учебных планов, автоматической генерации рабочих учебных планов, автоматизированного расчета трудоемкости и кредитов по дисциплине. Работа выполнена в рамках проекта по программе Темпус-Тасис JEP21042−2000 «Сеть университетов Евро-Каспий» и программы информатизации АГУ, утвержденной 27 октября 2003 г. на 2003;2006 г. г.

Соискатель выражает особую благодарность начальнику отдела АСУ Астраханского государственного университета, к.т.н. Щербининой Оксане Владимировне за оказанную помощь и консультации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Проведена классификация всех требований государственных стандартов по формированию учебных планов и требований вуза, не противоречащие стандартам, по административным, временным и количественным признакам. Административные требования отражают специфику формирования учебных планов и не относятся ни к временным, ни к количественным признакам: учебный план составляется для каждого года набора на специальность/направление, учебный план составляется для всех форм, видов и ступеней обучения, название дисциплин федерального компонента и практик в учебном плане строго соответствуют стандартам и т. д.

2. Разработаны математические модели семестра, дисциплины, учебных планов, рабочих учебных планов, которые унифицируют процесс составления учебных планов в соответствии со стандартом, позволяют осуществить автоматизацию распределения часов по неделям, обеспечить равномерность семестровой и недельной загрузки студентов. В отличие от существующих моделей, разработанные модели полностью учитывают административные, временные и количественные требования Госстандартов и включают требования вуза, не противоречащие стандартам.

3. Показано, что использование метода парного сравнения позволяет получить более сбалансированные экспертные оценки для снятия неопределенности при разбивке часов, выделяемых Госстандартом, по дисциплинам учебного плана и при переводе часов учебного плана в кредиты ECTS по дисциплинам курса за счет учета мнений всех экспертов, а не отдельного лица.

4. Разработаны концептуальная, функциональная, инфологическая модели с использованием CASE-технологий, которые позволяют поддерживать уровень формирования учебных планов в соответствие со стандартами.

5. Разработаны алгоритмы автоматической проверки соответствия учебных планов государственным стандартам по семи параметрам: количество экзаменов, зачетов, курсовых работ, курсовых проектов в семестре, аудиторное количество часов в семестре в учебных планах дневного, заочного, очно-заочного отделения, количество часов в циклах, недельная загрузка студентов.

6. Разработаны алгоритмы автоматической генерации рабочих учебных планов, расчета трудоемкости и кредитов по дисциплине с дальнейшей автоматизацией этих процессов.

7. Разработаны алгоритмы автоматизированного объединения групп разных специальностей в учебные потоки по совпадающим учебным дисциплинам, что освобождает ресурсы, необходимые для проведения занятий по этим дисциплинам в случае, если бы они проводились отдельно для каждой специальности.

8. На основе полученных теоретических выводов разработана автоматизированная система формирования учебных планов с процедурой вычисления кредитов и внедрена в Астраханском государственном университете.