Модели, алгоритмы и инструментарий для создания программных обучающих комплексов системы дистанционного экономического образования тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Модели, алгоритмы и инструментарий для создания программных обучающих комплексов системы дистанционного экономического образования"

На правах рукописи

Григорович Дмитрий Борисович

Модели, алгоритмы и инструментарий для создания программных обучающих комплексов системы дистанционного экономического образования

Специальность 08 00 13 - Математические и инструментальные методы экономики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва -2005

Работа выполнена на кафедре Автоматизированной обработки экономической информации ГОУ ВПО Всероссийский заочный финансово-экономический инсти гут

Научный руководи!ель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор экономических наук, профессор Романов Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор экономических наук, профессор Жеребин Всеволод Михайлович

кандидат экономических наук, доцент I рибанов Владимир Петрович

Ведущая организация:

ФГНУ Российский государственный институт открытого образования

Защита сосюится »OP^tfi^jJL 2005 г. в /Й Р&\ас., ауд.с£ '¿Ориа заседании диссертационного совета К 212.040.03 I ОУ B1JO Всероссийский заочный финансово-экономический институт по адресу 123995, Москва, ул. Олеко Дундича, 23

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Всероссийский заочный финансово-экономический институт

Автореферат разослан « » С&0& 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

док юр педагогических наук, профессор АлЛ^/^ ГТилипенко А.И

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Динамичное развитие рыночной экономики в России предъявляет все более высокие требования к квалификации специалистов экономического профиля. Основной критерий качества подготовки этих специалистов - достижение необходимого уровня знаний, умений и навыков, соответствующих требованиям Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования (ГОС ВПО). С этих позиций предъявляются все более высокие требования к технологиям и средствам обучения.

В настоящее время в России, как и во всем мире, широко применяется технология дистанционного обучения (ДО), которая является дальнейшим развитием средств и методов заочной формы образования с широким применением информационных и коммуникационных технологий Система получения образования по экономическим специальностям, в которой реализуется процесс дистанционного обучения с подтверждением образовательною ценза, определяется как дистанционное экономическое образование (ДЭО).

Особенностью системы ДЭО является существенное сокращение контаиов преподавателя-консультанта (тьютора) со студентами по сравнению с традиционным заочным образованием, что должно быть адекватно компенсировано специальными учебными средствами ДО. В качестве таких средств, виртуально включающих в себя опыт и знания преподавателя и дополняющих фундаментальные учебники, выступают компьютерные средства обучения (КСО) В них могут быть использованы такие приемы и методы активного обучения, как гипертекст, мультимедиа, тренаж, диалог, которые принципиально не реализуемы в традиционных учебных средствах.

Дидактическая эффективность КСО определяется не только содержательным наполнением этих средств, но и их структурой, алгоритмами функционирования.

Об актуальности исследований в этой области свидетельствует тот факт, что лишь немногие из КСО, разрабатываемых сегодня в России, в полной мере соответствуют своему назначению. По данным Института информатизации образования, из каждых 100 программ, представленных на сертификацию в качестве программных продуктов учебного назначения, только 15-20% успешно проходят эту процедуру. Тем более остро стоит эта проблема в отношении компьютерных средств обучения для ДЭО т.к. к ним в этом случае предъявляются ■

Созданию эффективных КСО должно предшествовать исследование моделей их построения и алгоритмов функционирования В настоящее время отсутствуют разработки, в достаточной мере учитывающие специфику ДЭО и позволяющие в условиях вероятностного характера цечого ряда факторов, влияющих на качество обучения, сравнивать различные варианты построения электронных учебных средств и их использования при самостоятельной работе студента

Поскольку ощутимый эффект от применения разрабатываемых КСО може! быть достигнут лишь при широком, комплексном их использовании в образова-1елыюм процессе, неизбежно возникает проблема автоматизации их создания. Это влечет за собой необходимость разработки программного инструментария, позволяющего быстро и технолошчно создавав электронные средства, ориентированные прежде всего на Интернет-обучение, структура и алгоритмы функционирования которых методически обоснованы и подтверждены моделированием.

Следует отметшь перспективность проводимых исследований применительно к процессу вхождения России в Болонский процесс, которое является одной из важнейших задач, стоящих сегодня перед российским образованием. Дистанционные 1ехнолоши обучения и реализующие их современные электронные средства лежат в основе интенсивно развивающе1 ося открытого образования, основные принципы которого (мобильность и гибкость обучения, свободный доступ к информационным ресурсам) соответствуют целям Болонского процесса

Создание современных электронных средств обучения для системы ДЭО позво-лт существенно повысить качество подготовки специалистов в области экономики и тем самым способствовать развитию устойчивых рыночных отношений в России.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является теоретическое обоснование моделей и алгоритмов для разработки электронных средств обучения системы дистанционного экономического образования и создание на его основе про!раммно1 о инструментария для технологичной генерации обучающих комплексов, позволяющих повысить эффективность усвоения экономических знаний В соответствии с указанной целью автором были поставлены и решены следующие научные и практические задачи

• обоснование концепции построения дидактически эффективных КСО для использования в процессе подготовки специалистов экономического профиля по

дистанционной технологии, позволяющей обеспечить качество, соответствующее требованиям I ОС ВПО,

• построение и исследование математического описания процесса обучения студешов в рамках принятой концепции, формализующего динамику изменения знаний студентов и дополненного экономическим критерием;

• исследование вопросов оптимизации сгруктуры и алгоритмов функционирования программных обучающих комплексов в условиях вероятностного характера факторов влияния и различных характеристик выборок,

• анализ целесообразных подходов к выбору индивидуальных образовательных траекюрий, определению рациональных объемов информационных блоков и степени мультимедийное™ создаваемых комплексов,

• разработка открытых программных шаблонов для размещения образовательного контента, реализации сервисных средств, создания программно-педагогических тестов для контроля качества обучения, СУБД и других необходимых функциональных элементов шпертекстовых обучающих комплексов;

• поиск программно-технологических решений по представлению разрабатываемых комплексов в виде информационно-образовательных ресурсов, построенных в соохветствии с объектно-ориентированной парадигмой и отвечающих требованиям международных технологических стандартов;

• разработка современного программного инс грументария для создания методически обоснованных обучающих комплексов, обеспечивающего возможность интеграции создаваемых комплексов в информационно-образовательную среду открытого дистанционного образования,

• практическое создание комплексных электронных средств учебного назначения для обучения экономическим специальностям по дистанционным технологиям и разрабо!ки рекомендаций по эффективному их использованию в условиях перехода к предусмотренной Болонским процессом кредитной системе по типу ECTS (European Credit Transfer System).

Предмет и объект исследования. Обьектом исследования являются электронные средства обучения системы ДЭО, а предметом - модели, алгоритмы и программный инструментарий для создания таких средств

Теоретическую и методологическую основу исследования составили труды отечественных и зарубежных ученых, посвященные проблемам создания электронных средств учебною назначения, среди коюрых А И Башмаков, ИЛ Башмаков. В.Г' Кинелев, Г А Краснова У Ли, 11 В Маслова, М Мур, А Н Романов, В И Солдаткин, А В Соловов. Л Г Г итарев, В П Тихомиров ВС Торопнов, X. Уильям

Информационной базой исследования послужили данные, полученные при апробации и эксплуатации комплексных электронных средств учебного назначения в учебном процессе в системе ДО ВЗФЭИ, а также сведения фирм-разработчиков программных продуктов

При решении поставленных задач использовались методы системною анализа с применением аппарата общей теории управления, теории вероятностей, математической статистики, математической теории обучения, тестологии и экономической теории.

Научная новизна исследования заключается в разработке и теоретическом обосновании новых концептуальных подходов к созданию КСО для системы дистанционного обучения экономическим специальностям

В диссертационной работе получены и выносятся на защиту следующие научные результаты

• представление процесса обучения экономистов и финансистов по дистанционной 1ехнолотии с использованием электронных средств обучения как адаптивной комбинированной кибернетической системы, сочехаютцей элементы управления по возмущению, по отклонению и разомкнутою управления, выходным параметром которой являются знания студента;

• математическое описание процесса ДО студента с использованием обучающего программного комплекса в режиме самостоятельной работы вместо занятий с преподавателем в традиционной заочной системе включающее модели усвоения, забывания, восстановления знаний и учитывающее специфику ДЭО,

• гибкий алгоритм поиска экстремума стохастической зависимости как ин-с1румснт исследования качества подготовки специалистов экономического профиля, обучающихся по дистанционным технологиям;

• решения по построению и функционированию гипермедийных обучающих

комплексов системы ДОО, позволяющие обеспечить достижение студентом уровня знаний не ниже требуемого ГОС ВПО за время не более заданного, а также учитывающие величину общих средних издержек на их создание,

• инструментарий, позволяющий осуществлять технологичную разработку и актуализацию программных средств для Интернет/интранет-обучения, учитывающий технологические стандарты и спецификации открытого образования AICC (Aviation Industry Computer-base training Committee), IMS (Instructional Management System), SCORM (Shareable Content Object Reference Model), XML (extensible Markup Language).

Практическая значимость исследования заключается в том, что основные положения, выводы и рекомендации диссертации ориентированы на широкое применение в системе ДЭО. Результатом исследований явились модели, алгоритмы и инструментальные средства, позволяющие создавать технологически мобильные обучающие комплексы, с которыми можно работать на индивидуальных компьютерах, в локальных компьютерных сетях и в Web-среде

Апробация и внедрение. Теоретические, методологические и практические результаты диссертационного исследования докладывались на проведенных в 1998 2004 г.г. восьми Международных и Всероссийских научно-практических конференциях в области дистанционных образовательных 1ехнологий и современных компьютерных средств ДО

В 2000 - 2004 г.г. технология ДО на основе разработанных электронных средств обучения была внедрена в учебном процессе в 21 филиале и 24 представительствах ДО ВЗФЭИ, ряде российских вузов, а также в университетах стран СНГ при обучении экономическим специальное 1ям.

Результаты исследований нашли отражение в концепции и практических рекомендациях, выработанных в рамках работы по программе Министерс1иа образования РФ «Исследование проблем совершенствования современных образовательных технологий в системе подготовки специалистов с высшим экономическим образованием» (регистрационный номер ИК - 01 2 00 310923) и внедренных в практику рабо!ы ряда российских вузов экономического профиля.

Диссертант является одним из авторов монографии «Технология дистанционного обучения в системе заочного экономического образования», удостоенной в 2002 г.

диплома II степени на конкурсе лучших монофафий по экономическим проблемам, проведенном Академией экономических наук и предпринимательской деятельности, а также монофафии «Дистанционное экономическое образование», затрагивающей проблемы создания открытого дистанционного образования стран СНГ

Публикации. Основные положения диссертационного исследования изложены в 15 научных публикациях (в том числе в двух монографиях) общим объемом 41,8 п л (авторский объем - 17,5 п.л.)

Состав и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиофафическо! о списка литературы и приложений

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цели и задачи исследования, раскрыта его научная новизна и практическая значимое 1ь.

Первая глава «Концептуальный подход к созданию компьютерных средств обучения для использования в системе дисшнционпого образования» посвящена анализу технологических аспектов ДО и принципов построения современных электронных средств обучения. Обоснованы выводы о целесообразности применения в системе ДЭО комплексных КСО и рассмотрении процесса обучения с использованием профаммных обучающих комплексов как кибернетической системы.

Во второй главе «Посфоение и исследование моделей и алгоритмов для создания компькнерных средств обучения специалистов экономического профиля» построена модель предложенной кибернетической системы обучения, дополненная экономическим критерием, проведено ее исследование, обоснован ряд решений по целесообразным алгоритмам функционирования обучающих комплексов.

В третьей главе «Разработка инструментальных средств для системы дистанционного экономического образования» освещены вопросы практического применения полученных в ходе моделирования результатов. Описаны решения по созданию профаммного инструмен 1 ария для разработки обучающих комплексов, рассмофены различные варианты реализации таких комплексов и результаты их внедрения в процесс подготовки специалистов экономического профиля по дистанционным технологиям

В заключении изложены основные результаты диссертационного исследования, выводы и рекомендации

Основное содержание работы

Концептуальный подход к созданию программных обучающих комплексов для использования при подготовке экономистов и финансистов по дистанционной технологии

Основными видами технологий ДО являются комплексная кейс-технология, интернет-технология, телевизионно-спутниковая технология

Результаты российского эксперимента по дистанционному образованию 1997 - 2002 гг , проводившегося в соответствии с приказом Минобразования № 1050 от 30 05.97 г, показали, что в практике ДО фактически используется сочетание указанных ¡ехнологий. При любой из эшх технологий ДО широко используются программные продукты учебного назначения

Технологии ДО могут использоваться при различных формах образования, однако наиболее органично они применимы к заочному образованию, 1ак как именно в нем лежат гносеологические корни интенсивно развивающегося открытого дистанционного образования. Поскольку учебная нагрузка при работе студента с преподавателем при заочном экономическом образовании на порядок меньше, чем при очном, а при использовании дистанционных технолошй она еще сокращайся в 3,5-4 раза, требуемою качества обучения можно досшчь лишь за счет использования специфических методов и средств обучения Основным из таких средств, компенсирующих недостаток общения студента с преподавателем, являются программные продукты учебного назначения

Согласно нормашвным документам Министерства образования и науки РФ, в учебном процессе moi у г использоваться различные виды программных продуктов учебною назначения, в том числе: обучающие, тренажерные, контролирующие, информационно-поисковые, имитационные, моделирующие

В ходе исследования проанализированы их особенности этих видов электронных средств обучения, достоинства и недостатки при их использовании в рамках технологий ДО Особое месю уделено анализу принципов построения и алгоритмов функционирования КСО; исследована специфика экономического образования применительно к вопросам создания электронных учебных средств

Показано, что ключевой категорией компьютерных учебных средств для системы ДЭО должны быть обучающие программы, обеспечивающие самостоятельную работу студента вместо традиционных занятий с преподавателем Они характеризуются направленным характером обучения и гипермедийным ("сочетающим гипертекст и мультимедиа) представлением учебной информации

Однако юлько обучающих про!раммных модулей для решения задачи качественной подготовки специалиста экономического профиля в сииеме ДЭО недостаточно Для одновременного осуществления опенки уровня знаний студента вместо преподавателя должны применяться и контролирующие КСО Более тою, обучение студента требуемым профессиональным умениям и навыкам по мере необхотимости может реализоваться с помощью тренажерных КСО

Таким образом, только использование многофункционального программного обучающего комплекса (ПОК), предусматривающего сочетание различных видов программных учебных средств, может позволить студентам системы ДЭО достичь уровня знаний не ниже требуемого в соответствии с государственными образовательными стандартами и обеспечить дидактическую эквивалентность ДЭО с обучением по традиционной заочной форме экономического образования

Несмотря на отмечаемый рядом специалистов «управляемый» характер процесса обучения с использованием компьютерных средств, отсутствуют специальные исследования этого вопроса применительно к ДО с позиций общей теории управления. Между 1ем аппарат кибернетики позволяет количественно оценивать и сравнивать устойчивость и эффективность работы различных систем во времени при условии корректного математического описания элементов этих систем и характера взаимодействия между ними

Чтобы иметь возможность проведения такого кибернетического анализа, должны быть определены.

• объек! унравзения (ОУ). управляющие воздействия (УВ) и возмущающие воздействия (ВВ);

• целевая функция процесса обучения;

• критерии оптимизации,

При обосновании концептуального полхода к построению и применению ПОК в ДЭО принимались во внимание гри фундаментальных принципа управления:

• принцип разомкнутого управления;

• принцип компенсации или управление по возмущению,

• принцип обратной связи или управление по отклонению.

Студент и обучающий комплекс рассматриваются как замкнутая система (рис.1) ПОК используется студентом системы ДЭО при самостоятельной работе, заменяющей работу традиционного студента-заочника с преподавателем. Поэтому здесь тьютор системы ДЭО не включен в обратную связь. Он осуществляет разомкнутое управление самостоятельным обучением (например, путем предложения изданного нового наглядного пособия) и управление по возмущению, когда тьютор оперативно доводит до сведения студентов изменения, произошедшие в нормативно-правовой базе, которые и высыпают в качестве возмущающих воздействий (ВВ).

Основными управляющими воздействиями (УВ) в этой системе являются учебно-методические материалы (программы дисциплин, методические рекомендации). учебники и учебные пособия, теоретический материал ПОК с разбором примеров, задач и ситуаций, а также элементами тренажа

Рис 1 Система управления обучением студента с использованием программного обучающего комплекса (в режиме самостоятельной работы)

Для контроля знаний студента используются программно-педагогические тес-1ы, выступающие в ¡амкнутой системе в качестве задания (Zsad) Они разрабатываются в соответствии с дидактическими единицами дисциплин, отвечающим требованиям ГО С ВПО (федеральный компонент), а также профамм региональной (вузовской) компоненты При этом выбор блока контента (Л¡yjqk)• который необходимо повторно (или дополнительно) изучить, осуществляется с помощью адаптивного звена f(KZ.) Процесс обучения должен продолжайся до iex пор, пока уровень знаний не достиг hei значения не ниже требуемого по ГОС Z шд за время t не более заданного /з 'Эти два условия в разработанной модели обучения определяют область допустимых значений конечного уровня знаний 7ж по завершении изучения дисциплины

Таким образом, на рис 1 представлена кибернетическая комбинированная (сочетающая управление как по отклонению, так и по возмущению) адаптивная система управления процессом обучения студента в режиме самостоятельной работы в системе ДЭО На выходе этой системы - знания студента в требуемой предметной области, которые и являются целевой функцией процесса обучения

Математическое описание процесса обучения студента с использованием программного обучающего комплекса

При составлении математического описания процесса обучения студента с использованием ПОК использовался аппарат математической теории обучения, тестологии и общей теории управления Так. процесс усвоения знаний в конкретной предметной области описывается формулой Халла

Z = A[ 1-е-Я>'У (1)

где А - предельный объем знаний по изучаемой дисциплине, заведомо больший, чем объем знаний, соответствующий образовательному цензу по I ОС ВГ10 71 ос =2шд, время усвоения которого должно быть не больше ti (см рис 2),

Лу - интенсивность усвоения знаний

Область допустимых значений достигаемого по завершении изучения дисциплины уровня знаний 2к отмечена на рис 2 серым цветом.

Рис 2 Кривая усвоения знаний

Аппарат математической теории обучения включает в себя и другие частные модели динамики изменения знаний их забывания, восстановления.

В ходе разработки математического описания осуществлен переход к дифференциальной форме ею представления Основные составляющие математического описания процесса обучения по описанной схеме приведены в табл 1

Таблица 1.

Основные зависимости Характеристика

Изучение материала ~- = k'{l6-l66ap)Xye Лу' 3 _ КС О ; Ксл ушд !б вар=АКПОК Ктьют> ^иид) кС0=/(м,г,с) В каждый момен1 времени с 1удент работает с одним блоком учебного материала IIOK информационной емкостью /б Часть информации, восприятие ки юрой затруднено без дополнительных разъяснений, диалога программы со студентом и тренажа, обозначена как информационный барьер Jggap Величина Я у зависит от индивидуальных способностей обучаемых сложности материала (Ken) и «дружественности» гипертекстовых средс1в обучения (Ксо), характеризующейся оперативностью, наглядностью представления методически обоснованною материала, удобства рабо i ы с ним

Проверка уровня знаний 2 = F{z, Т) Z 4 е 2 Р, =-=— , где 4 = ' z+t, 4+V т, Определяемая в ходе тестирования оценка текущего уровня знаний z зависит от реально достигнутого уровня знаний Z и трудность тестовых заданий Т При этом вероятность р, успешного ответа на отдельное тестовое задание определяется по формуле Раша

Выбор материала для повторения = 2 ГОС'2 (AInOK=f(AZ)npn AZ>0 [àJfjOK - 0 ПРИ àZ <0 В зависимости от величины невязки АZ определяется объем материала, который требуется повторить

Восстановление знаний dZ — записывается аналогией чно модели обучения, но Kœ Мпоет показывает, в который раз студенту предьявляется конкретный блок материала для повторения

Забывание материала г=0 * Z = MPMZq) Принимая, что учебный материал разбит на к блоков, вероятность его забывания P3{t)wo-же1 быть представлена как пуассоновская суперпозиция динамики забывания материала отдельных блоков

В этой математической модели помимо уже отмеченной специфики ДО, учтены и факторы, характерные для экономическою образования

• высокая динамика устаревания информации что вызвано прежде всего постоянным изменением нормативно-правовой базы, а также перманентными изменениями условии хозяйствования экономических субъектов Это приводит к тому, что, поскотьку учебный материал становится менее информативным, величины /б могут быть аппроксимированы как функции 01 времени вида /б =1дй (1-е""*'] Недостаток информации при этом компенсируется по каналу управления но возмущению,

• важность и трудность освоения математических дисциплин, дающих ключ к пониманию сущности механизмов экономических процессов Преодоление информационных барьеров здесь возможно прежде всего за счет максимального использования в ПОК диалога и элементов тренажа. Через Кго это должно отражаться на росте Л} и

С целью проверки корректности составленной модели исследован ее отклик при устремлении факторов влияния к предельным значениям и проанализирована параметрическая чувствительность системы На контишенте сгуденюв системы ДО ВЗФЭИ были определены статистически значимые оценки показателей Л

и бар применительно к ряду дисциплин базовых экономических специальностей

"Бухгалтерский учет, анализ и аудит" и "Финансы и кредит"

Модель процесса обучения дополнена также экономическим критерием Поскольку практическими результатами исследования являются компьютерные средства обучения, то в качестве частного экономического критерия оптимизации выбраны общие средние издержки на разработку ПОК (АТСцок), которые выражаются в общем виде как отношение общих издержек (ТС1Юк) к количеству произведенной продукции Учитывая положения экономики, основанной на знаниях, в качестве конечной продукции принимаются не сами разрабатываемые ПОК, поскольку их создание не является самоцелью, а конечные знания 2к, полученные студентами в образовательном процессе с использованием ПОК Чтобы избежать затруднений при интерпретации данного критерия используется не абсолютная

величина Zk, а относительная Zk/А, которая соответствует выявляемому с помощью тестов уровня знаний Исходя из этого, выбранный частный критерий оптимизации записывается следующим образом

ЛТСПОК = Т^f (2)

7.JA

Такой подход позволяет оцени ib отдачу осуществляемых на разрабо1ку ПОК затрат и увяза!Ь их с выходным параметром рассмотренной кибернетической системы обучения

Затраты на разработку ПОК можно представить в виде функционала'

ТСпок = F[C, М{МТ,МГ,МА М3,Мв},В, Л, (3)

где С затраты на разработку структуры. M - па разработку мультимедиа (Мт -текста, Мг - графики, МА - анимации, М3ш Мв - звуковых и видеофрат ментов), В -затраты на верстку, Г - на создание гипертекстового кошеша ПОК Ориентировочные оценки составляющих ТСцок опирались на известные данные разработчиков программных средств и Web-сайтов, а также на данные, полученные по результатам апробации и эксплуатации ПОК в учебном процессе в системе ДО ВЗФЭИ

Отметим, что общие издержки ТСцок складываются из постоянных (TFCnoK) и переменных (ТУСцок) издержек

ТСпок =TFCnaK+TVC пок Î4)

Алгоритм поиска экстремума стохастической зависимости как инструмент исследования качества подготовки специалистов экономического профиля с использованием программного обучающего комплекса

В ходе исследования были выявлены жстремальные зависимости параметров

модели (Z Zk, А ТС пок и других) от ряда факторов Присутствие в математическом

описании случайных параметров (таких, как

Луша) приводит к тому, что пи зависимости -

обозначим их в общем виде как Y - f{x) - становятся размытыми, стохастическими Пример

такой стохастической зависимости некоторо1 о

А X] В X параметра Y о т фактора X приведен на рис.3. Для Рж 3 Стохастическая

laeucuMocmb Y от фактора X

<

нахождения зкстремума такой зависимости необходимо решить задачу определения интервала значений переменной X шириной не более е, на котором функция У-/Р0, имеющая в общем случае произвольное распределение в каждой точке , с

заданной доверительной вероятностью а принимает экстремальное значение При этом принимается следующее допущение на исходном интервале поиска находится не более одного экстремума

Для решения этой задачи был разрабошн итерационный алгоритм поиска точки экстремума стохастической зависимости В соответствии с этим алгоритмом исходный интервал поиска [А, В} на оси выбранного фактора влияния X разбивается на равные подинтервалы шириной Дх В каждойу-той ючке (¡=1,. ,,к) определяются выборочные средние у) и среднеквадратические отклонения ^. Затем проводится попарное сравнение величин у} в соседних точках с целью проверки с заданной доверительной вероятностью а гипотез о значимости превышения одной из них над другой Итерация завершается изменением интервала поиска, пока он не станет меньше е

Принципиальная блок-схема разработанного алгоршма поиска приведена на рис 4 Ег о характерные особенности возможность не только сужения, но и сдвига интервала поиска, а также гибкость выбора кри(срия проверки статистичсских гипотез В зависимости от объемов и статистических характеристик выборок им может являться критерий, рассчитанный по нормальной статистике, по статистике Стьюдента, а также критерий Чебышева

Чтобы иметь возможность сравнивать расчетные значения критериев с табличными, использовалась аппроксимация табличных данных Корректность работы алгориша проверена на программно сгенерированных стохастических функциях

Решения по построению и функционированию программных обучающих комплексов системы ДЭО, принятые по результатам моделирования

Исследования разработанной математической модели с использованием вышеописанного алгоритма позволили обосновать-

• гибкий алгоритм реализации адаптивного блока ПОК, обеспечивающий выбор необходимого блока учебного материала для повторения в зависимости от рассмотренных далее факторов;

Рис 4 Блок-схема алгоритма поиска точки экстремума стохастической зависимости

• зависимость целесообразной средней информационной емкости учебного блока ПОК 1б ог трудности дисциплины, количества перекрестных связей в учебном материале и детализации дидактических единиц в учебных программах, разработанных в соответствии с ГОС ВПО;

• подход к оценке рациональной степени мультимедийноети создаваемых ПОК;

• влияние на динамику изменения величины 2 и критерия АТСпок использования тренажа и диалоговых разборов типовых задач, позволяющих преодолеть информационные барьеры;

• нецелесообразность при систематическом обучении дисциплинам зкономиче-ских специальностей индивидуальной образовательной траектории студента при первичном изучении магериала, и ее оправданность при повторении, гренаже и ознакомлении с дополнительным материалом.

1ак. для эффективной реализации адаптивного блока построенной кибернетической системы информация о том, на какие тестовые задания студент ответил неверно и к каким блокам учебного материала они относятся, необходима, но в общем случае недостаточна. Моделирование показало, что в алгоритме выбора нужного блока для повторения целесообразно также учитывать'

• соответствия (логические взаимосвязи) блоков, формализованные в виде графа или матрицы,

• возможность ситуации, когда неверные ответы даны на тестовые задания, проверяющие знание студентом материала различных блоков, входящих в одну тему;

• трудность предъявленных тестовых заданий;

• историю предыдущих повторений

Отметим, чш применение тою или иного алгоритма выбора материала для повторения не влечет за собой увеличения ТСпок\ следовательно, более интенсивный рост 2 при выборе более эффективною алгоритма и, как следствие, увеличение 2к автоматически приводит к желаемому уменьшению значения критерия АТСпок При этом в общем случае не ставится задача достижения 1лобального минимума критерия АТСпок, а осуществляется выбор конкретных варианюв реализации структуры и алгоритмов функционирования ПОК по конкретным эконо-

мическим дисциплинам Также может быть произведена оценка онслика модели на изменение одною из факторов влияния при условии неизменности остальных

На рис 5 приведена иллюстрация зависимостей величины 2к от величины среднего обьема информационною блока при прочих равных условиях для различных дисцишин

На рис 6 приведен пример сравнительной динамики изменения вешчин 2к, ТС цок и АТСпок в зависимости от степени мультимедийное ш учебного контента 5 (на примере замещения текста на информацию прецстатенную в другой форме) Моделирование показывает, что представления информации только в текстовой форме (8'=0). как правите, недостаточно (2к<2/0С) хотя затраты ТС1Ю1 на разработку такого ПОК минимальны При введении методически обоснованного м>ль-тимедийного контента растет величина 7* но возрастают и ТСИ0К% причем характер зависимости АТСпок = f(s) может быть в общем случае различным Пусть степень мультимедийное!и, при которой обеспечивается 7/ =7, о( - соответствует точке Тогда, если зависимость АТСИ0К = /14) имеет минимум в точке > , то точка И2 определяет оптимальную степень мультимедийное™ 1ЮК

Если же зависимость ЛТСпок = /(19)имсет минимум в точке или яв-

ляется монотонно возрастающей, то выбор 5/ определяет целесообразную степенью мультимедийное™

Для разных форм мультимедиа целесообразные степени их использования различны, что позволяет анализировать эффективность их сочетания.

2 Высшая математика

к I

Экономическая теория

История экономических учении

//

/й

2к, ТС, АТС

Рис 5 Иллюстрация зависимости 2к от Рис б Пример зависимости параметров мо-

среднего обьема блока учебного материала дели от степени чультимедийности ПОК

Разработка программного инструментария для создания обучающих комплексов системы ДЭО и его практическое применение

На основе анализа предложенных моделей и алюршмов разработан программный инструментарий для создания ПОК системы ДЭО Он выполнен в виде программной оболочки, представляющей собой совокупность типовых инструментальных шаблонов, позволяющих реализовать выявленные в ходе моделирования оптимальные варианты структуры ПОК и алгоритмов их функционирования

При разработке этого инструментария важное значение придавалось программно-технологической унификации создаваемых Г10К Учитывая перспективы вхождения России в Болонский процесс и интеграции разрабатываемых программных обучающих комплексов в единую информационно-образовательную среду, необходимо, чюбы эта унификация осуществлялась на базе международных технологических стандартов и спецификаций В частности, оправдано использование современных XML-технолох ий (http /'www.w3 org/xml/), дающих возможность применить парадигму объектного подхода при формировании образовательных ресурсов XML представляет собой расширение базового языка Интернета HTML, позволяющее описывать ресурсы как контейнеры с данными, а также задавать произвольную иерархию этих ресурсов, строить из них открытые системы. Выбор подходов к реализации программной оболочки опирался также на использование спецификаций IMS (http //www imsglobal.org/), AICC (httpV/www.aicc.org/), SCORM (http://www adlnet.org/), a также возможных путей автоматизации процесса разработки ПОК, в частности, с помощью инструментальных средств класса LCMS (Learning Content Management System - система управления учебным контентом, http //www lcmscouncii.org/resources.htmI). Совместимость осуществляемых разработок с вышеперечисленными стандартами позволяет использовать создаваемые ПОК при Интернет-обучении.

Oíличи тельной чертой разработанной оболочки является удобное сочетание свободно наращиваемых программных шаблонов с возможностью как визуального, так и операторного программирования.

Разработка инструментария для создания IIOK позволяет перенести часть затрат, перечисленных в формуле (3), из переменных в постоянные. Это прежде всею С, а также (в части общего дизайна) - Мг При наличии программной обо-

лочки эти затраты осуществляются однократно, в резулыаге чсю величина общих издержек TFCnoK снижается без потери качества обучения

При создании инструментария для создания ПОК были разработаны следующие свободно расширяемые и дополняемые программные шаблоны

• иерархически организованная блочно-модульная типовая структура для размещения образовательно!о контента,

• шаблоны программно-педагогических тесюв, предусматривающие возможность размещения тестовых задании в формате XML, соответствующем требованиям спецификации IMS QTI международного консорциума IMS, и охватывающие все типовые их формы - закрытую (на выбор одного или нескольких вариантов ответа из числа предложенных), открытую с ограничением на отвез, на установление соответствия, на упорядочивание.

• шаблон реализации адаптивного блока ПОК,

• шаблоны тренажа (в частности, ишеракшвных параметрических схем и терминологических кроссвордов), диалоговых фрагментов для эффективного изучения и повторения материала (например, разборов решения типовых примеров);

• сервисные гипертекстовые шаблоны (поиск контекста, меню и навигационные панели, вызов дополнительной информации, в т ч из образовательных ресурсов Интернет),

• шаблоны баз данных и СУЬД, позволяющие накапливать, обрабатывать и извлекать результаты работы студента с ПОК (сведеггия о выполнении тестов, протоколы). Статистическая обработка данных предусматривает определение апостериорной сложности тестовых заданий, которая задействована в адаптивном блоке ПОК, на основании данных о предъявлении заданий и количеству правильных ответов по каждому из них.

Одновременно была разработана технология наполнения разработанной про-траммной оболочки, ориентированная на удобное и быстрое размещение в ней предварительно подготовленных элементов мультимедийного контента, а также актуализацию учебною материала экономических дисциплин при изменении нормативно-правовой базы Так, предусмотрены возможность импорта в структуру ПОК учебных образовательных ресурсов Интернета

Разработанная про1рамчная оболочка и технология ее наполнения позволила в короткие сроки создать в ВЗФЭИ 80 компьютерных обучающих программ (KOIIP) для студентов 1 - 5 курсов по дисциплинам базовых экономических специальностей Они успешно прошли процедуру сертификации в системе Минобр-науки РФ в качестве программных продуктов учебного назначения, что свидетельствует об эффективности проведенных исследований

Практическая эффективность применения KOI IP в учебном процессе подтверждена их использованием при изучении экономических дисциплин в 24 представительствах ДО ВЗФЭИ в различных регионах РФ, а также в ряде других вузов России и СНГ Гак, полный цикл обучения (с 1-го по 5-й курс) с использованием КОПР к настоящему времени успешно прошли 1622 студента системы ДО ВЗФЭИ. Результаты их итоговой государственной аттестации подтверждают дидактическую эквивалентность учебных занятий студентов в компьютерном классе с использованием КОГ1Р и аудиторных учебных занятий студентов-заочников, проведенными с преподавателями при одинаковых учебных нагрузках, выраженных в часах или кредитных единицах но типу ECTS (European Credit Transfer System - Европейская система перевода кредитов, httpV/europa.eu.int/comm/ education/programmes/socrates/ects en html#4).

Дальнейшим развитием КСО для системы ДЭО явились сетевые учебно-методические комплексы (УМК), ориентированные на использование их прежде всего в Wcb-ереде Они представляют собой интеграцию ПОК с другими учебными средствами, указанными на рис 1 - учебниками и УММ, которые в этом случае также представлены в электронном виде Если ПОК наиболее целесообразно использовать при обучении с частичным применением технологий ДО, то интегрированные УМК - при ДО в полном объеме.

При программной реализации УМК были применены следующие подходы, направленные на обеспечение интеграции создаваемых комплексов в информационно-образовательную среду открытого дистанционного образования' • образовательные ресурсы представлены в формате XHTML (http //www w3 org/MarkUp/) версии 1.0 Strict XHTML-документы соответствуют стандарту XML, они могут обращаться к сценариям, основанным на объектной

модсми документов (DOM - Document Object Model), лежащей в русле объект -по-ориснтированной парадигмы представления образовательных ресурсов,

• для создания универсальных стилей оформления ХНТМ1 -документов использовались каскадные табтицы с шлеи CSS (http //www w3 org/style/CSS/), уровня 2, являющиеся инструментом унификации процесса верыки и обнов 1ения образовательных ресурсов,

• выбор универсальной кодировки Юникод ШГ-8 (http //www Unicode org/) при подготовке контента позволил расширить круг пользователей УМК в различных странах,

• проведена валидшация созданных ресурсов с использованием онлайнового сервиса международного концерна W3C (http /'validator w3 org/file-upload.html)

Разработанные УМК внедрены в образовательный процесс не только в РФ, но по НТП Минобрнауки РФ «Создание системы открытого образования» - в ведущих университетах стран CHI (Ташкентский государегвенный экономический университет, Казахе ганско-Бризанский технический университет и др )

Основные положения исследования опубликованы в следующих работах:

1 Торопцов П.С , Григорович ДБ Применение компьютерных технологий для создания электронных учебников для системы дистанционного обучения // Тезисы докладов Международной конференции "Современные компькиерные технологии в экономике, науке и образовании" 1 ашкент ТГЭУ 1998. 0,2п л /0 1 п л

2 Романов А Н , Торопцов В С , I риюрович Д К , Галкина Л А Роль компьютерных обучающих программ в технологии диыанционното обучения // X конфе-ренния-выставка «Информационные технологии в образовании» Сб. трудов участников конференции, ч III. - М.. МИФИ, 2000. - 0,1 п л./0,025 п.л.

3 Романов А Н , 1 ороицов В С . Григорович Д Б Технология дистанционного обучения в системе заочного экономического образования. М ЮНИ1И-ДАНА», 2000 -303 с - 15,0 п л /6,7 п л

4 Романов А.Н , Торопцов В С , Григорович Д.Б Методология дистанционного обучения при заочном экономическом образовании // М: «МГОУ-ХХ1-новыс технологии», № 3, 2001, вып «Открытое образование». - 0,3 п.л /0,1 н л.

5 [оропцов В С , Григорович Д Ь , 1 алкина Л А Система тестирования в компьютерных обучающих программах // М' «МГОУ-ХХ1-новые технологии», N<>3, 2001, вып «Открытое образование» - 0,45 п л /0.15 п л

6. Григорович Д Ь Функции компьютерных обучающих программ в системе ДО ВЗФЭИ И Всероссийская научно-методическая конференция «Новые образоватеть-

ные технологии в ВУЗе» Сб тезисов докладов / Екатеринбург- УГТУ-УГГИ, 2001. -0,1 п. л.

7 Торопцов В С , Григорович Д.Б Использование элементов модельных тренажеров в гипертекстовых программных средс1вах, предназначенных для обучения студентов экономических специальностей и подготовки управленческих кадров // Международная научно-практическая конференция «Применение ИНТЕРНЕТ в учебном процессе» Сб докладов Москва - Ташкент Республиканский фонд «Ус-тоз», ТГЭУ, ВЗФЭИ, 2002. - 0.1 п л /0,05 п.л

8 Григорович Д Б , Торопцов В С Кибернетический подход к разработке компьютерных обучающих программ // Международная научно-практическая конференция «Применение ИНТЕРНЕТ в учебном процессе» Сб докладов Москва -Ташкент: Республиканский фонд «Устоз», ГГЭУ, ВЗФЭИ, 2002.-0,1 п.л./0,05 п.л

9. Галкина JIА , Григорович Д Б, Романов А Н, Торопцов В С Комплекс компьютерных обучающих программ для системы дистанционного экономического образования по общим и специальным дисциплинам // XII конференция-выставка «Информационные технологии в образовании»' Сб трудов ч. IV. - М.: МИФИ, 2002 -0,1 п.л./0,05 п.л

10 Романов АН, Торопцов В С , Григорович Д Б. Сертифицированные компьютерные обучающие программы в составе учебно-методических комшгексов, как основа информационных образовательных технологий // Технологические стандарты в образовании М-лы Всероссийск конф - М Изд-во МЭСИ, 2003 - 0,2 п л /0.07 п.л.

11. Гулямов С С., Романов АН., Торопцов B.C., Григорович Д.Б. и др. Дистанционное экономическое образование Ташкент «ШАРК», 2004. - 24,0 п.л./9,7 п.л.

12 Торопцов В С , Григорович Д Б , Галкина JI А Электронные средства поддержки дистанционного экономического образования // Проблемы и перспективы сотрудничества государств-участников СНГ в формировании единого (общего) экономического пространства' Труды международной научно-практической конференции. - М ' Изд-во РУДН, 2004. - 0,15 п.л./0,05 п.л.

13. Романов А.Н., Торопцов В С., Галкина Л.А , Григорович Д.Б Учебно-методические комплексы по экономическим дисциплинам для системы открытого дистанционного образования стран CI1Г // XIV конференция-выставка «Информационные технологии в образовании»'Сб трудов чШ М. МИФИ, 2004 - 0,1 п.л./0,025 п.л.

14. Романов А.Н., Торопцов B.C., Григорович ДБ. О путях перехода дистанционного экономического образования к Болонскому процессу // Сб. «Экономика и образование» М : ВЗФЭИ, 2005 - 0,7 п.л /0,23 п л.

15 Григорович Д.Ь., Торопцов ВС Разработка алгоритма поиска экстремума стохастической зависимости для исследования качества дистанционного обучения с использованием программных продуктов учебного назначения // Сб. «Экономика и образование». М . ВЗФЭИ, 2005. - 0,2 п л./0,1 п л.

ЛР ИД № 00009 от 25.08.99 г.

Подписано в печать 08.09.2005. Формат 60*90 7]6. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman Cyr. Усл. печ. л. 1,1. Тираж 100 экз. Заказ № 540.

Отпечатано в редакционно-издательском отделе

Всероссийского заочного финансово-экономического института (ВЗФЭИ)

с оригинал-макета заказчика. Олеко Дундича, 23, Москва, Г-96, ГСП-5, 123995

; ' ? в 9 4 1

PH Б Русский фонд

2006-4 11562

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Григорович, Дмитрий Борисович

Введение.

Глава 1. Концептуальный подход к созданию компьютерных средств обучения для использования в системе дистанционного образования.

1.1. Место и роль программных продуктов учебного назначения при обучении по дистанционным образовательным технологиям.

1.2. Обучающие комплексы как адекватные программные средства для системы дистанционного обучения.

1.3. Анализ и выбор подходов к построению и применению программных обучающих комплексов.

Выводы

Глава 2. Построение и исследование моделей и алгоритмов для создания компьютерных средств обучения специалистов экономического профиля.1.;.

2.1. Процесс обучения студента с применением программного обучающего комплекса как кибернетическая система.

2.2. Построение математического описания процесса обучения при дистанционной технологии с учетом специфики экономического образования .1.

2.3. Разработка алгоритма поиска экстремума стохастической зависимости как инструмента исследования качества подготовки специалистов экономического профиля.

2.4. Структурные решения для создания обучающих комплексов.

Выводы.

Глава 3. Разработка инструментальных средств для системы дистанционного экономического образования.

3.1. Создание программного инструментария для разработки обучающих комплексов.

3.2. Разработка дидактически эквивалентных программных обучающих комплексов.

Выводы.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Модели, алгоритмы и инструментарий для создания программных обучающих комплексов системы дистанционного экономического образования"

Актуальность темы исследования. Динамичное развитие рыночной экономики в России предъявляет все более высокие требования к квалификации специалистов экономического профиля. Основной критерий качества подготовки этих специалистов - достижение необходимого уровня знаний, умений и навыков, соответствующих требованиям Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования (ГОС ВПО). С этих позиций предъявляются все более высокие требования к технологиям и средствам обучения.

В настоящее время в России, как и во всем мире, широко применяется технология дистанционного обучения (ДО), которая является дальнейшим развитием средств и методов заочной формы образования с широким применением информационных и коммуникационных технологий. Система получения образования по экономическим специальностям, в которой реализуется процесс дистанционного обучения с подтверждением образовательного ценза, определяется как дистанционное экономическое образование (ДЭО).

Особенностью системы ДЭО является существенное сокращение контактов преподавателя-консультанта (тьютора) со студентами по сравнению с традиционным заочным образованием, что должно быть адекватно компенсировано учебными средствами ДО, которые могли бы виртуально включать в себя знания и опыт преподавателя. В качестве важнейших из них выступают компьютерные средства обучения (КСО). Они служат эффективным дополнением к профильным учебникам и учебно-методическим пособиям, позволяющим студентам лучше усваивать материал без непосредственного контакта с преподавателем. При этом используются такие приемы и методы активного обучения, как гипертекст, мультимедиа, тренаж, диалог, которые принципиально не реализуемы в традиционных учебных средствах.

Дидактическая эффективность КСО определяется не только содержательным наполнением этих средств, но и выбором их структуры, алгоритмов функционирования и технологиями программной реализации.

О необходимости проведения исследований в этой области свидетельствует тот факт, что лишь немногие из КСО, разрабатываемых сегодня в России, в полной мере соответствуют своему назначению. По данным Института информатизации образования (ИНИНФО), из каждых 100 программ, представленных на сертификацию в качестве программных продуктов учебного назначения, успешно проходят эту процедуру порядка 15-20%. Тем более остро стоит эта проблема в отношении компьютерных средств обучения для ДЭО, т.к. к ним в этом случае предъявляются повышенные требования.

Созданию эффективных КСО должно предшествовать исследование моделей их построения и алгоритмов функционирования. В настоящее время отсутствуют разработки, в достаточной мере учитывающие специфику ДЭО и позволяющие в условиях вероятностного характера целого ряда факторов, влияющих на обучение, сравнивать различные варианты построения электронных средств обучения и их использования при самостоятельной работе студентов. Исследования в этом направлении позволят повысить качество ДО и, следовательно, являются объективно востребованными.

Поскольку ощутимый эффект от применения разрабатываемых КСО может быть достигнут лишь при широком, комплексном их использовании в образовательном процессе, неизбежно возникает проблема автоматизации их создания. Это влечет за собой необходимость разработки программного инструментария, позволяющего быстро и технологично создавать электронные средства, ориентированные прежде всего на Интернет-обучение, структура и алгоритмы функционирования которых методически обоснованы и подтверждены моделированием.

Актуальность задачи создания электронных средств учебного назначения подтверждается решением коллегии Минобразования России от 04.04.02 (протокол № 7) «О реализации основных направлений информатизации образова- ^ | ния в рамках федеральной целевой программы «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)».

Следует отметить перспективность проводимых исследований применительно к процессу вхождения России в Болонский процесс, которое является одной из важнейших задач, стоящих сегодня перед российским образованием. Дистанционные технологии и реализующие их современные электронные средства лежат в основе интенсивно развивающегося открытого образования, основные принципы которого (мобильность и гибкость обучения, свободный доступ к информационным ресурсам) соответствуют целям Болонского процесса.

Создание современных электронных средств обучения для системы ДЭО позволит существенно повысить качество подготовки специалистов в области экономики и тем самым способствовать развитию устойчивых рыночных отношений в России.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является теоретическое обоснование моделей и алгоритмов для разработки электронных средств обучения системы дистанционного экономического образования и создание на его основе программного инструментария для технологичной генерации обучающих комплексов, позволяющих повысить эффективность усвоения экономических знаний.

В соответствии с указанной целью автором были поставлены и решены следующие научные и практические задачи:

• обоснование концепции построения дидактически эффективных КСО для использования в процессе подготовки специалистов экономического профиля по дистанционной технологии, позволяющей обеспечить качество обучения не ниже требуемого в соответствии с ГОС ВПО;

• построение и исследование математического описания процесса обучения студентов в рамках принятой концепции, формализующего динамику изменения знаний студентов и дополненного экономическим критерием;

• исследование вопросов оптимизации структуры и алгоритмов функционирования программных обучающих комплексов в условиях вероятностного характера факторов влияния и различных характеристик выборок;

• анализ целесообразных подходов к выбору индивидуальных образовательных траекторий, определению рациональных объемов информационных блоков и степени мультимедийности создаваемых комплексов;

• разработка открытых программных шаблонов для размещения образовательного контента, реализации сервисных средств, создания программно-педагогических тестов для контроля качества обучения, СУБД и других необходимых функциональных элементов гипертекстовых обучающих комплексов;

• поиск программно-технологических решений по представлению разрабатываемых комплексов, в виде информационно-образовательных ресурсов, построенных в соответствии с объектно-ориентированной парадигмой и отвечающих требованиям международных технологических стандартов;

• разработка современного программного инструментария для создания методически обоснованных обучающих комплексов, обеспечивающего возможность интеграции создаваемых комплексов в информационно-образовательную среду открытого дистанционного образования;

• практическое создание комплексных электронных средств учебного назначения для обучения экономическим специальностям по дистанционным технологиям и разработки рекомендаций по эффективному их использованию в условиях перехода к предусмотренной Болонским процессом кредитной системе по типу ECTS (European Credit Transfer System).

Предмет и объект исследования. Объектом исследования являются электронные средства обучения системы ДЭО, а предметом — модели, алгоритмы и программный инструментарий для создания таких средств.

Теоретическую и методологическую основу исследования составили труды отечественных и зарубежных ученых, посвященные проблемам создания электронных средств учебного назначения, среди которых А.И. Башмаков, И.А. Башмаков, В.Г.Кинелев, Г.А. Краснова, У. Ли, Н.В. Маслова, М. Мур, А.Н. Романов, В.И.Солдаткин, А.В. Соловов, Л.Г. Титарев, В.П.Тихомиров, B.C. То-ропцов, X. Уильям.

Информационной базой исследования послужили данные, полученные при апробации и эксплуатации комплексных электронных средств учебного назначения в учебном процессе в системе ДО ВЗФЭИ, а также сведения фирм-разработчиков программных продуктов.

При решении поставленных задач использовались методы системного анализа с применением аппарата общей теории управления, теории вероятностей, математической статистики, математической теории обучения, тестоло-гии и экономической теории.

Научная новизна исследования заключается в разработке и теоретическом обосновании новых концептуальных подходов к созданию КСО для системы дистанционного обучения экономическим специальностям.

В диссертационной работе получены и выносятся на защиту следующие научные результаты:

• представление процесса обучения экономистов и финансистов по дистанционной технологии с использованием электронных средств обучения как адаптивной комбинированной кибернетической системы, сочетающей элементы управления по возмущению, по отклонению и разомкнутого управления, выходным параметром которой являются знания студента;

• математическое описание процесса дистанционного обучения студента с использованием обучающего программного комплекса в режиме самостоятельной работы вместо занятий с преподавателем в традиционной заочной системе, включающее модели усвоения, забывания и восстановления знаний и учитывающее специфику ДЭО;

• гибкий алгоритм поиска экстремума стохастической зависимости как инструмент исследования качества подготовки специалистов экономического профиля, обучающихся по дистанционным технологиям;

• решения по построению и функционированию гипермедийных обучаю щих комплексов системы ДЭО, позволяющие обеспечить достижение \ студентом уровня знаний не ниже требуемого ГОС ВПО за время не бо- j лее заданного, а также учитывающие величину общих средних издержек на их создание;

• инструментарий, позволяющий осуществлять технологичную разработку и актуализацию программных средств для Интернет/интранет-обучения, учитывающий технологические стандарты и спецификации открытого образования AICC (Aviation Industry Computer-base training Committee),

IMS (Instructional Management System), SCORM (Shareable Content Object

Reference Model), XML (extensible Markup Language).

Практическая значимость исследования заключается в том, что основные положения, выводы и рекомендации диссертации ориентированы на широкое применение в системе ДЭО. Результатом исследований явились модели, алгоритмы и инструментальные средства, позволяющие создавать технологически мобильные обучающие комплексы, с которыми можно работать на индивидуальных компьютерах, в локальных компьютерных сетях и в Web-среде.

Апробация и внедрение. Теоретические, методологические и практические результаты диссертационного исследования докладывались на проведенных в 1998-2004 г.г. восьми Международных и Всероссийских научно-практических конференциях в области дистанционных образовательных технологий и современных компьютерных средств ДО.

Диссертант является одним из авторов монографии «Технология дистанционного обучения в системе заочного экономического образования», удостоенной в 2002 г. диплома II степени на конкурсе лучших монографий по экономическим проблемам, проведенном Академией экономических наук и предпринимательской деятельности, а также монографии «Дистанционное экономическое образование», затрагивающей ряд концептуальных проблем и практиче- ( ских задач по созданию открытого дистанционного образования стран СНГ.

В 2000 - 2004 г.г. технология ДО на основе разработанных электронных ^ средств обучения была внедрена в учебном процессе в 21 филиале и 24 преди ставительствах ДО ВЗФЭИ, ряде российских вузов, а также в университетах стран СНГ при обучении экономическим специальностям.

Результаты исследований нашли отражение в концепции и практических рекомендациях по совершенствованию современных образовательных технологий, выработанных в рамках работы по программе Министерства образования РФ «Исследование проблем совершенствования современных образовательных технологий в системе подготовки специалистов с высшим экономическим образованием» (номер государственной регистрации - 01.2.00 310923; в Приложении 1 приведена информационная карта заключительного отчета по этой работе). Результаты выполнения этой работы внедрены в ряде российских вузов экономического профиля и будут использованы в практике работы учебно-методического объединения вузов России, осуществляющих подготовку специалистов по направлениям «Финансы и кредит», «Бухгалтерский учет, анализ и аудит», «Мировая экономика», «Налоги и налогообложение».

Публикации. Основные положения диссертационного исследования изложены в 15 научных публикациях (в том числе в двух монографиях) общим объемом 41,8 п.л. (авторский объем - 17,5 п.л.).

Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 183 страницах печатного текста и включает в себя введение, три главы, содержащие 45 рисунков и 6 таблиц, заключение, библиографический список литературы, в котором содержится свыше 100 источников, а также 10 приложений.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Григорович, Дмитрий Борисович

Выводы

Для реализации выявленных в ходе моделирования решений был создан программный инструментарий для технологичной разработки программных обучающих комплексов системы ДЭО. Этот инструментарий выполнен в виде программной оболочки, позволяющей реализовать различные варианты структуры ПОК и алгоритмов их функционирования.

Данный инструментарий представляет собой совокупность инструментального ядра и набора свободно расширяемых и дополняемых программных шаблонов. При его разработке учитывались международные технологические стандарты и спецификации открытого и дистанционного образования. Это обеспечивает возможность интеграции создаваемых с помощью разработанной программной оболочки электронных учебных ресурсов в единую информационно-образовательную среду.

Разработанная программная оболочка и технология ее наполнения позволили в сравнительно короткие сроки создать компьютерные обучающие программы и учебно-методические комплексы по финансово-экономическим дисциплинам, использование которых в учебном процессе системы ДО ВЗФЭИ и ряда других вузов России и СНГ подтвердило эффективность подготовки с их помощью специалистов экономического профиля. Соответствие компьютерных обучающих программ своему назначению подтверждено также их сертификацией в системе Министерства образования и науки в качестве программных продуктов учебного назначения.

Заключение

В результате настоящего диссертационного исследования получены следующие основные результаты:

• проведен анализ технологий и компьютерных средств ДО, показана актуальность задачи разработки современных программных продуктов учебного назначения для системы дистанционного экономического образования;

• процесс дистанционного обучения экономическим специальностям с использованием электронных средств обучения представлен в виде кибернетической комбинированной адаптивной системы управления, выходом которой являются знания студента;

• разработано математическое описание процесса обучения и специальный алгоритм оптимизации в условиях воздействия случайных факторов, которые позволили выработать ряд эффективных решений по структуре и функционированию программных обучающих комплексов в системе ДЭО, позволяющих обеспечить качество обучения в соответствии с требованиями ГОС ВПО;

• разработан программный инструментарий для создания обучающих комплексов, ориентированных на Интернет-обучение и свободно интегрируемых, благодаря использованию международных технологических стандартов, в информационно-образовательную среду открытого дистанционного образования;

• разработаны и зарегистрированы в отраслевом фонде алгоритмов и программ компьютерные обучающие программы, на них введены государственные сертификаты;

• использование компьютерных обучающих программ и сетевых учебно-методических комплексов в учебном процессе системы ДО ВЗФЭИ. подтвердило эффективность подготовки с их помощью специалистов экономического профиля;

• компьютерные обучающие программы и сетевые учебно-методические комплексы в рамках НТП Минобрнауки РФ «Создание системы открытого образования» используются также в ведущих университетах стран СНГ (Ташкентский государственный экономический университет, Ка-захстанско-Британский технический университет и др.). О желании сотрудничать в рамках Болонского процесса в совместной разработке компьютерных средств обучения на английском языке по предложенной в работе структуре и интересующим обе стороны дисциплинам заявили ведущие университеты Швеции - Гетеборгский и Уппсальский.

Достоверность и новизна научных положений, выводов и результатов, содержащихся в диссертации, заключались в следующем.

Проведенное исследование опиралось на использование метода системного анализа с применением аппарата общей теории управления, теории вероятностей, математической статистики, математической теории обучения, тесто-логии и экономической теории.

Теоретической базой исследования являются труды отечественных и зарубежных ученых, посвященные проблемам создания электронных средств учебного назначения, среди которых А.И. Башмаков, И.А. Башмаков, В.Г.Кинелев, Г.А. Краснова, У. Ли, Н.В. Маслова, М. Мур, А.Н. Романов, А.В. Соловов, Л.Г. Титарев, В.П.Тихомиров, B.C. Торопцов, X. Уильям.

Информационной базой исследования послужили данные, полученные при апробации и эксплуатации комплексных электронных средств учебного назначения в учебном процессе в системе ДО ВЗФЭИ, а также сведения фирм-разработчиков программных продуктов.

Во всех перечисленных выше основных результатах работы присутствуют элементы новизны, которая заключается в разработке и теоретическом обосновании новых концептуальных подходов к созданию инструментальных средств для системы дистанционного обучения экономическим специальностям. Достоверность и обоснованность научных выводов и полученных результатов подтверждена, в частности, сертификацией в системе Минобрнауки компьютерных обучающих программ, компьютерная реализация которых осуществлялась на базе разработанных моделей, алгоритмов и программного инструментария, в качестве программных продуктов учебного назначения.

Теоретическое значение полученных результатов заключается в создании математических моделей и алгоритмов, которые могут быть применены при исследовании проблем создания электронны» средств обучения для подготовки специалистов (прежде всего — финансово-экономического профиля) с использованием дистанционных образовательных технологий. Предложенные автором модели и алгоритмы могут быть развиты далее — например, в направлении включения интеллектуального блока в разработанную кибернетическую систему.

Практическое значение полученных результатов заключается в том, что они ориентированы на широкое применение в системе дистанционного экономического образования. Результатом исследований явился комплекс моделей, алгоритмов и инструментальных средств, позволяющий создавать технологически мобильные обучающие комплексы, с которыми можно работать в любой информационно-образовательной среде: на индивидуальных компьютерах, в локальных компьютерных сетях и в Web-среде. При этом одним из наиболее ценных с практической точки зрения результатов явилось создание научно и методически обоснованного программного инструментария для разработки электронных обучающих комплексов. Данный инструментарий, оформленный в виде программной оболочки, широко использовался для этих целей в 2001 — 2005 г. в ВЗФЭИ, а также может быть использован другими разработчиками программных учебных средств. Поскольку разработанный программный инструментарий базировался на использовании технологических стандартов открытого образования и нацелен на интеграцию создаваемых обучающих комплексов в информационно-образовательную среду открытого дистанционного образования, результаты исследования имеют практическую ценность в условиях перехода России к Болонскому процессу, основные цели которого мобильность и гибкость обучения, свободный доступ к информационным ресурсам) соответствуют принципам открытого образования.

Кроме того, предложенные автором математические модели могут иметь и самостоятельное практическое значение при решении задач формализации процесса получения знаний для финансово-экономических дисциплин.

Результаты исследований нашли отражение в концепции и практических рекомендациях по совершенствованию современных образовательных технологий, выработанных в рамках работы по программе Министерства образования РФ «Исследование проблем совершенствования современных образовательных технологий в системе подготовки специалистов с высшим экономическим образованием» (номер государственной регистрации — 01.2.00 310923; в Приложении 1 диссертации приведена информационная карта заключительного отчета по этой работе). Результаты выполнения этой работы внедрены в ряде российских вузов экономического профиля и будут использованы в практике работы учебно-методического объединения вузов России, осуществляющих подготовку специалистов по направлениям «Финансы и кредит», «Бухгалтерский учет, анализ и аудит», «Мировая экономика», «Налоги и налогообложение».

Созданные при непосредственном участии соискателя компьютерные обучающие программы и сетевые учебно-методические комплексы нашли применение учебном процессе при подготовке специалистов экономического профиля в ВЗФЭИ и других вузах России и СНГ.

Таким образом, разработанные в диссертации теоретические положения, а также ее практические результаты позволят повысить качество обучения в системе дистанционного экономического образования.