Моделирование бизнес-процессов дистанционного обучения с использованием глобальных сетей тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Моделирование бизнес-процессов дистанционного обучения с использованием глобальных сетей"

На правах рукописи УДК 519.816 (043)

Артюхин Валерий Викторович

Моделирование бизнес-процессов дистанционного обучения с использованием глобальных сетей

Специальность: 08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедре «Общей теории систем и системного анализа» Московского государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ).

Научный руководитель:

доктор экономических наук, профессор Емельянов Александр Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор экономических наук, профессор Киселева Ирина Анатольевна

кандидат экономических наук Останина Юлия Алексеевна

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет

Защита диссертации состоится «_»_2004 года в_

часов на заседании Диссертационного Совета К 212.151.01 в Московском государственном университете экономики, статистики и информатики по адресу: 119501, Москва, ул. Нежинская, дом 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета экономики, статистики и информатики.

Автореферат разослан «_»_2004 года.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат экономических наук, доцент

Г.Е. Голкина

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Последнее десятилетие во всем мире и, в том числе, в Российской Федерации отмечено ростом использования новых информационных технологий применительно к индустрии образования. Такие обстоятельства, как появление концепции открытого образования и применение дистанционных образовательных технологий в различных формах обучения, направленных на повышение академической мобильности обучаемых, а также удобство и эффективность образовательных процессов породили целый класс экономических задач. Дистанционные технологии используются сегодня не только высшими учебными заведениями, но также организациями, предлагающими свои услуги на других образовательных уровнях и даже отделами обучения крупных компаний, не связанных с образовательной отраслью непосредственно.

На текущий момент многим государственным и негосударственным образовательным учреждениям (обучающим организациям), желающим предложить или уже предлагающим свои услуги по дистанционному сетевому обучению на любом из уровней образования, требуется принимать решения, связанные с тем, какие информационные технологии применять и какое программное обеспечение использовать, как рационально организовать деятельность преподавателей, необходима ли узкая специализация в смысле разрабатываемых и предлагаемых учебных курсов, как разрабатывать курсы и дисциплины, какие цены устанавливать на обучение и сколько обучаемых набирать.

Необходимость экономически обоснованных ответов на эти и многие другие вопросы требует формализации процесса обучения - как специфичной разновидности бизнес-процессов, создания специальных экономико-математических моделей этого процесса, учитывающих его технико-экономические аспекты, а также методик оценки некоторых параметров этого процесса для принятия последующих решений. Применение компьютерных глобальных сетей (Интернет) помогает повысить эффективность «доставки знаний» учащимся, но при этом возникают значительные накладные расходы, связанные с оплатой услуг фирм-провайдеров.

Указанные обстоятельства, а также специфика процесса дистанционного обучения с применением глобальных сетей (далее -Интернет-обучения) указывают на актуальность темы диссертационного исследования.

Степень научной проработанности темы. К настоящему времени выполнен широкий круг исследований в области открытого образования. Особенности функционирования соответствующих образовательных учреждений рассмотрены в работах Филиппова В.К., Тихомирова В.П., Титарсва Л.Г., Рубина Ю.Б., Хорошилова А.В., Зайцевой Ж.Н., Ярных В.В., Яхшибекяна А.Л., Еремина Д.В. и др. Цнтгутр1пгпгктЫ- связанные с

р0с- национальная") 3 i библиотека i

! ¿^кЫ

информационным обеспечением «виртуальных университетов» с применением сетевого обучения представлены в работах Берилла СИ., Епифанского А.Г., Кондратьева В.К., Феданова А.Н. и др. Постановка задачи моделирования обучающей организации в режиме реализации процесса дистанционного обучения, а также ряд соответствующих моделей содержатся в работах Власовой Е.А., Емельянова А.А. и др.

Однако данные исследования не содержат целостного формального описания самого процесса Интернет-обучения на сравнительно низком уровне, где происходит взаимодействие обучаемых, преподавателей и обучающей организации или критериев его эффективности, что и обуславливает необходимость качественно нового уровня рассмотрения указанных проблем, системно учитывающего результаты перечисленных теоретических и практических направлений исследований.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка методики оценки экономической эффективности процесса Интернет-обучения с учетом используемых образовательных технологий и состава учебных дисциплин. Для достижения указанной цели в работе необходимо было поставить и решить следующие научные и практические задачи:

• систематизировать современные подходы к организации процессов дистанционного обучения и, в частности, методы организации работы обучаемых в процессе Интернет-обучения;

• выявить состав параметров, определяющих процесс Интернет-обучения и экономические показатели, способные выступать в качестве сравнительной базы при оценке его эффективности;

• построить экономико-математическую модель процесса Интернет-обучения;

• определить состав эмпирических данных, необходимых для расчета согласно построенной модели;

• разработать программный расчетный комплекс согласно построенной модели;

• построить имитационную модель процесса Интернет-обучения с целью учета случайных колебаний параметров модели, определяющих его эффективность, и реализовать модель в программном обеспечении;

• выполнить машинный эксперимент для апробации разработанной экономико-математической модели, расчетной программы и имитационной модели.

Объект и предмет исследования. Объектом данного исследования является объект микроэкономики - учреждение образовательной отрасли, выступающее на рынке открытого образования. В качестве предмета исследования выбраны экономические процессы в образовательном учреждении, зависящие от набора применяемых образовательных Интернет-технологий.

Методика исследования. В процессе исследования проанализированы и использованы труды научных коллективов, ведущих российских и

зарубежных ученых в области открытого образования и дистанционного сетевого обучения, а также законодательные акты Российской Федерации, в частности федеральный закон «О высшем и послевузовском образовании».

В работе применялись элементы теории массового обслуживания, теория производственных функций, методы имитационного моделирования, а также трансакционная теория психологии.

В качестве инструментальных средств исследования использовались программные средства, разработанные автором, пакеты прикладных программ российских и зарубежных фирм.

Научная новизна. В результате исследования получены следующие результаты, обладающие элементами научной новизны:

• концептуальная модель процесса Интернет-обучения, созданная на основе систематизации и обобщения методов организации деятельности учащихся в сети, с применением трансакционной психологической теории;

• новый терминологический аппарат, построенный в соответствии с разработанной концепцией и позволяющий детально представить процесс Интернет-обучения на микроуровне, в виде формализованных обменов данными (трансакций) между обучаемыми, преподавателями и обучающей организацией;

• набор критериев оценки эффективности процесса Интернет-обучения, учитывающих затраты на развитие образовательного процесса, использование сетевых средств и преподавательскую нагрузку;

• дискретная экономико-математическая модель процесса Интернет-обучения, учитывающая влияние применяемых технологий;

• объектно-ориентированный метод экономико-математического моделирования, примененный при разработке концептуальной, математической и имитационной моделей, а также при разработке инструментальных средств.

Диссертационное исследование соответствует паспорту специальности 08.00.13 - «Математические и инструментальные методы экономики», пунктам:

• 1.4. Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, домашних хозяйств, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов количественной оценки предпринимательских рисков и обоснования инвестиционных решений.

• 2.2. Конструирование имитационных моделей как основы экспериментальных машинных комплексов и разработка моделей экспериментальной экономики для анализа деятельности сложных социально-экономических систем и определения эффективных направлений развития социально-экономической и финансовой сфер.

Практическая значимость, апробация и внедрение результатов. Основные положения и выводы могут быть использованы любой организацией. планирующей предложить свои услуги на рынке дистанционного сетевого образования. а также для оценки существующих систем сетевого обучения.

Предложенный объектно-ориентированный метод экономико-математического моделирования может быть полезен при составлении практически любых экономико-математических моделей. предполагающих впоследствии автоматизированную программную реализацию.

Результаты исследования внедрены в следующих организациях:

• • Московском государственном университете экономики. статистики и

информатики (МЭСИ);

• Московском международном институте эконометрики. информатики.

финансов и права;

•' Открытом акционерном обществе «Центр международной торговли».

Публикации. По теме исследования опубликовано 9 работ общим объемом 2.5 печатных листа.

Структура работы. Работа состоит из введения. трех глав. заключения. списка литературы и четырех приложений.

Содержание работы

Во введении обоснован выбор темы. ее актуальность. определены объект. предмет. цель и задачи исследования. сформулированы научная новизна результатов и их практическая значимость.

В первой главе исследованы особенности уровней образования и форм обучения. реализуемых в Российской федерации. принципы концепции открытого образования. а также современные дистанционные образовательные технологии.

Организации. предоставляющие услуги по обучению на уровнях общего. среднего специального и послевузовского образования. а также организации. предлагающие дискретное обучение (то есть обучение по отдельным курсам и/или дисциплинам вне комплексного подхода). формируют современную образовательную среду Российской Федерации и могут являться целями для реализации концепции открытого образования и применения современных дистанционных технологий обучения.

Рассмотрены особенности различных форм обучения (очной. заочной. очно-заочной и экстерната). Показано. что современные дистанционные технологии (в первую очередь сетевые) могут находить свое применение при реализации образовательного процесса по любой из этих форм и устранять часть их недостатков.

Анализ составляющих информационного обеспечения обучающих организаций. реализующих сетевое обучение. а также систематизация подходов к организации теоретической и практической деятельности обучаемых с помощью сети Интернет позволяют утверждать. что

экономическая эффективность функционирования такой организации напрямую зависит от се специализации, используемых технологий обучения и конкретного программного обеспечения, применяемого в ее работе.

Существующие экономико-математические модели образовательных процессов строились исходя из следующих постулатов:

1. В качестве образовательной организации рассматривались исключительно учреждения системы высшего образования (институты, университеты, академии).

2. Процесс изучения дисциплины считался единым и неделимым.

3. Основными ресурсами при моделировании считались преподавательский (тьюторский) ресурс и ресурс времени на разработку учебно-методических комплексов (УМК).

4. Одной из целей исследований являлось решение задачи рационального использования этих ресурсов.

Такие модели могут быть весьма полезны при моделировании организаций, находящихся в стадии становления своей системы дистанционного сетевого обучения, но для организаций, уже наладивших эту систему, модель должна также учитывать следующие аспекты:

1. Численность преподавательского состава.

2. Набор используемых Интернет-технологий обучения в организации.

3. Структуру учебных программ, реализуемых организацией в виде курсов или дисциплин.

4. Структуру компьютерных сетей.

5. Технические и стоимостные характеристики Интернет-канала, используемого организацией.

Таким образом, возникает необходимость создания принципиально новой экономико-математической модели, учитывающей особенности применяемых образовательных технологий и рассматривающей процесс удаленного обучения на микроуровне. Такая модель должна стать основой для новой методики оценки экономической эффективности функционирования обучающей организации в условиях реализации процесса удаленного сетевого обучения с помощью сети Интернет.

Вторая глава посвящена формализации процесса Интернет-обучения, составлению экономико-математической модели, а также описанию контрольного расчета.

Для построения предлагаемой модели необходимо, как минимум, формализовать процесс обучения, то есть действия обучаемого в процессе изучения дисциплины. Упрощенная схема удаленного взаимодействия обучаемого с обучающей организацией приводится на рис. 1.

Непосредственно процесс обучения сводится к последовательности удаленных контактов или сессий обучаемого с обучающей средой через некоторую информационную магистраль, в роли которой при Интернет-обучении выступает сеть Интернет, а также локальной работы обучаемого.

В процессе этих сессий и локальной работы обучаемый читает учебники, общается на форумах и в чатах, выполняет лабораторные работы, решает тесты и так далее, то есть различными способами проявляет свою учебную активность. Время начала и конца запланированных удаленных сессий, их количество и продолжительность регламентируются планом-графиком дисциплины. Фрагмент процесса изучения дисциплины обучаемым субъектом согласно ее плану-графику отображен на рис. 2.

Рис. 2. Фрагмент изучения дисциплины согласно плану-графику

Согласно указанной концепции был построен терминологический аппарат для описания процесса Интернет-обучения.

Назовем любой вид учебной активности обучаемого - типам формы активности. Примерами типов форм активности являются: лабораторная работа, форум, чат (безотносительно к дисциплине, в рамках которой они запланированы). Наличие удаленного компонента типа требует некоторого выделенного программного обеспечения на стороне обучающей организации. Заметим, что конкретная обучающая организация не должна и не может поддерживать все возможные типы форм активности - она выбирает нужные по ее мнению, реализует их и на их базе строит все дисциплины, которые предоставляет на выбор потенциальным обучаемым в качестве товара. Весь набор типов форм активности я, реализуемых обучающей организацией, обозначим как вектор

А = {а,, а2, а„}, 0)

где - обозначение отдельного типа формы активности, при

Организация реализует также несколько учебных дисциплин, каждая из которых характеризуется размером оплаты за одного обучаемого и количеством одновременно набираемых обучаемых. Весь набор дисциплин т, предлагаемых обучающей организацией, обозначим как вектор

где - обозначение отдельной дисциплины, при

Числовые характеристики дисциплин приводятся в таблице 1.

Табл и ца 1

Числовые характеристики учебной дисциплины

Форма активности - это вид деятельности обучаемого (например, форум, чат, Интернет-учебник и так далее) в рамках конкретной учебной дисциплины. Числовые характеристики формы активности (в отличие от типа) связаны с предметной областью дисциплины. Каждая учебная дисциплина предполагает использование ряда форм активности. Обозначим весь набор форм активности , применяемых в рамках

дисциплины как вектор

при где - обозначение отдельной

формы активности, при

Числовые характеристики, ассоциированные с любой из этих форм,

9

приводятся в таблице 2.

Таблица 2 Числовые характеристики формы активности ¿Л1'^

Обозначение Смысл

Привязка к типу формы активности адеА.

Привязка к определяющей ее дисциплине

ЫЪ<£-Я) 1 Доля удаленной нагрузки обучаемого

Доля удаленной нагрузки преподавателя

Средний объем информации, передаваемый/получаемый обучаемым субъектом по сети в течение одного полного часа удаленной-работы по форме активности (Мб/час.)

ЛЬ^) Аналог ] для преподавателей (Мб/час.)

Коэффициент, отражающий зависимость времени работы преподавателя от времени работы по данной форме активности одного обучаемого

Не следует отождествлять форму активности и ее тип: тип формы активности не привязан к конкретной дисциплине, он представляет собой лишь аппаратно-программный комплекс (имеющий исключительно технические и стоимостные характеристики), посредством которого обучающая организация реализует ряд форм активности для различных дисциплин.

Например, рассмотрим тип формы активности «форум»: обучающая организация имеет компьютер, подключенный к Интернет-каналу, с установленным на нем программным обеспечением для поддержки форумов, то есть общения обучаемых между собой и преподавателями посредством сообщений. Этот аппаратно-программный комплекс в данном случае можно рассматривать как тип «форум» форм активности. Независимо от учебных дисциплин, изучаемых субъектами, работая в сети, все они взаимодействуют с одним и тем же типом, то есть с одним и тем же аппаратно-программным комплексом.

Однако, в зависимости от предметной области дисциплины, они работают по-разному, например, отличается средний размер одного сообщения: если дисциплина имеет естественно-научную направленность, то для ответа на сложный вопрос бывает достаточным привести одну формулу, если же дисциплина является гуманитарной, любое сообщение может вырасти до нескольких страниц. Это обстоятельство-привело к необходимости введения термина «форма активности».

Каждая из учебных дисциплин Ау имеет свой план-график Р^, состоящий из*' у} этапов, относящихся к разным формам активности:

(4)

при _/' й т , е В, \<d<:Уj , где - обозначение отдельного

этапа плана-графика, при \ <\<у}.

Числовые характеристики любого из этапов учебного плана приводятся в таблице 3.

Табл и ца 3

Числовые характеристики этапа плана-графика дисциплины

д

Обозначение Смысл

Привязка к курсу К

Привязка к соответствующей форме активности

Пр^] Продолжительность этапа по времени (час.)

В графическом виде связи между векторами, введенными выше, изображены на рис. 3.

Рис. 3. Основные связи между векторами

Предлагаемая в работе модель является дискретной. Время измеряется в астрономических часах. Для динамических расчетов, связанных с планом-графиком дисциплины, в первую очередь потребуется функция

(назовем ее функцией ставящая в соответствие моменту

времени номер этапа плана-графика, выполнением которого заняты

обучаемые в данный момент. Для каждой дисциплины к3, такая функция должна быть периодической с периодом равным продолжительности дисциплины в часах (). Однако для расчетов, обобщающих процессы обучения по всей совокупности дисциплин, необходим общий период для всех таких функций. Как видно из рис. 4, этот период времени равен ц.

Дисциплина 1 (500 часов):

Дисциплина 2 (250 часов):

Группа I

Этап I,..., Этап

Группа 1

Группа 2

Этап 1,Этап у2

Этап 1,Этап у2

'о

о L

250

500

Рис. 4. График промесса Интернет-обучения Значения ц и функции Р^) определяются из следующих

соотношении:

и, - ¿П/^],

ц = НОК(Ц|,..., цт), где НОК - наименьшее общее кратное,

(5)

(6) (7)

У(/, рЫ) = тф): (Ш/^]) ^ г- И, • (/ <Иу и,), при V £ у5, а=1

где (/<Ну ц.»)-целая часть от //ц,.

Наиболее рациональным периодом моделирования является так называемый период полного цикла (£!)„ момент окончания которого приходится на конец полного месяца (его началом рационально полагать полночь первого числа одного из месяцев), а его продолжительность в астрономических часах кратна ц. Этот факт проистекает от того, что обучаемые платят за обучение перед началом обучения, а затраты на использование Интернет-канала можно рассчитать только в конце месяца. Однако если период полного цикла весьма велик, возможен расчет и за другой период времени, с внесением ряда корректировок.

Соотношение различных периодов времени по продолжительности в графическом виде изображено на рис. 5.

Месяц 1 Месяц 2 Месяц 3

Цикл обучения Цикл обучения

Полный цикл

'0

*

ег

е3

1

" 1

Рис. 5. Временные интервалы, характеризующие процесс Интернет-обучения

Поскольку период полного цикла состоит из полных месяцев, его можно разделить (а для расчетов, связанных с затратами на использование Интернет это необходимо) на отрезки

[ео^Ие! +^е2]>-,[еф-1 +!;еф], (8)

где <р - количество месяцев входящих в период полного цикла, £а -количество астрономических часов, прошедших с начального момента времени до конца месяца

Любая организация, имеющая выход в Интернет, должна оплачивать услуги некоторого провайдера (поставщика), предоставляющего канал, в соответствии с определенным тарифным планом. Тарифный план регламентирует объемы выплат пользователя Интернет (будь он организацией или частным лицом) провайдеру за передаваемую и получаемую информацию. В случае наличия выделенной линии (в отличие от модемной) оплата, как правило, зависит от объема информации. Организации-клиенты обычно заранее выбирают необходимый им объем информации на некоторый период времени (чаще всего, на месяц). Затраты организации на оплату использования Интернет за определенный месяц Сг (а) могут быть рассчитаны по следующей формуле:

С' = \йр( (а) • ер, + (О* (а) - Ор1 (а)) • еы - при оа1 (а) > Ор1 (а)' (9) где ОрДа)- объем информации в мегабайтах (Мб), заказанный организацией-клиентом провайдеру на -тый месяц (трафик), - цена одного мегабайта информации передаваемого и/или получаемого

организацией-клиентом в рамках запланированного трафика (руб./Мб), ео1 - цена одного мегабайта информации передаваемого и/или получаемого организацией-клиентом сверх запланированного трафика (руб./Мб), £)дДа) - объем информации реально израсходованный (переданный/ принятый) организацией в течение месяца а (Мб).

Суммарные затраты на оплату использования Интернет за период

полного цикла - С/1"" (О) можно рассчитать по следующей формуле: С?т(П)= 1С, (а).

Очевидно, что если до начала месяца трафик запланирован нерационально, организация на конец месяца будет нести потери либо из-за его неполного использования, либо из-за его превышения, причем

величина этих потерь за период полного цикла может выступать

в качестве дополнительного показателя оценки эффективности функционирования обучающей организации:

(Оа1(а)-Ор,(а))-(ео1 -ер1), при £>0,(ач- " '~ч

Ст,(а) =

О

"К" "а/ V"/ ^ Vй-> при Оа,(а)<Ор,(а) при 0а,(а)=£>р,(а)

где - потери организации за месяца, связанные с нерациональным

планированием сетевого трафика, при

Для оценки затрат конкретной организации на использование Интернет, необходимо знание объемов сетевого трафика, порождаемого

действиями всех обучаемых - и преподавателей

единицу времени, то есть за астрономический час:

оЕЛш{0= I (Ащтьл-цьнТ),

.Н

за

(13)

0дГЧ')= х ту-лььупьншь^-цънъ, (14)

7=1

где может быть вычислено с помощью следующей системы уравнений:

Таким образом, необходимая нам величина Dot(a) может быть вычислена согласно формуле:

£*(«)= (16)

Другой существенной статьей расходов обучающей организации является оплата преподавательского труда. В рассматриваемой модели предполагается, что труд преподавателя и затраты на него, возникают как реакция на действия обучаемых, объем порожденного преподавательского труда может быть выражен через объем труда обучаемых.

Расчет затрат на оплату преподавательских ресурсов производится по той же схеме, что и расчет объема порожденного Интернет-трафика (разница в том, что в данном случае нас интересуют академические часы, а не объем информации). Объем преподавательского труда, порожденного за период времени действиями все -обучаемых по всем дисциплинам рассчитывается по следующим формулам:

hp(q)= i(s (17)

у=1 7=1

где ¿д, может быть вычислено с помощью следующей системы уравнений:

(18)

т2=ШР0))

Зная стоимость преподавательского часа работы С^' можно

получить сумму затрат на оплату преподавательского труда за период полного цикла

CpW^HpiaycpK

В случае временной системы оплаты для вычисления можно

воспользоваться формулой:

гл norma _

v

'norma

где С™гта - годовой оклад преподавателя ( р у бгюг^а - годовая норма

выработки (ак. час).

Кроме того, при известной норме почасовой выработки, можно оценить необходимое на период количество преподавательских ставок, с помощью соотношения:

Vr

norma

Доход от оплаты обучаемыми своего обучения может быть рассчитан

как:

Зная затраты обучающей организации на использование Интернет и оплату преподавателей, а также величину дохода от продажи своих услуг, можно вычислить объем средств на развитие обучающей организации с учетом прямых затрат за период полного цикла:

Рассчитанная таким образом величина может считаться показателем эффективности образовательной технологии, применяемой обучающей организацией. В целом построенный терминологический аппарат, модели на его основе и, в частности, математическая модель, построенная в данной работе, могут выступать в качестве сравнительной базы при оценке и выборе:

• поддерживаемых типов форм активности;

• количества используемых аппаратно-программных комплексов;

• программного обеспечения поддержки типов форм активности;

• набора реализуемых дисциплин;

• форм активности, используемых в рамках каждой дисциплины;

• тарифного плана по использованию Интернет;

• необходимого количества преподавателей (косвенно);

• численности и количества учебных групп (косвенно).

Безусловно, формула (23) не учитывает всех доходов и затрат обучающей организации. Моделируется только непосредственный процесс обучения, без учета издержек на аренду и использование помещений, оплату технического персонала, закупку и амортизацию оборудования, создание учебно-методических комплексов, рисков и так далее.

Третья глава посвящена реализации методики оценки экономической эффективности обучающей организации в программном обеспечении.

Процесс расчета согласно предлагаемой модели является достаточно трудоемким. Большинство из входящих в нее формул включают большое число множителей и/или слагаемых. Кроме того, в процессе вычислений необходимо выполнить, как минимум, столько же итераций, сколько часов составляет период моделирования. Модель требует большого количества исходных данных, что также делает ее неудобной для «бумажного» расчета.

Все вышесказанное потребовало создания программного комплекса, обеспечивающего прием и хранение исходных данных, анализирующего их корректность, производящего расчет согласно описываемой

N(a)=i{z[kj)M[kj]-—}.

а

Л( Q) = N(C1) - С?т (О) - Cp(Q).

(23)

математической модели и выдающего результат на экран компьютера. Прием и хранение исходных данных обеспечиваются разработанной в СУБД Microsoft Access базой данных, чья главная форма изображена на рисунке 6.

Расчетная программа была разработана на языке программирования C++.

Для подтверждения достоверности разработанной модели была также разработана имитационная модель процесса Интернет-обучения, чьи основные блоки изображены на рис. 7, 8 и 9. Модель реализована в среде Pilgrim5.

Поскольку построение формул вызывало необходимость обращения к многочисленными взаимосвязанным характеристикам, возникло большое число различных векторов (с точки зрения аналитической формы записи).

Необходимость построения модельных формул с использованием элементов этих векторов привела к приданию каждому из них числовых характеристик, приведенных в таблицах 1,2 и 3.

Наличие связей между элементами разных векторов потребовало большого числа индексов в их обозначении (до трех индексов — одного нижнего и двух верхних), а также введения специальных операций определения индексов конкретных элементов. Разумеется, все это не могло не отразиться на размерах формул, количестве уровней в них и сложности их восприятия. А это создает определенные проблемы при практическом их использовании.

Одним из перспективных аспектов в разработанном терминологическом аппарате и модели является их рассмотрение не в привязке к аналитической форме записи математики, а с использованием иной системы.

Например, для того чтобы в какой-либо из формул получить некоторый элемент ад = ад вектора А, имея один известный этап плана-графика

дисциплины к3 е К , в аналитическом виде необходимо записать следующее (следующая запись представляет собой аналог реальных формул, применяемых в модели процесса Интернет-обучения):

В приведенной записи три уровня индексирования, а общее число индексов - семь.

Возможен и другой вариант записи - с помощью системы уравнений:

Однако, если рассмотреть ту же ситуацию с точки зрения синтаксиса одного из алгоритмических языков программирования (например, C++) и предположить, что элементы всех векторов были реализованы в виде классов или структур, а связи между ними - в виде указателей, являющихся членами-данными класса, или функций доступа, то запись может выглядеть так:

АсЪллгТуре * temp_a=Jcurs[s]->plan[v]->foгm->typв;

АсЪ^Туре * Ъвтр_а=кигз[э]-ХЗеЪТуре(V) ;

Приведенный пример порождает идею о том, что корни проблемы кроются не только в выбранном подходе к моделированию, но и в возможностях аналитической формы записи, которая, очевидно, не слишком пригодна для описания решений некоторых типов задач. Например, как свидетельствует данный случай, для задач с наличием большого числа векторов элементов и множества иерархических связей между ними, применение аналитической формы записи вызывает некоторые сложности.

Описанному методу к моделированию процесса Интернет-обучения благодаря его базированию на выделении ключевых понятий этого процесса (дисциплин, форм активности и так далее) и их параметров и определении связей между ними было дано название объектно-ориентированного метода к экономико-математическому моделированию. Процесс автоматизации решения поставленной в работе задачи (то есть процесс разработки расчетной программы и имитационной модели), показал эффективность применения такого подхода.

При разработке расчетной программы, имитационной модели и базы исходных данных сложности в формульной записи были компенсированы значительным упрощением переноса решения задачи из аналитической формы записи в алгоритмическую.

Каждая понятие, выделенное в математической модели и его числовые характеристики, были описаны в базе данных в виде таблицы и полей в ней, а в программе они были реализованы в виде относительно самостоятельных конструкций языка C++ - классов или структур и их членов-данных. Это было сделано практически без изменения представления понятий и их характеристик (то есть практически без введения дополнительных служебных полей или пересмотра имеющихся, в таблицы базы данных были добавлены лишь поля идентификаторы и мнемонические символьные имена, хотя и этого можно было избежать).

Связи между понятиями по индексам с помощью введенных в

математической модели операций были заменены связями между таблицами по идентификаторам записей в базе данных и связями по указателям в программах.

Применение объектно-ориентированного метода (ориентирование на ключевые понятия с приданием им числовых характеристик) при разработке терминологического аппарата существенно упростило процесс разработки инструментальных средств.

С помощью разработанной расчетной программы и имитационной модели был произведен машинный эксперимент с целью измерения чувствительности выбранных критериев к изменениям различных аспектов функционирования моделируемой обучающей организации (в частности, количества обучаемых и цен на отдельные дисциплины, количества и расписания преподавательской работы, а также отдельных элементов планов-графиков).

Результаты эксперимента подтвердили пригодность состава критериев для оценки эффективности функционирования обучающей организации с учетом технических условий реализации и состава учебных дисциплин.

В заключении работы приведены основные результаты и научные выводы, полученные в результате выполненных исследований.

Основные результаты диссертационного исследования

1. Создана концептуальная модель процесса Интернет-обучения как последовательности трансакций, имеющих количественное выражение и экономический смысл.

2. На базе полученной концептуальной модели разработан новый терминологический аппарат, позволивший описать процесс Интернет-обучения на микроуровне, в терминах учебных дисциплин, этапов их планов-графиков, форм активности и их типов, а также ввести соответствующие числовые характеристики.

3. Обоснованы три критерия оценки эффективности бизнес-процесса Интернет-обучения (объем средств на развитие, стоимость потерянного трафика, количество необходимых преподавательских ставок), позволяющие использовать разработанную экономико-математическую модель для решения практических задач в обучающих организациях.

4. В целях снижения трудоемкости расчетов согласно разработанной экономико-математической модели созданы инструментальные средства: расчетный программный комплекс и программное обеспечение имитационного моделирования для подтверждения достоверности аналитических результатов.

5. Предложен новый объектно-ориентированный метод экономико-математического моделирования, позволяющий значительно сократить временные затраты на создание инструментальных средств математического моделирования.

6. На основе анализа результатов машинного эксперимента сформулированы практические рекомендации относительно выбора применяемых технологий обучения, структур планов-графиков дисциплин, а также количества преподавателей и формирования их расписания для организации, выступающей на рынке Интернет-обучения.

Публикации по теме диссертации

1. Артюхин В.В. Анализ учебного процесса как ролевой игры. - В кн.: Математическое обеспечение и технологии программирования в экономике / Сборник научных трудов. - М.: МЭСИ, 2003 (0,3 п.л.).

2. Артюхин В.В. Интерфейс и визуальная концепция современных обучающих систем. - В кн.: Экономические информационные системы на пороге XXI века. / Сборник докладов. - М.: МЭСИ, 1999 (0,1 п.л.).

3. Артюхин В.В. Моделирование процессов открытого образования с учетом технических условий реализации и структуры учебных программ. - В кн.: Математическое обеспечение и технологии программирования в экономике / Сборник научных трудов. - М.: МЭСИ, 2003 (0,1 пл.).

4. Артюхин В.В. О формализации процесса Интернет-обучения. - В кн.: Сборник научных статей / Московский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права. - Выпуск 4. М.: ММИЭИФП, 2004 (0,3 п.л.).

5. Артюхин В.В. Обучение как ролевая игра. - В кн.: Математические и инструментальные методы анализа экономических процессов / Сборник научных трудов. - М.: МАКС-Пресс, 2003 (0,3 пл.).

6. Артюхин В.В. Особенности объектно-ориентированного подхода к математическому моделированию. - В кн.: Сборник научных статей / Московский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права. - Выпуск 4. М.: ММИЭИФП, 2004 (0,2 п.л.).

7. Артюхин В.В. Практические занятия с помощью Интернет. - В кн.: Математические и инструментальные методы анализа экономических процессов / Сборник научных трудов. - М.: МАКС-Пресс, 2003 (0,3 пл.).

8. Артюхин В.В. Фреймворки и построение графических конструкторов для них. - В кн.: Математическое обеспечение и технологии программирования в экономике / Сборник научных трудов. - М.: МЭСИ, 2003 (0,5 пл.).

9. Артюхин В.В. АсйеС: - абстрактный конструктор имитационных моделей для среды Р1^пт5. - В кн.: Математические и инструментальные методы анализа экономических процессов / Сборник научных трудов. - М.: МАКС-Пресс, 2003 (0,4 пл.).

»10552

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ВД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 20.04.2004 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печл. 1,5 Тираж 100 экз. Заказ 181. Тел. 939-3890,939-3891,928-1042. Тел./факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. МВ. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Артюхин, Валерий Викторович

Введение.

Глава 1. Технико-экономические характеристики современной образовательной среды.

§1.1. Уровни, формы и технологии обучения.

§ 1.2. Сетевое обучение и информационные технологии.

§ 1.3 Цель и задачи исследования.

§ 1.4 Экономико-математические методы управления производственными затратами.

§ 1.5 Анализ процесса взаимодействия учащегося с Интернет-ресурсами системы открытого образования.

Резюме.

Глава 2. Моделирование процесса Интернет-обучения с учетом состава и структуры планов-графиков дисциплин.

§ 2.1. Формализация понятия учебной дисциплины и ее составляющих.

§ 2.2. Оценка доходов и затрат при реализации Интернет-обучения.

§ 2.3. Эмпирические данные, необходимые для расчетов.

§ 2.4. Контрольный расчет и анализ результатов.

Резюме.

Глава 3. Инструментальные средства экономико-математического моделирования процесса Интернет-обучения.

§ 3.1. Программный комплекс расчета математической модели.

§ 3.2. Объектно-ориентированный метод экономико-математического моделирования.

§ 3.3. Имитационная модель процесса Интернет-обучения.

§ 3.4. Планирование и проведение машинного эксперимента.

Резюме.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Моделирование бизнес-процессов дистанционного обучения с использованием глобальных сетей"

Актуальность темы. Последнее десятилетие во всем мире и, в том числе, в Российской Федерации отмечено ростом использования новых информационных технологий применительно к индустрии образования. Такие обстоятельства, как появление концепции открытого образования и применение дистанционных образовательных технологий в различных формах обучения, направленных на повышение академической мобильности обучаемых, а также удобство и эффективность образовательных процессов породили целый класс экономических задач. Дистанционные технологии используются сегодня не только высшими учебными заведениями, но также организациями, предлагающими свои услуги на других образовательных уровнях и даже отделами обучения крупных компаний, не связанных с образовательной отраслью непосредственно.

На текущий момент многим государственным и негосударственным образовательным учреждениям (обучающим организациям), желающим предложить или уже предлагающим свои услуги по дистанционному сетевому обучению на любом из уровней образования, требуется принимать решения, связанные с тем, какие информационные технологии применять и какое программное обеспечение использовать, как рационально организовать деятельность преподавателей, необходима ли узкая специализация в смысле разрабатываемых и предлагаемых учебных курсов, как разрабатывать курсы и дисциплины, какие цены устанавливать на обучение и сколько обучаемых набирать.

Необходимость экономически обоснованных ответов на эти и многие другие вопросы требует формализации процесса обучения - как специфичной разновидности бизнес-процессов, создания специальных экономико-математических моделей этого процесса, учитывающих его технико-экономические аспекты, а также методик оценки некоторых параметров этого процесса для принятия последующих решений. Применение компьютерных глобальных сетей (Интернет) помогает повысить эффективность «доставки знаний» учащимся, но при этом возникают значительные накладные расходы, связанные с оплатой услуг фирм-провайдеров.

Указанные обстоятельства, а также специфика процесса дистанционного обучения с применением глобальных сетей (далее - Интернет-обучения) указывают на актуальность темы диссертационного исследования.

Степень научной проработанности темы. К настоящему времени выполнен широкий круг исследований в области открытого образования. Особенности функционирования соответствующих образовательных учреждений рассмотрены в работах Филиппова В.К., Тихомирова В.П., Титарева Л.Г., Рубина Ю.Б., Хорошилова A.B., Зайцевой Ж.Н., Ярных В.В., Яхшибекяна A.A., Еремина Д.В. и др. Некоторые аспекты, связанные с информационным обеспечением «виртуальных университетов» с применением сетевого обучения представлены в работах Берилла С.И., Епифанского А.Г., Кондратьева В.К., Феданова А.Н. и др. Постановка задачи моделирования обучающей организации в режиме реализации процесса дистанционного обучения, а также ряд соответствующих моделей содержатся в работах Власовой Е.А., Емельянова A.A. и др.

Однако данные исследования не содержат целостного формального описания самого процесса Интернет-обучения на сравнительно низком уровне, где происходит взаимодействия обучаемых, преподавателей и обучающей организации или критериев его эффективности, что и обуславливает необходимость качественно нового уровня рассмотрения указанных проблем, системно учитывающего результаты перечисленных теоретических и практических направлений исследований.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка методики оценки экономической эффективности процесса Интернет-обучения с учетом используемых образовательных технологий и состава учебных дисциплин. Для достижения указанной цели в работе необходимо было поставить и решить следующие научные и практические задачи: систематизировать современные подходы к организации процессов дистанционного обучения и, в частности, методы организации работы обучаемых в процессе Интернет-обучения; выявить состав параметров, определяющих процесс Интернет-обучения и экономические показатели, способные выступать в качестве сравнительной базы при оценке его эффективности; построить экономико-математическую модель процесса Интернет-обучения; определить состав эмпирических данных, необходимых для расчета согласно построенной модели; разработать программный расчетный комплекс согласно построенной модели; построить имитационную модель процесса Интернет-обучения с целью учета случайных колебаний параметров модели, определяющих его эффективность, и реализовать модель в программном обеспечении; выполнить машинный эксперимент для апробации разработанной экономико-математической модели, расчетной программы и имитационной модели.

Объект и предмет исследования. Объектом данного исследования является объект микроэкономики - учреждение образовательной отрасли, выступающее на рынке открытого образования. В качестве предмета исследования выбраны экономические процессы в образовательном учреждении, зависящие от набора применяемых образовательных Интернет-технологий.

Методика исследования. В процессе исследования проанализированы и использованы труды научных коллективов, ведущих российских и зарубежных ученых в области открытого образования и дистанционного сетевого обучения, а также законодательные акты Российской Федерации, в частности федеральный закон «О высшем и послевузовском образовании».

В работе применялись элементы теории массового обслуживания, теория производственных функций, методы имитационного моделирования, а также трансакционная теория психологии.

В качестве инструментальных средств исследования использовались программные средства, разработанные автором, пакеты прикладных программ российских и зарубежных фирм.

Научная новизна. В результате исследования получены следующие результаты, обладающие элементами научной новизны: концептуальная модель процесса Интернет-обучения, созданная на основе систематизации и обобщения методов организации деятельности учащихся в сети, с применением трансакционной психологической теории; новый терминологический аппарат, построенный в соответствии с разработанной концепцией и позволяющий детально представить процесс Интернет-обучения на микроуровне, в виде формализованных обменов данными (трансакций) между обучаемыми, преподавателями и обучающей организацией; набор критериев оценки эффективности процесса Интернет-обучения, учитывающих затраты на развитие образовательного процесса, использование сетевых средств и преподавательскую нагрузку; дискретная экономико-математическая модель процесса Интернет-обучения, учитывающая влияние применяемых технологий; объектно-ориентированный метод экономико-математического моделирования, примененный при разработке концептуальной, математической и имитационной моделей, а также при разработке других инструментальных средств.

Диссертационное исследование соответствует паспорту специальности 08.00.13 - «Математические и инструментальные методы экономики», пунктам:

1.4. Разработка и исследование моделей и математических методов анализа микроэкономических процессов и систем: отраслей народного хозяйства, фирм и предприятий, домашних хозяйств, рынков, механизмов формирования спроса и потребления, способов количественной оценки предпринимательских рисков и обоснования инвестиционных решений.

2.2. Конструирование имитационных моделей как основы экспериментальных машинных комплексов и разработка моделей экспериментальной экономики для анализа деятельности сложных социально-экономических систем и определения эффективных направлений развития социально-экономической и финансовой сфер.

Практическая значимость, апробация и внедрение результатов. Основные положения и выводы могут быть использованы любой организацией, планирующей предложить свои услуги на рынке дистанционного сетевого образования, а также для оценки существующих систем сетевого обучения.

Предложенный объектно-ориентированный метод экономико-математического моделирования может быть полезен при составлении практически любых математических моделей, предполагающих впоследствии автоматизированную программную реализацию.

Результаты исследования внедрены в следующих организациях:

Московском государственном университете экономики, статистики и информатики (МЭСИ);

Московском международном институте эконометрики, информатики, финансов и права;

Открытом акционерном обществе «Центр международной торговли».

Публикации. По теме исследования опубликовано 9 работ общим объемом 2,5 печатных листа.

Структура работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Артюхин, Валерий Викторович

Основные результаты и научные выводы, полученные в процессе выполненных исследований, могут быть сформулированы следующим образом:

1. Создана концептуальная модель процесса Интернет-обучения как последовательности трансакций, имеющих количественное выражение и экономический смысл.

2. На базе полученной концептуальной модели разработан новый терминологический аппарат, позволивший описать процесс Интернет-обучения на микроуровне, в терминах учебных дисциплин, этапов их планов-графиков, форм активности и их типов, а также ввести соответствующие числовые характеристики.

3. Обоснованы три критерия оценки эффективности бизнес-процесса Интернет-обучения (объем средств на развитие, стоимость потерянного трафика, количество необходимых преподавательских ставок), позволяющие использовать разработанную экономико-математическую модель для решения практических задач в обучающих организациях.

4. В целях снижения трудоемкости расчетов согласно разработанной экономико-математической модели созданы инструментальные средства: расчетный программный комплекс и программное обеспечение имитационного моделирования для подтверждения достоверности аналитических результатов.

5. Предложен новый объектно-ориентированный метод экономико-математического моделирования, позволяющий значительно сократить временные затраты на создание инструментальных средств математического моделирования.

6. На основе анализа результатов машинного эксперимента сформулированы практические рекомендации относительно выбора применяемых технологий обучения, структур планов-графиков дисциплин, а также количества преподавателей и формирования их расписания для организации, выступающей на рынке Интернет-обучения.

Данные диссертационного исследования содержат законченное решение поставленной научной задачи, но, учитывая важность области исследования, его возможно и целесообразно продолжить в следующих направлениях:

1. Включение в математическую модель понятия расписания преподавателей. В данной работе при реализации имитационной модели индивидуальное расписание преподавателей учитывалось, но в качестве сущности с собственными числовыми характеристиками оно не было заложено в разработанный терминологический аппарат, как следствие, его влияние на процесс Интернет-обучения не было формализовано и не было включено в предложенную математическую модель.

2. Дальнейшее расширение и унификация предложенного терминологического аппарата. В частности возможно придание формам активности характеристик в разном количестве, обладающих разным смыслом, в зависимости от типа конкретной формы активности.

3. Уточнение математического аппарата за счет включения в основную формулу прибыли обучающей организации новых составляющих. I

ЗАКЛЮЧЕНИЕ