СОДЕРЖАНИЕ 

Введение  ……………………………………………………………………… 

1.Принципы  автоматизации составления  учебных   планов вузов ……….

  1.1 Цели обучения ………………………………………………………….

  1.2. Анализ системы формирования  учебных планов вузов ……………..

1.3. Анализ  факторов, влияющих на качество  подготовки 

      специалиста ……………………………………………………………..  

1.4. Модульный  принцип построения учебного  плана ………………….

1.5. Современные  методы разработки учебных планов  …………………

1.6. Математическая  постановка задачи синтеза учебных планов

      вузов …………………………………………………………………….

Список  литературы по главе 1 …………………………………………….. 

2. Автоматизация и оптимизация планирования учебного процесса в   Оренбургском государственном университете ……………………….

Список литературы по главе 2 ……………………………………………. 
 
 
 

                                           ВВЕДЕНИЕ 

    Основной  задачей системы высшего образования  является удовлетворение потребностей государства в специалистах нужного  профиля. При этом выпускаемые специалисты  могут иметь различное качество подготовки, которое будет зависеть от того, насколько полно выпускник вуза сможет соответствовать предъявляемым к нему требованиям [33].

    Развивающиеся наука и техника предъявляют  новые требования к содержанию высшего  образования. Специалист каждого нового выпуска того или иного учебного заведения всегда должен иметь более высокий уровень подготовки, чем специалист предыдущего выпуска[5]. Качество подготовки специалиста во многом определяется программой его обучения, и, в частности, главным документом этой программы - учебным планом вуза. Подготовка специалистов, отвечающих современным запросам, влечет за собой непрерывное совершенствование учебных планов с тем, чтобы они всегда находились в наивысшем соответствии с требованиями, предъявляемыми к специалисту, поэтому учебный план должен быть достаточно гибким для быстрой адаптации к меняющимся требованиям по отношения к специалисту [58].

    В настоящее время процесс составления  учебных планов, основанный на опыте  и интуиции работников высшей школы, нуждается в серьезном совершенствовании и научном обосновании принимаемых решений. Это особенно актуально в условиях все возрастающих требований к подготовке специалистов, необходимости частого обновления учебных планов, необходимости повышения качества учебного процесса в условиях перехода России к рыночным отношениям. Необходим поиск новых подходов, обеспечивающий целесообразную перестройку системы профессионального образования с учетом жизненных реалий.

         1.ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ  СОСТАВЛЕНИЯ УЧЕБНЫХ   ПЛАНОВ ВУЗОВ

1.1. Цели обучения.

    Эффективное управление процессом обучения возможно только при выполнении целой системы  требований, предъявляемых к нему. Эти требования относятся, прежде всего, к качеству выпускаемых специалистов.

    Цель выступает как основной критерий отбора всех средств и методов организации учебно-воспитательного процесса. Она является ориентиром и критерием для определения степени достижения конечных результатов процесса обучения. Будучи конкретной, точно сформулированной, она позволяет осуществить управление учебной деятельностью студента, своевременно решать вопросы успешности обучения, его эффективности и качества результатов.

    Основной  целью системы высшего образования  является профессиональная подготовка специалистов высшей квалификации в соответствии с социальным заказом. Поэтому именно профессиональная деятельность специалистов задает и определяет цели изучения всех учебных дисциплин, а значит и содержание, и структуру, и формы соответствующей учебной деятельности студентов, готовящихся к этой профессиональной работе. Вот почему особое значение приобретают сейчас исследования, направленные на изучение профессиональной деятельности и разработку «портрета» специалиста того или иного профиля. Практическим результатом таких исследований явилось создание и введение в действие квалификационных характеристик специалистов с высшим образованием. В характеристиках дается описание основных видов деятельности специалиста, его функциональных обязанностей, требований к его подготовке. Составление квалификационных характеристик является важным этапом в решении проблемы формулировки целей подготовки специалиста и определения содержания его профессиональной деятельности [25]. Описание модели специалиста может быть выполнено с различной полнотой, с различной степенью обобщения и с использованием различных терминов. Для совершенствования учебного процесса необходимы  точно построенные модели, если не формализованные, то хотя бы в виде достаточно полного списка основных свойств, качеств и способностей специалиста[14].

    Парадокс  обучения заключается в том, что  применять знания, полученные в институте, студенту придется через 4-6 лет. Но в  настоящее время при стремительном  развитии науки и техники знания также стремительно устаревают. Поэтому одной из целей обучения является необходимость дать студенту прочные фундаментальные знания, на основе которых он смог бы обучаться далее самостоятельно в нужном ему направлении. Но прочные фундаментальные знания невозможно дать без анализа структуры учебного материала.

    При этом, содержание подготовки специалиста  должно строиться как комплексная  целевая программа, ориентированная  на конечные результаты, а не как  простая сумма независимых друг от друга дисциплин. Содержание каждой отдельной дисциплины должно рассматриваться как органическая часть целостного содержания всесторонней подготовки специалиста определенного профиля. Из этого вытекает необходимость строить содержание подготовки специалиста в целом как комплексную программу [82]. Эта программа должна реализовывать синтез учебного плана подготовки специалиста. Осуществление такого подхода позволяет обеспечить целостность содержания обучения и интеграцию его составляющих на всех уровнях формирования, во всех формах его представления. Содержание, построенное на логике обучения, становится методологическим и методическим средством достижения промежуточных и конечных целей подготовки специалиста.

    Все содержание обучения представлено множеством дисциплин, изучаемых по данной специальности.

                                (1.1)

    где m - количество изучаемых дисциплин  по специальности;

           - содержание i-й дисциплины;

          SO - содержание обучения.

    Как известно, дисциплинарное построение учебного плана таит в себе некоторую опасность. Формирование у студентов независимых друг от друга предметных знаний затрудняет возможность пользоваться ими в дальнейшей познавательной и профессиональной деятельности, которая требует от специалистов умения комплексного, интегрального применения знаний, полученных при изучении дисциплин в процессе обучения в вузе. В то же время, дисциплинарная структура содержания подготовки специалистов обладает и большими достоинствами. Она лучше, чем какая либо другая, позволяет формировать у студентов систему научных и профессиональных знаний и умений, полное представление о различных сторонах действительности. Поэтому необходимо в рамках дисциплинарной структуры изыскивать пути и методы обеспечения комплексности, системности в изучении сложных структур и явлений, методы научно-обоснованной интеграции содержания всех дисциплин учебного плана в органически целостную систему содержания подготовки специалиста в вузе [25].

1.2. Анализ системы  формирования учебных  планов вузов.

    Высшая  школа как объект управления представляет собой двухуровневую иерархическую систему: Министерство образования и науки - вуз (см. рис.1.1). Верхний уровень иерархии решает задачи соответствия выпускаемых высшей

школой  специалистов структуре и объему общественных потребностей. Оно определяет содержание образования,  разрабатывает модели личностей           

                                                                 Рис.1.1

специалистов  разных профилей, типовые учебные планы и программы по специальностям и т.д.[18].

    Нижний  уровень - вуз - обеспечивает соответствие выпускаемых специалистов системе  основных требований, заложенных в  директивных документах: моделях  личности специалистов, типовых учебных  планах и программах.

    В типовых учебных планах, утверждаемых высшими государственными органами народного образования, обозначаются:

• обязательные виды учебной деятельности (теоретическая и практическая подготовка, учебное проектирование и научно-исследовательская работа студентов и т.д.) и распределение времени между ними;
• обязательные гуманитарные и социально-экономические общетехнические и специальные дисциплины с указанием времени, отводимого на их обучение;
• виды практик и их примерный удельный вес;
• время, отводимое на дисциплины специального цикла;
• общее время, отводимое на обязательные занятия по выбору и на факультативные занятия;
• время для самостоятельной работы;
• контрольные мероприятия;
• виды квалификационных выпускных работ;
• процент времени, находящегося в ведении Совета учебного заведения.

    На  основе типовых составляются рабочие планы учебных заведений. В них, с учетом специфики заведения, детализируются все виды учебного процесса, в частности определяются:

• распределение дисциплин и практик по годам обучения и семестрам с указанием отводимого времени;
• набор предлагаемых занятий по выбору учащихся с указанием отводимого времени;
• факультативные занятия;
• график учебного процесса по годам обучения, в котором указываются все виды учебной деятельности, а также время каникул.

    Рабочие учебные планы составляются ежегодно и вузам предоставляется возможность корректировать в определенных пределах объемы изучаемых дисциплин,  содержание и структуру образования. Таким образом, вузам предоставляется достаточная свобода для улучшения качества подготовки специалистов не только путем уточнения дисциплин, изучаемых в вузе, но и путем их оптимального расположения во времени.

1.3. Анализ факторов, влияющих на качество  подготовки специалиста.

    Под качеством специалистов, выпускаемых  вузами, будем понимать некоторую  систему свойств специалистов, которая определяет собой их пригодность для удовлетворения общественных потребностей [2].

                                (1.2)

    где - некоторое свойство, умение специалиста.

    Вуз обеспечивает соответствие выпускаемых  специалистов системе основных требований, заложенных в директивных документах: моделях личности специалиста, учебных  планах и программах. Причем качество выпускаемых специалистов определяется качеством их подготовки. Проблемы качества подготовки специалистов, а также методы его оценки описаны в работах [14,25,33,38,62,71]. По результатам этих работ можно сделать вывод, что основными факторами, влияющими на качество выпускаемых специалистов являются содержание и структура учебного материала, методы обучения и материально-техническая база процесса обучения.

    На  процесс осмысленного запоминания  влияют такие факторы, как структура  материала, образование ассоциативных  связей между понятиями, частота  использования понятий [52]. Но не только логичность изложения влияет на запоминание материала. Известно [62], что процесс усвоения и забывания информации можно представить в простейшем случае кривой, изображенной на рис. 1.1.

    Восходящая  ветвь кривой соответствует процессу восприятия, нисходящая - забывания. Время, соответствующее наибольшему объему информации, находящейся в памяти (Т) - это время окончания изложения материала. Сразу после этого начинается процесс забывания. Весь процесс описывается уравнением [62]:

                       (1.3)

    где l₁ и l₂ - параметры, зависящие от количества и качества ассоциативных связей и статистических характеристик забывания.

    При t ®∞ функция j(l₁,l₂,t)®0, что соответствует полному забыванию информации по истечении достаточно большого промежутка времени.

    Важную  роль в запоминании играет периодическое  повторение информации. Последнее происходит в ходе самостоятельной работы, на лабораторных и практических занятиях, а также при неоднократных ссылках лекторов на знакомый материал.

          рис. 1.2

    Опытным путем установлено [62], что материал успешно вспоминается, если объем оставшейся в памяти информации не меньше 0.7 от первоначальной: j³0.7j₀. Время, через которое в памяти остается меньший объем информации, зависит от параметров информации, но ясно одно: чем меньше время между повторениями информации,  тем прочнее усваивается пройденный материал и новый материал на основе создания ассоциативных связей в понимании обучаемого. Анализируя рис. 1.2 можно заметить, что, если для изложения понятия j требуется понятие i, то в какой-либо момент времени t₂ через время t₁ после изложения понятия i оно становится недоступно для восприятия, т.к. в памяти обучаемого осталось менее 0,7 от первоначального объема информации.

    Если  существует однократное повторение материала, то кривая будет иметь  следующий вид, представленный на рис. 1.3.

          рис. 1.3

          рис. 1.4

    При многократном повторении, в результате образования устойчивых ассоциативных  связей, кривая может быть приблизительно аппроксимирована пунктирной кривой на рис. 1.4.

    Исходя  из вышеизложенного, можно сделать вывод: чем меньшим промежутком времени будут разделены связанные между собой понятия, тем это лучше для усвоения материала.

1.4. Модульный принцип построения учебного плана

    Учебный план является основным документом процесса обучения.  Но учебный план не является только набором дисциплин, которые должны быть изучены за определенный отрезок времени. Все учебные дисциплины, входящие в план, связаны между собой, то есть в более поздних по времени изучения дисциплинах используется информация из ранее изученных без ее конкретизации, т.е. предполагается, что обучаемый знает, какой смысл вкладывается в то или иное определение или понятие. Для более подробного рассмотрения структуры учебного материала дисциплины дробятся на более мелкие по объему единицы, которые обычно называют модулями.

                            (1.4)

    где SD - содержание дисциплины;

          M_j - j-й модуль дисциплины;

          L - количество модулей  в дисциплине.

    Модуль, информационная база которого используется для последующего изучения других модулей, будем называть предком по отношению к этим модулям. Модуль, который использует информационную базу ранее изученных модулей, будем называть потомком по отношению к этим модулям.

    Следующие понятия вводятся из теории графов. Ориентированный граф связности [52] можно разбить на слои. Слоем [34] называется множество вершин графа, таких, что никакие из них не соединены между собой дугами.

    Так, граф, изображенный на рис. 1.5, имеет 5 слоев, как показано на рис. 1.6. 
 

          рис. 1.5 
 

          I II III IV V

          рис. 1.6

     Контур - это ориентированный цикл [35]. Цикл - это замкнутая цепь, не имеющая повторяющихся вершин, кроме начальной и конечной.

    Кроме самого обозначения связи можно поставить ей в соответствие некоторый коэффициент P_ij, который будет отражать тесноту связи между модулем-предком i и модулем-потомком j. Метод определения этого коэффициента рассмотрен в главе II.

    При описании всех связей мы будем иметь граф связности модулей учебных дисциплин. При изложении всех этих дисциплин необходимо логично расположить их во времени так, чтобы модуль-потомок изучался по времени после изучения всех модулей-предков. Это обуславливается способностью человеческой памяти прочно запоминать материал, если он понятен. Понятен же он может быть только тогда, когда все используемые при изложении материала понятия известны обучаемому. Чтобы запомнить то или иное положение, необходимо связать его с другим известным или новым содержанием, но в определенной последовательности. Повторение одного и того же материала без его ассоциативного расширения и углубления приводит лишь к механическому запоминанию и требует многократного дублирования. Такое запоминание приводит к формальному, неглубокому приобретению знаний, без их понимания. Глубокие и прочные связи непременно требуют установления связей и отношений на основе расширения и углубления сведений о предмете  и соприкасающихся с ним объектов изучения [5].

    Кроме требования логичности изложения учебного материала, к  учебному плану предъявляется множество других требований, которые можно разбить по смыслу на две части. Первая часть требований относится ко всем учебным планам и дисциплинам, и они регламентируют временные рамки и интенсивность изучения, назначение контрольных точек. Вторая часть исходит из ГОСТов Министерства общего и профессионального образования и предъявляет требования к учебным планам по специальностям на объем определенных циклов дисциплин и назначение контрольных точек по отдельным дисциплинам.

    Подготовка специалистов, отвечающих современным требованиям, влечет за собой непрерывное совершенствование учебных планов с тем, чтобы они всегда находились в наивысшем соответствии с требованиями к специалисту.

    Эти изменения связаны с процессом дифференциации и интеграции обучения. Дифференциация связана с увеличением педагогической значимости отдельных предметов. Она выражается в превращении некоторых учебных дисциплин в курсы. Так, в свое время дисциплина «химия» превратилась в курс, состоящий из дисциплин «неорганическая химия»  и «органическая химия».

    Наблюдается и обратный процесс - интеграция. По мере уменьшения «удельного веса» отдельных  дисциплин они могут исключиться  из курсов или уменьшиться и войти  в состав других дисциплин.

    В настоящее время набор учебных  курсов в учебных планах вузов  по всей вероятности уже достиг своего верхнего предела. Поэтому введение нового курса или дисциплины должно сочетаться с сокращением других, но не путем изъятия их из образования, а путем объединения прежних компонентов на основе их содержательной интеграции.

    Ярким примером дифференциации общего образования  служит появление нового учебного курса  основ информатики и вычислительной техники[37].

    В настоящее время возможности  увеличения сроков обучения и объема учебного материала практически исчерпаны. Следовательно, проблема дифференциации учебного материала может рассматриваться только в единстве с его интеграцией. Решение этой проблемы связано с анализом межпредметных связей [37].

    Все эти изменения придают гибкость учебному плану, возможность подстройки под изменяющиеся требования к специалисту. Как оценить, насколько оправданной будет какая-либо замена? Для этого необходимо проводить соответствующие исследования. Исследования, проводимые в данной работе, опираются на исходные данные, получаемые от экспертов. Задачей экспертов является определить для каждого модуля коэффициент значимости для профессиональной деятельности специалиста и оценить тесноту связи между учебными модулями. Отбор содержания можно производить различными методами.

    Но  учебный план должен характеризоваться  известной стабильностью. Эту относительную  стабильность придает ему основной костяк, представленный строго очерченным набором фундаментальных наук, ведущих  и профилирующих дисциплин, определяющих широкий профиль будущего специалиста и наименее подверженным коренным изменениям во времени.

1.5. Современные методы разработки учебных планов

         1.5.1. Модульное обучение.

    Одним из методов составления учебных  планов и программ является организация модульного обучения. В последние годы в этом направлении сделано множество разработок [3,76]. Сущность модульного обучения заключается в том, чтобы максимально обособить отдельные блоки (модули) учебного материала. Каждый модуль при его изучении обеспечивает достижение некоторой дидактической цели. Учебный материал, охватываемый модулем, должен быть настолько законченным блоком, чтобы существовала возможность конструирования единого содержания из отдельных модулей без нарушения логичности изложения материала.

      Модульное обучение предусматривает  максимум самостоятельной работы  студента. Функции педагога при  таком обучении все больше  сводятся к консультативным.

      Цель разработок, ведущихся в  этом направлении - создание гибкого  содержания обучения с возможностью замены отдельных модулей. 

    При модульном построении обучения предлагается следующая методика формирования содержания модулей. Строится граф логической структуры  предмета, в котором указываются  не только внутрипредметные, но и межпредметные связи. Затем в отдельные учебные элементы, составляющие структуру модуля, выбираются полностью те темы из графа логической структуры, которые необходимы для изучения конкретного учебного элемента, что позволяет по возможности обеспечить его большую автономность, достичь полноты содержания в нем учебного материала. В связи с этим в содержание учебного элемента, кроме вышеуказанных тем, включаются и темы других предметов, на которые указали межпредметные связи [76].

    Такое построение обучения имеет свои достоинства и недостатки. В качестве достоинств можно указать то, что достигается определенная гибкость обучения. Можно перемещать во времени отдельные блоки модули учебного материала без анализа их внешних связей, так как модули являются максимально обособленными и законченными структурами.

    Значительным  недостатком такой организации  построения содержания обучения является то, что в модули помещается информация, не относящаяся непосредственно  к изучаемой дисциплине. Причем, информация фундаментальных наук для  данной специальности (в частности, для инженерного образования - математика, физика и другие общетехнические дисциплины) может дублироваться несколько раз в различных модулях. Это, конечно же, положительно влияет на качество усвоения материала, но значительно сокращает общий объем учебного материала, который можно преподнести студенту за срок его обучения в вузе.

1.5.2. Составление учебных планов вузов на основе дерева целей подготовки специалиста.

    Одним из направлений работ в области  совершенствования подготовки специалистов в вузах является составление учебных планов вузов на основе дерева целей подготовки специалиста [17,19,37,38,46,64].

    Коротко о сущности метода. Метод реализуется  на основе построения дерева целей  учебного процесса подготовки специалиста. Дерево целей имеет несколько иерархических уровней. Разные авторы предлагают строить иерархию уровней по-разному. Приведем один пример [64].

      Основные цели обучения - что должен  знать и уметь выпускник вуза. Каждой  цели ставится в соответствие одна или несколько дисциплин учебного плана.  Каждую дисциплину, в свою очередь, можно разбить на темы.

    Объем учебного плана в часах известен заранее, необходимо наполнить этот объем наиболее важным содержанием.

    При условии, что осенний семестр  содержит 18 недель, весенний - 17 недель, каждую дисциплину удобно делить на 17-часовые элементы.

    Таким образом, дерево целей учебного процесса содержит три уровня:

    - цели учебного процесса;

    - разделы (блоки дисциплин) учебного  плана;

    - 17-часовые элементы.

    Входными данными являются коэффициенты относительной важности целей учебного процесса, а также веса целей второго уровня относительно целей первого уровня. Исходя из этих данных, вычисляются коэффициенты относительной важности целей второго уровня, веса целей третьего уровня относительно целей второго уровня и коэффициенты относительной важности целей третьего уровня (17-часовых элементов), а также групповые веса элементов учебного плана.