Тема исследования:

МЕТОДОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЕТЕНТНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

Ежова Т.В., к.т.н., доцент

НОУ ВПО «Региональный открытый социальный институт»

t.ezhova@rosi-edu.rut-ezhova@yandex.ru www.rosi-edu.ru

2

ООП ВПО – основная образовательная программавысшего профессионального образования

ГОС – государственный образовательный стандарт

ФГОС – федеральный государственный образовательный стандарт

КООС – компетентностно-ориентированная образовательная система

КМ – компетентностная модель (целевая и фактическая)

КО – компетентностный образ на базе КМ (целевой и фактический)

Используемые сокращения

3

ДК – дерево компетенций

АТД – абстрактный тип данных

Используемые сокращения

Актуальность работы обусловлена модернизацией российского образования, переходом от квалификационной к компетентностной модели выпускника, необходимостью

реализации компетентностно-ориентированных,

студентоцентрированных, ориентированных на конечный результат образовательных программ в соответствии с концепцией и логикой ФГОС ВПО.

Актуальность исследования

5

определяется • несоответствием возможностей традиционного подхода к

управлению процессом реализации образовательной программы новым требованиям ФГОС

• потребностью анализа образовательного процесса с использованием теории латентных переменных и искусственных нейронных сетей

• отсутствием теоретических основ и методов построения системы оптимального управления процессом реализации

компетентностно-ориентированной образовательной программы, соответствующих новому подходу и концепции ФГОС.

Проблема исследования:

6

разработка теоретических основ и методов построения системы оптимального управления процессом реализации компетентностно-ориентированной образовательной

программы на основе теории измерения латентных переменных и нейросетевого анализа данных.

Цель работы:

7

• проанализировать известные методы оценки, измерения и мониторинга уровней сформированности компетенций в образовательных системах; дать сравнительную характеристику методов

• проанализировать известные методы интеллектуального нейросетевого анализа, кластеризации и классификации данных в образовательных системах; дать сравнительную характеристику методов

• осуществить обзор и сравнительный анализ аналогов решения задачи построения компетентностной модели (КМ) обучаемого и измерения уровня сформированности его компетенций

Задачи исследования:

8

• на примере перспективных направлений подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника»

и 231000.62 «Программная инженерия»:– разработать контрольно-измерительные материалы, структуру

электронного портфолио студента как источника для оценивания уровня формируемых компетенций

– разработать метод измерения уровня сформированности компетенций студента на основе теории латентных переменных

– предложить метод формализации и разработать КМ студента на основе измерения латентных переменных и анализа данных в нейросетевом логическом базисе

– сформулировать критерий оптимизации и осуществить постановку задачи оптимизации процесса реализации компетентностно-ориентированной образовательной программы

Задачи исследования (продолжение):

9

– разработать алгоритм адаптации КМ на основе нейросетевого анализа данных

– разработать алгоритм управления процессом реализации компетентностно-ориентированной образовательной программы в соответствии с критерием оптимизации

– осуществить тестирование, апробацию и внедрение созданной системы в образовательный процесс НОУ ВПО «Региональный открытый социальный институт»

• обобщить результаты исследования, проанализировать полученные данные, сделать выводы.

Задачи исследования (продолжение):

10

Объект исследования: компететностно-ориентированная образовательная система (КООС), реализующая образовательную программу в соответствии с ФГОС ВПО.

Предмет исследования: теоретические основы построения КООС, методы, модели и алгоритмы управления процессом реализации компетентностно-ориентированной

образовательной программы в КООС.

11

• методы системного анализа и математического моделирования

• методы анализа качества контрольно-измерительных материалов уровня сформированности компетенций

• методы измерения латентных переменных• методы интеллектуального нейросетевого анализа,

нейросетевой кластеризации и классификации данных• методы построения иерархических древовидных

математических моделей на основе теории графов.

Методы исследования

12

состоит в создании теоретического аппарата построения системы управления и оптимизации процесса реализации компетентностно-ориентированной образовательной программы на основе древовидной компетентностной модели студента, теории измерения латентных переменных и нейросетевого анализа данных.

Теоретическая значимость исследования

13

1. Разработка теоретических основ управления и оптимизации процесса реализации компетентностно-ориентированной образовательной программы на основе измерения латентных переменных и нейросетевого анализа данных.

2. Разработка древовидной компетентностной модели студента (выпускника) на основе измерения латентных переменных и нейросетевого анализа данных, позволяющей определить уровни сформированности компетенций студента и осуществлять их мониторинг в процессе обучения.

Научная новизна исследования

14

3. Разработка критерия оптимизации и постановка задачи оптимизации процесса реализации компетентностно-ориентированной образовательной программы на основе древовидной компетентностной модели студента.

4. Разработка алгоритма управления и алгоритма адаптации компетентностной модели студента на основе нейросетевого анализа данных.

Научная новизна исследования (продолжение)

15

1. Разработанная система управления процессом реализации компетентностно-ориентированной образовательной программы обеспечивает достижение конечной цели студентоцентрированного образовательного процесса: максимальная степень достижения (в смысле предложенного критерия оптимизации) заданного уровня сформированности компетенций обучаемого.

2. Система используется для управления процессом обучения студентов в компетентностно-ориентированной образовательной системе.

Практическая значимость результатов работы

16

Структура традиционной образовательной системы, реализующей ООП ВПО (в соответствии с ГОС)

Внешниевоздействия

Теоретическое обучениеПрактическое обучение

ИГА

Текущая оценкауровня знаний студентаТекущий мониторинг

успеваемости

Заказ и ожидания государства

Ожиданияакадемического сообщества

Заказ и ожидания профессионального сообщества

Личностные ожидания студента

Социальныеожидания общества

Итоговая оценка уровня знаний

выпускникаНормативная база

(внешняя и внутренняя) для реализации ООП

ВПО:программные документы интегрирующего, междисциплинарного и сквозного характера в составе ООП, обеспечивающие системный подход и целостность ООП

Ресурсы (материальные, информационные, кадровые,

организационные и др.), обеспечивающие реализацию

ООП ВПО

ИСТОЧНИКИ для определения видов и задач профессиональной деятельности выпускника

Фактическийрезультат

образования: успешное

завершение освоения

студентом ООП ВПО

Процесс реализации (освоения студентом) ООП ВПО

Анализ результатов освоения ООП ВПО

УЧЕТ ИНТЕРЕСОВ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ВЫПУСКНИКА

Внешниевоздействия

Внешниевоздействия

1

2

5

4

3

17

Структура компетентностно-ориентированной образовательной системы, реализующей ООП ВПО(в соответствии с ФГОС)

18

сочетание классических фундаментальных принципов и методов теории управления на базе кибернетического подхода с современными методами управления социальной

системой с учетом значимости человеческого фактора.

Особенности концепции КООС:

19

Управление ориентировано на заданный целевой набор компетенций выпускника, базируется на управленческих решениях (как правило, организационных), обоснованно принимаемых по результатам оценки степени достижения конечной цели образовательного процесса (степени близости фактического и целевого компетентностных образов (КО) студента).

Стратегия управления обеспечивает стремление КООС максимально соответствовать целевой КМ выпускника, а также адаптацию целевой КМ с целью повышения ее степени адекватности формулируемым видам и задачам профессиональной деятельности выпускника, обусловленными ожиданиям государства, академического сообщества, работодателей, общества в целом и личности обучаемого.

Тактика управления обеспечивает оперативную реакцию КООС на отклонения, возникающие вследствие внутренних возмущений и адаптацию фактического КО для обеспечения его адекватности целевому КО.

Особенности управления образовательным процессом в КООС

20

Управление в КООС осуществляется на базе КМ студента (выпускника). Для построения формализованной КМ используется математическая абстракция – ациклический граф, для программной реализации КМ – динамическая структура: сильно ветвлящееся дерево (B-дерево), эффективно систематизирующее иерархическую информацию большого объема с постраничным ее представлением. Иерархическую КМ студента можно представить в виде дерева компетенций (ДК).

КО студента является логической частью структуры ДК, задается в виде вектора компетенций в соответствии с ФГОС ВПО. Для представления совокупности однородных КО студентов одного профиля (учебная группа и другие обобщения) используется математическое множество и соответствующая структура – множество в программировании, что позволяет формировать интегральные КО на различных иерархических уровнях ДК.

Представление конечной цели образовательной программы в виде целевого вектора КОц позволяет использовать одну из метрик (например, Евклидову), определяющую расстояние между векторами КОц и КОф для оценки степени достижения конечного результата образовательного процесса.

Компетентностная модель в КООС

21

Компетентностная модель бакалавра (целевая)

КМЦ = = КМЦН + + КМЦП

(КМ направления,

общая для всех профилей) (КМ профиля)

Абстрагирование конечного результата до категории компетентность позволяет трактовать компетентность

выпускника как синергетический результат от приобретенного выпускником в процессе обучения набора компетенций, а уровень его компетентности – как синергетический эффект от уровней сформированности

компетенций, предусмотренных ООП ВПО.

22

Построение КМ бакалавра:

ДК нисходящее

Проектирование целевой КМ, целевых КО студента (выпускника)

и их связь с компетентностно-ориентированным рабочим учебным планом ООП ВПО

23

Евклидово расстояние:

Расстояние между целевым и фактическим КО студента

Оценка степени достижения цели и конечного результата образовательного процесса

n

kjkikij xxd

1

2)(

2

1

)( jk

n

kikij xxd

n

iфiцij КОКОD

1

2)(

24

Теоретические основы: теория измерения латентных переменных на основе вероятностной модели Раша для политомических индикаторных переменных:

где x – градация индикаторной переменной;xji – отклик j-го респондента на i-й пункт опросника;

Pr(xji = x) – вероятность выбора j-м респондентом градации x для i-ого пункта опросника;

βj– оценка важности латентной переменной j-м респондентом;

δi– уровень важности латентной переменной, который лучше всего дифференцируется i-ой индикаторной переменной;

τxi– относительный уровень важности латентной переменной , который лучше всего дифференцирует х-ая градация i-ой индикаторной переменной;

mi – индексная переменная, которая последовательно принимает все варианты ответов на i-ой индикаторной переменной

Измерение уровня сформированности компетенций

i

ij

ij

m

x

x

x

0'

)(...-

)(...-

jixi2i1i

xi2i1i

e

ex}Pr{x

25

Измерение уровня проявления компетенции как латентной переменной на основе модели Раша состоит из трех этапов:

1. Операциональное определение измеряемой латентной переменной в виде набора ее индикаторов.

2. Формализованный итерационный этап: применение теории латентных переменных для оценки качества измерительного инструмента (набора индикаторов), разработка рекомендаций по коррекции набора индикаторов. Наличие этапа 2 - отличительная особенность теории измерения латентных переменных от всех традиционных подходов (классического тестирования, экспертных методов и др.).

3. Использование полученного адекватного измерительного инструмента для измерения уровня проявления латентной переменной (компетенции) на линейной (интервальной) шкале в логитах (единица измерения).

Измерение уровня сформированности компетенций

26

Построение КМ: результаты кластеризации данных опроса студентов

направления «Программная инженерия» с использованиемнейронной сети Кохонена

27

Построение КМ: Оценка значимости компетенций ФГОС ВПО бакалавра направления подготовки «Программная инженерия»

28

КМ бакалавра:

ДК

восходящее

Мониторинг уровня сформирован-ности компетенций и степени достижения конечной цели образователь-ного процесса.

29

- разработана иерархическая древовидная компетентностная модель студента – дерево компетенций

- предложен метод и алгоритм измерения уровня сформированности компетенций в образовательном процессе на основе вероятностной модели Раша измерения латентных переменных

- осуществляется сбор и обработка статистических данных для построения измерительных инструментов для измерения уровня сформированности компетенций на линейной шкале

- осуществляется построение КМ отдельных направлений подготовки: исследуется структура и осуществляется кластеризация данных с использованием самоорганизующейся нейронной сети Кохонена; исследуются данные опросников по результатам их обработки с использованием вероятностной модели Раша измерения латентных переменных

- предложен критерий оценки степени достижения конечной цели КООС: Евклидова метрика между целевым и фактическими компетентностными образами обучаемого

Выводы

30

- предлагаемый подход может быть апробирован в деятельности независимого общественного аккредитационного агенства, что позволит значительно расширить представление об условиях формирования и уровне сформированности профессиональных, общекультурных и личностных компетенций студентов и выпускников, об уровне функционирования системы контроля качества в вузе, а также осуществить рейтингование (ранжирование) вузов на основе интегрированных показателей их деятельности.

Спасибо за внимание