Тема исследования: МЕТОДОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЕТЕНТНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ Ежова Т.В., к.т.н., доцент НОУ ВПО «Региональный открытый социальный институт»

2 ООП ВПО – основная образовательная программа высшего 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 «Информатика и вычислительная техника» и «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) Внешние воздействия Теоретическое обучение Практическое обучение ИГА Текущая оценка уровня знаний студента Текущий мониторинг успеваемости Заказ и ожидания государства Ожидания академического сообщества Заказ и ожидания профессионального сообщества Личностные ожидания студента Социальные ожидания общества Итоговая оценка уровня знаний выпускника Нормативная 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 Фактический результат образования: успешное завершение освоения студентом ООП ВПО Процесс реализации (освоения студентом) ООП ВПО Анализ результатов освоения ООП ВПО УЧЕТ ИНТЕРЕСОВ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ВЫПУСКНИКА Внешние воздействия Внешние воздействия

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) = + КМ Ц = КМ ЦН + КМ ЦП (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

24 Теоретические основы: теория измерения латентных переменных на основе вероятностной модели Раша для политомических индикаторных переменных: где x – градация индикаторной переменной; x ji – отклик j-го респондента на i-й пункт опросника; Pr(x ji = x) – вероятность выбора j-м респондентом градации x для i-ого пункта опросника; β j – оценка важности латентной переменной j-м респондентом; δ i – уровень важности латентной переменной, который лучше всего дифференцируется i-ой индикаторной переменной; τ xi – относительный уровень важности латентной переменной, который лучше всего дифференцирует х-ая градация i-ой индикаторной переменной; m i – индексная переменная, которая последовательно принимает все варианты ответов на i-ой индикаторной переменной Измерение уровня сформированности компетенций

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 использованием нейронной 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