Метод построения и управления структурой технических средств учебного процесса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Юдов, Александр Иванович

• Юдов, Александр Иванович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Юдов, Александр Иванович

Введение.

Глава 1. Проблемы формирования сравнительной оценки и модели структуры организации учебного процесса.

1.1. Организационное управление в сетевых организациях.

1.2. Понятие модели сетевой организации.

1.3. Модель структуры организации учебного процесса.

1.4. Формирование сравнительных оценок качества структуры вуза в части организации технических средств обучения.

1.5. Выводы по главе 1.

Глава 2. Государственные образовательные стандарты и их роль в управлении структурой технических средств обеспечения учебного процесса.

2.1. Ведущая роль стандарта в управлении учебным процессом.

2.1.1. Концептуальные идеи государственных образовательных стандартов.

2.1.2. Государственные образовательные стандарты как основа управления учебным процессом.;.

2.2. Целевая направленность и собственная структура Государственных образовательных стандартов.

2.3. Структура учебного процесса по ГОС.

2.4. Модель образовательного процесса.

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка подходов к созданию метода управления структурой средств компьютерного обеспечения вузовского учебного процесса.

3.1. Анализ проблемы управления формированием структуры информационных потоков сетевой организации.

3.2. О реальных возможностях оптимизации вычислительных сетей для управления сетевыми организациями.

3.2.1. К постановке задачи сетевой оптимизации.

3.2.2. О построении моделей.

3.2.3. Расчет конфигурации вычислительного комплекса для решения задач в реальном масштабе времени.

3.2.4. Сравнение сетевых архитектур.

3.3. Структура «от управления».

3.4. Информационные и интеллектуальные базы как основа организации управления.

3.5. Структурная парадигма управления.

3.6. Уровень представления знания в ГОС.

3.7. Выводы по главе 3.

Глава 4. Метод управления организацией средств компьютерного обеспечения на основе типовой структуры технических средств.

4.1. Разработка методики выделения базовых групп технического оборудования.

4.1.1. Общий подход к выделению сегментов.

4.1.2. Выделение сегментов по типам предоставляемых возможностей обеспечения учебного процесса.

4.2. Методика организации сегментирования технических средств.

4.3. Объединение сегментов.

4.4. Метод представления, описания и управления структурой организации средств компьютерного обеспечения вузовского учебного процесса на основе сегментации технических средств.

4.5. Выводы по главе 4.

Глава 5. Моделирование комплекса технических средств.

5.1. Выбор уровня моделирования.

5.2. От высокоуровневого моделирования к имитационному.

5.3. Возможности использования типовых систем имитационного моделирования в задачах выбора структуры состава оборудования.

5.4. Выбор системы моделирования.

5.5. Система имитационного моделирования NetCracker Pro .".

5.6. Практические исследования конфигураций технических средств.

5.7. Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод построения и управления структурой технических средств учебного процесса»

Разработка методов управления организационными структурами предприятий, включая высшие учебные заведения, является важной задачей, решение которой может обеспечить значительный положительный эффект при их формировании и функционировании. В настоящее время используются два основных подхода в разработке таких методов.

Во-первых, это традиционный, фундаментальный подход, в основе которого лежит глубокая математическая проработка объекта, целью которой является строгое определение предметной области, задание сценария моделирования и анализ его результатов. Это направление характеризуется математическими работами школы А.А.Самарского и многих других отечественных и зарубежных исследователей.

Во-вторых, это известный подход «от пользователя» (школа Г.С.Поспелова), когда модель возникает как представление непрограммирующего практика и сопровождается автоматизированной процедурой построения математической модели.

Оба подхода имеют свои достоинства, но не исчерпывают все возможные подходы к организации процессов моделирования. К примеру, школа В.В.Иванищева указывает на важность более глубокого осмысления внутренней сущности программной части модели для конкретных случаев применения, без чего вероятны серьезные ошибки моделирования, так как структура и принципы работы моделирующих программ остаются недоступными авторам математических моделей. В данной работе предлагается решение задачи разработки методов построения и управления структурой технических средств (ТС) вуза исходя из внешних предписаний на их структуру, которыми является государственный образовательный стандарт (ГОС).В связи с принятием второй редакции ГОС, являющегося для вуза, с точки зрения управления, внешним структурирующим воздействием, такого рода исследование представляется весьма актуальным.

Целью исследования является разработка методов оценки, построения и управления структурой технических средств поддержания учебного процесса для обеспечения выполнения требований государственного образовательного стандарта второго поколения.

Достижение указанной цели исследования может быть обеспечено последовательным решением следующих основных задач:

• выбор обоснования сетевой модели структуры вуза, как организации с изменяющейся структурой выходного продукта - объемом и взаимосвязями учебных дисциплин, предписываемых ГОС;

• разработка концептуальной модели учебного процесса на основе требований выбор обоснования сетевой модели структуры вуза, как организации ГОС;

• разработка методики оценки качества структуры технических средств поддержания учебного процесса;

• разработка метода построения и управления структурой технических средств обеспечения учебного процесса,

• Разработка имитационной модели технических средств вуза с заданной структурой и анализ эффективности функционирования модели для оценки качества структуры.

В работе используются методы системного и структурного анализа, теории множеств, теории массового обслуживания, имитационного моделирования.

На защиту выносятся:

1.Основные положения представления вуза в виде сетевой организации с изменяющейся внутренней структурой выходного продукта.

2. Метод формирования модели описания учебного процесса на основе исследования концепции и структуры ГОС.

3.Методика оценки структуры технических средств учебного процесса.

4. Метод представления, описания и управления структурой средств технического обеспечения вузовского учебного процесса.

5.Методика анализа выбора технических средств обеспечения вузовского учебного процесса на основе компьютерных методов обработки информации.

Научной новизной обладают следующие результаты выполненных исследований:

1.Основные положения представления вуза в виде сетевой организации.

2. Метод представления модели описания учебного процесса на основе исследования концепции и структуры ГОС.

3. Методика оценки структуры технических средств учебного процесса.

4. Метод представления, описания и управления структурой технических средств обеспечения вузовского учебного процесса.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, обеспечивается выбором и соответствующим применением современных методов исследований, корректностью формулировок и логически строгом построением доказательств, утверждений и следствий, обоснованным выводом соотношений и правил, на основании которых производится построение моделей и подтверждается непротиворечивостью результатов компьютерного моделирования экспериментальным данным и экспертным оценкам.

Основные результаты по теме диссертации докладывались на международных конференциях: «Intelligent Systems and Information Technologies in Control» (IFAC) СПб/Псков, 19-23 июня 2000 года; VII Санкт-Петербургская международная конференция "Региональная информатика" - СПб, 5-8 декабря 2000 года, а также на семинарах в ППИ СПбГПУ и СПИИРАН в 20022003 годах.

Основные результаты исследования по теме диссертации опубликованы в 4 печатных трудах, включая монографию [38].

Результаты диссертационной работы использованы в НИР (№222456 от 03.03.2003), выполненной в Псковском политехническом институте СПбГПУ и связанной с научной проработкой основных аспектов введения в действие и внедрения в организацию вузовского учебного процесса второй редакции ГОС.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (52 наименования) и двух приложений. Общий объем - 148 е., включая рисунки и таблицы. .

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Юдов, Александр Иванович

5.7. Выводы по главе 5

В пятой главе рассмотрена целесообразность организации процесса моделирования с целью оценки функционирования предлагаемой конфигурации технических средств на уровне их сегментной и обобщенной структуры.

Проведено сравнительное рассмотрение типовых программных средств моделирования с учетом их стоимости, доступности для типового вуза, объема поддержки технических и сетевых параметров в процессе моделирования.

Проведены реальные исследования с представлением их начальных условий и конечных результатов на приложенных графиках.

Описана процедура проведения проверок при развитии и изменении конфигураций сегментов по мере совершенствования учебного процесса.

Заключение

В результате проведенных исследований в диссертационной работе сформировано понятие сетевой организации как организации, в которой в зависимости от внешних предписаний требуется и осуществляется управление процессом создания и преобразования внутренней структуры взаимосвязей как самой этой организации, так и производимых в ней продуктов;

Показана необходимость привлечения гипотезы Г.С. Поспелова о работе со сложными объектами, плохо поддающимися формализации, для постановки работ, связанных с представлением организационной структуры вуза;

Сформированы концептуальная и интегральная модели организаций технических средств вуза как сетевой организации, ориентированные на их представление через составные части структурированной модели учебного процесса на уровне требований ГОС;

Проведен подробный анализ полноты содержания ГОС для решения поставленных в теме диссертационной работы задач, уточнены вопросы выделения машинного времени из общих предписаний на объем занятий по ГОС;

Разработано представление базовой модели специальности (направления), задаваемой ГОС и фактической модели, сформированной исходя из рассмотрения реальной структуры вуза (в части структуры технических средств компьютерной поддержки преподавания).

На основании изучения структуры ГОС и ее представления в реализации структуры технических средств, что характерно для сетевой организации, предложены сравнительные оценки реальной и предписываемой ГОС структур средств технического обеспечения учебного процесса.

Разработаны вопросы оценки целесообразности и полезности сегментного подхода к организации эксплуатации комплекса технических средств в вузе.

На основе предложенной методики сегментирования технических средств и основного варианта (метода) обеспечения структурного управления разработан и реализован экономически целесообразный вариант автоматизированного метода представления, описания и управления структурой организации средств компьютерного обеспечения вузовского учебного процесса.

Проведено рассмотрение целесообразности организации модельного процесса оценки функционирования предлагаемой конфигурации технических средств на уровне их сегментной и обобщенной структуры.

Проведено сравнительное рассмотрение типовых программных средств моделирования с учетом их стоимости, доступности для типового вуза, объема поддержки технических и сетевых параметров в процессе моделирования.

Проведены реальные исследования с представлением их начальных условий и конечных результатов на приложенных графиках. Описана процедура проведения проверок при развитии и изменении конфигураций сегментов по мере совершенствования учебного процесса.

Следующим шагом будет исследование методов построения и управления техническими средствами в условиях перехода на европейский принцип построения учебного процесса (Болонская конвенция).

Есть основание предполагать, что результаты данной работы могут найти применение для построения и управления структурой технических средств обучения в вузах среднего уровня.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Юдов, Александр Иванович, 2003 год

1. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971.-175 с.

2. Красовский Н.Н. Теория управления движением. М.: Наука, 1968.100 с.

3. Понтрягин JI.C. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М.:Наука, 1969.-80 с.

4. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М.: наука, 1969.-120 с.

5. Беллман Р. Процессы регулирования с адаптацией. М.:Мир, 1964

6. Поспелов Г.С., Ириков В.А. Программно-целевое планирование и управление. М.: Сов радио, 1976.-65 с.

7. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986.-60 с.

8. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981,-120 с.

9. Иванищев В.В. Моделирование без посредника./ Изв. РАН «Теория и системы управления», № 5, 1997, с. 38-46.

10. Shapiro С., Varian Н. R. Information Rules : A Strategic Guide to the Network Economy. Harvard Business School. - 1998.- 352 p.

11. Kelly K. New Rules for the New Economy : 10 Radical Strategies for a Connected World. Viking Pr.,1998. - 179 p.

12. Drucker P. F. Management Challenges for the 21st Century.- Harperbusi-ness,1999.- 207 p.

13. Charles M. S. 5th generation management: integrating enterprises through-human networking "Digital press", 1990.- 262 p.

14. Toffler A. Powershift : Knowledge, Wealth, and Violence at the Edge of the 21 st Century. Bantam Books Reprint edition, 1991 .-210 p.

15. Toffler A. Third Wave Mass Market Paperback Reissue edition Bantam Books, 1991.- 100 p.

16. Toffler A. Future Shock by Mass Market Paperback. Bantam Books, 1991.-180 p.

17. Naisbitt N., Philips D. High Tech/High Touch: Technology And Our Search For Meaning, 1999.-200 p.

18. Васильев B.H. Модели управления вузом на основе информационных технологий. Издательства Петрозаводского государственного университета, 2000.-162 с.

19. Берталанфи JI. Общая теория систем: Критический обзор // Исследования по общей теории систем. М.: Прогресс, 1969, с. 23-82.

20. Боулдинг К. Общая теория систем скелет науки. В сб. Исследования по общей теории систем. М.: Прогресс, 1969, с.106-124.

21. Ерофеев А.А., Поляков А.О. Интеллектуальные системы управления. СПб, Изд.: СПбГТУ, 1999.-264 с.

22. Поляков А.О. Системная парадигма управления. В сб.: Вычислительная техника, автоматика, радиоэлектроника. Труды СПбГТУ № 472, Изд. СПбГТУ, 1998, с. 32-49.

23. Поспелов Г.С., Поспелов Д.А. Влияние методов теории искусственного интеллекта на решение традиционных задач управления. М.: Изд-во Научного совета по комплексной проблеме «Кибернетика», 1977.-28 с.

24. Назаретов В.М., Ким Д.П. Техническая имитация интеллекта. М.: Высш.шк., 1986.-144 с.

25. Юдов А.И. Организация программно-технических средств вузовского учебного процесса. СПб. Изд-во: СПбГТУ, 2002.-100 с.

26. Джонсон Р., Каст Ф., Розенцвейг Д. Системы и руководство. М., Сов.радио,1971, с. 18-26.

27. Янбых Г.Ф., Эттингер Б.Я. Методы анализа и синтеза сетей ЭВМ. Ленинград, Изд-во «Энергия», 1980.-94 с.

28. Булкин Г.А. , Поляков А.О. Автоматизированная информационно -логическая система на языке предикатов. В кн.: "Диалоговые и фактографические системы". М.: Недра, 1979.-104 с.

29. Доклады научной сессии МИФИ-2000. Том 3. Банки данных, интеллектуальные системы. М.:Изд-во МИФИ, 2000.-225 с.

30. Поляков А.О. Информодинамическая общность систем. СПб.: Изд. СПбГТУ, 2000.-100 с.

31. Лачинов В.М., Поляков А.О. Информодинамика или Путь к Миру открытых систем. СПб, Изд.: СПбГТУ, 1999.-432 с.

32. Гиг Дж. ван. Прикладная общая теория систем. Кн.1, 2. М.: Мир, 1981.-730 с.

33. Шаповаленко С. Динамическое моделирование и анализ корпоративных вычислительных систем». Сетевой журнал № 6, 2001.

34. Шиндялов С.А., Юдов А.И. и др. Анализ производительности сетей передачи данных. Информационная брошюра. Псков, Изд. Бюро оперативной полиграфии, 2001.- 44 с.

35. Кузнецов Н.А., Полонников Р.И., Юсупов P.M. Состояние, перспективы и проблемы развития информатики. В кн. Теоретические основы и прикладные задачи интеллектуальных информационных технологий. Изд. СПИИРАН, СПб, 1998, с. 23-32.

36. Кузин Л.Т. Основы кибернетики. В 2-х томах. М.: Энергия, 1979.584 с.

37. Юдов А.И. Моделирование структуры технических средств обеспечения учебного процесса на основе понятия сетевой организации // В сб. Труды СПИИРАН под редакцией Р.М.Юсупова. СПб., Изд-во СПИИРАН, 2002, Вып.1, Т.З.

38. Петухов Г.Б. Основы теории эффективности целенаправленных процессов. Методология, методы, модели, 1989.- 200 с.

39. Краснощекое П.С., Петров А.А. Принципы построения моделей, 2000,- 200 с.

40. Павловский Ю.Н. Имитационные модели и системы, 2000.- 400 с.

41. Шеннон Р. Имитационное моделирование искусство и наука. М.: Мир, 1978.-414 с.

42. Лаптев В.В., Швецкий М.В. Методическая система фундаментальной подготовки в области информатики, 2000.- 150 с.

43. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. М., «Энергия», 1972.-376 с.

44. Гришков В.И. Технология оптимизации объектных СУБД по производительности. В сб. докладов VII СПб международной конференции "Региональная информатика 2000", СПб, Изд. СПОИСУ, 2000, ч. 2., с. 132-133.

45. Антонова С.Г., Тюрина Л.Г. Государственных образовательные стандарты высшего профессионального образования основа содержания учебных изданий. // Университетская книга, № 9 2000, с. 19-27.

46. Penrose R. Shadows of the Mind, Vintage, 1995.-240p.

47. Иванищев В.В. Новые парадигмы в моделировании / В сб. Теоретические основы и прикладные задачи интеллектуальных информационных технологий. СПб., Изд-во СПИИРАН, 1998, с. 191-199.I

48. Компьютерное моделирование. Труды 3-й международной научно-технической конференции. СПб, Изд-во СПбГПУ, 2002.- 230 с.

49. Юдов А.И., Трофимов В.М. Интеллектуальная система автоматизации деятельности предприятия. В трудах конференции «Intelligent Systems and Information Technologies in Control» (IFAC) СПб/Псков, 19-23 июня 2000 г., Изд-во. СПбГТУ, 2000, с.380-384.

50. Васильев Ю.С., Козлов В.Н., Попова Е.П. Концепции и опыт проектирования государственных образовательных стандартов в области техники и технологии. СПб, Изд-во СПбГПУ, 2002.-268 с.