Автоматизация и оптимизация планирования учебного процесса в оренбургском государственном университете
Вопросы автоматизации управления учебным процессом в вузе всегда являлись актуальными, особенно большое количество разработок появилось в середине и конце 70-х годов прошлого столетия, когда во многих вузах в системах управления стали использовать ЭВМ.
В настоящее время высшие учебные заведения имеют измененные, по отношению к тем временам, организационные и финансовые структуры, имеют новую организационно-нормативную основу за счет внедрения в систему высшего образования государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования, все это не позволяет в полном объеме и с запланированной эффективностью использовать эти несколько устаревшие разработки; а учитывая явную тенденцию формирования в нашей стране информационного общества, необходимо учитывать еще и специфику информационной среды вуза и изменившуюся методологию формирования учебного процесса, поэтому число работ, описывающих управление учебным процессом с учетом современных условий и требований, соответственно уменьшается. Кроме того, во многих работах, посвященных автоматизации управления учебным процессом, рассматриваются отдельные частные вопросы: составление расписания учебных занятий, формирование учеб- ных планов по специальности, расчет нагрузки и т. д., без учета их взаимосвязей, что не позволяет достигнуть эффективного решения общей задачи в целом. Автоматизация любой системы только тогда целесообразна и дает практический результат, когда будут автоматизированы наиболее сложные и трудоемкие процессы этой системы. Наиболее сложной подсистемой системы управления вузом является подсистема автоматизированного управления учебным процессом.
Автоматизированную систему управления учебным процессом в вузе предлагается скомпоновать из следующих относительно независимых автоматизированных подсистем /1,2, 3/:
- подсистемы планирования учебного процесса;
- подсистемы управления учебной деятельностью студентов;
- подсистемы информационного обеспечения учебного процесса;
- подсистемы системного анализа и аудита учебного процесса.
В свою очередь наиболее сложной, трудоемкой и подверженной, как показывает практика, наибольшему количеству дефектов является подсистема планирования учебного процесса. В то же время она является наиболее значимой составляющей в системе обеспечения качества подготовки специалистов и в системе трудозатрат, при этом также необходимо учитывать, насколько совершенной будет ее структура, настолько успешной будет автоматизация и оптимизация других подсистем управления учебным процессом в вузе. Поэтому подсистему планирования учебного процесса необходимо разработать в таком виде, чтобы она обеспечила выполнение следующих операций и функций:
а) автоматизированное планирование учебных планов по специальностям и направлениям;
б) автоматизированный расчет учебной работы и планирование педагогической нагрузки вуза,кафедр, преподавателей;
в) автоматизированное распределение учебной нагрузки кафедры между преподавателями кафедры;
г) автоматизированное формирование расписания учебных занятий с учетом занятости преподавательского состава и ресурсов учебно-лабораторной базы вуза.
Кроме того, при разработке подсистемы планирования учебного процесса должны быть реализованы принципы связи теории с практикой, согласования объема учебной информации с бюджетом времени, определенным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, последовательности изучения учебных предметов и их взаимосвязи, оформленных в виде структурно-логической схемы подготовки специалистов. Только в этом случае можно добиться оптимального планирования учебного процесса в вузе.
Оптимальное планирование учебного процесса предполагает систематизацию основных информационных потоков, разработку унифицированных форм документов, определяющих содержание и объем учебной информации и последовательность изучения содержания дисциплин, оптимизацию содержания учебного плана и автоматизацию формирования и заполнения этих документов.
В настоящее время во многих вузах функционирует технология планирования учебного процесса, представленная на рис.2.1 в виде технологической схемы.
Анализируя существующую технологию планирования учебного процесса и систему управления, можно выделить ряд существенных недостатков: она громоздкая, трудна в автоматизации, трудноуправляемая и трудоемкая, негибкая и не обеспечивает требуемого качества планирования. С целью ликвидации указанных недостатков, обеспечения автоматизации и уменьшения трудоемкости планирования разработаны следующие варианты технологии планирования учебного процесса:
а) без оптимизации объема учебной работы в учебном плане, рис. 2.2;
б) с оптимизацией объема учебной работы в учебном плане, рис. 2.3.
Для этих технологий разработана
информационно-технологическая схема планирования учебного процесса в вузе (рис.
2.4), которая является основой для формирования оптимальной информационной
системы учебного процесса и разработки алгоритма планирования учебного процесса.
В
соответствии с рис. 2.4 сформирован список документов оптимальной
информационной системы учебного процесса, используемой в автоматизиро-
ванной системе планирования учебного процесса, а именно:
1 - структура вуза;
2 -перечень специальностей (специализаций);
3 - перечень направлений подготовки;
4 - ГОСВПО;
5 - структурные учебные подразделения вуза;
6 - нормативные документы по учебному процессу;
7 - дисциплины по выбору;
8 - факультативные дисциплины;
9 - нормативные коэффициенты;
10 - контрольные цифры набора студентов на 1курс;
11 - нормы времени для расчета учебной работы ППС;
12 - контингент студентов;
13 - контингент аспирантов и соискателей;
14 - состав ГЭК и ГАК по специальностям;
15 - штатные расписания кафедр;
16 - учебные планы по специальностям;
17 - приложения к учебным планам (по семестрам);
18 - закрепленные за кафедрой дисциплины и виды учебной работы;
19 - рабочие программы по дисциплинам;
20 - график учебного процесса;
21 - учебная нагрузка кафедр;
22 - условные обозначения специальностей в расписании учебных занятий;
23 - сетки часов кафедры;
24 - сетки часов по специальности;
25 - аудиторный фонд, закрепленный за кафедрами;
26 - аудиторный фонд вуза;
27 - расписание учебных занятий;
28 - фонд резервных аудиторий.
Укрупненная блок-схема разработанного алгоритма функционирования подсистемы планирования учебного процесса в вузе приведена на рис.2.5. Основой планирования учебного процесса являются учебные планы и государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования по специальностям.
В данной работе предложена форма учебного плана блочного типа, содержащая 15 отдельных блоков. Это сделано для удобства автомати-зированного формирования отдельных документов по организации и планированию учебного процесса: приложения к учебному плану, сеток часов кафедр, сводного графика учебного процесса и т. п. Учебный план формируется так, чтобы его структура и содержание обеспечивали заданную трудоемкость подготовки специалистов и полностью соответствовали требованиям и содержанию государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по соответствующей специаль-ности. Эта процедура облегчается при применении единой методологической основы планирования учебной работы в учебном плане /4,5/. Разработан алгоритм (рис. 6) и программное обеспечение формирования учебного плана, которое реализовано в среде Delphi 5 с использованием технологии «Клиент/сервер» /6, 7/. Алгоритм формирования и заполнения учебного плана универсален и позволяет получить учебный план с произвольной и номинальной годовой учебной нагрузкой на преподавателя (номинальная нагрузка, например УРс опт = 800 часов, устанавливается ученым советом вуза).
Основными факторами, определяющими трудоемкость учебной нагрузки, являются состав и структура учебного плана по специальности, а также величина и структура набора студентов; регулирование величины средней учебной нагрузки требует учета факторов, которые влияют на суммарный годовой объем учебной работы в каждом учебном плане. Учет влияния этих факторов осуществляют введением нормативных коэффициентов, нормирующих объем самостоятельной работы студентов по видам занятий и объем работы преподавателя на контроль знаний студентов, на контроль и руководство работой студентов над индивидуальными заданиями /4/. Кроме того, в процессе формирования учебного плана автоматически отслеживается процедура отведения соответствующего числа часов самостоятельной работы студентов на выполнение соответствующих индивидуальных заданий (курсовых проектов, курсовых работ, расчетных заданий, рефератов и т. д.), не допуская перегрузки студентов индивидуальными заданиями /8/. Второй операцией (второй ее можно назвать условно, так как она выполняется параллельно операции формирования учебного плана) является расчет учебной работы и формирование учебной нагрузки кафедры (см. рис. 4).
С целью совершенствования планирования педагогического труда преподавателей и расчета учебной нагрузки предлагается использовать унифицированные нормы времени учебной работы [9], базирующиеся на дифференциальной зависимости объема часов контроля знаний студентов от общего объема числа часов по дисциплине, что позволяет методически правильно планировать контроль знаний студентов по изучаемым дисцип-линам и демократично распределить учебную работу между кафедрами. Для стимулирования высокопрофессиональных преподавателей вести в большем объеме наиболее напряженные и ответственные виды учебной работы, а также с целью учета индивидуальных особенностей каждого преподавателя, опти-мального использования его педагогического и научного опыта и знаний, а также соблюдения академии-ческой свободы преподавателя в выборе вида и форм учебной деятельности предлагается применять методику расчета учебной нагрузки преподавателя, учитывающую реальную трудоемкость различных видов учебной работы /10/.
Рис. 5. Блок-схема алгоритма функционирования подсистемы планирования учебного процесса в вузе
Рис.6. Блок-схема автоматизированного формирования учебного плана
Следующая операция планирования учебного процесса-
формирование сеток часов кафедр, они составляются в автоматизированном режиме с
ис-
пользованием документа «Приложение к учебному плану», содержащим всю
необходимую для этой процедуры информацию.
Завершающим этапом планирования учебного процесса в вузе является составление расписания учебных занятий, оно формируется на основе сеток часов по курсам и специальностям, с использованием данных об аудиторном фонде кафедр и вуза, штатном составе профессорско-преподавательского состава, условных обозначениях специальностей и перечня требований к расписанию. Так как эффективность и качество учебного процесса во многом определяются качеством расписания учебных занятий, то расписание учебных занятий формируется с учетом предъявляемых требований и с использованием компьютерных технологий.
Формирование расписания осуществляют в два этапа: на первом этапе в автоматизированном режиме формируется обезличенное расписание учебных занятий с использованием генетического алгоритма /11/; на втором этапе, с целью оптимизации организации труда преподавателей и исполь-зования уникального индивидуального педагогического и методического опыта преподавателей, в обезличенном расписании расставляют наимено-вания дисциплин и виды занятий с учетом пожеланий преподавателей. Для формирования расписания разработаны алгоритмы и программное обеспе-чение, позволяющие составлять расписание учебных занятий в вузе на семестр по стандартной неделе или разделением на четные и нечетные недели с заданным критерием оптимальности качества расписания учебных занятий.
Процесс оптимального планирования учебного процесса включает обязательные процедуры анализа, систематизации, унификации, оптимиза- ции информационных потоков, форм учебно-методических документов и процессов по их обработке с завершающей процедурой - автоматизацией основных операций. Такой подход в планировании позволил снизить номенклатуру документов, циркулирующих в учебном процессе, устранить дублирование информации, повысить информационную емкость документов, освободить от рутинной технической работы персонал кафедр, декана- тов и учебной части, занятых в планировании учебного процесса, уменьшить число условных операций в технологии планирования, повысить качество планирования учебного процесса при одновременном снижении трудо-емкости процесса планирования.
Все процедуры подсистемы планирования учебного
процесса в вузе реализованы в среде программирования Delphi 5 и поддерживают
работу с
распределенными базами данных с помощью сетевых технологий.
В процессе функционирования подсистемы планирования учебного процесса в автоматизированном режиме формируются следующие выходные документы:
- учебный план по специальности;
- приложение к учебному плану с полным расчетом годовой учебной работы по дисциплинам учебного плана, суммарной величиной учебной работы по специальности и величины учебной работы, приходящейся на одного студента;
- сводный график учебного процесса по факультетам и в целом по вузу;
- сетка часов кафедры по семестрам с указанием видов и объема учебной работы по закрепленным дисциплинам;
- документы для составления расписания учебных занятий: сетки часов по специальностям, - сводные данные о потребности в аудиториях различного назначения;
- заготовка приложения к диплому о высшем образовании;
- расписание учебных занятий и экзаменов.
Все это позволяет снизить затраты при планировании
учебного процесса, упростить технологию планирования, повысить управляемость
учебного
процесса и соответственно повысить качество планирования учебного процесса в
вузе.
Для оценки эффективности проводимого комплекса мероприятий по улучшению планирования учебного процесса в вузе определяется мультипликативный критерий оптимального планирования учебного процесса /12/.
Коп = Ктр · Кэс· Кур
где Ктр - критерий степени выполнения заданных образовательно-професси-ональной программой требований;
Кэс - критерий загруженности студентов учебным временем;
Кур - критерий оптимального качества семестрового расписания учебных занятий.
Если величина критерия оптимального планирования учебного процесса равна
Коп = 1 - ΔКоп
где ΔΚΟΠ - доверительный интервал критерия оптимального планирования, то считают, что в вузе осуществлено планирование учебного процесса с оптимальным качеством.