В настоящее время процесс обучения студентов высших учебных заведений строится на основе компетентностного подхода. При организации дистанционного образовательного взаимодействия активно применяются рефлексивно-деятельностные модели обучения [1]. Они позволяют формировать высококвалифицированных специалистов, отличающихся высоким уровнем компетентности в своей профессиональной области, конкурентоспособностью, а также способностью к самоорганизации и творческой инициативе. В соответствии с этим подходом качество подготовки выпускника определяется уровнем сформированности профессиональных компетенций [2]. Исходя из этого, задача повышения качества образования непосредственно связана с созданием системы управления процессом формирования и оценки уровня развития профессиональных компетенций будущего специалиста. Это предполагает разработку моделей обучения, отражающих современный уровень развития образовательных технологий, опирающихся на применение современных технических средств поддержки учебного процесса.
В данной статье рассматривается модель среды управления процессом формирования компетенций (СУПФК) студентов в условиях функционирования информационной системы дистанционного обучения (ИСДО).
Анализ работ в области разработки методов и алгоритмов управления процессом формирования компетенций обучающихся в условиях функционирования информационной системы дистанционного обучения [3] показал, что его в общем виде можно представить схемой (рис. 1). Здесь y – уровень развития компетенции; f – факторы, влияющие на формирование y; Df, Dy – методики оценки f и y.
Устройство управления (УУ) получает на входе информацию о состоянии факторов f и y, формирует пакет управляющих воздействий U, для достижения запланированного результата R.
(f, y, R) > U > Y.
Рис. 1. Управление процессом формирования компетенций
Согласно данной схеме управление процессом формирования профессиональных компетенций можно представить в виде совокупности трех взаимосвязанных элементов:
1. Объект управления – профессиональные компетенции, определяющие уровень развития обучающегося. Это совокупность знаний, умений, навыков, способов деятельности, соответствующих заданному множеству предметов и процессов, принадлежащих сфере профессиональной деятельности и обеспечивающих качественную продуктивную работу [4].
2. Субъект управления – обучающийся, способный к самообразованию, самопознанию и самооценке – необходимому условию и признаку профессиональной компетентности.
3. Среда управления обучением, т.е. внешние факторы, влияющие на формирование профессиональной компетентности обучающегося, а именно дидактическое и организационно-методическое обеспечение процесса обучения, формирующееся с учетом личностных характеристик обучающегося.
Рассмотрим подробнее последний элемент исследуемого нами процесса. Результат обучения определяется уровнем сформированности профессиональных компетенций обучающегося, в основе которых лежит овладение знаниями, умениями, навыками и способами деятельности. Таким образом, для решения задачи управления процессом формирования профессиональных компетенций у данного субъекта обучения за заданный интервал времени в условиях функционирования ИСДО необходимо разработать модель среды управления процессом формирования компетенций, учитывающей специфику данной формы образовательного взаимодействия.
Обобщенную схему ИСДО (рис. 2) представим следующим образом [5].
Основными элементами схемы являются:
1) блок управления процессом обучения (БУПО) – реализует основной алгоритм системы (выбор режима функционирования – ручной, автоматизированный, автоматический; выбор методики обучения; организация взаимодействия блоков системы);
2) блок управления учебными заданиями (БУУЗ) – реализует процедуру выбора учебных заданий (теоретического материала, локального теста, пакет практических заданий и т.д.) в соответствии с предполагаемой стратегией обучения;
3) модель обучаемого (МО) – аккумулирует информацию об индивидуальных характеристиках обучающегося (начальный и текущий уровень обученности, цель обучения, мотивация);
4) блок формирования целей обучения (БФЦО) – производит анализ целей обучения и выбор индивидуальной стратегии обучения;
5) блок оценивания (БО) – служит для определения уровня развития компетенции;
6) блок анализа действий обучаемого (БАДО) и преподавателя (БАДП) – принимает информацию от обучающихся (преподавателей), анализирует ее, инициируя то или иное дальнейшее действие в системе;
7) блок управления диалогом (БУД) – предоставляет интерфейс для пользователей с системой;
8) база данных учебных материалов (БДУМ) – содержит дидактические материалы (тесты, практические задания, контрольные вопросы и т.д.).
Стрелками обозначено направление взаимодействия между блоками:
1) отбор теоретического и практического учебного материала из БДУМ;
2) информация о статусе обучающегося (уровне обученности, цели обучения и др.);
3) информация о стратегии обучения (индивидуальная траектория обучения, целевой учебный план);
4), 5) целевой план обучения;
6) степень развития компетенции;
7) статистика выполнения заданий;
8) автоматизированная корректировка целевого плана;
9) адаптивная корректировка целевого плана преподавателем;
10) информация от обучающегося.
Рис. 2. Схема ИСДО
В нашем случае задача оптимального управления процессом формирования профессиональных компетенций формулируется как максимизация уровня развития компетенции (y = y(t)) при ограничении времени обучения (t = t(f)). В данном случае f – вектор, состоящий из следующих параметров:
1) 
– параметры, описывающие начальное состояние обучаемого: уровень обученности, мотивацию, уровень развития навыков интеллектуальной рефлексии и т.п.;
2) 
– параметры, описывающие начальное состояние учебно-методических материалов: структура, объем, полнота, содержательность и т.п.;
3) 
– комбинированные параметры, определяющие индивидуальные стратегии обучения.
Таким образом, задача оптимального управления процессом формирования профессиональных компетенций сводится к максимизации функции y = y(t) на множестве допустимых значений (dz) параметра f 3 при ограничении на время обучения t(f).
(1)
где t0 – установленный срок обучения.
Для описания модели СУПФК и определения влияния отдельных факторов на результат формирования профессиональных компетенций были выделены следующие объекты дидактического и учебно-методического характера:
1. Количество и качество теоретических материалов, наполняющих базу данных учебных материалов, которыми оперирует обучающийся в ходе изучения дисциплины (Т).
2. Количество и качество материалов для практических работ, которые должен выполнить обучающийся в ходе изучения дисциплины (P).
3. Количество и объем материалов для рейтинговой (курсовой) работы, которую выполняет обучающийся в ходе изучения дисциплины (R).
4. Количество и уровень сложности заданий в интерактивных тестах, которые получает обучающийся, в процессе прохождения локального и итогового контроля знаний по какой-либо дисциплине (IT).
5. Количество и тип методик обучения, применяемых для организации индивидуализированного учебного процесса (М).
В результате получили следующую модель СУПФК, SO = <Т, Р, R, IT, М>, которую представили в виде знакового графа, где вершинами являются выделенные элементы среды обучения. Для исследования влияния выделенных элементов на процесс формирования компетенций был применен метод Монте-Карло, адаптированный к условиям задачи.
Граф SO задается матрицей смежности K размерности nxn. Вектор варьируемых весов дуг графа:
V = (ν1, ν2, … νk,…….νm). (2)
Вес варьируемой дуги νk будет иметь ограничения, которые задаются исходя из эвристических соображений о влиянии объектов процесса формирования компетенций друг на друга:
νk∈[ν1к, ν2к]. (3)
Собственные значения матрицы К можно представить в виде вектора:
γ = (γ1, γ2, … γi, ….. γn). (4)
В результате получаем целевую функцию
f(V) = max (|γ1 |, |γ2 |, ….. |γi|,…..| γn|). (5)
Задача определения влияния отдельных факторов среды обучения на процесс формирования профессиональных компетенций сводится к задаче минимизации функции f (V) при заданных ограничениях γk∈ [γ1k, γ2k], т.е.
(6)
Серия экспериментов по определению значимости факторов, оказывающих влияние на процесс формирования компетенций и оценке уровня развития компетентности (Ki), проведенных сотрудниками кафедры «Информатика и защита информации» Владимирского государственного университета имени А.Г. и Н.Г. Столетовых, показала следующие результаты.
В ходе исследования были получены усредненные и округленные до сотых значения, которые отражают влияние выделенных выше факторов на уровень развития компетенций (таблица).
Влияние отдельных факторов на результат формирования компетенций
|
Фактор |
Т |
Р |
R |
IT |
M |
|
Значение |
0,26 |
0,42 |
0,67 |
0,04 |
0,3 |
Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод о том, что наибольшее влияние на процесс формирования профессиональных компетенций в условиях удаленного обучения оказывают такие факторы, как рейтинговые (курсовые) работы (0,67) и практические задания (0,42). Что вполне объясняется наличием в данных видах учебной деятельности элементов самоорганизации, саморефлексии и активных форм самостоятельной работы с учебным материалом.
Уровень развития компетентности определялся как суммарный показатель степени усвоения обучающимся учебных дисциплин:
(7)
Показатели степени усвоения рассматривались в виде отношения объема информации, умений, навыков и способов деятельности к общему объему данных элементов, предложенных обучающемуся в ходе обучения в соотношении со степенью активности влияния основных элементов среды обучения, выделенных в описанной выше модели.
В соответствии с проведенным экспериментом по истечении срока обучения (3,5 лет) уровень компетентности сформировался в пределах 0,71–0,73, что согласно анализу существующих шкал уровней сформированности компетентности [6] является хорошим показателем уровня развития профессиональной компетентности будущего специалиста.