Разработка методики построения автоматизированной системы управления учебным процессом

© Т.Д. Шишканова, 2013

УДК 681.3:550.8 (075.80) Т.А. Шишканова

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УЧЕБНЫМ ПРОЦЕССОМ

Цель данной работы - системное изложение решений в области применения и использования информационных технологий в процессах управления ВУЗом. Ключевые слова: информационная среда Университета, автоматизация управления учебным процессом, система составления расписания, Информационная аналитическая система управления

В настоящее время процесс управления столь сложной организацией, какой является Университет, невозможен без широкого использования информационных технологий. Проводимый почти повсеместно процесс реинжиниринга предполагает переход от старых, в основном бумажных, технологий управления, к новым электронным технологиям, базирующимся на строгой формализации управляющих воздействий, регламентации всех аспектов управления, максимально активном погружении в информационные технологии. Для предприятий, ориентированных на выпуск некоторой товарной продукции, разработана и уже достаточно широко используется концепция ERP-систем. Однако применение этой концепции к управлению организациями, результатом деятельности которых является изменение состояния человека или некоторого коллектива (учебные, медицинские, театральные и другие учреждения), оказывается затруднительным в силу многофункциональности, много-критериальности и неопределенности процессов их функционирования. Этим объясняется тот факт, что приложения ERP - систем к управлению вузами себя не оправдали.

История использования информационных технологий в деятельности высших учебный заведений насчитывает не одно десятилетие. Разработаны и введены в эксплуатацию информационные системы деканатов, кафедр, приемной комиссии, аспирантуры, бухгалтерии, отдела кадров, библиотеки, поликлиники и др. Эксплуатация этих систем показала, с одной стороны, значительный эффект от их внедрения, а с другой стороны, необходимость тесного информационного взаимодействия между ними и создания на их основе единого информационно-технологического комплекса, задачами которого являлись бы:

- создание единой информационной среды Университета;

- сбор, хранение и обработка информации, связанной с формированием и ведением учебного процесса;

- обеспечение процессов оперативного руководства и контроля учебного процесса;

- разработка автоматизированной библиотечной системы и включение ее в единую информационную среду Университета;

- организация электронного документооборота, обеспечивающего

хранение и быстрый доступ к документам, а также оперативный контроль за исполнением приказов и решений;

- автоматизация процессов управления персоналом;

- автоматизация финансово-экономической деятельности;

- аналитическая обработка массивов данных;

- автоматизация функций внутренних служб общежитий.

Стоит учитывать, что с внедрением развитой автоматизированной системы управления будут меняться технологии формирования и прохождения документации, корректироваться функции и обязанности отдельных структурных подразделений, возникать новые бизнес-процессы.

Цель данной работы - системное изложение решений в области применения и использования информационных технологий в процессах управления ВУЗом.

Специфику вуза определяет его основная деятельность - образовательная, главная задача которой -воспитание и подготовка востребованных специалистов, конкурентоспособных на мировом рынке. Результативность образовательной деятельности тесно напрямую связана с организацией учебного процесса в вузе.

Задача автоматизации управления учебным процессом в высшем учебном заведении (ВУЗе) характеризуется:

- отсутствием единого источника входной информации и, как следствие, необходимостью тщательной подготовки, структуризации, сбора и обработки большого объема входной информации из различных структурных подразделений ВУЗа, таких как учебный отдел, деканаты, кафедры;

- сложностью четкой формализации и идентификации ряда исходных параметров [12] и ограничений составляемого расписания, степень и качество учета полностью зависит от опыта, квалификации и профессиональной интуиции работника учебно-методического управления;

- противоречивостью интересов основных участников учебного процесса: студентов и преподавателей, и, как следствие - сложностью математической формализации единого требования к оптимальности решения задачи составления расписания;

- трудоёмкость адаптации универсальных алгоритмов составления расписания, к нуждам конкретного учебного заведения.

Решение таких задач, как правило, осуществляется в два этапа: получение оптимального (с точки зрения используемых критериев) варианта и его последующая доработка человеком (диспетчером) с целью максимального учета неформализованных факторов. [6] Наибольший вклад в развитие теории расписаний внесли: Р. Акоф, Р. Беллман, Г. Данциг, Г. Кун, Т. Саати, Р. Чермен, А. Кофман, Р. Форд и др.

В настоящее время ведется много исследований в области разработки методик автоматизации процессов составления учебного расписания и учебного плана ВУЗа . Большинство из них направленно на создание алгоритмов формирования оптимального расписания с учетом одного или нескольких критериев: без "окон" у классов (студентов) и с минимумом "окон" в расписании преподавателей [1, 2, 3]; с учетом санитарно-гигиенических требований к расписанию и равномерности расписания по уровню сложности предметов [4, 5, 6, 7, 9]. Кроме того, распространенными являются исследовательские работы по использованию для составления

1 Сотрудники, приказы

2 Штатное расписание 3/п, основные средства

3

4 Договора, почасовки и т.д.

5 ^ Студенты

_Служебная информация

Основные информационные потоки ВУЗа

расписания теории графов [6, 7, 8], генетических [9, 10], а также эвристических алгоритмов [11]. Кроме того, разработано множество компьютерных программ для автоматического составления расписания, таких, как: "1С: ХроноГраф Расписание", "Астра", "АВТОРасписание" и т.д.. Однако они либо ориентированы на средние и средне - специальные учебные заведения и с трудом могут быть адаптированы к реалиям ВУЗа, либо обладают высокой рыночной стоимостью и излишней универсальностью реализации общих функций.

Необходимость создания системы управления ВУ3ом вызвана тем, что многие информационные системы, функционирующие в Институте, являются функционально неполными и не способными к взаимодействию между собой. Кроме того постоянно возрастает информационная нагрузка (см. рисунок) на каждое подразделение и на Институт в целом.

При создании информационного комплекса поддержки управления ВУ3а должны выполняться следую-

щие требования: уже существующие информационные системы, имеющие достаточно высокую функциональность, должны войти в комплекс, как функциональные подсистемы; комплекс должен иметь открытую архитектуру и разрешать без сложных манипуляций и переделок исключать старые и включать новые подсистемы.

Методическое обеспечение комплекса должно базироваться на документах, регламентирующих организацию учебного процесса. Это в первую очередь требования закона «Об образовании». Необходимо так же учитывать внутренние регламенты учебного заведения, отражающие традиции и сложившуюся практику ведения учебного процесса. Кроме того, важно определить политику безопасности хранения и использования конфиденциальной информации в соответствии с законом «О персональных данных». Но в первую очередь должны рассматриваться задачи автоматизации управления образовательной деятельностью.

Информационная система управления ВУЗом строится в виде совокупности отдельных функциональных подсистем. В рамках одной функциональной подсистемы локализуются все функции данного подразделения. Вместе с изменением функциональности подразделения, будут меняться и функции программного продукта. Функциональная подсистема может иметь различные варианты реализации: в виде автоматизированного рабочего места (АРМ) либо в виде некоторой локальной сети.

Возникает задача обеспечения информационного взаимодействия между подсистемами. Если реализовать единый эффективный аппарат обмена данными между разнородными подсистемами в рамках всей системы, можно создать сложную информационную систему путём информационного объединения разнородных функциональных подсистем. Эту задачу решают путём применения механизмов SOA.

В процессе создания функциональных подсистем, необходимо соблюдать ряд требований:

Подсистема должна решать только одну функциональную задачу и по своим функциям не пересекаться с другими функциональными подсистемами.

Использование единой интегрированной базы данных для всех задач -это позволит избежать ненужного дублирования данных;

Применение Internet/Intranet технологий в качестве средства использования информационных ресурсов -что позволит использовать стандартные технологические процессы и программное обеспечение для обмена и обработки данных;

Формирование учебных планов и программ учебных диснип-лин

Традиционно учебный процесс, основывается на ежегодном составлении годовых учебных планов (от-

резков). Годовые учебные планы, используемые для организации учебного процесса, составляются для каждой специальности. В них указываются индексы групп специальности, количество студентов, продолжительность семестра, сроки проведения теоретических занятий, экзаменов, производственных практик, каникул. Кроме этого в годовых учебных планах указывается полная информация по учебному процессу: перечень дисциплин; кафедры, которые ведут занятия; итоговая отчетность по дисциплинам; объем в часах всех видов занятий, включая объем в часах, выделяемый по учебному плану на самостоятельную работу. В отрезках представлен календарный график самостоятельной работы студента по неделям семестра: домашние задания с указанием объема задания, рубежный контроль, контрольные работы. Также указываются плановые сроки выполнения курсовых работ и проектов. Подсистема на основе единого справочника дисциплин, кафедр, специальностей и других элементов обучения позволяет унифицировать элементы учебного плана, что позволяет получать интегрированные показатели нагрузки по специальностям, кафедрам и в целом по ВУЗу.

Основными функциями подсистемы являются следующие.

Формирование учебных планов. Ввод плана по конкретной специальности.

Формирование рабочих учебных планов.

Подсистемы управления учебным процессом

В случае, если корпуса ВУЗа расположены в отдельных зданиях, территориально удаленных от главного учебного корпуса и центральной структуры управления (ректората, учебного управления, методического управления,

управления качеством образовательной и научной деятельности, управления кадров и др.) оперативно и гибко осуществлять сопровождение, контроль и управление учебным процессом, возможно только при использовании автоматизированной системы управления. которая позволяет решать задачи, связанные с организацией и управлением учебным процессом:

- сопровождение контингента обучающихся как на бюджетной, так и на платной основе с момента зачисления в вуз и до его окончания;

- контроль и учет посещения занятий;

- учет и оценка текущей успеваемости;

- электронное сопровождение экзаменационной сессии;

- формирование учебных планов образовательных программ;

- контроль и оценка качества подготовки, определение рейтинга кафедр;

- методическое обеспечение учебного процесса

Подсистемы кафедрального уровня

Кафедра является самостоятельным подразделением в структуре ВУЗа. Основная цель деятельности кафедры — подготовка специалистов. Главными внутренними задачами кафедры являются:

- организация учебного процесса на кафедре;

- учебно-воспитательная работа со студентами;

- работа с новым набором;

- повышение квалификации профессорско-преподавательского и учебно-вспомогательного персонала кафедры;

- разработка и совершенствование учебных планов и программ;

- работа с аспирантами, докторантами и т. д.;

- ведение архива кафедры.

Для организации учебного процесса кафедра должна разработать и утвердить семестровые отрезки, программы дисциплин, хранить расписание аудиторных занятий, списочный состав всех студенческих групп, списочный состав преподавателей (по категориям: штатные, совместители, по трудовому соглашению и т. д.). Кафедра должна иметь возможность провести распределение учебной нагрузки по преподавателям с учетом их категорий и квалификации, подготовить соответствующие договоры и/или трудовые соглашения на соответствующие периоды работы и сформировать ежемесячные акты и ведомости о выполненной учебной работе.

Подсистема «Аспирантура»

Основные задачи автоматизации работы подразделений аспирантуры ВУЗа заключаются в следующем:

- сопровождение процесса обучения аспирантов (поступление, периодические аттестации, сдача вступительных и кандидатских экзаменов, завершение аспирантуры, включая результаты защиты диссертаций и др.);

- учет работы научных руководителей и консультантов аспирантов (руководство, количество успешных защит, разнообразие тем и др.);

- учет защит и обучения в докторантуре вуза;

- формирование выходных документов для справок по различным критериям, формирование административных документов (приказы, распоряжения, оповещения и др.);

- ведение архивов обучения в аспирантуре и докторантуре, работы научных руководителей;

- формирование аналитических справок для исследования качества процессов обучения аспирантов и руководства аспирантами на основе

различных критериев выборки (по специальностям, по кафедрам и факультетам, по годам и др.).

Информационная аналитическая подсистема

Информационная аналитическая система управления должна стать естественной составной частью деловых процессов, направленных на обеспечение образовательной и управленческой деятельности. Являясь важнейшим элементом жизнедеятельности университета, ИАС должна выполнять определенные функции, связанные с совершенствованием процессов принятия решений в области анализа, регулирования и прогнозирования образовательной деятельности. С помощью системы должны решаться следующие основные задачи:

- сбор, обработка и хранение текущей информации, связанной с повседневной деятельностью ВУ3а;

- хранение и обработка уже накопленной информации в банках данных;

- компьютеризация документооборота ВУ3а;

- обслуживание административных подразделений ВУ3а - отдела кадров, бухгалтерии, планово-финансового управления и т.д.;

- обслуживание учебных подразделений ВУ3а - учебно-методическое управление, деканаты, кафедры;

- обслуживание научно-производственных подразделений ВУ3а;

- учет и контроль материальных ценностей;

- обеспечение открытого доступа там, где это возможно, к информационным ресурсам ВУ3а;

- мониторинг нормативно-правовой информации в области законодательных документов, касающихся жизнедеятельности ВУ3а;

- информационная поддержка довузовского образования;

- интеграция в единую корпоративную информационную среду Министерства образования России.

Такая система может быть построена только при переходе от локальных систем со своим информационным наполнением к интегрированной информационно-аналитической среде, которая позволит охватить все стороны деловых процессов в ВУЗе, автоматизировать административно-хозяйственную деятельность, управление финансовыми потоками, обеспечить информационную поддержку принятия решений.

Реализация системы управления ВУЗом позволит создать единую информационную среду высшего учебного заведения, включающую базы данных: справочники специальностей, справочник административной структуры ВУЗа, структуры учебных групп и информационный портал, состоящий из:

- разделов содержащих сведения о студентах;

- разделов, включающих оперативные сведения о выполнении каждым студентом учебного графика;

- разделов, отражающих сведения о ходе зачетной и экзаменационной сессии для каждого студента;

- разделов, хранящих все полные и годовые учебные планы для всех студенческих групп;

- учебно-методического комплекса, в котором размещены учебные методические комплексы для всех дисциплин, читаемых в учебном заведении, и включающие для каждой учебной дисциплины:

- учебную программу;

- список рекомендуемой литературы;

- комплект экзаменационных билетов;

- учебные материалы в электронной форме;

- паспорт учебной дисциплины;

- управления аспирантуры. Единая информационная среда совместно с обеспечением доступа к ее информационным ресурсам для всех

1. Сычёв Е.В. Организационно-технический подход к составлению расписания учебных занятий в ВУЗе [Текст]/ Сычёв Е.В. // Журнал "Современные наукоемкие технологии". № 11 - М. - 2009, с. 87-89.

2. Мельников А.Ю., Сусяк Н.М. Автоматизированное составление расписания занятий в высшем учебном заведении [Текст] / Мельников А.Ю., Сусяк М. // Современные проблемы информатизации в информационных системах и телекоммуникациях: Сб. трудов. Вып. 11. - Воронеж: Издательство "Научная книга". - 2006, с. 344-345.

3. Воронков Ю.В. Организация электронного расписания с использованием Microsoft Excel и VBA [Текст] / Воронков Ю.В. // Журнал "Современные наукоемкие технологии". № 11 - М. - 2009, с. 64-68.

4. Караковский В.А., Матусевич О.Л. Программы для составления школьного расписания: возможности и опыт применения. [Текст] / Караковский В.А., Матусевич О.Л. // XV Международная конференция "Применение новых технологий в образовании". -Троицк. - 2004, с. 376-380.

5. Давыдов С.В. Система автоматического построения расписания учебных зянятий. [Электронный ресурс] / Режим доступа: \www/ URL: http://davidovsv narod.ru/

schedule/index. html.

6. Береговых Ю.В., Васильев Б.А., Володин Н.А. Алгоритм составления расписания занятий. // Научно-теоретический журнал "Искусственный интеллект", № 2. - Донецк -2009, с. 50-56.

7. Верёвкин В.И., Исмагилова О.М., Ата-вин Т.А. Автоматизированное составление расписания учебных занятий вуза с учётом трудности дисциплин и утомляемости студентов [Текст] / Верёвкин В.И., Исмагилова О.М., Атавин Т.А. // Доклады ТУСУРа, №1 (19), часть 1. - Томск- 2009, с. 221-225.

подразделений ВУЗа предоставит возможность создать эффективную и гибкую систему автоматизации деятельности по управлению ВУЗом.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

8. Балтак С.В., Сотсков Ю.Н. Построение расписаний учебных занятий на основе раскраски вершин графа [Текст] / Балтак С. В., Сотсков Ю. Н. // Информатика. Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, № 3(11).- 2006. - с. 56-69.

9. Кабальнов Ю.С., Шехтан Л.И., Низа-мова Г.Ф., Земченкова Н.А. Композиционный генетический алгоритм составления расписания учебных занятий. [Текст] / Кабальнов Ю.С., Шехтман Ё.И., Низамова Г.Ф., Земченкова Н.А. //Вестник УГАТУ, Т.7, №2 (15) -Уфа - 2009, с.99-107.

10. Яндыбаева Н.В. Генетический алгоритм в задаче составления учебного расписания ВУЗа. [Текст] / Яндыбаева Н.В. // Журнал "Современные наукоемкие технологии". № 11 - М. - 2009, с. 97-98.

11. Соуса, Алвес А. Полностью эвристическое расписание занятий, управляемое пожеланиями Ф. студентов [Текст] / Соуса Ф.,Алвес А. // Нау^ праш ВНТУ, № 2. -2009, с. 1-4.

12. Ризун Н.О. «Применение методов декомпозиции при решении многокритериальной задачи автоматизации составления расписания учебных занятий в ВУЗе»

13. Государственным образовательный стандарт высшего профессионального образования. Москва, 2010.

14. Педагогическая информатика. Научно-методический журнал. N3, 2000г. «Использование в обучении информационных систем и компьютерных технологий» Учебное пособие/ Колесников В.С., Персианов В.В., Александров В.К. - Волгоград: Комитет по печати, 1997.

15. Агеева Т.И., Балдин А.В.и др. «Информационная управляющая система МГТУ им. Н.Э. Баумана «Электронный университет»: концепция и реализация». Москва изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2009.-376 е.. Г¥Тгт

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Шишканова Татьяна Андреевна - аспирант Королевского института управления, экономики и социологии, mtatulya@mail.ru