Подготовка специалистов инженерно-экономического профиля технических университетов в области информационных технологий и математического моделирования

ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

2009 Управление, вычислительная техника и информатика № 2

УДК 007:372.8

С.А. Поттосина, Н.А. Кириенко

ПОДГОТОВКА СПЕЦИАЛИСТОВ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ УНИВЕРСИТЕТОВ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

В работе рассмотрены вопросы подготовки специалистов инженерноэкономического профиля технических университетов в области информационных технологий. Акцентировано внимание на необходимости подготовки студентов специальности «Информационные системы и технологии в экономике» по многим смежным дисциплинам: инженерным, экономическим, математическим, и особенно в области программирования и информационных технологий. Представлен перечень дисциплин учебного плана специальности.

Ключевые слова: подготовка специалистов, информационные системы и технологии в экономике, визуальные средства разработки приложений, экономико-математические методы и модели.

Отличительной чертой процветающего общества является быстрое возрастание уровня информатизации экономической и социальной сфер. Информатизация экономики происходит на базе компьютеризации и телекоммуникаций, обеспечивающих новые возможности экономического развития, значительного роста производительности труда, решения социальных и экономических проблем.

Опыт многих развивающихся стран показывает, что приоритетное развитие информационного производства позволило многим государствам преодолеть огромный разрыв в уровне экономического и социального развития по сравнению с развитыми странами. Вступление в постиндустриальную информационную экономику ведет к увеличению доли информационного сектора в валовом национальном продукте, повышению доли работников, занятых обработкой и передачей информации в общей численности занятых.

После распада СССР Республика Беларусь (РБ) сохранила интеллектуальный потенциал своей нации, ряд производств электронной промышленности, научную базу и доступную систему высшего образования. Вот почему в последнее время наша страна имеет ряд успехов в развитии высоких и информационных технологий (ИТ). В настоящее время информационный бизнес в республике Беларусь поддерживается как рядом государственных программ, таких, как Электронная Беларусь, СЛЬ8-технологии, так и развитием частных 1Т-компаний, совместных предприятий. Новой формой ведения 1Т-бизнеса стало создание Парка высоких технологий, объединившего отечественные 1Т-компании на основе льготных условий ведения бизнеса. Ожидается, что предприятия 1Т-индустрии принесут в государственную казну дохода не меньше, чем крупнейшие предприятия страны. В связи с подъемом отрасли ощущается нехватка квалифицированных специалистов. Главная надежда на основных поставщиков кадров в Республике: Белорус-

ский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Белорусскую политехническую академию, Белорусский государственный университет.

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники является ведущим в отрасли государственным высшим учебным заведением и в соответствии с решением совета глав правительств от 25.11.2005г. является базовой организацией государств-участников Содружества Независимых Государств по образованию в области информатики и радиоэлектроники. На инженерноэкономическом факультете университета ведется подготовка специалистов по специальности «Информационные системы и технологии (в экономике)», выпускники получают квалификацию «инженер-программист-экономист». Подготовка данных специалистов осуществляется кафедрой экономической информатики.

1. Особенности подготовки студентов по специальности «Информационные системы и технологии (в экономике)»

Отличительной особенностью специальности является то, что наряду с необходимым набором базовых инженерных дисциплин и хорошей подготовкой в области экономики, учебным планом обеспечивается расширенная подготовка в области программирования и информационных технологий, а также изучение ряда дисциплин экономико-математического профиля.

Потенциал информационных технологий, приобретаемый выпускниками, можно условно разделить на три блока: блок 1 - общенаучных и общеобразовательных дисциплин, блок 2 - специальных дисциплин, блок 3 - дисциплин направления.

В блок 1 входят такие дисциплины, как «Основы информатики и программирование» (семестр 1, 2), «Основы и лингвистическое обеспечение баз данных» (семестр 4), «Компьютерные сети» (семестр 5). Блок 2 наполняют такие дисциплины, как «Объектно-ориентированное проектирование и программирование» (с разделами «Визуальные средства разработки приложений», «Языки программирования для разработки сетевых приложений») (семестры 3 - 6, курсовой проект), «Прикладные системы обработки данных» (семестр 3), «Системный анализ и проектирование систем (с разделом «Проектирование баз данных и знаний») (семестр 6 - 7, курсовой проект), «Операционные системы» (семестр 5), «Криптография и охрана коммерческой информации» (семестр 9). Блок 3 содержит такие дисциплины, как «Сетевые информационные технологии» (с разделами «Технологии WWW», «Web-дизайн», «Разработка приложений для WWW») (семестр 8), «Проектирование распределенных информационных систем» (с разделом «Корпоративная информационная система») (семестр 8), «Интеллектуальные информационные системы в экономике» (семестр 8), «Современные технологии обработки экономической информации» (с разделом «Технологии автоматизации делопроизводства») (семестры 8 - 9, курсовой проект).

Базовыми языками программирования выбраны С, С++, JAVA, С#. На курсовом проектировании студенты усваивают CASE-технологии (для функционального и информационного моделирования). Для описания и разработки образовательных ресурсов предлагается спецификация IMS, языки разметки HTML, XML.

Для реализации специальности важную роль, наряду с основным набором математических дисциплин (высшая математика, теория вероятностей и математическая статистика), играют дисциплины экономико-математического профиля. Специфику этого направления обучения определяют такие дисциплины: «Вычис-

лительные методы и методы оптимизации в экономике», «Основы дискретной математики и теории алгоритмов», «Экономико-математические модели и методы» (блок 1), «Эконометрика» (блок 2), «Исследование операций в экономике», «Математика рынка ценных бумаг» (блок 3).

2. Подготовка студентов по дисциплине «Визуальные средства разработки приложений»

Одним из важнейших курсов блока 2 является курс «Визуальные средства разработки приложений». Цель изучения данной дисциплины - овладение знаниями и навыками использования языка С++, библиотеки классов MFC и среды Microsoft Visual Studio для разработки Windows-приложений, применяемых при автоматизации решения экономических задач.

Важность этого курса объясняется тем, что он является одним из первых курсов на пути практической работы с классами, основополагающими понятиями объектно-ориентированного программирования. Большое значение приобретает возможность за короткие сроки (благодаря использованию библиотеки MFC) разработать приложение, совмещающее сложную обработку данных с богатыми средствами их отображения на экране. Visual C++ дает возможность использования технологии клиент-сервер, программирования для Internet, автоматизированной разработки справочной системы.

Как следует из названия дисциплины («Визуальные средства разработки приложений»), в круг изучения входят вопросы создания средств отображения на экране информации, с которой оперирует приложение, созданное на языке С++. Поскольку Windows - графическая система, базирующаяся на понятии окна, то она предъявляет определенные требования к форме и содержанию информации, отображаемой на экране. Программисту предлагается набор изобразительных средств, которые реализованы в системных библиотеках, а также в библиотеке классов Microsoft Foundation Class Library (MFC).

Программа курса включает такие разделы, как технология проектирования приложений под Windows, архитектура Document-View, программирование диалоговых окон, программирование доступа к базам данных, введение в технологии OLE и ActiveX, программирование сетевых приложений, организация многопоточных приложений, создание и использование динамически связываемых библиотек, программирование сетевых приложений.

Подготовка специалистов данной специальности ведется по дневной, заочной и дистанционной форме. Студенты дневной формы обучения имеют в своем расписании 17 лекций, 12 лабораторных работ, что является вполне достаточным для освоения программы курса. Студенты заочной формы имеют малое количество часов (лекционных и лабораторных) для обучения преподавателем. В существующих условиях большой акцент делается на самостоятельную практическую работу. Для управления самостоятельной работой студентам предлагается методические пособия и электронные методические комплексы, охватывающие описание всех изучаемых тем. Лектор должен построить процесс обучения таким образом, чтобы студент хорошо усвоил наиболее значимые в курсе темы под его руководством, оставив на самостоятельную проработку менее важный и менее сложный материал. Опыт преподавания показал, что наиболее значимым материалом в этом курсе являются темы «Программирование диалоговых окон» и «Программирование доступа к базам данных». Это связано с тем, что такие функции исполь-

зуются практически в каждом приложении, разрабатываемом для экономических задач.

Трудно представить современный бизнес-процесс без хорошо организованной и эффективной информационной поддержки. В основе всех информационных систем лежит хранилище информации, которое может быть организовано различными средствами. Наиболее распространенный способ организации данных - база данных, представляющая собой совокупность связанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования. База данных является информационной моделью предметной области. Обращение к базам данных осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД).

Система управления базами данных - комплекс программных и лингвистических средств общего или специального назначения, реализующий поддержку создания баз данных, централизованного управления и организации доступа к ним различных пользователей в условиях принятой технологии обработки данных. СУБД характеризуется используемой моделью, средствами администрирования и разработки прикладных процессов. СУБД обеспечивает: описание и сжатие данных, манипулирование данными, физическое размещение и сортировку записей, защиту от сбоев, поддержку целостности данных и их восстановление, работу с транзакциями и файлами, безопасность данных.

В настоящее время используется большое число СУБД, управляющих огромными хранилищами данных, и позволяющих выполнять широкий спектр операций над ними. При этом существует острая необходимость в создании уникальных программных средств для осуществления доступа к хранилищам данных в некоторый момент времени из некоторого текущего процесса (вычислительного, производственного, социального) с некоторыми параметрическими запросами. В этом случае разрабатывается приложение (программное средство, программный комплекс, система), осуществляющее доступ к хранилищу данных через организацию взаимодействия с той или иной СУБД и представление пользователю результата выборки в удобной для пользователя форме. Часто результаты выборки из хранилища данных являются исходными данными для дальнейшей обработки, выполняемой программным средством. Наиболее яркий пример - функционирование сети Интернет, широко опирающееся на работу с различными хранилищами данных, но не привлекающее пользователя к необходимости использования языка той или иной СУБД.

Очевидна необходимость разработки приложений, осуществляющих доступ к хранилищу данных, называемому в дальнейшем источником данных, из кода того или иного языка программирования. В настоящее время именно так и обстоит дело. Практически все современные языки программирования имеют средства программирования доступа к источникам данных. Имеются такие средства и в языке С++, и на их изучение делается акцент при подготовке студентов. При оценке знаний студентов (особенно слабых) знанию этих разделов придается особое значение.

В связи с вышеизложенным осуществлялся подбор материала для лекций, читаемым студентам-заочникам. В рамках 3 - 4 лекций рассматриваются следующие основные темы: основы программирования для Windows; создание MFC-приложений, использующих архитектуру Document-View; использование диалоговых окон в приложениях; создание приложений управления базой данных; технология Open Database Connectivity (ODBC) доступа к базам данных; применение техноло-

гии ADO для доступа к данным. Остальные темы предлагается студентам проработать самостоятельно, используя электронный конспект и рекомендуемую литературу.

Технология ODBC доступа к базам данных была выбрана в силу следующих причин. Эта технология существует давно и на ней базируется большое число хранилищ данных. В этой технологии хорошо просматривается механизм работы с данными с помощью классов библиотеки MFC. Вместе с тем появилась современная, основанная на COM, OLE DB-технология. Ей так же уделяется внимание в лекциях. Эта технология характеризуется удобным интерфейсом, простотой создания кода. Студент может проследить, как от работы с классами (ODBC) происходит переход к работе с объектами COM (OLE DB, ADO). В курсе лекций для заочников обязательно рассматриваются вопросы создания приложений, использующих ActiveX-элементы управления ADO Data Control и DataGrid Control для доступа к базам данных.

3. Изучение экономико-математических моделей и методов при подготовке инженеров-экономистов

В процессе реализации специальности на кафедре экономической информатики читаются следующие дисциплины экономико-математического профиля: основы дискретной математики и теории алгоритмов, экономико-математические модели и методы, эконометрика, исследование операций в экономике, математика рынка ценных бумаг. Ниже приведено краткое содержание этих дисциплин, ориентированных на выпускников технического университета.

Программа курса «Основы дискретной математики и теории алгоритмов» (семестр 4, 34 часа лекций, 17 часов практических занятий): Множества. Отношения. Алгебры. Элементы математической логики. Элементы логики предикатов. Элементы теории графов. Задачи комбинаторики и методы комбинаторного поиска. Элементы теории алгоритмов и автоматов.

Изучение всех разделов данного курса сопровождается практическими занятиями и выполнением студентами индивидуальных заданий, среди которых есть задачи на разработку и реализацию алгоритмов комбинаторного поиска, алгоритмов анализа графов с оценкой их вычислительной сложности.

Программа курса «Экономико-математические модели и методы» (семестр 6, 34 часа лекций, 34 часа практических занятий) состоит из следующих разделов: Линейные балансовые модели. Модели сетевого планирования и управления. Модели линейного программирования. Модели простой и множественной линейной регрессии. Модели управления запасами. Имитационное моделирование.

Курс «Эконометрика» (семестр 7, 34 часа лекций, 17 часов практических занятий, 17 часов лабораторных работ) содержит тот минимум знаний по эконометрике, которым должен владеть каждый инженер-экономист:

Эконометрические модели (множественная регрессия с переменными параметрами, системы одновременных уравнений и их идентификация, оценивание регрессионных моделей в условиях мультиколлинеарности, гетероскедастичности и автокорреляции). Эконометрические методы (обобщенный метод наименьших квадратов, двухшаговый метод наименьших квадратов, косвенный и двойственный методы наименьших квадратов). Эконометрические приложения (производственные функции, функции инвестиций, функции спроса, проблемы оценивания и агрегирования). Анализ и прогнозирование временных рядов (авторегрессионные

модели скользящей средней, авторегрессионные интегрированные модели скользящей средней, адаптивные модели краткосрочного прогнозирования, анализ временных рядов при случайных моментах измерений).

Изучение эконометрики, как и предыдущей математической дисциплины, дополняется практическими занятиями, лабораторными работами на компьютере с привлечением современных информационных технологий, статистической обработки данных, в частности пакета прикладных программ «Статистика», электронных таблиц «Ехсе1», выполнением системы индивидуальных заданий.

Программа курса «Исследование операций в экономике» (семестр 8, 48 часов лекций, 17 часов практических занятий) состоит из четырех разделов: Детерминированные оптимизационные модели исследования операций (задачи нелинейного программирования). Игровые модели исследования операций (игры с нулевой и ненулевой суммой, кооперативные игры с побочными платежами). Оптимизационные задачи на сетях и графах (задачи о покрывающих множествах, задачи о кратчайших цепях, достижимость и исследование структуры организаций, задачи о размещении центров и медиан, потоки в сетях). Модели массового обслуживания.

Достаточное внимание в лекциях и на практических занятиях уделяется прямым приложениям математической теории игр для анализа микроэкономических проблем. В частности, применение теории игр для анализа рыночного равновесия как кооперативной игры многих лиц, применение статистических функций решений в сфере деятельности промышленных и торговых предприятий, принятие макроэкономических решений в условиях неопределенности и риска. Рассматриваются вопросы принятия решений при нестохастической неопределенности для многокритериальной функции полезности (метод анализа иерархий Саати), а также возможности использования в задачах экономики аппарата теории нечетких множеств.

В разделе «Оптимизационные задачи на сетях и графах» особое внимание уделяется задачам и алгоритмам поиска кратчайших путей и близких к ним, таких как наиболее надежные пути, пути с максимальной пропускной способностью, пути с «узкими» местами, пути с усилением. Все эти задачи иллюстрируются приложениями из экономической деятельности. Так, задачу о финансисте, который наилучшим образом распределяет во времени вложение своего капитала в различные активы, можно рассматривать как задачу о путях с усилением в некотором графе.

Для исследования структуры руководства или влияний некоторой организации полезно знание некоторых фундаментальных понятий, касающихся достижимости и связности графов, а также алгоритмов для определения базы и антибазы графа, графа конденсаций, сильной и ограниченной базы, сильной компоненты графа. С задачей о покрытии булевой матрицы тесно связана задача построения диагностического теста, решение которой позволяет найти минимальное подмножество внешних признаков, позволяющее диагностировать (опознавать) некоторое явление (процесс), о котором мы можем только догадываться. Организация проверки значений некоторого признака связана с определенными затратами, отсюда и появляется необходимость в минимизации числа признаков, образующих тест.

Данный раздел сопровождается выполнением студентами индивидуальных заданий. В каждом задании предлагается определенная экономическая, организационная или управленческая задача, решение которой необходимо свести к решению некоторой оптимизационной задачи на графах, предложить алгоритм решения. При этом используются такие методы анализа графа, как методы поиска в глубину и ширину, комбинаторные алгоритмы выбора, методы ветвей и границ.

В разделе «Модели массового обслуживания» достаточное внимание уделяется марковским случайным процессам. Марковские модели представлены цепями Маркова с дискретным и непрерывным временем, марковскими цепями с доходами и переоценкой доходов, марковскими моделями систем массового обслуживания (СМО). Это позволяет решать задачи, связанные с марковскими моделями принятия решений и расчетом характеристик функционирования простейших СМО. Демонстрируется применение марковских цепей в качестве вероятностных моделей различных финансово-экономических ситуаций, а также возможность с помощью потоков Эрланга сводить немарковские процессы к марковским. Данный раздел также сопровождается выполнением студентами индивидуальных заданий.

Заключение

В настоящее время информационный бизнес в республике Беларусь поддерживается как рядом государственных программ, так и развитием частных IT-компаний. Ожидается, что предприятия IT-индустрии принесут в государственную казну дохода не меньше, чем крупнейшие предприятия страны. Значительный рост потребности в специалистах в смежных областях - экономики и информационных технологий - выдвигает требования к увеличению количества и улучшению качества их подготовки. В работе представлены особенности подготовки студентов по специальности «Информационные системы и технологии в экономике» в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники.

Поттосина Светлана Анатольевна Кириенко Наталья Александровна

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники (г. Минск, Беларусь).

E-mail: pottosina@sam-solutions.net; kir@newman.bas-net.by

Поступила в редакцию 6 октября 2008 г.