О комплексной системе подготовки it-специали- ста в Уральском государственном университете

ОБРАЗОВАНИЕ

О КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЕ ПОДГОТОВКИ 1Т-СПЕЦИАЛИСТА В УРАЛЬСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ Лахтин А.С., Коврижных А.Ю.

В работе обсуждаются актуальные вопросы и основные составляющие системы подготовки 1Т-специалиста на математико-механическом факультете Уральского государственного университета.

ON THE COMPLEX SYSTEM OF IT-SPECIALIST TRAINING IN THE URAL STATE UNIVERSITY Lakhtin A.S., Kovrizhnykh A.Y.

Actual problems and key components of the system of training IT-specialist at the Faculty of Mathematics and Mechanics of the Ural State University are considered in the given article.

Современные условия характеризуют стремительное развитие компьютерной техники, что приводит к проникновению информационно-компьютерных технологий во все без исключения области человеческой деятельности; более того, во многих таких областях роль информационно-компьютерных технологий становится определяющей. Бурное развитие информационнокомпьютерной отрасли и неуклонное возрастание значимости информационно-компьютерных технологий для других отраслей экономики обусловливают как непрерывный рост потребностей в высококвалифицированных специалистах, так и необходимость резкого повышения компьютерной культуры общества в целом.

Лидером подготовки кадров в области информационных технологий в УрГУ является математико-механический факультет, самый большой по численности студентов.

Это один из ведущих факультетов России математического профиля, он имеет полный цикл обучения - бакалавриат, магистратуру, специалитет, аспирантуру и докторантуру. Обладает высококвалифицированными специалистами, тесными связями с Российс-

кой академией наук и крупнейшими промышленными предприятиями Урала.

Факультет располагает сильным кадровым преподавательским составом, более 80% преподавателей имеют ученые степени, из них свыше 20% - доктора наук. Почти треть преподавательского состава -штатные сотрудники УрО РАН. Среди преподавателей 2 академика РАН и 7 членов-корреспондентов РАН.

Математико-механический факультет ведет подготовку студентов по направлениям и специальностям:

• 010200 — Математика, прикладная математика,

• 010300 — Математика, компьютерные науки,

• 011000 — Механика, прикладная математика,

• 090102 — Компьютерная безопасность,

• 080801 — Прикладная информатика (в экономике).

Выпускники всех специальностей и направлений подготовки факультета являются квалифицированными специалистами в разных областях информационных технологий.

Обучение по направлениям 010200, 011000, 010300 ведется по двухуровневой системе. Первый уровень - бакалавры, второй уровень - магистры. После второго курса, продолжая изучать общие дисциплины, каждый студент специализируется в одной из областей.

Обучение в магистратуре предусматривает углубленную фундаментальную и специальную подготовку в соответствии с выбранным направлением. На факультете действует «Центр магистерской подготовки». Содержание магистерских программ основано на актуальных вопросах математики, механики и компьютерных наук. Структура программ включает дисциплины гуманитарного цикла, фундаментального математического цикла и дисциплины специализации в соответствии с индивидуальным планом обучения. Важнейшей и основной частью подготовки магистра является самостоятельная научно-исследовательская работа в научном коллективе под общим руководством высококвалифицированного специалиста.

По специальности «Компьютерная безопасность» после пяти с половиной лет обу-

чения выпускники получают квалификацию «Математик» и диплом о высшем образовании. На базе фундаментальной подготовки, полученной на младших курсах, на старших начинается специализированная подготовка по специализации «Математические методы защиты информации». Ведется изучение специальных предметов, таких как «Криптографические методы защиты информации», «Программно-аппаратные средства защиты информации», «Теория кодирования», «Криптографические протоколы».

В разработке учебных планов, повышении квалификации по компьютерной безопасности ключевую роль играет Региональный учебно-научный центр по информационной безопасности при УрГУ

Учебный план подготовки по специальности «Прикладная информатика (в экономике)» предусматривает цикл обучения в течение 5 лет и включает в себя углубленную подготовку по циклу экономических дисциплин (микро- и макроэкономика, менеджмент, маркетинг, финансы и кредит, бухгалтерский учет и аудит и т.д.) и по циклу информационных технологий в экономике. Выпускники получают квалификацию «Пнформатик - экономист».

Сводные данные по ТТ-подготовке на матмехе УрГУ

Лахтин А.С., Коврижных А.Ю.

010200 Направление 62 подготовки: Математика. Прикладная математика Бакалавр Математическое 7560 математики моделирование 1475 19,51%

Компьютерная 7560 математика 1575 20,83%

Системное 7560 пр ограммир овани е Математические 7560 методы в экономике 1775 23,48% 1475 19,51%

010300 Направление 62 подготовки: Математика. Компьютерные науки Бакалавр Математическое 7560 математики и компьютерное моделирование Системное 7560 пр ограммир овани е 3370 44,58% 3370 44,58%

010901 Специальность 65 подготовки: Механика 011000 Направление 62 подготовки: Механика. Прикладная математика 030301 Специальность 65 подготовки: Прикладная инф орматика (в экономике) Механик Теоретическая 3370 механика Бакалавр Теоретическая 7560 математики механика и механики Информатик Прикладная 3262 -экономист инф орматика в аналитической деятельности 1255 14,99% 1255 16,60% 4292 51,95%

Прикладная 3262 инф орматика и инф ормационная безопасность 4292 51,95%

090102 Специальность 65 подготовки: Компьютерная безопасность Математик Математические 9130 методы защиты инф ормации Маг истец с кие программы 4915 53,54%

Код Наименование Квалификация

Перечень

специализаций

(направлений

цикла

Часы Часы

по по 1Т-

ГОС подгот

ВПО овке

%

010200

010300 Направление подготовки: Математика. Компьютерные 68 Магистр математики (010309) Математическое и компьютерное моделирование 4752 2096 44,11%

науки (010305) Системное программирование 4752 2096 44,11%

011000 Направление подготовки: Механика. Прикладная математика 68 Магистр математи ки и механики (011001) Теоретическая механика 4752 580 12,21%

ш факультете происходит постоянное изменение учебных планов, особенно по информационным дисциплинам, в соответствии с меняющимися условиями современности.

Проведенный в 2005 году анализ существующих учебных планов по направлению «Математика. Компьютерные науки» показал, что большая часть фундаментальной подготовки по математике приходится на первые семестры, в то время как подготовка по компьютерным наукам в основном была отнесена на старшие курсы. Это плохо согласуется с международным опытом. Имеется в виду Computing Curricula 2001 («Рекомендации по преподаванию информатики в университетах»), которые были разработаны специальной комиссией Компьютерного сообщества Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE-CS) и Ассоциацией по вычислительной технике (ACM).

После проведения обсуждения в рамках научно-методического семинара факультета было принято решение о переработке учебных планов. В частности, наряду с такими артефактами, как «Языки и технологии программирования» и «Дискретная математика», удалось, оставаясь в рамках допустимого количества аудиторных часов, ввести в учебный план 010300 и 090102 с первого семестра дисциплины: «Операционные системы», «Скрипты», «Perl», со второго семестра - «Сети», «Интернет». А на втором курсе

- «Теорию автоматов», «Архитектуру ЭВМ и системное программное обеспечение».

1ЛШИ иидлид, ^ идпии ^шрипы, ишьилил

перераспределить часы в пользу увеличения ГГ- подготовки на младших курсах, а с другой - не ослабить фундаментальную математическую подготовку на старших курсах.

Составляющие подготовки

Обеспечение качественного образования в области информационных технологий невозможно без большого числа составляющих для формирования целостного специалиста.

Уникальным подразделением УрГУ является Специализированный учебно-научный центр (СУНЦ), где ведется довузовская подготовка, обеспечивается полный цикл общеобразовательной школы.

Учебная, методическая, научная работа СУНЦ организуется по университетскому принципу с учетом возрастных особенностей учащихся. Занятия ведут профессора, доценты университета, ученые РАН - авторы оригинальных учебников и программ, отмеченных международными премиями и грантами фонда Сороса.

Важнейшей чертой концепции образования СУНЦ является развитие индивидуальных способностей личности, творческих задатков, умения самостоятельно ориентироваться в проблемах современных знаний. С этим тесно связано привитие навыков использования современной компьютерной технологии самообучения и решения проблемных и прикладных задач изучаемых областей знаний. Учащиеся имеют выход через электрон-

Лахтин А.С., Коврижных А.Ю.

ный узел связи университета к международным банкам информации, используют передовые технологии образования.

Другими примерами активной работы со школьниками являются школа юных математиков и информатиков на базе матмеха, а также очно-заочная школа при ИММ УрО РАН, большую часть преподавателей которой составляют сотрудники, аспиранты и студенты матмеха. Школьники, прошедшие там подготовку, выгодно отличаются на фоне остальных абитуриентов с учетом продолжающегося падения уровня подготовки выпускников общеобразовательных школ.

На базе УрГУ работает Уральский региональный центр информатизации образования (Центр компьютерных технологий), одной из задач которого является обучение студентов в зарубежных вузах с использованием Интернета. Развивается система электронного дистанционного образования (Центр технологий дистанционного образования), работает глобальная университетская сеть ЕИКпе1;, объединяющая сотни компьютеров с выходом в Интернет по скоростным каналам. Действует Слзсо-академия по сетевым технологиям, где сертифицированные преподаватели обучают студентов основам сетевого администрирования.

Все сферы деятельности матмеха пронизывает интеграция с давним партнером -Институтом математики и механики Уральского отделения Академии наук (ИММ). Значительная часть высококвалифицированных преподавательских кадров являются сотрудниками ИММ. Кафедра высокопроизводительных компьютерных технологий, с одной стороны, является кафедрой матмеха УрГУ, с другой - находится на территории ИММ УрО РАН, и все ее сотрудники -из Института математики и механики. Основным направлением ее деятельности являются задачи параллельных вычислений на многопроцессорном вычислительном комплексе МВС100.

О магистратуре матмеха

В 1994/95 учебном году состоялся первый набор в магистратуру УрГУ на матме-хе по направлениям «Математика, прикладная математика» и «Механика, прикладная математика». УрГУ был одним из первых ВУЗов страны, открывший магистратуру. В тот момент фактически отсутствовали министерские стандарты магистерской подготовки, и положение о магистратуре разрабатывалось и утверждалось здесь, на матмехе УрГУ Уже позже на основе этих документов и аналогичных положений, подготовленных ведущими университетами страны, были утверждены стандарты Министерства образования.

Отличительной особенностью учебы в магистратуре является большой объем самостоятельной работы и глубокая специализация. Это обеспечивается наличием у каждого магистранта научного руководителя -сотрудника УрГУ или ИММ УрО РАН. Основу подготовки магистрантов составляют курсы по углубленному изучению фундаментальных дисциплин. В результате магистры получают компетенции и навыки, необходимые в научно-педагогической, научноисследовательской деятельности и в реальном секторе экономики.

С 2004/2005 учебного года осуществляется набор в магистратуру и по направлению «Математика. Компьютерные науки». Данное направление подготовки магистров позволяет получить знания современных информационных технологий. Обучение основано на серьезной математической базе. Целью обучения является не только овладение конкретными технологиями, но и универсальными приемами разработки и проектирования информационных систем. Выпускники магистратуры факультета успешно работают в различных ВУЗах, государственных структурах, различных компьютерных фирмах в Екатеринбурге, других городах страны, а также за рубежом.

Ярким примером адаптации учебных планов в соответствии с требования совре-

менных информационных систем, с нуждами фирм-разработчиков программного обеспечения является разработка в УрГУ по этому направлению новой магистерской программы «Технология разработки программного обеспечения». В прошлом году УМС по математике и механике УМО по классическому университетскому образованию по инициативе УрГУ включил эту магистерскую программу в перечень по направлению «Математика. Компьютерные науки». Обучение магистрантов по этой программе начнется на матмехе с этого года.

Разработка и реализация этой магистерской программы ведется в сотрудничестве с производственно-конструкторской фирмой «СКБ Контур» - одним из лидеров в разработке программного обеспечения не только в регионе, но и в масштабах страны. С компанией «СКБ Контур» у матмеха давние дружеские связи. Стоит упомянуть, например, то, что более 100 сотрудников компании (это примерно 60% штата) - выпускники матмеха.

Олимпиады и конкурсы

Участие студентов матмеха УрГУ в различных олимпиадах и конкурсах, а также работа преподавателей и сотрудников по подготовке и проведению этих мероприятий можно с уверенностью считать одной из форм обучения, неким методическим приемом.

Это, в первую очередь, развитая система студенческих соревнований по программированию. Здесь проводятся ставшие уже традиционными чемпионаты Урала по спортивному программированию, на которые приезжают сильнейшие студенческие команды из ВУЗов Урала, Поволжья, Сибири и других регионов страны. Благодаря УрГУ Екатеринбург является постоянным местом проведения четвертьфинала командного студенческого чемпионата мира по программированию.

Участие в таких соревнованиях особенно ярко показывает степень подготовки в

области компьютерных наук в сравнении с мировым уровнем. Право выступления в финале чемпионата мира демонстрирует стабильно высокий уровень студентов матмеха в программировании. Можно отметить пять выступлений команд УрГУ в финалах чемпионатов мира по программированию: 1999г. - Эйндховен, 2001 г. - Ванкувер, бронзовая медаль, 2005 г. - Шанхай, 2006 г.

- Сан-Антонио, 2006 г. - Токио.

Другим примером конкурсов в области информационных технологий служит прошедшее в УрГУ соревнование специалистов по информационной безопасности, правила которых берут начало от соревнований Capture the Flag, проводимых на конференции DEFCON. Это самая большая открытая игра специалистов по компьютерной безопасности. Команда должна защитить свой собственный флаг и попытаться захватить как можно больше флагов других команд («флаг» - это некоторая информация на сервере).

В УрФО соревнование такого рода проводится впервые. Команда «ХакерДом» УрГУ соревновалась с командой из Челябинского госуниверситета. Целью соревнований является привлечение внимания к проблемам защиты информации. Главная задача, поставленная перед командами, -как можно лучше защитить свои информационные ресурсы от всевозможных атак.

Такие соревнования важны как практический этап подготовки будущих специалистов по информационной безопасности. Победа в этих соревнованиях требует от участников отличного знания операционных систем, сетевых технологий, языков программирования, организации безопасности, а также умения быстро применить свои знания.

Кратко можно перечислить и другие наиболее значительные достижения студентов УрГУ в последние годы.

- Медаль РАН за лучшую студенческую научную работу (Д. Перевалов, П. Васев, 2003 г.).

Лахтин А.С., Коврижных А.Ю.

- Медаль Министерства образования РФ за лучшую студенческую научную работу (А. Каюмов, 2001 г.).

- Три диплома победителей Всероссийских конкурсов студенческих научных работ по математике (Е. Прибавкина, Т. Щербак, В. Менделев, 2006 г.).

- Дипломы победителей Всероссийских конкурсов студенческих научных работ по информационной безопасности (А. Лысенко, 2002 г., П. Чечерин, 2003 г.).

- Ежегодно 15-20 студентов выступают с докладами на Всероссийских и Международных научных конференциях.

Интенсивная подготовка

Классическое университетское образование отличает фундаментальность. Это обеспечивает целый ряд несомненных плюсов, например, широту взглядов выпускников, их способность к самообразованию, умение адаптироваться, особенно ценное в условиях постоянно меняющихся технологий в информационной сфере. Вместе с тем фундаментальность образования часто приводит к меньшему объему знаний по чисто технологическим вопросам. Можно говорить об универсальности в ущерб специализации.

Одним из путей решения этой проблемы является разработка на матмехе УрГУ совместно с ИММ УрО РАН программы целевой интенсивной подготовки создателей информационных систем для компаний сферы информационных технологий, ВУЗов, корпоративных заказчиков ИТ.

Это первая образовательная программа, в которой компания - заказчик не только финансирует обучение, но и участвует в подготовке требований к специалистам, выработке программы обучения, предоставляет свои технологии и ноу-хау с тем, чтобы вынести подготовку кадров для себя вне стен компании.

Старт данному проекту был дан в апреле 2002 г. на расширенном заседании Ученого совета ИММ УрО РАН совместно с Уральским государственным университетом. При подготовке программы использовался международный стандарт ACM/IEEE Computing Curricula 2001 года (стандарт фиксирует необходимый объем знаний ИТ-специалиста, в частности, и программиста).

Программа обучения ведется в модели проекта (две трети времени занимает практика и индивидуальный тренинг) и организована по восьми циклам:

- мотивация и планирование карьеры;

- языки программирования и среды;

- компонентное программирование;

- технологии разработки ПО;

- компьютерная архитектура и системное программное обеспечение;

- базы данных;

- сети и системы коммуникаций;

- управление качеством разработки ПО.

Имеется успешный опыт реализации

этой программы по заказу компании «На-умен» - разработчика программного обеспечения, Оптико-механического завода, фирмы «Искра-Уралтел».

На базе фундаментального 4-летнего университетского образования студенты получают возможность совершенствоваться по интенсивной методике в течение семестра по дополнительным разделам компьютерных наук. При этом даются именно те практические знания и навыки, которые являются необходимыми для конкретного заказчика. Директор ИММ УрО РАН В.Бердышев полагает, что академической науке такие программы позволят находиться в курсе практических требований и разработок. Глубокий университетский подход к ранее изученным специализированным теоретическим курсам в сочетании с овладением теорией и практикой современного программирования поможет подготовить профессиональные кадры.