Разработка методики построения автоматизированной системы управления учебным процессом

Т.А. Шишканова

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УЧЕБНЫМ ПРОЦЕССОМ

Изложено решение 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.

~П настоящее время процесс управления столь сложной

-Я-М 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 ЕRР-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, мно-гокритериальности и неопределенности процессов их функционирования. Этим объясняется тот факт, что приложения ЕRР-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, зна-

чительный эффект от их внедрения, а с другой стороны, необходимость тесного информационного взаимодействия между ними и создания на их основе единого информационнотехнологического 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 инфор-

мации 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 учебнометодического управления;

• Противоречивостью интересов основных участников

учебного процесса: студентов и преподавателей, и, как след-

ствие - 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 расписания теории графов [6, 7, 8], генетических [9, 10], а также эвристических алгоритмов [11].

Сотрудники, приказы Штатное расписание 3/п, основные средства

Рис. 1. Основные информационные потоки ВУЗа

Студенты

Служебная информация

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 ВУЗом 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. рис. 1) на каждое подразделение и на Институт в целом.

При создании информационного комплекса поддержки управления ВУЗа должны выполняться следующие 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 дисциплин

Традиционно учебный процесс, основывается на ежегодном составлении годовых учебных планов (отрезков). 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 (разработка и совершенствование УМКД, анализ выполнения ГОС и др.).

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 аспиран-

тами 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 ВУЗа;

• хранение и обработка уже накопленной информации в банках данных;

• компьютеризация документооборота ВУЗа;

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

• обслуживание учебных подразделений ВУЗа - учебнометодическое управление, деканаты, кафедры;

• обслуживание научно-производственных подразделений ВУЗа;

• учет и контроль материальных ценностей;

• обеспечение открытого доступа там, где это возможно, к информационным ресурсам ВУЗа;

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

• 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-анали-тической среде, которая позволит охватить все стороны деловых процессов в ВУЗе, ав-

томатизировать 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 подразделений ВУЗа предоставит возможность создать эффективную и гибкую систему автоматизации деятельности по управлению ВУЗом. ------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

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. [Текст] / Береговых. «Искусственный интеллект» 2’2009.

7. Ю.В., Васильев Б.А., Володин Н.А. // Научно-теоретический журнал ’’Искусственный интеллект”, № 2. - Донецк. - 2009, с.50-56.

8. Верёвкин В.И., Исмагилова О.М., Атавин 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.

9. 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.

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

11. 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.

12. Соуса Ф., Алвес А. Полностью эвристическое расписание занятий, управляемое пожеланиями студентов [Текст] / Соуса Ф.,Алвес А. // Наукові праці ВНТУ, № 2. - 2009, с. 1-4.

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

14. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Москва, 2010.

15. 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.

16. 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 с. иігд=і

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -------------------------------------------

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