Информационное моделирование взаимодействия субъектов образовательного кластера

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

МассельЛ.В., Бахвалов С.В., БахваловаЗ.А.

УДК 378.001.57

ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕИСТВИЯ СУБЪЕКТОВ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО КЛАСТЕРА

Введение. Современная ситуация в области подготовки специалистов характеризуется как разобщенностью учреждений профессионального образования, так и слабыми связями их с организациями-работодателями. Фактически отсутствуют, за редким исключением, устойчивые цепочки «школа - среднее специальное учебное заведение (ССУЗ) - высшее учебное заведение (ВУЗ)». Динамика современной жизни, а особенно динамика развития информационных технологий приводят к тому, что более инерционный учебный процесс не всегда успевает за всеми нововведениями. Результатом является все возрастающее недовольство работодателей качеством подготовки специалистов. В то же время зачастую отсутствуют четкие требования работодателей к квалификации выпускаемых специалистов, и, как следствие, четкие критерии оценки компетенции выпускаемых специалистов.

Проблема усугубляется тем. что современные реалии требуют при оценке компетенции специалистов руководствоваться не только профессиональными стандартами, но и критериями Болонского соглашения, которые включают такие компетенции, как: коммуникация на родном языке, коммуникация на иностранном языке, математические навыки, базовые навыки в естественных науках и технике, навыки в области информационно-коммуникационных технологий, навыки непрерывного обучения, навыки межличностного общения, правовая компетенция, предпринимательские способности.

Таким образом, становится очевидной проблема взаимодействия между учреждениями профессионального образования и организациями-работодателями, которые образуют образовательный кластер. Вместе с тем, организация взаимодействия между субъектами образовательного кластера, подготовки и переподготовки как педагогических работников образовательных учреждений, так и управлен-

ческих кадров находятся на начальной стадии своего развития. Это требует активного развития взаимодействия образовательных учреждений для расширения доступности образовательных услуг, предоставления потребителям этих услуг разнообразных образовательных программ, технологий и инструментария обучения, вовлечение и передача в единое образовательное пространство информационных ресурсов образовательных учреждений всех уровней.

Для поиска путей решения названных проблем Иркутским государственным техническим университетом (ИрГТУ) по заказу Федерального агентства образования в 2007 г. был выполнен проект «Разработка и апробация модели сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования в интересах работодателей макрорегиона (на примере Дальневосточного и Байкальского регионов)» [1]. В статье рассматривается методологический подход, лежащий в основе выполнения проекта.

Концептуальная модель взаимодействия. На рис. 1 представлена концептуальная модель взаимодействия организаций - работодателей и учреждений образования с учетом научно-технического прогресса. Модель включает два цикла, усиленные обратной связью. Левый цикл иллюстрирует, что используемая практика работы, поддерживаемая имеющимися специалистами, определяет потребности развития, которые формулируются, с одной стороны, как требования к появлению специалистов новых специальностей, а с другой, как новая практика выполнения работ. С появлением новых специалистов и технологий новая практика становится действующей (обратная связь). Правый цикл показывает, чтоучрежде-ния профессионального образования, которые готовят специалистов, с одной стороны, должны выходить к работодателям с предложениями о подготовке новых специалистов

имодернизировать учебный процесс в соответствии с требованиями работодателей.

Специалисты новых специальностей внедряют современные технологии, обеспечивающие переход к новой практике работы. Со временем новые специальности -заменяют устаревшие специальности в системе профессионального образования. Следует отметить, что эта модель пока является скорее идеальной, но, тем не менее, это то взаимодействие, к которому должны стремиться все участники процесса.

Перспективная модель сетевого взаимодействия. В ходе выполнения проекта была проанализирована существующая модель сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования, организаций-работодателей и предложена следующая перспективная модель (рис.2), устраняющая недостатки существующей.

В модели выделен образовательный кластер, объединяющий основные типы субъектов информационного взаимодействия. Вне кластера выделены типы координаторов. В соответствии с предлагаемой моделью в зависимости от статуса участника выделяются следующие типы субъектов информационного взаимодействия:

ИстользуЕмая иракгпло работы

Предложения се^Х'иатйлргтын учреждений

1____

Нужды И ВСЗМ0ЖН0СТИ предметной обгаети (страниц}

г

I Трябовэння К НОЕН V I йЛгЦИЗг.ЬИкЯяк

11овая практика работы

Имеющиеся специальности

Модернизации оВряаовэте/чнык процессов

Новые специальности

новы* технологий

Рис. 1. Концептуальная модель взаимодействия организаций-работодателей и учреждений образования с учетом научно-технического прогресса

координатор (Минобрнауки России, Ро-собрнадзор, Рособразование, отраслевые министерства или региональные административные структуры) оказывает управляющее воздействие на систему в соответствии со своими функциями, а также размещает и модифицирует информацию на одном из узлов ядра, является потребителем информации;

- головные вузы и вузы-координаторы осуществляют размещение, модификацию и потребление информации:

вузы регионов размещают (через вуз-координатор) и потребляют информацию;

юридические и физические лица (в первую очередь промышленные предприятия, средние специальные учебные заведения и

Рис. 2. Перспективная модель сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования, организаций-работодателей и координаторов

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

профильные школы) являются потребителями информации.

В основе предлагаемой модели сетевого взаимодействия лежит принцип децентрализованной распределенной сети. В рамках системы взаимодействия выделяется ряд узлов, образующих ядро системы. Каждый узел ядра содержит полную копию информации по всем направлениям обучающего процесса. Все узлы ядра идентичны по своему информационному наполнению.

Предлагаемая перспективная модель сетевого взаимодействия вузов имеет следующие достоинства: высокая отказоустойчивость (при отказе информационного узла ядра системы вся информация остается доступной); многонаправленность передачи ресурсов; возможность легкого доступа к информации для всех участников взаимодействия; идентичность технической реализации для каждого узла (тиражируемость программного обеспечения); масштабируемость (возможность включения в систему взаимодействия новых узлов без перестройки системы); распределение ответственности между узлами за принятие решений по размещению информационных ресурсов, их хранение и предоставление. В качестве трудностей в реализации модели можно отметить следующие: высокие требования к пропускной способности каналов передачи данных в случае интенсивного обмена информацией между узлами; высокий уровень требований к аппаратной части узлов ядра системы; жесткие требования к структуризации (систематизации) информации. Вместе с тем предлагаемая перспективная модель сетевого взаимодействия оптимально соответству-

ет условиям реализации сетевого взаимодействия на основе информационно- коммуникационных технологий вузов-участников.

Фрактальная модель сетевого взаимодействия. В качестве первого этапа решения проблемы взаимодействия организаций - работодателей и учреждений профессионального образования предложено информационное моделирование, а именно разработка фрактальной модели сетевого взаимодействия, которая интегрировала бы ряд информационных моделей, отражающих разные аспекты взаимодействия и информационные процессы в рассматриваемой сфере. Она базируется на фрактальной стратифицированной модели информационного пространства (ФС-модели), предложенной в [2|. ФС-модель графически отображается в силе совокупности вложенных сферических оболочек - слоем, каждый из которых объединят множество однотипных информационных объектов. Каждый слой, в свою очередь, может быть расслоен. Вводятся отображения слоев F (теоретически может быть выполнено отображение из любого слоя в каждый, при условии сохранения инварианта - значимых свойств информационных объектов). Для удобства работы с ФС-моделью представлена вырезка в виде конуса, в котором показаны выделенные слои (рис. 3).

Основные слои ФС-модели, представленные на рис. 3: Si — координаторы процессов подготовки и использования специалистов, S2 - учреждения профессионального образования, S3 - организации-работодатели;. Слой S2, в свою очередь, может быть стратифицирован на слои ВУЗов, ССУЗов, профессиональных училищ (ПУ), школ; слой S3 - на слои промыш-

Рис.3. Фрактальная стратифицированная модель сетевого взаимодействия.

Ор ганиза цион но-зд м инистрзгив ный урове нь

а

Учебно-методический уровень

С-

Уровень ИТ-инфраструюуры

Рис. 4. Уровни онтологического моделирования

ленных и научных предприятий, каждый из которых, в свою очередь, разбивается на слои административных единиц и (или) предметных областей (отраслей). Порядок разбиения может быть любой. Можно начать с выделения слоя административных единиц (территорий), в нем будут выделены слои промышленных и научных предприятий, которые затем классифицируются по отраслям, или начать с выделения слоя отраслей, в котором будут выделены слои административных единиц и т.д. В слое S| выделяются министерства и организации, связанные с образованием, отраслевые министерства и региональные властные структуры.

Онтологическое моделирование. Для описания слоев предлагается использовать онтологии - один из современных подходов к представлению знаний. Онтологии включают кон-

цепты (информационные объекты), отношения между ними и их интерпретацию.

Предложено выделить три уровня онтологического моделирования: организационно-административный, учебно-методический и уровень ИТ-инфраструктуры (рис. 4). Один из примеров онтологии - онтология промышленных предприятий Иркутской области -приведен на рис. 5.

Разработана система онтологии, в которой выделены следующие типы онтологии: онтологии отраслей; онтологии предприятий по отраслям; онтологии учреждений профессионального образования; онтологии специальностей, требуемых отраслями (предприятиями); специальностей, выпускаемых учреждениями профессионального образования и т.д. Онтологии могут быть построены до любого

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Рис. 5. Онтология промышленных предприятий Иркутской области

уровня детальности, включая онтологии профессиональных стандартов предприятий (отраслей), государственных образовательных стандартов, учебных планов и т.д. Подробнее онтологическое моделирование в рамках данною проекта рассмотрено в [3].

Мифологическое моделирование и моделирование бизнес-процессов. На фоне анализа возможных подходов к информационному моделированию наиболее целесообразным для решения поставленной задачи было принято использование мифологического моделирования и моделирования бизнес-процессов.

Причинами такого выбора являются относительная простота этих подходов, возможность графического представления, понятного пользователям (неспециалистам в области информационных технологий) и наличие доступных и легко-осваиваемых CASЕ-средств для построения этих моделей (в первую очередь ErWin и BpWin). Другой причиной являются первоочередная необходимость разработки типовой структуры баз данных субъектов образовательного кластера и потоков данных, циркулирующих между ними. Для решения первого вопроса необходимо разработать типовые мифологические модели данных субъектов образовательного кластера, для решения второго вопроса - выполнить анализ бизнес-процессов этих субъектов. В соответствии с ФС-моделью, приведенной на рис. 1, выполнена стратификация слоя S2 (учреждений профессионального образования), который, в свою очередь, разбивается на слои ВУЗов, средних специальных учебных заведений

(ССУЗ), профессиональных технических училищ (ПТУ), школ; для каждого из этих слоев построена типовая мифологическая модель. Подробно мифологическое моделирование в рамках данного проекта рассмотрено в [4]. Пример одной из типовых инфологических моделей приведен на рис. 6.

Анализ бизнес-процессов типовых субъектов образовательного кластера включает выявление: исходной информации и источников ее поступления; результирующей информации и мест ее назначения (передачи); управляющей информации (органов, откуда она поступает); ресурсов реализации бизнес-процессов (как людских ресурсов, так и технических и программных средств). На рис. 7 приведен пример диаграммы бизнес-процессов деятельности кафедры, как базового подразделения технического ВУЗа.

В рамках проекта была разработана методика проведения информационного обследования с целью сбора данных для конкретизации моделей. В соответствии с этой методикой был выполнен сбор информации о крупных промышленных предприятиях макрорегиона, позволяющей выявить их потребности в специалистах конкретных специальностей; выполнен сбор информации об образовательных учреждениях макрорегиона, предоставляющих специалистов по требуемым специальностям. С использованием собранной информации построены онтологии слоев ФС-модели, инфологические модели субъектов образовательного кластера и модели бизнес-процессов образовательного учреждения. Рассмотрена

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ПОДХОДЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ

Рис. 6. Типовая мифологическая модель среднего специального учебного заведения.

Рис. 7. Декомпозиция первого уровня бизнес-процессов деятельности кафедры.

целесообразность и возможность внедрения компетентностной модели специалиста, учитывающей требования Болонского соглашения [5].

Заключение. В рамках рассматриваемого проекта выполнен анализ современных подходов к информационному моделированию и

инструментальных средств их поддержки, выбраны подходы, наиболее адекватные поставленной проблеме, предложена методология разработки, базирующаяся на фрактальном подходе к моделированию, разработан ряд инфо-логических и онтологических моделей и моделей бизнес-процессов. Выполнен первич-

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ный сбор информации, на основе которой реализована конкретизация типовых информационных моделей. Сформулированы рекомендации по применению и развитию модели сетевого взаимодействия, которые могут быть использованы при определении задач последующих этапов выполнения проекта.

Основными из этих рекомендаций являются следующие:

1. Тиражирование предложенных методик построения инфологических и онтологических моделей и моделей бизнес-процессов субъектов образовательного кластера.

2. Применение методики информационного обследования с целью сбора информации для заполнения баз данных.

3. Разработка методики адаптации и применения компетентиостной модели специалиста, учитывающей требования работодателей.

4. Применение модели сетевого взаимодействия для разработки и отладки технологии взаимодействия между учреждений профессионального образования и организация-ми-работодате лям и.

5. Разработки ИТ-инфраструктуры для поддержки модели сетевого взаимодействия.

Важными составляющими такой ИТ-инфраструктуры являются Информационная инфраструктура и Телекоммуникационная инфраструктура. Упомянутые выше базы данных в этом случае будут компонентами Информационной инфраструктуры. При реализации ИТ-инфраструктуры могут быть использованы подход к созданию и инструментальные средства поддержки ИТ-инфраструктуры научных исследований и образования [6], которые разрабатываются совместно сотрудниками Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (г. Иркутск) и

ИрГТУ. Разработка ИТ-инфраструктуры поддержки модели сетевого взаимодействия может стать одним из следующих этапов развития данного проекта.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Горленко A.M., Бахвалов С.В., Бахвалова З.А., Массель Л.В., Трипутина В.В., Мака-гонова Н.Н. Модель сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования и организаций-работодателей // Труды XIII Байкальской Всероссийской конференции, ч. II.- Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2008. C. 42-49.

2. Массель Л.В. Фрактальный подход к построению информационных технологий // В кн.: Криворуцкий Л.Д., Массель Л.В. Информационная технология исследований развития энергетики.- Новосибирск: Наука, 1995. - С. 40-67.

3. Массель Л.В., Бахвалова З.А., Макагонова Н.Н, Трипутина В.В. Онтологическое моделирование субъектов образовательного кластера // Труды XIII Байкальской Всероссийской конференции, ч. П.- Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2008. - C. 120-128.

4. Массель Л.В., Бахвалова З.А., Трипутина В.В., Макагонова Н.Н. Инфологическое моделирование субъектов образовательного кластера // Труды XIII Байкальской Всероссийской конференции, ч. П.- Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2008. C. 92-97.

5. Берестнева О.Г. Системные исследования и информационные технологии оценки компетентности студентов //Автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. техн. наук.- Томск: ТПУ, 2007. - 24 c.

6. Массель Л.В. ИТ-инфраструктура научных исследований и открытая образовательная среда// Вестник ИрГТУ.- 2005.- №4 - С. 9 -15.