Диверсификация программ профессиональной подготовки в международных образовательных стандартах в области информационных технологий

ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 20. ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ. 2013. № 1

IT В ОБРАЗОВАНИИ

ДИВЕРСИФИКАЦИЯ ПРОГРАММ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ

В МЕЖДУНАРОДНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ

СТАНДАРТАХ В ОБЛАСТИ

ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Е.В. Андропова, В.А. Сухомлин

(факультет вычислительной математики и кибернетики

МГУ имени М.В. Ломонсова; e-mail: sukhomlin@mail.ru)

Целью работы являются анализ и систематизация методов диверсификации учебных программ, применяемых для формирования профилей, треков, специализаций профессиональной подготовки в международных образовательных стандартах (куррикулумах) дисциплины Компьютинг (Computing).

Ключевые слова: диверсификация, учебные программы, международные образовательные стандарты, дисциплина Компьютинг.

Введение

В условиях глобализации экономики большое значение для подготовки востребованных кадров имеет выработка образовательных стандартов или рекомендаций, обладающих высоким уровнем консенсуса в профессиональной среде и служащих ориентиром для вузов в образовательной деятельности. Они должны отражать требования практики к выпускникам вузов и к программам профессиональной подготовки, учитывать достижения и тенденции развития науки и технологий, обобщать лучшую образовательную практику, служить эффективным инструментом построения актуальных учебных программ, единого образовательного пространства.

Решение такой задачи, а именно разработки и сопровождения, типовых учебных программ или куррикулумов (curricula) в области ИТ или ее академического эквивалента дисциплины Компьютинг (Computing), на протяжении уже более сорока лет осуществляют международные профессиональные организации — Ассоциация компьютерной техники (Association for Computing Ma-

chinery, ACM) и Компьютерное Сообщество Института инженеров по электронике и электротехнике (Computer Society of the IEEE или IEEE-CS).

Целью настоящей работы являются анализ и систематизация методов построения на базе стандартизованных куррикулумов профилей, треков, других форм специализации профессиональной подготовки, т.е. методов диверсификации образовательных программ. Актуальность такого анализа обусловлена в частности тем, что в федеральных образовательных стандартах третьего поколения методы диверсификации структуры и содержания обучения — важной составляющей учебно-методического обеспечения образовательной деятельности — практически не нашли своего отражения.

1. Характерные свойства куррикулумов компьютинга

В работе [1] показано, что процесс международной стандартизации в сфере подготовки профессиональных кадров для области ИТ (ИТ-профессионалов) осуществляется в рамках академического направления, названного дисциплиной Компьютинг и идет по пути создания и непрерывной актуализации целостной системы стандартов куррикулумов, охватывающей все основные профили подготовки, а также уровни подготовки (двухлетнее обучение в колледжах, бакалаврское и магистерское обучение). При этом под систему куррикулумов подведена единая архитектурная модель и единая методология, представленные в руководстве СС2005 [2]. Также в этом документе определены основные принципы диверсификации программ подготовки бакалавров ИТ — как на структурном уровне, включающем описание базовых направлений специализации, так и на тематическом уровне содержания обучения в виде набора ключевых тем и технологий для каждого из профилей подготовки вместе с соответствующими оценками глубины их изучения.

Актуальность применения методов диверсификации учебных программ при подготовке кадров в области ИТ обусловлена высокими темпами развития самой области ИТ и ее научно-методической базы, постоянным расширением сфер приложения ИТ, ростом числа ИТ-профессий, быстрой сменой требований реальной практики и рынка труда к компетентности ИТ-кадров. В связи с этим в рассматриваемых куррикулумах значительное внимание уделяется описанию педагогических аспектов, связанных с принципами построения учебных программ и их диверсификации.

Как уже отмечалось, современная система куррикулумов построена на единой методологической основе. К характерным свойствам куррикулумов следует отнести следующие [1]:

— знание-ориентированность — спецификация структуры и собственно объемов/сводов знаний (body of knowledge) по профилям подготовки (до уровня тем/подтем) является основным содержанием любого куррикулума;

— единый способ структурирования и представления объемов знаний в виде трех-четырехуровневой иерархической структуры: на верхнем уровне иерархии располагаются предметные области (areas) — самые крупные части объема знаний, которые подразделяются на разделы или модули знаний (units), последние в свою очередь разбиваются на темы (topics), в некоторых случаях темы делятся на подтемы (subtopics);

— концепция ядра — выделение в объемах знаний минимально необходимого образовательного содержания, реализация которого во всех учебных программах обеспечивает единство образовательного пространства, мобильность обучающихся в рамках профиля или всего направления, гарантию качества базовой подготовки;

— четкая спецификация профессиональных характеристик профилей, системы целей обучения, итоговых профессиональных характеристик выпускников;

— наличие рекомендаций методического характера по диверсификации структуры и содержания программ подготовки, состав -лению учебных планов, компоновки курсов из модулей знаний в соответствии с выбранной педагогической стратегией реализации учебной программы, организации профессиональной практики, реализации процессов обучения;

— включение описаний учебных курсов и пакетов курсов для различных педагогических стратегий реализации куррикулумов.

В данной работе акцентируется внимание на одном аспекте технологии куррикулумов — педагогических решениях, используемых для целей диверсификации учебных программ, в частности для поддержки их многопрофильности, многотрековости, адаптации в рамках единого методологического подхода к быстро меняющимся потребностям науки и практики в кадрах в сфере ИТ — одной из самых динамичных областей знаний.

2. Таксономия методов диверсификации учебныге программ

Анализ системы куррикулумов дисциплины "Computing" (в качестве эквивалента часто будем использовать термин "область

ИТ") как соподчиненной и взаимосвязанной группы объектов (таксонов) позволяет предложить следующую классификацию используемых в ней методов диверсификации учебных программ:

1) профилизация на уровне объемов знаний (определение базовых профилей или поддисциплин компьютинга);

2) комплексирование объемов знаний разных профилей;

3) конфигурирование модулей объема знаний для построения треков профессиональной подготовки;

4) стратегия покрытия ядра и реализации цикла основных курсов на основе образовательных парадигм и учебно-технологических подходов;

5) специализация по научно-прикладным направлениям;

6) специализация по предметным областям соответствующих объемов знаний;

7) комбинированные способы диверсификации учебных программ.

Далее рассмотрим основные особенности определенных выше методов диверсификации учебных программ.

3. Профилизация иа уровне объемов знаний

Данный вид классификации учебных программ компьютинга применяется на уровне определения новых поддисциплин компьютинга, называемых также в работе [1] "базовыми профилями". В настоящее время новые ветви ИТ-подготовки формируются посредством разработки собственных объемов знаний и соответствующих им куррикулумов на методологической платформе CC2005. В современной системе стандартов куррикулу-мов определены следующие базовые профили (поддисциплины) компьютинга:

— вычислительная техника (computer engineering — CE) [3];

— компьютерные науки (computer science — CS) [4, 5];

— информационные системы (information systems — IS) [6];

— программная инженерия (software engineering — SE) [7, 8, 9];

— системы информационных технологий (information technology — IT) [10].

Описание архитектуры системы куррикулумов является предметом руководства CC2005, в котором определены состав и основные характеристики базовых профилей, а также различия между ними. При этом используются три способа описания. В первом случае для каждого профиля определяются его назначение и основные виды деятельности, которые ожидают выпускников. Второй

способ использует графический метод для характеристики областей деятельности выпускников каждого профиля на основе модели пространства задач в области компьютинга. Этот метод позволяет сравнивать профили ИТ-профессии на качественном уровне. Для более детального описания профилей (и их различий) применяется сравнительный анализ базовых профилей по тематическому содержанию и глубине профессиональной подготовки с помощью шкалированной табличной формы (сравнение осуществляется по векторам из 40 критических для ИТ-профессионала технологий/тем с использованием метода Блума для оценки уровня знаний).

В случае применения рассмотренного выше метода диверсификации, например при определении нового профиля, необходима разработка куррикулума для данного профиля, содержащего описания целей и ожидаемых результатов подготовки, соответствующий объем знаний в виде иерархической структуры — areas— units—topics—subtopics, описание педагогических аспектов реализации данного куррикулума, подробное описание модулей и тем объема знаний, а также, возможно, и соответствующих им курсов.

4. Комплексирование объемов знаний разных профилей

Данный метод диверсификации рассмотрим на примере одного из возможных подходов реализации куррикулума для подготовки бакалавров по программной инженерии — Software Engineering 2004 (SE2004) [9]. Основанием для его применения служит тот факт, что профили SE (программная инженерия) и компьютерные науки или информатика (CS) имеют много общего, особенно на уровне вводных курсов. Поэтому и предлагается комбинированный подход построения учебных программ подготовки бакалавров по профилю SE на основе вводных курсов куррикулума CCCS2001 [4]. По статистике программы бакалавриата программной инженерии почти в половине случаях реализуются на факультетах компьютерных наук или информатики, поэтому данный подход может оказаться весьма полезным для таких факультетов при реализации обоих профилей одновременно.

В отечественной образовательной практике аналогичное решение было осуществлено командой профессора А.Н. Терехова из СПбГУ [7], реализовавшего куррикулум SE2004 в рамках направления 511900 "Информационные технологии" [12], обязательный объем знаний которого идентичен ядру куррикулума CC/CS.

Тщательно разработанная и хорошо структурированная модель объемов знаний профилей компьютинга представляет большие возможности для комбинирования модулей знаний при диверсификации содержания обучения.

5. Конфигурирование модулей объема знаний

для построения треков профессиональной подготовки

Данный метод нашел свое применение в куррикулуме профиля информационные системы, а точнее в двух технически эквивалентных руководствах: Information Systems 2010 (IS2010), а также его эквиваленте, реализованном в виде Wiki-ресурса — IS Curriculum Wiki [б].

О гибкости такого решения говорит тот факт, что на основе одного куррикулума в компактном и наглядном виде удалось описать образовательные треки для подготовки бакалавров информационных систем со специализацией по 17 профессиональным позициям. Его реализация осуществляется следующим образом. Объем знаний профиля IS строится из двух категорий курсов: основных курсов или курсов ядра (core courses) и дополнительных курсов или курсов по выбору (electives). Первые содержат знания, необходимые для всех треков профессиональной подготовки, а вторые — модули знаний, из которых строятся треки профессиональной подготовки.

Структура знаний включает в себя семь основных курсов: Основы информационных систем, Управление данными и информацией, Архитектура предприятия, Управление проектами, ИТ-инфраструктуры, Системный анализ и проектирование, Стратегия, управление и приобретение информационных систем.

Указанный в куррикулуме примерный список дополнительных курсов включал следующие: Разработка приложений, Менеджмент бизнес-процессов, Корпоративные системы, Введение в человеко-машинное взаимодействие, Аудит и управление в ИТ, ИС-инновации и новые технологии, ИТ-безопасность, ИТ-безопасность и управление рисками.

Дополнительные курсы рассматриваются в качестве основных строительных блоков для построения треков профессиональной подготовки на фундаменте из базовых курсов.

Основным инструментом диверсификации программ может служить таблица-конфигуратор, представляющая структуру объема знаний профиля IS (таблица). В таблице строкам соответствуют основные и дополнительные курсы, а столбцам — треки специализации. На пересечении строк и столбцов таблицы ставится чер-

Модель куррикулума 1Б — конфигуратор образовательных траекторий

А в с Б Е Б о н I ] к ь м N о р 0

Соге Соигеев

К 2010.1 • • • • • • • • • • • • • • • • •

1Б 2010.3 О • о о о • о о о о • о о о • о о

К 2010.7 О • о о о • о о • о • о о о • о о

1Б 2010.2 • о о • • о о • • о • о • о о о о

К 2010.6 • • • о о о • о о о о о о о • • •

К 2010.5 О о о • о о о • • • о о • • о о о

1Б 2010.4 • о о о о • о о о о • о о о • • •

Е1есИуе Соигеев о о о о о о о о о о о о о о о о о

1 • о о о о о о о о о о о о о о • •

2 • • о о о о • о

3 о о о

4 • • • о о о • о о о о о о

5 • • о о о • • о • • о о

6 • о о о •

7 о о • о •

8 о • о о о о • • о о о о о

9 о о о о о • • о о • • о о

10 • о о о о

11 о о

ный или белый кружок или клетка ничего не содержит. В случае черного кружка считается, что курс должен читаться в полном объеме, в случае белого — возможно неполное покрытие тем курса. В случае отсутствия в клетке кружка соответствующий курс не включается в программу данного трека.

В представленной таблице описано 17 треков-специализаций профиля IS, включая следующие профессиональные позиции:

1) разработчик приложений;

2) бизнес-аналитик;

3) аналитик бизнес-процессов;

4) аналитик технологий управления инфокоммуникациями;

5) администратор баз данных;

6) аналитик баз данных;

7) менеджер е-бизнеса;

8) erp-специалист (erp specialist);

9) специалист по информационному аудиту и совместимости данных;

10) разработчик информационных технологий;

11) менеджер по обработке информационных ресурсов;

12) консультант по информационным технологиям;

13) менеджер операций по информационным технологиям;

14) менеджер по рискам и безопасности информационных технологий;

15) сетевой администратор;

16) менеджер проекта;

17) менеджер веб-контента.

Рассмотренный метод диверсификации позволяет легко вводить новые траектории (треки) профессиональной подготовки востребованных кадров, оперативно реагируя на изменение требований рынка труда.

6. Стратегии покрытия ядра и реализации цикла

основных курсов на основе образовательных парадигм

и учебно-технологических подходов

Рассматриваемые далее методы диверсификации основываются на типовой модели учебной программы, представленной в руководстве СС2001 [4], в которой учебные курсы подразделяются на вводные (introductory), основные (intermediate), углубленные или специальные (advanced). А сама программа строится из блоков или циклов вводных, основных и специальных курсов.

Части учебной программы, в которых реализуются модули ядра объема знаний или модули основных курсов, могут быть

Модель учебной программы документа СС2001

построены на основе различных педагогических стратегий, опирающихся на ту или иную парадигму обучения. Например, в документе CS2001 определены шесть различных стратегий реализации вводных курсов, а также четыре подхода к компоновке основных курсов (рисунок). Эти стратегии авторитетной международной комиссией признаны в качестве "лучших практик".

Рассмотрим кратко предлагаемые стратегии реализации вводных курсов.

1. Императивный подход — традиционный подход "с ориентацией на императивное программирование", фокусируется с самого начала на традиционной процедурной модели программирования, а технологии объектно-ориентированного проектирования изучаются после освоения процедурной парадигмы.

2. Объектный подход также фокусируется на программировании, но при этом с самого начала делает акцент на принципах объектно-ориентированного проектирования и программирования.

3. Функциональный подход, который ориентирован на функциональное программирование, реализован впервые в Массачусетсом технологическом институте в 1980-х гг., характеризуется использованием на первом курсе простого функционального языка, такого как Scheme.

4. Подход, основанный на "обучении вширь", — с первых курсов предполагает охват как можно большего числа предметных областей.

5. Алгоритмический подход — первоначально знакомит студентов с основными алгоритмическими концепциями и логическими структурами независимо от какого-либо языка программирования, при этом основные концепции информатики представляются с использованием псевдокода вместо реального языка программирования.

6. Аппаратный подход — задает ориентацию на аппаратную часть, первоначально основы информатики изучаются, начиная

с машинного уровня и продвигаясь затем к более абстрактным концепциям.

Для реализации основного цикла возможны следующие четыре решения.

1. Тематический подход — традиционное разделение по курсам в соответствии с набором предметных областей объема знаний.

2. Сокращенный подход — предполагает объединение отдельных тем (малообъемных) в целостные тематические курсы, что позволяет уменьшить количество читаемых курсов, исключить обучение, основанное на "программных артефактах".

3. Системно-ориентированный подход — предполагает разработку учебной программы на основе доминирующей и объединяющей темы — разработка систем.

4. WWW-ориентированный подход — отражает спрос на специалистов в области интернет-технологий и Web-технологий, использует технологии этих областей в качестве общего базиса для программы обучения в целом.

Комбинация рассмотренных выше педагогических решений дает широкие возможности вузам для творческого подхода к построению конкретных учебных программ в процессе их диверсификации. В качестве основных методов диверсификации учебных программ по профилю IT (Information Technology 2008 — IT2008) [10] рассмотрим два подхода к подготовке бакалавров, которые условно можно назвать "сначала интеграция" (intégration first) и "сначала пилоны" (pillars first), т.е. базовые знания. Первый подход позволяет как можно раньше дать студентам интегрированное представление о профессиональной сфере деятельности и возможных направлениях ее диверсификации. В качестве основного инструмента для реализации данного подхода предлагаются два курса второго года обучения — ИТ-системы и веб-системы. Второй подход предполагает раннее погружение в области базовых знаний, а диверсификация осуществляется по мере накопления фундаментальных знаний.

7. Специализация по научно-прикладным направлениям

Рассматриваемый метод диверсификации учебных программ предполагает кластеризацию прежде всего специальных курсов и, возможно, базовых таким образом, чтобы выстроить акцентированную углубленную подготовку выпускников по выбранному вузом научно-прикладному направлению. Например, для диверсификации бакалаврских программ профиля SE [9] предлагается осуществлять специализацию выпускников в следующих приклад-

ных областях, характеризующихся спецификой создаваемого для них программного обеспечения:

1) SAS.net Распределенные системы;

2) SAS.inf Информационные системы и обработка данных;

3) SAS.fin Финансовые системы и системы электронной коммерции;

4) SAS.sur Отказоустойчивые и живучие (survivable) системы;

5) SAS.sec Хорошо защищенные системы;

6) SAS.sfy Системы с повышенными требованиями к безопасности;

7) SAS.emb Встроенные системы и системы реального времени;

8) hichSAS.bio Биомедицинские системы;

9) SAS.sci Научно-исследовательские системы;

10) SAS.tel Телекоммуникационные системы;

11) SAS.av Авиационное электронное оборудование и транспортные системы;

12) SAS.ind Системы контроля промышленного процесса;

13) SAS.mm Мультимедийные, игровые и развлекательные системы;

14) SAS.mob Системы для малых и мобильных платформ;

15) SAS.ab Системы, основанные на агентах (agent-based systems).

Этот список не является исчерпывающим и может быть расширен.

В куррикулуме для бакалавров по профилю IT диверсификацию учебных программ предполагается осуществлять введением специальных курсов на четвертом году обучения. А для поддержки такой специализации в данном руководстве предложен список из более чем 60 потенциальных спецкурсов, содержание и актуализация которых должны поддерживаться на сайте рабочей группы — разработчика данного куррикулума.

8. Специализация по предметным областям

объемов знаний профилей

Аналогично диверсификации учебных программ по научно-прикладным направлениям в ряде куррикулумов предлагается осуществлять более углубленную подготовку выпускников, т.е. по существу специализацию по одной из выбранных вузом предметных областей объема знаний самого куррикулума. В частности, для профиля IT список направлений специализации включает следующие предметные области: Основы информационных

технологий (Information Technology Fundamentals (ITF)), Взаимодействие человека с компьютером (Human Computer Interaction — HCI), Информационная безопасность и защита данных (Information Assurance and Security — IAS), Управление информацией (включая технологии баз данных) (Information Management (IM)), Интегративное программирование и технологии (Integrative Programming and Technologies — IPT), Математика и статистика для ИТ (Math and Statistics for IT — MS), Сетевые технологии (Networking — NET), Основы программирования (Programming Fundamentals — PF), Платформенные технологии (Platform Technologies — PT), Администрирование и обслуживание систем (Systems Administration and Maintenance — SA), Архитектура и интеграция систем (System Integration & Architecture — SIA), Социальные и профессиональные вопросы (Social and Professional Issues — SP), Веб-технологии и системы (Web Systems and Technologies — WS).

Диверсификация магистерских программ профиля SE (руководство GSwE2009 — Graduate Software Engineering 2009) [11] описанным способом включает следующие рекомендованные направления специализации, соответствующие предметным областям объема знаний (взятых в основном из SWEBOK): A. Ethics and Professional Conduct, B. System Engineering, C. Requirements Engineering, D. Software Design, E. Software Construction, F. Testing, G. Software Maintenance, H. Configuration Management (CM), I. Software Engineering Management, J. Software Engineering Process, K. Software Quality.

В руководстве CS2008 [5] поддерживается принцип многообразия учебных программ, в том числе акцентируется внимание на целесообразности использования подхода к диверсификации программ на основе их ориентации по выбранному научно-прикладному направлению.

9. Комбинированные способы диверсификации

учебных программ

При разработке конкретных учебных программ вузы могут использовать различные методы диверсификации, а также их комбинации. Многообразие этих возможностей позволяет оперативно реагировать на изменения спроса на рынке труда, запросы студентов и социума. Использование методов диверсификации учебных программ вузами, готовящими выпускников в области ИТ, повышает не только востребованность выпускников, но и конкурентоспособность самого учебного заведения как производителя образовательных услуг.

lO. Заключение

Предложенная выше таксономия педагогических подходов является попыткой систематизации методов диверсификации учебных программ, используемых в международных стандартах учебных программ (куррикулумов) области ИТ. Как было показано выше, современная система стандартов таких куррикулумов предлагает широкий спектр педагогических решений для диверсификации учебных программ на основе общей методологической платформы (руководства СС2005). К сожалению, ограниченность конструкции ФГОС третьего поколения не способствует использованию в полной мере всего потенциала методологических наработок международной образовательной системы в области ИТ. Но независимо от этого все рассмотренные выше методологические решения могут успешно примяться методистами вузов при разработке основных образовательных программ.

Список литературы

1. Сухомлин B.A. Международные образовательные стандарты в области информационных технологий // Прикладная информатика. 2012. № 1 (37). C. 33—54.

2. Computing Curricula 2005 (CC2005). Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE.

3. Computer Engineering 2004 (CE2004). Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE.

4. Computing Curricula 2001. Computer Science Volume. Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE. (URL: http:// www.acm.org/ education/cc2001/final 20.09.2012).

5. Computer Science 2008 (CS2008). Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE.

6. Information Systems 2010 (IS2010). Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE. (IS Curriculum Wiki) (URL: http:// blogsandwikis.bentley.edu/iscurriculum/index.php/Main_Page 20.09.2012).

7. Терехов A.A., Терехов A.H. Применение рекомендаций Computing Curricula: Software Engineering к российским образовательным стандартам. Четвертая открытая всероссийская конференция "Преподавание ИТ в России", 2006. (URL: http://www.it-education.ru/2006/reports/Terekhov.htm 20.09.2012).

8. Рекомендации по преподаванию информатики в университетах / Пер. с англ. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского государственного университета, 2002. 372 с.

9. Software Engineering 2004 (SE2004). Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE.

10. Information Technology 2008 (IT2008). Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE.

11. Graduate Software Engineering 2009 (GSwE2009). Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE.

12. Сухомлин B.A. ИТ-образование. Концепция, образовательные стандарты, процесс стандартизации. М.: "Горячая линия — Телеком", 2005. 176 с.

DIVERSIFICATION OF PROFESSIONAL DEVELOPMENT

PROGRAMMS IN TERMS OF INTERNATIONAL

EDUCATION STANDARDS IN THE IT AREA

E.V. Andropova, V.A. Sukhomlin

The objective of this paper is the analysis and systematizing the methods of development programs diversification used for shaping the profiles, tracks, specialties of professional training in terms of international education standards (curriculums) of "Computing" subject.

Key words: diversification, professional development programs, of international education standards, "Computing" subject.

Сведения об авторах

Андропова Елена Васильевна — кандидат педагогических наук, доцент, старший научный сотрудник факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ имени М.В. Ломоносова. Тел.: (495) 939-38-69; е-mail: andropovam-su@gmail.com

Сухомлин Владимир Александрович — доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией открытых информационных технологий факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ имени М.В. Ломоносова. Тел.: (495) 939-46-26; e-mail: sukhomlin@mail.ru