НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

galiam@bmstu.ru

Введение

В высшем учебном заведении главной целью является подготовка специалистов, обладающих профессиональными знаниями, социальными компетенциями и общекультурными навыками. Выпускники должны быть востребованы обществом, бизнес-средой и быть способными приносить прибыль на фирмах и предприятиях, в организациях и учреждениях. Поэтому потребитель (абитуриент и его родители) выбирает высшее учебное заведение среди аналогичных  с целью получить максимальную пользу, максимальный эффект от обучения. Чем выше качество образования, предлагаемое тем или иным профессиональным учебным заведением, тем сильнее его конкурентные преимущества, тем известнее бренд вуза, тем большее количество потребителей захотят получить профильное образование именно в этом  вузе [1].  Университет может обеспечить лучшие показатели, только вкладывая дополнительные средства в образовательные программы, создавая и проектируя инновационные технологии обучения.

Новая ментально-структурированная образовательная технология

Например, такой технологией является технология ментально-структурированной подготовки технических специалистов [2]. Ее основная концепция сводится к тому, что в сфере образования человек является основным потребителем информации, поэтому объекты предметной области, равно как и само содержание образования, нужно подстраивать (приспосабливать) к психофизическим способностям обучающихся в соответствии с объективно существующими закономерностями работы функциональных систем головного мозга. Этот процесс предусматривает учет у студентов имеющихся механизмов  мышления и  формирование таких  когнитивных карт, которые позволят будущим специалистам получить надпредметные знания, развить такую мыслительную грамотность, с помощью которой они смогут легко перестраиваться и осваивать новые  предметные области, повышая, таким образом, свою конкурентоспособность. Итак, разрабатываемые в МГТУ им. Н.Э. Баумана концептуальные основы ментально-структурированной образовательной технологии отличаются от традиционных технологий  тем, что учитывают привязку структурных и содержательных составляющих учебного процесса к объективно существующим закономерностям памяти и мышления.

Через такую привязку достигается гармонизация «источника» и «приёмника» информации, значительно уменьшающая количество психической энергии, затрачиваемой обучающимися на восприятие, понимание, преобразование и порождение новой информации.  Как следствие, это приводит к методологическому сжатию изучаемого предметного материала. Кроме этого, методологическое сжатие учебных материалов в соответствии с закономерностями памяти и мышления способствует и повышению качества их усвоения за счёт возможности целенаправленного формирования в процессе обучения пяти содержательных составляющих мыслительной грамотности.

Наиболее эффективно составляющие мыслительной грамотности формируются при особой форме ментально-структурированной организации взаимодействий «преподаватель-студент». Эти взаимодействия методологически упорядочены и организационно оформлены в виде ментально-структурированной образовательной технологии, реализуемой на основе антропоцентрического подхода. Отличительная особенность такой технологии состоит в том, что все организационные формы информационного взаимодействия «преподаватель-студент» (лекции, семинары, самостоятельные работы и др.) гармонизированы в соответствии с закономерностями работы функциональных систем головного мозга. При этом используется специальное информационно-психологическое обеспечение, обладающее предсказательной силой и тем самым усиливающие «логику восприятия, целенаправленного преобразования и открытия».

Вследствие такого информационно-психологического подкрепления понятийно-эвристического «выхода» обучающихся, эффективность их познавательных, поисковых и порождающих действий резко возрастает, что в свою очередь способствует возникновению наиболее благоприятных условий для реализации в учебных процедурах эффекта когнитивного психо-синергетического резонанса. Этот эффект логически не выводим из начальных условий и, как упоминалось, не равен простой сумме исходных составляющих. Отдалённо он напоминает особого вида «мозговой штурм», который может иметь и человеко-машинную форму своей реализации.

Основное противоречие в высшем профессиональном образовании в настоящее время заключается между экспоненциально возрастающим количеством новой информации и жёстко регламентированными сроками обучения. Период полураспада некоторой информации, необходимой инженерам в настоящее время, составляет всего несколько лет.

Ментально-структурированное представление учебных материалов

Эффективные методы разрешения этого противоречия надо искать на путях автоматизации способа ментально-структурированного методологического сжатия учебных материалов, основная идея функционирования которого иллюстрируется описанной ниже и показанной на рисунке 1 квантовой моделью изложения (восприятия) учебных материалов на лекциях и семинарских занятиях.

Рисунок 1 - Квантовая модель ментально-структурированного представления учебных материалов: I– количество информации (бит), T – время (мин), ВПФ – высшие психические функции, КП – кратковременная память, ДП – долговременная память, ОМС – общемозговые структуры, ЗУН – знания, умения, навыки, КК – ключевые компетенции, ПЗЛК – профессионально значимые личностные качества, ИПКС – интегральный показатель компетентности специалиста, МГ – мыслительная грамотность, ДИПД=МГ+ПЗЛК – дополнительный интеллектуальный потенциал к действиям, КМС – коэффициент мозгового синергизма, Wi – коэффициенты значимости по отношению к конечному результату.

Матрица 3*5 методологических моделей, упорядочена по основаниям: «степень усложнения» и «уровень методологической детализации». Строки матрицы представляют собой три возрастающие по сложности уровни детализации:

¾    ККТОО (канва, контекст, текст, обсуждение, обобщение), который описывают отдельную модель  «Ментальное структурирование»;

¾    МВПСС (мотивация, восприятие, понимание, сопоставление, сохранение) - модель  «Ментальное упорядочение»;

¾    ТМИСС (таблицы, матрицы, иерархии, структуры, системы) - модель  «Ментальное преобразование».

В основу квантовой модели положены пять составляющих подкритериев, характеризующих: мотивированность (потребность), восприимчивость (информативность), понимаемость (сложность), научность (проблемность) и запоминаемость (повторяемость) изучаемого предметного содержания. Рассмотрим перечисленные подкритерии подробнее.

А) Подкритерий «Мотивированность (потребность)» характеризует степень сформированности побудительных мотивов и целей, обеспечивающих «контекстность» выполняемых учебных процедур.

Б) Подкритерий «Восприимчивость (информативность)»  отражает степень соответствия вербально-знаковой формы изложения учебного материала с возможностью наглядно-образного восприятия этого содержания обучающимися в соответствии с законом кратковременной памяти Дж. Миллера, который гласит, что человек одновременно может запомнить 7±2 символа [3]. В данном случае речь идет о степени ментальной структурированности излагаемого учебного содержания, когда все содержание делится на так называемые информационные кванты или «чанки», в терминологии Дж. Миллера. При этом информационные кванты представляют собой логически завершенные содержательные единицы (минимальные или «атомарные» логически замкнутые абзацы, составляющие кратковременной памяти), информационный объем которых и скорость изложения не превышают возможностей одномоментного восприятия их обучаемым, в соответствии с психофизиологическими характеристиками его кратковременной памяти и мышления. Тем самым и обеспечиваются наиболее благоприятные условия для эффективного восприятия учебной информации с наименьшими затратами психической энергии на её преобразование и внутримозговое кодирование по сравнению с неструктурированными в соответствии с мозговыми законами учебными материалами.

В) Подкритерий «Понимаемость (сложность)» отражает уровень репродуктивного усвоения учебной информации. Речь идет о качественном анализе изучаемого предметного содержания, выделения в нём  факторов, фиксирующих проблему (конкретные ключевые понятия) и установления семантических связей между ними. В целом этот подкритерий отвечает за так называемое «логическое понимание» изучаемого предметного содержания.

Г) Подкритерий «Научность (проблемность)» отражает уровень продуктивного усвоения учебной информации. Речь идет о контрастном анализе усвоения учебной информации, с опорой на сопоставление и объективно существующие закономерности диалектического мышления, что обеспечивает новый, более высокий методологический уровень, обозначаемый как «глубинное понимание» содержательных понятий, основанное на контрастном сопоставлении противоположностей и отдаленных ассоциациях. С помощью таких приемов выявляются основополагающие принципы, и осуществляется целенаправленное «домысливание», то есть, научно обоснованное формирование обобщенных представлений о содержательной структуре и междисциплинарных отношениях изучаемых понятий. При этом положительно оценивается формальная строгость определений (дозированная абстрактность), логическая завершенность изложения, научно-обоснованная точность формулировок, лаконичность используемых доказательств, генетичность изложения (от простого к сложному) и последовательность ввода учебных элементов (параллельное, иерархическое или смешанное).

Д) Подкритерий «Запоминаемость (повторяемость)» характеризует методическое содержание завершающего этапа ментально структурированного изложения учебных материалов. Речь идет о характере закрепления (сохранения) усвоенных в процессе обучения новых понятий в долговременной памяти. Или, говоря по-другому – о способах сохранения остаточных знаний. Этот показатель отражает степень повторяемости с опорой на пересказ изучаемого предметного содержания в другой модальности, с использованием других типов информационных каналов. Таким образом, этот подкритерий характеризуется как разнообразием используемых для закрепления информационных каналов, так и многообразием их повторяемости.

Приведённые подкритерии: мотивированность (потребность), информативность (воспринимаемость), понимаемость (сложность), научность (проблемность) и запоминаемость (повторяемость) по своей содержательной сути представляют собой не что иное, как методически упорядоченные по основанию «следовать за ….» этапы изложения (восприятия) изучаемого предметного содержания. Эти этапы представлены на рисунке 1 в виде логистической кривой, разделенной на пять информационно-временных интервалов, обозначенных арабскими цифрами и соответствующими содержательными логотипами. Подчеркнём, что методы формализованного определения оптимального числа повторений (этап 5), исходного и конечного тезаурусов (этап 4), понятийного шага обучения (этап 3), оптимального восприятия - информационного кванта (этап 2), а также уровня неопределенности побудительных мотивов и степени их значимости в конечных результатах (этап 1) не имеют принципиальных препятствий для их формализованного описания.

С этой целью используются: теория сложности А.Н. Колмогорова (этап 3), теория размытых множеств Лотфи Заде (этап 4), информационная теория Клода Шеннона (этап 2), теория вероятности (этап 5), а также различные клеточные модели, описываемые посредством лингвистических переменных (этап 1).

На рисунке 1 цифры 1-5 в рамках обозначают разнохарактерные информационные элементы, ориентированные на использование возможностей современных ЭВМ. Ниже при обозначении этих элементов жирным шрифтом помечены наименования, свойственные ментально-структурированной образовательной технологии, а курсивом термины для ЭВМ.

«1» – информационные кванты или «чанки» – атомарные (не расчленяемые в последующем) структурные составляющие кратковременной памяти (например, буквы, числа, односложные слова или понятия).

«2» - дидактические учебные элементы – «дискреты» - состоящие из  7±2 чанков (информационных квантов), в соответствии с законом Дж. Миллера об объёме кратковременной памяти (например, абзац текста, краткий аналитический вывод или построение функциональной зависимости - в пределах 160-200 бит).

«3» - понятийные кадры – «слоты», содержащие 7±2 дискретов и представляющие собой логически замкнутые части изучаемого предметного содержания (например, параграф текста или основополагающий вывод о чем-либо).

«4» - методические блоки – «фреймы», включающие в себя 7±2 слотов. Методические блоки состоят из методически завешённых разделов учебного материала (например, основных глав текста).

«5» - тематические модули – «части автоматизированной обучающей системы», содержащей в своем составе 7±2 методических блоков. Тематические модули представляют собой функционально замкнутые учебные комплексы, которые не требуют каких-либо дополнительных обучающих действий или контролирующих операций (например, учебные материалы, имеющие в своем составе наряду с теоретическими разделами ещё и самостоятельные тренинги, контрольно-обучающие тесты, ситуационные кейсы и др.)

Взаимосвязь технических, организационных, психологических и экономических параметров и показателей объекта

При проектировании ментально-структурированной технологии было проведено  исследование взаимосвязи технических, организационных, психологических и экономических параметров и показателей объекта, позволяющее найти наилучший метод и способ передачи информации. Следовательно, основная предпосылка – это создание научно-обоснованной, экономически эффективной методологии обучения, обеспечивающей возможность выбора альтернативных решений, обеспечение наилучшего результата обучения.

Для принятия решения об эффективности той или иной учебной технологии, необходимо выявить интересующие потребителя компетенции, которые складываются из традиционных знаний, умений, навыков совместно с мыслительной грамотностью. Далее важно установить, каким образом в рамках учебных курсов возможно формирование ключевых компетенций, и как различные курсы могут дополнять друг друга. Это возможно потребует компромиссных решений при проектировании ментально-структурированной образовательной технологии.

Использование ментально-структурированной образовательной технологии (МСОТ) дает возможность выбирать оптимальные критерии качества обучения. Принятые критерии оценки качества образовательной технологии - это  пять семантических характеристик качества, измеряемые с помощью количественных показателей, таких как трудоемкость, новизна, сложность, схожесть и полнота. Обоснование выбора семантических характеристик приведено выше. Таким образом,  можно количественно оценивать приобретение желательных качеств или компетенций, или не приобретение тех или иных компетенций. Соответственно, мы можем получить целевую функцию полезности или потерь создаваемой МСОТ.

Максимум и минимум целевой функции объединяются понятием «экстремум». Для оценки эффективности МСОТ необходимо задавать граничные условия, в пределах которых должны находиться искомые, или заранее заданные, значения показателей, при которых целевая функция приобретает максимальное или минимальное значение. Это и будет оптимальным значением оценки получаемых студентом знаний, навыков, умений и, в конечном итоге, степенью приобретения основных ключевых компетенций, востребованных как рынком, так и самим выпускником.

Присутствие ограничений и граничных условий формирует задачу условной оптимизации. Увеличение числа ограничений не улучшает, как правило, оптимального решения, и часто, при противоречивости требований, может привести к несовместности, т.е. к отсутствию решения задачи, удовлетворяющего всем поставленным условиям.

Использование систем автоматизированного проектирования (САПР) при проектировании МСОТ позволяет найти количественные оценки пяти семантических характеристик качества для конкретных исходных данных и провести анализ изменения этих характеристик в зависимости от тех или иных взаимовлияющих параметров, т.е. определить устойчивость найденного решения при изменении параметров и показателей, участвующих в модели.

Наличие количественных показателей (семантических характеристик) является предпосылкой для дальнейшего использования системы технико-экономической оптимизации самой САПР  и для постепенного перехода к системам автоматизированного технико-экономического проектирования (САТЭП) с разработкой типовых алгоритмов и программ в зависимости от этапа разработки, состава параметров и показателей, выбранного критерия.

Совокупность компетенций определяет востребованность выпускника рынком, его конкурентоспособность. При этом экономические показатели будут являться, вероятнее всего, функцией семантических показателей. Например, достижение более высокой компетентности специалиста будет зависеть как от материальных затрат на обучение, так и от нового структурированного изложения материала в формате мыслительных схем обучающегося. При этом надо отметить, что основные затраты будут вкладываться, в основном, только на первоначальном этапе методической подготовки материалов, переподготовки профессорско-преподавательского состава, на освоение ими МСОТ. 

Эффективность образовательного процесса

Эффективность образовательного процесса - основной индикатор того, насколько хорошо в вузе реализована образовательная технология. Необходимость дальнейшего повышения эффективности и вызвала смену образовательной парадигмы, суть которой заключается, в частности в МСОТ.

Снижение  эффективности образовательного процесса приводит к тому, что потребители выбирают другое учебное заведение, что приводит к потере конкурентоспособности, ухудшению имиджа.  Поэтому особое внимание следует уделять достоинствам и недостаткам МСОТ.

Отметим, что улучшение качества образовательного процесса, использующего МСОТ,  позволяет получить не только прямые экономические эффекты, но и технические, социальные, экологические и прочие результаты. Некоторые виды эффектов, полученные от создания МСОТ, представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Виды эффектов от улучшения качества образовательной технологии

Существующие подходы [4] к оценке эффектов от улучшения качества производства на конкретном предприятии базируются на следующих основных ограничениях:

- измерению подлежат не только экономические, но и другие виды эффектов: технические, социальные, экологические и т. п.;

- для измерения эффектов предполагается использовать как количественные, так и качественные методы.

Разрабатываемая ментально-структурированная образовательная технология, обеспечивающая требуемую подготовку специалистов, получивших искомые  ключевые компетенции заданного качества, в ходе ее апробации должна также получить комплексную оценку эффективности ее функционирования. В МСОТ наряду с педагогико-психологическими преимуществами должна быть выявлена также экономическая целесообразность ее использования в системе высшего профессионального образования.

Технология МСОТ позволяет действующей системе менеджмента качества перейти на новый уровень управления  качеством – к созданию автоматизированной экспертно-аналитической ментально-структурированной системы управления качеством. Для успешного функционирования автоматизированной экспертно-аналитической ментально-структурированной системы управления качеством необходимо решать следующие задачи организации системы управления качеством образовательной деятельности:

¾    создание и постоянное обновление информационной базы, содержащей данные об используемых технологиях учебных процессов, имеющихся мультимедийных ресурсах, и т.д.;

¾    разработка методической базы для анализа и оценки достижений профессорско-преподавательского состава за счет возможного использования МСОТ;

¾    разработка стандартов организаций, рабочих инструкций, форм отчетности руководству, включающих использование МСОТ для оперативного принятия решений (комплектах учебно-методических документов УМКД, учебных планах специальностей).

Функции системы управления качеством заключаются в организации структуры обеспечения методической и информационной поддержки непрерывного совершенствования процессов, процедур и ресурсов, координация всех подразделений учебного заведения и участников процесса, обеспечивающих соответствие компетенций выпускников вуза требованиям, установленным ФГОС третьего поколения. Автоматизация системы позволяет использовать на постоянной основе прогнозирование, анализ и корректировку деятельности всех подразделений, участвующих в  учебном процессе.

В заключении отметим, что предлагаемая новая образовательная технология МСОТ, в основе которой заложена возможность автоматизированного получения количественных показателей семантических характеристик качества подготовки специалистов, может помочь  достижению стратегических целей образовательного учреждения.

Список литературы

1. Аристов О.В.Управление качеством: Учеб. пособие для вузов.- М.: ИНФРА-М, 2006.- 240 с.: ил. – (Высшее образование).
2. Добряков А.А. Введение в инженерную психосинергетику и качество профессиональной деятельности (основы мыслительной грамотности, инновационных действий и предприимчивости) М.: ИЦПКПС, 2007.- 33 с.
3. Миллер Дж. Магическое число семь полюс-минус два. О некоторых пределах нашей способности перерабатывать информацию. В кн. Инженерная психология. М.: 1964
4. Савченко Н.Н. Технико-экономический анализ проектных решений: Учеб. пособие.-М.: Экзамен, 2003 – 113 с.
5. Фалько С.Г. Контроллинг для руководителей и специалистов. – М.: Финансы и статистика, 2008. - 272 c.: ил.