автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Модель трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизации проектирования в строительстве

На правах рукописи

Князева Наталья Викторовна

МОДЕЛЬ ТРАНСФЕРА ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ЗНАНИЙ В ОБЛАСТИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Специальность:

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

іь и к і ті

Москва-2012

005053503

005053503

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО

"МГСУ").

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Волков Андрей Анатольевич

Официальные оппоненты:

Чулков Виталий Олегович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства" (МГАКХиС), заведующий кафедрой Организации, планирования и управления в строительстве (ОПУС)

Казаков Александр Александрович, кандидат технических наук, Открытое акционерное общество (ОАО) "Моспроект", ведущий инженер-конструктор

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский университет дружбы народов» (РУДН).

Защита состоится 15 ноября 2012 года в 14.00 на заседании диссертационного совета Д212.138.01 при ФГБОУ ВПО "Московский государственный строительный университет" по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, "Открытая сеть образования в строительстве", ауд. 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО "Московский государственный строкгельный университет".

Автореферат разослан 28 сентября 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного с

Куликова Екатерина Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Рынок труда в строительной отрасли сегодня требует специалистов новой формации, новых профессий, динамически адаптирующихся и обеспечивающих повышение эффективности функционирования предприятий.

Очевидно, что система образования не способна устранить дисбаланс между спросом и предложением хорошо подготовленного кадрового состава, имеющего не только большой опыт, но и навыки работы с современным оборудованием и программным обеспечением.

Переход к саморегулированию в строительстве определил необходимость установления конкретных требований к компетенции и квалификации специалиста отрасли. Разработка профессиональных стандартов является основой для ориентации системы образования на компетентностный подход в области подготовки сотрудников организаций инвестиционно-строительной сферы.

Растет сложность строительных объектов, одновременно усложняются задачи их проектирования и внедрение систем автоматизированного проектирования (САПР) в различные области инженерной деятельности имеет больший потенциал повышения производительности труда, чем все известные технические нововведения.

В этой связи растут требования к подготовке специалистов в области автоматизации проектирования в строительстве, чья профессиональная компетентность - гарант успешного развития строительного производства и поддержания его конкурентоспособности.

Внедрение в автоматизированное проектирование в строительстве науко-и интеллектуально ёмких технологий определяет ключевую роль кадров высшей квалификации инженерно-технического профиля. Динамизм современной жизни, появление инноваций в различных сферах, информатизация общества, повышение интеллектуальности труда определяют переход от концепции "образование на всю жизнь" к "образование через всю жизнь".

Непрерывность образования дает возможность не только совершенствовать профессиональное мастерство специалистов по САПР, но и менять профиль или направление образования, специальность в зависимости от жизненных потребностей личности на данном этапе развития. В современных условиях работник должен обладать некоторой мобильностью, т.е. уметь переключаться на работу с инновационными технологиями и материалами, заниматься новыми или смежными видами работ.

В связи с возросшими требованиями к квалификационному уровню персонала предприятий, ориентированного на работу в САПР в строительной отрасли, необходима разработка научных основ системы профессионального обучения автоматизированному проектированию. Базовым инструментом профессионального обучения является эффективный трансфер знаний -генерация и передача образовательного материала и оценка компетенций специалистов.

Преимущественно, использование информационных технологий, как в самом образовательном процессе, так и в процессе подготовки образовательного материала для обучения кадров в области автоматизированного проектирования в строительстве имеет стихийный и неструктурированный характер. Оно происходит в теоретически неосознанной форме по причине отставания теоретико-методологических основ организации всего процесса обучения, начиная от самой идеи разработки конкретной дисциплины. Переход к обучению с применением информационных технологий переводит процесс образования в новое качество, отвечающее современным требованиям и должен осуществляться в пределах четких контуров сформулированной теоретической базы.

Вышеизложенное обусловливает актуальность темы исследования.

Научно-техническая гипотеза диссертации состоит в предположении возможности повышения эффективности внедрения и применения средств САПР в строительстве на основе новых моделей трансфера профессиональных знаний в системах подготовки и переподготовки профессиональных кадров.

Цель диссертации состоит в разработке модели трансфера профессиональных знаний в области САПР.

Для достижения поставленной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

- анализ системы профессиональных знаний в области автоматизации архитектурно-строительного проектирования;

- анализ объектов, процессов и результатов трансфера профессиональных знаний в области САПР в строительстве;

- разработка адаптивного расширения модели профессиональных компетенций специалиста в области САПР в строительстве;

- построение модели трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования в строительстве, включая алгоритм ее функционирования;

- разработка методики построения индивидуальной траектории обучения специалиста в области САПР в строительстве;

- разработка схемы динамической системы управления созданием образовательного продукта в области автоматизированного проектирования в строительстве;

- практическая апробация полученных результатов;

- формулировка перспективных направлений дальнейших исследований.

Объект исследования: профессиональные знания и компетенции в

области автоматизации архитектурно-строительного проектирования.

Предмет исследования: объекты, процессы и результаты трансфера профессиональных знаний в САПР в строительстве.

Теоретические и методологические основы исследования определяются проблемной областью решаемых задач и включают в себя отдельные положения теории информации, теории графов и множеств, теории баз данных, теории алгоритмов, теории автоматизированного проектирования, основы

системотехники, тематические труды и публикации, исследования отечественных и зарубежных ученых в области обучения САПР в строительстве.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

- разработано адаптивное расширение модели профессиональных компетенций специалиста в области САПР в строительстве;

- предложена модель трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования в строительстве, включая алгоритм ее функционирования;

- предложена методика построения индивидуальной траектории обучения специалиста в области САПР в строительстве;

- разработана схема динамической системы управления созданием образовательного продукта в области автоматизированного проектирования в строительстве.

Практическая значимость работы состоит в разработке и практической реализации конкретных образовательных продуктов на основе предложенной модели трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования, позволяющих повысить эффективность процессов создания образовательных продуктов и результатов обучения автоматизированному проектированию в строительстве.

Апробация результатов исследования. Основные теоретические и методические положения диссертации докладывались и апробированы на Международных межвузовских научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов "Строительство - формирование среды жизнедеятельности" (г.Москва, 2009-2012 гг.), секции Научно-методического совета по информационным системам и технологиям науки и образования в области строительства (НМС ИСТ) при Международной Ассоциации строительных вузов (АСВ) и Учебно-методическом объединении (УМО) вузов Российской Федерации в области строительства (2010, 2011 гг.), Международной научной конференции "Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании" (г.Москва, 2011г.), заседаниях и научных семинарах кафедры Информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве (ИСТАС) ФГБОУ ВПО "МГСУ" (г. Москва, 2009-2011 гг.).

Результаты диссертации опубликованы в 2009-2012 гг. в 8 научных работах, в том числе - в 4 работах в научных изданиях, входящих в действующий перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, утвержденный Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

В результате проведенных исследований автором (в составе авторского коллектива) получено Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ (2012 г.).

Внедрение результатов исследования выполнено в Институте дополнительного профессионального образования ФГБОУ ВПО "МГСУ" при реализации программы подготовки кадров для саморегулируемой организации (СРО) Некоммерческое партнерство (НП) "Объединение энергостроителей".

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, общих выводов и предложений, библиографического списка и приложений.

Содержание диссертации соответствует п. 5 "Разработка научных основ обучения автоматизированному проектированию" Паспорта специальности 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство).

ОСНОВНЫЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертационной работы обосновывается актуальность темы исследования, изложены цель и задачи, сформулирована научная новизна и практическая значимость основных результатов диссертации.

Методологическая схема исследования представлена на рис. 1.

В первой главе диссертационной работы проведен анализ теории и практики трансфера профессиональных знаний, в том числе анализ системы профессиональных знаний при подготовке и переподготовке профессиональных кадров в области САПР в строительстве.

Сегодня остаются актуальными проблемы повышения качества архитектурно-планировочных, конструктивных решений, с одной стороны, и снижение сметной стоимости объектов строительства, с другой стороны. Наиболее рациональное решение этих задач достигается только при повышении качества проектных проработок, которое невозможно без применения систем автоматизированного проектирования. Современные САПР в строительстве наделены огромным функционалом, включающим не только системы трехмерного черчения, но и интеллектуальные средства накопления знаний, параллельного проектирования, разделение по стадиям, подсистемам и ролям.

Специфика обучения автоматизированному проектированию, с одной стороны, заключается в том, что проектировщика обучают разработке и анализу проектов-моделей объектов с помощью применения системного подхода и инструментальных средств САПР.

Для начала анализируют проектируемую систему или объект, учитывая цели и ограничивающие условия, выстраивают иерархическую структуру, затем переходят к моделированию и оптимизации системы на основе изменения параметров ее элементов.

С другой стороны, научно-технический прогресс не стоит на месте. Благодаря инновационным процессам происходят качественно новые изменения в сфере производства строительных материалов, конструкций, организации строительства и эксплуатации объектов. В связи с этим быстро устаревают строительные нормы, растет число новых информационных технологий систем автоматизированного проектирования в строительстве, появляются инновационные научные методы, повышающие эффективность работы проектировщика.

Рынок отраслевых САПР - один из наиболее динамично развивающихся рынков программного обеспечения в мире. Его объем в 2011 году превысил 7 млрд. долл., а общее число пользователей - 19 млн. человек.

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА Возможность повышения интенсификации внедраш и эффективности применения средств САПР в строительстве, используя модель управления трансфером профессиональных знаний в системах автоматизированного проектирования, обеспечивающую повышение качества подготовки профессиональных кадров в сфере ЯЛТПМЯТИЧИ1%ОЛЯ ИНОГО ПППГкТЧППЯЯНИЯ и гтплите п кгтти* ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ Профессиональные знания и компетенции в области автоматизации архитектурно-строительного проектирования.

і

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ Объекты, процессы и результаты трансфера профессиональных знаний в САПР в строительстве.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Разработка модели управления процессом трансфера профессиональных знаний в САПР в строительстве.

I

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ - анализ системы профессиональных знаний и компетенций в области автоматизации архитектурно-строительного проектирования; - анализ объектов, процессов и результатов трансфера профессиональных знаний 8 области САПР в строительстве; МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ Теория графов и множеств, теории баз данных, теории алгоритмов, теории автоматизированного проектирования, основы системотехники, теория информации, тематические труды и публикации, исследования отечественных и зарубежных ученых в области обучения САПР в строительстве.

- разработка адаптивного расширения модели профессиональных компетенций специалиста в области САПР в строительстве; - построение модели трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования а строительстве, включая алгоритм ее функционирования; - разработка методики построения индивидуальной траектории обучения специалиста в области САПР; - разработка схемы динамической системы управления созданием образовательного продукта в сфере САПР; - практическая апробация полученных результатов; - формулировка перспективных направлений дальнейших исследований. 1

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ - разработано адаптивное расширение модели профессиональных компетенций специалиста в области САПР в строительстве; - предложена модель трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования в строительстве, включая алгоритм; - предложена методика построения индивидуальной траектории обучения специалиста е области САПР; - разработана схема динамической системы управления созданием образовательного продукта в области САПР.

> !

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1. Сформулирована и решена задача позиционирования подсисгемы обучения как составной части комплекса обеспечивающих подсистем автоматизированного проектирования, проанализированы ее компоне!1ты, проведена ее оценка по системотехническим критериям. 2. Адаптирована модель профессиональных компетенций специалиста в области САПР в строительстве 3. Предложена методика построения индивидуальной траектории обучения, которая позволяет быстро оценить дефицит знаний и произвести выбор необходимых учебных модулей. 4. Предложена программная реализация процесса построения индивидуальной траектории обучения, а также аппроксимирующей траектории обучения группы. 5. Разработана схема динамический системы управления созданием образовательного продукта в сфере САПР в строительстве, позволяющая повысить эффективность и скорость подготовки образовательного материала. 6. Разработана модель трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования в строительстве с использованием дискретно-событийного подхода. 7. Предложена и визуализирована имитационная модель трансфера профессиональных знаний в области САПР в строительстве и сформирован алгоритм ее функционирования.

АПРОБАЦИЯ ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основные теоретические и методические положения диссертации докладывались и апробированы на Международных межвузовских научно-практических конференциях секции Научно-методического совета по информационным системам и технологиям науки и обратовани« в области строительства (НМС ИСТ) при АСВ и УМО вузов РФ в области строительства, заседаниях и научных семинарах кафедры Информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве (ИСТАС) ФГБОУ ВПО "МГСУ" (г. Москва, 2009-2011 гг.).

Результаты диссертации опубликованы в 2009-2012 гг. в 8 научных работах, в том числе - в 4 работах в научных изданиях, входящих в действующий перечень ВАК. Получено Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ (2012 г.).

Рис. 1. Методологическая схема исследования

Таким образом, для сохранения конкурентного преимущества современным строительным организациям необходимо использовать наиболее прогрессивные САПР в строительстве, в связи с чем, возникает потребность постоянного повышения квалификации кадрового состава, способного внедрять подобные технологии, что, соответственно, требует непрерывного усовершенствования образовательных программ.

Запросы реальной практики, на которую обычно ориентируются все образовательные учреждения, не всегда отвечают инновационным веяниям. При любой новой технологии в любой области деятельности число передовых предприятий всегда меньше. Поэтому в подготовке образовательных программ необходимо учитывать как потребности отрасли, так и инновации.

Пересмотр методов и технологии образования приводит и к пересмотру баз обучения. Основными организационными базами подготовки являются учебные специальности вузов, учебные центры, которые создаются как организациями-поставщиками САПР в строительстве, так и вузами, готовящими специалистов инженерного профиля, а также самостоятельная подготовка персонала, широко практикуемая проектными организациями.

Анализ всех форм и методов подготовки профессиональных кадров в области автоматизированного проектирования позволяет констатировать отсутствие системных решений, ориентированных на повышение эффективности всех этапов образовательного процесса и повышение качества подготовленных специалистов.

Анализ трудов ведущих специалистов в этой области, дает достаточные основания и позволяет строить дальнейшие рассуждения на основе предположения возможности повышения эффективности процесса обучения и качества подготовки профессиональных кадров в сфере автоматизированного проектирования путем создания и использования модели трансфера профессиональных знаний в системах автоматизированного проектирования в строительстве, что сформулировано в качестве научно-технической гипотезы диссертации.

Вторая глава посвящена теории систем трансфера профессиональных знаний в области автоматизации проектирования. Рассматриваются новые задачи позиционирования подсистемы обучения как составной части комплекса обеспечивающих подсистем автоматизированного проектирования, разработки адаптивного расширения модели профессиональных компетенций специалиста в области САПР в строительстве и построения модели трансфера профессиональных знаний.

В литературе среди других обеспечивающих подсистем обычно встречается подсистема обучения или схожие с ней элементы. Но в условиях постоянной интенсификации развития строительной индустрии вообще и информационных технологий в частности, этой подсистеме уделяется все большее внимание и она выводится на новый уровень. Внедрение любой САПР в строительстве не может произойти без обучения инженеров работе в ней. Наличие любой информационной технологии (ИТ) не будет эффективно само по себе, т.к. она представляет собой инструмент работы специалиста.

Подсистема обучения обладает всеми свойствами и характеристиками системы, а также состоит из множества компонентов, относящихся к программному, информационному, методическому, математическому, лингвистическому, техническому и другим видам обеспечения.

Подсистема обучения САПР основывается на компетентностно-ориентированном профессиональном подходе к подготовке специалистов в области автоматизированного проектирования в строительстве, представляющим собой адаптивную модель, исключающую из содержания образования то, что не имеет отношения к подготовке кадров по тому или иному направлению и включающую те тематики, которые необходимы конкретному обучающемуся. Личностно ориентированный образовательный процесс реализуется как индивидуальная образовательная траектория, содержание которой определяется образовательными потребностями, индивидуальными способностями и возможностями слушателя (уровнем готовности к освоению программы), содержанием программы.

Компетентностный подход ложится в основу технических требований к профессиональным стандартам специалистов строительной отрасли.

Переход к федеральным стандартам профессионального образования третьего поколения способствует большей ориентации на требования работодателей и на профессиональные стандарты — систематизирующие эти требования документы. В связи с производственными потребностями ряд компаний строительной отрасли были вынуждены создавать собственные профессиональные стандарты, однако потребность в централизованном подходе и формировании единого поля развития профстандартов не ослабла. Вследствие этого остро стоит вопрос о выборе подходов и методов их разработки.

Для разработки профессионального стандарта специалиста любого уровня по автоматизированному проектированию в строительной отрасли предлагается целесообразно ориентироваться на профстандарт "Архитектурно-строительное проектирование" (разработанный Национальным объединением проектировщиков), профстандарты в области информационных технологий (разработанные Ассоциацией предприятий компьютерных и информационных технологий (АП КИТ)), а также произвести адаптированное расширение модели компетенций для образовательного стандарта нового поколения по направлению "Информационные технологии" (проф. В. А. Сухомлин, МГУ им. М.В. Ломоносова), основываясь на специфических особенностях как автоматизированного проектирования, так и строительного производства в целом.

Среди отличительных характеристик строительного производства стоит обратить внимание на следующие:

- значительное количество участников (что отражается в сложности организации и управлении инженерной деятельностью, документооборотом и производственными связями);

- зависимость от внешних условий (способность оценивать многокритериальные внешние воздействия как на процесс, так и на объект проектирования и строительства);

- относительная длительность производственного цикла (выражается в значимости организационного планирования).

Специфика автоматизированного проектирования заключается:

- в возможности распределенного и параллельного проектирования (нужно учитывать методы совместного использования пространства);

- многокритериальное™ условий проектирования, недостаточность и неполнота информации (принцип несовместимости (Лофти А.Заде) и конструктивной неопределенности - о мере изучения проектной ситуации эксперт-проектировщик переходит от точных, но дискретных и конкретных исходных данных к неточным, нечетким, неопределенным, но обобщающим знаниям и моделям, использованию экспертных систем, методов многокритериального анализа).

Для адаптивного расширения модели профессиональных компетенций специалиста в области САПР в строительстве был проведен комплекс действий.

За основу принимается система компетенций для образовательного стандарта нового поколения по направлению "Информационные технологии", включающая следующие классы профессиональных компетенций:

1) общие профессиональные;

2) профильно-ориентированные;

3) компетенции владения базовыми технологиями;

4) исходящие (рабочие) компетенции;

5) дополнительные компетенции.

Модель компетенций специалиста любого уровня в области автоматизированного проектирования полностью заимствует набор компетенций владения базовыми технологиями. Базовыми технологиями должен владеть любой профильный специалист - это современный профессиональный язык и инструментарий. Таких технологий по различным исследованиям от 30 до 40.

В состав общих профессиональных компетенций в дополнение к имеющимся требованиям к профессиональным качествам специалиста по информационным технологиям (ИТ) необходимо добавить компетенции отражающие инженерную деятельность и особенности строительного производства.

Профильно-ориентированные компетенции необходимо дополнить в соответствии с должностной инструкцией инженера-проектировщика и профстандарта "Архитектурно-строительное проектирование", а также компетенциями, учитывающими специфические особенности процесса автоматизированного проектирования.

Некоторые группы адаптивного расширения модели компетенций в соответствии с классами представлены в табл. 1.

Операция трансфера профессиональных знаний представляет собой управляемый динамический процесс, имеющий целью достижения учеником цели обучения (или максимальное приближение к ней) - требуемый уровень профессиональных компетенций, исходя из текущего состояния - входного уровня компетенций, а также контроль их эффективности.

Табл. 1. Некоторые группы компетенций, отвечающие за особенности строительного производства и автоматизированног о проектирования

№ Группы компетенции Функционал (особенности) Вид знаний Частота обновлений

Обшис профессиональные знания по строительству-и _- 'ПрОеК! 1фОВЛШ1Ю : . ■ г {особешости строительства)". Декларат ивные Реже, чем раз в 2 года (обновляются параллельно с актуализацией нормативных документов)

1.1. Организация, планирование и управление инженерной деятельностью - относительная длительность производственного цикла

1.2. Социальная ответственность - зависимость от внешних условий

1.3. Коммуникация - значительное количество участников строительства

11. Профильно ориентированные - знания а сфсре /'" :;:ЙТомат1Пйрованного' ' проектирования Процедур ные раз в 1-2 года (обновляются параллельно с обновлением ПО)

2.1. Принятие инженерных решений на основе многокритериального анализа и нечетких экспертных систем - многокритериальность условий принятия решения, неопределенность, неполнота или недостаточность информации.

2.2. Проектирование инженерных решений в условиях распределенности и параллельности автоматизированного проектирования. - совместное использование пространства автоматизированного проектирования

III. Исходящие (Рабочие) - методы, стратегии и шаги нахождения оптимального проектного решения Продукци онные чаще, чем раз в год (должны обновляться постоянно, т.к. передают передовой опыт и стратегию работы)

IV. Владение базовыми технологиями • ■ ■ ■ - компьютерная,. : , / . грамотность г Процедур;. V- ПЫВ7У:л, V ; ; рач в !-2 гола (обновляются;" ' ■ ? параллельно с обновлением ПО)

V.; Дополнительные. .1 - вспомогательные знания, - V: расширяющие кругозор .. специалиста - .-:■.. "любой.. "-: по мере V возникновения- 1 .;: ' потребности ..

На основе анализа жизненного цикла образовательного продукта была построена модель трансфера профессиональных знаний в системах автоматизированного проектирования в строительстве (рис. 2).

Рис. 2. Модель трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования в строительстве

Третья глава посвящена исследованию модели трансфера профессиональных знаний в системах автоматизированного проектирования. В ней описана методика построения индивидуальной траектории обучения специалиста и процесс функционирования динамической системы управления созданием образовательного продукта в области САПР.

Получая на входе заявку на обучение, необходимо определить, чему учить специалиста, решившего получить знания в области автоматизированного проектирования в строительстве. Для этого проводится входной контроль знаний, основанный на компетентностном подходе.

На основании перечня квалификационных требований, определяющих возможности специалиста осуществлять профессиональную деятельность в области автоматизированного проектирования, формируется перечень функций, которые специалист выполняет в процессе своей работы. Каждой функции ставится в соответствие набор профессиональных компетенций.

Набору компетенций ставится в соответствие образовательный модуль с множеством тематик. Освоение данного раздела свидетельствует о получении необходимых компетенций.

Далее оцениваются уровни компетентности будущего слушателя, выявляются его базовые знания в области САПР в строительстве и, исходя из полученных данных, составляется индивидуальная траектория обучения, т.е. выбирается такой последовательный набор модулей, который даст человеку законченное и полное представление об интересующих его вопросах.

Для группы обучающихся находятся средние значения уровней компетенций, а если их показатели сильно расходятся, принимается решение о разделении группы, что учитывает основные особенности обучения автоматизированному проектированию. На траекторию обучения могут повлиять отдельные пожелания работодателя и самих потенциальных слушателей.

Сформированная образовательная траектория в виде набора тематик модулей и требований к ним переходит на вход в динамическую систему управления (ДСУ) созданием образовательного продукта, где готовится окончательный вид программы обучения.

Формирование специалиста нового поколения, ритм работы которого оставляет все меньше времени на самообразование по книгам и посещение очных лекций в институтах, требует применения более прогрессивных технологий, гибких методов обучения, разработки новых способов повышения эффективности образовательных программ.

Рассмотрено понятие, которое непосредственно влияет на эффективность и качество образовательного продукта - жизненный цикл. Последовательность его этапов можно сопоставить с периодами жизни любого строительного объекта: от зарождения самой идеи, сложившейся вследствие соответствующей потребности на рынке труда, до стад™ ввода в эксплуатацию - процесса обучения.

Основу любого обучения составляют учебно-методические материалы (УММ), подготовка которых на деле оказывается нетривиальной задачей.

В работе рассмотрен механизм функционирования ДСУ процессом создания образовательного продукта.

Исходной для ДСУ является информационная модель предметной области — некоторая семантическая сеть, представленная, в общем случае, графом = (V, Е), где V - множество вершин (элементов предметного множества), а Е — множество отношений (предикатов, установленных в рамках избранной логики представления знаний для этого множества).

При этом квалификационные характеристики слушателей формализованы включенным множеством предикатов. В этом смысле количество информации изменяется в зависимости от соотношений между смысловым содержанием информации и тезаурусом пользователя.

Расширение сематической сети предусматривает три этапа (рис. 3):

1) анализ настоящего - выделяем наиболее актуальные и интересные вопросы в рамках проблемного направления ¡(0),

2) исследование прошлого - обращаемся к уже разработанным ранее

материалам по данной тематике Рра1,(0);

3) прогнозирование будущего - определяем возможные вопросы или темы-следствия, которые могут возникнуть в перспективе Р!шше(0).

Исследование прошлого

/ Прогнозирование будущего

Рис. 3. Наращивание объема входной информации и деление его на модули

Результаты каждого этапа в совокупности представляют собой техническое задание (ТЗ) на разработку УММ, представленное некоторым фреймом/:

I = РРа^((2) ■ РРге5епМ) • />„шге(<2)- С1)

Следующая задача - поиск экспертов - разработчиков УММ и привлечение специалистов - представителей реального сектора экономики отрасли (практиков) в предметной области УММ и смежных областях, состав которых функционально формализован множеством IV:

где п - общее количество разработчиков.

Для разработки (корректировки) каждого модуля в составе УММ (отдельного слота фрейма Г) из множества IV выделяются подмножества IV (рабочие группы), упорядоченные по признаку функциональной ответственности экспертов:

где т - количество разработчиков модуля.

При этом УММ в целом представляет собой упорядоченное множество модулей РЯ:

РЯ = {т,; т2; тк}, (4)

где к - общее количество модулей.

Каждый модуль соответствует части ТЗ (слоту фрейма I):

т, = Р(Д/),(5)

где ¡={1; к}.

Каждый модуль согласовывается с заказчиком, а к разработке следующего приступают с учетом всех поправок.

Весь процесс, описанный выше, можно представить схематически (рис. 4). Так, отдельными блоками выделяются основные этапы разработки УММ:

- наращивания знаний в области САПР;

- организации рабочей группы специалистов по САПР;

- разработки образовательных модулей в области САПР;

- компоновки образовательного материала;

- формирования обратной связи;

- апробации;

- процесса обучения.

В третьей главе также рассматривается вопрос построения имитационной модели трансфера профессиональных знаний в области САПР в строительстве (рис. 5) и ее визуализации.

При выборе информационной базы, предпочтение было отдано программному комплексу Апу1оа1С, разработанному российской компанией "Экс ДжейТекнолоджис", предназначенному для целей имитационного моделирования сложных систем и процессов.

Среди множества подходов был выбран дискретно-событийный или "процессный". Он ориентирован на исследование широкого класса сложных систем, представимых в виде систем массового обслуживания.

Блпк наращивании знаний и области

САПР

Анализ настоящею

Рргеит (0)

Исследование прошлого (О) Прогнозирование будущего Рг.пигс (О)

Блок организации рабочей группы специалистов по САПР

е \У

Клок разработки образовательны* модулей в области САПР

*

гш

Блок компоновки образовательного материала

... .■

Г.

т

"1У

Апробация

Блок формировании обратной связи

Ню ■ , '.,"-¿V.Я* *-

Анкетирование, интервьюирование

Рис. 4. Схема динамической системы управления созданием образовательного продукта в сфере САПР

-17-

-f-®

cali_region QJ3n otveU

Ф sfitCallPai ameters 0 AbandonmentTimel 0 AbandonmentTime2

(A ArrivalRatel

O 0 .37

nAbandonedl _ o

QQ nAbandoned2 O nOhn obuhen Demand. nDistjabuhen Jjl nNe obuhen

Y* 0 ~

nGroup

<3 TimeAiTived esa , , --в-®■

© fSgW*— 0 zayvW_Moscow °'1 '

ú°h ■ TOO—Э-

animacl

prfl<j_demand Л

perem_v_ohered

networkSelze3 .jjerem v ohered2

-й- pnki _demand2 ~

_óa ~ л

0 0 ü A o 0 (:

71_J$_Specl

•V*-®—

networkSeize4 peiem v ohered3

inimac3 = 0, priw _demand3 ~ ~

—в- шэ-а--s-&-s--а-*Л*

o o a * <i !¡ ffy Ü * o

®electOutput:4 ¿mirria

"L^"—»»»

л

netwotkSeize:

□ □

ТИФ—

■i, perem v ohered4

prikr_demand4 ~ ~ pe

ffl—Qb-UT

<i Ф

Рис. 5. Имитационная модель трансфера профессиональных знаний в области САПР в строительстве

L

Данная модель позволяет получить статистические данные о количестве слушателей той или иной формы обучения, рассчитать среднюю продолжительность пребывания обучаемого в системе с момента оценки входного уровня профессиональных компетенций до получения слушателем закрывающих документов, свидетельствующих об успешном окончании обучения. Все временные промежутки пребывания заявки в том или ином месте системы определены по экспериментальным данным.

Благодаря этой модели, можно найти наиболее подходящую организационную структуру данной системы, которая обеспечит эффективное функционирование и работу всех отделов.

В четвертой главе рассматривается реализация и апробация модели трансфера профессиональных знаний в области САПР в строительстве.

Внедрение модели проходило на базе Института дополнительного профессионального образования ФГБОУ ВПО "МГСУ" при реализации программы подготовки профессиональных кадров для СРО НП "Объединение энергостроителей". Задача руководства предприятий - членов СРО - внедрить автоматизированные системы прочностного расчета в процесс проектирования объектов энергетики и электросетевого хозяйства Единой национальной (общероссийской) электрической сети (ЕНЭС), а также актуализировать знания сотрудников, информировав о новых технологиях проектирования подобных систем с учетом приоритетного направления модернизации и технологического развития экономики России "Энергоэффективность и ресурсосбережение". Был сформирован список специалистов на обучение. По результатам оценки входных компетенций потенциальных слушателей (проведено тестирование) с использованием адаптивного расширения модели профессиональных компетенций специалиста в области САПР в строительстве были сформированы индивидуальные траектории обучения, а также была рассчитана аппроксимирующая траектория обучения группы, фрагмент которой представлен на рис. 6.

Траектория предполагает пять модулей (табл. 2), изучение двух из них предлагается по заочной форме с использованием дистанционных образовательных технологий, а основные модули, включающие информацию об автоматизации проектирования объектов электросетевого хозяйства, очно. С помощью методики построения индивидуальной траектории обучения была выявлена потребность в изучении систем использования облачных технологий при проектировании объектов электросетевого хозяйства. В образовательную программу был добавлен соответствующий модуль.

Разработка УММ велась по схеме динамической системы управления созданием образовательного продукта в области САПР в строительстве. Были привлечены профессора с кафедр Электротехники и Строительства объектов энергетики и электросетевого хозяйства, Научно-образовательного центра компьютерного моделирования уникальных зданий (НОЦ КМ) ФГБОУ ВПО "МГСУ", а также специалисты из Закрытого акционерного общества (ЗАО) "НИЦ "СтаДиО".

Учебные модули

МнульЗ А

Мэдуль2 |

Мэдуль 1 / /

/

о К1 К2 ю К4

Компетенции

~ ~~• Издиввдуатьная траектория обучения дта слушателя 1 ----- Индивидуальная траектория общения дтя слуппгеля 2 - Аппрогасш1рук1щч траектория обучегагадаягруг™

Рис. 6. Фрагмент траектории обучения

Табл. 2. Перечень образовательных модулей для программы подготовки сотрудников преддрияткй-членов СРО НП "Объединение энергостроителей"

Модуль 1 Нормативно-правовые основы проектирования (дистанционно)

Модуль 2 Технология проектирования объектов электроэнергетики (дистанционно)

Модуль 3 Компьютерные технологии разработки и выпуска проектной документации объектов электроэнергетики

Модуль 4 Автоматизация прочностных расчетов объектов электросетевого хозяйства

Модуль 5 Системы использования облачных вычислений при проектировании объектов электросетевого хозяйства

Благодаря ДСУ созданием образовательного продукта в короткие сроки была подготовлена программа обучения и слушатели приступили к ее реализации.

Оценка выходных компетенций позволила судить об успешном усвоении практически всех тематик обучения и приобретении необходимых компетенций сотрудниками компаний.

Все слушатели прошли каждый блок модели трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования в строительстве. Она позволила систематизировать подход к процессу подготовки специалистов.

Анализ дальнейшей деятельности обученных сотрудников предприятий-членов СРО НП "Объединение энергостроителей" показал, что внедрение новых автоматизированных систем прочностного расчета в процесс проектирования объектов энергетики и электросетевого хозяйства Единой национальной (общероссийской) электрической сети (ЕНЭС) произошло в течение месяца.

Как показывает практика, внедрение средств автоматизации без соответствующего обучения может длиться до полугода и происходит бессистемно, без учета основных норм и технологий проектирования, а также на базе недостаточно актуализированных знаний о специфике проектируемых объектов. Результаты обучения позволяют убедиться, что путем применения модели удалось избежать перечисленных проблем и увеличить скорость внедрения САПР в строительстве.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Проведенный анализ системы профессиональных знаний в области автоматизации архитектурно-строительного проектирования, а также объектов, процессов и результатов трансфера данных знаний при подготовке и переподготовке кадров позволил оценить профессиональные знания в сфере САПР и констатировать отсутствие системных решений, ориентированных на повышение эффективности всех этапов образовательного процесса и качества подготовленных специалистов.

2. Сформулирована и решена задача позиционирования подсистемы обучения как составной части комплекса обеспечивающих подсистем автоматизированного проектирования, проанализированы ее компоненты, принято, что ее основой служит компетентностно-ориентированный подходе к подготовке специалистов в области автоматизированного проектирования в строительстве.

3. Разработано адаптивное расширение модели профессиональных компетенций специалиста в области САПР в строительстве. В нее вошли группы компетенций, основывающиеся на специфических особенностях, как автоматизированного проектирования, так и строительного производства в целом.

4. Построена модель трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования в строительстве с использованием дискретно-событийного подхода, которая призвана повысить эффективность внедрения и применения средств САПР в строительстве.

5. Предложена методика построения индивидуальной траектории обучения, которая позволяет быстро оценить дефицит знаний и произвести выбор необходимых учебных модулей. Предложена программная реализация процесса построения индивидуальной траектории обучения, а также аппроксимирующей траектории обучения группы.

6. Разработана схема динамической системы управления созданием образовательного продукта в сфере САПР в строительстве, позволяющая повысить эффективность и скорость подготовки образовательного материала.

7. Предложена и визуализирована имитационная модель трансфера профессиональных знаний в области САПР в строительстве и сформирован алгоритм ее функционирования.

8. Практическая апробация модели трансфера профессиональных знаний в области систем автоматизированного проектирования в строительстве на базе СРО НП "Объединение энергостроителей" позволила повысить эффективность внедрения и применения средств САПР.

9. Сформулированы следующие перспективные направления дальнейших исследований:

- разработка проектов профессиональных стандартов для специалистов в области САПР разного уровня;

- разработка методики расчета количественных показателей повышения эффективности внедрения и применения средств САПР за счет применения модели трансфера профессиональных знаний.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах автора:

1. Князева Н.В. Проблемы паспортизации зданий [текст] // Сб. науч. тр. XIII Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов "Строительство - формирование среды жизнедеятельности". - М.: МГСУ; Издательство АСВ, 2009. - 0,5/0,25 п.л.

2. Князева Н.В. Методика разработки учебно-методических материалов для программ дополнительного профессионального образования [текст] // Сб. тр. "Система дополнительного профессионального образования: структура, технологии, кадры". - М.: МГСУ, 2010. - 0,5 п.л.

3. Князева Н.В. Методы и технологии разработки и создания систем дистанционного обучения [текст] // Сб. тр. "Система дополнительного профессионального образования: структура, технологии, кадры". - М.: МГСУ, 2010.-0,5/0,25 п.л.

4. * Князева Н.В. Проектирование системы управления процессом разработки учебно-методических материалов [текст] // Вестник МГСУ. - 2011. -№1.-0,5/0,25 п.л.

5. 'Князева Н.В. Имитационное моделирование трансфера профессиональных знаний в САПР [текст] // Вестник МГСУ. - 2011. - №1. - 0,5 п.л.

6. 'Князева Н.В. Модель управления трансфером профессиональных знаний в системах автоматизированного проектирования в строительстве [текст] // Известия КГ АСУ. - 2012. - №2. - 0,5 п.л.

7. Князева Н.В. Модель управления трансфером профессиональных знаний на основе компетентностно-ориентированного подхода [текст] // Сб. тр. "Проблемы и перспективы подготовки кадров для строительной отрасли в условиях саморегулирования". - Самара: Издательство "Самарский университет", 2012.-0,5 п.л.

8. * Князева Н.В. Подсистема обучения как среда трансфера профессиональных знаний в автоматизированном проектировании в строительстве [текст] // Вестник МГСУ. - 2012. - №9. - 0,5 п.л.

Интеллектуальная собственность, созданная в процессе исследования, защищена свидетельством:

9. Св. 2012615061 Российская Федерация. Программа построения траектории обучения специалиста в области САПР в строительстве [Текст] / Князева Н.В., Гаряев H.A.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО "МГСУ".-№ 2012612777; заявл. 11.04.12; per. 07.06.12.

- 4 работы, опубликованные в научных изданиях, входящих в действующий перечень Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

Лицензия ЛР №020675 от 09.12.1997 г. ФГБОУ ВПО "Московский государственный строительный университет" Подписано в печать: 25.09.2012. Формат: 60x84 1/16 Печать: XEROX

Объем: 1.0 п.л. _Тираж: 100__Заказ М»: б/н

НОЦ ИСИАС, 129337, г. Москва, Ярославское ш„ 26, ФГБОУ ВПО "МГСУ"