автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Организационный метод повышения качества подготовки специалистов в условиях дуального управления

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ПРОБЛЕМ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ

ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ В УСЛОВИЯХ ДУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ (НА ОСНОВЕ ПОНЯТИЯ "РАЗРЫВ").

05.13.10,- Управление в социальных и экономических системах.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

?т

2 О

На правах рукописи

РОГОЗИН ВАСИЛИЙ ДМИТРИЕВИЧ

Москва - 1997

- 2 -

Работа выполнена в Воронежском государственном педагогическом университете

Научный руководитель кандидат физико-математических

наук, профессор А.С. Потапов

Научный консультант кандидат физико-математических

наук, доцент A.B. Могилев

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Н.С. Губонмн кандидат технических наук, с.н.с. В.Я. Головин

Ведущая организация Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище

защита состоится ". УМ>иЯ 1997 года б час. мин.

ка заседании диссертационного совета 14 053.35.03 в Исследовательском центре проблем качества подготовки специалистов по адресу :

105318, г. Москва, Измайловское шоссе, дом 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Исследовательского центра.

Автореферат разослан

■ри^СЫ?^ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Сокращение численности личного состава Российской Армии требует разработки и использования таких стратегий и технологий подготовки военных специалистов, которые позволяли бы быстро дать фундаментальную основу для широкой группы специальностей и свести на нет процесс переучивания солдат и сержантов. Дуальность целей подготовки специалистов (фундаментальность и профессионализация), переориентация обучения на личностное развитие объектов в педагогических системах, сокращенные сроки, отводимые для подготовки специалистов, требуют использования в обучении адекватных целям стратегий управления.

Актуальность исследования заключается в необходимости разработки компонентов организационного обеспечения развития объектов и выявления стратегий воздействия, которые бы обеспечивали устойчивость и надежность системы подготовки специалистов при различных функциональных нарушениях в ней. Магистральным направлением повышения качества подготовки специалистов является использование адекватных элементам системы организационных структур и распределение обязанностей между активными элементами.

Работа выполнена в соответствии с отраслевой НИР "Особенности и проблемы формирования военного ВУЗа".

ЦЕЛЬЮ диссертации является проектирование организационной структуры -системы педагогической системы и выявление стратегии управления объектами с низкой восприимчивостью к обучению, разработка функциональных обязанностей активных элементов в условиях дуального управления и лимита времени на подготовку специалистов.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основой решения поставленных в диссертационной работе задач являются теории управления, регулирова-

ния, систем, циклов, психологическая теория и дидактические основы обучения. Использовались кибернетическая и графовая модели систем управления. Эффективность систем определялась разностным методом на основе результатно-затратной концепции. При проектировании и исследовании характеристик систем использовалась ЭВМ 1ВМ/486 .

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в следующем:

1. Введены новые системологические понятия "проводимость объекта", "регулягивность субъекта", "разрыв связи".

2. Произведена типология и описаны функциональные "разрывы", а также меры по их предотвращению в спроектированной организационной структуре двухуровневой системы.

3. Разработана методика и выполнено автоматизированное проектирование организационной структуры трехуровневой системы. Разработаны функциональные обязанности преподавательского состава кафедр ВВУЗов.

4. Выработаны рекомендации по использованию различных типов регулирования в процессе обучения объектов с низкой восприимчивостью к обучению.

5. Установлено соответствие между качественной характеристикой объекта и стратегией управления.

6. Предложена технология интегративного обучения управлению в курсе фундаментальных дисциплин.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ состоит в том, что выработанные для педагогической системы практические рекомендации по управлению обучаемыми с различными качественными характеристиками могут быть использованы при выборе стратегии управления объектами в социальной системе любого происхождения и любого уровня.

Разработанные в ходе исследования должностные обязанности

преподавательского состава, организационная структура кафедр используются в высших военных авиационных училищах РФ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Системологическне понятия "проводимость", "регулятив-ность". "разрыв связи".

2. Методика проектирования и анализа организационной структуры многоуровневой системы управления (на основе понятия "разрыв") .

3. Зависимость стратегии оказания регулирующих воздействий от характеристик активных элементов в педагогической системе.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах: научно-методическая конференция Воронежской высшей- школы МВД России (Воронеж,1995), Всероссийская научно-практическая конференция по новым информационным технологиям в образовании" "Черноземье-95" (Воронеж, 1995), научно-методическая конференция по проблемам реализации квалификационных требований к выпускникам ВУЗов Военно-Воздушных Сил (Тамбов, 1996).

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 работ.

СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 140 листах машинописного текста, списка литературы из 127 источников И 4 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и раскрыта научная новизна работы, приведены положения. которые выносятся на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приводится краткий обзор научных исследова-

ний по управлению в социальных (педагогических) системах. Показывается, что для повышения качества подготовки специалистов необходимо, согласно Растригина Л.А., учитывать экстремальные (увеличение количества знаний, умений, навыков - ЗУН) и неэкстремальные цели, которые представляются в виде ограничений. Первоочередной задачей мы считаем снятие ограничений, мешающих достижению экстремальных целей системы, т.е. повысить у объектов уровень способностей по обработке информации.

Переход от оценки "знаниевого" качества объектов к оценке "развитости способностей" требует выявления отклонений и анализа причинно-следственных связей в функционировании системы. Необходимо выявить стратегии адекватные повышению качества характеристик "уровень способностей по обработке информации" и "умения субьекта оказывать управляющие воздействия".

Исследователи систем управления решают в основном задачу подбора оптимальных параметров для получения узкого эффекта. Требуются исследования организационной структуры, которые позволяют существенно повысить качество функционирования системы.

Сущность организационного метода заключается в разработке структуры педагогической системы, способной функционировать в критических ситуациях (низкие значения характеристик активных элементов, каналов связи и т.д.). Содержание метода составляет:

морфологический аспект - агрегация графовой модели организационной структуры, устойчивой к нарушениям различного происхождения;

организационный аспект - координация действий активных элементов посредством выработки правил их поведения и взаимодействия (распределение обязанностей);

построение регулятора адекватного характеристикам объек-

та при дуальности управления;

определение зависимости между характеристиками объекта и стратегией управления (регулирования);

разработка тактики (технологии) управления объектом в условиях дуальности целей.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена описанию новых системологических понятий и разработанной методики проектирования организационной структуры системы.

Понятие "регулятивность субъекта" (R) есть качественно-количественные способности субъекта: оценивать отклонения объекта от цели; определять необходимое управление; оказывать управляющее воздействие. Свойство потенциально: 0 - нижняя граница, свидетельствует об отсутствии управленческих способностей, что приводит к утрате системой целостности; 1 - верхняя граница, характеризует способности объекта как необходимые и достаточные для осуществления управления, обеспечивающего достижение целей системы.

Введено и подробно описано системологическое понятие "проводимость объекта" (А) как количественно-качественное обобщение образовательной восприимчивости объекта управления А= т(1 (Y, U), где Y-выход обьекта, U-управляющие воздействия. Она отражает скорость приобретения ЗУНов (Кзун) при данной организации системы'

о : Т х А -> Кзун (1)

Для идентификации траектории развития объекта возможна оценка проводимости на базе сравнения с квалиметрической вер-бально-числовой шкалой -СО; 1> Харрингтона. Объект обладает потенциалом проводимости: О - нижняя потенциальная граница, приводящая к разрушению структуры системы; 1 - максимально возможная

граница потенциала проявляется при взаимодействии в идеальной системе управления. Проводимость имеет внешне - внутреннюю обусловленность. Мы полагаем, что объект в системе управления может обладать "собственной проводимостью " А0 (базовой, основополагающей), т.е. не зависящей от оказываемых внешних воздействий, и "вынужденной проводимостью " А3. Последняя обуславливается стратегией и тактикой управления обучением со стороны субъекта. Собственная проводимость позволяет объекту добиваться субъективно новой информации в процессе самостоятельной деятельности. Новое системологическое понятие позволяет представить дуальность характеристик объекта: "проводимость" и "знания" (схема 1). Характеристика "проводимость" имеет две компоненты "фундаментальную" и "профессиональную". Являясь экзогенной характеристикой, проводимость проявляется во взаимодействии и зависит от стратегии управления объектом: А3= Ф! (31;г), где - стратегия управления. Эндогенность является внутренним отображением качества объекта и выражает его способность самоуправления (саморегулирования) А0 = фг(0Ь). где ОЬ - объект управления. Постулируется, что полная проводимость А=ф(А0,А3) аддитивна и

А = А0 + А3. (2)

Понятие "проводимость" позволяет отражать способности обучаемых в целом и количество приобретенных ЗУН. На схема 2 показано изменение проводимости в течении жизни.

Понятие "разрыв связи" отражает наличие критической ситуации в системе в виде свободной валентности, обусловленной "выпадением" звена в структуре системы. Разрыв является следствием неадекватности управления характеристикам элементов и есть негативная количественно-качественная характеристика связи. Оценка возможна на базе сравнения с квалиметрической вербально-числовой

Схема 1. Граф дуальности характеристик объекта.

Схема 2. Изменение проводимости в жизненном цикле.

шкалой {0;1> Харрингтона. Разрыв потенциален: 0 - нижняя граница свидетельствует об отсутствии разрыва; 1 - верхняя граница, характеризующая отсутствие связи: 1.0 - 0.8 - полный разрыв; 0.8 -0.6 - частичный сильный; 0.6 - 0.45 - частичный средний; 0.45 -0.2 - частичный слабый; 0.2 - 0.0 - частичный очень слабый. В случае "разрыва" требуется восстановление связей между элементами, улучшение характеристик элементов и их адаптация или структурная, функционально-структурная, целевая реконструкция системы. Разрыв относителен. Мерой относительности является коэффициент потерь связей. Разнообразие разрывов обуславливается несогласованностью: качественных показателей элементов; локальных и глобальных целей системы; затрат и степенью достижения целей. Осуществлена частичная типология разрывов (схема 3).

"Коэффициент потерь связей" оценивается на множестве {0;!}:

- И -

О - нижняя граница, свидетельствует об отсутствии влияния разрыва связи на надежность структуры; 1 - верхняя граница качества, указывает на высокую ценность связи в структуре - реализация разрыва приводит к разрушению системы или система не достигает целей функционирования.

Схема 3. Типология разрывов.

Используем графовую модель и матрицу установленных отношений М(Ю. Элементами двухуровневой системы являются субъект, объект, их цели, средства достижения целей субъекта. Эти элементы представлены в графе узлами 1,4,2,5,3 соответственно. В системе из 5 узлов Гамильтонов путь равен 4. Для каждой вершины общее количество узлов 30, связанных элементарными путями различной длины, определим как:

Б0 = I где Б!- количество путей длиной К 1-4). (3) Для вычисления количества узлов, связанных путями длиной 2, определим произведение отношения М(Ю с самим собой. Результатом будет являться матрица путей длины 2. В ней значения элементов

равны "1" для двух узлов 1 и только тогда, когда существует хотя бы одно а, при котором имеет место а^ г и го,. Определим количество связанных узлов Б2 и аналогично другие слагаемые. Количество связанных узлов при имитируемом разрыве определим по описанному алгоритму и представим в виде:

= I 31р. (4)

где Б1р - количество связанных узлов путями длиной 1 (1-4) при разрыве связи р.

Коэффициент потерь связей есть относительное изменение количества связанных узлов вершины:

Кр = ( Б0 - Бр ) / Бо. (5)

Он характеризует важность связи вершины в случае разрыва связи "р" и позволяет осуществить оценку влияния критической ситуации на устойчивость структуры системы и выявить приоритетные направления деятельности элементов системы.

Для анализа систем использована модель "затраты-выпуск". Задача сводится к максимизации выражения ( У - Ь), где У - выпуск (выходное количество информации у объекта), Ь - затраты.

Переходная функция характеризует закономерности изменения объектом выходного значения У от проводимости объекта А и регу-лятивности субъекта И и в общем виде записывается А(1+Ю

у = --------* и = Кг * и. где Кг=А(1+Ю /(1+А*Ю. (6)

1 + А*Е

Дифференциал У по переменным А, Кии:

¿)У дУ дУ

аУ = -- <Ж + — йА + -- с[У = Рг +Ра + Ри. (7)

ди <Эа дм

Это отражает прирост У при переходе к новому набору данных, а Рг, Ра и Ри - составляющие этого прироста по каждой из переменной в точках ( I? +Дг ). ( А + Да ). ( и + Ди ).

В дальнейшем будем полагать, что на объект подается одинаковый объем информации ndY/dU = 0. Ранжирование систем по предпочтительности (наибольший выход от единицы затрат) позволит выявить лучший для функционирования системы вариант. Для любого сочетания А и R

Y(R.A) - ?r*R - Ра*А = PROD. (8)

После имитации полного разрыва определяется связность системы и устанавливаются дополнительные связи, предотвращающие или смягчающие действие разрыва. В ходе такого проектирования мы должны получить устойчивую к разрывам организационную структуру. Для субъекта в спроектированной структуре выявим наиболее приоритетные направления деятельности по обеспечению устойчивого функционирования системы.

Следующим шагом является установление характера причин разрывов и выработка рекомендаций по их предотвращению с учетом объема и содержания информации в каналах связи.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена проектированию организационной структуры системы управления на основе понятия "разрыв".

Исследованы возможные разрывы в двухуровневых системах управления. Выявлены определяющие каждый вид разрыва причины, указаны пути их предотвращения и устранения. По предложенной методике построена оптимальная организационная структура системы из двух активных элементов (схема 4). В ней цели объекта подчинены целям субъекта.

Для этой структуры характерно навязывание объекту целей деятельности и намерений субъектом управления, что может привести к конфликту. Слабыми узлами графа являются 2 и 4. В них отпадает необходимость при разрывах 1-5 и 4-3 соответственно. Дополнение системы отношением 4-2 приводит к субъект-объектному разрыву.

Наиболее оптимальным, на наш взгляд, является дополнение системы отношением 4-1 (схема 4, показано пунктиром). Эта структура позволяет системе управления выполнять свои функции при одиночных разрывах различных видов.

Вычисление "коэффициента потерь связей" позволило определить, что:

1. субъект первоначально обязан создать объекту необходимые условия для его саморазвития и саморегулирования;

2. если цели системы достигаются медленно, то субъект обязан оказывать управляющие воздействия по каналу прямой связи.

Построенная организационная структура хорошо согласуется с теорией управления и использована в качестве основы при автоматизированном проектировании и оценивании трехуровневых структур. Определена матрица оптимальных связей, выявлены приоритетные направления деятельности активных элементов и сформулированы отличительные особенности в формировании потоков информации:

1. Заместитель не является руководителем второго уровня. Он выступает в качестве средства руководителя по управлению исполнителем. Его главная задача состоит в целевой координации исполнителя и передаче обобщенной осведомительной информации от объекта руководителю.

2. Руководитель управляет заместителем как объектом в двухуровневой системе управления.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА посвящена имитации деятельности регулятора и выбору стратегии управления при частичных разрывах, что учитывает неравнозначность связей в педагогических системах.

Путем синтезирования активных элементов при различных реализациях функции регулирования (конструкции регулятора) и способов выдачи управляющих воздействий разработаны возможные вариан-

ты структур систем управления. Среди них определяются наиболее пригодные для осуществления управления, ориентированного на результативность. Показано, что вся информация, независимо от уровня проводимости объекта, должна адресоваться ему в виде блоков. Для объектов с низкой проводимостью очередной блок должен выдаваться только после полного регулирования предыдущего. Если проводимость объекта выше средней, то очередной блок целесообразно выдавать после частичного регулирования предыдущего.

Выявлена стратегия достижения максимального роста проводимости объекта в зависимости от типа и степени регулирования. Изменение объекта во времени мы свели к росту качественной характеристики - проводимости А. Поставленную задачу решим с использованием метода наименьших квадратов

п 11

й= шах { I Б^ (Ь) } =1 {у^Ю -МП }2. (9)

г0а<т 1=1 1 = 1

Функционал характеризует максимальное отклонение системы от желаемой траектории в течение всего процесса работы. Выходная ошибка Б определяется как Б = У(и) - и, где через У(и) обозначен выход объекта, на вход которого подается сигнал и. С учетом принятых ограничений на проводимость (А) и регулятивность (Ю:

й = т а х { I Б,2 (АЛ)} (10)

0.2Ш0.7

где (а) - отклонение результата от ожидаемого при .фиксированном регулировании. Значение функционала й при различных И позволяет выявить наиболее отпимальные стратегии регулирования объектом с целью его развития. Результаты показывают,что:

1. Субъект с низкой "регулятивностью" должен использовать для развития объектов (независимо от их проводимости) только авторитарное управление.

2. Если цель функционирования системы состоит в достижении

объектом проводимости меньше 0.5, то можно использовать ту же стратегию управления. Для получения более высокого уровня проводимости необходимо осуществлять демократичное цельное управление. Эта стратегия является оптимальной и для развития объектов с высокой проводимостью.

Построенная организационная структура системы позволяет использовать несколько стратегий управления: демократические и авторитарные. Установлено однозначное соответствие между стратегией управления объектами с различной проводимостью -и методикой решения задач. Графически представлена активность обучаемых при решении задач с использованием различных стратегий управления (схема 5). Наиболее плавной является кривая а2, представляющая решение задач в виде последовательности действий: самостоятельное, коллективное и решение трудных задач с преподавателем. Кривая al соответствует элементам риска в управлении. Наиболее неравномерна кривая аЗ (обучение по схеме: от решения задач с преподавателем до самостоятельного решения).

Стратегия управления, соответствующая кривой al, является самой демократичной: после оказания воздействия производится многократное регулирование. Стратегия, которую мы связываем с кривой а2, предполагает демократическое управление, но с блочной выдачей информации. Кривой аЗ соответствует авторитарное блочное управление. Так так для объекта привлекательна деятельность средней интенсивности, то наиболее оптимальной для дуального управления следует признать демократичную блочную стратегию.

На схеме 6 показан дуализм управления объектом в педагогической системе.

Для достижения высокой активности обучаемых на начальном этапе обучения в ВУЗе в курсе фундаментальных дисциплин предло-

Схема 4. Граф оптимальных связей для двухуровневой системы.

стратегии управления.

а1 - демократическая, а2 - демократическая блочная, аЗ - автооитаоная.

- 18 -

Дуализм в управлении объектом

субъект

Стратегии

I /¡¡тори -торная

\ Демократическая блочная

| Демокра -тическая цельная

I

яч

Л, К

------

я 0,6

Я

Г I

Воспроизведение

ПреоврА -зовАние

Порождение

Схема б.

жена технология обучения специальности. Приведены результаты практического эксперимента по предлагаемой технологии обучения основам управления в курсе дисциплины "Информатика", проводившегося в рамках настоящего исследования.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ приведены основные результаты диссертационной работы:

1. Показана первоочередность для педагогических систем задачи достижения неэкстремальных целей, отображающихся в виде ограничений характеристик элементов системы. Введены новые систе-мологические понятия "проводимость объекта", "регулятивность субъекта", "разрыв связи".

Выявлены и классифицированы возможные разрывы связей. Для предотвращения и устранения разрывов указаны способы организации многоканальных информационных связей в системе, повышения проводимости и надежности.

2. На основе понятия "разрыв" выполнено автоматизированное проектирование ц оценивание функцисниональной структуры трехуровневой системы. Определены права обязанности активных элементов, осуществляющих координацию действий объекта через ограничения. Установлено, что заместитель 'обязан выполнять в первую очередь целевую координацию.

3. Показана целесообразность использования в области низкой проводимости объекта параллельных контуров регулирования. Обосновано представление управляющей информации в виде блоков при использовании структур с последовательным регулированием. Показана целесообразность использования ЭВМ в качестве субъекта для координации выходных потоков информации в системе.

4. Показано, что субъекты с низкой регулятивностью обязаны осуществлять только авторитарное управление. Демократическое уп-

равление целесообразно использовать только субъектам с высоко регулнтивностью. Для развития объектов с низкой проводимостью д среднего уровня предпочтительно использовать авторитарное управ ление.

5. Разработана технология интегративного обучения специаль ности (управлению), предполагающая обучение теории и практик управления в курсе фундаментальных дисциплин.

В ПРИЛОЖЕНИЯХ приведены функциональные обязанности активны элементов в системе управления - кафедра, а также тексты программ, разработанных для автоматизированного проектирования 1 анализа организационных структур систем управления.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Рогозин В.Д. Использование нетрадиционных источнико! формиоования управленческих навыков. //Новые информационные технологии в образовании. Тезисы докладов. - Воронеж, 1995, с.200-201.

2. Рогозин В.Д. Технология обучения управлению в курсе фундаментальных дисциплин.//Новые информационные технологии в образовании. Тезисы докладов. -Воронеж, 1995, с.198-200.

3. Поклоное В.В., Рогозин'В.Д. Продуктивность систем упоав-ления с низкой проводимостью при различных типах регулирования. //Сб. научных трудов Воронежской ВШ МВД, вып. 2. - Вооонен. 1995, С. 123-128.

4. Поклонов В.В.,Рогозин В.Д.,Сумин В.И. О целесообразности различных типов регулирования в обучении.//Научно-методическа? конференция ВВШ ' МВД России. Тезисы докладов. - Воронеж,

1995, с.112-113.

5. Рогозин В.Д., Сериков И.Н. Функциональные обязанности активных элементов в трехуровневой системе управления. //Сб. Современные проблемы информатизации. Тезисы докладов.- Воронеж.

1996. с. 84-85.

6. Рогозин В.Д. Стратегии дуального управления в педагогических системах. // Образовательные технологии. Межвузовский сб. - Воронеж, 1996, с. 10-13.

7. Рогозин 3.Д. Функционал управления в трехуровневой системе. //Сб. Современные проблемы информатизации. 1езисы докладов.- Воронеж, 1ЭЭ6, с.74-75.

Исследовательски;": центр проблем качества подготовки специалистов 105318, г. Москва. Измайловское шоссе, дом 4.

Заказ N_ Объем 1 п. л. Тираж 100

Типография филиала ВВАИУ, 397410.г.Борисоглебск, Воронежской ул. Чкалова.