Разработка механизма моделирования мониторинга в области образования на примере программной системы оценки информатизации регионального образования и его качества «ИНФОРМОС»

Введение

В свете последних событий в российском образовании можно сделать вывод, что система образования Российской Федерации способна конкурировать с системами образования ведущих стран при условии проведения общенациональной образовательной политики, пользующейся широкой поддержкой общественности. Главная задача образовательной политики на современном этапе − достижение современного, конкурентного качества образования, отвечающего запросам личности, общества и государства. Решение этой задачи невозможно без создания независимой от органов управления образованием общенациональной государственно-общественной системы оценки качества образования, которая смогла бы обеспечить действенный и надежный путь повышения качества. В современных условиях управление образованием – это, прежде всего [1], управление процессом его развития, а не только учреждениями и людьми.

Одним из этапов управления образованием с целью повышения его качества является информатизация образования. Однако проведение исследований с целью принятия эффективных решений в области информатизации образования в наши дни сопряжено со многими трудностями (отсутствие единого методологического подхода к сбору и анализу информации; разрозненность, неполнота и недостоверность собираемой информации; получение в результате анализа не вполне адекватного отображения ситуации в исследуемой области и пр.).

Сегодня стало очевидным, что только системное использование всего многообразия методов и каналов сбора информации позволит создать реальное представление о ходе и результатах выполнения программ информатизации образования и его качества.

1.    Виды мониторинга и их цели

Одной из основных целей информатизации образования является повышение его качества благодаря таким факторам, как обеспечение его качественными образовательными ресурсами; повышение квалификации преподавателей и заинтересованности, самостоятельности, креативности учащихся при работе в информационной образовательной среде и другим. Основные факторы, определяющие уровень информатизации образования и влияющие на его качество, можно представить в виде таблицы (табл. 1).

Таблица 1 – Влияние информатизации образования на его качество

Характеристики уровня информатизации образования — факторы, влияющие на качество образования	Критерии качества образования
Формирование ИКТ компетенций у преподавателей Доступ преподавателей к информационно-образовательным ресурсам Доступный инструментарий для разработки электронных материалов	Повышение квалификации преподавателей
Доступ к мировым информационно-образовательным ресурсам Доступ к инструментарию информационной среды Повышение качества образовательного материала	Мотивация учащихся, повышение их заинтересованности, самостоятельности, креативности, улучшение подготовки в области ИКТ
Внедрение АИС документооборота Постоянный контроль выполнения учебного процесса, состояния успеваемости студентов Оперативность в предоставлении справочной информации (изменения в расписании, контроль успеваемости) Обеспечение возможности оперативных консультаций в деканатах и на кафедрах	Улучшение организации учебного процесса
Педагогическое проектирование учебных материалов Использование средств мультимедиа и гипертекстовой разметки Более доступный контроль качества и объема учебных материалов Упрощение процедуры пересмотра и модификации учебных материалов Сохранность учебных материалов для кафедры	Улучшение качества учебно-методических материалов, улучшение доступа к учебно-методическим материалам

Степень эффективности организационных усилий и инвестиций в информатизацию образования можно оценить и сравнить (по регионам, уровням образования, отдельным учебным заведениям) осуществляя мониторинг показателей и критериев собственно процесса информатизации, а также влияния его на качество образования. Полученная оценка может и должна использоваться для дальнейшей организации гармоничного развития информационных и телекоммуникационных технологий в обучении.

Для анализа текущего состояния информатизации образовательных учреждений города, региона, округа и т.д. и принятия решений на различных управленческих уровнях необходима отлаженная система сбора статистических данных.

В результате анализа существующих региональных систем сбора информации о состоянии информатизации региона можно прийти к выводу, что на сегодняшний день существует 4 основных типа информации, собираемой различными организациями:

• информация, получаемая территориальными органами Федеральной службы государственной статистики по регионам и областям;
• собираемая региональными органами государственного управления образованием;
• имеющаяся в Советах Ректоров, Советах директоров техникумов, ассоциациях и т.д.;
• дополнительная информация вузов, техникумов, колледжей, ресурсных центров.

Основные потоки данных, характеризующих состояние информатизации образование в регионе, как правило, можно представить в виде схемы (рис. 1).

 

Рисунок 1 – Схема информационного обмена в сфере информатизации регионального образования

Система государственной статистики сегодня, к сожалению, не позволяет решать задачи мониторинга в этой сфере. Сборы данных, инициированные региональными органами управления образованием, не регулярны, не освещают полностью эти процессы. Полученная информация зачастую устаревшая и несопоставимая по регионам. Таким образом, не достигается основная цель мониторинга в системе образования – предоставление информации для поддержки принятия решений, направленных на повышение качества образования и эффективное расходование средств. Автоматизация процесса мониторинга информатизации и ее влияние на качество образования способствует реализации этой цели.

Информация, собранная по методике, разработанной в ИДО НГТУ в рамках проекта «Создание межрегионального сегмента образовательной информационной среды профессионального и общего образования на основе комбинированной инфраструктуры наземных и спутниковых телекоммуникаций» позволила уточнить многие моменты, слабо освещенные в данных, полученных органами государственной статистики [4].

Отслеживание процессов информатизации и ее влияния на качество образования предполагает необходимость реализации мониторинга информационных образовательных ресурсов, мониторинга компетенций в области информационных технологий учащихся и преподавателей и т.д. [5].

Мониторинг, как метод исследования, непосредственно связан с его объектом, субъектом и предметом. Авторы монографии [1] определяют эти понятия следующим образом:

• объектом мониторинга системы образования является система образования, на которую направлены все воздействия;
• субъектами мониторинга развития и качества системы образования являются носители мониторинговых функций в системе. Условно их можно разделить на две группы: тех, кто собирает информацию и тех, кто ее обрабатывает;
• предмет мониторинга системы образования – состояния данной системы в определенные периоды времени и фиксируемые изменения в рамках этой системы, а также динамика изменений.

Предварительное исследование, произведенное на основании работы в межрегиональном проекте «Развитие единой образовательной информационной среды (2001−2005)», а также на основании публикаций [6, 7] показало, что можно классифицировать виды мониторинга по объектам, субъектам мониторинга и свойствам систем мониторинга и накладываемых на них ограничений (табл. 2).

Таблица 2 – Классификация мониторингов по объектам, субъектам и свойствам системы мониторинга и ограничениям на нее

Объект мониторинга	Субъект мониторинга	Свойства системы мониторинга и ее ограничения
Общее среднее образование	Органы государственной статистики Органы государственного управления общим образованием	Облегченный интерфейс Дешевизна Информационная избыточность с целью верификации данных Распределение доступа по регионам …
Начальное профессиональное образование и среднее специальное образование	Органы государственной статистики Органы государственного управления НПО и ССО Совет директоров	Распределение доступа по регионам Распределение доступа по учебным заведениям …
Высшее профессиональное образование	Органы государственной статистики Совет ректоров ВУЗов (внутрикорпоративный мониторинг) Ассоциации ВУЗов Органы государственного управления ВПО	Функции анализа данных Распределение доступа по ВУЗам, по регионам Критериальная вариативность и расширяемость мониторинга …
Все региональное образование	Органы государственной статистики Органы государственного управления образования	Расширенные возможности анализа данных Возможность детализации данных …

2.    Базовая модель мониторинга

Учитывая общность, по сути, всех специализированных программных систем мониторинга, можно полагать, что унификация процесса проектирования и создания программных систем такого рода позволит значительно снизить затраты за счет использования обобщенной схемы и ядра – общей для подобных систем части.

Для реализации унифицированной схемы процесса проектирования и создания программных систем мониторинга, ориентированных на конкретную предметную область предлагается использовать базовую модель мониторинга [4]. Такая модель:

• должна включать цели мониторинга и его задачи, критериальное описание предметной области (показатели и критерии мониторинга), описание иерархии пользователей, основные характеристики процесса проведения мониторинга (распределенность хранения данных, децентрализованный или централизованный сбор данных, уровни авторизации при доступе к первичным и сводным данным и пр.);
• содержит возможные схемы статистической обработки данных, сопровождаемые примерами вероятностно-статистических выводов;
• должна подходить к изучению объекта мониторинга с единых системных позиций, представляя весь процесс мониторинга на всех уровнях;
• может быть представлена как в виде текстового или табличного описания, так и в виде графа.

3.    Механизм моделирования мониторинга

Под механизмом моделирования мониторинга мы понимаем формализованный технологический процесс информационного моделирования различных видов мониторинга, построенный на основе семантического подхода  [4]. Данный механизм позволит создавать специализированные модели мониторинга на основе базовой модели, что упростит проектирование такого рода систем (рис. 2).

Рисунок 2 – Обобщенная схема процесса проектированияспециализированной модели мониторинга

На рисунке 3 схематически представлен процесс построения модели в соответствии с предлагаемым механизмом.

На начальном этапе моделирования идет процесс формирования целей и задач мониторинга. Далее в соответствие с целями и требованиями анализируется предметная область. Затем формируется специализированная модель из типовых фрагментов отдельных составляющих базовой модели мониторинга, выбираемых из сформированного ранее банка данных типовых решений. При необходимости ввести нетиповой (специализированный) фрагмент, специальная опция позволяет расширить данный банк.

 

  Рисунок 3 – Схематическое представлениемеханизма моделирования мониторинга

Предполагаемая программная реализация описанного выше механизма позволит по заданным параметрам предметной области, в соответствие с выбираемыми целями, получать специализированную модель мониторинга. Далее, в соответствии с выработанной моделью, будет реализовано программное обеспечение мониторинга (программная система мониторинга).

Разработка и программная реализация механизма моделирования мониторинга позволит в дальнейшем создавать программные системы мониторинга, основанные на специализированных моделях, построенных по заявленным заказчиками целями мониторинга и требованиям к нему. Решения, заложенные в систему мониторинга «ИНФОРМОС» можно рассматривать в качестве вклада в банк данных типовых решений мониторинга информатизации образования. Важнейшая составляющая такого банка − это набор типовых критериев [4, 8].

4.    Программная система мониторинга

В рамках межрегионального проекта по федеральной целевой программе «Развитие единой образовательной информационной среды (2001−2005)» в ИДО НГТУ была разработана программная система мониторинга «ИНФОРМОС» [2, 8]. Система была успешно апробирована в ноябре 2005 года при использовании разработанной специалистами ИДО НГТУ методики оценки влияния обеспечения доступа сельских школ к телекоммуникационным ресурсам на качество образования [5] на примере 30 школ нескольких регионов СФО. Методика содержит комплекс мониторинговых показателей , основные группы которых представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Пример системы показателей методики оценки влияния обеспечения доступа сельских школ к телекоммуникационным ресурсам на качество образования

Группа	Примеры показателей
Общая характеристика школы	тип школы число преподавателей в школе …
Способ подключения к Интернет	по спутниковому каналу …
Совокупная стоимость оплаты трафика, в том числе по источникам финансирования	оплата трафика из бюджета школы …
Техническая поддержка связи с Интернет	специально выделенный технический персонал учитель информатики …
Обеспеченность школы электронными ресурсами	число компакт-дисков с электронными учебными материалами наличие web-сайта (web-странички) школы в Интернет …
Компетенции преподавателей в ИКТ, повышение квалификации	число преподавателей, имеющих базовый уровень подготовки в ИКТ …

Программная система «ИНФОРМОС» − распределенная, web-ориенти-рованная система, предназначенная для отслеживания и оценки качества и информатизации образования в регионе. Пилотная версия представляет собой систему сбора, обработки данных и поддержки принятия решений.

Программная система является уникальной среди аналогичных систем [9-12 и др.] по ряду признаков (распределенность данных, разграничение прав доступа к информации других регионов и др.). Многие из существующих на сегодняшний день систем и концепций основаны на принципе централизованного хранения данных. Использование же принципа распределенного, децентрализованного хранения позволит обеспечить оптимальное быстродействие, безопасность данных системы и разграничение прав доступа пользователей системы мониторинга информатизации и качества образования в выбранном регионе [8].

При разработке методики оценки влияния обеспечения доступа сельских школ к телекоммуникационным ресурсам на качество образования был сделан вывод о том, что процесс сбора данных должен представлять собой ярусную структуру (рис. 4), что было заложено в программную систему «ИНФОРМОС» [8].

 

Рисунок 4 – Ярусная структура процесса сбора данных

Основная идея такого процесса – сбор нижними ярусами данных, генерирование сводных данных по собранным данным и дополнение их собственными данными текущего яруса. Так, например, собранные данные о школах района агрегируются и составляют сводные данные по школам этого района. Затем они дополняются «собственными» данными района. Далее сводные данные по районам агрегируются на уровне области, где дополняются «собственными» данными области. К примеру, показатель «наличие программы информатизации в области» может заполнить только областной оператор.

На основании такой схемы возможен переход на уровень федерального округа.

При разработке системы с учетом публикаций [1, 6, 7, 13, 14] были выделены основные принципы реализации мониторинга (целостность и непрерывность, оперативность, приоритет управления, соответствие целей мониторинга средствам его организации, научность, прогностичность (нацеленность на прогноз), непротиворечивость и достоверность данных, невысокие затраты на реализацию и проведение мониторинга), на основе которых выработаны следующие требования к программной системе мониторинга «ИНФОРМОС» [8]:

• распределено-ярусный характер сбора и хранения данных;
• хранение данных за длительный промежуток времени;
• возможность реализации различных методик мониторинга;
• высокая скорость работы;
• защищенность информации;
• низкая стоимость используемого программного обеспечения;
• низкая стоимость внедрения системы;
• удобный пользовательский интерфейс.

Для реализации ярусного процесса сбора данных структура системы мониторинга и структура используемой базы данных должны быть модульными. Данный принцип позволит организовать все функционально-логические модули системы (рис. 5):

• модули, обеспечивающие распределенность сбора и хранения данных:
• модуль «Хранилище данных мониторинга», предназначенный для хранения данных мониторинга (пользователи, формы);
• модуль «Сбор информации», представляющий собой средства анкетирования школ, районов, области;
• модули, часть функционала которых является централизованной, а часть – распределенной;
• модуль «Администрирование», предназначенный для работы администратора системы с информацией о пользователях (добавление, удаление, редактирование) и администрирования модуля «Хранилище данных мониторинга»;
• модуль «Обработка и представление данных», необходимый для первичного анализа данных и представления результатов в понятных формах;
• модуль «Получение новых знаний» — модуль, позволяющий комплексно анализировать собранные данные, извлекая из них неявную информацию;
• модуль «Поддержка и принятие управленческих решений», предназначенный для предоставления информации руководителям в различной форме по разного рода запросам.

 

Рисунок 5 – Модули системы мониторинга «ИНФОРМОС»

В связи с конфиденциальностью данных непременным условием является обеспечение достаточного уровня безопасности системы и авторизованного доступа к системе мониторинга, а также распределением привилегий на администрирование данной системы. Необходима также система резервного копирования данных.

Предполагается, что в каждом субъекте федерального округа может быть установлен свой программный модуль системы «ИНФОРМОС» идентичной структуры. Благодаря чему обеспечивается взаимодействие этих модулей. Хранилище данных каждого региона – «черный ящик» для других. К какой информации давать доступ соседним регионам решает руководство региона.

Программная система мониторинга качества и информатизации образования Сибирского федерального округа имеет следующие возможности и характеристики:

• распределенный характер сбора и хранения данных, благодаря чему возможен оперативный сбор данных;
• дружественный интерфейс системы для всех типов пользователей, что позволяет работать с системой пользователям с невысоким уровнем компьютерной грамотности;
• авторизованный доступ к системе и хранимым данным, обеспечивающий возможность выборочной публикации информации;
• упрощенное внедрение в образовательную систему за счет использования стандартизованных средств;
• функциональная вариативность системы, заключающаяся в возможности настройки системы на широкий спектр объектов мониторинга в системе образования;
• возможность расширения системы в пределах Сибирского федерального округа;
• относительно невысокая стоимость системы «ИНФОРМОС», в частности, за счет использования бесплатного программного обеспечения.
• доступные системные требования для работы программной системы.

Система мониторинга информатизации и качества образования «ИНФОРМОС» была успешно апробирована в ноябре 2005 г. в рамках вышеуказанного проекта. В 6 регионах были собраны данные по 30 школам на регион [3]. В Омском государственном университете был проведен анализ всех собранных данных, по результатам которого были получены важные выводы о неравномерности развития процессов информатизации образования. Все школы были классифицированы по уровню информатизации и особенностям учебного процесса в них. Результаты работ опубликованы, в частности, в [14].

Перспективы дальнейшего исследования

В результате проведенных исследований был сделан вывод, что при существовании большого числа видов мониторинга нецелесообразно создавать одну систему, охватывающую всевозможные объекты мониторинга, так же как и создавать с нуля уникальные, специализированные системы. Более перспективным представляется решение, при котором будет проработан общий подход к их созданию и унифицирована схема проектирования систем мониторинга, что позволит снизить затраты на проведение мониторинга системы образования.

Дальнейшее проведение работ, связанных с разработкой и организацией различных видов мониторинга в образовании, позволит решить и ряд таких проблем, как, например, оценка влияния информатизации образования на качество жизни (Г. Б. Паршукова, О. Н. Протасова «Социально-экономические и культурологические исследования влияния информатизации на региональное развитие» − см. в этом же журнале, с. 14-20).

По результатам использования программной системы мониторинга стало ясно, что наполнение базовой модели мониторинга долгосрочная и трудоемкая задача. Для ее решения нужно разработать детальную классификацию видов мониторинга в образовании, а также уточнить методики для различных объектов и предметов мониторинга. Такие методики должны предусматривать, в частности, то, что система мониторинговых показателей должна быть несколько избыточной в целях верификации достоверности и степени информативности данных. Отработка механизмов принятия управленческих решений на основе аналитических данных, полученных по результатам мониторинга, также требует модификации систем сбора, хранения и дальнейшей обработки получаемых данных, для чего необходимо оптимизировать хранилище данных и создать средства, позволяющие проводить глубокий анализ данных по всем уровням образования.

В настоящий момент идет процесс расширения технических, аналитических возможностей системы «ИНФОРМОС», в том числе средств обработки, интеллектуального анализа и представления результирующих данных. А также начаты исследования в направлении программной реализации механизма моделирования мониторинга.

Литература

1. Боровкова Т. И., Морев И. А. Мониторинг развития системы образования. Ч. 1. Теоретические аспекты: Учеб. пособие. – Владивосток: Изд-во Дальневосточ. ун-та, 2004. – 150 с.
2. Казанская О. В. Информационно–аналитическая система мониторинга уровня информатизации образования «Информос» / О. В. Казанская, Д. В. Емелин, А. Ю. Погребняк // Недра Кузбасса. Инновации : тез. докл. 5 всерос. науч.-практ. конф., г. Кемерово, 29–31 янв. 2006 г. – Кемерово, 2006. – С. 183-184.
3. Разработка научно-методического и технологического обеспечения Новосибирского сегмента межрегиональной информационной образовательной среды : отчет о выполнении работ по проекту № ФНЗ–27–05 от 1 нояб. 2005 г. [заключ.] / руководитель: Ю. А. Афанасьев ; отв. исполнитель : В. И. Гужов ; исполнители : О. В. Казанская, С. П. Ильиных, Н. С. Фоменко, Д. В. Емелин, Д. Д. Бочаров, В. М. Козлов. – Новосибирск, 2006. – 211 с.
4. Казанская О. В. Разработка механизма моделирования мониторинга / О. В. Казанская, Д. В. Емелин // Единая образовательная информационная среда: проблемы и пути развития : материалы 5 Всерос. науч.-практ. конф., Томск, 21−23 сент., 2006 г. / М-во образования и науки Рос. Федерации, Ассоц. образоват. и науч. учреждений «Сиб. открытый ун-т», Том. гос. ун-т. – Томск : ООО «Графика», 2006. – Секция 4. Дистанционные образовательные технологии. − С. 99-101 : ил. – Библиогр. : с. 101.
5. Казанская О. В. Методика оценки уровня интеграции высшего профессионального и общего образования в единой образовательной информационной среде / О. В. Казанская, Г. Б. Паршукова // Открытое и дистанц. образование. − Томск, 2006. − № 1. − С. 59-63.
6. Майоров А. Н. Мониторинг в образовании. – СПб, 1998.
7. Матрос Д. Ш., Полев Д. М., Мельникова Н. Н. Управление качеством образования на основе новых информационных технологий и образовательного мониторинга // Школьные технологии. – 1999. № 1, 2. – С. 10.
8. Казанская О. В. Мониторинг информатизации образования как фактор повышения его качества / О. В. Казанская, Д. В. Емелин // Телематика’2006 : тез. докл. 13 Всерос. науч.-метод. конф., Санкт−Петербург, 5−8 июня 2006 г. − СПб., 2006. − Т. 1. Секция A. − С. 112-113.
9. Сергеева Л. М. Автоматизированная поддержка системы сбора и анализа внутрирегиональной информации в системе управления образованием // Информационные технологии в образовании («ИТО−95») : сб. тр. IV междунар. конф.-выставки. – Режим доступа: http://ito.edu.ru/1995/c/sergeeva.html
10. Организация мониторинга региональных образовательных ресурсов / И. А. Новаков, А. М. Дворянкин, О. А. Сычев, Д. А. Давыдов, Г. Г. Геркушенко // Телематика’2003: материалы X всерос. науч.-метод. конф., Санкт-Петербург, 14−17 апр. 2003 г. – Спб., 2003. − Т. 1.
11. Краснов С. А., Щеников В. Н., Дурненко И. И. Построение информационной распределенной системы мониторинга ДО на основе телекоммуникационных технологий // Информационные технологии в образовании («ИТО−2000») : сб. тр. – Режим доступа: http://www.ito.su/2000/III/ 2/234.html
12. Селиверстова И. А. Разработка информационно­аналитической системы для мониторинга качества образовательной деятельности в вузе // Системы управления качеством высшего образования: Материалы третьей междунар. научно­метод. конф. – Воронеж : гос. ун-т, 2003. − С. 109.
13. Шишов С. Е., Кальней В. А. Мониторинг качества образования в школе. – М.: Пед. о-во России, 1999. − 320 с.
14. Тимкин С. Л. Обработка результатов мониторинга качества и информатизации образования сельских школ СФО в 2005 г. с применением методов факторного анализа данных / С. Л. Тимкин, Л. В. Баранова // Открытое и дистанц. образование. − Томск, 2006. − № 1. − С. 64-69.