Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,674

TRANSITIONAL AND STATIONARY ALGORITHMS SOFTWARE CONTINUAL QUASISTABILITY SYSTEM OF CONTINUOUS EDUCATION IN A BINARY-OPEN INFORMATION SPACE AND COMMUNICATION BASED ON THE MECHANISM OF ROLLBACK

Abramyan G.V. 1 Katasonova G.R. 2
1 Financial University under the Government of the Russian Federation
2 Saint-Petersburg State University of Culture and Art
The article analyzes the concepts and principles to ensure continual quasistability continuous education system (C2QES) in a binary-open information space. The author examines the possibility of automated control C2QES based on modern algorithms and paradigms of information management technologies with rollback mechanism. The article describes the process and the content of C2QES using mathematical concepts, introduced describe the dynamic characteristics of the factors of stability C2QES depending on the time, content and characteristics of its surrounding binary-open information space, analyzed eight transitional and stationary algorithms maintain the effective functioning and stability C2QES. The technology proposed by the authors involves kickbacks flexible transition, return to more sustainable and more efficient for the education system model of the system, based on the critical values of the thresholds that describe the current level of binary-open information space (system status C2QES). Thus, in a traditional ways of continuing education system adds the ability C2QES innovative transitions, including rollback/return jump or suspension of development at all levels of a potentially valid functioning of the system, which optimally contribute to the disclosure of the subjects or the development of learning objects.
standards
continual stability continuous education system
algorithms
information technology management
rollback mechanism
1. Abramjan G.V., Katasonova G.R. Taksonomija, klassifikacija i metodologija analiza celej obuchenija informatike i informacionnym tehnologijam v uslovijah globalizacii obrazovanija // Fundamentalnye issledovanija. 2014. no. 8–7. рр. 1647–1652.
2. Abramjan G.V., Katasonova G.R. Proektirovanie komponentov metodicheskoj sistemy obuchenija studentov informatike i informacionnym tehnologijam v jekonomicheskih vuzah s ispolzovaniem sovremennyh metodologij na osnove informacionnyh tehnologij upravlenija // Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. 2014. no. 4. рр. 49.
3. Abramjan G.V., Katasonova G.R. Integracija i ispolzovanie jelektronnyh i tradicionnyh form obuchenija informatike i informacionnym tehnologijam v jekonomicheskih vuzah s ispolzovaniem informacionnyh tehnologij upravlenija // Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. 2014. no. 5. рр. 1.
4. Katasonova G.R. Sistema formirovanija soderzhanija obuchenija bakalavrov upravlencheskih specialnostej // Innovacionnye informacionnye tehnologii. 2013. T. 1. no. 2. рр. 179–185.
5. Katasonova G.R. Problemy obuchenija informacionnym tehnologijam upravlenija i puti ih reshenija na osnove metodologii metamodelirovanija, servisov i tehnologij otkrytyh sistem // Izvestija Rossijskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta im. A.I. Gercena. 2014. no. 167. рр. 105–114.
6. Kokunov V.A., Sokolov N.E., Metodologija i tehnologija proektirovanija informacionnyh sistem: uchebnoe posobie. SPb., 2014. 31 р.
7. Sokolov N.E. Proektirovanie informacionnyh sistem: uchebnoe posobie. SPb.: Izd-vo «Kopi Shop Oranzh», 2013. 143 р.
8. Sotnikov A.D., Arzumanjan M.Ju. Servis-orientirovannaja model opisanija informacionno-funkcionalnyh vzaimodejstvij predprijatija // Problemy sovremennoj jekonomiki. 2009. no. 2. рр. 125–129.
9. Sotnikov A.D. Strukturno-funkcionalnaja organizacija uslug telemediciny v prikladnyh infokommunikacionnyh sistemah: dis. ... d-ra tehn. nauk. SPb.: Sankt-Peterburgskij gosudarstvennyj universitet telekommunikacij im. M.A. Bonch-Bruevicha, 2007.
10. Fokin R.R., Bogatyrev V.A., Kolesov N.V., Abramjan G.V., Abissova M.A., Berezhnoj L.N., Gorbunov N.P. Kompjuternye tehnologii v nauke i proizvodstve: metodicheskie ukazanija po vypolneniju kursovoj raboty dlja magistratury napravlenija 080100.68 (521600) «Jekonomika» / Sankt-Peterburgskij gosudarstvennyj universitet servisa i jekonomiki, kafedra «Informacionnye tehnologii». SPb., 2009.

Традиционно система непрерывного образования (СНО) рассматривается как комплекс образовательных подсистем (организаций, учебных заведений, организационных форм, содержания и процессов обучения), призванных обеспечить оптимальное функционирование ступеней образования и поступательное развитие знаний, умений и компетенций обучаемых [3, 10].

Между тем непрерывность (поступательность) развития обучаемых на каждой ступени не исключает возможности существования переходных процессов нарушения устойчивости образовательных процессов (фазовой разрывности образовательных функций) на малых временах при относительной континуальности устойчивости ступеней и процессов непрерывного образования на больших временах. В точках разрывов (переходах между образовательными фазами) субъекты и процессы СНО могут частично либо кратковременно терять функциональность образовательных функций, в которых возможна бинарная инициация новых (инновационных) образовательных процессов в открытом информационном пространстве «субъект-объектных» образовательных отношений [8, 9].

Устойчивость современной (СНО) зависит от множества факторов, в том числе требований и показателей соответствия качества функционирования образовательных процессов и программ, которые определяются пороговыми значениями эффективности деятельности образовательных учреждений различного профиля и уровней. Например, в настоящее время пороговые значения устойчивости функционирования учреждений системы дошкольного образования (ДО) могут зависеть от показателей:

1) деятельности контингента воспитанников и трудовых ресурсов;

2) уровня материально-технических ресурсов и финансовых затрат.

Устойчивость функционирования учреждений системы общего образования зависит от показателей качества:

1) функционирования образовательных систем;

2) учебного процесса;

3) результатов обучения;

4) инновационной деятельности (использование информационных технологий, передового опыта педагогической науки и практики) при обучении;

5) материальных вложений в образование;

6) управления образовательными учреждениями.

Устойчивость функционирования учреждений системы высшего образования зависит от пороговых показателей и значений эффективности деятельности образовательной организации:

1) образовательная деятельность;

2) научно-исследовательская деятельность;

3) международная деятельность;

4) финансово-экономическая деятельность;

5) инфраструктура;

6) трудоустройство;

7) контингент студентов.

Между тем еще недавно в СССР и новой России использовались иные критерии оценки качества и устойчивости функционирования учреждений системы высшего профессионального образования, которые зависели от показателей уровней соответствия:

1) подготовки высококвалифицированных специалистов с глубокими теоретическими и необходимыми практическими знаниями по специальности, воспитанных в духе высокой сознательности, патриотизма, дружбы народов и интернационализма, обладающих навыками организации массово-политической и воспитательной работы;

2) уровня подготовки специалистов с учетом требований современного производства, науки, техники, культуры и перспектив их развития;

3) выполнения научно-исследовательских работ, способствующих решению задач коммунистического строительства;

4) создания высококачественных учебников и учебных пособий;

5) подготовки научно-педагогических кадров;

6) повышения квалификации преподавательского состава высших и средних специальных учебных заведений, а также повышения квалификации специалистов с высшим образованием, занятых в соответствующих отраслях народного хозяйства;

7) воспитания у студентов чувства долга и готовности к защите своего Отечества;

8) распространения научных и политических знаний среди населения [4–6].

Однако в настоящее время при оценки качества высшего образования данные критерии не учитываются, но учитываются тенденции, мировой опыт и различные показатели рейтинга вузов (например, Quacquarelli Symonds (QS) World University Rankings): активность и качество научно-исследовательской деятельности, мнение работодателей и карьерный потенциал, преподавание и интернационализация, которые на практике реализуют механизмы соответствия «конкурентоспособности», «рыночности», «рейтинговости» учреждений СНО и их компонентов (процессов, технологий, субъектов и материально-технического обеспечения) [1].

Данная ситуация привела к нарушению устойчивости СНО, которую можно охарактеризовать как глобальный образовательный фазовый переход, приводящий к пересмотру принципов функционирования образовательных и научных учреждений, которые регулируются периодическим (раз в 3–5 лет) внедрением новых образовательных стандартов, что также приводит к нарушению устойчивости и к снижению эффективности деятельности субъектов и объектов образовательных процессов, при отсутствии технологий учета достигнутых ранее результатов (например, в области индексов научного цитирования, Хирша, импакт-фактора, не отраженных в современных оценках деятельность факультетов, кафедр и сотрудников организаций).

Между тем даже устойчиво функционирующий образовательный процесс или успешный обучаемый организационно не могут непрерывно находиться в активном режиме развития, обучения, преподавания (например, активность деятельности преподавателей и обучаемых регулируется учебным графиком, расписанием, каникулами, отпуском, больничным, перерывами для отдыха и т.д.). Таким образом, об устойчивости непрерывности развития СНО можно говорить лишь условно, учитывая временные характеристики учебных периодов как системы переходных процессов нарушения континуальной устойчивости образовательных состояний с учетом математических характеристик разделенности (квантованности) системы образования на фрагменты – модули с периодическими переходами (частотными разрывами) [7]. Фазовая разрывность образовательных состояний с точки зрения временных характеристик должна рассматриваться как величина относительная, а континуальная квазиустойчивость СНО (К2СНО), по нашему мнению, обеспечивается переходными и стационарными алгоритмами и бинарными связями-переходами (переходными процессами) поддержки функционирования К2СНО в открытых информационных пространствах «субъект-объектных» образовательных отношений [8, 9].

Для наиболее точного описания процессов и содержания системы К2СНО воспользуемся математическими показателями, понятиями и характеристиками:

1) устойчивость в соответствии с теорией Ляпунова;

2) функция распределения – вероятность превышения установленных пороговых значений параметров состояния образовательных систем;

3) плотность распределения, математическое ожидание, асимметрия и дисперсия длительности переходов содержания и длин квазиустойчивых уровней.

Нарушение содержания К2СНО, по нашему мнению, происходит в показателях качества функционирования образовательных процессов и программ (например, в области высшего образования – образовательная деятельность – научно-исследовательская деятельность – международная деятельность – финансово-экономическая деятельность – инфраструктура – трудоустройство – контингент студентов) по следующим составляющим:

1) субъект (объект) обучения как элемент К2СНО;

2) структура образовательного процесса или программы;

3) способ взаимодействия и связей между элементами К2СНО;

4) процесс или программа как функция изменения К2СНО во времени;

5) функция процесса или программы как возможность активности элемента К2СНО;

6) состояние процесса или программы как текущая характеристика свойств и качеств объектов К2СНО.

Показателями, приводящими к дестабилизации и нарушению (проблемам) содержания и процессы К2СНО с точки зрения внешних и внутренних факторов, являются: Болонский процесс, нестабильность глобальных экономических процессов и рынков, масштабное слияние и оптимизация вузов. Устойчивость К2СНО в этих условиях может обеспечиваться алгоритмами поддержки устойчивых уровней с учетом пороговых значений уровневой квазиустойчивости, а также положительных/отрицательных прямых/обратных связей процессов и содержания текущих уровней с процессами и содержанием ранних, но более устойчивых уровней эффективного функционирования К2СНО, предшествующих текущему, допуская возможность инициации отката (перехода-возврата) для обеспечения устойчивости пороговых значений пространства эффективной деятельности образовательной организации по отношению к имеющимся на данный момент неустойчивостям (проблемам):

1) алгоритмов управления с точки зрения традиционных и современных парадигм программирования;

2) социально-экономических алгоритмов – технологии управления образовательными системами и процессами;

3) психолого-социальных и гуманитарных концепций, теорий и парадигм управления образовательными системами и процессами;

4) информационных алгоритмов – технологий управления [2].

В статье авторами рассматриваются возможности автоматизированного управления К2СНО на основе современных парадигм алгоритмизации и информационных технологий управления в условиях бинарно-открытого информационного пространства и связей на основе механизмов откатов. Для этого рассмотрим факторы зависимости устойчивости К2СНО от времени, содержания и характеристик окружающего ее бинарно-открытого информационного пространства, для описания которых будут введены динамические характеристики:

1) объем информационного пространства, равный произведению площади эффективного функционирования СКО (V = π r2 h);

2) крутизна периода перехода и изменения уровня содержания системы;

3) площадь изменения устойчивого и переходного состояния, а также характеристик связей-переходов между К2СНО – зонами большего/меньшего уровня.

Данный подход предполагает, что переходные и стационарные алгоритмы устойчивости К2СНО будут поддерживать эффективное функционирование и развитие по следующим функциям и направлениям:

1. Императивно-процедурные алгоритмы поддержки устойчивости К2СНО обеспечивают функционирование системы в стационарном режиме. Алгоритмы содержат блоки типовых действий, процедуры и функции стабилизации уровня К2СНО, что позволит обеспечить более высокий (абстрактный) уровень управления, уменьшить зависимость от внутренних и внешних факторов, обеспечить более широкую совместимость за счет процессов абстрагирования от конкретного содержания и деталей образовательных процессов. При этом инструкции-директивы алгоритмов управления устойчивыми состояниями соответствуют последовательностям нескольких типовых и стандартных инструкций или команд, которые реализуют низкоуровневые механизмы откатов; кроме того, алгоритмы и механизм их идентификации предусматривают возможность их повторного использования. Таким образом, алгоритмы управления устойчивостью К2СНО реализуются процедурами-функциями регулирования и упорядочения системы, реализующими следующие преимущества:

1) повышается и унифицируется содержательная значимость команд и директив;

2) повышается производительность труда субъектов К2СНО.

Однако данный алгоритм имеет и недостатки:

1) большие трудозатраты на переподготовку субъектов К2СНО;

2) меньшая эффективность содержательной значимости команд и директив.

2. Структурно-модульные алгоритмы поддержки устойчивости К2СНО (переходные) обеспечивают функционирование образовательной системы в режиме декомпозиции задач, процессов или содержания на более мелкие элементы (например, подпроцессы а затем на алгоритмы-процедуры, реализующие данные подпроцессы с использованием структурных схем), подлежащие обязательному исполнению.

3. Декларативные алгоритмы поддержки устойчивости К2СНО (переходные) – содержат:

а) директивы-описания действий, которые необходимо осуществить в К2СНО для достижения более простых образовательных процедур (например, верификации и аттестации образовательных программ); использования методов математической формализации К2СНО с повышенной степенью абстракции для описания образовательных процедур и процессов;

б) директивы-процедуры стабилизации образовательной системы, которые не являются набором команд и инструкций императивно-процедурных алгоритмов, но являются:

1) описанием директив-действий, которые необходимо осуществить в процессе перехода и самоорганизации образовательной системы;

2) абстрактно-обобщенных директив – образовательных процедур.

Однако при использовании абстрактно-декларативных алгоритмов управления К2СНО могут возникнуть трудности:

1) сложность эффективной реализации директив-процедур и директив-действий в образовательной системе;

2) отсутствие фундаментальных и методологических абстрактно-декларативных теорий управления образовательными системами;

3) необходимость значительных трудозатрат на обучение субъектов СНО;

4) недостаточно высокая эффективность содержательной значимости команд-директив, что не позволяет в настоящее время субъектам СНО создавать и реализовать эффективные декларативные алгоритмы поддержки устойчивости процессов и технологий, но поддерживать непрерывный процесс генерации и обработки «информационного мусора» – бесполезной и зачастую даже вредной для СНО информации, например устаревающих программ, РУПов, УМК, портфолио, сайтов, отчетов и др.

4. Функциональные алгоритмы поддержки устойчивости К2СНО (переходные) описываются зависимостями, аргументами которых могут быть в том числе и функции. Данные алгоритмы частично поддерживают концепции автоматизированного управления процессами и содержанием К2СНО, однако при этом обеспечивается относительная простота повторного использования функций-фрагментов процедур и алгоритмов управления при проектировании и генерации содержания (например, создания учебных программ, РУПов, УМК, портфолио, сайтов, отчетов и др., при этом субъекты – администрация, учебно-вспомогательный персонал, ППС – могут использовать, обрабатывать и хранить «информационный мусор» или продукты плагиата), но тем самым реализуется расширенная поддержка функций параметрического управления процессами и характеристиками-аргументами субъектов и объектов К2СНО на основе принципов параметрического полиморфизма. Для этого используются алгоритмы и методология функционального подхода к управлению на основе использования средств моделирования процессов и содержания К2СНО как элемента системы искусственного интеллекта. К преимуществам данных алгоритмов относятся:

1) абстрагирование процессов и содержания К2СНО от традиционных систем представления образовательных данных;

2) прозрачность-открытость реализации рекурсивно-автоматизированных функций поддержки К2СНО;

3) удобство обработки входных и выходных образовательных данных на основе моделирования линейных и иерархических систем классификации образовательных данных.

К недостаткам алгоритмов относятся: нелинейность структур К2СНО (например, образовательных программ и относительно низкая эффективность ручных управленческих процедур).

5. Логические алгоритмы поддержки устойчивости К2СНО (стационарные) характеризуются совокупностью описания правил и логических установок, выводов, высказываний с описанием причин и следствий образовательных процессов и процедур. К преимуществам алгоритмов относятся:

1) высокий уровень абстракции описания управленческих образовательных процедур;

2) удобство описания логики поведения субъектов СНО;

3) возможность создания и использования на их основе эффективных экспертных образовательных систем;

4) возможность реализации механизмов откатов образовательных процессов, содержания, технологий, а в некоторых случаях даже и методологий поддержки устойчивости функционирования СНО.

Использование логических алгоритмов с механизмом откатов предполагает возможность гибкого перехода к более устойчивым, но более эффективным для данной образовательной системы моделям функционирования СНО. Например, организация или учреждение получает возможность использовать стандарты 1, 2, 3, 3+ поколения в зависимости от ситуации на рынке услуг, требований органов управления, запросов общества, самостоятельно определяя порядок и сроки действия стандартов.

6. Объектно-ориентированные алгоритмы поддержки устойчивости К2СНО (стационарные) характеризуются методами описания содержания и процессов образования в СНО на основе описания образовательных объектов, совокупностей, процессов, знаний и отношений между ними, а также способов взаимодействия с ними на основе принципов событийной ориентированности, описанием субъектов СНО как объектов, их качеств-атрибутов, совокупностей свойств-классов, отношений между ними, способов их взаимодействия и операций над объектами как методов СНО. Механизм наследования образовательных атрибутов и методов позволяет построить адаптивное содержание образования на основе базовых конструкций разделов содержания при поддержке алгоритмов обработки образовательных событий, которые изменяют атрибуты объектов СНО и моделируют их взаимодействие в образовательной системе. Тем самым будет достигаться более высокий уровень абстракции и возможность повторного использования содержания и методов описания обработки образовательных объектов, однако при этом возможно появление сложности в управлении, контроле и верификации образовательных объектов и процессов.

7. Сценарно-скриптовые алгоритмы поддержки устойчивости К2СНО (переходные) характеризуются совокупностью (кейсом) описаний возможных сценариев развития СНО. Например, образовательными кейсами формирования содержания образования, выбор которого инициируется различными организационно-управленческими решениями, приводящими к изменению состояния системы, например, преодоления критической точки невозврата устойчивого состояния с изменением атрибутов или ограниченностью доступных ресурсов СНО. Это позволяет достигнуть более высокой степени абстракции и переносимости процессов и содержания СНО, возможности повторного их использования, совместимости с альтернативными методологиями обеспечения устойчивости СНО. Однако при этом возможно появление проблем в ресурсном контроле и управлении сценариями.

8. Компонентно-интегративные алгоритмы поддержки устойчивости К2СНО (стационарные) основаны на комбинированных подходах:

1) возможности оперативного проектирования образовательных процессов и содержания СНО в условиях бинарно-открытого информационного пространства, реализованного, например, на основе глобальной среды Интернет;

2) разработке, представлений и описании нелинейных процессов и содержания СНО;

3) гибкой интеграции процессов и содержания СНО с учетом доступных ресурсов;

4) представлении процессов и содержания СНО как сервиса;

5) обеспечения достаточного уровня безопасности СНО.

На практике реализация эффективной работы алгоритмов предполагает использование механизмов откатов, которые допускают возможность возврата к функционированию в более ранние состояния (пространства) СНО, опираясь на критические значения пороговых показателей, описывающих текущий уровень бинарно-открытого информационного пространства (состояния системы К2СНО) с учетом возможностей:

1) возврата к текущему уровню функционирования в случае, если происходит превышение значений образовательных параметров в пространстве эффективного функционирования, но не происходит превышение критического среднего значения образовательных параметров в пространстве допустимого функционирования. Это в свою очередь обеспечивается активацией отрицательных связей как между внутренними, так и между внутренними и внешними элементами образовательного пространства – текущего уровня К2СНО на основе алгоритмов 1, 2, 5, 6, 8;

2) бинарный переход-возврат осуществляется к соседним уровням, если происходит превышение критического среднего значения параметров в пространстве допустимого функционирования, а алгоритмы первого типа уже не могут обеспечить стабилизацию значений параметров в пространстве допустимого функционирования – данные процессы обеспечиваются активацией положительных связей как между внутренними, так и между внутренними и внешними элементами пространства данного уровня К2СНО на основе алгоритмов 2, 3, 4, 7. При этом допускаются две возможности переходов: с уровня с большим уровнем квазиустойчивости на уровень с меньшим уровнем квазиустойчивости и наоборот.

На практике механизмы откатов допускают возможность переходов/возвращения субъектов и объектов К2СНО в условия действия более ранних состояний, например в условия действия ранних стандартов, методик, содержания образования, целей, средств и уровней функционирования/управления, соответствующих периодам наиболее результативных образовательных услуг. Таким образом, в условиях К2СНО к традиционным направлениям развития, которые предполагают, что субъекты и объекты К2СНО потенциально развиваются в основном в направлении усовершенствования функций и возможностей, добавляются возможности инновационных переходов. в том числе отката/возврата, скачка или приостановки развития на всех потенциально допустимых уровнях функционирования системы, которые наиболее оптимально способствуют раскрытию субъектов или развитию объектов обучения.

Выводы . Технология инициации отката включает следующие этапы:

1) выявление периодов наименее результативных квазиустойчивых достижений, состояний, факторов и связей;

2) выявление наименее результативных процессов, состояний, содержания и связей на каждом из этих периодов К2СНО, не соответствующих внешним и внутренним нормативным требованиям;

3) разработку механизмов перехода элементов СКО (стандарты, методики, содержание образования, цели, средства и др.) на более устойчивые уровни функционирования, соответствующие периодам наиболее результативных образовательных услуг;

4) функционирование элементов СКО на переходных процессах и в устойчивом режиме.

Рецензенты:

Сотников А.Д., д.т.н., профессор кафедры «Информационные технологии в экономике», Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, г. Санкт-Петербург;

Фокин Р.Р., д.п.н., профессор кафедры «Бизнес-информатика», Санкт-Петербургский филиал, Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации, г. Санкт-Петербург.