Definition of the conceptual apparatus FOR The IMPLEMENTATION OF The COMPETENCE approach TO training of technical specialists

Togliatti State University

14 Belorusskaya str., Togliatti, 445667

E-mail: atlel@yandex.ru

Revision submitted 17.10.2012

_____________________________________________________________________

Elena I. Atlyaguzova, candidate of pedagogics, associate professor, Department of automation of Technological Processes and Production, Togliatti State University.

УДК 37.036

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

E-mail: abeilin@mail.ru
Обоснована необходимость креативного мышления у специалистов в области машиностроения и возможность его формирования в процессе курсового проектирования у студентов соответствующих специальностей.
Ключевые слова: креативность, машиностроение, обучение.
В современном мире, пронизанном информационными технологиями, термин «креативность» применяется в основном в рекламе, маркетинге, PR. Нужна ли креативность специалистам, работающим в других областях, например в машиностроении? Попробуем ответить на этот вопрос.

В широком понимании креативность характеризует творческие способности индивида к генерированию принципиально новых, необычных идей, а также к модификации хорошо известных технологических решений.

Исследователь проблемы творчества А.Н. Лук, опираясь на биографии выдающихся ученых, изобретателей, художников и музыкантов, выделяет следующие творческие способности [1]:

– видеть проблему там, где ее не видят другие;

– сворачивать мыслительные операции, заменяя несколько понятий одним и используя все более емкие в информационном отношении символы;

– применять навыки, приобретенные при решении одной задачи, к решению другой;

– воспринимать действительность целиком, не дробя ее на части;

– легко ассоциировать отдаленные понятия;

– вспоминать нужную информацию в нужную минуту;

– гибко мыслить;

– выбирать одну из альтернатив решения проблемы до ее проверки;

– включать вновь воспринятые сведения в уже имеющиеся системы знаний;

– видеть вещи такими, какие они есть, выделять наблюдаемое из того, что привносится интерпретацией;

– легко генерировать идеи;

– иметь творческое воображение;

– дорабатывать детали для совершенствования первоначального замысла.

Результатом креативной деятельности является некий материальный продукт (рекламный видеоролик, узел машины, технология изготовления и т. д.). Его создание осуществляется в процессе, главной составляющей которого является прагматический элемент, то есть изначальное понимание, зачем нужно что-то создавать, для кого нужно что-то создавать, как нужно что-то создавать и, собственно, что именно нужно создавать.

Мерилом креативности может являться время. Это хорошо понимали уже 2000 лет назад. Римский поэт Лукреций Кар в 50-х годах до н. э. писал [2]:

– более 60 лет прошло с момента создания турбовинтовых двигателей НК-12, но никто в мире не смог улучшить их показатели по мощности и удельному расходу топлива;

– созданный в 70-х годах прошлого века жидкостный ракетный двигатель НК 33 оказался востребованным на рубеже XXI века для новых ракетоносителей в России и США, поскольку за эти годы ни одна держава мира не смогла создать двигатели с такими техническими характеристиками.

Появление таких изделий машиностроения означает, что над их созданием трудилось большое количество творческих специалистов (конструкторов, технологов, исследователей), каждый из которых наверняка в процессе работы генерировал не одну креативную идею.

Итак, совершенно очевидно, что для создания креативного продукта, отличающегося длительной новизной, необходимо творческое мышление.

Развитие машиностроительной отрасли России невозможно при отсутствии творчества в процессе создания изделий, соответствующих мировому уровню или превосходящих его, разработки передовых, пионерских технологий обработки, материалов с новыми свойствами. Специалистов для машиностроительной отрасли готовят в СамГТУ по направлению 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». В соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом ВПО [4] область профессиональной деятельности бакалавров включает:

– совокупность средств, способов и методов деятельности, направленных на создание конкурентоспособной машиностроительной продукции, совершенствование национальной технологической среды;

– разработку новых и совершенствование действующих технологических процессов изготовления продукции машиностроительных производств, средств их оснащения;

– создание новых и применение современных средств автоматизации, методов проектирования, математического, физического и компьютерного моделирования технологических процессов и машиностроительных производств и т. д.

В результате успешного освоения программы обучения у выпускника должен быть сформирован комплекс общекультурных и профессиональных компетенций. Почти все профессиональные компетенции в различных областях деятельности (проектно-конструкторской, производственно-технологической, научно-исследовательской и даже организационно-управленческой), перечисленные в стандарте, требуют наличия у выпускника способностей к анализу, отбору и принятию лучших решений, то есть творческого мышления.

Дж. Гилфорд выявил, что творческое мышление характеризуется четырьмя доминирующими особенностями [5]:

– оригинальность, нетривиальность, необычность высказываемых идей, ярко выраженное стремление к интеллектуальной новизне. Творческий человек почти всегда и везде стремится найти свое собственное, отличное от других решение;

– семантическая гибкость, т. е. способность видеть объект под новым углом зрения, обнаруживать его новое использование, расширять его функциональное применение на практике;

– образная адаптивная гибкость, т. е. способность изменить восприятие объекта таким образом, чтобы видеть его новые скрытые от наблюдения стороны;

– семантическая спонтанная гибкость, т. е. способность продублировать разнообразные идеи в неопределенной ситуации, в частности такой, которая не содержит ориентиров для этих идей.

По мнению А. Маслоу, креативность – это творческая направленность, врожденно свойственная всем, но теряемая большинством под воздействием среды [6]. Из этого следует, что в процессе обучения студентов машиностроительных специальностей важно выявить, сохранить и развить творческую компоненту.

К сожалению, в учебном плане подготовки бакалавров по направлению 151900 в СамГТУ отсутствуют дисциплины, непосредственно направленные на выявление и развитие творческого мышления.

Основой одной из таких дисциплин мог бы являться курс «Теория решения изобретательских задач», созданный на базе методики, разработанной Г.С. Альтшуллером [7] и успешно апробированной им и его последователями. В технических отраслях изобретение является авторским креативным продуктом творческого подхода к решению проблемных задач, защищенным охранным документом.

Из всех видов учебной деятельности студента (лекции, лабораторные занятия и т. д.) можно выделить работу по выполнению курсового проекта как имеющую ярко выраженную творческую направленность. В процессе курсового проектирования студенту приходится прорабатывать многовариантное эскизное проектирование, выполнять соответствующие кинематические и прочностные расчеты, анализировать варианты, выбирая в итоге наилучшее решение.

На основе многолетнего опыта работы конструктором на промышленном предприятии, преподавания в СамГТУ и внедрения метода проектов в общеобразовательных школах автором была разработана лестница движения к цели проекта [8].

В результате анализа всего процесса работы над проектом были выделены шесть этапов:

– поисковый;

– подготовительный;

– проектный;

– практический;

– проверочный;

– презентационный.

Поскольку все они начинаются с буквы «П», дадим им условное название 6П.

Каждый этап представляет собой законченную часть работы, позволяющую перейти к следующему этапу. Эти этапы различаются по трудоемкости и длительности, но на каждом из них студент поднимается все выше и выше (рис. 1) по ступенькам знаний и приближается к цели проекта.

Рис. 1. Лестница движения к цели проекта
Под основанием лестницы (по горизонтали) нанесена шкала времени. Длина каждой ступеньки определяется исходя из трудоемкости выполнения каждого этапа. При этом общая длительность работы над проектом не должна превышать заданного периода времени.

На лестнице каждого этапа может быть разное количество ступенек. Например, в поисковом этапе – 3, в подготовительном – 4. Содержание всех этапов работы над проектом представлено в таблице.

В зависимости от цели и темы проекта может меняться содержание некоторых этапов, могут также отсутствовать некоторые из них. Для каждого проекта надо строить свою лестницу, что одновременно позволяет формировать у студента системное мышление. В процессе обучения студент выполняет 9 курсовых проектов и работ. Традиционно тема и основные исходные данные для выполнения задаются руководителем, что означает отсутствие поискового этапа в работе над проектом.

Для студентов, проявивших склонность к научной работе, возможно выполнение исследовательских проектов. Конечно, не каждый студент получит креативный результат, но все они, безусловно, приобретут опыт исследований и выбора пути выхода из научного «тупика». При этом на некоторых этапах возможен возврат к уже, казалось бы, решенным вопросам (см. рис. 1). Например:

– в процессе работы выявлена необходимость проведения дополнительных работ (исследований) и требуется корректировка сроков (без увеличения общих сроков работы);

– результат не соответствует поставленной цели (рис. 2).




Рис. 2. Иллюстрация соответствия ожидаемых результатов проекта
Можно проводить оценку курсового проектирования по результатам презентационного этапа (защиты проекта) или выставить интегральную оценку на основе учета процесса работы студента на каждом этапе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Лук А.Н. Психология творчества. – М.: Наука, 1978. – 127 с.
   
2. 
   Тит Лукреций Кар. О природе вещей / Пер. Ф.А. Петровского. – М.: Художественная литература, 1983. – 384 с.
   
3. 
   Гриценко Е.А. Генеральный конструктор Н.Д. Кузнецов // Наш генерал. – Самара: ОАО СНТК им. Н.Д. Кузнецова, 2001. – 312 с.
   
4. 
   ФГОС ВПО по направлению подготовки 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» / Квалификация (степень) бакалавр. – http://uup.samgtu.ru/node/62.
   
5. 
   Гилфорд Дж. Структурная модель интеллекта // Психология мышления. – М.: Прогресс, 1965. – 532 с.
   
6. 
   Маслоу А.Г. Мотивация и личность. – СПб.: Евразия, 1999. – 478 с.
   
7. 
   Альтшуллер Г.С. Найти идею: Введение в теорию решения изобретательских задач. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-е, 1991. – 224 с.
   
8. 
   Beylin A.B. Assessment of creativity on the basis of project analysis // 4-th Hatter Technology Seminar «Assessing creativity in Technology Education». Abstracts. London, 21…25 November, 2005.
   

В окончательном варианте 13.03.2012

Samara State Technical University

244 Molodogvardeiskaya str., Samara, 443100

E-mail: abeilin@mail.ru

Revision submitted 13.03.2012

445667, г. Тольятти, ул. Белорусская, 14

E-mail: A.Bogdanova@tltsu.ru, 267179@rambler.ru
Предложены математические инструменты для оценки эффективности диагностики и системы управления качеством образования в вузе с использованием современных технологий. При этом сама система менеджмента качества рассмотрена в контексте информационно-коммуникативного пространства вуза.
Ключевые слова: управление качеством образования, информационные технологии, оценка эффективности систем.
В образовании управление качеством обретает все большую важность. В настоящее время в российских вузах находят применение различные варианты организационного исполнения системы управления качеством с применением информационных технологий. Это обусловлено условиями функционирования вузов в разных регионах, влиянием тенденций развития информационных технологий, потребностями и приоритетами конкретных вузов и другими факторами. Создание системы комплексной информатизации управления качеством требует четкого понятийного и терминологического аппарата, поскольку любая наука и методика должна представлять собой набор понятий, связанных друг с другом, являющихся звеньями одной неразрывной цепи.

При проектировании системы управления качеством необходимо выделить ряд критериев, определяющих степень соответствия технической базы задачам, которые ставятся перед системой. Оценке в этом случае подлежат: система управления качеством в вузе в целом; отдельные компоненты системы (информационное, программное, техническое обеспечение); этапы процесса эксплуатации системы (подготовка информации, ее обработка и конвертация, ведение информационных массивов).

Системы управления базами данных (СУБД), а также системы обработки и хранения данных – основа программного обеспечения, которое обычно используется для диагностики и управления качеством образования. Они определяют технологию обработки данных, параметры и способ эксплуатации техники, способствуют снижению затрат и повышению эффективности автоматизированных систем, а также приводят к оптимизации состава задач и скорости их программной проработки за счет средств СУБД, в частности за счет возможности удовлетворять непредусмотренные запросы и решать нефиксированные задачи системы управления качеством в вузе.

Система обработки и хранения данных, рассматриваемая как часть информационно-коммуникативного пространства вуза и одновременно системы управления качеством, должна отвечать следующим требованиям: доступность данных; самостоятельность средств системы при выборе оптимальных для формирования ответа на тот или иной запрос источников данных; поддержка архитектуры «клиент – сервер»; прозрачность информации; обеспечение возможности работы с системой более чем одному пользователю; оптимально комфортный пользовательский интерфейс; многомерность представления данных в системе; минимальная зависимость производительности системы от количества измерений в запросах; поддержка различных способов визуализации данных; наличие необходимых конверторных средств; отсутствие ограничений на число поддерживаемых измерений. При построении системы обработки данных также целесообразно обращать особое внимание на организацию следующих возможностей: системная консолидация; единая система управления; объединение хранилищ данных; объединение различных платформ и др.

Проектирование рационального информационно-коммуникативного пространства вуза и его отдельных подсистем следует рассматривать как задачу принятия решений. Каждая задача такого типа характеризуется наличием ряда целей и нескольких путей достижения этих целей с различной эффективностью их реализации. Эффективность реализации различных вариантов должна быть определена не только качественно, т. е. отвечать ряду требований, о которых говорилось выше, но и количественно, т. е. выражаться с помощью определенных величин. При этом следует рассматривать основные характеристики процессов, в которых задействованы информационные технологии обработки и хранения данных, выделяя обобщенные показатели с последующей их детализацией. К таким показателям можно отнести: экономический эффект от применения новых информационных технологий; капитальные затраты; сроки и стоимость проектирования технологии; эксплуатационные расходы; параметры технической (аппаратной) базы для использования систем; стоимость организации и эксплуатации базы данных (БД) или хранилищ данных; параметры структур хранения и стоимость хранения данных; время доступа к данным и решения функциональных задач пользователей; уровень универсальности БД и входящих в их состав конверторных средств; степень доступности данных; степень защищенности данных в системе; эффективность контроля. Перечисленные критерии количественно отображают соответствие между результатами функционирования системы и поставленными целями. Величина количественного критерия должна прямо зависеть от процесса функционирования системы, давать наглядное представление об одной из целей и иметь сравнительно простой алгоритм расчета. При этом важно иметь возможность приближенной оценки значения критерия по экспериментальным данным.

Быстрота движения информации в информационно-коммуникативном пространстве вуза характеризуется коэффициентом прямоточности документопотока

где Д_к – кратчайший путь движения документа определенного вида;

Д_ф – фактический путь движения данного документа.

В качестве критерия оптимальности представляется возможным выбрать суммарную кратность передач документов по маршрутам их движения [1]

где Т_ц – общая длительность цикла обработки документов;

t_i – время выполнения технологических операций, затрачиваемое на обработку одной единицы информации с учетом подготовительно-заключительного времени;

t_мо – время перерыва между смежными операциями, используемое для контроля и передачи материальных носителей информации к рабочему месту следующей операции;

k₀ – количество операций, выполняемых над материальными носителями информации;

n_мн – количество материальных носителей информации.

Информационный поток характеризует процесс изменения объема информации и ее качественных характеристик:

где q – информационный поток;

dV_и – изменение объема информации;

dt – рассматриваемый период времени.

В свою очередь, объем информации отражает результат изменения и накопления информационного потока:

При оценке общей эффективности информационно-коммуникативного пространства, в частности в отношении системы управления качеством, может быть использована функция овеществления [2]

где T(t) – технологические функции, моделирующие работу отдельных информационных систем пространства. Для их вычисления используется следующая формула [2]:

где Э() – функция текущих эффективных усилий;

L_i() – количество персонала, занятого на операциях обработки информации;

Z_ис() – объем финансовых затрат;

L() – общее количество персонала.

Взвешенную оценку технических параметров эффективности системы управления качеством в информационно-коммуникативном пространстве вуза можно производить по формуле

где В_п – экспертная оценка важности отдельных параметров в баллах;

К_кзп – коэффициент количественных значений показателя.

При анализе системы (в нашем случае в рамках информационно-коммуникативного пространства вуза) необходимо учитывать ее организационную сложность, поэтому при анализе технологии обработки данных в качестве критерия целесообразно применять соотношение «затраты – результат». В качестве результата при этом рассматривается удовлетворение информационных потребностей заказчиков системы управления качеством – администрации вуза (затраты и результат следует выражать при этом в одних и тех же единицах). Тогда критерий оценки вариантов применимых информационных технологий может быть определен величиной

где W – стоимостная оценка получаемого результата;

Z_сум – суммарные затраты на разработку или закупку и функционирование технологии обработки данных, определяемые по формуле

где Z_r – разовые затраты на разработку или закупку, внедрение, отладку технологии и обучение персонала;

Z_a – эксплуатационные затраты, связанные с работой по новой технологии;

Z_m – затраты на модификацию и адаптацию технологии.

В этом случае коэффициент эффективности капитальных вложений можно определить по формуле

Для расчета максимально возможного результата с высокой точностью можно использовать формулу

где L^₁ – стоимостная оценка затрат труда;

e^₃^t – кинетическая компонента, отражающая изменение уровня развития информационных технологий, программного и аппаратного обеспечения;

С – коэффициент пропорциональности;

₁, ₂, ₃ – постоянные коэффициенты эластичности, характеризующие конкретные условия внутренней и внешней среды и уровень научно-технического прогресса;

t – координата во времени;

Z_mr – стоимостная оценка затрат материальных ресурсов, изменение которой во времени определяется функцией [2]

где Inv() – инвестиции в период ;

e^ – взвешенный множитель, показывающий, что инвестиции каждого периода в  раз производительнее инвестиций предшествующего периода.

Прибыль от отдельных элементов системы в общем случае можно записать следующим образом:

где i – номер элемента системы, состоящей из N элементов;

d_i – доходы от внедрения и использования i-го элемента;

Z^ожид_i – ожидаемые расходы;

Z^нп_i – непредвиденные расходы.

В качестве критерия охвата системой информационных процессов внутри вуза можно выделить функцию полноты информатизации процессов обработки и хранения данных

где О_а – область автоматизированной обработки данных;

О_и – вся область обработки информации.

Важным показателем функционирования системы управления качеством с использованием информационных технологий является показатель реактивности, определяющий ее способность реагировать на изменения внешних (появление более совершенных информационных технологий, повышение уровня конкуренции и т. д.) и внутренних (реорганизация организационной структуры вуза, смена или расширение направлений предоставляемых услуг и т. д.) факторов воздействия:

где t_m – реальное время модификации используемых информационных технологий и переподготовки персонала;

t_m.pl – планируемое (требуемое) время модификации используемых информационных технологий и переподготовки персонала.

При этом отношение t_m/t_m.pl представляет собой коэффициент реактивности – планируемости системы К_R/Pl. Если К_R/Pl >1, то система нереактивная, если К_R/Pl <1, то система реактивная, если К_R/Pl =1, то система легко планируемая относительно данной области применения информационных технологий.

Показатель своевременной обработки информации в информационно-коммуникативном пространстве вуза определяется по формуле

,

где t – общее количество значений показателей, обработанных в течение определенного срока;

Δt – количество значений показателей, обработанных за пределами планового срока.

Для определения степени соответствия применяемых информационных технологий задачам, стоящим перед ними в процессе управления качеством образования, можно применить показатели качества функционирования систем.

Обобщенный показатель функционирования системы управления качеством

,

где n – число учитываемых показателей;

J_i – уровень качества функционирования по i-му показателю

,

m_i – коэффициент весомости, учитывающий значимость i-го показателя;

J_проект – проектируемый уровень качества функционирования по i-му показателю;

J_факт – фактический уровень качества функционирования по i-му показателю.

Функционально обобщенный показатель качества функционирования системы управления качеством в вузе можно определить как следующую зависимость [3]:

где U(t) – показатель уровня сложности управления системой;

S(t) – показатель размера системы;

T(t) – показатель действующего системного времени.

Интегральный показатель качества функционирования системы определяется по формуле

,

где Э – экономический эффект от использования комплексной системы информационных технологий;

t₁, t₂– границы рассматриваемого временного интервала.

Все три показателя могут быть определены одним из известных методов: расчетным (вычисление по известным параметрам); социологическим (сбор и анализ мнений фактических и возможных потребителей); экспертным (обращение к специалистам в данной области); комбинаторным (использование различных элементов вышеупомянутых методов).

Наконец, при сравнительном анализе вариантов применяемых информационных технологий следует оценивать и надежность, безотказность функционирования программного и аппаратного обеспечения. Такую оценку можно произвести при помощи показателя адаптивной надежности

где t_o – среднее время между отказами;

t_в – среднее время восстановления.

К_ад характеризует свойство любой системы реализовывать свои функции и применимо к системе управления качеством.

При использовании информационных технологий следует учитывать, что для большинства технических средств надежность подчинена экспоненциальному закону

где t – время работы технического средства.

Зная допустимый уровень надежности R₀, можно определить интервал проведения профилактических мероприятий аппаратного обеспечения:
.

Экономический эффект от внедрения новых информационных технологий в диагностику и управление качеством в вузе предполагает, кроме того, экономию финансовых ресурсов и уменьшение численности персонала, занятого определенными видами работ. При прогнозировании эти величины рассчитываются укрупненно:

где Э_тп – плановая экономия трудоемкости, нормо-ч.;

Ф_рв – реальный плановый фонд рабочего времени, чел.-ч.;

К_вн – коэффициент выполнения норм;

Э_ф – ожидаемый экономический эффект;

– изменение текущих затрат ();

Z_r – капитальные затраты;

K_экв – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности капитальных затрат (выбирается для каждого объекта индивидуально методом экспертных оценок).

Наконец, в качестве обобщенного показателя технико-экономической эффективности системы можно использовать так называемую функцию желательности [4]:

где Kr_i^max – предельное значение критерия Kr_i;

_i – весовой коэффициент, указывающий долевой вклад отдельного критерия в суммарное значение функции желательности w_;

n – количество выделенных критериев.

Для нахождения численных значений _i привлекается информация, полученная либо методом экспертных оценок для анализируемого процесса, либо путем построения функций связей _i (Ř_i) по результатам систематизации информации по определенному классу процессов из различных источников. Эти функции имеют довольно универсальный характер, могут уточняться по мере накопления информации или с изменением шкалы приоритетов при общей оценке технико-экономической эффективности системы управления качеством в информационно-коммуникативном пространстве вуза.

Технологии, обеспечивающие интерактивный доступ к информационным ресурсам, на сегодняшний день развиваются довольно высокими темпами. Технической основой такой тенденции явились новейшие системы связи, передачи информации, объединенные в различные сети. Постоянно расширяются функциональные возможности информационных систем и технологий, обеспечивающие одновременную обработку баз данных с разнообразной структурой, гиперсред и гипертекстовых баз данных. В информационные системы включается все большее количество элементов интеллектуализации. Наличие множества промышленно функционирующих систем хранения и обработки данных большого объема привело к тому, что при формировании информационно-коммуникативного пространства вуза нужно проработать множество вариантов, определив их позитивные и негативные стороны, а также значимость тех или иных параметров применительно к управлению качеством.