Д.т.н., профессор Пиявский С. А., к.т.н., доцент Козлов В. В.,
магистрант Шаталов Р. Б.
Самарский государственный архитектурно-строительный
университет,
Россия, Самара
Комплекс программных
модулей для информационной системы мониторинга взаимодействия университетов и
общеобразовательных организаций России, ориентированных на развитие общей одаренности
учащихся старших классов
Настоящая
работа выполнятся в соответствии с договором между ООО «ЭкоДоминанта» и ФГБОУ
ВПО Самарский государственный архитектурно-строительный университет в рамках
Государственного контракта Минобрнауки РФ «Программа и сетевой график
проведения мониторинга реализации проектов в 2011-2012 гг., направленных на
формирование системы взаимодействия университетов и учреждений общего образования
по реализации общеобразовательных программ старшей школы, ориентированных на
развитие одаренности у детей и подростков».
Разработаны
функциональные модули обработки данных от пользователей и База данных,
позволяющая хранить ежедневно поступающую информацию. Все это внедрено в
действующую систему мониторинга. В результате этой системой пользуется около 2000
различных пользователей из 49 регионов РФ, более 350
общеобразовательных учреждений, 50 университетов, 1522
учащихся. Помимо разработки, автор обеспечивает ее эксплуатацию в качестве
технической поддержки. Количество удовлетворенных обращений пользователей – 85.
Система мониторинга была введена в действие с 1.09.2012 и успешно
функционирует на данное время.
Задача
работы с одаренной молодежью очень важная. Однако события последнего времени:
·
утверждение
Президентом РФ 3.04.12 «Концепции общенациональной системы выявления и развития
молодых талантов» [1],
·
утверждение
Президентом РФ 7.05.12 Указа «О мерах по реализации государственной политики в
области образования и науки»
·
ввод
в действие 2.06.12 Федерального государственного образовательного стандарта
среднего (полного) общего образования
создают предпосылки и
одновременно требуют перевести эту работу на более высокий уровень. Базируясь
на выполняемых проектах ФЦПРО, необходимо перейти к формированию в стране в
течение 2013-2015 годов ЦЕЛОСТНОЙ СИСТЕМЫ РАБОТЫ С ОДАРЕННЫМИ СТАРШИМИ
ШКОЛЬНИКАМ.
Федеральная
целевая программа развития образования на 2011- 2015 годы (далее ФЦПРО) по
обеспечению формирования системы взаимодействия университетов и учреждений
общего образования по реализации общеобразовательных программ старшей школы,
ориентированных на развитие одаренных детей, предусмотренных в рамках
мероприятия 2. «Распространение на всей территории Российской Федерации
современных моделей успешной социализации детей», подмероприятия 2.2. «Создание,
основанной на информационно-коммуникационных технологиях, системы управления
качеством образования, обеспечивающей доступ к образовательным услугам и
сервисам», задачи 1 «Модернизация общего и дошкольного образования как
института социального развития» ФЦПРО (номер открытого конкурса: 02.02–023–п–Ф-
282).
Министерством
образования и науки России была поставлена задача - разработать информационную
систему мониторинга, которая должна обеспечить
контроль выполнения заданий госконтрактов, а также отображать
взаимодействие университетов-исполнителей с общеобразовательными учреждениями
по тематике проектов ФЦПРО.
Шаталов Р.
Б. был приглашен в качестве одного из двух участников рабочей группы, которые
обеспечили разработку программного обеспечения системы мониторинга и
техподдержку эксплуатации системы.
Научная новизна работы – при обработке
полученной информации нужно упорядочивать объекты, эффективность которых
оценивается вектором критериев – это субъекты РФ, общеобразовательные
учреждения и университеты.
Целью данной работы является увязание в единый
целостный процесс развитие одаренной молодежи, а также:
1) выявление одаренных
учащихся и их ОУ;
2) установление связи общеобразовательное
учреждение – университет;
3) активное сопровождение
учащегося (в плане его научно – исследовательской работы);
4) представление этих работ
на Всероссийские конкурсы и конференции, а также их независимая объективная
оценка;
5) дифференциация различных
форм поддержки одаренной молодежи в зависимости от ее успехов.
В
этой цепочке много задействованных лиц и организаций. Поэтому, основная цель работы – обеспечить их взаимное
оперативное информирование, чтобы они могли эффективно работать.
Методика ранжирования объектов
мониторинга
В системе
мониторинга предусмотрено ранжирование органов, осуществляющих государственное
управление образованием в субъектах РФ, по факторам, благоприятствующим работе
с одаренной молодежью, активности и результативности этой работы, а также общеобразовательных учреждений и
университетов по их активности в работе с одаренной молодежью, включая
взаимодействие между ними.
При этом
возникает задача комплексной оценки эффективности функционирования этих
объектов по целому ряду признаков и проведение исследований на этой основе.
Для
комплексной оценки факторов, благоприятствующих организации работы с
одаренной молодежью в субъектах РФ, учитываются следующие показатели:
·
количество
учащихся 8 - 10 классов, имеющих тему индивидуального проекта;
·
количество
учащихся 8-10 классов, представленных для выполнения индивидуальных проектов исследовательской направленности в
2012 году;
·
количество
общеобразовательных учреждений, зарегистрировавшихся в системе мониторинга в
2012 году;
·
количество
учителей и руководителей общеобразовательных учреждений, зарегистрировавшихся в
системе мониторинга в 2011 году;
·
количество
преподавателей и руководителей вузов, зарегистрировавшихся в системе
мониторинга в 2011 году;
·
орган
управления образованием региона представил список рекомендованных ОУ или
учащихся в 2012 году;
·
ответственный
за мониторинг перерегистрирован на 2012 год.
Для комплексной оценки активности
в работе с одаренными учащимися в рамках ФЦПРО учитываются следующие
показатели:
·
количество
учащихся 8 - 10 классов, имеющих тему индивидуального проекта;
·
количество
учащихся 8-10 классов, представленных для выполнения индивидуальных проектов исследовательской направленности в
2012 году;
·
количество
общеобразовательных учреждений, зарегистрировавшихся в системе мониторинга в
2012 году;
·
количество
учителей и руководителей общеобразовательных учреждений, зарегистрировавшихся в
системе мониторинга в 2011 году;
·
количество
преподавателей и руководителей вузов, зарегистрировавшихся в системе
мониторинга в 2011 году;
·
орган
управления образованием региона представил список рекомендованных ОУ или
учащихся в 2012 году;
·
ответственный
за мониторинг перерегистрирован на 2012 год
Необходимо
было:
1) Из существующих методов
многокритериальной оценки объектов выбрать метод, который позволил бы
рассчитать комплексную оценку эффективности каждого объекта по этим
показателям, при этом был бы достаточно авторитетным и понятным для лиц,
которые будут пользоваться этими оценками;
2) В рамках этого метода
обосновать политику выбора, адекватную задачам мониторинга.
В качестве
наиболее рационального метода многокритериальной оценки нами был принят метод
ПРИНН (разработан Пиявским С. А.).
В методе ПРИНН предлагается использовать типовой
набор функций полезности, который наилучшим образом, то есть с минимальной
гарантированной погрешностью представляет все допустимые функции полезности. Также
функция полезности называется функцией предпочтения.
В методе ПРИНН построена итеративная процедура
согласования оценок, полученных при различных функциях предпочтения. В системе
мониторинга мы использовали упрощенный метод ПРИНН, в котором результирующая
комплексная характеристика подсчитывается по следующей формуле:
,
где n –
количество показателей, 
– нормированное
значение i-го показателя, а вектор 
– так называемая
политика выбора, показывающая, к какой группе значимости (обычная 
, важная
, наиболее важная 
и т. д.) относится i-ый
показатель.
Таким образом,
потребовалось обосновать политику выбора в отношении каждой отдельной задачи
ранжирования объектов [2]. Эти политики приведены далее.
·
Индекс результативности работы с одаренной
молодежью в субъекте РФ – общее количество учащихся, проживающих в субъекте РФ,
успехи которых отмечены на Всероссийском уровне, отнесенное к максимальному
значению среди субъектов РФ (г. Москва), в процентах. Уровни
результативности определены в зависимости от индекса результативности следующим
образом: если индекс результативности ниже 3% - низкий: от 3% до 5% - ниже
среднего; от 5% до 15% - средний; от 15% до 20% - выше среднего; свыше 20% -
высокий;
·
Индекс активности каждого субъекта РФ по
работе с одаренной молодежью подсчитывается следующим образом. Для каждого
показателя вычисляется относительная величина, отнесенная к максимальному
значению среди всех субъектов РФ. Затем вычисляется средневзвешенное полученных
относительных значений по всем показателям. При этом показатели разделены на
группы различной важности. Наиболее важными являются показатели: количество
учащихся 8 - 10 классов, имеющих тему индивидуального проекта, количество
учащихся 8 - 10 классов, представленных для выполнения индивидуальных проектов
исследовательской направленности в 2012 году, количество общеобразовательных
учреждений, зарегистрировавшихся в системе мониторинга в 2012 году. Вторую по
важности группу составляют показатели: количество учителей и руководителей
общеобразовательных учреждений, зарегистрировавшихся в системе мониторинга в
2011 году, количество преподавателей и руководителей вузов,
зарегистрировавшихся в системе мониторинга в 2011 году. И следующую за ней
группу – показатели: орган управления образованием региона представил список
рекомендованных ОУ или учащихся в 2012 году и ответственный за мониторинг
перерегистрирован на 2012 год. Отношение весовых коэффициентов между двумя
соседними группами показателей принято равным трем (в соответствии с
используемыми при принятии многокритериальных решений методом аналитической
иерархии (Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений, М., Логос, 2000. - 295
с.) и методом ПРИНН (Пиявский С.А. Управляемое развитие научных способностей
молодежи. - М.: Академия наук о Земле, 2001. - 109 с., пункт 3.4). Уровни активности
определены в зависимости от индекса активности следующим образом: если индекс
активности ниже 1% - низкий: от 1% до 6% - ниже среднего; от 6% до 15% -
средний; от 15% до 20% - выше среднего; свыше 20% - высокий.
·
Индекс взаимодействия университетов
(приложение 1 «Результаты взаимодействия общеобразовательных учреждений с
университетами», приложение 2 «Результаты взаимодействия университетов с
общеобразовательными учреждениями») с общеобразовательным учреждением
рассчитывается следующим образом: учитываются университеты, взаимодействие с
которыми общеобразовательному учреждению удалось к текущему моменту установить.
Это выражается в том, что общеобразовательное учреждение характеризует уровень
взаимодействия в прошедшем месяце как "хорошее", "среднее"
или "практически отсутствует". В соответствии с этими оценками
присваиваются баллы 5, 3 или 1. Эти баллы суммируются по всем взаимодействующим
университетам. Индекс рассчитывается как процент, который составляет этот
суммарный балл от максимально возможного балла, при котором взаимодействие с
каждым университетом оценивается как хорошее. Важно иметь в виду, что данный
индекс характеризует в большей степени активность не общеобразовательного
учреждения, а взаимодействующих с ним университетов.
·
Индекс
благоприятствующих факторов в организации работы с одаренной молодежью в субъекте РФ
подсчитывается следующим образом. Для каждого показателя вычисляется
относительная величина, отнесенная к максимальному значению среди всех
субъектов РФ. Затем вычисляется средневзвешенное полученных относительных
значений по всем показателям. При этом показатели разделены на группы различной
важности. Наиболее важными являются показатели: Количество студентов вузов на
100 человек населения, Количество ПЭВМ на 100 учащихся. К следующей по важности
группе относится показатель «Удельный вес городского населения в общей
численности населении» и к следующей за ней группе – показатель «Среднедушевые
денежные доходы (в месяц)». Отношение весовых коэффициентов между двумя соседними
группами показателей принято равным трем (в соответствии с используемыми при
принятии многокритериальных решений методом аналитической иерархии (Ларичев
О.И. Теория и методы принятия решений, М., Логос, 2000. - 295 с.) и методом
ПРИНН (Пиявский С.А. Управляемое развитие научных способностей молодежи. - М.:
Академия наук о Земле, 2001. - 109 с., пункт 3.4). Уровни благоприятствующих
факторов определены в зависимости от индекса благоприятствующих факторов
следующим образом: если индекс до 30% - ниже среднего; от 30% до 50% - средний;
от 50% до 60% - выше среднего; свыше 60% - высокий.
Разработка
описанной методики позволила провести сопоставительное исследование состояния
дел в регионах РФ по работе с одаренной молодежью в рамках ФЦПРО.
Разработка программного продукта
Описание серверной части
Серверная часть представляет собой
модули, написанные на языке C++ (с использованием qt [8] библиотек), которые работают по технологии, похожей на CGI [9].
Основная часть модулей – прием и
обработка запросов от клиента и возврат ответа в JSON [7] формате. Работающий модуль не держится долго в
оперативной памяти. Его основная задача – запуск, принятие данных (параметров),
их обработка, возврат ответа клиенту и, соответственно закрытие самого модуля
(приложения). Можно сказать, что при таком подходе, утечка памяти сервера
крайне минимальна. Модуль может обращаться не только к основным файлам и папкам
сервера (по такой схеме разработана страница «Общие материалы», именно которую
формирует один из серверных модулей -
рисунок 1), но и к Базе данных. Так как web сервер самостоятельно разработанный, поэтому раздел «Общие
материалы» - отдельный серверный модуль, который при каждом обращении клиента
просматривает отдельную папку на сервере, выбирает файлы, подходящие по фильтру
и выводит названия файлов на экран, при этом, сохраняя общий дизайн страниц,
делает гиперссылки на найденные файлы. Также из любого модуля имеется
возможность проверки авторизации подключенного клиента. Таким образом, можно
сказать, что страница «Общие материалы» полностью формируется на сервере
(серверным модулем), после чего выдается клиенту в виде html кода.
Еще одним серверным приложением является
приложение, которое постоянно «висит» в памяти и делает запрос каждые 15 минут
на получение количества пользователей на сайте, а именно – количество
одновременно открытых сессий и сохраняет полученный результат в отдельной Базе
данных.
На данный момент общее
количество функционирующих модулей - 4. В таблице 1 приведена таблица с
описанием разработанных модулей.
Таблица 1. Описание разработанных модулей
|
№ |
Название модуля |
Пояснение |
|
1 |
getFilesFromDirectory |
Вывод документов, размещенных в разделе «Общие материалы» |
|
2 |
schoolsInteraction |
Установка и разрушение связи общеобразовательное
учреждение – университет |
|
3 |
monitoringResults |
Все разделы результаты мониторинга |
|
4 |
enterInfo |
Ввод информации исполнителями госконтрактов |
А также есть еще один
«невидимый» модуль, который постоянно «висит» в памяти сервера. Его задача
заключается в том, что каждые 15 минут он посылает запрос серверу на получение
количества активных сессий в данный момент. Эти данные сохраняются в отдельную
БД.
Рисунок 1. Модуль для страницы «Общие материалы»
Основа всех страниц –
это дизайн, разработанный по современным технологиям (использование div – контейнеров) с подключение каскадных стилей CSS. В разметках таблиц на страницах применяется одно из
свойств технологии html 5 [5] – contenteditable. Это свойство дает
возможность пользователю вводить данные прямо в таблицу на странице без
использования для этого разработчиками полей для ввода. Соответственно, удобно,
например, циклически, получать введенные пользователем данные.
Основной технологией обеспечения
взаимодействия клиента с системой является AJAX-технология [6] с использованием GET запросов. На основе синхронных запросов, посылаемых
клиентом серверу сделаны все страницы. Таким образом проверяется состояние
авторизации (авторизован ли пользователь, или это просто гость системы). Многие
разделы сайта подразумевают то, что пользователь, чтобы увидеть необходимую
информацию, должен быть авторизован.
Все основные таблицы и формы рисуются при
помощи клиентского языка программирования JavaScript. После всех проделанных действий, а также, получения данных
от сервера, результат выводится на экран в один из подготовленных стилями и
разметкой «контейнеров». После этого, пользователь может вносить какие либо
данные и сохранять.
Одним из примеров интерактивного
взаимодействия системы с пользователем является страница «Ввод информации о
связи общеобразовательных учреждений с университетами». Пользователь
(ответственный от ОУ) выбирает один из университетов, с которым будет
взаимодействовать его общеобразовательное учреждение. После этого, внизу
страницы появляется уведомление о выбранной связи. После чего пользователь
сохраняет данные путем прохождения по ссылке «Принять». Также на данной
странице есть возможность «Разрушить» связь. Все действия пользователя сразу же
фиксируются в Базе данных.
Еще одним примеров взаимодействия служит
страница «Результаты выполнения проектов» (рисунок 2). Пользователь выбирает
интересующую организацию – исполнителя госконтракта, выбирает проект, формы
взаимодействия, академическое направление и т. п.. После чего, получает отчет
именно по тем фильтрам, которые он выбрал. Если пользователь ничего не выбрал в
фильтре, то система выдаст ему все имеющиеся результаты. Также у пользователя
есть возможность увидеть только завершенные результаты.
Рисунок 2. Результаты выполнения проектов
Внедрение комплекса программных
модулей
Данный
комплекс был внедрен в работу с 1 сентября 2012 года и успешно функционирует на
сегодняшний день. Ежедневно его посещают около 50 – 70 различных
пользователей из 66 регионов РФ, более 350 общеобразовательных учреждений,
50 университетов. А также система посещается 1122 учащимися из
различных общеобразовательных учреждений. Ежедневно в техподдержку поступают
запросы с оказанием различной технической помощи. На данный момент – общее
количество удовлетворенных пользовательских обращений – 85.
Аналитические исследования
Ниже
(рисунок 3, 4, 5) приведены результаты
расчетов по разработанной мною системе для оценки трех основных характеристик
деятельности органов образования в субъектах РФ в направлении работы с
одаренной молодежью [4] (данные на 15.01.2013г.). На основе этих данных были
рассчитаны коэффициенты корреляции между этими характеристиками.
Коэффициент корреляции между благоприятствующими
факторами и результативностью работы с одаренной молодежью составляет 0,58. Для социальных систем это
достаточно высокая корреляция, свидетельствующая о том, что объективные
факторы, не зависящие от деятельности органов управления образованием, вносят
существенный вклад в развитие одаренной молодежи в соответствующих регионах.
Коэффициенты же корреляции между активностью и
результативностью, активностью и благоприятствующими факторами чрезвычайно
низки: корреляции между ними составляет соответственно - 0,042 и 0,029.
Это может
объясняться двумя причинами:
1) в системе мониторинга
недостаточно полно отражается активность органов управления образованием
2) органы образования
действительно не используют благоприятных возможностей региона и слабо влияют
на развитие одаренности старших школьников
Отсюда
следует необходимость развития мониторинга в направлении более глубокого
анализа этих причин. Описанный анализ был включен в один из ежемесячных
бюллетеней, которые предоставлялись руководству Минобнауки России.
|
Рисунок 3. Корреляция
между индексами результативности и благоприятствующими факторами для субъектов
РФ |
|
|
|
Рисунок 4. Корреляция между индексами активности и
благоприятствующими факторами для субъектов РФ |
|
Рисунок 5. Корреляция
между индексами активности и результативности для субъектов РФ |
Таким
образом, разработанный комплекс программный модулей составил значительную часть
(около половины) действующей в настоящее время информационной системы
мониторинга взаимодействия университетов и общеобразовательных учреждений
России в направлении развитии одаренности старших школьников. Накапливаемая системой
информация используется для проведения аналитических исследований.
Библиографический список
1)
Концепция
общенациональной системы выявления и развития молодых талантов [Электронный
ресурс] //Режим доступа: http://kremlin.ru/news/14907
2)
Методика
мониторинга 2012 года [Электронный ресурс] //Режим доступа: http://odarmol.ru/owerview/Методика
мониторинга 2012 года.pdf
3)
Рабочая
концепция одаренности (под редакцией Д.Б.Богоявленской), М., 2003. – 93 с.
4) Бюллетень мониторинга за
ноябрь 2012 года [Электронный ресурс] //Режим доступа: http://odarmol.ru/owerview/Бюллетень
мониторинга ноябрь 2012 год.pdf
5) HTML
5 – Википедия [Электронный ресурс] //Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/HTML5
6) AJAX
– Викиучебник [Электронный ресурс] //Режим доступа: http://ru.wikibooks.org/wiki/AJAX
7) JSON
– Википедия [Электронный ресурс] //Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/JSON
8) Qt –
Википедия [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Qt
9) CGI
– Википедия [Электронный ресурс] //Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/CGI
10)Microsoft Access – Википедия [Электронный
ресурс] //Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Access