Методология системной организации научных исследований и профессиональной подготовки в вузе

Прошин Иван Александрович,

доктор технических наук, профессор,

Прошин Дмитрий Иванович,

кандидат технических наук, доцент,

Прошина Раиса Дмитриевна,

соискатель.

Пензенская государственная технологическая академия.

Предлагаемая методология системной организации научных исследований и профессиональной подготовки основывается на взаимосвязанной совокупности трёх предлагаемых концептуальных подходов:

·                    концепции комплексной стратифицированной профессиональной подготовки специалистов с управлением по интегрированному вектору знаний [1];

·                    концепции представления механизма управления познавательной деятельностью как двухстороннего процесса взаимодействия многослойных интеллектуальных систем [2,3];

·                    концепции интегрированных комплексов сетевых автоматизированных лабораторий с использованием виртуально-физической среды [4 – 6].

Совокупность предлагаемых подходов образует целостную систему профессиональной подготовки, ориентированную на подготовку грамотного специалиста, имеющего знания не по множеству разрозненных дисциплин, а профессионала, владеющего специальностью, способного решать все задачи, связанные со всеми видами деятельности по выбранной специальности, адаптированному к производственной деятельности.

Действительно, управление профессиональной подготовкой в соответствии с первой концепцией основано на обучении не по отдельным разрозненным дисциплинам специальности, а направлено на последовательную непрерывную подготовку специалистов, начиная с первого курса и до последнего, по основным компонентам вектора знаний специальности: математико-методологическому, информационно-программно-алгоритмическому, технико-технологическому, организационно-экономическому и культурно-воспитательному. Такой подход позволяет на базе единой методологии обучения объединить все темы предметов в единое целое, а все дисциплины специальности в единую целостную систему. Таким образом, в соответствии с первой концепцией профессиональная подготовка по всем курсам ведётся не по частным методикам, свойственным каждой дисциплине, а по специальности в целом, содержание которой задаётся вектором знаний. Компоненты вектора знаний формируются исходя из требований к специалисту по данной специальности.

Вторая концепция отражает механизм профессиональной подготовки как двусторонний процесс взаимодействия взаимосвязанных многослойных интеллектуальных систем: обучающегося и преподавателя, результат функционирования которых – управление познавательной деятельностью обучающегося посредством повышения его уровня самоорганизации и самообучения при непрерывном снижении степени явного участия преподавателя в управлении обучением. Обеспечивает подготовку самостоятельно мыслящего творческого инженера, способного самостоятельно определять цель и задачи, управлять мотивацией и критериями оценки знаний, методологией познавательной деятельности и предметно-содержательной составляющей знаний, принимать оптимальные решения по всем компонентам инженерной деятельности, адаптироваться к производственной среде любого направления произвольной сложности. Дополняет первую концепцию принципами интеллектуальной познавательной деятельности по компонентам вектора знаний и отражает логику познавательного процесса.

Третья концепция – концепция интегрированных комплексов сетевых автоматизированных лабораторий с использованием виртуально-физической среды, направлена на обеспечение комплексной подготовки специалистов, владеющих как математическими, так и экспериментальными методами исследований, знающими основные технологические процессы, современные информационные технологии и производственные процессы по выбранному направлению обучения. Профессиональная подготовка специалистов по всем дисциплинам специальности в одном интегрированном комплексе сетевых автоматизированных лабораторий [5, 6], основанном на единой методологической базе, с использованием многофункциональных объектов исследований, обеспечивающих единство проведения всех видов занятий по всем компонентам вектора знаний, объединяет все три концепции в единое целостное основание интегрированной системы профессиональной подготовки по вектору знаний.

Предлагается за основу методологии проведения и системной организации профессиональной подготовки принять системный, энер­гетический и информационно-алгоритмический причинно-следственный подходы, комплексные исследования объектов исследований (ОИ), сочетающие эксперименталь­ные и теоретические исследования, моделирование, технологические и конструктивные про­работки, схемотехнические решения с выявлением главных, определяющих функций ОИ и его составных частей в достижении цели. Каждый исследуемый объект и его основные составные части, определяющие системные свойства ОИ в виде единого целого, предлагается рассматривать как:

·                    функциональные элементы, формирующие системные свойства ОИ;

·                    элементы систем;

·                    системы взаимосвязанных элементов;

·                    преобразователи энергии;

·                    объекты управления.

Первый этап исследования – анализ объекта исследования и каждого элемента, входящего в ОИ с позиций выполнения определяющей функции, достижения цели исследования. При этом все элементы системы, образующей объект исследования, рассматриваются как система вложенных элементов, распределённых по уровням вложенности (рис. 1) с позиций выполнения каждым элементом определяющей функции. При этом каждый уровень вложенности в качестве главного элемента, обеспечивающего выполнение определяющей функции, может содержать, как один, так и несколько ключевых элементов.

Рис. 1. Системный анализ объектов управления.

С позиций системного подхода каждый объект исследования, являясь элементом системы более высокого уровня, выполняющим определённые функции, представляет собой систему взаимосвязанных элементов, определяющих функциональные возможности и свойства ОИ.

Энергетический подход позволяет выявить механизм преобразования энергии, количества вещества и количества движения, раскрыть принцип действия основных объектов управления, свойственных рассматриваемому объекту исследования, дать оценку их эффективности, определить требования к системе. При этом основу исследования сложных ОИ составляют принципы структурирования объектов по физическим явлениям, средам, блокам.

Рассмотрение любого элемента как объекта управления предполагает:

·                    определение координат состояния объекта – переменных, характеризующих поведение объекта в пространстве состояний;

·                    выявление управляемых координат – выходных переменных, подлежащих в соответствии с технологией управлению;

·                    установление управляющих воздействий – величин, посредством которых может быть наиболее эффективно обеспечено управление в заданном диапазоне выходными координатами объекта управления;

·                    нахождение возмущающих воздействий – входных величин ОУ, влияющих на его управляемые координаты, но которые не могут быть изменены с помощью управляющего устройства или управление которыми не целесообразно;

·                    выявление внутренних параметров ОУ – величин, характеризующих статические и динамические свойства объекта;

·                    установление критериев управления и ограничений на входные и выходные переменные, возможных пределов изменения под действием возмущений внутренних параметров объекта.

Основу научных исследований составляет итерационная последовательность процедур «Модель – анализ – синтез». Глубокие и всесторонние исследования особенностей ОИ, синтез и оценка показателей качества систем управления эффективны на основе совместных аналитических исследований и моделирования на компьютерах. В тоже время достоверные исследования физических закономерностей механизмов преоб­разования энергии, отработки управляющих воздействий, конструктивных и технологических особенностей ОИ возможно только с использованием результатов экспериментальных исследований. Идентификация математических моделей (ММ) по экспериментальным данным при этом представляется как процесс повышения ранга неопределённости модели [7, 8]. Совокупность решаемых задач построения ММ образует вложенную структуру, в которой выбор класса модели (непрерывные, дискретные, линейные, нелинейные, стационарные, нестационарные, детерминированные, стохастические, конечномерные, бесконечномерные) в качестве внутренних включает задачи структурной и параметрической идентификации. В свою очередь выбор структуры модели охватывает решение задач параметрической идентификации. ом представляется как процессЭ ии как элемент УВЭМСэлементов

Таким образом, методологическую основу системной организации научных исследований и профессиональной подготовки в ВУЗе составляют предложенные концепции: комплексной стратифицированной профессиональной подготовки специалистов с управлением по интегрированному вектору знаний, представления механизма управления познавательной деятельностью как двухстороннего процесса взаимодействия многослойных интеллектуальных систем, интегрированных комплексов сетевых автоматизированных лабораторий с использованием виртуально-физической среды, реализуемые с использованием принципов и методологии системного анализа, системный, энер­гетический и информационно-алгоритмический причинно-следственный подходы. Комплексные исследования объектов как системы вложенных элементов, как функциональных элементов, формирующих системные свойства ОИ, как элементов систем и как системы взаимосвязанных элементов, как преобразователей энергии и объектов управления, сочетающие теоретические и эксперименталь­ные исследования, моделирование с использованием математических моделей «Вход – выход» и «Вход – состояние – выход» для различных классов объектов.

Литература

1.                  Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р.Д. Концепция профессиональной подготовки по вектору знаний / Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. – Курск. – 2009. – № 2. – С. 66 – 70.

2.                  Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р.Д. Интеллектуальная модель обучающегося как многоуровневая система управления / Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. – Курск. – 2009. – № 1. – С. 70 – 75.

3.        Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р.Д. Классификация моделей профессиональной подготовки в ВУЗе / Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. – Курск. – 2009. – № 2. – С. 63 – 65.

4.                   Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р.Д. Концепция построения лабораторной базы в вузе / Академия профессионального образования. – Санкт- Петербург. – 2006. – № 5. – С. 20 – 24.

5.                  Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р.Д. Интегрированная система комплексных сетевых автоматизированных лабораторий / Академия профессионального образования. – Санкт- Петербург. – 2006. – № 2. – С. 23 – 29.

6.                  Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р.Д. Интегрированный комплекс сетевых автоматизированных лабораторий / Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. – Курск. – 2009. – № 3. – С. 127 – 130.

7.                  Математическое моделирование и обработка информации в исследованиях на ЭВМ / И. А. Прошин, Д. И. Прошин, Н. Н. Мишина, А. И. Прошин, В. В. Усманов; Под ред. И. А. Прошина. – Пенза: ПТИ, 2000. – 422 с.

8.        Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Н.Н. Структурно-параметрический синтез математических моделей в задачах обработки экспериментально-статистической информации. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2007. – 178 с.

Поступила в редакцию 25.09.2009 г.