Разработка экономико-математических методов управления образовательными информационными ресурсами

На правах рукописи

Горбачёв Николай Николаевич

РАЗРАБОТКА ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ

МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМИ

ИНФОРМАЦИОННЫМИ РЕСУРСАМИ

Специальность 08.00.13 – «Математические и инструментальные методы экономики»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата экономических наук

Москва, 2010

Диссертация выполнена на кафедре Математического обеспечения и администрирования информационных систем Московского государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ).

Научный руководитель	Гринберг Анатолий Соломонович Доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты	Уринцов Аркадий Ильич Доктор экономических наук, профессор Печёнкин Александр Евгеньевич Кандидат экономических наук, доцент
Ведущая организация	ГОУ ВПО Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Защита состоится «24» марта 2010 г. в 14.00 часов на заседании Диссертационного Совета Д212.151.01 при Московском Государственном Университете Экономики, Статистики и Информатики по адресу: 119501, г. Москва, ул. Нежинская д. 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета экономики, статистики и информатики.

Автореферат разослан «24» февраля 2010 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета

кандидат технических наук,

доцент (Мастяева И.Н.)

Общая характеристика работы

Актуальность исследования

Переход мирового сообщества к новой экономике, основанной на знаниях, характеризуется трансформацией рынков и ориентацией их на инновационные и информационно-коммуникационные компоненты соответствующих секторов. Так, производство электронных образовательных информационных ресурсов (э-ОИР) и обучение с их использованием стало частью индустрии и рынка образовательных услуг. Это требует развития образовательных технологий и создания экономических и процессных моделей, обеспечивающих конкурентоспособность, качество и эффективность образовательного процесса высшего учебного заведения (ВУЗа).

Аналитический отчет Global Industry Analysts1 за 2008 год прогнозирует к 2012 году рост рынка электронных образовательных услуг для среднего и высшего образования США до 52,6 млрд. долл., при его объеме в 2007 году в размере 17,5 млрд. долл. По их же оценкам, объем услуг в области образования, оказываемых с использованием э-ОИР к 2010 году составит в США 60%, в Японии и Корее 30%, в странах ЕЭС 15%. В результатах анализа рынка образовательных услуг США, проведенного агентством Hoovers, констатируется, что рынок э-ОИР является сильно сегментированным, 50 ведущих разработчиков э-ОИР занимают от 15 до 40% от общей суммы продаж э-ОИР на рынке2.

Значительное число участников рынка, его быстрый рост требует проведения комплексного моделирования деятельности ВУЗа, связанной с использованием э-ОИР в процессах обучения для эффективного управления ими. Необходимо обеспечить высокий уровень актуальности, достоверности и оперативности доступа к образовательным информационным ресурсам с возможностью выбора альтернативных э-ОИР, оценки полноты и ценности э-ОИР.

Согласно мнениям экспертов3, объем технической информации к 2012 году по отдельным отраслям экономики будет удваиваться каждые 18 месяцев. Быстрый рост знаний требует постоянной актуализации э-ОИР, имеющихся в распоряжении ВУЗа. Издержки на техническую поддержку, развитие и актуализацию э-ОИР ВУЗа в структуре эксплуатационных затрат системы управления знаниями (СУЗ) достигает 85%, при этом инвестиции в новые э-ОИР и технологии электронного обучения составляют лишь 15%4. Для отечественных и зарубежных ВУЗов актуальной проблемой становится формирование организационно-экономических механизмов по снижению затрат на обновление э-ОИР и разработка моделей и инструментов, повышающих эффективность этого процесса.

Одним из перспективных направлений исследования является разработка средств управления индивидуальной и коллективной работой студентов и преподавателей в процессе обучения. В аналитическом отчете компании Аmbient Insight за 2008 год на рынке услуг электронного обучения выделяется отдельный сегмент – электронное обучение с использованием технологий совместной работы и социальных сетей с прогнозом роста на период до 2013 года до 28%5 от всего объема рынка электронных образовательных услуг.

Результатом использования технологий совместной работы для электронного обучения становится формализация части знаний, которые ранее считались неотчуждаемыми, неотделимыми от индивида. Это приводит к росту электронных информационных ресурсов, которые могут быть использованы в образовательном процессе ВУЗа. Возникает потребность в разработке инструментальных средств управления, позволяющих систематизировать возникающие знания на уровне СУЗ. Одним из перспективных решений, позволяющих управлять такими знаниями, является классификация их с использованием онтологического моделирования предметной области ВУЗа, анализ и последующее применение их для актуализации и развития имеющихся э-ОИР.

Такие инструментальные средства должны позволять производить оценку возможности актуализации и развития существующих э-ОИР ВУЗа на уровне объектов электронных учебно-методических комплексов (УМК) и публикацию их в СУЗ, что обеспечит повышение эффективности функционирования СУЗ за счет снижения издержек, связанных с развитием э-ОИР.

Определение экономического эффекта от актуализации э-ОИР на основе онтологии предметной области с использованием объектно-ориентированного подхода к управлению и с учетом увеличения стоимости э-ОИР как нематериальных активов ВУЗа является актуальной задачей повышения эффективности функционирования инновационного ВУЗа.

Степень научной проработанности темы.

Научной разработке теоретических и методологических проблем управления знаниями, электронными образовательными информационными ресурсами, оценки эффективности и качества обучения посвящены работы отечественных и зарубежных ученых и специалистов: Т.А. Гавриловой, В.Н. Касьянова, А.С.Клещева, Л.И. Лукичевой, Э.В. Попова, В.Б. Тарасова, Ю.Ф. Тельнова, В.Ф. Хорошевского, Е.А. Шалфеевой, а также Р. Санчез, Г. Мура, И. Нонака, М. Полани, Е. Стейн, М.К. Румизен М. Уайтхил, Ф. Харари и других.

Тем не менее, вопросы управления знаниями, возникающими в результате индивидуальной и коллективной работы в процессе обучения, использования их в образовательном процессе ВУЗа, являются недостаточно проработанными, что потребовало проведения исследования.

Теоретическую основу диссертации в части разработки экономико-математических методов оценки эффективности использования э-ОИР в процессах обучения, составили работы: Р. Рейли, В.М. Рутгайзера, В.П. Тихомирова, А.И. Уринцова, Р. Швайса и ряд других. Проведенный анализ показал, что существующие подходы не в полной мере отражают использование возможностей современных информационно-коммуникационных технологий при актуализации э-ОИР и управления ими с использованием модели предметной области ВУЗа, потребовавшими проведения дополнительного исследования.

Для экономико-математического моделирования использовались методы, разработанные Р. Беллманом, Л. Дайсом, Р. Флойдом, С. Уоршоллом.

Цели и задачи исследования

Целью диссертационного исследования является разработка моделей, методов и инструментальных средств, обеспечивающих эффективную актуализацию и развитие э-ОИР в СУЗ ВУЗа на основе модели предметной области на примере экономических специальностей.

Для достижения цели исследования поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка графового метода формализованного представления предметной области ВУЗа и построения расширяемой онтологии для управления актуализацией и развитием э-ОИР в СУЗ.
2. Моделирование технологии управления электронными образовательными информационными ресурсами для определения управленческих воздействий на структуру СУЗ и обеспечения экономической эффективности при актуализации.
3. Определение структуры затрат на актуализацию и развитие электронных образовательных информационных ресурсов для выявления специфики информационных ресурсов предметной области как объекта управления.
4. Разработка экономико-математических моделей оптимизации сроков, периодичности актуализации и оптимальной публикации обновлений электронных образовательных информационных ресурсов.
5. Создание методики оценки экономической эффективности управления э-ОИР на базе разработанных моделей с использованием количественных и качественных экономических показателей.
6. Внедрения разработанных методов, моделей и инструментов в процессы управления э-ОИР по экономическим специальностям ВУЗа.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования являются экономические аспекты применения и развития технологий электронного обучения в ВУЗе.

Предметом исследования являются модели, методы и инструменты управления актуализацией и развитием э-ОИР на примере использования
э-ОИР для обучения экономическим специальностям.

Научная новизна исследования заключается в применении математических методов теории графов для формализованного представления модели предметной области ВУЗа в виде онтологии, в разработке экономико-математических моделей оптимизации сроков актуализации контента ВУЗа методами динамического программирования, их встраивании в инструментальные средства публикации обновлений контента для повышения экономической эффективности информационных технологий управления образовательным процессом ВУЗа.

Наиболее существенные результаты, полученные лично автором и составляющие научную новизну:

1. Разработан метод формализованного представления предметной области ВУЗа и построения модели предметной области в виде онтологии с использованием математического аппарата теории графов, который позволил систематизировать отношения между дисциплинами, их тематическими планами и отдельными понятиями дисциплин. Метод применен для управления актуализацией и развитием электронных образовательных информационных ресурсов в системах управления знаниями и позволил обеспечить систематизацию контента и создать основу для решения задач оптимизации периодичности и сроков актуализации.
2. Обоснована необходимость разделения информационной составляющей системы управления знаниями ВУЗа на информационные ресурсы, непосредственно использующиеся в образовательном процессе, и перспективные информационные запасы, которые используются для обновления контента, что позволило осуществить эффективную реструктуризацию и модернизацию методов сопровождения информационной системы ВУЗа и обеспечило встраивание разработанной модели предметной области в процессы управления контентом для мониторинга, верификации и регулярной публикации обновлений.
3. Сформирована новая, основанная на графовой модели предметной области, структура управления электронными образовательными информационными ресурсами. которая формализована в виде математических, информационных и компьютерных моделей. Её возможности реализованы в комплексе моделей управления электронными образовательными информационными ресурсами ВУЗа: функциональной модели, описывающей бизнес-процессы актуализации на основе стандарта IDEF0; структурной модели, описывающей технологию публикации на базе стандарта IDEF3; прагматической модели актуализации, позволяющей решать задачи оптимальной публикации электронных образовательных информационных ресурсов в системе управления знаниями ВУЗа в результате сравнения графов метаданных публикуемого и существующих документов для обеспечения целостности системы электронных учебно-методических комплексов.
4. Графовая модель предметной области применена для разработки экономических методов управления контентом, что позволило по-новому поставить и решить задачи оптимизации: периодичности актуализации, реализуя возможности функции Беллмана, публикации обновлений в системе управления знаниями ВУЗа на базе алгоритме Флойда-Уоршолла, управления временем технологического процесса актуализации с использованием метода сетевого планирования и управления. Методы образуют единый комплекс, позволяющий осуществлять эффективное управление процессом актуализации учебно-методического контента ВУЗа.
5. Для определения экономической эффективности разработанных экономико-математических методов управления электронными образовательными информационными ресурсами предложен метод, учитывающий новую структуру трудозатрат при актуализации, возможности многократной публикации обновлений на основе объектно-ориентированного метода управления контентом и развитие нематериальных активов ВУЗа.
6. Разработаны инструментальные и программные средства, обеспечивающие решение инновационных задач определения несоответствий э-ОИР в реальном времени, управления регулярной актуализацией э-ОИР на основе модели предметной области, которые отличаются новыми возможностями декомпозиции в виде понятийного аппарата и его агрегирования на основе графовой модели предметной области. Это позволило усовершенствовать информационную технологию актуализации путем обеспечения междисциплинарной интеграции и целостности контента при его регулярном обновлении (на примере экономических специальностей).

Теоретическая и практическая значимость результатов диссертации

Теоретическая значимость заключается в разработке методов представления предметной области вуза на основе онтологии, обеспечивающих экономически эффективное управление э-ОИР ВУЗа и улучшение количественных и качественных характеристик э-ОИР в составе СУЗ, а также сокращение срока включения актуальных э-ОИР в образовательный процесс.

Практическая значимость заключается в планомерном осуществлении актуализации и развития э-ОИР ВУЗа с помощью предложенных моделей и инструментальных средств с целью снижения эксплуатационных затрат СУЗ. Модели и методы могут применяться для управления знаниями в различных организациях, формализации неявных знаний и использования их при актуализации и развитии информационной составляющей СУЗ. Созданы инструментальные средства актуализации э-ОИР, обеспечивающие снижение эксплуатационных затрат, связанных с актуализацией и развитием э-ОИР.

Область исследования. Содержание диссертационной работы соответствует п.1.2. «Теория и методология экономико-математического моделирования, исследование его возможностей и диапазонов применения: теоретические и методологические вопросы отображения социально-экономических процессов и систем в виде математических, информационных и компьютерных моделей» и п.2.6. «Развитие теоретических основ методологии и инструментария проектирования, разработки и сопровождения информационных систем субъектов экономической деятельности: методы формализованного представления предметной области, программные средства, базы данных, корпоративные хранилища данных, базы знаний, коммуникационные технологии» паспорта специальности 08.00.13 «Математические и инструментальные методы экономики».

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты используются для повышения эффективности актуализации э-ОИР: в Минском филиале Московского государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ); в Государственном институте управления и социальных технологий Белорусского государственного университета (ГИУСТ БГУ).

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 8 научно-практических работ общим объемом 6,5 п.л., из них 2 в журналах, рекомендованных ВАК общим объемом 1,2 п.л.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 149 страниц. Диссертация содержит 4 приложения, 12 таблиц и 27 рисунков. Список использованной литературы состоит из 137 наименований.