Методологические аспекты проектирования дидактического объектно-ориентированного пространства программной инженерии

От «дидактической машины» по программной инженерии требуется все больше информационно-интеллектульных ресурсов (специалистов) для поддержки в актуальном состоянии и создания все усложняющихся информационных систем. В статье рассматриваются аспекты инновационной методологии, предполагающие интенсификацию синтеза специалистов высокой квалификации.

More and more informational and intellectual resources (specialists) are needed from «didactical machine» in programming engineering to keep the actual state and to form more complicated informational resources. Aspects of the innovational methodology aimed at an intensification of synthesis of qualified specialists are considered.

Под объектно-ориентированным пространством программной инженерии понимается реально-виртуальное пространство (РВ-пространство), созданное с це- лью организации процессов синтеза новых информационных объектов (продуктов программной инженерии).

Хотя пространство складывается из двух сред — реальной и виртуальной, составляющие его объекты в активном состоянии существуют в едином РВ-про-странстве. В этой модели человека можно рассматривать в качестве объекта РВ-пространства, всегда активного в системе реального времени. Процессы предстают как последовательность взаимодействия объектов данного пространства, организуются и поддерживаются с помо- щью разработанных информационных технологий и инструментальных средств.

В самом общем случае РВ-простран-ство само может быть рассмотрено как инструментальное средство, в котором организуется деятельность людей с целью получения продуктов (ресурсов) для поддержки других видов деятельности человека. Востребованность в продуктах указанной деятельности в области программной инженерии растет во времени по экспоненте.

Пространство программной инженерии образно можно разделить на две области: прикладной и собственной программной инженерии. На рис. 1 показаны эти области и динамики их роста со скоростью V.

Р и с. 1

Области A, B, C, D, E, F (в пересечении) составляют прикладную область программной инженерии, т.е. область применения продуктов программной инженерии в других предметных областях. Область Е — область производства продуктов, востребованных в области собственной программной инженерии (операционные системы, драйвера, инструментальные средства и т.д.).

Перечислим лишь некоторые особенности развития пространства программной инженерии.

• 1.    Продукты программной инженерии стали одними из самых востребованных продуктов (ресурсов) нашего времени и превратились в движущую силу экономического роста во всем мире. Эта область развивается с большой скоростью, постоянно создаются новые объекты, технологии, инструментальные средства. По данным известной консалтинговой компании IDC, в 2002 г. объем продаж программного обеспечения в мире составил около 200 млрд дол., и он продолжает расти¹.

• 2.    Растет потребность в квалифицированных специалистах в области программной инженерии, способных создавать и поддерживать в актуальном состоянии все более сложные программные продукты. Только в США требуется несколько сот тысяч специалистов в области программной инженерии (Computing Curriula 2001 - СС 2001).

Программная инженерная деятельность

Программную инженерную деятельность можно рассматривать как часть инженерной деятельности, т.е. ту часть, которая более формализована и в которой удается автоматизировать инженерный труд за счет возможности работать в РВ-пространстве. А.А. Кирсановым инженерная деятельность интерпретируется как работа по обнаружению (поиску), постановке, решению инженерных задач, а также воплощению соответствующих результатов в производство и производственные отношения2. Все это в общем случае справедливо и для программной инженерии.

С объектно-ориентированной точки зрения любая система имеет объектноориентированную структуру и все процессы, происходящие в этой системе, есть семантически взаимосвязанные последовательности взаимодействия ее объектов. С этой же точки зрения любая деятельность является деятельностью по организации взаимодействия объектов, т.е. по организации процессов, приводящих к определенным результатам, например к созданию (рождению) нового объекта. Таким образом, инженерную деятельность можно определить как проектно-организационную деятельность, направленную на поддержку, организацию сложных процессов. Результатами инженерной деятельности являются поддержание в актуальном состоянии действующих процессов и систем, проектирование и реализация новых процессов и систем.

Традиционно инженерная деятельность рассматривалась в технических предметных областях. Но в наше время она входит практически во все области человеческой деятельности: биологию (биоинженерия), экономику, социологию, педагогику, медицину и т.д. Программная инженерия возникла как автоматизация деятельности в названных предметных областях (прикладная программная инженерия), но по мере усложнения поддерживающих процессов у нее появились собственная предметная область и сфера деятельности людей в этой предметной области.

Дидактическое пространство программной инженерии

Для обучения программной инженерной деятельности в вузе необходимо создать дидактическое объектно-ориентированное пространство программной инженерии (ДПИ), в какой-то мере аналог объектно-ориентированного пространства программной инженерии (ППИ). Сразу подчеркнем основное отличие данных пространств. Оно состоит в конечном продукте, получаемом за счет деятельности в них. В ППИ это информационные объекты, в ДПИ — социально- информационные объекты (информационно-интеллектуальные объекты, II-объекты), способные использовать, поддерживать в актуальном состоянии и синтезировать информационные объекты в пространстве ППИ. Таким образом, в ДПИ синтезируются информационно-интеллектуальные ресурсы (II-ресурсы, кадры) для поддержки программно-инженерной деятельности в ППИ. Очевидно, ДПИ является объектно-ориентированной системой, частью образовательной системы. Развитие системы образования обладает своей внутренней логикой и в известной степени автономностью3. Эта автономность означает, что высшая школа может способствовать ускорению развития общественных процессов или усугублять застойные процессы. В целом должно сохраняться диалектическое единство образовательного и материально-экономического потенциалов с соблюдением в определенных пределах законов опережающего развития образовательного потенциала по сравнению с материально-экономическим.

Очевидно, решение проблемы гармоничного развития образовательного потенциала является одной из главных целей любого общества. В практической плоскости эта проблема разбивается на ряд задач социального, экономического, дидактического планов, которые, в свою очередь, проецируются на все иерархические уровни данных направлений в обществе.

Проектирование дидактических систем программной инженерии — задача многогранная. Более общая задача проектирования прогностической модели специалиста на концептуальном и методологическом уровнях решается в монографии А.А. Кирсанова. В предложенной им модели педагогический конструкт (результат проектирования) выглядит следующим образом: модель специалиста отражает сферу его профессиональной деятельности, в которой он функционирует, и сферу вуза, в котором он формируется как личность и профессионал. За основу модели специалиста берется обобщенная модель деятельности. Сведения об основных требованиях, сферах применения, эффективности использования специалистов получаются как бы автоматически. Существенным достоинством, как подчеркивается в источнике, является тот факт, что в работе специалиста непосредственно, зримо проявляются все несоответствия между подготовкой и конкретной профессиональной деятельностью4.

Для уяснения ситуации в ДПИ обратимся к методу аналогии, т.е. используем более реальный артефакт, чем приведенная виртуальная прогностическая модель.

Допустим, перед нами стоит проблема. Необходимо спроектировать некоторый объект X — продукт программной инженерии. Объект X должен в определенной среде (пространстве) поддерживать сотни определенных процессов. Очевидно, при этом он будет развивать определенную деятельность, а значит, должен обладать определенными свойствами. Следовательно, объект X, обладающий определенным набором свойств, может поддерживать определенные процессы, развивая при этом определенную деятельность.

Если объект X социально-информационный, то вместо термина «свойства» употребляют термин «способности». А.А. Кирсановым инженерные способности определяются как индивидуальнопсихологические особенности,отвечающие требованиям данной деятельности и являющиеся условием его успешного выполнения. Это то, что отличает одного человека от другого.

Особенности нельзя свести к одному какому-либо свойству, к конкретным знаниям, навыкам, привычкам. Работника считают способным к той или иной деятельности, если он быстро и успешно овладевает приемами, способами, приобретает соответствующие умения и навыки, добивается больших достижений, чем человек среднего уровня готовности к ней.

Особо выделяется способность выявлять технические противоречия и осознанно изначально ориентировать мысль на идеальное решение. Профессиональные способности представителя конкрет- ной специальности наполняются определенным содержанием в соответствии со спецификой деятельности.

Конечно, способности нельзя свести к свойствам. Свойства информационного объекта статичны и дискретны, способности же социально-информационного объекта динамичны и непрерывны. Другими словами, в зависимости от потребности поддержки процесса способности проявляются в разном сочетании свойств, образуя при этом новые и новые свойства. Это действительно отличает одну личность от другой и объясняет, почему всю жизнь каждый человек открывает в себе все новые и новые способности (свойства).

В педагогике выделяются два уровня развития способностей: репродуктивный и творческий. На первом человек обнаруживает высокое умение усваивать знания, овладевать деятельностью и осуществлять ее по предложенному образцу. На втором он создает новое, оригинальное.

Утверждение об уровнях развития способностей нуждается в уточнении в том случае, когда репродуктируемый объект достаточно сложный. Очевидно, что не любой композитор может репро- дуктировать (исполнить) сложное музыкальное произведение, не каждый художник способен повторить великое произведение. Ложным будет предположение, что любой талантливый творческий специалист по программной инженерии может работать администратором компьютерной сети и поддерживать сложную сеть. Здесь речь, по-видимому, идет о разных классах способностей.

Задача проектирования II-объекта в пространстве ДПИ

Задачу проектирования объекта сформулируем так: требуется спроектировать II-объект в пространстве ДПИ, обладающий определенной социально профессиональной базой знаний ПБЗ (G, K), где G — граф способностей, К — содержание (контент) знаний, умений, навыков II-объекта⁵. Граф G (типа дерева) задает определенный конструкт требуемых способностей специалиста. Этот граф динамичный, т.е. изменяется во времени, и может быть прогностичным. На рис. 2 приведен эпизод графа G с выделением специфики специальности «программная инженерия» (эпизод выделен двойной рамкой).

Р и с. 2

означает, что структура продолжается.

Примечание. Знак

Таким образом, граф G представляет себой динамическую открытую структуру баз ПБЗ (каркас) профессиональной деятельности. У каждой профессиональной деятельности свой каркас, например G1, G2, G3, .„, GN, все структуры баз попарно гомоморфны (некоторые близки к изоморфности), и в них можно выделить инвариантные составляющие. Процесс выделения последних называется фундаментализацией в предметной области. Каркас заполняется содержанием (контентом), т.е. любое содержание (знания, умения, навыки) поддерживается определенными способностями.

Как всякая открытая система, ПБЗ не обладает свойством полноты и достаточности по содержанию и по времени.

При проектировании II-объекта в ДПИ граф G проецируется на каждый иерархический уровень образовательной системы с функционально требуемых позиций и детализаций. Например, на уровень преподавателя по определенной дисциплине этот эпизод доходит в форме базы знаний, отражающей, что обучаемый должен знать и уметь.

Конечно, без общесистемного представления трудно по отдельному эпизоду ПБЗ сориентироваться в проблемах формирования специалиста. Поэтому одним из основных держателей ПБЗ должен быть коллектив выпускающей кафедры. Каждый преподаватель должен выполнять свою миссию в обучении через построенное дидактическое пространство программной инженерии, которая является общим пространством сотрудничества преподавателей и обучаемых. В данном пространстве организуется деятельность по интериоризации ПБЗ обучаемыми. Очевидно, это же пространство является инструментальным средством интериоризации.