Система обучения информатике в контексте теории управления проектами

Решение любой задачи, как научнотехнической, так и социально-экономической, представляет собой реализацию некоторого проекта. Знание теории проектирования, умение применять ее на практике наряду с использованием эвристических приемов способствуют более эффективному решению поставленной задачи.

При рассмотрении возможностей теории управления проектами применительно к обучению информатике в вузе будем использовать стандартные термины — «проект», «инвестиционный проект», «качество», «задача» и др.

Управление проектами (УП) есть методология организации, планирования, руководства, координации трудовых, информационных и материально-технических ресурсов на протяжении проектного цикла, направленная на эффективное достижение его целей путем применения современных методов, техники и технологии управления для достижения определенных в проекте результатов по структуре и объему работ, времени и качеству результатов.

Проект в наиболее общем смысле — это некоторая задача с определен ными исходными данными и предполагаемыми результатами, обусловливающими способ ее решения. Проект включает в себя задачу, средства ее реализации и анализ планируемых результатов.

Под задачей понимается деятельность, осуществляемая в рамках проекта, для достижения определенного результата. Задача очерчивает круг решаемых проблем, определяемых целями проекта. Она характеризуется перечнем проблем, логической последовательностью их выполнения (последовательное и/или параллельное решение поставленных проблем с указанием временных интервалов процесса), временными параметрами и требованиями к ресурсам. К ресурсам мы относим техническое, программное и методическое обеспечение, временные затраты, необходимые для выполнения задачи.

Полный процесс решения поставленной задачи складывается из следующих этапов: постановка задачи; построение математической модели; разработка алгоритма решения задачи; реализация этого алгоритма; анализ алгоритма и его сложности; отладка и исполнение алго-

ритма; анализ и обработка результатов тестирования решения задачи; его документирование и сопровождение.

Показателями эффективности реализации проекта являются объем работ, время реализации, качество выполненных работ, материальные затраты и их возможные изменения, время освоения результатов проекта, устойчивость результатов проекта, степень применения (реализуемости) результатов проекта, чувствительность результатов проекта к незапланированным изменениям. Важнейшие среди них — объем работ, время и качество. Изменение одного из данных показателей вызывает изменение двух других. Тройку «объем работ, время, качество» принято называть тройным ограничением или проектным треугольником. Это — одна из простых моделей, показывающая взаимозависимость характеристик проекта. «Тройное ограничение» приходится учитывать при согласовании разнообразных требований проекта. Проекты с высоким качеством организации дают продукт/результат, соответствующий содержанию проекта и выполненный в пределах установленного временн о го интервала.

В ходе обучения студентов вузов информатике первоочередной задачей является анализ содержания дисциплины на предмет соответствия образовательному стандарту с перспективой широкого применения полученных знаний в будущей профессиональной деятельности (в том числе в условиях быстро меняющихся требований к специалисту и с учетом применения в смежных областях науки и техники), т. е. востребованности полученных знаний.

Предпосылками к разработке проекта МСОИ выступают постоянное изменение отраслевой структуры производства в результате ее адаптации к новой структуре спроса; потребность в структурах, ориентированных на достижение определенной цели (например, профессиональное владение определенным программным обеспечением); наличие задач с определенными параметрами: проектным циклом, затратами, временными параметрами и прогнозируемыми резуль татами; динамичное окружение с элементами неопределенности; сложные и функционально интегрированные задачи с инновационными элементами и необходимостью полной завершенности работ; потребность в высшей квалификации исполнителей в различных областях деятельности, например, в маркетинге, проектировании и пр.; необходимость быстрого реагирования на изменения рынка с соответствующей долей проработки и решения задачи; наличие в действующей организации ряда проектов, не достигающих поставленных целей; необходимость координации действий двух или более подразделений в процессе реализации проекта.

Методы и средства УП позволяют оценить эффективность проекта с учетом факторов риска и неопределенности; осуществить системное планирование проекта на всех фазах его жизненного цикла; оценить возможность применения информационных технологий и программных комплексов на каждом этапе проекта с точки зрения методических характеристик и отобрать наиболее эффективные из них; определить материально-технические ресурсы, соответствующие заданным ограничениям; обеспечить эффективный контроль и регулирование, а также управление изменениями, неизбежными в ходе реализации проекта; организовать системное управление качеством продукции/услуги, получаемой при реализации проекта; в полной мере учесть так называемый человеческий фактор.

Существуют различные схемы УП, из которых наиболее эффективной для проекта МСОИ представляется схема «расширенного управления». Согласно ей руководитель проекта — преподаватель, разрабатывающий методическую систему (отвечающий за соответствующий курс), — принимает ответственность за проект в пределах поставленной проблемы в соответствии с внешними параметрами. Он обеспечивает управление и координацию процессов проекта по соглашениям между ним, заказчиком и участниками проекта. Заказчиком проекта могут выступать государство (задающее образовательный стандарт), факультет в соответствии с установленными требованиями к модели специалиста, конкретное предприятие (осуществляющее заказ на специалиста, обучающегося по индивидуальному плану).

Поскольку система обучения является динамической, существующей в условиях некоторой неопределенности, то необходимо выделить в содержании обучения некоторый инвариант, позволяющий применять полученные знания в изменяющихся условиях производственной деятельности.

Неопределенностью называется ситуация невыявленности реального будущего. Для проекта МСОИ неопределенности могут быть связаны с начальным уровнем подготовки будущего специалиста (неопределенность, принадлежащая субъекту), постоянно меняющимися требованиями к специалисту (неопределенность, принадлежащая объекту) и с мотивацией будущего специалиста (неопределенность, возникающая в познавательном отношении субъекта к объекту).

Таким образом, МСОИ можно представить в виде функцииf(x, у, z), где x — группа внутренних параметров, у и z — группы выходных и внешних параметров. Этот подход соответствует принципу множественности описаний.

Для курса информатики группу внутренних параметров составляют, во-первых, содержание, включающее в себя базовые алгоритмы, основные виды математических моделей, методы вычислительной математики и программные средства реализации полученных моделей; во-вторых, формы и методы обучения; в-третьих, средства обучения. Средства обучения, с одной стороны, рассматриваются как источники информации, а с другой — как инструмент усвоения учебного материала. Они делятся на материальные (учебники, дидактический и тестовый материалы, средства наглядности, технические средства обучения, лабораторное оборудование) и идеальные (системы условных обозначений в информатике и вычислительной технике, учебные компьютерные программы и пр.).

Выходным параметром является модель специалиста как система знаний, умений и навыков, полученных студентом за время действия проекта — обучения.

Внешние параметры обусловливаются требованиями к процессу проектирования, их значения или характер изменения с той или иной точностью известны. К внешним параметрам относится содержание специальных технических курсов, для которых информатика — это инструмент, реализующий построенные в данных курсах модели.

Между выходными и внутренними параметрами существует связь корреляционного типа, так как изменение требований к модели специалиста влечет за собой трансформацию МСОИ. Между ними также имеются буферные компоненты (цели и уровни овладения знаниями), которые обладают функциями нормирования, ориентирования, регулирования и т. д.

Другой группой функций являются функции управления, которые, в свою очередь, делятся на основные и обеспечивающие. К основным функциям управления относятся задающая, координирующая, регулирующая и контролирующая, к обеспечивающим — информационная, экспертно-аналитическая и нормативнометодическая.

УП включает следующие процессы: инициализацию, планирование; исполнение, контроль, анализ проекта; разработку и реализацию деталей проекта. Эта последовательность отвечает общей теории проектирования сложных систем, согласно которой в нем выделяются три этапа — проектирования (в узком смысле слова), моделирования и конструирования. Этап проектирования определяет миссию, цели и проблемы конкретной МСОИ в соответствии с моделью специалиста соответствующего профиля. На этапе моделирования осуществляется конкретизация ранее разработанной модели МСОИ для определенных педагогических условий: уточняются структура отдельных компонентов, взаимосвязи и противоречия между ними. Наконец, на этапе конструирования происходит детализация всех объектов проектирования.

К результатам этапа относятся описания лабораторных работ, инструкции по применению программ имитационного моделирования и др.

При разработке МСОИ процесс инициализации предполагает назначение ответственных за разработку учебного плана в соответствии с образовательным стандартом. В первую очередь это определение содержания обучения, сопоставление параметров модели специалиста с совокупностью компетенций, изучение имеющихся материально-технической базы и программного обеспечения. На данном этапе одной из наиболее сложных задач является прогнозирование возможных изменений модели специалиста, что связано с неопределенностями систем различного рода.

Процесс планирования включает в себя планирование целей каждого этапа проекта, последовательности операций, взаимосвязи операций, оценки длительности этапа, определение критериев успешности этапа. Здесь в качестве операции выступает изучение определенной дидактической единицы материала или подраздела дидактической единицы.

Процессы выполнения и контроля предусматривают детальную проработку методов и средств, необходимых для изучения каждого компонента содержания материала, определение четкой последовательности выполнения практических и лабораторных работ, индивидуальных заданий, разработку наиболее характерных примеров — компонентов содержания изучения каждой темы и т. д. В направлении проекта МСОИ процессы выполнения и контроля включают в себя выполнение каждой лабораторной работы с последующим отчетом, выполнение индивидуальных и контрольных работ, итоговую отчетность. Контроль осуществляется, с одной стороны, студентом при реализации задачи на компьютере (результат должен соответствовать ожидаемому), с другой — преподавателем в установленной форме. Контроль подразумевает анализ результатов и возможность оперативного внесения изменений в сроки и формы выполнения лабораторной работы.

Процесс анализа при разработке МСОИ включает в себя анализ сроков, затрат (материалов, машинного времени, времени для самоподготовки и т. д.), ресурсов, подтверждение качества результата каждой операции. Он начинается с анализа внешней и внутренней сред. К факторам внешней среды относятся: технологические (уровень существующих и наличие новых технологий); ре-сурсообеспеченность (наличие, доступ, время доступа к ним); нормативные; востребованность полученных знаний для успешного освоения последующих и параллельных предметов, а также для будущей профессиональной деятельности. Факторами внутренней среды являются базовая подготовка студентов на момент начала выполнения проекта; техническое и программное обеспечение; степень диверсификации содержания обучения применительно к широкому ряду специальностей.

Завершение проекта подразумевает тестирование продукта, интеграцию проектов и взаимодействие с заказчиком [2, с. 150]. Для МСОИ наиболее значимым является интеграция проектов, подразумевающая взаимосвязь рабочих программ параллельных и последовательных курсов, наличие материально-технического и программного обеспечения и т. д.

Взаимосвязи процессов УП и их реализация по этапам показаны на рисунке.

Жизненный цикл проекта разделяется на фазы: прединвестиционную, инвестиционную и эксплуатационную. Дальнейшее разбиение зависит от специфики проекта. Что касается проекта МСОИ, то его жизненный цикл составляют следующие фазы:

— концептуальная фаза, включающая формулирование целей, анализ инвестиционных возможностей, техникоэкономическое обоснование осуществимости и планирование проекта;

— фаза разработки проекта, включающая определение структуры работ и исполнителей, построение календарных графиков работ, разработку методических указаний, описание лабораторных работ и т. д.;

Взаимосвязи процессов управления проектом и их реализация по этапам

— фаза выполнения проекта, включающая работы по его реализации (т. е. реализацию МСОИ в учебном процессе);

— эксплуатационная фаза, включающая изменение и дополнение содержания в соответствии с изменившимися параметрами учебного процесса (обусловленная появлением новых информационных технологий), документирование и сопровождение результатов проекта.

Стратегия проекта — центральное звено в выработке направлений действий с целью получения обозначенных системой целей результатов проекта [1, с. 36]. Другими словами, стратегия — это всесторонний комплексный план, предназначенный для того, чтобы обеспечить достижение целей организации. Для МСОИ стратегия подразумевает определение внутренних, внешних и выходных параметров, установление связей между ними, а также оптимизацию ресурсов, форм и методов, применяемых для ее реализации.

При разработке стратегии следует учитывать наличие различных ее уровней:

• 3)    функциональная стратегия, разрабатываемая для каждого компонента МСОИ — содержания, форм, методов, параметров модели специалиста.

При определении стратегии проекта МСОИ необходимо помнить, что:

• 1)    проект (с процессом его реализации) является сложной системой, где проект — управляемая подсистема, управление проектом — управляющая функция;

• 2)    реализация стратегии подразумевает необходимость определенных изменений, свойственных организационной структуре, что, в свою очередь, приводит к созданию специальных координационных механизмов, предусмотренных формами и методами текущего контроля;

• 3)    управляемыми параметрами проекта МСОИ являются объемы и виды работ по проекту; техническое, методическое и программное обеспечение; временны! е параметры, включающие сроки, продолжительность и резервы выполнения работ, этапов, фаз проекта, взаимосвязь работ; качество проектных решений, применяемых ресурсов, компонентов проекта. В зависимости от метода оценки качества выбирается либо первый, либо наилучший из заранее определенного количества параметров системы, удовлетворяющих условиям оптимальности.

Проект имеет ряд свойств, помогающих методически правильно организовать работу по его реализации: он возникает, существует и развивается в определенном окружении (внешней среде); состав проекта не остается неизменным в процессе его реализации и развития (в нем могут появляться/удаляться элементы); в нем можно выделять новые элементы (между выделяемыми элементами должны поддерживаться установленные связи).

Применительно к проекту МСОИ можно говорить о следующих его преимуществах. В связи с введением в образовательный стандарт интегрированных учебных курсов, таких как «САПР», «Математическое моделирование технических объектов», «АСУ» и пр., межпредметные связи приобретают качественно новый характер, отражающий процесс политехнизации знания. Изменение характера межпредметных связей требует выделения инвариантной части математического аппарата для технических дисциплин, реализующих математические модели технических объектов и процессов. Инвариантная часть в материале включает алгоритмизацию, языки программирования, офисные технологии и универсальные численные методы. Моделирование в учебном процессе можно считать связующим звеном между обучением и исследованием.

Решение указанных задач в учебном процессе осуществляется в процессе компьютерного эксперимента, позволяющего за относительно небольшое время выполнить многофакторный анализ сложных систем.

Применение методов управления проектами к разработке МСОИ позволяет эффективно управлять временными, затратными, качественными параметрами создаваемой системы, в том числе разработать стратегию проекта, определить методы и средства его реализации, контролировать качество проекта на каждом этапе его разработки, что в конечном счете будет способствовать повышению качества обучения информатике в вузе.

СПИСОК

ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

• 1.    Мазур, И. И. Управление проектами : учебное пособие / И. И. Мазур, В. Д. Шапиро, Н. Г. Ольдерогге ; под общ. ред. И. И. Мазура. — 2-е изд. — Москва : Омега-Л, 2004. — 664 с.

• 2.    Ньютон, Р. Управление проектами от А до Я / Р. Ньютон. — Москва : Альпина Бизнес Букс, 2007. — 180 с.

Поступила 04.04.12.