авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

«Министерство образования и науки России Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Российская Академия Наук Научно методический совет по ...»

-- [ Страница 5 ] --

2. Колин К.К. Информатизация образования: новые приоритеты // Alma mater (Вестник высшей школы) – М., 2002, №2, с. 16- 3. Горелов Б.А., Кармазинский А.Н., Клыгина И.Ю. Дифферен циация, специализация и интеграция – средства повышения кон курентоспособности выпускников технического университета // Труды XXVII Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации, бизнесе».

Запорожье: ЗГУ, 2000, с. 79 – 81.

4. Петухова Т.П. Информационная культура как фактор повыше ния конкурентоспособности выпускника вуза. // Вестник Орен бургского государственного университета, №2 – Оренбург: ИПК ОГУ, 2002, с. 205-208.

5.Чичагин С.Л., Петухова Т.П. О содержании практической час ти компьютерной подготовки инженера-электрика // Актуальные проблемы современной науки. Сборник статей 4-й Международ ной конференции молодых ученых и студентов. Социальные и гуманитарные науки. Часть 31-Б: Педагогические науки – Сама ра: СамГТУ, 2003, с. 31-33.

6. Петухова Т.П., Глотова М.И. О проектировании содержания самостоятельной работы студентов инженерных специальностей по информатике // Модернизация образования: проблемы, поис ки, решения. Материалы всероссийской научно-практической конференции. Часть 2 -Оренбург: РИК ОГУ, 2004, с. 266- 7. Петухова Т.П. О содержании курса информатики на инженер ных специальностях университета // Регинформ-99.Материалы Всероссийской научно- практической конференции «Региональ ные проблемы информатизации образования». Часть 2.- Пермь:

ПРИПИТ,1999 – с.64-66.

8. Полат Е. С. Современные информационные и педагогические технологии. М.: Просвещение, 2001, с. 123-132.

9. Петухова Т.П., Минина И.В. Совершенствование содержания информационного образования студента на основе формирова ния его исследовательских умений // Модернизация образования:

проблемы, поиски, решения. Материалы всероссийской научно практической конференции. Часть 1 -Оренбург: РИК ОГУ, 2004, с. 151- Аспекты технологической подготовки студентов в области разработки программного обеспечения С.В. Синицын, к.т.н., доцент, В.С. Стрижевский, к.т.н, доцент, Б.А. Щукин, д.т.н., профессор. Московский Инженерно Физический институт (государственный университет), кафед ра «Кибернетика»

Секция «Программы дисциплины «Информатика» в российских уни верситетах»

Анализ распределения выпускников факультета кибернетики МИФИ и кафедры «Кибернетика» в частности [1], показывает, что в последние годы им все чаще приходится участвовать в коллективных разработках программного обеспечения, руково дить подобными разработками, осуществлять сопровождение и модернизацию больших программных комплексов. В связи с этим, при изучении различных разделов информатики, особое значение приобретает аспект технологической подготовки бу дущих специалистов.

Под технологической подготовкой понимается процесс полу чения студентами знаний и навыков в области создания про граммного продукта в современном понимании этого слова. Для простоты, под современным уровнем создания программного обеспечения будем понимать условия разработки, соответст вующие уровню СММ не ниже третьего. Существенное влияние на формирование предлагаемой точки зрения оказал почти три дцатилетний опыт работы кафедры «Кибернетика» с предпри ятиями авиационной промышленности в области разработки бортового программного обеспечения и, в частности, опыт рабо ты со стандартами типа DO-178 [2].

В технологической подготовке мы видим обобщающую сово купность приемов, подходов и методов решения задач, вне зави симости от дальнейшей специализации студента. Проведение разработки программного продукта требует участия многих лиц, выполняющих постановку задачи;

поддержку и сопровождение документов проекта;

координацию информационных взаимодей ствий групп разработчиков, создающих вспомогательную про граммную оснастку создаваемого программного продукта;

осу ществляющих исследование, тестирование выполненной про граммной реализации;

обеспечивающих обучение будущих пользователей.

Это означает, что каждый студент должен себе четко пред ставлять все этапы жизненного цикла программного продукта (при всем многообразии типов жизненных циклов) и в процессе обучения научиться не только кодировать программы, но и уча ствовать в разработке программной документации, уметь тестировать и вводить в эксплуатацию программный продукт.

В практике реализации курсов информатики на кафедре «Ки бернетика» МИФИ подобный подход реализуется, прежде всего, тем, что свои профессиональные навыки студенты начинают по лучать с первого семестра в курсе «Информатика» (основы про граммирования, типовые алгоритмы и т.п.). Далее, на следую щих курсах, студенты углубляют свои знания, получают навыки сравнительного анализа различных языков программирования и операционных систем, их применимости для решения различных типов задач, знакомятся с некоторыми инструментальными сис темами. В этот период студентам начинают прививаться навыки разработки программной документации.

Далее ключевым является введенный на кафедре курс техно логии программирования. В рамках него студенты осуществляют групповую разработку (коллектив 8 -10 человек) достаточно большого программного проекта, выполняя в коллективе раз личные роли. При этом преподаватель выполняет не только роль консультанта коллектива разработчиков (учителя), но и, как пра вило, является представителем «заказчика».

По завершению курса технологии программирования, студен ты под руководством преподавателей кафедры и специалистов – практиков участвуют в коллективных разработках небольших, но реально работающих проектов (как правило по договорам с заказчиками). Это позволяет им, во-первых, попробовать себя на различных ролях в коллективе разработчиков и самим опреде лить направление своего дальнейшего совершенствования, а во вторых, наглядно проследить весь цикл работ от постановки за дачи до написания документации и сдачи готового продукта.

Последующие курсы направлены на то, чтобы студенты уви дели общность технологического подхода к решению задач в различных проблемных областях и поняли, что кодирование (в широком смысле этого слова) является, прежде всего, инстру ментом для достижения некоторых заранее поставленных и чет ко определенных целей. И по завершению реализации необхо димо убедиться, что поставленные цели достигнуты.

Что касается возможных направлений развития технологиче ской подготовки в области информатики, то, с нашей точки зре ния, наиболее перспективным является сочетание максимальной общности подготовки в технологии решения различных задач базовых курсов с углубленной подготовкой на старших курсах, но в более узкой области, с учетом потенциального распределе ния студента.

Литература 1. А.В. Кузовкин, С.В.Синицын, В.И.Скворцов, В.С.Стрижевский, Б.А. Щукин Проблемы современной техноло гии создания программных систем и обучения этому студентов технических вузов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2001. №9.

2. RTCA/DO-178B. «Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification».

Вычислительный сервер для исследования тер мальных представлений булевых функций в учебных и научных целях С.Ф. Винокуров, д.ф.-м.н., профессор, В.И. Пантелеев, к.ф.-м.н., доцент, Н.А. Перязев, д.ф.-м.н., профессор. Иркутский государ ственный педагогический университет.

Для успешного освоения курсов по информатике необходим определенный уровень математической культуры, который за кладывается в курсах по дискретной математике и математиче ским основам информатики. Фундамент этих курсов составляет раздел, посвященный основам теории булевых функций. С одной стороны, овладение методами теории булевых функций является важным этапом при изучении различных курсов по информати ке, с другой, разработка и исследование алгоритмов представле ния булевых функций является удачным объектом для самостоя тельного исследования студентов. При сравнительно небольшом объеме предварительных знаний возможна самостоятельная раз работка таких алгоритмов. При этом проявляются все сложно сти, связанные с изучением различных алгоритмических про блем. При небольших размерностях булевых функций их задание, работа алгоритмов, конечный результат достаточно на глядно представимы, что немаловажно с методической точки зрения. Также важно для студентов непосредственно понятное применение этих алгоритмов для моделирования информацион ных процессов (в теории конечных автоматов, в программирова нии, в помехоустойчивом кодировании, в криптографии).

Для проведения научных исследований и поддержки учебно го процесса по теории булевых функций в Иркутском государст венном педагогическом университете создается вычислительный сервер, который будет включать решение задач по следующим разделам:

1. Вычисление представлений булевых функций полиномиаль ными формами в различных классах.

2. Вычисление представлений булевых функций термами в раз личных базисах.

3. Калькулятор для несложных вычислений в теории булевых функций.

4. Обучающая система по вычислениям в теории булевых функций.

Кратко охарактеризуем тематику приведенных разделов.

Одной из разновидностей представлений булевых функций является представление нормальными формами. Нормальные формы имеют эффективную реализацию на программируемых логических матрицах. Поэтому их исследование представляет большой практический интерес.

Хорошо исследован вопрос о реализации булевых функций дизъюнктивными и конъюнктивными нормальными формами [1]. Однако для таких форм имеются серьезные ограничения на возможности практической реализации. Например, для широко применяемой линейной функции при реализации ее дизъюнк тивной нормальной формой нижняя оценка на число элементар ных произведений, входящих в нее, является экспонентой от числа аргументов функции.

С такой точки зрения более интересными представляются по линомиальные нормальные формы. Впервые полиномиальные нормальные формы были рассмотрены И.И. Жегалкиным при исследовании некоторых вопросов математической логики. За тем, в 50-х годах прошлого века, полиномиальные нормальные формы исследовались в связи с их применением в теории коди рования. Полиномы Жегалкина были переоткрыты, и на их осно ве созданы помехоустойчивые коды, названные кодами Рида Маллера. Эти коды использовались в 70-х годах для связи с межпланетными станциями. Следующий всплеск интереса к по линомиальным нормальным формам произошел в конце про шлого века, после того как в цифровой технике стали активно применяться элементы типа «сложение по модулю 2» ("EXOR").

Сложностью полиномиальных нормальных форм естественно считать число слагаемых. Это хорошо согласуется с реализацией булевых функций на программируемых логических матрицах.

Для такой сложности найдены нижняя и верхняя границы. Эти границы отличаются на множитель log n, поэтому вопрос об асимптотически точной оценке еще ждет своего решения. Про блема нахождения эффективно заданных сложных функций или последовательностей функций также ждет своего решения. Име ется ряд результатов по построению последовательности эффек тивно заданных булевых функций, которые в классе полиноми альных нормальных форм имеют экспоненциальную сложность.

Однако, сложность построенных булевых функций значительно меньше теоретической верхней оценки [2].

Для проведения более детальных исследований из всего клас са полиномиальных нормальных форм выделяют подклассы, об ладающие теми или иными свойствами. Эти подклассы образуют иерархию. Различные подходы к описанию подклассов приводят к различным иерархиям.

В классах полиномиальных нормальных форм, исключая классы, порождаемые единственным операторным пучком, дол гое время стоял вопрос о нахождении точных оценок сложности.

Лишь в 1995 году появился первый результат такого рода. В дальнейшем были получены точные оценки сложности для дру гих классов [2].

Методы, использованные для нахождения высоких нижних границ сложности, предполагают построение конкретных функ ций, на которых эта граница достигается. В большинстве случаев решение этой проблемы требует большого объема компьютер ных вычислений. Например, для нахождения минимальной по линомиальной формы для функции 6 переменных требуется минут на компьютере IBM Pentium III с 1Gb ОЗУ или около часов на таком же компьютере с 264Мb ОЗУ.

Простые булевы функции в данном базисе – это функции, у которых все собственные остаточные функции представляются в этом базисе бесповторными термами. Множество простых функ ций разбивается на два подмножества, в зависимости от того представляется ли сама функция бесповторным термом или нет – множества бесповторных функций и множества слобоповторных функций. Если бесповторные функции имеют наименьшую сложность представления термами, то слабоповторные функции являются, в некотором смысле, простейшими из повторных функций. Хотя количество простых булевых функций сущест венно меньше, чем остальных функций, они имеют большое практическое значение. Большинство функций, применяющихся при разработке микропроцессоров, являются простыми в эле ментарном базисе, то есть состоящем из конъюнкции, дизъюнк ции, отрицания и тем более в больших базисах. Таким образом существует потребность в получении эффективных алгоритмов, позволяющих определить, является ли данная функция беспо вторной, и, в случае успеха, найти ее реализацию в виде терма.

В связи с результатом В.А. Кузнецова, о том, что бесповтор ное представление над неразделимыми функциями для булевой функции является, в некотором смысле, единственным, при рас смотрении многих вопросов можно ограничиться изучением не разделимых функций, то есть функций, не допускающих беспо вторной декомпозиции на функции меньшей размерности.

Добавление к базису слабоповторной функции, позволяет с од ной стороны расширить его, в смысле увеличения возможностей по реализации булевых функций термами, а с другой стороны сделать это расширение минимальным. Необходимо отметить, что даже такое расширение базиса существенно увеличивает ко личество бесповторных булевых функций.

Известно, что неразделимые функции это слабоповторные функция в различных базисах, их исследование позволяет соз дать классификацию неразделимых булевых функций, которая может быть использована как в теоретических, так и в практиче ских целях. Актуальность исследований обусловлена тем, что простые булевы функции в основном изучались для бинарных базисов, а для остальных базисов исследованы еще недостаточ но. Это связано, во-первых, со значительным увеличением слож ности исследований, а во-вторых, с тем, что до недавнего време ни в практических применениях использовались только бинарные базисы. Предэлементарные базисы это множества по лучаемые добавлением к элементарному базису одной слабопо вторной функции в этом базисе.

Разрабатываемый вычислительный сервер предполагается ис пользовать как для научных исследований, так и для учебных целей. На сервере будут доступны для решения следующие типы задач:

1. Вычисление представлений булевых функций полиномиаль ными формами в различных классах.

• нахождение полиномиального представления наименьшей сложности для любой булевой функции от 6 переменных;

• нахождение минимального представления в классе всех опе раторных полиномиальных форм для булевых функций от переменных;

• нахождение полиномиального представления наименьшей сложности в классе кронекеровых форм для любой булевой функции от 16 переменных;

• нахождение полиномиального представления наименьшей сложности в любом классе операторных форм, находящихся на одном уровне с поляризованными полиномами Жегалкина в операторной иерархии классов канонических форм (всего таких классов 3^n) для любой булевой функции от 24 пере менных;

• нахождение приближенно минимального полиномиального представления для частичных булевых функций от 24 пере менных.

2. Вычисление представлений булевых функций термами в раз личных базисах.

• нахождение приближенно минимальных представлений час тичных булевых функций термами над элементарным и пре дэлементарными базисами ранга не более 3;

• нахождение представлений булевых функций бесповторными термами над приведенным базисом;

• нахождение представлений частичных булевых функций бес повторными термами над элементарным и предэлементарны ми базисами ранга не более 3.

3. Калькулятор для несложных вычислений в теории булевых функций.

• нахождение различных канонических форм булевых функ ций;

• нахождение декомпозиции булевых функций;

• вычисление производных булевых функций;

• вычисление применения различных операторов к булевым функциям;

• нахождение замыкания заданного множества булевых функ ций;

• определение полноты заданного множества булевых функ ций;

• решение функциональных булевых уравнений;

• определение однотипности для двух функций;

• нахождение числа бесповторных булевых функций в задан ном базисе.

4. Обучающая система по вычислениям в теории булевых функ ций.

• формы представления булевых функций;

• разложения и канонические формы булевых функций;

• дифференциальное исчисление булевых функций;

• разложение функций в ряды и полиномиальные формы;

• полнота и замкнутость.

Известные системы для работы с булевыми функциями (EXPRESSO, EXOR4, XBOOLE) специализированы на получе ние нормальных форм (дизъюнктивных или полиномиальных) булевых функций или систем булевых функций, и для работы с термальными представлениями над произвольным базисным множеством бинарных или других функций не предназначены. В указанных системах использованы алгоритмы получения при ближенно минимальных полиномов. Эти алгоритмы хорошо ра ботают со слабо определенными функциями. Ни одна из указан ных систем не может найти минимальный полином уже для функций 6 переменных.

Вычислительная система создаваемого сервера реализуется по технологии application server на 64 разрядных процессорах OPTERON. Интерфейс пользователя предполагается реализовать через web-сервер Apache. Непосредственные алгоритмы работы с булевыми функциями реализуются на языке С++. Доступ к ним осуществляется посредством cgi-интерфейса. Алгоритмы пред ставления булевых функций полиномиальными формами и тер мами над бинарными базисами описаны в [2]. Общая схема калькулятора и обучающей системы приведены в [3,4].

Работа по разработке вычислительного сервера поддержана грантом РФФИ, проект № 04-07-90178.

Литература 1. Дискретная математика и математические вопросы кибернети ки функций / Под ред. С.В.Яблонского и О.Б.Лупанова. – М.:

Наука, 1974. – Т.1. – 312 с.

2. Избранные вопросы теории булевых функций / Под ред.

С.Ф.Винокурова и Н.А.Перязева. – М.: Физматлит, 2001. – 192 с.

3. Винокуров С.Ф., Гайдуков А.И. BOOLEARN – система для работы с булевыми функциями //4-я Международная конферен ция по прикладной логике. – Иркутск, 1995.- С.17-18.

4. Перязев Н.А., Манцивода Ю.В. Обучающая система по осно вам теории булевых функций // Новые информационные техно логии в университетском образовании. Материалы Международ ной научно-методической конференции, Новосибирск. – 1999. – С. 111-112.

Памяти сетевого программиста и журналиста В.В. Сухомлина Концепция и принципы разработки образователь ных профессиональных программ дополнитель ного ИТ-образования В.А. Сухомлин, профессор ВМК МГУ им. Ломоносова Аннотация Рассмотрены концепция и принципы разработки программ дополнительного ИТ-образования на дополнительную квалифи кацию. Показано, что данный вид образовательной деятельности дает возможность осуществлять комплексное обучение ИТ профессии с акцентированной профильной подготовкой по вы бранным направлениям специализации, позволяя готовить вос требованных в индустрии и бизнесе ИТ-специалистов по кон кретным направлениям ИТ. Определены квалификационные характеристики выпускников программ дополнительного обра зования на дополнительную квалификацию, названную в статье технолог ИТ. Обосновывается перспективность интеграция уси лий учреждений высшей школы (университетов и вузов) с инду стриальными специализированными учебными центрами для разработки и реализации совместных или дуальных учебных программ дополнительного образования. Материал предназна чен для вузовских работников, профессорско преподавательского состава, студентов и аспирантов, дипломи рованных специалистов, интересующихся ИТ-образованием.

1. Виды дополнительного ИТ-образования Приказом по Министерству образования Российской Федера ции N 4175 от 29.11.2002 создано новое направление подготовки бакалавров и магистров 511900 «Информационные технологии».

В работах [1, 2, 3] рассмотрены концепция и принципы разра ботки нового образовательного направления «Информационные технологии», а также принципы разработки стандарта бакалавра ИТ и стандарта магистра ИТ.

Дополнительное образование является важной составляющей ИТ-образования вцелом, что подтверждается более чем десяти летним опытом работы в области дополнительного ИТ образования Высшей компьютерной школы МГУ им. Ломоносо ва [4, 5, 6].

Основными целями дополнительного профессионального ИТ-образования (переподготовки) являются:

• освоение дополнительной связанной с деятельностью в об ласти ИТ квалификации;

• освоение нового вида профессиональной деятельности в сфере ИТ;

• повышение квалификации (например, на основе профессио нальных курсов или различных видов стажировки).

Дополнительное профессиональное образование многообраз но по своим формам. Особенно это относится к различным ви дам повышения квалификации. Далее в качестве базовой клас сификации дополнительного образования будет использоваться классификация, соответствующая указанным выше целям.

Дополнительные образовательные программы могут осуще ствляться с отрывом от работы, без отрыва от работы, с частич ным отрывом от работы.

Наиболее емкими по объему учебных часов программами до полнительного образования считаются программы обучения [7]:

• дополнительной квалификации, • новому виду профессиональной деятельности.

При этом дополнительное образование на дополнительную квалификацию не только характеризуется длительным учебным циклом (обычно двухгодовым) и большим объемом учебных ча сов, но и тем, что в результате успешного освоения соответст вующих учебных программ выпускники получают диплом госу дарственного образца о присвоении дополнительной квалификации.

Поэтому данный вид образования и представляют основной интерес с точки зрения разработки учебно-нормативных мате риалов, регламентирующих соответствующую образовательную деятельность.

Дополнительное профессиональное образование (переподго товка) для получения дополнительной квалификации реализует ся по дополнительным программам с учетом профиля получен ного (получаемого) высшего образования. Такие программы могут осваиваться параллельно с основными образовательными программами по направлениям или специальностям высшего профессионального образования.

Необходимым условием присвоения дополнительной квали фикации является наличие диплома о высшем образовании по специальности или направлению, указанных в качестве допус тимых в каждой программе дополнительного образования. На пример, дополнительная квалификация «Разработчик профес сионально ориентированных компьютерных технологий» может присуждаться лицам, имеющим высшее профессиональное обра зование по следующим направлениям и специальностям: – Естественнонаучные специальности;

510000 – Естественные науки и математика;

060000 – Специальности экономики и управления;

350000 – Междисциплинарные специальности;

654600 – Информатика и вычислительная техника;

550000 – Технические науки;

650000 – Техника и технологии.

Учебный план реализации каждой дополнительной образова тельной программы должен предусматривать содержательную преемственность в отношении учебного плана соответствующей основной образовательной программы высшего профессиональ ного образования.

Сегодня в области дополнительного образования делаются только первые шаги. Предварительный перечень программ до полнительного образования по направлению ИТ, составленный Минвузом, на данный период включает следующие программы:

• «Специалист в области компьютерной графики и Web дизайна (Web-дизайнер)».

• «Системный инженер (специалист по эксплуатации аппарат но- программных комплексов персональных ЭВМ и сетей на их основе)».

• «Разработчик профессионально ориентированных компью терных технологий».

• «Менеджер наукоемких технологий».

Представляется чрезвычайно важным с самого начала станов ления этой образовательной деятельности четко определить ее цели и задачи, квалификационные требования к выпускникам дополнительных образовательных программ, гарантирующий определенный уровень подготовки.

Дополнительное образование на дополнительную квалифика цию дает возможность подготовки высокопрофессиональных ИТ-кадров в случае гармонизации содержаний основной и до полнительной образовательных программ подготовки. Такая возможность обеспечивается следующим.

Во-первых, дополнительное образование на дополнительную квалификацию реализуется для контингента, имеющего высшее образование или завершающего параллельно обучение по основ ной образовательной программе высшего образования, т.е., как правило, имеющего определенную подготовку по естественно научным и техническим дисциплинам, а также по математике, что позволяет преподавать дисциплины ИТ на достаточно высо ком уровне.

Во-вторых, объем часов учебных программ такого вида обу чения дает возможность реализовывать (как правило, на основе 2-годичного цикла обучения) комплексную и одновременно сис тематическую профилированную подготовку слушателей для высокопрофессиональной деятельности в области ИТ.

В третьих, слушатели программ дополнительной подготовки обычно обладают серьезной мотивацией для обучения, а также зачастую некоторым опытом деятельности в интересующей их области ИТ.

Все это и позволяет на основе дополнительного образования на дополнительную квалификацию осуществлять подготов ку/переподготовку высокопрофессиональных специалистов по конкретным направлениям области ИТ.

Острый дефицит в высокопрофессиональных кадрах для ИТ индустрии и значительные возможности в решении этой про блемы, которыми обладает дополнительное образования на до полнительную квалификацию, делают данный вид образования весьма перспективным. Несомненно, он должен играть значи тельно более важную роль для подготовки ИТ-профессионалов, чем ту, которая ему отводится в настоящее время. Именно этот вид дополнительного образования, наряду с магистерским обра зованием, обеспечивает возможность комплексного обучения профессии с акцентированной профильной подготовкой по вы бранным направлениям специализации (например, сетевые тех нологии, системное администрирование, технологии мультиме диа и пр.).

Важным достоинством рассматриваемого вида дополнитель ного образования является его высокая чувствительность и адап тивность к текущим потребностям в профессиональных кадрах со стороны индустрии и бизнеса. Поэтому программы дополни тельного образования могут представлять собой более широкий спектр по сравнению с более консервативными программами магистерского образования. Также они могут успешно использо ваться как полигоны для отработки перспективных магистерских программ.

В целом, в части обучения современным ИТ оба эти вида обучения сопоставимы между собой как по объему учебных ча сов, так и по уровню подготовки. Программы образования на дополнительную квалификацию предназначены в первую оче редь для подготовки ИТ-кадров, которые могли бы решать со временные производственные задачи, связанные с информатиза цией различных видов деятельности, а также участвовать в развитии ИТ. В магистерских же программах больший акцент сделан на научно-исследовательскую работу.

Дополнительную квалификацию в области ИТ, востребован ную в индустрии и бизнесе, следовало бы ассоциировать с поня тием специалиста по конкретному классу ИТ (далее ИТ специалиста), способного решать в этой области сложные задачи научно-производственного характера.

Отметим, что введение в государственный реестр специаль ностей квалификации «ИТ-специалиста по направлению области ИТ» представлялось бы естественным отражением реалий, сло жившихся в практике кадрового обеспечения ИТ-специалистами компаний и организаций. По сути, в индустрии и бизнесе, да и в исследовательских проектах, нужны именно специалисты по ИТ, обладающие продвинутыми знаниями и умениями по конкрет ным технологиям. А из какого сорта бакалавров, специалистов, магистров куются эти эксперты своего дела, как правило, не столь существенно.

Важным аспектом качества подготовки ИТ-специалистов ста новится их базовая профессиональная подготовка, которая должна в значительной мере удовлетворять рекомендациям СС2001 по базовому профессиональному образованию. Так как эти международные рекомендации еще не нашли своего отраже ния в большинстве основных образовательных программах и стандартах высшего образования, то при разработке программ дополнительного образования на дополнительную квалифика цию вопросам обучения базовым знаниям в области ИТ должно уделяться особое внимание.

Анализ накопленного опыта в области дополнительного ИТ образования на дополнительную квалификацию показывает сле дующие основные недостатки дополнительных образовательных программ:

• отсутствие четко определенных квалификационных требова ний к выпускникам этих программ;

• отсутствие курсов для формирования базовых знаний в об ласти ИТ в соответствии с рекомендациями СС2001 (прежде всего, по таким дисциплинам, как, например, дискретные структуры, основы современных языков программирования, архитектура компьютеров и основы операционных систем, основы баз данных и компьютерных сетей), которыми, как правило, слушатели программ дополнительного образования не обладают;

• отсутствие системного подхода к изучению области ИТ в це лом, в частности отсутствие курса, посвященного изучению научно-методическим основам и системы стандартов ИТ, глобальных концепций развития ИТ, фундаментальных моде лей разделов ИТ, языков и методов системы стандартов;

• упрощенный уровень изучения отдельных дисциплин, во многом из-за перечисленных выше недостатков – недостаточ ной базовой подготовки, отсутствия знаний по системе стан дартов ИТ;

• недостаточный почасовой объем конкретных рабочих про грамм (менее 800 аудиторных часов), а также практикуемый перезачет необоснованно большого количества часов по про граммированию, пройденных по основной образовательной программе, часто не соответствующей современным требованиям к базовым знаниям ИТ-профессионалов;

• заниженные требования к выпускной работе;

• отсутствие целостности между программами дополнительно го образования.

Все эти недостатки снижают эффективность, а в итоге и пре стижность дополнительного ИТ-образования. Они должны быть устранены на основе более совершенной нормативной базы до полнительного образования.

Прежде чем разрабатывать типовые решения для программ дополнительного образования на дополнительную квалифика цию, определим задачи такой подготовки и квалификационную характеристику.

2. Квалификационная характеристика выпускника про грамм дополнительного образования на дополнительную квалификацию Квалификационная характеристика выпускников дополни тельных образовательных программ на дополнительную квали фикацию должна быть неотъемлемой частью соответствующего образовательного стандарта, включая разделы с перечнями объ ектов и видов профессиональной деятельности выпускников та ких программ. Ниже рассмотрены данные разделы, предлагае мые для включения в образовательный стандарт подготовки на квалификацию ИТ-специалиста.

Как отмечалось выше, в части обучения современным ИТ об разовательные программы дополнительного (на дополнительную квалификацию) и магистерского видов обучения сопоставимы.

Основное различие этих двух видов обучения состоит в том, что важной задачей магистратуры является подготовка научных кад ров, дополнительное же образование в большей степени развер нуто на решение кадровых задач бизнеса и индустрии.

Поэтому квалификационная характеристика выпускников до полнительных образовательных программ на дополнительную квалификацию (ИТ-специалистов) отличается от характеристи ки, соответствующей магистрам ИТ, прежде всего отсутствием аспектов, относящихся к научной деятельности.

2.1. Объекты профессиональной деятельности Объектами профессиональной деятельности выпускников до полнительных образовательных программ на дополнительную квалификацию (ИТ-специалистов) являются:

• ИТ, реализованные в виде систем, продуктов и сервисов ИТ, как, например: информационно-вычислительные сети, ком пьютерные системы, информационные системы, базы данных, информационные содержания (контенты), электронные кол лекции, сетевые приложения, продукты системного и при кладного ПО;

• стандарты, профили, открытые спецификации ИТ, опреде ляющие функциональные возможности, динамику поведения, протоколы взаимодействия, а также другие технические ха рактеристики систем, продуктов и сервисов ИТ;

• языки программирования, языки описания информационных ресурсов, языки спецификаций, а также инструментальные средства проектирования и создания систем, продуктов и сер висов ИТ;

• документация на системы, продукты и сервисы ИТ;

• средства администрирования и управления безопасностью ИТ;

• проекты по созданию и внедрению ИТ, соответствующая про ектная документация;

• стандарты, процедуры и средства поддержки управления жизненным циклом ИТ;

• комплекты аттестационных тестов для установления соответ ствия (конформности) систем, продуктов и сервисов ИТ ис ходным стандартам и профилям;

• производственные процессы (бизнес-процессы), подлежащие автоматизации и реинжинирингу.

2.2. Виды профессиональной деятельности Выпускник дополнительной образовательной программы на дополнительную квалификацию (ИТ-специалист) должен быть подготовлен к следующим видам деятельности:

• разработке, созданию и использованию новых ИТ, реализо ванных в виде систем, продуктов и сервисов ИТ;

• разработке стандартов, профилей, открытых спецификаций систем, продуктов и сервисов ИТ;

• разработке и применению математических моделей процессов и объектов, современных математических методов и ИТ для решения задач науки, техники, экономики и управления;

• использованию ИТ в проектно-конструкторской, управленче ской и финансовой деятельности.

3. Принципы разработки стандарта дополнительного об разования на дополнительную квалификацию Анализ рассмотренных выше задач дополнительного образо вания на дополнительную квалификацию и квалификационных характеристик выпускников программ данного вида обучения показывает, что соответствующая этим требованиям учебная программа должна ориентироваться на комплексную и одновре менно профильную подготовку специалистов [4, 6]:

• обладающих знаниями научно-методических основ, стандар тов, методов и средств области ИТ;

• обладающих базовыми знаниями в объеме, примерно соот ветствующем международным рекомендациям СС2001 для ИТ-профессии;

• владеющих умениями и навыками в использовании совре менных технологий и языков программирования на практике;

• способных решать сложные научно-технические задачи и осуществлять проекты научного-производственного характе ра по направлению специализации.

Развивая определенную выше платформу для дополнительно го образования, определим следующие основные принципы по строения дополнительных образовательных программ на допол нительную квалификацию:

1. Учебная программа дополнительного образования на допол нительную квалификацию должна быть ориентирована на подготовку высокопрофессиональных кадров, которые долж ны хорошо ориентироваться во всем пространстве ИТ, быть подготовленными к созданию, интеграции, сопровождению и использованию сложных систем, продуктов и сервисов ИТ, удовлетворяющих принципам открытых систем, т.е. постро енных в соответствии с требованиями международных стан дартов.

2. В учебной программе должна быть отражена стратегическая роль концепции открытых систем для развития методологии и практики области ИТ и как следствие роль стандартов и про цесса стандартизации ИТ.

3. В состав учебной программы должны быть включены лекци онные и практические занятия, обеспечивающие слушателям получение базовых профессиональных знаний в объеме, при мерно соответствующем объему знаний ядра, представленно го в документе СС2001, для подготовки бакалавров. К обяза тельным базовым курсам должны быть отнесены следующие курсы (содержательно соответствующие аналогичным курсам стандарта бакалавра ИТ):

• Дискретные структуры (2-семестровый курс с семинарскими занятиями);

• Основы программирования (2-семестровый курс, поддержан ный практикумом по программированию);

• Архитектура ЭВМ и основы операционных систем (семестро вый);

• Базы данных (семестровый);

• Компьютерные сети (семестровый).

В сумме эти курсы должны составлять объему не менее 25 30% от общего объема часов всей программы.

1. В состав учебной программы должен входить базовый мето дологический курс для ИТ-образования – «Анализ информа ционных технологий» [9, 10], в котором изучаются научно методические основы и система стандартов ИТ, включая: ос новные тенденции и концепции развития ИТ, концептуаль ный базис и эталонные модели важнейших разделов ИТ, ор ганизационная структура процесса стандартизации ИТ, аппарат профилирования, таксономия профилей и стандартов, концепция и технология конформности ИТ, используемые для определения стандартов языки и нотации, а также общие ас пекты ИТ, такие, как управление, безопасность, интернацио нализация и др.

2. Профессионально-ориентированная часть курсов должна включать как минимум два раздела курсов:

• современные ИТ;

• курсы профилирующей подготовки по направлению специа лизации.

При этом первый раздел предназначен для получения слуша телями фундаментальных знаний по основным разделам ИТ.

Курсы этого раздела должны знакомить слушателей с текущим состоянием стандартизации, современными научно техническими достижениями, технологиями и продуктами по соответствующим направлениям ИТ. Состав курсов данного раз дела может охватывать, в частности, следующие важные направ ления ИТ:

• современные парадигмы программирования, языки програм мирования и их стандарты;

• сетевые технологии и их стандартизация;

• базы данных в сетевых окружениях, языки и модели баз дан ных, стандартизация в области баз данных;

• распределенные офисные технологии, технологии управления потоками работ, стандартизация в области офисных техноло гий;

• объектно-ориентированные распределенные технологии и их стандартизация;

• операционные системы открытых платформ и стандартизация прикладных программных интерфейсов;

• технологии автоматизации жизненного цикла, графические языки проектирования и языки четвертого поколения, CASE и CALS-технологии, их стандартизация;

• технологии сети Интернет и их стандартизация;

• технологии человекомашинного интерфейса, мультимедиа и виртуальной реальности, их стандарты;

• управление безопасностью ИТ, управление ресурсами, интер национализация ИТ и соответствующие им стандарты и пр.

1. Программа должна включать различные виды занятий: обяза тельные и факультативные лекционные курсы, учебно практические курсы и лабораторные работы, семинарские за нятия (научные и по направлениям специализации), исследо вательско-практические разработки (участие в проекте), и пр.

(разнообразие видов обучения способствует более гармонич ному развитию слушателей).

2. В программе важное место отводится проведению так назы ваемых учебно-практических курсов, которые включают как разбор теоретических аспектов ИТ, так и выполнение практических (лабораторных, практикумов) работ с использованием наиболее распространенных продуктов ИТ для обучения устойчивым практическим навыкам использования современных технологий. Учебно практические курсы особенно эффективны для раздела курсов 3. профилирующей подготовки.

В программу может быть включен набор дополнительных лекционных курсов (факультативных курсов) для обеспече ния возможности составления гибких индивидуальных учеб ных планов с учетом интересов и способностей слушателей, индивидуальных установочных целей обучения.

4. Важное место в программе отводится исследовательско прикладным проектам, непосредственно связанным с разра ботками в области открытых систем, что способствует более глубокому осознанию и пониманию методологических основ ИТ, углубленному изучению стандартов ИТ, практическому освоению современных технологий реализации жизненного цикла систем и сервисов ИТ, развитию профессионального творчества.

5. Программа должна характеризоваться основательностью, вы соким профессиональным уровнем содержания курсов. Она должна реализовываться опытным профессорско преподавательским коллективом с привлечением специали стов из ИТ-индустрии.

6. Состав учебных курсов и занятий должен быть подобран та ким образом, чтобы адекватно отразить в учебной программе следующие критические фазы жизненного цикла систем, про дуктов и сервисов ИТ:

• проектирование спецификаций функциональности создавае мых технологий с использованием аппарата профилирования, т.е. в виде профилей ИТ;

• реализация профилей ИТ, т.е. создание систем, продуктов и сервисов ИТ с использованием технологий комплексной под держки жизненного цикла изделий (CALS- и CASE технологий);

• тестирование конформности (соответствия) реализаций ИТ исходным профилям и стандартам.

Проект стандарта подготовки ИТ-специалиста по дополни тельным профессиональным программам на дополнительную квалификацию, разработанный на основе определенных выше принципов, представлен по адресу: www.hcse.ru или www.it edu.ru.

Примерный учебный план для дополнительных профессио нальных программ на дополнительную квалификацию представ лен по адресу: www.hcse.ru или www.it-edu.ru.

4. Стратегия развития программ дополнительного обра зования на дополнительную квалификацию Как было показано выше, дополнительное образования на до полнительную квалификацию обеспечивает возможность ком плексного обучения ИТ-профессии с акцентированной профиль ной подготовкой по выбранным направлениям специализации, позволяя готовить специалистов по конкретным направлениям ИТ. Также немаловажным является то, что данный вид образова тельной деятельности реализуется, как правило, без отрыва от основной работы. Все это делает его чрезвычайно перспектив ным для подготовки высокопрофессиональных кадров для орга низаций бизнеса и индустрии.

Такое образование включает два основных сравнимые по объему часов компонента.

Первый обеспечивает общую профессиональную подготовку и включает как базовые курсы учебной программы (дискретные структуры, введение в программирование, основы операционных систем и баз данных и др.), так и специальные курсы по важ нейшим разделам ИТ. Этот компонент предназначен для того, чтобы дать слушателям необходимое базовой образование (с учетом рекомендаций СС2001), а также фундаментальные зна ния по важнейшим направлениям ИТ. Эта часть программы до полнительного образования может называться академической, так как оптимально она должна даваться в традиционном уни верситетском стиле.

Второй компонент программы предназначен для акцентиро ванной профильной подготовки по конкретному направлению специализации. Он ориентирован как на ознакомления с новыми технологиями, так и на получение необходимых навыков и уме ний для профессионального использования этих технологий на практике. С такой задачей лучше всего справляются специализи рованные учебные курсы, разработанные фирмами производителями программных технологий и продуктов и реали зуемые в специализированных индустриальных учебных цен трах.

Поэтому наиболее оптимальным подходом к развитию рас сматриваемой формы дополнительного образования является интеграция усилий учреждений высшей школы (университетов и вузов) и индустриальных специализированных учебных центров для разработки и реализации на практике так называемых совме стных, или дуальных, учебных программ дополнительного обра зования.

Такая форма развития дополнительного профессионального образования обладает рядом достоинств, обеспечивая:

• фундаментальность академического профессионального обу чения, реализуемого силами вузов опытным профессорско преподавательским составом;

• эффективность практического освоения современных техно логий на базе специализированных тренинговых учебных центров, высокий уровень соответствующих учебно методических материалов;

• высокую актуальность и непосредственную целевую приме нимость результатов обучения;

• использование совместных ресурсов вузов и учебных центров для разработки и издания соответствующих учебно методических материалов и пособий;

• возможность проведения совместных исследовательских и экспериментальных работ, направленных на разработку и ап робирование новых образовательных технологий в области профессионального образования;

• создание совместной учебно-технологической базы (классов, центра) для поддержки учебного процесса, интегрированное использование преподавательских ресурсов;

• соответствие учебных процессов, реализуемых в рамках со вместной деятельности, как требованиям государственных образовательных стандартов, так и современным индустри альным требованиям к профессиональным кадрам по направ лению специализации;

• использование ресурсов образовательного менеджмента ин дустриальных учебных центров для продвижения совместных учебных программ на рынке услуг дополнительного профес сионального образования;

• получение выпускниками программ дополнительного образо вания (в случае их успешного выполнения) как диплома госу дарственного образца о присвоении дополнительной квали фикации, так и сертификатов, в том числе международных, отражающих уровень владения технологиями, изучаемыми по программе профилированной подготовки (в случае успешной сдачи сертификационных экзаменов).

Примером такого рода дуальных программ могут служить программы подготовки ИТ-специалистов, разработанные совме стно лабораторией открытых информационных технологий ВМК МГУ им. Ломоносова и учебным центром «Сетевая академия»

(ЛАНИТ), по следующим специализациям:

• Администрирование информационных систем и сетей • Защита информации и сетевая безопасность • Разработка корпоративных приложений.

С этими программами можно познакомиться по адресу:

www.hcse.ru или www.it-edu.ru.

Литература 1. Владимир Сухомлин. «Подготовка бакалавров и магистров в области ИТ», //Открытые системы, 2002, №3.

2. Владимир А. Сухомлин, Владимир В. Сухомлин. «Концепция нового образовательного направления», //Открытые системы.

2003, №2.

3. Владимир А. Сухомлин. «Как улучшить ИТ-образование», //Открытые системы. 2003, №2.

4. Сухомлин В.А. “Высшая компьютерная школа”. Система под готовки высококвалифицированных специалистов в области ин формационных технологий. М, Диалог МГУ, 1999.

5. Сухомлин В.А. “Высшая компьютерная школа МГУ. Первое десятилетие”. Сб. трудов «Теоретические и прикладные пробле мы информационных технологий», научной конференции, по священной 250-летию МГУ и 10-летиюВКШ, МГУ, М.2001”.

6. Сухомлин В.А. «Концепция и методика подготовки специали стов повышенной квалификации в области информационных технологий». Тезисы докладов Всероссийской конференции. Ин теграция науки и Высшего образования России. Ч.2. 2001.

7. Методические рекомендации и основные требования к прове дению экспертиз документов, представляемых для лицензирова ния дополнительной квалификации профессиональной подго товки. Приказ от 06.09.2000 г. № 2571: «Об утверждении Положения о порядке и условиях профессиональной переподго товки специалистов».

8. Computing Curricula 2001. Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE.

9. Сухомлин В.А. «Анализ ИТ» – базовая дисциплина для про грамм профессиональной подготовки специалистов в области информационных технологий», Сб. трудов «Теоретические и прикладные проблемы информационных технологий», научной конференции, посвященной 250-летию МГУ и 10-летию ВКШ, МГУ, М.2001».

10. Сухомлин В.А. «Введение в анализ информационных технологий». М: «Горячая линия – Телеком», 2003.

11 Сухомлин В.А. Магистерское обучение по направлению спе циализации «Информационные технологии и менеджмент». М., Диалог МГУ, 1999.

Подход к разработке требований к минимальному объему знаний по разделу «Информатика» (Ин формационные технологии) для непрофильных направлений и специальностей В.А. Сухомлин, профессор ВМиК МГУ В последние годы, благодаря стремительному развитию об ласти ИТ, ее ведущей роли в научно-техническом прогрессе, в преображении жизни общества, произошла переоценка статуса данной области и в системе образования [1]. В частности, выде лим следующие два аспекта:

• во-первых, область ИТ – обширная и актуальная сфера науч но-производственной деятельности – в университетском об разовании завоевала позиции самостоятельного, динамично развивающегося образовательного направления (часто назы ваемого за рубежом «Computing»), целью которого является подготовка профессиональных кадров для научной и произ водственной сфер самой области ИТ;


• во-вторых, область ИТ нашла свое отражение в образовании как дисциплина, имеющая фундаментальное значение для подготовки кадров по любым образовательным направлениям и специальностям, выполняя в современном образовании роль базовой дисциплины такой же как, например, математика для естественнонаучных направлений обучения.

Современному подходу к реализации первого аспекта, т.е.

подготовке ИТ-профессионалов, были посвящены предыдущие главы книги. Ниже рассмотрим подход к ИТ-образованию, осу ществляемому в рамках основных образовательных программ непрофильных направлений и специальностей, например, про грамм подготовки инженеров, экономистов, лингвистов, хими ков, физиков, биологов, врачей, военных, работников сельского хозяйства, педагогов и др.

Так как ИТ-образование стало важным компонентом подго товки специалистов любого профиля, в стандарты образователь ных программ высшего образования независимо от специально сти или направления вводится раздел «Информатика», предна значенный для обучения основам ИТ, а также навыкам и умени ям по использованию технологий, наиболее применимых для конкретной специализации.

Естественно, что основных образовательных программ вели кое множество (десятки и даже сотни), чтобы убедиться в этом, достаточно посетить сайт министерства www.informics.ru. Также очевидно, что для разных специализаций требования к подготов ке по ИТ могут существенно различаться. Так, например, раздел «Информатика» образовательной программы подготовки инже неров по эксплуатации компьютерных систем и сетей или инже неров по САПР будет существенно отличаться от такого же раз дела программы подготовки медиков или журналистов, причем, как по объему часов, так по содержанию. Может показаться, что при таком разнообразии специализаций и соответствующих им требований к ИТ-образованию, какой-либо целостный система тический подход к разработке содержания раздела «Информати ка» (более точно, на формальном языке – требований к обяза тельному минимуму содержания основной образовательной программы в части раздела «Информатика») для всего множест ва основных образовательных программ вряд ли уместен.

Все же попробуем привнести некоторую систематизацию в этот вопрос.

Прежде чем определить некоторые принципы разработки требований к обязательному минимуму содержания раздела «Информатика», классифицируем все множество стандартов образовательных программ по объему часов, отводимых для раздела «Информатика», т.е., как бы, по уровню образованно сти в области ИТ.

Несколько идеализируя ситуацию, можно определить сле дующие три уровня образовательных программ по уровню ИТ образованности:

• с объемом 400 часов;

• с объемом 300 часов;

• с объемом 200 часов.

В настоящее время можно привести примеры основных обра зовательных программ и с объемом часов менее 200, но, видимо, для стандартов третьего поколения, стандартов информационно го общества, таких программам будет все меньше и меньше. На помним, что, начиная с 2000 г., после осуществления в конце последнего десятилетия минвузом большой программы работ по обновлению образовательных стандартов в системе образования были введены так называемые стандарты второго поколения.

Подход, который мы собираемся рассмотреть, является как бы производным от того задела, который мы накопили, разраба тывая систему подготовки ИТ-профессионалов. Поэтому, по всей видимости, он будет эффективен для разработки содержа ния раздела «Информатика» образовательных стандартов тех направлений и специальностей, для которых подготовка по ИТ должна носить достаточно серьезный характер, а не ознакоми тельный. К таким образовательным стандартам будем относить стандарты с объемом часов по информатике не менее 300 часов (эмпирический порог, иногда также используемый менеджерами по персоналу для оценки уровня подготовленности кадров по ИТ).

Далее мы будем ориентироваться именно на образовательные стандарты и программы, предусматривающие существенную подготовку по ИТ, т.е. в объеме не менее 300 часов.

Для таких программ материал раздела в идеале «Информати ка» структурируем на следующие части:

• основы ИТ;

• практикумы;

• вузовский компонент.

Содержание первого раздела разработать достаточно неслож но. Учитывая, что ИТ (Computing) как научно-образовательная дисциплина сформировалась и для нее разработан согласован ный на международном уровне объем базовых знаний (СС2001), содержание данной части следовало бы формировать из наибо лее подходящих для конкретных целей обучения модулей ядра СС2001 [2].

Для других двух частей раздела «Информатика» какой-либо систематический подход на данном этапе предложить затрудни тельно ввиду существенной зависимости их содержания как от специфики требований к ИТ-образованию со стороны конкрет ных специализаций, так и разнообразия сложившихся в ВУЗах традиций в преподавании программирования. Заметим, что часто под вузовской информатикой все еще понимается обучение про граммированию на конкретных языках, а не систематическое изучение пространства ИТ, с его законами развития и современ ным состоянием.

По этой причине к вузовскому компоненту следовало бы от нести и обучение программированию на конкретном языке (язы ках) программирования. Это объясняется тем, что учебными це лями в данном случае является обучение основам и методам программирования для написания программ так сказать для себя, для собственных нужд, а не обучение методам и средствам про мышленного программирования продуктов ИТ, как это имеет место при подготовке ИТ-профессионалов. Поэтому выбор базо вого языка и подходов к обучению программированию здесь не столь критичны, как в случае подготовки ИТ-профессионалов. К тому же следует учитывать, что практически в каждом ВУЗе сложилась собственная практика обучения программированию, ломка которой может оказаться болезненной, да и не обеспечи вающей должного эффекта. Поэтому обучение программирова нию, включая поддерживающие практикумы, а также практику мы по освоению различных продуктов ИТ, на данном этапе можно отнести к одному разделу. В качестве такого раздела вы берем именно вузовский компонент, ввиду его значительной за висимости от конкретной учебной практики и слабой формаль ной регламентированности.

Таким образом, материал раздела «Информатика» в дальней шем будем подразделять на две части: основы ИТ и вузовский компонент.

Теперь следовало бы ответить на вопрос, каким должно быть соотношение объемов часов для этих двух частей.

Ясно, что важной составляющей ИТ-образования является обучение практическому использованию наиболее актуальных для конкретной специализации ИТ, что мы, как было рассмотре но выше, отнесли к вузовскому компоненту. Поэтому вузовский компонент должен быть достаточно емким, хотя очевидно, что количество часов для практических занятий по ИТ всегда будет недостаточным. Здесь остается надеяться, что вузы смогут рас ширить экспертизу своих студентов в области ИТ, введя исполь зование ИТ в практические занятия по другим дисциплинам, а студенты будут иметь возможность расширить свои познания и умения в области ИТ, например, посещением программ допол нительного образования, рассмотренных ранее.

Так как речь идет о разработке государственных стандартов, то по статусу своему они должны регламентировать большую часть планируемой учебной нагрузки. Чтобы найти оптимальный компромисс между рассматриваемыми частями ИТ-образования, необходим опыт экспериментальной отработки образовательных стандартов нового поколения на практике. В качестве стартового решения компромиссом могла бы служить так называемая золо тая пропорция, т.е. не менее 60% учебной нагрузки для раздела «Информатика» должно отводиться в новых стандартах изуче нию основ ИТ, как актуальному самостоятельному научно прикладному направлению.

Теперь, проведя необходимые обоснования, предложим ос новные принципы формирования содержания раздела «Инфор матика» для рассматриваемых образовательных программ.

1) Целесообразным представляется уточнение названия раздела «Информатика», заменой его, например, на следующее назва ние «Информатика (Информационные технологии)».

Дадим следующие пояснения этому, в значительной мере по вторяя терминологические аспекты, обсуждавшиеся в начале книги.

Термин «информатика» используется на протяжении послед них трех десятилетий (в основном в нашей стране) для ссылки на область, включающую как научные аспекты теории информации, так и прикладные направления, связанные с передачей и обра боткой (в широком смысле) информации посредством использо вания ЭВМ.

Данный термин не вполне удачен для применения его в обра зовательных стандартах ввиду того, что он:

• не имеет конкретного определения;

• за ним не стоит конкретная научная область или образова тельная дисциплина с общепринятым объемом знаний, т.е.

«информатика» как конкретная научная область не сложи лась.

Поэтому вместе с термином информатика желательно исполь зовать уточнение этого понятия, например, биоинформатика, экономическая информатика, стохастическая информатика, ме дицинская информатика, квантовая информатика и пр.

В середине 80-х мировым сообществом было признано ста новление новой интегральной научно-прикладной области «Ин формационные технологии», что нашло свое отражение, в част ности, в деятельности и документах международных организаций ISO, IEC, ITU [1].

В начале 90-х в мире сложилось научно-образовательное на правление «Computing» (также используется термин «Информа ционные технологии»), как образовательная университетская дисциплина, ориентированная на подготовку специалистов для области ИТ. Международные организации IEEE и ACM разрабо тали рекомендации для базового образования по направлению Computing (СС2001) [2].

В документе СС2001 определены структура и содержание ре комендуемого для международной образовательной системы объема знаний для подготовки бакалавров ИТ, в частности, вы делено ядро базовых знаний, по существу определяющее требо вания к минимальному объему знаний для подготовки бакалав ров по различным направлениям ИТ.


Как уже отмечалось в 2002 г. приказом по Министерству об разования Российской Федерации N 4175 от 29.11.2002 создано направление подготовки бакалавров и магистров 511900 «Ин формационные технологии», разработанное, в частности с уче том рекомендаций СС2001 [3-6].

В связи с вышесказанным, при разработке образовательных стандартов для специальностей и направлений, не являющихся профильными по отношению к ИТ, целесообразно содержание раздела Информатика ассоциировать с научно-прикладной дис циплиной «Информационные технологии».

По этой причине и представляется целесообразным уточнение названия раздела «Информатика» как «Информатика (Информа ционные технологии)» или переименование данного раздела на «Информационные технологии» с тем, чтобы название раздела отражало его содержание.

2) Требования к минимальному объему знаний по разделу «Ин форматика (Информационные технологии)» для непрофиль ных направлений и специальностей следует формировать из модулей ядра документа СС2001.

Целесообразность формирования содержания (в части «осно вы ИТ») данного раздела из модулей ядра обусловлена тем, что объем знаний дисциплины ИТ (Computing) и его минимально необходимая часть определены и гармонизированы на междуна родном уровне, а также представлены в технологичном для учебных процессов виде.

Для отечественной системы высшего образования это эквива лентно формированию данных требований, на основе объема знаний знаний раздела общепрофессиональных дисциплин (ОПД) направления 511900 «Информационные технологии».

3) Требования к минимальному объему знаний для части основы ИТ раздела «Информатика (Информационные технологии)»

из модулей ядра СС2001 следует формировать на основе сле дующих решений:

• сократить набор базовых разделов или областей (areas) зна ний, содержащих ядерные (минимально необходимые) моду ли знаний, опустив те из них, которые в первую очередь предназначены для подготовки ИТ-профессионалов. В част ности, разделы «Программная инженерия» и «Социально этические аспекты ИТ» ориентированы в большей степени на ИТ-профессионалов и могут быть опущены;

• сократить объем часов для разделов «Дискретные структуры»

и «Алгоритмы и сложность», упростив также содержание от дельных модулей этих разделов (примерное решение предла гается ниже);

• объединить модули раздела «Алгоритмы и сложность» и раз дела «Основы программирования» в общий раздел с названи ем «Алгоритмы и основы программирования»;

• раздел «Языки программирования» заменить соответствую щим разделом вузовского компонента, предназначенным для изучения одного или большего числа практических языков программирования на основе сложившейся практики.

В итоге определяется следующий набор базовых разделов (подразделов):

1. Дискретные структуры.

2. Алгоритмы и основы программирования.

3. Архитектура вычислительных систем.

4. Операционные системы.

5. Компьютерные сети.

6. Компьютерная графика.

7. Технологии баз данных.

8. Вузовский компонент.

Итак предлагаемая модель минимального объема знаний по разделу Информатика (ИТ) на уровне модульного представле ния, в котором названия или метки модулей знаний (например, ДМ, ОП, АР, и др.) совпадают с названиями, соответствующих модулей стандарта бакалавра ИТ (направления 511900), прини мает следующий вид:

1. Дискретные структуры ДМ1: Функции, отношения, множества.

ДМ2: Основы математической логики.

ДМ4: Комбинаторика.

ДМ5: Графы и деревья.

ДМ6: Элементы теории вероятностей.

Примечание: в случае реализации модулей данного раздела в составе математических дисциплин, освободившиеся часы могут использоваться по усмотрению ВУЗа.

2. Алгоритмы и основы программирования ОП1: Основные конструкции языков программирования.

ОП2: Алгоритмы и процесс решения задачи.

АЛ1: Основы анализа алгоритмов.

ОП3: Объектно-ориентированное программирование.

ОП4: Основные структуры данных.

АЛ2: Стратегии алгоритмов.

АЛ3: Основные алгоритмы обработки информации.

ОП6: Событийно-управляемое и параллельное программирова ние.

ОП7: Прикладные программные интерфейсы (API) и их приме нение.

3. Архитектура вычислительных систем АР1: Цифровая логика и цифровые системы.

АР2: Представление данных на машинном уровне.

АР3: Машинная организация на ассемблерном уровне.

АР4: Архитектура и организация систем памяти.

АР5: Интерфейсы и связь.

АР6: Функциональная организация.

АР7: Параллельные и нетрадиционные архитектуры.

4. Операционные системы ОС1: Обзор операционных систем (ОС).

ОС2: Принципы создания ОС.

ОС3: Параллелизм.

ОС4: Планирование и диспетчеризация.

ОС5: Управление памятью.

5. Компьютерные сети КС1: Введение в сетевую обработку данных.

КС2: Связь и компьютерные сети.

КС3: Сетевая безопасность.

КС4: Web как пример обработки с архитектурой клиент-сервер.

6. Компьютерная графика ГР1: Основы человеко-машинного взаимодействия (HCI).

ГР2: Основные методы компьютерной графики.

ГР3: Графические системы.

ГР4: Интерактивная компьютерная графика.

7. Технологии баз данных БД1: Информационные системы.

БД2: Системы управления базами данных.

БД3: Модели данных.

8. Вузовский компонент.

4) Обучение программированию на конкретном языке (языках) программирования вместе с поддерживающими практикума ми, а также практикумами по освоению ИТ, необходимых для формирования профессионального профиля выпускника, це лесообразно включить в вузовский компонент раздела «Ин форматика (Информационные технологии)». Это, как отмеча лось выше, позволит максимально использовать сложившуюся в каждом ВУЗе практику обучения программи рованию, а также практику изучения специфичных для кон кретных специализаций областей ИТ.

5) Для этапа экспериментальной отработки стандартов образова тельных программ нового поколения объем регламентируе мой стандартом учебной нагрузки для раздела «Информатика (Информационные технологии)» целесообразно установить не менее 60% от общей учебной нагрузки для данного раздела.

Т.е. по существу этот объем соответствует части «основы ИТ», а для оставшейся части оставляется возможность вузам использовать накопленный опыт, что особенно важно в пере ходной период.

Описанный выше подход к разработке требований к мини мальному объему знаний для раздела «Информатика (Информа ционные технологии)» для непрофильных направлений и специ альностей основан на использовании метода мотивированной редукции объема знаний, определенного в международных ре комендациях (СС2001) для подготовки бакалавров ИТ. Данный подход обеспечивает целостность формирования знаний в облас ти ИТ для практически всего спектра специализаций профессио нальной подготовки.

В Приложении приводится примерный объем знаний по ос новам ИТ для основных образовательных программ непрофиль ных специальностей и направлений, рассчитанный на 400 часов учебной нагрузки, а также приводится вариант его модификации для учебной нагрузки в 300 часов.

Также эти материалы доступны по ссылке www.it-edu.it.

Литература 1. Сухомлин В.А. Введение в анализ информационных техноло гий. М: Горячая линия – Телеком, 2003, 457 с.

2. Computing Curricula 2001. Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE.

3. Сухомлин В. Подготовка бакалавров и магистров в области ИТ// Открытые системы. 2002. №3. С. 73-78.

4. Сухомлин В.А., Сухомлин В.В. Концепция нового образова тельного направления// Открытые системы. 2003. №2. С. 31 34.

5. Сухомлин В. Как улучшить ИТ-образование// Открытые сис темы. 2003, №2, 55-58.

6. Сухомлин В. Программы дополнительного ИТ-образования// Открытые системы. 2004. №2.

Приложение Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы в части раздела Информатика (Ин формационные технологии) для непрофильных специальностей и направлений (проект) Таблица 1 – Общее количество часов 2 – Количество аудит. часов Индекс Наименование дисциплин и их основных разделов 1 ИТ.00 Информатика (Информационные технологии) ИТ.Ф.01 Дискретные структуры 56 ДМ1: Функции, отношения, множества Функции (сюрьекция, инъекция, инверсия, композиция);

отно шения (рефлексивность, симметричность, транзитивность, эквивалентность);

множества (диаграммы Венна, дополнение, прямое произведение, мощность множеств);

паросочетания;

кардинальные числа и вычислимость.

ДМ2: Основы математической логики Логика высказываний. Логические связки и составные выска зывания. Таблицы истинности. Нормальные формы (дизъюнк тивная и конъюктивная). Установление истинности. Логика предикатов. Кванторы общности и существования. Правила логического вывода: модус поненс (Modus ponens) и модус толленс (modus tollens). Ограничения логики предикатов. Ме тоды доказательств.

ДМ4: Комбинаторика Примеры задач комбинаторного типа. Размещения. Переста новки. Сочетания. Подстановки и перестановки. Решение ре куррентных отношений. Бином Ньютона.

ДМ5: Графы и деревья Деревья. Направленные и ненаправленные графы. Минималь ные покрывающие деревья. Стратегии обхода деревьев.

ДМ6: Элементы теории вероятностей Пространство исходов, мера вероятности, события. Условная вероятность: формула полной вероятности;

независимость событий, схема Бернулли, правило Байеса. Целочисленные вероятностные переменные, математическое ожидание.

Примечание: в случае реализации модулей данного раздела в составе математических дисциплин, освободившиеся часы могут использоваться по усмотрению ВУЗа.

ИТ.Ф.02 Алгоритмы и основы программирования 56 ОП1: Основные конструкции языков программирования Индекс Наименование дисциплин и их основных разделов 1 Синтаксис и семантика высокоуровневых языков программи рования;

переменные, типы, выражения и присваивание;

сред ства ввода/вывода;

условные и циклические управляющие структуры;

функции и способы передачи параметров;

струк турные конструкции.

ОП2: Алгоритмы и процесс решения задачи Стратегии решения задачи;

роль алгоритма в процессе реше ния задачи;

стратегии реализации алгоритма;

стратегии отлад ки;

определения и свойства алгоритма.

АЛ1: Основы анализа алгоритмов Асимптотический анализ верхней и средней оценок сложности алгоритмов;

сравнение наилучших, средних и наихудших оце нок;

O-, o-, - и -нотации;

стандартные классы сложности;

эмпирические измерения эффективности алгоритмов;

наклад ные расходы алгоритмов по времени и памяти;

рекуррентные соотношения и анализ рекурсивных алгоритмов.

ОП3: Объектно-ориентированное программирование Объектно-ориентированная разработка;

инкапсуляция;

отде ление описания поведения от реализации;

классы, подклассы и наследование;

полиморфизм;

иерархия классов;

собрания классов и протоколы взаимодействия;

программирование на основе шаблонов.

ОП4: Основные структуры данных Простые типы, массивы, записи, строки и обработка строк;

представление данных в памяти;

типы памяти (статический, автоматический, динамический);

управление динамической памятью;

связанные списки;

методы реализации стеков, оче редей, хеш-таблиц, графов и деревьев.

АЛ2: Стратегии алгоритмов Полный перебор;

метод «разделяй и властвуй»;

«жадные»

алгоритмы;

бэктрекинг (перебор с возвратами), реализация бэктрекинга посредством рекурсии, реализация рекурсии с помощью стека;

метод ветвей и границ;

эвристический поиск.

АЛ3: Основные алгоритмы обработки информации Основные алгоритмы над числами;

алгоритмы последователь ного и бинарного поиска;

алгоритмы сортировки сложности O(N*N) и O(N*logN);

хеш-функции и методы исключения колли зий;

деревья бинарного поиска;

представление графов (списки и матрицы смежности);

поиск в глубину и поиск в ширину;

ал горитмы поиска кратчайших путей (алгоритмы Дейкстры и Флойда);

транзитивное замыкание (алгоритм Флойда);

алго ритмы построения минимального покрывающего дерева (алго ритмы Прима и Крускала);

топологическая сортировка;

поиск по образцу, алгоритмы обработки строк;

алгоритмы аппрокси мации числовых функций.

ОП6: Событийно-управляемое и параллельное программиро Индекс Наименование дисциплин и их основных разделов 1 вание Методы обработки и распространение событий;

управление параллелизмом с помощью механизма обработки событий;

обработка исключений.

ОП7: Прикладные программные интерфейсы (API) и их приме нение API-программирование;

браузеры;

программирование по при мерам (example);

отладка в API-окружении;

методы обработки данных, основанные на компонентных технологиях;

понятие промежуточного ПО (Middleware).

ИТ.Ф.03 Архитектура вычислительных систем 24 АР1: Цифровая логика и цифровые системы Основные строительные блоки (логические элементы, тригге ры, счетчики, регистры, полусумматоры);

логические выраже ния, дизъюнктивно-нормальные формы и их минимизация;

межрегистровая передача;

физические принципы работы ло гических элементов (временные задержки на функцию, нагру зочная способность по входу и выходу).

АР2: Представление данных на машинном уровне:

Биты, байты и слова;

позиционные системы счисления;

пред ставление чисел;

числа с фиксированной и плавающей точкой;

представление в прямом и дополнительном кодах;

представ ление нечисловых данных (коды символов, графические дан ные);

представление записей и массивов.

АР3: Машинная организация на ассемблерном уровне Принципы организации машины фон Неймана;

устройство управление, выборка команд, декодирование, исполнение;

системы команд и типы команд (обработки данных, управле ния, ввода/вывода);

программирование на ассемблер ном/машинном языках;

формат машинных команд;

виды адре сации;

вызов и возврат из подпрограммы;

организация ввода/вывода и прерывания.

АР4: Архитектура и организация систем памяти Виды и иерархия памяти;

организация и работа главной памя ти;

время отклика и цикл памяти, ширина пропускания, рас слоение памяти;

кэш-память и ее применение (адресное ото бражение, размеры блоков, механизм замещения и хранения блоков);

понятие виртуальной памяти.

АР5: Интерфейсы и связь Основы ввода/вывода (протокол установления соединения с квитированием (рукопожатием), буферизация, программируе мый ввод/вывод, событийно-управляемый ввод/вывод);

меха низмы прерываний (векторы прерываний, приоритеты, распо знавание прерываний);

внешняя память, физическая организация, система управления;

шины (протоколы обмена, арбитраж, прямой доступ к памяти или DMA);

средства для Индекс Наименование дисциплин и их основных разделов 1 работы в компьютерных сетях;

поддержка мультимедиа;

RAID архитектуры.

АР6: Функциональная организация Архитектура SISD;

устройство управление (аппаратная и мик ропрограммная реализация);

конвейер команд;

параллелизм на командном уровне.

АР7: Параллельные и нетрадиционные архитектуры Введение в архитектуры SIMD, MIMD, VLIW, EPIC;

систоличе ские структуры: сетевые топологии;

системы с разделяемой памятью;

связывание кэшей;

модели памяти и их совмести мость.

ИТ.Ф.04 Операционные системы 40 ОС1: Обзор ОС Назначение и история развития ОС;

функции типичной ОС;

механизмы поддержки модели клиент-сервер;

типы ОС;

задачи разработки ОС (эффективность, робастность, гибкость, пере носимость, безопасность, совместимость);

требования к ОС для поддержки безопасности, сетевой обработки, мультиме диа, оконных интерфейсов.

ОС2: Принципы создания ОС Методы структурирования ОС (монолитная реализация, по уровневая декомпозиция, модульный подход, микроядерная ОС);

процессы и ресурсы;

понятие прикладного программного интерфейса (API);

требования приложений и эволюция про граммно-аппаратных средств;

вопросы организации ОС;

пре рывания (методы и реализация);

понятие пользовательского и системного состояния, механизмы защиты, переход в режим системы (ядра).

ОС3: Параллелизм Состояния и диаграммы состояния;

структуры ОС (списки го товности, блоки управления процессами);

диспетчирование и переключение между контекстами;

роль прерываний;

парал лельное исполнение;

проблема взаимного исключения и ее решения;

взаимная блокировка (дедлоки): причины возникно вения и условия, методы предотвращения;

основные модели и механизмы (семафоры, мониторы, переменные условий, ран деву);

задача взаимодействие поставщика-потребителя и син хронизация процессов;

мультипроцессирование (циклический опрос (spin-locks), повторная входимость).

ОС4: Планирование и диспетчеризация Статическое и динамическое планирование;

планировщики и методы планирования;

процессы и нити;

тупики, режим реаль ного времени.

ОС5: Управление памятью Обзор видов физической памяти и аппаратных средств управ ления памятью;

перекрытие памяти, подкачка, фрагментация и Индекс Наименование дисциплин и их основных разделов 1 загрузка разделами;

страничная и сегментная организация памяти;

методы размещения и замещения блоков памяти (страниц/сегментов);

рабочее множество;

«пробуксовка памя ти» (thrashing);

кэширование (сaching). Управление внешней памятью: назначение, организация и основные функции фай ловых системы.

ИТ.Ф.5 Компьютерные сети 40 КС1: Введение в сетевую обработку данных История КС и сети Интернет;

сетевые архитектуры;

области сетевой обработки данных (компьютерные сети и протоколы, распределенные системы мультимедиа, распределенная об работка данных, мобильная и беспроводная обработка дан ных).

КС2: Связь и КС Сетевые стандарты и организации стандартизации;

семиуров невая эталонная модель ISO и ее сравнение с моделью TCP/IP;

коммутация каналов и коммутация пакетов;

потоки и дейтаграммы;

физический уровень (теоретические основы, среда передачи, стандарты);

уровень звена данных (кадриро вание, управление ошибками, управление потоком, протоко лы);

межсетевое взаимодействие и маршрутизация (алгорит мы маршрутизации, комплексирование сетей, управление перегрузкой);

сервисы транспортного уровня (установление соединения, оптимизация производительности).

КС3: Сетевая безопасность Основы криптографии;

алгоритмы симметричного шифрова ния;

алгоритмы шифрования с открытым ключом;

протоколы аутентификации;

электронная цифровая подпись;

примеры использования средств сетевой безопасности.

КС4: Web как пример обработки с архитектурой клиент-сервер Web-технологии (серверные программы, CGI-интерфейс, скрипты со стороны клиентской части, понятие аплета);

харак теристики Web-серверов (управление файлами и доступом, функциональность общей серверно-ориентированной архитек туры);

функции клиентских систем;

взаимосвязь клиент-сервер;

протоколы Web;

средства поддержки создания сайтов и управ ления Web-системами;

разработка информационных серверов в сети Интернет;



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.