Educational Technology & Society 11(1) 2008

ISSN 1436-4522

Имитационный подход к устойчивому развитию инновационного института высшего образования

А.П. Курковский1, Т.Г. Манди2

факультет наук и технологий Джорджия Гвиннетт Колледж 
Система государственных университетов штата Джорджия, США

1akurkovsky@ggc.usg.edu

2tmundie@ggc.usg.edu

аннотация

Мы рассматриваем устойчивое развитие как процесс, обеспечивающий достижение сбалансированных отношений между университетом, обществом и окружающей средой. Для этих целей мы предлагаем использовать иерархию моделей, которые описывают отношения различных составляющих собственно университета и общества за пределами него. Мы анализируем и обсуждаем возможности применения имитационных технологий для анализа и планирования устойчивого развития на примере нового инновационного колледжа в штате Джорджия, США. Предложенная технология моделирования включает: систему мониторинга колледжа, имитационные модели, систему поддержки принятия решений, а также группу экспертов для управления моделированием. Внедрение такой имитационной технологии обеспечит информационную поддержку при определении, оценке и использовании стратегии устойчивого развития в повседневной жизни инновационного колледжа.

 

We consider sustainable development as a process to reach balanced solutions for a higher education institution, the society, and the natural environment. In this framework, we propose to use a hierarchy of models that describe the relationships among various components within the educational institution and the society outside of it. We analyze and discuss an application of such a simulation technology for the analysis and planning of sustainable development in the case of a new innovative college in the state of Georgia, USA. The proposed simulation technology includes a monitoring system, simulation models, decision support system, as well as a simulation management team. Implementation of such a simulation technology will provide information support with identifying, evaluating, and applying the strategy of sustainable development for the day-to-day life of an innovative institution of higher education.

Ключевые слова

устойчивое развитие, имитационное моделирование,  технологии обучения

Введение

Любой университет или колледж существует и работает как элемент общества. Миссия и цели учреждения высшего образования сформированы в результате специальных запросов общества. Существующие многочисленные прямые и обратные связи между обществом и университетом, как правило, ограничены конечным количеством различных ресурсов. С этой очень общей точки зрения отношения между университетом  и обществом могут быть рассмотрены с использованием терминологии устойчивого развития.

Мировое сообщество рассматривает образование как один из очень важных элементов процесса устойчивого развития. Организация Объединенных Наций (ООН) объявила и организовала «Десятилетие образования в интересах устойчивого развития (2005-2014)». ООН декларирует это десятилетие как (UN, 2004) “период, когда время и условия жизни бросают вызов людям, организациям и сообществам,  полагая, что завтрашний  день должен принадлежать всем людям, или этот день не будет принадлежать никому”. Университеты и колледжи - основные элементы в системе устойчивого развития, потому что они готовят будущих лидеров, способных принимать решения глобализируемого общества. Университеты, колледжи и другие учреждения высшего образования могут поспособствовать устойчивому развитию несколькими способами. В частности, ООН видит три возможных подхода на этом пути (UN, 2004):

·   Первый, включение работ по устойчивому развитию в существующие в университете исследовательские программы.

·   Второй, создание местных центров знаний по устойчивому развитию региона.

·   Третий, используя устойчивое развитие как ведущий принцип в деятельности университета и процессах управления.

В этой статье мы концентрируемся на последнем подходе, который был декларирован ООН под эгидой Десятилетия (2005-2014). Мы концептуально анализируем возможность применить идеи устойчивого развития как ведущего принципа для жизни колледжа. Традиционно проблему устойчивого развития рассматривают как достижение некоторого баланса среди следующих трех компонентов: экономический рост, защита окружающей среды и социальная справедливость, Рис. 1. (Sikdar, 2003; Kurkovsky, 2006a).

 

Рис. 1. Традиционные компоненты устойчивого развития

Существуют многие публикации, где рассматриваются различные аспекты проблем устойчивого развития, связанных с обучением в университетах и колледжах разных стран мира (Corcoran & Wals, 2004; UN, 2004).

Как упоминает Corcoran & Wals “эти проблемы могут включать требования переосмысления миссии университета и реструктуризации учебных курсов, программ исследований и жизни в университетском городке. В результате выпускники университета будут лучше представлять понятия устойчивости  и будут готовы эмоционально, этически, политически и научно  внедрять эти идеи в жизнь. Они должны быть в состоянии иметь дело с противоречивыми нормами и ценностями, неизвестными результатами и проектами и изменяющейся базой знаний” (Corcoran &. Wals, 2004).

Один из первых вопросов, который может возникнуть у читателя об использовании принципов устойчивого развития в университетах и колледжах, - каковы преимущества этого подхода. С нашей точки зрения ответ прост. Этот подход дает нам возможность найти и осуществить ряд сбалансированных  решений для университета (колледжа) и общества. Такой набор решений связан с некоторыми структурированными элементами внутри колледжа (преподаватели, студенты, учебные технологии, различное оборудование колледжа, административная структура колледжа, экономика колледжа) и некоторыми элементами общества за пределами колледжа (запросы рынка, правительственные запросы, экологические запросы и т.д.). Этот подход позволяет находить стратегию устойчивого развития колледжа или университета. Такая стратегия обеспечит гарантию наилучших результатов, которые будут достигнуты (с ограничениями на доступные ресурсы) согласно запросам общества.

В ряде публикаций можно найти анализ  некоторых частных аспектов предлагаемого нами подхода. Здесь очень важны критерии или индикаторы, которые возможно использовать, чтобы проверить качество процесса обучения (Ellis & Calvo, 2007) и оценить   качество обучающих систем (Lanzilotti, 2006). Стандарты качества и модели качества для высшего образования также рассматриваются ряде публикаций (ISO/IEC, 2005; Ittner & Larcker, 1997; Kefalas и др., 2003; Pawlowski, 2007).

Формализация и моделирование являются универсальным подходом для анализа  динамики сложных систем в различных предметных областях, включая образование.  Детальную информацию о применении имитационных моделей для  вычислительных систем, транспортных систем, геофизики, фармакологии, биоинформатики и энергетики можно найти в работах (Klir, G., & D. Elias, 2003; Kossiakoff, A & W. Sweet, 2003; Kurkovsky, A. & A. Pritsker, 1995; Kurkovsky, A., 2006а, 2006b, 2007).

В области высшего обрасования для этих целей используется целый ряд моделей. Например, Aroyo, Dolog и Nilsson (Aroyo и др., 2006) использовали иерархию моделей: модель адаптации, модель инструкции, модель области, модель контекста и пользовательская модель, чтобы описать некий слой образовательной деятельности. Много примеров можно найти  в монографии Koper and Tattersall, посвященной созданию обучающих проектов и моделированию (Koper & Tattersall, 2005). Формализация и моделирование студенческой популяции - важный элемент в нашей работе. Интересный подход использования нечеткой логики для студенческой классификации был предложен Nykänen (Nykänen, 2006).

Моделирование (включая имитационное моделирование) широко применяется для исследования различных аспектов устойчивого развития. Существует множество моделей различного уровня сложности, которые используются для анализа и решения проблем в этой области. Назовем лишь некоторые из известных моделей. TARGETS - модельные средства оценки устойчивости в области здоровья и окружающей среды на региональном и глобальном уровнях (Parson, E. A & K Fisher-Vanden, 1997). AIM – интегрированная модель для азиатского региона была разработана в Национальном Институте Иссследований Окружающей Среды для анализа и оценки различных сценариев развития в Азиатско-Тихоокеанском регионе (Parson, E. A & K Fisher-Vanden, 1997). CETA – довольно простая модель была разработана в Исследовательском Институте Электроэнергии для анализа и оптимизации решений в области энергетической политики (Parson, E. A & K Fisher-Vanden, 1997). CSERGE – модель, разработанная в Центре Социоэкономических Исследований как часть будущей глобальной модели окружающей среды (Parson, E. A & K Fisher-Vanden, 1997). M3 – имитационная модель для иследования стратегий устойчивого развития в специализированной виртуальной среде (Rose, H., 2001). PANGAEA – японская имитационная модель для анализа и обучения персонала в области регионального устойчивого развития (Kanegae, H., 1998). Sustainability Model – немецкая имитационная модель для анализа экономических аспектов устойчивого развития (Spangenberg, J.H. et al., 2001). OSP – имитационная модель, разработанная в США для анализа устойчивости развития рынка жилья в одном из американских штатов (Reilly, J., 1997). Детальный анализ последних трех моделей приведен в работе (Kurkovsky, A., 2004).

Наиболее простой способ объединить различные существующие и новые модели (образование, экономика, социология, экология) в единый технологический комплекс для анализа устойчивого развития колледжа или университета состоит в использовании для этих целей специализированной имитационной среды. Такая имитационная среда (имитационный "зонтик" для моделей) даст возможность решить проблемы адаптации и информационной совместимости моделей различного целевого назначения и различного уровня сложности.

Эта статья организована следующим образом. В разделе 2 мы описываем новый инновационный колледж высшего образования “университетский городок завтрашнего дня”, который нуждается в стратегии устойчивого развития. В разделе 3 мы предлагаем подход к созданию ряда начальных моделей, описывающих нулевой уровень будущей иерархии моделей для устойчивого развития. Концептуальный взгляд на имитацию и последующую идентификацию стратегии устойчивого развития колледжа описан в разделе 4. В разделе 5 мы иллюстрируем возможность осуществления нашего подхода для создания начальной модели процессов оценки качества преподавания в колледже. Мы также кратко описываем полученные результаты и будущие шаги по созданию проекта устойчивого развития  колледжа.

Инновационный колледж высшего образования: «университетский городок завтрашнего дня»

Как мы упоминали выше, ООН организовывал "Десятилетие образования в интересах устойчивого развития (2005-2014)", потому что образование и особенно сектор высшего образования - очень важный элемент процесса устойчивого развития, как для определенного региона, так и для всего мира (UN, 2004). Инициатива ООН - это прекрасная возможность для любого учреждения высшего образования и, особенно для нового новаторского университета или колледжа. В США существует давно сложившаяся широкая система высшего образования, и это - экстраординарный случай, когда какой-либо штат США решает открывать новый колледж. Поэтому такой новый колледж рассматривают не только как дополнительный среди существующих в штате (и целой стране), но как новаторское учреждение высшего образования. Новый колледж должен стимулировать положительные изменения, как для местной общественности, так и вносить свой инновационный вклад в сферу высшего образования.

Джорджия Гвиннетт Колледж (ДГК) открыл свои двери 18 августа 2006, когда губернатор штата Джорджия (США) Sonny Perdue, президент колледжа д-р Daniel Kaufman и другие лидеры перерезали церемониальную ленту на церемонии открытия. ДГК - это первый в США государственный четырехлетний колледжа, созданный в 21-ом столетии и первый четырехлетний государственный колледж, созданный в Джорджии, за более чем за 100 лет (GGC, 2006). ДГК представляет собой отдельное подразделение государственной Университетской Системы Джорджии, США, которая объединяет около 30 университетов и колледжей Джорджии. ДКГ планирует подготовить первых выпускников в 2008 и оценивает потенциальный набор около 10 000 - 15 000 студентов к 2012 году. В контексте потенциального участия ДГК в упомянутой инициативе ООН, ниже кратко анализируются основная миссия колледжа и видения его перспектив (GGC, 2006).

Миссия. ДГК обеспечивает получение желаемой степени на уровне бакалавра. Эта степень отвечает потребностям развития экономики и разнообразных сообществ северо-восточного региона Атланты, столичной конгломерации штата Джорджия. Это подчеркивает новаторское использование технологии и активных обучающих сред. Это дает студентам возможность: увеличить их образовательный опыт; практически применить  их знания; увеличить гибкость в учебном расписании и в выборе разнообразных  методов обучения. Профессора и сотрудники ДГК активно вовлекают студентов использовать различные среды обучения, служат наставниками и советниками, и помогают студентам через специально разработанные программы, увеличивающие возможности студентов в академическом, социальном и персональном развитии. ДГК выпускает граждан, содействующих требованиям развития страны и будущих лидеров для Джорджии и нации в целом. Выпускники колледжа нацелены на работу в локальных, штатных, общенациональных и международных сообществах и подготовлены к эффективным ответам в неопределенном и изменяющемся мире.

Видение Перспектив. ДГК будет первым Колледжем 21-ого века, где будет организован непрерывный учебный процесс, выходящий за пределы традиционного класса. Краеугольными  камнями будет использование новаторских образовательных технологий и обязательство по интеграции образовательного опыта с формированием целостной личности. ДГК будет источником  образовательных новшеств. Это будет динамическое образовательное сообщество, где обязательство профессоров по обучению и менторству студентов будет отличительной особенностью колледжа. Эта особенность будет движущей силой в достижении студенческих успехов. Колледж также будет моделью для: новаторских подходов к образованию; обязательству профессоров перед студентами; формирования эффективных студентов; применения образовательного оборудования, эффективного административного управления.

Даже первый взгляд на видение перспектив и миссию ДГК показывает их близость или совпадение с целями устойчивого развития в области образования, объявленных ООН. Эта близость суммирована в лозунге ДГК ”Университетский городок Завтрашнего Дня” и в цитате д-ра Dan Kaufman, президента ДГК:  “Возможность для студентов здесь не похожа на любые другие. Наши выпускники станут прототипами и лидерами следующих нескольких поколений. Студенты ДГК будут делать историю”.

Конечно, колледж подготовил стратегический план, который включает несколько очевидных шагов: видение перспектив, миссия, цели организации, оценки и операционные принципы, стратегические приоритеты и планы действий. Но это очень общая попытка и в нее не вошли хотя бы элементы устойчивого развития. С нашей точки зрения принципы устойчивого развития должны быть ключевым элементом процесса стратегического планирования ДГК. Мы хотели бы подготовить новаторский подход, включающий принципы устойчивого развития в каждодневную деятельность ДГК. И мы хотели бы, чтобы этот подход потенциально мог быть использован другими колледжами. Как был упомянуто выше, этот подход дает нам возможность найти и внедрить ряд сбалансированных решений по взаимодействию колледжа и сообщества. Мы будем использовать для этого стратегию устойчивого развития колледжа. Это предоставит ДКГ гарантию превосходных результатов, достижение которых будет обеспечиваться при  использовании стратегии устойчивого развития.

Этот новаторский подход не может быть разработан и осуществлен без учета последних результатов в области образования, включая: системный анализ и моделирование, обучающие и информационные технологии. Один из первых вопросов здесь, что является критерием, чтобы включать определенную модель или технологию в наш проект. Ответ прост - качество. Согласно R.J. Masters, адаптация ранее разработанных моделей может включать следующие шаги (Masters, 1996):

·  Установление Контекста (видение разработки, разработка стратегии, понимание реализации);

·  Адаптация Модели (идентификация участников, установка целей, выбор методов и инструментов, выбор показателей и индикаторов);

·  Реализация и Принятие (реализация, участие, принятие и использование);

·  Качество Разработки (оценка, продолжающееся развитие, обсуждение улучшения качества).

Как упомянул J. M. Pawlowski (Pawlowski, 2007) “определение качества должно быть основано на различных элементах, отражающих различные перспективы. Следующие элементы могут помочь выявить качество разработки более подробно:

·  Контекст и охват: Намеченный контекст подхода (например, школы, высшее образование, профессиональное обучение). Какие процессы включены (например, расчет, разработка, реализация)?

·  Цели: Каковы заданные уровни качества, которые могут быть достигнуты подходом? (Некоторые примеры - сокращение стоимости, устойчивость процесса, удовлетворенность студента и надежность продукта).

·  Направленность: Сосредотачивается ли подход к качеству 1) на организациях/процессах, 2) на продуктах/службах или 3) на компетентности?

·  Перспектива: Для каких заинтересованных сторон и, соответственно, для каких перспектив подход оценки качества был спроектирован? (разработчики, администраторы, ученики?)

·  Методология: Какие методы и инструменты используются? (эталонное тестирование, каталог критериев, рекомендации по использованию, информационное обеспечение?)

·  Показатели: Прикладные индикаторы и критерии, чтобы измерить успех. (Некоторые примеры - процент отсеявшихся, дивиденд, удовлетворение студентов).”

Как мы упоминали выше, один из самых простых способов объединить различные существующие и новые модели в один объединенный технологический комплекс для анализа устойчивого развития состоит в том, чтобы использовать в этих целях имитационный "зонтик". В результате мы можем найти ряд сбалансированных решений устойчивости между колледжем и обществом, использующим объединенную имитационную модель. Как первый шаг к пониманию упомянутой имитационной модели, мы должны идентифицировать логические границы будущего системного анализа устойчивого развития. Другими словами, мы должны уточнить, какие компоненты колледжа (объекты или системы) мы рассматриваем как «внутренние" и что нужно рассмотреть как "внешние" компоненты для нашего анализа, Рис. 2.

В этом случае ряд потенциальных решений будет связан с некоторыми структурированными компонентами внутри колледжа (преподаватели, студенты, обучающие технологии, оборудование колледжа, административная структура колледжа и экономика колледжа) и некоторыми общественными факторами за пределами колледжа (рыночные запросы, правительственные запросы, экологические запросы и т.д.).

 

Рис. 2. Граница новаторского учреждения системы высшего образования для анализа устойчивого развития

Этот подход позволяет находить стратегию устойчивого развития для колледжа или университета. Эта стратегия предоставляет гарантию превосходных результатов, которые сможет обеспечить учреждение высшего образования (с ограничениями на доступные ресурсы) согласно запросам общества.

Подход к проектированию начальных моделей для устойчивого развития

Как мы упоминали ранее, относительно легко понять, что цели устойчивого развития в основном социо - стратегические с элементами экономики, технологий и окружающей среды. Есть много специализированных определений устойчивого развития, которые могут быть найдены в литературе.

В специальной литературе можно найти много определений устойчивого развития. Вот определение Мировой Комиссии по Окружающей Среде и Развитию: “устойчивое развитие это не единожды установленное состояние гармонии, а скорее процесс изменения, в котором эксплуатация ресурсов, направление инвестиций, ориентация технологического развития и организационные изменения должны быть совместимы, как с будущими, так и с текущими потребностями. Таким образом, устойчивое развитие должно быть свободным от политических амбиций” (Holliday, Schmidheiny  & Watts,  2002).

С точки зрения Всемирного банка “устойчивое развитие чаще всего описывается, как необходимость поддерживать разумные человеческие потребности, определяемые имеющимися ресурсами, а именно, ресурсами, созданными людьми, собственно человеческими ресурсами, природными возможностями и социальным капиталом” (Serageldin, 1997).

Согласно Министерству энергетики США “устойчивое развитие – это стратегия, в соответствии с которой сообщества рассматривают возможности развития экономики … Это важный руководящий принцип для многих сообществ, которые обнаружили, что традиционные подходы к планированию и развитию создают много социальных и экологических проблем, вместо того, чтобы решать их... Где традиционные подходы могут привести к перегрузке, разрастанию, загрязнению и чрезмерному расходованию ресурсов, предложения устойчивое развитие предлагает действенные, долговременные решения, которые усиливают наше будущее”. (Kurkovsky, 2004).

Согласно R. Clift “устойчивость можно понимать как цель, а устойчивое развитие, как процесс достижения этой цели”, (Clift, 2000).

Все существующие подходы к рассмотрению устойчивого развития и его определения можно классифицировать с нескольких точек зрения. Иногда дополнительный компонент – конституционные (административные) системы – могут быть включены в традиционную триаду устойчивости: экономический рост, защита окружающей среды, и социальная справедливость. Вот почему согласно Sikdar (Sikdar, 2003) понятия устойчивости могут рассматриваться для сообществ, городов, фирм (организаций или учреждений), и даже отдельных технологий.

С точки зрения системного анализа один из самых важных первых шагов, который необходим при создании проекта по устойчивому развитию - это необходимость формализации. В нашем случае это означает необходимость трансформации традиционного описания учреждения высшего образования в некоторое множество формальных целей, моделей, и источников потенциальных данных. Такая формализация обычно включает следующие стадии:

·  идентификация целей устойчивости учреждения;

·  установление границ системы (что будет находиться внутри системы и что вне системы);

·  идентификация потенциально существующих моделей, которые могут быть включены в будущий проект или подготовка требований для моделей, которые должны быть разработаны.

Как мы упоминали выше во введении, можно найти много моделей, которые описывают специфическую часть образовательных процессов. Но для объединения различных моделей и для их использования в качестве формального описания целого новаторского учреждения высшего образования мы должны установить некую иерархию таких моделей и идентифицировать, какие источники данных доступны для проекта.

Klir и Elias (Klir & Elias, 2003) предложили очень интересную методологию, которая дает возможность объединить формальные описания “в предметных областях различных традиционных научных дисциплин, а также для междисциплинарных исследований”.  Использование методологии для исследования специфической системы предполагает наличие некоего интерфейса с предметной областью, где используется система. Абстрагирование и интерпретация - два обычно используемых процесса в таком интерфейсе. Согласно исследованию Klir и Elias можно выделить три элемента потенциальной иерархии моделей: 1) исследователь и его среда, 2) исследуемый объект или процесс и его среда; и 3) взаимодействие между исследователем и объектом или процессом.

Следуя вышеупомянутой методологии для случая устойчивого развития новаторского учреждения высшего образования, мы первоначально должны подготовить "интерфейс" между исследователем и будущей иерархией моделей. Мы рассматриваем такой интерфейс как “начальную модель” будущей иерархии, которая обеспечивает связь между исследователем и иерархией моделей. Здесь важно отметить, что подход к созданию начальных моделей должен быть в достаточной степени унифицированным для абстрагирования и интерпретации различных элементов (систем), идентифицированных "внутри" колледжа, как это показано на Рис. 2. Начальная модель включает по крайней мере три элемента: 1) Начальное описание одной или нескольких реальных систем внутри колледжа; 2) Определение основных переменных для систем внутри колледжа;  3) Спецификация данных систем в колледже, Рис. 3. Мы предлагаем следующую иерархию моделей.

Нулевой уровень иерархии определяет начальные модели, которые можно рассмотреть как определенный "язык" описания данных, на котором будут базироваться модели более высоких уровней. На этом уровне определены свойства и переменные РМ-моделей (описывающие объект Реального Мира), которые необходимы для формулирования возможных взаимодействий с СК-объектом (описывающим специфическую Систему Колледжа). СК-модели определяют наиболее важные, с пользовательской точки зрения, системные переменные.

 


Рисунок 3. Начальная модель иерархии

 

Первый уровень иерархии подразумевает создание моделей данных. Модель данных включает наблюдения или свойства, описанные в терминах (с использование языка) начальных моделей. Другими словами, они содержат как элементы начальных моделей, так и некие функции, которые обеспечивают взаимосвязь значений переменных с выбранным масштабом их измерения. Создание РМ-модели данных и ее применение позволяет определить числовые множества, связанные с определенными критическими (с точки зрения данного эксперимента) уровнями значений выбранных переменных. Здесь могут быть получены гистограммы повторяемости для заданных переменных. В результате создания СК-моделей данных можно сформировать диаграммы взаимосвязей между целями, пользователями, оборудованием для обучения и информационными потоками на отдельных уровнях.

Второй уровень иерархии подразумевает создание порождающих моделей. Порождающие Модели – это модели основанные на данных первого уровня. Они сгенерированы на основе этих данных или они генерируют соответствующие данные. Они могут экономно представить (генерировать) данные с определенными ограничениями, связанными с использованием переменных, установленных специальной функцией. Поэтому, порождающие модели содержат начальную модель так же как данные с первого уровня. Создание модели РМ-порождающих моделей позволяет использовать законы распределения, связанные с полученными данными, а также позволяет определять пространственно-временные характеристики информационных потоков на следующем уровне иерархии.

Третий уровень иерархии подразумевает создание Структурированных Моделей. Структурированные Модели – это модели, выражающие (устанавливающие) зависимости между порождающим РМ-моделями и порождающими СК-моделями. Структурированные модели характеризуют взаимосвязи между РМ- и СК-моделями. Здесь происходит разделение переменных в зависимости от целей моделирования. СК- и РМ-модели активно взаимодействует друг с другом, фактически формируя общую имитационную модель в целом (Kurkovsky & Pritsker, 1995; Kurkovsky, 2006c).

В результате на этом уровне создается имитационная модель для анализа и планирования устойчивого развития новаторского колледжа, который отражает специфику систем в колледже (СК-модель) и их взаимодействие с различными факторами за пределами колледжа (РМ-модель). Это дает нам возможность проведения численного анализа на основе имитационных экспериментов для различных сценариев устойчивого развития колледжа.

Имитационный подход для анализа и планирования устойчивого развития инновационного колледжа

Наш подход использования имитационной методологии для анализа и планирования устойчивости новаторского колледжа включает как элементы моделей, упомянутых в этой статье, так и ряд потенциальных стратегий развития колледжа с соответствующими сценариями. Мы также будем использовать данные из долгосрочных планов регионального и муниципального уровней как ограничения для нашей имитационной модели. Это обеспечит возможности уменьшить сложность имитации и сделает имитационную модель более компактной и поэтому более простой для внедрения и использования.

Анализ и планирование устойчивости можно рассматривать в рамках хорошо известного подхода, обычно называемого как «анализ с целью выбора компромиссного решения», подразумевающего использование моделирования для анализа альтернатив. Согласно Kossiakoff & Sweet (Kossiakoff & Sweet, 2003), это подход, где ”выбор соответствующих функциональных элементов, как и все аспекты разработки, являются индуктивным процессом, в котором исследуется ряд постулируемых альтернатив и выбирается одна из них, который наилучшим образом достигает намеченной цели”. Анализ с целью выбора компромиссного решения позволяет сравнивать некоторые или все альтернативы, которые могут предложить определенные преимущества перед другими. Должно рассматриваться достаточное число определенных альтернатив. Также тщательно должно быть сформулировано множество критериев эффективности (КЭ), которые должны использоваться в оценке альтернатив (Kossiakoff & Sweet, 2003). Основы анализа с целью выбора компромиссного решения, как правило, включают следующие элементы:

·  Определение цели и идентификация требований, выраженных в терминах КЭ;

·  Рассмотрение большинства ключевых системных требований - системная стоимость, надежность эксплуатации (стоимость часто рассматривают отдельно от других критериев);

·  Выделение ряда альтернативных решений и идентификация потенциальных действий, которые будут включать все перспективные решения;

·  Определение приоритетов различных КЭ относительно один другого и уточнение всех предположений;

·  Определение относительных достоинств альтернатив и оценки использования кумулятивного рейтинга всех КЭ;

·  Документация результатов анализа с целью выбора компромиссного решения и четкое объяснение предлагаемого выбора.

Позвольте нам обсуждать место и структуру имитационных моделей для анализа и планирования устойчивости новаторского колледжа. Как показано на Рис. 4, правительство, местные органы власти, локальный рынок и окружающая среда взаимодействуют с колледжем, но не включены в структуру колледжа и поэтому представлены как "внешние" компоненты для анализа и планирования устойчивости.

Мы рассматриваем следующие системы "внутри" колледжа: студенты, профессора, административная структура, компьютерные системы, средства колледжа и экономика колледжа. Специализированные компьютерные системы мониторинга должны существовать в колледже. Системы мониторинга обеспечивают получение определенных (статистических) оценок состояния колледжа. Результаты мониторинга и связанная с ним ретроспективная информация сохраняются в соответствующих базах данных.

В колледже должна существовать группа управления имитацией, включая по крайней мере: представителя администрации колледжа, эксперта в области решаемых задач, эксперта в имитационной области.


Рис. 4. Применение имитационных моделей для анализа и планирования устойчивого развития инновационного колледжа

 

Обязанности группы включают:

1) формулирование целей имитационных экспериментов для решения фактических проблем в терминологии имитационных переменных;

2) определение критериев (индикаторы) оценки;

3) определение ограничений;

4) идентификация диапазонов анализа с целью выбора компромиссного решения и для "что - если” анализа;

5) определение ряда стратегий для решения фактических проблем в рамках устойчивого развития колледжа;

6) определение набора сценариев для расчетов на имитационной модели;

7) рассмотрение рациональной стратегии, полученной по результатам имитации и подготовка рекомендаций для администрации колледжа.

Имитационная модель работает под управлением сценариев и генерирует прогнозы, которые связаны с каждой идентифицированной стратегией.

В колледже существует система поддержки принятия решений, предоставляющая соответствующие инструментальные средства для анализа (оценки) результатов имитационного моделирования для каждой идентифицированной стратегии. Это позволяет имитационной группе идентифицировать из множества стратегий одну (применяя установленные критерии), которая рассматривается как рациональная стратегия устойчивого развития колледжа.

В рамках этого подхода мы определяем устойчивое развитие как процесс реализации рациональной стратегии, обеспечивающей достижение заданных целей новаторского колледжа. Предложенный подход к имитационному моделированию устойчивого развития колледжа может быть осуществлен для краткосрочного (один год) и долгосрочного (до 5 лет) периода планирования.

Реализация начальной модели для оценки качества преподавания  в колледже

В качестве примера использования предлагаемого подхода давайте рассмотрим реализацию начальной модели для системы «профессора и преподаватели», выделенной внутри колледжа. В целом система «профессора и преподаватели» предназначена для оценки качества работы профессорско-преподавательского состава колледжа. В функции начальной модели системы «профессора и преподаватели» входит сбор исходных объективных данных для подготовки достоверной оценки деятельности каждого конкретного преподавателя или профессора. Результаты этого процесса, формализуемые в начальной модели «профессора», являются также основой для совершенствования квалификации и профессионального роста профессорско-преподавательского состава. Создание системы оценки профессорско-преподавательского состава может быть смоделировано с использованием принципов устойчивого развития. Как показано ниже, мы используем четыре канала сбора данных о состоянии (численных значений параметров) для данной предметной области, Рис. 5. В данном случае это система «профессора и преподаватели», объединяющая профессорско-преподавательский состав колледжа. Каналы сбора данных включают:

1) самих профессоров и преподавателей (самооценка);

2) независимых наблюдателей (коллеги по колледжу);

3) вышестоящих администраторов (заведующий кафедрой, декан);

4) студенты.

Использование каналов данных – это ключевой элемент для получения объективной картины качества преподавания. Каждый из каналов данных имеет различную природу и поэтому, используя все четыре канала, мы можем получить достаточно полное представление об этой предметной области.

Первый уровень нашей начальной модели описывает предметную область, контекст которой определяется структурными свойствами  и параметрами профессорско-преподавательского состава колледжа. Это первичное описание включает академические дисциплины, уровень образования и опыта профессоров и преподавателей. По существу, объективная оценка профессора или преподавателя  должна учитывать это начальное описание, т.к. предполагается, что более высокий уровень образования и опыта обеспечит лучшее качество преподавания.

Второй уровень начальной модели описывает наиболее важные переменные для заданной предметной области. Эти переменные даются в терминах различных аспектов (ролей) деятельности профессоров и преподавателей. Для ДГК могут быть выделены четыре наиболее важных аспекта: обучение студентов, взаимоотношения (обязательства) перед студентами, общественная работа и творческая активность. Четыре канала данных предоставляют данные о результатах работы профессоров и преподавателей для одной из ролей или для нескольких ролей сразу. Несмотря на то, что ожидается участие профессоров и преподавателей во всех четырех ролях, но не все роли эквивалентны. Так обучение студентов составляет 65% от деятельности профессора или преподавателя, а взаимоотношения со студентами, общественная работа, и творческая активность меньшую часть их усилий.

И наконец, третий уровень начальной модели – это спецификация данных для данной предметной области. Поскольку существуют четыре возможные роли профессоров и преподавателей, то должны существовать механизмы определяющие спецификацию таких ролей. Например, роль по обучению студентов может быть описана четырьмя компонентами: 1) образовательная педагогика, 2) создание образовательных материалов, 3) пути предоставление образования и 4) оценка качества полученного образования. Анализ этих специфических компонентов будет давать возможность получения достоверной картины для роли обучения студентов.

Рис. 5. Реализация начальной модели для компонента колледжа «Профессора и преподаватели»

Это также может служить основой для личного развития конкретного профессора или преподавателя, поскольку есть возможность обратной связи для выявления слабых сторон какой-либо из ролей. Это дает возможность профессорам и преподавателям видеть пути ликвидации или уменьшения слабых сторон и достигать улучшения их деятельности в целом.

Заключение

В этой статье мы предлагаем имитационный подход для анализа, планирования и поддержки устойчивого развития инновационного университета или колледжа. Мы определяем основную цель устойчивого развития такого учреждения высшего образования как использование ряда сбалансированных решений по взаимодействию университета или колледжа с существующим сообществом и окружающей средой. Поэтому мы представляем такого рода устойчивость как основную цель, а устойчивое развитие как процесс для достижения университетом или колледжем этой цели.

Для поддержки процесса устойчивого развития мы предлагаем использовать некоторые существующие модели и технологии, уже применяемые в области высшего образования. Потенциально они могут быть включены в информационные и обучающие технологии для поддержки процесса устойчивого развития университета или колледжа. Для объединения этих различных моделей и технологических компонентов с новыми компонентами, которые еще предстоит разработать, мы предлагаем создать специфический имитационный «зонтик», включающий все технологии поддержки устойчивого развития.

Как стартовую точку формализации мы рассматриваем инновационный колледж как образовательную систему с ранее определенной миссией и видением перспектив. Для такой формализованной системы, которая для целей анализа замещает реальный колледж или университет, мы полагаем возможным определить логические границы между системными компонентами внутри колледжа и независимыми факторами вне него. Внутренними системными компонентами являются: студенты, профессорско-преподавательский состав, обучающие технологии, оборудование колледжа, административная структура колледжа, и экономика колледжа. Несколько независимых факторов сообщества за пределами колледжа также были определены: запросы рынка, запросы правительства, экологические запросы.

Для последующих шагов формализации взаимодействия идентифицированных компонентов как внутри системы замещающей инновационный колледж, так и за ее пределами, мы предлагаем иерархию специализированных моделей. Верхний уровень предлагаемой иерархии представлен имитационной моделью, а нижний – рядом начальных моделей. Начальные модели «ответственны за трансляцию» данных, полученных от существующих системных компонентов внутри колледжа в информацию, необходимую на следующих уровнях модельной иерархии.

Для иллюстрации предлагаемых подходов мы показываем их возможное применение в Джорджия Гвиннет Колледже, первом инновационном колледже США, открытом в 21 веке. Мы иллюстрируем близость миссии и видения перспектив этого колледжа с положениями инициативы ООН «Десятилетие образования в интересах устойчивого развития». Мы иллюстрируем исходные предпосылки и возможную реализацию начальной модели для системного компонента « Профессорско-преподавательский состав» этого колледжа.

Мы предлагаем реализовать иерархию вышеописанных моделей в реальные средства для поддержки устойчивого развития колледжа, в рамках будущей образовательной и информационной технологии, основанной на имитационных подходах.

Мы полагаем, что наши усилия по объяснению и продвижению принципов устойчивого развития в реальную жизнь инновационного учреждения высшего образования – это только первый шаг нашего будущего проекта. Мы уверены, что это должен быть открытый проект. Это означает, что такой проект в будущем будет доступен для многих инновационных колледжей и университетов как в США, так и во всем мире. Этот проект будет отрытым и доступным для участия в разработке его составляющих, а также для использования уже имеющихся частей проекта в практику высшего образования.

Литература

[Aroyo, L. et al., 2006] Aroyo, L., Dolog, P., Houben, G-J., Kravcik, M., Naeve, A., Nilsson, M. & Wild, F. Interoperability in Personalized Adaptive Learning. Educational Technology & Society, 9 (2), 2006. 4-18.

[Clift R., 2000] Clift R. Forum on Sustainability, Clean Products and Processes, vol. 2, no. 1. 2000.

[Corcoran, P. & A. Wals, 2004] Corcoran, P., A. Wals. (Eds.). Higher Education and the Challenge of Sustainability: Problematic, Promise, and Practice. Kluwer Academic Publishers. 2004.

[Ellis, R. A. & Calvo, R. A., 2007] Ellis, R. A. & Calvo, R. A. Minimum Indicators to Assure Quality of LMS-supported Blended Learning. Educational Technology & Society, 10 (2), 2007. 60-70.

[GGC, 2006] Georgia Gwinnett College a unit of the University System of Georgia. Mission and Vision. 2006. Retrieved November 15, 2007 from: http://www.ggc.usg.edu/about/index.php

[Holliday C., et al., 2002] Holliday C., Schmidheiny S., & Watts P. Walking the Talk: The Business Case for Sustainable Development. Berrett-Koehler Publishers. 2002.

[ISO/IEC, 2005] International Organization for Standardization/International Electro technical Commission. ISO/IEC 19796-1:2005. Information Technology - Learning, Education, and Training - Quality Management, Assurance and Metrics - Part 1: General Approach. International Organization for Standardization.

[Ittner, C. D. & Larcker, D. F., 1997] Ittner, C. D. & Larcker, D. F. (1997). Quality strategy, strategic control systems, and organizational performance. Accounting, Organizations and Society, 22 (3–4), 1997. 293–314.

[Kanegae, H., 1998] Kanegae, H. Pangaea: Gaming Simulation Exercise for Sustainable Regional Development. UNCRD Training Material Series, No. 2 (Nagoya, Japan: United Nations Centre for Regional Development, 1998).

[Kefalas et al., 2003] Kefalas, R., Retalis, S., Stamatis, D., & Kargidis, T. (2003, May). Quality assurance procedures and e-ODL, Proceedings of the International Conference on Network Universities and E-Learning, Valencia, Spain.

[Klir, G., & D. Elias, 2003] Klir, G., and D. Elias. Architecture of Systems Problem Solving. Second Edition. Kluwer Academic/Plenum Publishers. 2003.

[Koper, R., & Tattersall, C., 2005] Koper, R., & Tattersall, C.. Learning Design. A Handbook on Modelling and Delivering Networked Education and Training, Springer. 2005.

[Kossiakoff, A & W. Sweet, 2003] Kossiakoff, A & W. Sweet. System Engineering Principles and Practice. John Wiley & Sons. 2003.

[Kurkovsky, A., 2004] Kurkovsky, A. Simulation in Analysis of Sustainable Development: Goals, Planning, and Evaluations. Proceedings of the International Conference on Modeling, Simulation, and Optimization (MSO’04). Kauai, Hawaii, USA. 2004. 275-280.

[Kurkovsky, A., 2006a] Kurkovsky, A. Educational Aspects of Sustainable Development Analysis: Computational Models and Software. The Journal of Computing Sciences in Colleges, ACM, Volume 21, Number 4. 2006. 24-31.

[Kurkovsky, A., 2006b] Kurkovsky, A. Simulation Technologies for Health Sciences Curriculum. SIMULATION: the Society for Modeling and Simulation International. Volume 82, Issue 11. 2006.785-794.

[Kurkovsky, A., 2006c] Kurkovsky, A. Formal Architectural Analysis of Complex Computer Systems. Proceedings of the 38th Southeastern Symposium on System Theory (SSST’06). Affiliated with IEEE. Cookeville, Tennessee, USA. 2006.

[Kurkovsky, A., 2007] Kurkovsky, A. Developing a Simulation Course for Bioinformatics Program. The Journal of Computing Sciences in Colleges, ACM, Volume 22, Number 3. 2007. 66-72.

[Kurkovsky, A. & A. Pritsker, 1995] Kurkovsky, A. & A. Pritsker. (1995). Automation systems in ecology and geophysics - methodology for the design and architectural solution evaluation based on the methods of simulation modeling. Monograph. "Nauka", Moscow. 1995.

[Lanzilotti, R., 2006] Lanzilotti, R., Ardito, C., Costabile, M. F., & De Angeli, A. eLSE Methodology: a Systematic Approach to the e-Learning Systems Evaluation. Educational Technology & Society, 9 (4), 2006. 42-53.

[Masters, R. J., 1996] Masters, R. J. Overcoming the barriers to TQM’s success. Quality Progress, 29 (5), 1996. 53–55.

[Nykänen, O., 2006] Nykänen, O. Inducing Fuzzy Models for Student Classification. Educational Technology & Society, 9 (2), 2006. 223-234.

[Parson, E. A & K Fisher-Vanden, 1997] Parson, E. A. and K Fisher-Vanden, Integrated Assessment Models of Global Climate Change, Annual Review of Energy and the Environment, 22, 1997, 589-628.

[Pawlowski, J. M., 2007] Pawlowski, J. M. The Quality Adaptation Model: Adaptation and Adoption of the Quality Standard ISO/IEC 19796-1 for Learning, Education, and Training. Educational Technology & Society, 10 (2), 2007. 3-16.

[Reilly, J., 1997] Reilly, J. OSP Growth Simulation Model. In Proceedings of the National Planning Conference of the American Planning Association "Contrasts and Transitions", San Diego, CA, April, 1997.

[Rose, H., 2001] Rose, H. M3 simulation: Multidimensional modeling of sustainability strategies in Virtual Worlds. In Proceedings of the International Conference on Virtual Worlds and Simulation , Phoenix, AZ, January, 2001.

[Serageldin I., 1997] Serageldin I., Ed. Expanding the Measure of Wealth; Indicators of Environmentally Sustainable Development. Washington, D.C.: The World Bank. 1997.

[Sikdar, S. K., 2003] Sikdar, S. K. Sustainable Development and Sustainability Metrics, AIChe Journal, 49, (8), 2003. 1928-1932.

[Spangenberg, J.H. et al., 2001] Spangenberg, J.H., I. Omann, A. Bockermann, B. Meyer, Modelling Sustainability - European and German Approaches. Integrative Systems Approaches to Natural and Social Dynamics. M. Matthies, H. Malchow, J. Kriz (Berlin/New York: Springer Verlag, 2001) 481-503.

[UN, 2004] United Nations Decade (2005-2014) of Education for Sustainable Development. Higher Education. (2004). Retrieved November 15, 2007 from: http://portal.unesco.org/education/en/ev.php-URL_ID=34677&URL_DO=DO_TOPIC&URL_SECTION=201.html