Оптимизация процесса подготовки специалистов в области физической культуры и спорта на основе моделирования и прогноза

Проблемы повышения качества подготовки специалистов в области физической культуры и спорта связаны с увеличивающимися требованиями к его личностным качествам, системе знаний, навыков и умений, которые обеспечивают высокий профессионализм.

С введением в практику деятельности вузов квалификационных характеристик специалистов с высшим образованием (они через государственные образовательные стандарты задают содержание и формы соответствующей учебной деятельности студентов), появилось связанное с ними понятие «модель специалиста». Создание модели специалиста как научной основы формирования квалификационных характеристик во многом определяет содержание и организацию учебного процесса (Н.Н. Зволинская, В. И. Маслов, 1990, 2003).

Модель специалиста с высшим образованием это своеобразный эталон (идеал), который при наиболее полном соответствии требованиям профессиональной деятельности должен быть реализован в процессе вузовской подготовки. Таким образом, в широком плане под моделью специалиста понимаются некоторые уровни сформированных профессиональных и личностных качеств, определяющих его способность эффективно трудиться, добиваясь результатов, адекватных требованиям общественного и научно-технического прогресса (Е.Э. Смирнова, 1984; А. К. Маркова, 1996).

Проектированию модели специалиста различного уровня и профессии посвящено достаточное количество научно-практических исследований (Е.П. Каргаполов, 1979; И. Н. Решетень, Е. П. Каргаполов, 1982; Г. П. Заго-родний, 1991; З. Ц. Хоберкова, 1996; Р. Петрунева, Н. Дулина, В. Токарев, 1998 и др.). Специфика многих профессий отражается на модели специалиста, включая дополнительно некоторые свойства личности, которые определяются особенностями профессии. В определенных случаях включаются: уровень здоровьяпсихологическая устойчивостьнабор определенных умений и навыков и др. Спектр качеств личности представлен в моделях достаточно широко и разнообразно (Н.В. Талызина, Н. Г. Печенюк, Л. В. Хохловский, 1987).

Сложность анализа многих количественных факторов модели, связанных с успешностью профессиональной деятельности специалиста физической культуры и спорта обусловлено тем, что при анализе разноплановой информации исследователь часто сталкивается с тем, что теоретическое великолепие методов анализа разбивается о действительность. Известно множество методов решения задач анализа, безупречные с точки зрения теории, которые имеют мало общего с действительностью. Чаще всего аналитик сталкивается с ситуацией, когда трудно сделать какие-либо четкие предположения относительно исследуемой задачи.

Модель не известна, и единственным источником сведений для ее построения является таблица экспериментальных данных типа «вход — выход», каждая строка которой содержит значения входных характеристик объекта и соответствующие им значения выходных характеристик.

В результате исследователи вынуждены использовать всякого рода эвристические или экспертные предположения и о выборе информативных признаков, и о классе моделей, и о параметрах выбранной модели. Эти предположения аналитика основываются на его опыте, интуиции, проникновении в смысл анализируемого процесса. Выводы, получаемые при таком подходе, базируются на простой, но фундаментальной гипотезе о монотонности пространства решений, которую можно выразить как «похожие входные ситуации приводят к похожим выходным реакциям системы». В результате применения такого метода решения задачи вступают в противоречие с реальностью при подготовке высококвалифицированных специалистов.

Актуальность диссертационной работы обусловлена тем, что подобные задачи должны решаться с использованием экспертных систем, необходимых для оценки уровня приближения субъектов обучения к модели и определения эффективности процесса коррекции ее системных свойств.

Наиболее эффективный метод конструирования экспертных систем базируется на самообучающихся нейронных сетях (А.Н.Горбань, 1990). Наиболее важным отличием предлагаемого подхода является возможность конструирования экспертных систем самим предметным специалистом, который может передать нейронной сети свой индивидуальный опыт, опыт своих коллег, или обучать сеть на реальных данных, полученных путем наблюдений. Такой подход не получил еще широкого распространения и экспериментального обоснования в подготовке специалистов с высшим образованием в области физической культуры и спорта.

Цель исследования — оптимизация процесса подготовки специалистов в области физической культуры и спорта на основе моделирования и прогноза.

Объект исследования — процесс подготовки высококвалифицированных специалистов в условиях вуза.

Предмет исследования — параметры профессиональной подготовленности специалиста в области физической культуры и спорта, оптимизированные за счет использования нейросетевого моделирования и прогнозирования.

Гипотеза исследования. Нами предполагается, что разработка многофакторной модели специалиста, основанной на прогнозе достижения в определенный промежуток времени ее основных параметрических критериев профессионализма, позволит научно обосновать содержание учебных планов и программ, определить пути совершенствования процесса вузовского образования в области физической культуры и спорта.

Цель и предмет исследования определяют его задачи:

1. Исследовать параметры, влияющие на успешность профессиональной деятельности специалиста по физической культуре и спорту и определить пути повышения качества вузовской подготовки.

2. Разработать модели успешно работающих специалистов и успешно обучающихся студентов с использованием нейросетевых технологий для повышения качества профессионального образования в сфере физической культуры и спорта.

3. Экспериментально обосновать целесообразность внедрения в подготовку специалистов физкультурно-спортивного профиля методики, основанной на закономерностях моделирования и прогноза.

Для решения поставленных задач используются следующие методы исследования: теоретический анализ и обобщение информационных источников научно-методического характера и документальных материаловопрос (анкетирование) — тестированиепедагогические наблюденияпедагогические экспериментыметоды математической статистики, моделирование и прогнозирование с компьютерной обработкой данных.

Организация исследования. Исследования проводятся в четыре этапа.

Первый этап посвящен анализу и обобщению научно-методической литературы с целью теоретического обоснования проблемы, поиску путей повышения эффективности профессионального образования в области физической культуры и спорта.

На втором этапе анализируются учебные планы, определяются перспективные пути и условия повышения качества подготовки специалистов. Проводится опрос специалистов в области физической культуры и спорта (200 человек, имеющих различную подготовленность и квалификацию).

На третьем этапе исследуются модельные характеристики студентов 3−5 курсов (по 50 чел. каждой группе) и успешно работающих специалистов (50 чел.) по параметрам: двигательной деятельности (двигательная активность, физическое состояние, спортивные достижения и др.) — освоенных знаний (по блокам дисциплин учебного плана) — личностных психоэмоциональных качеств (по опроснику Кеттела и цветовому тесту Люше-ра) — эффективности работы (практики). Проводится сравнительный анализ полученных данных и обучение нейронной сети посредством введения на ее вход множества параметров, присущих «хорошим» студентам и «успешным» специалистам.

На четвертом этапе на основе прогноза проводятся модельно-экспертные исследования, посвященные обоснованию как отдельных методических подходов, так и целостной технологии подготовки специалистов. Производится классификация входного пространства сетей, разбиение его по многим признакам на области. Оценка значимости входных сигналов осуществляется нейро-имитатором автоматически и позволяет установить, какие из входных оценочных шкал оказывают наибольшее влияние на состояние эффективности работы, как будущих, так и уже состоявшихся специалистов. Это позволяет упростить разрабатываемые модели путем исключения малозначимых входных сигналов-параметров и добиться лучших результатов в прогнозе. В исследованиях принимали участие две группы студентов (по 50 человек в каждой), имеющие одинаковый возраст, курс обучения (от 2 по 5), физическую подготовленность и квалификацию (уровень второго спортивного разряда). Основной эксперимент длился на протяжении четырех лет.

В экспериментальной группе для управления подготовкой специалистов используется технология, представленная в диссертационной работе. Ежегодно, в зависимости от разницы между действительными и прогнозируемыми значениями исследуемых модельных величин совершенствовались рабочие учебные планы (формировались и включались определенные дисциплины регионального компонента, определялся набор дисциплин по выбору, вносились коррективы в распределение и соотношение часов по блокам дисциплин, отводимых на аудиторную и самостоятельную работу) — принимались меры по повышению качества преподавания дисциплин учебного плана (через контроль получаемых студентами знаний, разработку рекомендаций, направленных на улучшение преподавания практических и теоретических дисциплин, а так же проводимых практик) — совершенствовалась физкультурно-спортивная деятельность студентов (создавались материально-технические и кадровые условия для занятий спортом, оптимизировалось количество проводимых соревнований, вводился индивидуальный план обучения, стимулировались студенты, имеющие определенные спортивные достижения и т. д.).

В контрольной группе для управления подготовкой специалистов используются традиционные планы, методы воздействия и контроля.

Обоснованность научных результатов и выводов опирается на современные педагогические исследования, системный подход к описанию и изучению объекта исследования.

Достоверность научных результатов и выводов опирается на использование объективных методов, адекватных поставленным задачам, сочетание качественного и количественного анализа результатов экспериментальной части работы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) определены уровни профессиональных и личностных качеств, которые необходимо сформировать в процессе подготовки специалиста;

2) на основе нейронных сетей разработаны модели успешно обучающихся студентов и специалистов, успешно работающих в области физической культуры и спорта;

3) практически реализованы нейросетевые экспертные системы для прогнозирования успеваемости студентов, оценки эффективности их работы в качестве преподавателей и тренеров;

4) разработана методика оптимизации подготовки специалистов, способных добиваться эффективных результатов в профессиональной деятельности.

Теоретическая значимость исследования заключается в дополнении теории и методики профессионального образования специалиста в области физической культуры и спорта новыми положениями о формировании требуемых качеств для успешной профессиональной деятельности. Показана эффективность применения нейросетевого моделирования в управлении учебным процессом в вузах спортивного профиля.

Практическая значимость исследования состоит в разработке эффективных и простых методик анализа и прогноза, в возможности применения полученных результатов для совершенствования профессионального образования студентов в вузах по различным специальностям. Основные положения диссертации и предложенные методические рекомендации могут быть использованы в учебном процессе образовательных учреждений спортивного профиля с целью оптимизации процесса подготовки высококвалифицированных специалистов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Повышение качества подготовки выпускников вузов спортивного профиля, оптимальное приближение к уровню успешно работающего специалиста, достижение необходимых модельных качеств специалиста может быть реализовано через своевременную коррекцию учебных планов, внедрение в профессиональную подготовку инновационных средств и методов, повышение роли спортивно-двигательной подготовки, оптимизацию управления процессом обучения.

2. Экспериментально апробированная методика обучения студентов, основанная на использовании методов нейросетевого моделирования и прогнозирования, а также модели успешно обучающихся студентов, созданные на основе нейронных экспертных систем, позволяют повысить управляемость и эффективность профессиональной подготовки специалистов в области физической культуры и спорта, находить эффективные управленческие решения с целью совершенствования учебного процесса при подготовке высококвалифицированных специалистов.

Апробация результатов исследования осуществлялась в Дальневосточном государственном университете (г. Владивосток). Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы были представлены и докладывались на Всероссийских научных конференциях «Физическая культура и спорт в современном обществе» (Хабаровск, 2006, 2007 г. г.), на научно-практическом семинаре «Перспективные технологии оценки и мониторинга качества в образовании» (Владивосток, 2003), на научно-практической конференции «Инновации и информационные технологии в образовании» (Владивосток, 2004), в международном сборнике научных статей «Современные проблемы развития физической культуры и спорта» (Вестник УГТУ-УПИ № 10−11, Екатеринбург, 2006 г.).

Внедрение результатов исследования осуществлялось в виде методических рекомендаций для учебного процесса факультета физической культуры и спорта ДВГУ, Приморского Государственного училища олимпийского резерва, ГОУ ВПО «Уссурийский государственный педагогический институт».

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии, приложений. Работа содержит 137 страниц, 7 рисунков и 9 таблиц.

4.3. Выводы по главе 4.

1. Выявленные зависимости и различия в теоретической и практической подготовленности студентов-выпускников и успешно работающих специалистов позволили с использованием нейронных сетей создать модели, прогнозировать состояние готовности студентов старших курсов к профессиональной деятельности, определить направления совершенствования учебного процесса в вузе.

2. Результаты экспериментального исследования показали, что полученные с помощью нейронный сетей модели и прогнозы можно использовать для принятия эффективных управленческих решений с целью совершенствования учебного процесса при подготовке высококвалифицированных специалистов.

3. Эксперимент показал, что использование в профессиональной подготовке студентов технологии управления процессом обучения позволяет целенаправленно улучшать и оптимизировать необходимые модельные качества будущего специалиста, которые к окончанию эксперимента достоверно достигали более высокого уровня, что позволило студентам-выпускникам экспериментальной группы приблизиться к уровню «успешного» специалиста.

Практические рекомендации.

1. Нейронные сети можно рассматривать как оптимальный инструмент, используемый для обработки результатов тестирования будущих специалистов физической культуры и спорта, построения итоговой модели специалиста и прогнозирования как состояния двигательной деятельности и успеваемости в процессе учебы, так и успешности работы выпускников.

2. Достигать приемлемого результата рекомендуется, двигаясь от более простых и грубых моделей ко все более сложным и точнымпо мере накопления новых сведений нужно повторять циклпроцесс познания бесконечен.

3. Нейронные сети можно использовать независимо от традиционных методов статистического анализа или они могут служить их дополнением. Особенно эффективно использование нейронных сетей в разведочном анализе данных, когда необходимо выяснить, имеются ли зависимости между заданными переменными величинами.