Information models and methods of the structural crises consequences overcoming in the educational space

Abstract

Information models are developed and methods for eliminating the consequences of global structural crises in the educational space are proposed. The content of the article is a continuation of the previous work of the same authors on information technologies for the search for anti-crisis solutions in the management of complex dynamic systems. The aim of this work is to increase the efficiency (speed, minimize costs) of anti-crisis solutions to eliminate the consequences of structural crises in complex educational systems. Depending on the type of complex object, its initial structure, depth and severity of damage, temporary, financial and other resources available to the manager of the process of restoring a complex object, there are three main principles of construction (optimization) of this process: first principle – one-time design and further replacement (transformation) of the “damaged” part of the structure of the object, pre-selection of the replacement option for a fee (target function) at the design stage; mathematical method developed for this approach – methods of convergence and divergence; second principle – step-by-step design and discrete replacement (transformation) of the “damaged” part of the site structure of the object with discrete calculation of the reward (target function) and adjustment of the recovery plan after each site; the mathematical method developed for this approach is the method of percolation of functionality; third principle – step-by-step design and discrete replacement (transformation) of the “damaged” part of the site structure of the object with continuous calculation of the reward (target function) on fuzzy initial data and constant adjustment of the recovery plan; the mathematical method developed for this approach is the Markov decision-making process. On the example of a higher educational institution, a structural anti-crisis model of the educational process is proposed. Using an example of a separate discipline, an anti-crisis model of the restored element of the educational process was created and a method for the quick restoration of such an element with minimal losses for the process as a whole was developed. A lecture is chosen as a typical element of the educational structure at a university. Using the example of a systemic external crisis that arose during a pandemic, an information technology was developed to overcome such a crisis with the optimization of an anti-crisis solution using model convergence. The final parameters are proposed that fulfill the role of target functions when choosing optimal solutions to crises. Practical tests of information technology for the search for anti-crisis solutions in managing complex dynamic systems in higher education were carried out, in particular, in the preparation and implementation of anti-crisis measures during the teaching of the planned discipline “Higher Mathematics”. The technology was used in anti-crisis restructuring of the educational process during quarantine of the coronavirus. As a result, the following results were obtained: the participants in the educational process interacted through communication tools built into the Learning Management System (LMS), email, instant messengers (Viber, Telegram), conferences (MS Teams, ZOOM, Google Meet, Skype, etc. mode according to the curriculum delivered lectures and practical exercises in full.

Розроблено інформаційні моделі та запропоновано методи усунення наслідків глобальних структурних криз в освітньому просторі. Зміст статті є продовженням попередньої роботи цих же авторів, присвяченій інформаційним технологіям пошуку антикризових рішень в управлінні складними динамічними системами. Метою цієї роботи є підвищення ефективності (швидкодії, мінімізації витрат) антикризових рішень для усунення наслідків структурних криз в складних освітніх системах. Залежно від виду складного об'єкта, його початкової структури, глибини і серйозності пошкодження, тимчасових, фінансових та інших ресурсів, наявних у розпорядженні менеджера процесу відновлення складного об'єкта можливі три основних принципи побудови (оптимізації) цього процесу: перший принцип – одноразова проєктування і подальша заміна (трансформація) «пошкодженого» ділянки структури об'єкта, попередній вибір варіанта заміни по винагороді (цільової функції) на етапі проєктування; математичний метод, розроблений для такого підходу, – методи конвергенції і дивергенції; другий принцип – покрокове проєктування і дискретна заміна (трансформація) «пошкодженої» частини ділянки структури об'єкта з дискретним розрахунком винагороди (цільової функції) і коригуванням плану відновлення після кожної ділянки; математичний метод, розроблений для такого підходу, – метод перколяції функціональності; третій принцип – покрокове проектування і дискретна заміна (трансформація) «пошкодженої» частини ділянки структури об'єкта з безперервним розрахунком винагороди (цільової функції) за нечіткими вихідними даними і постійним коригуванням плану відновлення; математичний метод, розроблений для такого підходу, – марковский процес прийняття рішень. На прикладі вищого навчального закладу запропоновано структурну антикризова модель освітнього процесу. На прикладі окремої навчальної дисципліни створена антикризова модель відновлюваного елемента освітнього процесу і розроблений метод швидкого відновлення такого елемента з мінімальними втратами для процесу в цілому. В якості типового елемента освітньої структури в вузі обрана лекція. На прикладі системного зовнішньої кризи, яка виникла при пандемії, розроблено інформаційну технологію подолання такої кризи з оптимізацією антикризових рішень за допомогою конвергенції моделей. Запропоновано підсумкові параметри, які виконують роль цільових функцій при виборі оптимальних рішень криз. Проведено практичні випробування інформаційної технології пошуку антикризових рішень в управлінні динамічними складними системами у вищій освіті, зокрема, при підготовці і здійсненні антикризових заходів під час викладання планової дисципліни «Вища математика». Технологія використана при антикризової перебудові навчального процесу під час карантину коронавируса. В результаті отримані наступні результати: взаємодія учасників освітнього процесу здійснювалася через засоби комунікації, вбудовані в систему управління навчанням (LMS), електронну пошту, месенджери (Viber, Telegram), конференції (MS Teams, ZOOM, Google Meet, Skype і ін. В дистанційному режимі згідно Учбового плану здійснено читання лекцій і виконання практичних занять в повному обсязі

Разработаны информационные модели и предложены методы устранения последствий глобальних структурных кризисов в образовательном пространстве. Содержание статьи является продолжением предыдущей работы этих же авторов, посвященной информационным технологиям поиска антикризисных решений в управлении сложными динамическими системами. Целью настоящей работы является повышение эффективности (быстродействия, минимизации затрат) антикризисных решений для устранения последствий структурных кризисов в сложных образовательных системах. В зависимости от вида сложного объекта, его первоначальной структуры, глубины и серьезности повреждения, временных, финансовых и других ресурсов, имеющихся в распоряжении менеджера процесса восстановления сложного объекта возможны три основных принципа построения (оптимизации) этого процесса: первый принцип – единовременное проектирование и дальнейшая замена (трансформация) «поврежденного» участки структуры объекта, предварительный выбор варианта замены по вознаграждению (целевой функции) на этапе проектирования; математический метод, разработанный для такого подхода – методы конвергенции и дивергенции; второй принцип – пошаговое проектирование и дискретная замена (трансформация) «поврежденной» части участка структуры объекта с дискретным расчетом вознаграждения (целевой функции) и корректировкой плана восстановления после каждого участка; математический метод, разработанный для такого подхода – метод перколяции функциональности; третий принцип – пошаговое проектирование и дискретная замена (трансформация) «поврежденной» части участка структуры объекта с непрерывным расчетом вознаграждения (целевой функции) по нечетким исходным данным и постоянным корректировкой плана восстановления; математический метод, разработанный для такого подхода, – марковский процесс принятия решений. На примере высшего учебного заведения предложена структурная антикризисная модель образовательного процесса. На примере отдельной учебной дисциплины создана антикризисная модель восстанавливаемого элемента образовательного процесса и разработан метод быстрого восстановления такого элемента с минимальными потерями для процесса в целом. В качестве типичного элемента образовательной структуры в вузе выбрана лекция. На примере системного внешнего кризиса, возникшего при пандемии, разработана информационная технология преодоления такого кризиса с оптимизацией антикризисного решена с помощью конвергенции моделей. Предложены итоговые параметры, выполняющие роль целевых функций при выборе оптимальных решений кризисов. Проведены практические испытания информационной технологии поиска антикризисных решений в управлении динамическими сложными системами в высшем образовании, в частности, при подготовке и осуществлении антикризисных мер во время преподавания плановой дисциплины «Высшая математика». Технология использована при антикризисной перестройке учебного процесса во время карантина коронавируса. В результате получены следующие результаты: взаимодействие участников образовательного процесса осуществлялась через средства коммуникации, встроенные в систему управления обучением (LMS), электронную почту, мессенджеры (Viber, Telegram), конференции (MS Teams, ZOOM, Google Meet, Skype и др. В дистанционном режиме согласно Учебного плана осуществлено чтение лекций и выполнения практических занятий в полном объеме.