Файл: Разработка профиля цифрового двойника для студентов направления прикладная информатика.docx

1. 1   2   3   4   5   6   7   8

---

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ ОПТИТЗАЦИИ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ

3.1 КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТА
По окончанию обучения в вузе многие выпускники сталкиваются с проблемой трудоустройства. Причины такой ситуации бывают разные, но основные :

- работодатель не доверяет уровню подготовки выпускника без опыта работы и предпочитает трудоустраивать соискателей с подтвержденным опытом работы;

- работодателю требуются гибридные специалисты, компетентные в нескольких междисциплинарных областях, а выпускники соответствуют требованиям только определенной квалификации;

- в процессе обучения в вузах профессиональные ориентиры большинства студентов меняются и они не хотят работать по специальности, а новая профессия требует приобретения новых знаний.

Все это свидетельствует о том, что необходима организация новых моделей образовательных процессов, в рамках которых возможно достижение планируемых образовательных результатов каждым студентом и переход к персонализацииучебногопроцесса.

   Наша команда работает над проектом создания концепции цифрового двойника студента. «Цифровой двойник - это цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность деятельности предприятия. Концепция «цифрового двойника» является частью четвертой промышленной революции (Индустрии 4.0) и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты»(1). Идея нашего цифрового двойника студента включает несколько составных элементов: базу данных, в которой будет хранится информация об успеваемости, научной работе студента, о его достижениях в конкурсах, соревнованиях, его увлечениях (спорт, искусство, здоровый образ жизни и т.п.); университетский портал и чат-бот, с помощью которых будут собираться данные о студенте, проводиться опросы студента; элемент искусственного интеллекта - ассистента, позволяющего студенту задавать цели для начала карьерной траектории (желаемый вид работы, должность, средний заработок) и получать рекомендации по выстраиванию индивидуальной образовательной и личностной траектории развития. Это позволит студенту к концу обучения соответствовать эталонному работнику в выбранной сфере деятельности, что должно обеспечить 100% трудоустройство выпускников по специальности по окончанию обучения в вузе.

---

   Цель проекта - создать прототип цифрового двойника студента, позволяющего наполнять профиль студента и сопоставлять его с идеальным, эталонным работником определенной профессии, формировать и корректировать индивидуальную траекторию развития студента.

3.ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ


Цифровой двойник (далее – ЦД) можно определить, как компьютерный прообраз какого-либо объекта реального мира. В качестве такого объекта может выступать, например, все промышленное предприятие с его производственными линиями, конкретный экземпляр изделия или отдельный технологический процесс. Чем точнее цифровой двойник описывается в компьютерной среде, тем больше он соответствует своему реальному прототипу. Среди наиболее актуальных, интригующих и крупномасштабных по последствиям изменений в образовательной реальности РФ первой четверти XXI в., на первый план выходит рождение её новой модификации – сетевой образовательной реальности. Речь идёт о наступлении эпохи тотальной сетевизации, цифровизации и интеграции трёх взаимосвязанных и взаимозависимых миров: 1) мира реальных объектов, процессов и взаимодействий; 2) мира социальных отношений, смыслов и людей и, наконец; 3) мира виртуально-цифровых данных, технологий и контента.1 Важнейшим содержанием образовательной реальности в ближайшем будущем станет постановка и решение обществом и образованием задач по синхронизации и цифровой репликации данных обо всех объектах, а также о связях, свойствах, отношениях и закономерностях виртуального, реального и социального миров. Это в полной мере отвечает задачам социального и технологического развития в процессе перехода общества и образования на качественно иной уровень – интеграционный, глобальный и трансграничный. В виртуальном мире создаётся цифровая копия реальных объектов, систем функций, которая точно повторяет все, что происходит с её физическим клоном. В результате накапливается максимально полная информация обо всех процессах, которые происходят с оборудованием, «умными» продуктами, производством в целом и так далее. В настоящей статье фактически ставится следующая проблема: существует ли у чрезвычайно интересной, плодотворной и перспективной технологии ЦД какая-либо реальная перспектива и продуктивное будущее в системе высшего образования? И если в инженерной сфере ключевой остаётся проблема

---

уяснения взаимосвязи между физическим объектом, продуктом, технологией и лежащей в их основе информацией с целью оптимизации контроля качества, технологических и управленческих решений, то в сфере образования ключевым является вопрос о том, как изменится облик высшего образования в эпоху глобальной сетевизации и цифровизации всей системы высшего образования – ведущего социального института современного общества. Наша гипотеза базируется на том, что именно образование в условиях новой сетевой образовательной реальности способно стать связующим звеном между стремительно развивающимся на наших глазах миром виртуальных, 1 Экспертно-аналитический доклад «Цифровые двойники в высокотехнологичной промышленности» // Ассоциация «Технет». URL: https://technet-nti.ru/article/ekspertno-anali-ticheskij-doklad-cifrovye-dvojniki-vvysokotehnologichnoj-promyshlennosti цифровых объектов и решений и миром физических объектов и технологий, погружённым в мир социальных отношений, смыслов и людей. Современное образование – это адаптирующая и социотехническая система, состоящая из научно-образовательных и производственнотехнологических учреждений и фирм, а также их вероятных цифровых двойников/прототипов, способных функционировать в ситуации информационной и организационной неопределённости и призванных обеспечивать непрерывное производство, передачу, потребление и интеграцию реальных и виртуальных научно-образовательных и производственных товаров и услуг, а также изготовление разнообразного по содержанию и широкого по смыслу цифрового контента. Возможность и необходимость анализа под таким углом зрения образовательных учреждений уже нашли своё решение в реальной практике, а предлагаемый подход доказал свой потенциал в социально-гуманитарных исследованиях. В последнее время педагоги стали активно и целеустремлённо внедрять в учебный процесс специализированные обучающие программы, которые позволяли учащимся (школьникам и студентам) благодаря персональным компьютерам и сети Интернет объединяться в виртуализированном учебном процессе в границах пока ещё локального сетевого пространства отдельных учебных учреждений. Условно с 2010-х гг. и по настоящее время наступает этап значительных изменений в образовании, который характеризуется повсеместным переходом к глобальным образовательным сетям на базе Интернета.2 Использование в учебном процессе массовых открытых курсов по различным дисциплинарным областям чем дальше, тем больше становится образовательной повседневностью. Дистанционное обучение (при всей своей дискуссионности и неоднозначности восприятия в преподавательском сообществе) получило широкое распространение в условиях карантинных 2 Фещенко А.В. Социальные сети в образовании: анализ опыта и перспективы развития // Гуманитарная информатика: cб. статей / Под ред. Г.В. Можаевой. Томск: Изд-во Томского ун-та, 2012. мероприятий 2020 г., фактически позволив вузам и школам сохранить учебный процесс. В образовательную реальность уверенно входят достижения искусственного интеллекта. Не остаются в стороне и другие технологии, например, технологии виртуальной и дополненной реальности и т.д. 3 Все вышеперечисленные цифровые достижения фактически заложили фундамент для начала процесса массового применения цифровых технологий, включая технологию ЦД, в современной образовательной реальности. И здесь возникает закономерный вопрос: с какой целью и какие конкретно виды ЦД могут применяться и возникать в системе высшего образования? Особую сложность и важность представляет собой то обстоятельство, что ЦД в образовании должны и будут создаваться отнюдь не как простые копии цифровых двойников в промышленности (технических продуктов, устройств и т.д.), а как «цифровые реплики» весьма специфических для оцифровки социальных объектов, наделённых, с одной стороны, той самой технической и административной стабильностью конструкции, а с другой – всем тем, что принято обозначать понятием «человеческий фактор».4 Представляется, что важнейшими перспективными задачами по созданию ЦД в образовании будут формирование/конструирование «цифровых реплик»

---

таких образовательных объектов и систем, как обучающиеся/преподаватель, структурное подразделение/образовательное учреждение, различные виды деятельности в структуре научнообразовательных учреждений и т.п. Проанализируем необходимые и достаточные условия, без которых ЦД в образовании не смогут быть созданы в принципе. Методология конструирования образовательной реальности посредством технологии ЦД должна учитывать не только технологические аспекты реализации, но и 3 Искусственный интеллект в образовании: семь вариантов применения // Акселератор онлайн-школ. 2019. URL: https://the-accel.ru/iskusstvennyiy-intellekt-v-obrazo-vanii-sem-variantov-primeneniya 4 Уваров А.Ю. Технологии виртуальной реальности в образовании // Наука и школа. 2018. специфику социального объекта, для которого создаётся виртуальный прототип. Итак, цифровой двойник объекта в этой сфере может быть создан при условии, если: 1) построена математическая модель объекта/явления, для которого создаётся цифровой двойник (все процессы должны быть описаны на математическом языке); 2) разработан/определён необходимый технический инструментарий для сбора, обработки и хранения, снимаемых с социального объекта данных (у создателей должно быть специализированое программное обеспечение); 3) осуществлён режим реального масштаба времени (информация собирается, корректируется и передаётся в виртуальный двойник в режиме реального времени); 4) реализован режим корректировки цифрового двойника (созданная цифровая модель может быть доработана и использована для реализации обратной связи с реальным социальным объектом); 5) сформирована теоретико-методологическая база исследования внедрения цифровых технологий в образовательные реалии, их анализа и оценки. Теперь мы готовы зафиксировать необходимые этапы создания ЦД в системе высшего образования. Подготовительный этап:

1) определить объект/процесс, для которого проектируется цифровой двойник;

2) выявить все его характеристики (внутренние и внешние);

3) составить электронный паспорт – оцифровать все необходимые для его создания документы, техническое задание, включающее чертежи, математические модели и т.п.

Этап сбора данных:

1) определить типы и объёмы данных, которые будут сниматься с объекта;

2) определить способы сбора, обработки и хранения данных (считывание информации с датчиков-видеокамер для фиксации движения зрачков при считывании учебной или иной информации, датчиков температуры помещения, скорости набора текста на клавиатуре и т.п.);

---