Введение 4
1 Проблематика создания учебного плана 11
1.1 Описание учебного плана. Учебный план как объект исследования 11
1.2 Состав дидактической единицы. Граф ДЕ 15
1.3 Пример построения дидактической единицы "Закон Ома" и графа к ней 19
1.4 Тестирование дидактической единицы "Закон Ома" 22
1.5 База знаний 24
1.6 Выбор инструментальных средств разработки 25
1.7 Постановка цели и задач исследования 26
Выводы по разделу 1 26
2 Проблематика формирования учебного плана 28
2.1 Часто встречающиеся проблемы и их решение 28
2.2 Программная реализация синтеза учебного плана 33
2.3 Процесс работы с программой 42
Выводы по разделу 2 44
3 Проверка работоспособности программы 45
3.1 Тестирование 45
Выводы по разделу 3 50
Заключение 52
Список сокращений 53
Список использованных источников 54
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг программы 57

Купить

Актуальность. Система высшего образования, в первую очередь, необходима для решения задачи обеспечения общества специалистами необходимого профиля. Этим занимаются входящие в её состав вузы, расположенные по всей стране. Каждый из вузов в обязательном порядке проходит аккредитацию, после которой делается вывод, соответствует ли он всем современным стандартам образования для того, чтобы обучающиеся в нем студенты обучались полноценно и качественно.
Но, не смотря на это, выпускаемые учреждениями специалисты разных вузов могут иметь различный уровень знаний/компетенций по окончании обучения. Это чаще всего связанно с непредвиденными проблемами, возникающими в процессе обучения, которые могут быть как взаимосвязаны, так и нет. Од¬ним из таких факторов является эффективное, с точки зрения количества полученных знаний, планирование учебного процесса.
Основным документом, определяющим содержание общепрофессиональной и профессиональной подготовки специалиста, является учебный план [1]. УП является многогранной и сложной системой, поэтому его составление считается очень трудоёмкой работой, которая требует огромных затрат, как по времени, так и по интеллектуальному потенциалу ответственного лица. При его создании решается широкий спектр различный задач, в который входят планирование содержания образования, планирование расписания, экзаменов и многого другого.
В силу принятия такого сложного решения при наличии неполной, слабоструктурированной информации в условиях необходимости учета внешних требований к УП носит субъективный характер, основанный на традициях, опыте и личных представлениях ответственного лица [2]. Эта проблема особенно актуально в настоящее время в условиях интеграции образования и производства и ослаблении роли государства в регламентации образовательной деятельности, осуществления принципа непрерывности образования и в связи с реализацией Болонского соглашения. Преодолеть данную проблему возможно за счет применения комплекса различных методов принятия решения, реализованных в виде инструментальных средств поддержки информационных технологий для предоставления информации ОЛ в структурированном виде, что способствует получению оптимального решения в задачах управления.
В связи с переходом на компетентности поход при реализации образовательных программ высшего профессионального образования обострилась проблема автоматизации процесса проектирования УП основных образовательных процессов (ООП). При данном подходе перечень заявленных компетенций выступает в качестве целей образовательного процесса, поэтому учебный план должен строиться таким образом, чтобы достичь этих целей при ограниченных ресурсах [3].
Проектируя и реализовывая образовательный процесс, ответственные ли¬ца решают ряд вопросов, как содержательной части, так и организационной:
1) выбор изучаемых дидактических единиц с учётом направления подготовки;
2) формирование последовательности изучения дидактических единиц с распределением их по учебным дисциплинам, семестрам, курсам, видам занятий;
3) создание учебно-методических комплексов, включая фонды оценочных средств, в том числе, в форме электронных образовательных ресурсов;
4) обеспечение образовательного процесса необходимыми ресурсами — квалифицированными преподавателями, помещениями, оборудованием;
5) составление расписание занятий;
6) реализация образовательного процесса путём проведения аудиторных занятий и организации самостоятельной работы студентов.
В настоящие время для данных операций отсутствуют средства автоматизации. Большинство из них выполняются вручную, причём разными людьми и без взаимной структуризации. Это приводи к появлению ряда проблем:
1) преподаются не все дидактические единицы, которые необходимы для соответствующего направления подготовки, а те, которые преподаются, не всегда чётко сформулированы для понимания (особенно, в части умений и навыков);
2) последовательность преподавания дидактических единиц часто нарушена — дидактические единицы, базовые для изучения новой дидактической единицы, могут изучаться в будущих дисциплинах;
3) некоторые дидактические единицы создают обратные связи в обучении, т.е. существует ДЕ, знание которой необходимо в данный момент, а по плану она должна изучаться дальше;
4) объём материала в рамках семестра (недели, лекции) превышает или недостаточен для полноценного усваивания выданного материала;
5) непродуманное (и неоптимальное) распределения дидактических единиц по видам занятий приводит к тому, что изучаются иные свойства некоторых ДЕ, некорректные с точки зрения изучаемого предмета;
6) неполное преподавание запланированных дидактических единиц из-за различных сбоев в учебном процессе: срывов занятий, не посещения отдельных занятий обучающимися и др.
После проектирования образовательного процесса создается учебный план, на основе которого вуз будет обучать студентов. На данный момент составление учебных планов идёт снизу вверх, т.е. вуз требует от кафедр рабочие программы дисциплин по какому-либо из направлений, а затем на основе полученных программ составляет план обучения. Такой подход не является эффективным, так как полученные программы могут создаваться, не учитывая особенности других смежных дисциплин и кафедр, а так же очень часто отсутствует конкретика, в том, какие ДЕ на основе требуемых компетенций преподаватель должен дать студенту.
Этот процесс формирования учебных планов приводит к тому, что в вузах могут существовать дисциплины, у которых большинство изучаемых ДЕ похожи. Но большинство из ДЕ у одной дисциплины изучается в конце обучения, а другой дисциплины в начале. Так же составляя рабочую программу дисциплин вручную появляются ошибки, когда одна ДЕ преподается раньше, чем её состав ДЕ [4]. Из-за отсутствие структурированности в обучении возникают трудности в усвоении материала студентами, что приводит к другим проблемам, как невозможности корректировки обучения при переводе одного студента из вуза в вуз.
Исходя из всего этого, можно говорить о том, что проблема структурирования процесса создания учебного плана является актуальной. Для решения данной проблемы необходимо пересмотреть формирование учебных планов на основе компетенций сверху вниз, а использовать более эффективное формирование на основе ДЕ, которые соответствуют компетенциям(б). Что в свою очередь приводит к задаче автоматизации формирования учебного плана.
С самого появления компьютеров производились различные попытки автоматизировать те или иные аспекты образовательного процесса. Составление программы для формирования автоматически учебного плана занимались многие люди. В этой сфере наиболее известны работы Никитина А.В., Анисимова Б.В., Савельева А.Я., Романенко А.Е. и других. На данный момент работы по автоматизированной поддержки планирования учебного процесса в вузе ведут¬ся в рамках создания интегрированных автоматизированных систем учебных заведений по всей России.
Значительный вклад в решение данной научной проблемы был внесен работами Волковой В.Н. и Соколовой М.Н. [5]. В них были определены методики проведения системного анализа проблемной области. Они учитывают влияние внешней среды на этапе разработки квалификационных требований к специалисту, и одновременно не учитывается влияние лица, принимающего решение, расплывчатость ограничений, неполнота и нечеткость исходных данных. В работе «Сетевые методы планирования и организации учебного процесса» Овчинникова А.А., Пучинского В.С., Петрова Г.Ф. для формального описания предметной области используются сетевые методы, которые дают возможность ее наглядного представления, однако в ней не представлены модели и методы принятия решений. Но всех их решения содержали всегда одну общую проблему — в них слабо учитывались связи между ДЕ, что приводило к тем же вышеперечисленным проблемам.
Исходя из вышеперечисленных проблем, создание автоматизированной системы для формирования учебного плана на основе дидактических единиц является одной из приоритетных задач.
Объектом исследования является учебный план вуза.
Предметом исследования является методология разработки и реализации системы синтеза учебного плана.
Объектом разработки является система синтеза учебного плана.
Цель работы — разработка основ методологии синтеза учебного плана на основе массива дидактических единиц.
Задачи работы:
1) Системный анализ учебного плана.
2) Выбор математического аппарата для синтеза учебного плана.
3) Разработка алгоритма формирования учебного плана на основе массива ДЕ.
4) Разработка программы синтеза учебного плана на основе массива ДЕ,
5) Разработка методических рекомендаций по синтезу учебного плана на основе массива ДЕ.
Основная идея работы заключается в том, чтобы создать систему из программных средств, которые легко и быстро позволяют создавать учебный план на основе массива дидактических единиц, а так же корректировать его в соответствии с различными требованиями, как министерства образования, так и личным решениям вуза.
Методы, инструментальные средства и технологии разработки. Используются база данных Sqlite3, а также собственное программное обеспечение, написанное с помощью языка программирования Python.
Научная новизна работы (предполагаемая) заключается в том, что:
1) разработана методология синтеза учебного плана вуза с помощью массива ДЕ, включающая обоснование выбора алгоритма на основании требований к процессу синтеза;
2) разработаны алгоритмы синтеза и математические модели учебного плана для образовательного процесса в Институте космических и информационных технологий СФУ;
3) предложены методика и процедуры синтеза учебного плана при помощи графа со связями;
4) исследованы характеристики учебного плана в Институте космических и информационных технологий при синтезе тестового учебного плана.
Значение для теории заключается в том, что разработанная методология синтеза учебного плана создаёт научно обоснованную базу для управления образовательным процессом.
Значение для практики заключается в том, что создаваемые планы при помощи данной методики обеспечивают эффективное распределение ресурсов, что открывает возможности для дополнения планов и их модификации.
Особенности работы заключаются в том, что работа имеет не только теоретический, но и прикладной характер, так как направлена на решение реальных проблем образовательного процесса в СФУ.
Личный вклад и сотрудничество. Все основные результаты получены лично автором. В работе в качестве исходных данных использовались материалы, полученные коллегами в рамках выполнения ими своих магистерских диссертаций.
В разделе 1 рассмотрена проблематика создания учебного плана, выполнен литературный обзор по теме диссертации, сформулированы и обоснованы цель и задачи работы, а так же обоснован выбор инструментальных средств.
В разделе 2 выполнен системный анализ учебного плана. Разработаны концептуальные особенности синтеза учебного плана на основе ДЕ. Определены технологические цепочки совместной работы выбранных и разработанных программных средств, разработаны алгоритмы и их программная реализация.
В разделе 3 представлены результаты синтеза учебного плана, доказывающих работоспособность созданных учебных планов, сформулированы методологические принципы разработки моделей для рассматриваемого объекта исследования.
Список использованных источников содержит 17 наименования.
В приложении А приведен листинг программы.
Использование результатов работы. Практическая составляющая работы в части разработанного программного обеспечения использована в Институте космических и информационных технологий СФУ при решении некоторых реальных задач управления.

Купить