ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ УНИФИЦИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ, ФОРМИРУЕМЫХ ПРОФИЛЬНЫМИ УЧЕБНЫМИ КУРСАМИ IT-СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
Введение 3
1. Постановка задачи 6
2. Предметная область 7
2.1 ФГОС, направления, ВУЗы 7
2.2 Рабочие программы 8
2.3 Образовательные результаты 9
3. Практическая часть 11
3.1 Инструменты 11
3.2 Сбор документов 12
3.3 База данных 13
3.4 Архитектура 15
3.5 Автоматизированное извлечение дисциплин, знаний, умений, навыков и
компетенций 17
3.6 Анализ сходств образовательных результатов 20
4. Унифицированная модель 22
4.1 Описание формализации 22
4.2 Применение 22
5. Интерфейс для добавления образовательных результатов, формулировки их в терминах модели и нахождения похожих дисциплин 25
Заключение 27
Список использованных источников 28
Приложение
В современном мире объём цифровой неструктурированной информации растёт большими темпами. Согласно исследованиям IDC - международной компании, занимающейся исследованиями рынка, анализом консультированием фирм в области информационных технологий [1] - к 2020 году объём информации в мире составит 40000 эксабайт, что значительно больше, чем имевшиеся в 2005 году 130 эксабайт. Это означает, что на каждого мужчину, женщину и ребёнка будет приходиться больше, чем 5200 гигабайт информации. Объём информации удваивается каждые два года [2]. Основная масса этих данных является неструктурированной, то есть она не сформулирована в рамках строгих моделей, в отличии от структурированной информации, хранящейся в базах данных с точно определённой структурой таблиц и отношений между ними.
На данный момент чувствуется ограниченность человеческих возможностей в сфере анализа документов вручную. Быстрое извлечение полезных данных из текстов на естественном языке, унификация информации, построение моделей невозможно осуществлять вручную в связи с неуклонным ростом количества документов. Для решения данной проблемы используется автоматизированная обработка текстовой информации, которая позволяет написать один алгоритм обработки, а после применить его к большому количеству документов.
Согласно федеральному государственному образовательному стандарту в каждом образовательном учреждении существует большой набор документов, описывающих учебные планы, календарные графики, а также рабочие программы дисциплин, которые регламентируют объём и содержание образования, результаты освоения образовательных программ [3]. В данной работе рассматриваются рабочие программы дисциплин, которые представляют из себя документы на естественном языке, содержащие слабоструктурированные данные. Каждый университет имеет большой набор рабочих программ дисциплин, в которых записываются цели освоения дисциплины, место дисциплины в структуре общей программы обучения, образовательные результаты, структура и содержание дисциплины, а также прочие пункты. В качестве образовательных результатов указываются получаемые после освоения дисциплины компетенции, а также знания, умения и навыки.
Разные университеты имеют разные документы по одним и тем же дисциплинам, в которых могут быть записаны одинаковые или разные образовательные результаты. Одни и те же образовательные результаты могут быть записаны в разной форме. Например, «уметь проводить настройку механизмов защиты информации, реализованных в операционных системах» и «владеть навыками настройки механизмов защиты информации, реализованных в операционных системах». Это осложняет сравнение рабочих программ дисциплин по одинаковым предметам в разных образовательных учреждениях. Нет унификации образовательных результатов, которая позволила бы в едином виде получать сведения о результатах освоения дисциплин. Также унификация позволила бы проводить сравнения дисциплин и курсов, выявлять отличия дисциплин при одинаковых наборах компетенций и быстро анализировать большое количество слабоструктурированной информации из документов рабочих программ. Из этого следует необходимость создания унифицированной модели образовательных результатов. Данная модель будет полезная для руководителей образовательных программ, а также для образовательных исследований.
В данной работе рассматриваются рабочие программы дисциплин ВУЗов Российской Федерации с целью построения унифицированной модели образовательных результатов, формируемых профильными учебными курсами IT-специальностей, а также построение интерфейса для взаимодействия с моделью. Анализ рабочих программ автоматизированно осуществляется с помощью программного обеспечения, рассматриваемого в главе 3 данной работы. Исходными данными служат документы, полученные из открытых источников - официальных сайтов образовательных учреждений.
Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:
1. Сбор документов рабочих программ дисциплин из открытых источников.
2. Разработка решения для автоматизированного извлечения дисциплин, знаний, умений, навыков и компетенций из рабочих программ дисциплин.
3. Анализ сходств образовательных результатов.
4. Построение унифицированной модели образовательных результатов.
5. Написание интерфейса для добавления образовательных результатов, формулировки их в терминах модели и нахождения похожих дисциплин.
Была построена унифицированная модель образовательных результатов, формируемых профильными учебными курсами IT-специальностей, а также разработан интерфейс для взаимодействия с моделью. Таким образом, цель работы была достигнута. В ходе работы были решены следующие задачи:
1. Собраны документы рабочих программ дисциплин из открытых источников.
2. Разработано решение для автоматизированного извлечения дисциплин, знаний, умений, навыков и компетенций из рабочих программ дисциплин.
3. Разработано решения для анализирования сходств образовательных результатов.
4. Построена унифицированная модель образовательных результатов.
5. Написан интерфейс для добавления образовательных результатов, формулировки их в терминах модели и нахождения похожих дисциплин.
Унифицированная модель позволяет записывать образовательные результаты дисциплин в едином виде и сравнивать дисциплины по образовательным результатам между собой. Интерфейс предоставляет пользователям возможности добавления образовательных результатов в базу данных, формулировку добавленных образовательных результатов в терминах модели, а также возможности поиска схожих дисциплин, основываясь на формулировке образовательных результатов в терминах модели.
Планируется улучшение анализа схожести образовательных результатов, наращивание набора унифицированных образовательных результатов, а также составление анализа дисциплин по их рабочим программам с учётом структуры и содержания дисциплин.
