Молодежь и наука 2015-Пичковская С.Ю

УДК 004.78 : 378.147
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПОЛУЧЕНИЕ УЧЕБНЫХ ПЛАНОВ ВУЗА
НА ОСНОВЕ МАССИВА ДИДАКТИЧЕСКИХ ЕДИНИЦ
Пичковская С.Ю.,
научный руководитель д-р техн. наук Бронов С.А.
Сибирский федеральный университет
В настоящее время основой для ручного формирования учебных планов (УП)
для студентов ВУЗов является перечень учебных дисциплин (УД), которые
определяются стандартами ФГОС ВПО, а затем на основе экспертных оценок эти
дисциплины распределяются по семестрам. По УД далее разрабатываются
соответствующие рабочие программы дисциплин (РПД), которые наполняются
соответствующими дидактическими единицами (ДЕ).
Данный подход имеет недостаток: даже если ДЕ последовательно читаются
преподавателем в пределах одной УД, то при наличии нескольких дисциплин в
семестре ДЕ могут читаться студентам непоследовательно. Например, первокурсник
изучает в первом семестре дисциплины «физика» и «линейная алгебра». В физике для
объяснения различных процессов активно применяются интегралы и дифференциалы, в
то время как в курсе «линейной алгебры» данные ДЕ еще не изучаются. Такие
«конфликты» в междисциплинарной последовательности ДЕ могут вызвать трудности
в усвоении учебного материала студентом, что может повлечь за собой снижение
успеваемости.
Данную проблему можно решить путем автоматизированного получения УП на
основе массива ДЕ, то есть «снизу-вверх». Методика такого построения УП имеет
следующие этапы: построение массива ДЕ для каждой дисциплины будущего УП,
построение матрицы ДЕ с взаимосвязями ДЕ для каждой дисциплины УП, построение
суммарной матрицы ДЕ для всех дисциплин УП. Заключительным этапом станет
формирование списка взаимосвязей ДЕ из суммарной матрицы ДЕ и построение на его
основе «идеального» УП с правильной последовательностью ДЕ.
Рассмотрим процесс создания таких матриц на примере дисциплин «физика» и
«математический анализ» (перечень ДЕ взят сокращенный). В таблице ниже приведен
перечень ДЕ для укрупненного и детализированного случая.
Номер ДЕ
Наименование ДЕ
Наименование ДЕ
(укрупненно)
(детализированно)
Входные ДЕ (школьный курс математики)
1*
Арифметика
1 Деление
2*
Алгебра
2 Дельта
3 Производные
ДЕ дисциплин «Физика» и «Математический анализ»
3*
Математический анализ
4 Пределы
5 Дифференцирование
4*
Физика (Кинематика)
6 Скорость
7 Ускорение
В данной таблице есть ряд входных ДЕ из школьного курса математики, на
основе которых строятся формулы в курсе физике. Рассмотрим для примера только
формулы скорости и ускорения из курса физики, которые записываются через пределы


dr
r
d 2r 
и дифференцирование: V 
и a 2 r.
 lim
dt t 0 t
dt
Составим граф взаимодействия входных ДЕ, ДЕ дисциплин «математического
анализа» и «физики» для получения формул скорости и ускорения. Процесс
составления графа взаимодействий ДЕ является вспомогательным этапом для
составления матрицы ДЕ для большей визуализации этих взаимодействий и
сокращения возможных ошибок.
1*
2*
3*
4*
Составим матрицу взаимодействия ДЕ между дисциплинами «физика» и
«математический анализ» при укрупненных и детализированных ДЕ.
1* 2* 3* 4*
1* 0
0
1
1
A* = 2* 0
0
1
1
3* 0
0
0
1
4* 0
0
0
0
Рисунок 1 — Матрица взаимодействий ДЕ (укрупненно)
1
2
3
4
5
6
7
1
0
0
0
1
1
1
1
2
0
0
0
0
0
1
1
3
0
0
0
0
1
1
1
A=
4
0
0
0
0
0
0
1
5
0
0
0
0
0
0
1
6
0
0
0
0
0
0
0
7
0
0
0
0
0
0
0
Рисунок 2 — Матрица взаимодействий ДЕ (детализированно)
Из рисунков 1 и 2 видно, что единицы располагаются в местах взаимодействия
ДЕ и расположены выше главной диагонали, что говорит о правильном их чередовании
в процессе изучения данных дисциплин.
Если единицы будут находиться ниже главной диагонали, то это говорит о
несогласованности ДЕ в процессе изучения данных дисциплин студентом. Единицы
ниже главной диагонали вызывают особый интерес, так как для разрыва данных
нежелательных связей нужно разрабатывать различные методики, чтобы повысить
качество усвоения УП студентом.
Данные матрицы ДЕ при ручном формировании имеют большую размерность,
поэтому их можно получать автоматически при помощи программы MathCAD 13.
Данная программа может обрабатывать исходные матрицы, получать
совокупную матрицу и выводить список взаимосвязей тех ДЕ, на пересечении которых
стоит 1. Также есть можно сразу обрабатывать исходные матрицы ДЕ и, минуя
совокупную матрицу, выводить все существующие взаимосвязи ДЕ. В базу данных о
ДЕ можно также вводить различные дополнительные параметры, например, время
изучения ДЕ. Применение данной методики построения УП несомненно повысит
качество усвоения учебного материала студентом.