Применение силового алгоритма визуализации графов для анализа учебных планов образовательных программ высшего образования

Аннотация

Работа посвящена разработке подхода к анализу учебных планов образовательных программ высшего образования в условиях действующих федеральных государственных образовательных стандартов с точки зрения достижения заявленных образовательных результатов в виде набора компетенций. Данный подход может оказаться полезным для создания автоматизированных средств оценки качества и сравнительного анализа образовательных программ. На основе компетентностного подхода предложена модель представления учебного плана в виде простого взвешенного неориентированного графа. Предложен подход к визуализации графовового представления учебного плана на основе применения силового алгоритма визуализации, обеспечивающего достижение максимальной наглядности. Предложен подход к определению междисциплинарных связей образовательных единиц учебного плана через на основе их трудоемкости и формируемым компетенциям. Полученное визуальное представление междисциплинарных связей помогает лучше понять структуру учебного плана, выявить дисциплины с максимальным числом междисциплинарных связей, а также произвести декомпозицию плана на кластеры наиболее связанных между собой дисциплин. Предложены варианты интегральных характеристик графовых представлений учебных планов, на основе которых можно проводить их оценку, а также сравнительный анализ соответствующих образовательных программ. В качестве примеров рассмотрены учебные планы подготовки бакалавров по направлениям 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» и 09.03.03 «Прикладная информатика», реализуемых в институте космических и информационных технологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет».


Сведения об авторах

Tatyana Victorovna Zykova, Сибирский федеральный университет

доцент кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности Института космических и информационных технологий, кандидат физико-математических наук, доцент

Alexey Alexandrovich Kytmanov, Сибирский федеральный университет

заведующий кафедрой прикладной математики и компьютерной безопасности Института космических и информационных технологий, доктор физико-математических наук, доцент

Mikhail Valerianovich Noskov, Сибирский федеральный университет

профессор кафедры прикладной математики и компьютерной безопасности, руководитель Научно-учебной лаборатории методики электронного обучения Института космических и информационных технологий, доктор физико-математических наук, профессор

Evgenii Alexandrovich Khalturin, Сибирский федеральный университет

ассистент кафедры информационных систем Института космических и информационных технологий

Литература

1. Palonen T., Boshuizen H.P.A., Lehtinen E. How Expertise Is Created in Emerging Professional Fields. In: Halttunen T., Koivisto M., Billett S. (eds.) Promoting, Assessing, Recognizing and Certifying Lifelong Learning. Lifelong Learning Book Series. Vol. 20. Dordrecht: Springer; 2014. p. 131-149. doi: https://doi.org/10.1007/978-94-017-8694-2_8
2. Vreuls J., Koeslag-Kreunen M., van der Klink M., Nieuwenhuis L., Boshuizen H. Responsive curriculum development for professional education: Different teams, different tales. The Curriculum Journal. 2022;33(4):636-659. doi: https://doi.org/10.1002/curj.155
3. Ivanov V.G., Sazonova Z.S., Sapunov M.B. Inzhenernaya pedagogika: popytka tipologii [Engineering Pedagogy: Facing Typology Challenges]. Vysshee obrazovanie v Rossii = Higher Education in Russia. 2017;(8/9):32-42. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29924088 (accessed 03.12.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
4. Kelchevskaya N.R., Shirinkina E.V. Integratsiya obrazovatelnykn i professionalnykh standartov v usloviyakh reformirovaniya: problemy i puti resheniya [Integration of Educational and Professional Standards under Conditions of Reform: Problems and Ways of Solution]. Universitetskoe upravlenie: praktika I analiz = University Management: Practice and Analysis. 2018;22(1):16-25. (In Russ., abstract in Eng.) doi: https://doi.org/10.15826/umpa.2018.01.002
5. Pilipenko S.A., Zhidkov A.A., Karavaeva E.V., Serova A.A. Sopryazhenie fgos i professionalnykh standartov: vyyavlenie problemy, vozmozhnye podkhody, rekomendatsii po aktualizatsii [On the Correlation Between Federal Educational Standards of Higher Education and Professional Standards: Problems, Possible Approaches, Recommendation on Actualization]. Vysshee obrazovanie v Rossii = Higher Education in Russia. 2016;(6):5-15. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26202932 (accessed 03.12.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
6. Tahirsylaj A., Sundberg D. The unfinished business of defining competences for 21st century curricula ‒ a systematic research review. Curriculum Perspectives. 2020;40:131-145. doi: https://doi.org/10.1007/s41297-020-00112-6
7. Takayama K. OECD, Key competencies and the new challenges of educational inequality. Journal of Curriculum Studies. 2013;45(1):67-80. doi: https://doi.org/10.1080/00220272.2012.755711
8. Anderson-Levitt K., Gardinier M.P. Introduction contextualising global flows of competency-based education: polysemy, hybridity and silences. Comparative Education. 2021;57(1):1-18. doi: https://doi.org/10.1080/03050068.2020.1852719
9. Bershadskaya M.D., Serova A.V., Chepurenko A.IU., Zima E.A. Kompetentnostnyi podkhod k otsenke obrazovatelnykh rezultatov: opyt rossiiskogo sothiologicheskogo obrazovaniya [Competence-Based Approach to Assessing Educational Outcomes: The Experience of Russian Sociological Education]. Vysshee obrazovanie v Rossii = Higher Education in Russia. 2019;28(2):38-50. (In Russ., abstract in Eng.) doi: https://doi.org/10.31992/0869-3617-2019-28-2-38-50
10. Perisic A., et al. The foundation for future education, teaching, training, learning, and performing infrastructure ‒ The open interoperability conceptual framework approach. Heliyon. 2023;9(6):e16836. doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16836
11. Wright C., Ritter L.C., Gonzales C.W. Cultivating a Collaborative Culture for Ensuring Sustainable Development Goals in Higher Education: An Integrative Case Study. Sustainability. 2022;14(3):1273. doi: https://doi.org/10.3390/su14031273
12. Sukhomlin V.A., Zubareva E.V. Novyi etap mezhdunarodnoy standartizatsii IT-obrazovaniya [The New Stage of International Standardization of IT Education]. Sovremennye informacionnye tehnologii i IT-obrazovanie = Modern Information Technologies and IT-Education. 2021;17(3):697-723. (In Russ., abstract in Eng.) doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.17.202103.697-723
13. Khuzwayo M. The Value of Competence-based Assessment in Pre-service Teacher Training. International Journal of Learning, Teaching and Educational Research. 2020;19(9):320-340. doi: https://doi.org/10.26803/ijlter.19.9.17
14. Black P., Wiliam D. Developing the theory of formative assessment. Educational Assessment, Evaluation and Accountability (formerly: Journal of Personnel Evaluation in Education). 2014;21(1):5-31. doi: https://doi.org/10.1007/s11092-008-9068-5
15. Shakhova E.Yu., Vasileva L.V., Kasatkin V.V. Kompetentnostnaya sostavlyaushchaya obrazovatelnykh program [Competence-based component of educational programs]. Professionalnoe obrazovanie v Rossii i za rubezhem = Professional Education in Russia and Abroad. 2014;(4):109-121. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22837115 (accessed 03.12.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
16. Mitsel A.A., Chernyaeva N.V. Analiz korrelyatsii distsiplin uchebnogo plana [Analysis of the curriculum subjects correlation]. Inzhenernoye obrazovaniye = Engineering Education. 2016;(19):62-68. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27180329 (accessed 03.12.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
17. Shekhonin A.A., Voznesenskaya A.O., Bakholdin A.V., Gavrilina O.A. Podgotovka konkurentosposobnykh vypusknikov mezhdunarodnogo urovnya na osnove obrazovatelnogo standarta Universiteta ITMO [Training of Competitive Graduates Based on the Educational Standard of the ITMO University]. Vysshee obrazovanie v Rossii = Higher Education in Russia. 2019;28(5):9-17. (In Russ., abstract in Eng.)doi: https://doi.org/10.31992/0869-3617-2019-28-5-9-17
18. Kobourov S.G. Force-Directed Drawing Algorithms. In: Tamassia R., ed. Handbook of Graph Drawing and Visualization. First Ed. New York: Chapman and Hall/CRC, Taylor & Francis Group; 2013. p. 383-408. doi: https://doi.org/10.1201/b15385
19. Kobourov S.G., Liotta G., Montecchiani F. An annotated bibliography on 1-planarity. Computer Science Review. 2017;25:49-67. doi: https://doi.org/10.1016/j.cosrev.2017.06.002
20. Prałat P., et al. Models of Online Social Networks. Internet Mathematics. 2009;6(3):285-313. doi: https://doi.org/10.1080/15427951.2009.10390642
21. Jacomy M., Heymann M., Venturini T., Bastian M. ForceAtlas2, a Continuous Graph Layout Algorithm for Handy Network Visualization Designed for the Gephi Software. PLoS ONE. 2014;9(6):e98679. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098679
22. Brandes U. A Faster Algorithm for Betweenness Centrality. The Journal of Mathematical Sociology. 2001;25(2):163-177. doi: https://doi.org/10.1080/0022250X.2001.9990249
23. Watts D.J., Strogatz S.H. Collective dynamics of small-world networks. Nature. 1998;393(6684):440-442. Available at: https://snap.stanford.edu/class/cs224w-readings/watts98smallworld.pdf (accessed 03.12.2022).
24. Holland P.W., Leinhardt S. Transitivity in Structural Models of Small Groups. Small Group Research. 1971;2(2):107-124. doi: https://doi.org/10.1177/1046496471002002
25. Blondel V.D., Guillaume J.L., Lambiotte R., Lefebvre E. Fast unfolding of communities in large networks. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment. 2008;2008(10):P10008. doi: https://doi.org/10.1088/1742-5468/2008/10/P10008
Опубликована
2023-03-30
Как цитировать
ZYKOVA, Tatyana Victorovna et al. Применение силового алгоритма визуализации графов для анализа учебных планов образовательных программ высшего образования. Современные информационные технологии и ИТ-образование, [S.l.], v. 19, n. 1, p. 104-116, mar. 2023. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/882>. Дата доступа: 22 apr. 2024 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.019.202301.104-116.
Раздел
Образовательные ресурсы и лучшая практика ИТ-образования