Отчёт по НИР. Институт информационных технологий и физикоматематического образования Кафедра математики и методики обучения математике Направление подготовки 01. 03. 04 Прикладная математика отчёт по итогам производственноЙ практики
 Скачать 31.22 Kb.
|
|
Министерство просвещения Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный педагогический университет» Институт информационных технологий и физико-математического образования Кафедра математики и методики обучения математике Направление подготовки: 01.03.04 Прикладная математика ОТЧЁТ ПО ИТОГАМ производственноЙ практики научно-исследовательская работа Выполнил: студент 3914д гр. Пуховский Дмитрий Сергеевич _______________________ (подпись) Руководитель: кандидат физ.-мат. наук, доцент Кислицин А.В. _______________________ (подпись) Оценка: ________________ Дата: ___________________ Барнаул – 2023 Содержание отчета Сроки прохождения практики: 02.05.2023 - 17.05.2023 Место прохождения практики: ФГБОУ ВО «АлтГПУ», ИИТиФМО, кафедра математики и методики обучения математике Основные результаты: Теоретическое обоснование проблемы исследования: Актуальность темы "Разработка программы для автоматизации составления учебного расписания" обусловлена постоянным ростом сложности процесса планирования учебного процесса и необходимостью оптимизации распределения учебных ресурсов. Одним из фундаментальных исследований, которые проливают свет на проблему составления учебного расписания, является работа Федотовой Елены Борисовны, кандидата педагогических наук, сотрудницы Института компьютерных систем Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики». В ее исследовании, опубликованном в 2017 году под названием "Алгоритмы и программы составления расписаний занятий в образовательных учреждениях: анализ, сравнение, адаптация", автор подробно рассматривает проблемы составления учебного расписания, анализирует существующие методы и алгоритмы, а также предлагает свои рекомендации и подходы к автоматизации этого процесса. На данный момент изучение проблемы автоматизации составления учебного расписания активно развивается и привлекает внимание исследователей из различных областей. Ведутся исследования, направленные на разработку новых методов, алгоритмов и программных решений, а также на адаптацию и совершенствование существующих подходов. В современном состоянии исследования по автоматизации составления учебного расписания фокусируются на следующих аспектах: Разработка интеллектуальных систем: Использование искусственного интеллекта и машинного обучения для создания интеллектуальных систем, способных анализировать и учитывать сложные ограничения и предпочтения при составлении расписания. Применение эвристических и оптимизационных методов: Применение генетических алгоритмов, эволюционных алгоритмов, методов оптимизации и других эвристических подходов для нахождения оптимальных или близких к оптимальным решений, учитывая разнообразные ограничения и параметры. Гибкость и адаптивность: Разработка алгоритмов и систем, способных быстро реагировать на изменения в учебном плане и перепланировать расписание с минимальными нарушениями. Учет специфических требований: Развитие методов, которые позволяют учитывать специфические требования и предпочтения студентов, преподавателей и учебных заведений при составлении расписания. Более того, существуют различные программные решения, как коммерческие, так и научные, предназначенные для автоматизации составления учебного расписания, и они продолжают развиваться и совершенствоваться. Это свидетельствует о постоянной работе над проблемой и стремлении к созданию эффективных инструментов для упрощения и оптимизации процесса составления учебного расписания. В исследовании автоматизации составления учебного расписания существуют несколько противоречий и проблем, которые могут быть вызваны различными факторами. Некоторые из них включают: Противоречие между точностью и эффективностью: Чем более точные и детализированные требования и ограничения учитываются при составлении расписания, тем сложнее и вычислительно затратнее становится процесс его автоматизации. Одновременно с этим, важно обеспечить достаточную эффективность и скорость работы системы, чтобы она могла быстро генерировать учебное расписание, учитывая большое количество переменных. Учет множества ограничений: При составлении учебного расписания необходимо учитывать множество ограничений, таких как предпочтения студентов, доступность аудиторий, рабочие часы преподавателей, предметные требования и другие параметры. Проблема заключается в разработке эффективного алгоритма, который сможет удовлетворить все ограничения одновременно и найти оптимальное решение. Непредсказуемость изменений: Учебный план и условия могут подвергаться частым изменениям, таким как добавление или удаление предметов, изменение в расписании преподавателей, изменение аудиторий и другие факторы. Поэтому необходимо разработать гибкую систему, способную быстро реагировать на такие изменения и перепланировать расписание без значительных нарушений. Сложность оценки качества расписания: Нет единственной метрики или критерия, который однозначно определяет качество учебного расписания. Каждое учебное заведение и группа студентов может иметь свои уникальные требования и предпочтения. Поэтому определение подходящих мер оценки и критериев качества расписания может представлять вызов. Решение данных противоречий и проблем требует разработки новых методов, алгоритмов и подходов, которые учитывают особенности учебного процесса и обеспечивают эффективное и оптимальное составление учебного расписания с минимальными нарушениями. Целью данного исследования является разработка программного решения, основанного на современных методах и алгоритмах, для автоматизации процесса составления учебного расписания. Это позволит достичь следующих задач: Создание интеллектуальной системы, способной учитывать различные ограничения и предпочтения при составлении расписания. Разработка алгоритмов оптимизации, позволяющих улучшить распределение учебных ресурсов и сократить временные и финансовые затраты. Разработка гибкой и адаптивной системы, способной быстро реагировать на изменения в учебном плане и перепланировать расписание. Объект исследования – расписание учебных занятий в образовательном учреждении. Предмет исследования – система автоматизации составления расписания учебного заведения при заданных ограничениях на количественные, качественные и временные характеристики расписания. Методологический аппарат будет включать в себя анализ требований пользователей, моделирование и проектирование системы, разработку и оптимизацию алгоритмов, а также тестирование полученного программного решения. Постановка, содержание, организация и анализ результатов опытно-экспериментальной работы: Работа была организована в несколько этапов: Литературный обзор: В рамках работы был проведен обзор существующих исследований и программных решений в области автоматизации составления учебного расписания. Были проанализированы различные подходы, алгоритмы и методы, а также описаны основные проблемы и противоречия, связанные с данной темой. Анализ требований и ограничений: Был проведен анализ требований и ограничений, предъявляемых к разрабатываемой программе. Это включало учет различных параметров, таких как доступность аудиторий, рабочие часы, предметные требования и другие факторы. Разработка алгоритмов и методов: На основе проведенного анализа были разработаны алгоритмы и методы для автоматизации составления учебного расписания. Эти алгоритмы учитывали все ограничения и стремились к оптимальному использованию ресурсов. Создание программного продукта: Был разработан программный продукт, реализующий разработанные алгоритмы и методы. Программа предоставляла пользовательский интерфейс для ввода данных и настройки параметров, а также выводила сгенерированное учебное расписание. Проведение экспериментов и тестирование: Были проведены эксперименты и тестирование программного продукта на реальных данных учебных заведений. В процессе экспериментов было проверено качество и точность сгенерированных расписаний, а также оценена эффективность работы программы. В результате проведенной опытно-экспериментальной работы был получен программный продукт, способный автоматизировать составление учебного расписания с учетом ограничений и оптимизации использования ресурсов. Был разработан пользовательский интерфейс программы который облегчает ввод данных, настройку параметров и просмотр сгенерированного расписания. Программа показала хорошие результаты в экспериментах, обеспечивая точность и эффективность при составлении расписания. Она успешно учитывала различные ограничения и предпочтения, а также демонстрировала гибкость при изменении условий. Полученный продукт исследовательской деятельности представляет собой значимый вклад в автоматизацию составления учебного расписания. Он может быть применим в различных учебных заведениях, от школ до высших учебных заведений, с целью оптимизации ресурсов, повышения эффективности и удовлетворения потребностей студентов и преподавателей. Лист ознакомления с правилами внутреннего трудового распорядка, инструкцией (ями) по охране труда и пожарной безопасности
|