Методология проектирования модульных компетентностно ориентированных образовательных
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
2. ПЛАНИРОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ ФГОС или образовательный стандарт вуза того или иного направления подготовки определяет основные виды и объекты профессиональной деятельности выпускников, которые служат основой для разработки ожидаемого РО в виде компетентностной модели выпускника. Ожидаемый РО такой модели служит, в свою очередь, основой для разработки планируемого РО всей образовательной программы. Планирование РО – важный этап разработки проектов образовательных программ, определяющий, во многом, образовательный потенциал разработчиков программы. Здесь представлена общая методика планирования РО на основе детализации компетенций, а также два эффективных приема декомпозиции РО – на основе макротраекторий и на основе установления уровней формирования РО. 2.1. Общая методика планирования Компетенция выпускника, определяющая отдельную задачу по его подготовки, имеет следующий вид: 15 КОМПЕТЕНЦИЯ: = <деятельность> <объект деятельности>. (1) Понятие <деятельность> задается глагольной группой (разрабатывать, применять в организации производства и т.п.) в соответствии с видами деятельности, а <объект деятельности> – именной (базы данных, корпоративные информационные системы и т.п.). Пример 1. Рассмотрим компетенцию по формированию способности применять информационные технологии в образовании. Здесь деятельность определена глагольной группой применять в образовании, а объектом этой деятельности выступает именная группа информационные технологии. Задания для самостоятельных упражнений. Проанализируйте следующие формулировки компетенций и определите в них деятельность и объект деятельности: 1. Решать типовые задачи теории графов; 2. Разрабатывать дистанционные курсы в среде Moodle; 3. Разрабатывать программы решения задач; 4. Проводить мониторинг успеваемости студентов университета в среде AcademicNT; 5. Повышать квалификацию специалистов в области информационных технологий; 6. Исследовать свойства дискретных систем; 7. Моделировать функционирование информационных систем; 8. Разрабатывать конструкторскую документацию в соответствии с требованиями ЕСКД. Для систематизации и накопления компетенций выпускника следует чередовать уточнение видов и объектов деятельности исходя из некоторой исходной формулировки компетенции выпускника. Детализацию следует проводить до тех пор, пока не будет наблюдаться переход с того, какой результат будет достигнут в процессе подготовки на то, каким образом его можно достичь. В общем случае структура записи каждой i-й компетенции 16 выпускника после ее однократной детализации выглядит следующим образом: <деятельность (i)> (<объект деятельности (i, 1)> + < объект деятельности (i, 2)> + ... ) КОМПЕТЕНЦИЯ (i): = или (2) (<деятельность (i,1)> + <деятельность (i, 2)> + ... ) <объект деятельности (i)>. Пример 2. Рассмотрим в качестве примера исходную компетенцию по формированию способности у выпускника разрабатывать базы данных (БД). Деятельность в этой компетенции определяет глагол разрабатывать, а объект деятельности – база данных. Детализация видов деятельности при разработке БД приведет к формулировке следующих формулировок компетенций: - проектировать БД (разрабатывать проект БД); - создавать БД; - управлять БД; - использовать БД и т.п. Проведем дальнейшую детализацию компетенции по формированию способности разрабатывать проект БД. Для этого необходимо уточнить то, из чего складывается проект БД. Проект БД – это концептуальная модель БД как модель предметной области, из которой извлекается информация (далее – концептуальная модель БД); логическая модель БД; физическая модель БД; интерфейс с БД; формы запросов к БД и формы отчетов из БД. Таким образом, можно предложить следующие формулировки компетенций следующего уровня: - разрабатывать концептуальную модель БД; - разрабатывать логическую модель БД; - разрабатывать физическую модель БД; - разрабатывать интерфейс с БД; - разрабатывать формы запросов к БД; - разрабатывать формы отчетов из БД. 17 Задания для самостоятельных упражнений: Проведите детализацию компетенций, приведенных в заданиях для самостоятельных упражнений к примеру №1. Содержательные компетенции выпускника являются результатом дальнейшей детализации компетенций выпускника. Содержательные компетенции выпускника служат выражением мнения о том, каким образом (способом) следует решать поставленную задачу подготовки, чтобы достичь запланированные РО. Формулировки содержательных компетенций могут быть вариативными. В этом случае каждый вариант содержательной компетенции будет идентифицировать свой элементарный РО, отличающийся от других аналогичных РО только способом его формирования. Структура записи содержательных компетенций имеет следующий вид: СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ КОМПЕТЕНЦИЯ: = <деятельность> <объект деятельности> <способ формирования>. (3) Здесь <деятельность> - глагольная группа, выбранная из перечня соответствующего вида профессиональной деятельности; <объект деятельности> - объект, на который направлена данная профессиональная деятельность; <способ формирования> характеризует содержание образования, на основе которого будет освоена эта компетенция (технология, метод, подход и т.п.). Пример 3. Разработаем содержательные компетенции для формирования способности разрабатывать концептуальную модель БД. Среди подходов разработки таких моделей отберем наиболее часто используемых на практике – подходы на основе установления отношений «сущность-связь» и «объект-роль». Тогда формулировки вариативных содержательных компетенций, идентифицирующих элементарные РО, будут такими: - разрабатывать концептуальные модели БД на основе подхода «сущность-связь»; - разрабатывать концептуальные модели БД на основе подхода «объект-роль». 18 Пример 4. Разработаем содержательные компетенции для формирования способности решать задачу поиска в графе максимальных пустых (полных) подграфов. Среди методов решения этой задачи отберем для изучения наиболее часто используемых на практике – метод Магу-Вейсмана и метод Брона-Кербоша. Тогда формулировки вариативных содержательных компетенций, идентифицирующих элементарные РО, будут такими: - решать задачу поиска в графе максимальных пустых (полных) подграфов методом Магу-Вейсмана; - решать задачу поиска в графе максимальных пустых (полных) подграфов методом Брона-Кербоша. Задания для самостоятельных упражнений: Проведите детализацию компетенций, приведенных в заданиях для самостоятельных упражнений к примеру №1, и определите для них набор вариативных содержательных компетенций. 2.2. Методика планирования результатов обучения на основе макротраекторий Планирование РО на основе макротраекторий – один из эффективных приемов детализации видов и объектов деятельности в формулировках компетенций (2) и подбора вариативных способов формирования элементарных РО. Макротраектория – образовательная траектория, построенная на основе причинно-следственных связей между РО более высокого уровня, чем элементарные РО. Рассмотрим далее особенности этой методики на примере. Пример 5. Разработаем вариативные РО по формированию способности применять информационные технологии (ИТ). Из формулировки данной компетенции очевидно, что это – универсальная инструментальная компетенция [1]. Для дальнейшей детализации этой компетенции необходимо установить макротраекторию (связь) с теми профессиональными компетенциями, которые непосредственно используют РО данной компетенции, и определить тем самым цели применения ИТ в профессиональной деятельности выпускников. Среди 19 профессиональных компетенций выпускника, при формировании которых используются результаты данной инструментальной компетенции, можно в качестве примера привести следующие: - подготавливать отчетные материалы (рефераты, отчеты по курсовым проектам, отчеты по научно-исследовательской работе студентов и т.п.); - разрабатывать цифровые ресурсы, используемые при создании ИС. Далее рассмотрим далее подробно детализацию способности применять информационные технологии для формирования компетенции разрабатывать цифровые ресурсы (ЦР), используемых при создании ИС. Последняя компетенция относится к профессиональным и является, в свою очередь, основой для формирования профессиональных компетенций более высокого уровня иерархии РО, например, компетенций для формирования способности разрабатывать клиент-серверные приложения, web-приложения и мультимедиа-приложения ИС. Установленная макротраектория между РО этих компетенций позволяет сформулировать исходную компетенцию как способность применять ИТ для разработки ЦР. Рассмотрим далее подробно детализацию этой компетенции. Этап №1: Детализация деятельности применять для разработки ЦР. Выделим две группы ЦР: информационные источники и информационные инструменты. К информационным источникам относятся различные материалы в цифровом формате, которые могут быть использованы в профессиональной деятельности – статические и динамические изображения, анимационные модели или интерактивные демонстрационные материалы. Информационными инструментами выступают сайты, фотогалереи, обеспечивающие работу с информационными источниками, а также различные способы проверки знаний. Таким образом, исходя из понимания детализации ЦР, применяемых, в том числе, и при создании ИС, можно предварительно сформулировать следующую формулировку для исходной компетенции (по видам ЦР), определяющую пять различных РО – способность применять ИТ для разработки изображений, фотогалерей для web, интерактивных демонстрационных материалы, сайтов, тестов. Этап №2: Детализация объекта деятельности – информационные технологии. Для разработки изображений сегодня широко используется растровый графический редактор Adobe Photoshop CS3, который используется профессионалами для создания фото реалистических изображений, для работы с цветными сканированными изображениями, для ретуширования, цветокоррекции, коллажирования, трансформации, цветоделение и многих других видов обработки графических растровых изображений. 20 Этот редактор может быть использован также и для создания фотогалереи для web. Для создания интерактивных мультимедиа продуктов, Web-сайтов, анимированных логотипов, навигационных панелей, полноформатных клипов с синхронизированным звуком и даже web-страниц сегодня широко используется векторный редактор Adobe Flash CS3. Flash-клипы являются компактными элементами векторной графики, а потому быстро загружаются и меняют свой масштаб в соответствии с размерами монитора конкретного пользователя, что особенно важно при использовании таких ЦР в web-приложениях ИС. Этот редактор позволяет также использовать его для создания тестов и фотогалереи для web. Для создания сайтов сегодня используются различные средства и технологии, например: язык гипертекстовой разметки HTML 4.01, HTML- редактор Adobe Dreamweaver CS3, расширенный язык разметки XML 1.0 и др. При создании тестовых заданий широко используется язык JAVASCRIPT, позволяющий управлять событиями объектов web-страницы и обозревателя. При разработке динамических web-приложений важными критериями ЦР является скорость его загрузки или обновления web-страницы, а также уменьшение нагрузки на сервер. Для подобных ЦР целесообразным является изучение и использование подхода AJAX. В табл. 1 приведен перечень РО по формированию у студентов способности применять ИТ для разработки ЦР. Перечень содержит 14 различных РО; для них использовано пять формулировок деятельности, отличающихся целями применения ИТ (для разработки изображений, для разработки фотогалереи для web и т.д.), и вариативные объекты деятельности (инструменты) - ИТ. Таблица 1 - Перечень РО по формированию способности применять ИТ для разработки ЦР. № Вид деятельности Вариативные объекты деятельности (инструменты) 1. Применять для разработки изображений • растровый графический редактор Adobe Photoshop CS3 • векторный редактор Adobe Flash CS3 2. Применять для разработки фотогалереи для web. • растровый графический редактор Adobe Photoshop CS3 • векторный редактор Adobe Flash CS3 • подход AJAX 3. Применять для разработки сайтов • векторный редактор Adobe Flash CS3 • HTML-редактор Adobe Dreamweaver CS3 • язык гипертекстовой разметки HTML 4.01 • расширенный язык разметки XML 1.0 21 • подход AJAX 4. Применять для разработки интерактивных демонстрационных материалов • векторный редактор Adobe Flash CS3 5. Применять для разработки тестов • векторный редактор Adobe Flash CS3 • HTML-редактор Adobe Dreamweaver CS3 • язык JAVASCRIPT 1.7 Задания для самостоятельных упражнений: Установите макротраекторию между РО приведенных ниже компетенций, сформулируйте исходную компетенцию и проведите ее детализацию для планирования РО. Для установки макротраекторий воспользуйтесь виртуальной лабораторной работой, инструкция по применению которой приведена в приложении пособия. 1. «Применять ИТ» и «Подготавливать отчетные материалы». 2. «Применять дискретную математику» и «Разрабатывать проект БД». 3. «Разрабатывать БД» и «Управлять данными в информационных системах». 4. «Применять язык Java» и «Разрабатывать клиент-серверные приложения информационных систем». 5. «Применять PHP и SQL» и «Разрабатывать программные модули сетевых информационных систем». 6. «Применять технологии 3D Studio Max» и «Разрабатывать трехмерные статические объекты». 7. «Применять технологии информационно-образовательной среды Moodle» и «Разрабатывать дистанционные курсы». 2.3. Методика построения формулировок компетенций по модели иерархии результатов обучения При детализации компетенций может быть большое количество этапов, что приведет к построению модели иерархии РО (рис. 3) в виде корневого ориентированного дерева с большим количеством уровней. Это означает, что путь μ i = (y 0 , …, y i ), идущий из корня y 0 дерева к его листу y i ,, будет содержать моделировать большое количество видов и объектов деятельности выпускника, полученных при декомпозиции совокупного РО 22 (корень дерева y 0 ). Каким образом в этом случае строить формулировку компетенции для идентификации РО? Рисунок 3 – Модель иерархии РО Ключевое словосочетание в формулировке компетенции определяется глагольной и именной группами, замыкающими иерархию объектов и видов деятельности в пути μ i = (y 0 , …, y i ), ведущего к i-му элементарному РО; остальные объекты и виды деятельности в иерархии уточняют атрибуты ключевого словосочетания и позиционируют данную компетенцию подготовки с точки зрения формирования совокупного РО. 2.4. Методика разработки требований к знаниям и представлениям, умениям и навыкам Детализация компетенции каждого РО приводит к формулировкам компетенций, определяющих требования к знаниям и представлениям, умениям и навыкам, которые должны быть сформированы у обучаемого. Перечень таких компетенций должен быть необходимым и достаточным для достижения запланированного РО. Формулировки требований должны быть сделаны в формате компетенций (1-3). Требования к знаниям и представлениям должны выражать требования к формированию у обучаемого способности систематизировать теоретический материал, изучаемый в рамках формирования данного РО. 23 Целью систематизации является выработка у обучаемых интеллектуальных навыков. Интеллектуальный навык характеризуется способностью обучаемого применять изученные знания и представления, проводить анализ и оценку полученных решений, а также синтезировать и оценивать новые знания в изучаемой предметной области. Требования к умениям должны выражать требования к формированию способности у обучаемого приобретать практические и переносимые навыки. Практический навык характеризуется способностью применять изученные методы, модели, технологии и т.п. для решения типовых практических задач данной предметной области, а переносимый навык – способностью переносить приобретенные навыки на решение новых задач, в том числе и в других предметных областях подготовки. Перечень требований к знаниям и представлениям, умениям и навыкам является своеобразным фильтром для отбора компетентностно- ориентированного содержания образовательных модулей, используемых для формирования соответствующих РО. Пример 6. Сформулируем требования к знаниям и представлениям, умениям и навыкам для формирования способности применять технологии HTML-редактора Adobe Dreamweaver CS3 для разработки сайтов (РО из примера 5): • Сформировать систему знаний и представлений о гипертекстовой разметке веб- страниц сайта; • Сформировать практические навыки работы в HTML-редакторе Adobe Dreamweaver CS3 для создания простейших веб-страниц; • Сформировать практические навыки работы в HTML-редакторе Adobe Dreamweaver CS3 для создания и форматирования на веб-странице заголовков, списков различного уровня; • Сформировать практические навыки работы в HTML-редакторе Adobe Dreamweaver CS3 для вставки на веб-страницу графических изображений; 24 • Сформировать практические навыки работы в HTML-редакторе Adobe Dreamweaver CS3 для создания и форматирования веб-страниц, содержащих таблицы; • Сформировать практические навыки работы в HTML-редакторе Adobe Dreamweaver CS3 для создания веб-страниц с гипертекстовыми переходами, с гиперссылками на якоря, на адрес электронной почты. Задания для самостоятельных упражнений: Сформулируйте требования к знаниям и представлениям, умениям и навыкам элементарных РО по формированию способности применять ИТ для создания ЦР (табл. 1). 2.5. Методика планирования результатов обучения на основе установления уровней для их формирования Для повышения управляемости образовательным пространством (рис. 1) иногда целесообразно планировать поэтапное формирование РО. Это особенно важно в случае, когда трудоемкость формирования этого результата велика, а в дальнейшем навыки, приобретенные в процессе его формирования, востребованы в других РО не единовременно. Кроме того, очень часто при изучении таких дисциплин как математика, физика, информатика и т.п. декомпозиция РО на уровне содержательных компетенций (3) направлена не на отбор какого-то определенного метода решения задачи, а связана с изучением, сравнением и анализом различных методов, отбором наиболее подходящего способа решения поставленной задачи. В этом случае разработчики ОП должны ввести еще один идентификатор РО – уровни формирования результата обучения. Уровни формирования РО описываются дескриптором. Дескриптор определяет количество уровней (этапов формирования) и общие требования к знаниям и представлениям, умениям и навыкам на различных уровнях. 25 Пример 7. Сформулируем некоторую компетенцию для формирования РО при изучении математических наук. Пусть требуется сформировать у обучаемых способность решать практические задачи теории графов. Детализация объекта деятельности представлена на рис. 4. Проведенная детализация привела к декомпозиции РО и выделению следующих РО: 1. Решать задачу моделирования объектов в виде графов. 2. Решать задачи по исследованию связности графа. 3. Решать задачи построения в графе остовных деревьев. 4. Решать задачи построения циклов Эйлера в графе. 5. Решать задачи построения циклов Гамильтона во взвешенных графах. 6. Решать задачи раскраски графа. 7. Решать задачи исследования изоморфизма графов. 8. Решать задачи планаризации графа. 9. Решать задачи поиска полных подграфов в графе. 10. Решать задачи поиска пустых подграфов в графе. 11. Решать задачи покрытия графа. 12. Решать задачу выполнения операций над графами. Практические задачи «Теории графов» Моделировние в виде графов Операции над графами Ц ик л ы Св яз н ос ть Ра ск р ас к а Изо м орф из м Пл ан ар но ст ь У сто й ч и в ос ть Оптимизация на графах Остовные деревья Циклы Эйлера ЦЦиклы Гамильтона Полные подграфы Пустые подграфы Покрытия графа Рисунок 4 – Объекты деятельности для формирования способности решать практические задачи теории графов Согласно основой методики на следующем этапе мы должны провести детализацию деятельности «решать» и уточнить тот метод решения, который должен изучить обучаемый и применить к решению данной практической задачи. Однако, при изучении теории графов требуется изучить несколько альтернативных методов решения данной практической задачи с тем, чтобы сформировать у обучаемого способность сравнивать и 26 сопоставлять различные методы решения, отбирать конкретный метод решения исходя из понимания особенности постановки задачи, использовать изученные методы в качестве основы для разработки алгоритмических методов решения своих профессиональных задач. В этом случае для идентификации элементарных РО не рекомендуется использовать содержательные компетенции (3); для идентификации элементарных РО следует устанавливать уровни (этапы) их формирования. На рис. 5 приведен пример дескриптора для установления уровней формирования способности решать практические задачи теории графов. Использование этого дескриптора, например, для декомпозиции результатов по формированию способности решать практические задачи построения в графе остовных деревьев привело к разбиению требований (ЗУН) на три части, каждая из которых относится к элементарному РО на начальном, базовом и углубленном уровне формирования такой способности. Рисунок 5 – Дескриптор уровней формирования способности решать практические задачи теории графов Таблица 2 – Элементарные РО для формирования способности решать задачи построения в графе остовных деревьев № Уровень формирования РО БУДЕТ УМЕТЬ (навык*): 1 Начальный • строить (рисовать) граф, являющийся деревом или лесом (ИН); • считать цикломатическое число заданного графа (ПР); • выделять в заданном связном графе его НАЧАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ УГЛУБЛЕННЫЙ УРОВЕНЬ Знания и умения в объеме, необходимом и достаточном для понимания обучаемым постановки проблемы и теоретических основ для ее практического решения Знания и умения в объеме, необходимом и достаточном для применения эффективных алгоритмических методов и моделей при решении типовых графовых задач Знания и умения в объеме, необходимом и достаточном для применения эффективных алгоритмических методов и моделей теории графов при решении типовых профессиональных задач 27 остовное дерево (ИН); 2 Базовый • строить минимальное остовное дерево (МОД) во взвешенном графе методом Прима или методом Краскала (ПР); 3 Углубленный • сводить практическую задачу к построению МОД графа и корректно применять метод Прима или Краскала для ее решения (ИН); • модифицировать МОД под условия новой задачи (ИН); • модифицировать метод Прима или метод Краскала под условия новой задачи (ПН). * использованы следующие сокращения для описания навыков: ИН – интеллектуальный навык, ПР – практический навык, ПН – переносимый навык. Задания для самостоятельных упражнений: Проведите детализацию РО, приведенных в примере 7, в соответствии с дескриптором (рис. 5) и определите требования к навыкам при формировании РО на начальном, базовом и углубленном уровнях. Представьте требования в виде таблицы (по аналогии с табл. 2). Пример 8. Для разработки перечня элементарных РО по формированию способности применять ИТ для разработки ЦР, используемых при создании ИС, (табл.1) установим дескриптор с общими требованиями к из знаниям и представлениям, умениям и навыкам (рис. 6). Требования первых двух уровней дескриптора относится к предпрофильному уровню подготовки, когда студент еще не владеет теорией разработки ИС, когда он знаком с различными видами ЦР, но не имеет навыков по их применению в ИС. Оба эти уровня направлены на формирование способности понимать возможности технологии и уметь ее применять для разработки простейших и типовых ЦР. Требования на третьем уровне соответствуют формированию результатов профессиональной компетенции по разработке реальных ЦР, используемых на практике в ИС. На рис. 7 представлена модель иерархии РО в виде корневого дерева, в которой для каждого вариативного РО (табл.1) предусмотрены два уровня их формирования – начальный (Н) и базовый (Б). Корневая вершина дерева моделирует совокупный РО, а вершины пути, ведущего от корня дерева к отдельному листу – неделимый (элементарный) РО дисциплины. Биективное отображение РО в предметную область 28 изучения данной дисциплины определило перечень, состоящий из 28 состояний образовательного процесса. Рисунок 6 - Дескриптор уровней формирования способности применять ИТ для разработки ЦР Рисунок 7 - Модель иерархии РО для формирования способности применять ИТ для разработки ЦР, используемых при создании ИС НАЧАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ УГЛУБЛЕННЫЙ УРОВЕНЬ Знания и умения в объеме, необходимом и достаточном для практического применения ИТ для разработки простейших ЦР. Знания и умения в объеме, необходимом и достаточном для практического применения ИТ для разработки типовых ЦР. Знания и умения в объеме, необходимом и достаточном для разработки реальных ЦР, используемых в ИС, с применением ИТ. 29 3. ПОСТРОЕНИЕ ПЛАН-ГРАФА Установим следующее N-арное отношение порядка на множестве состояний Х = Х баз ∪ {х 0 } в полностью разработанном образовательном пространстве Q: «в процессе формирования соответствующего элементарного РО знаниям и представлениям, умениям и навыкам состояния x r непосредственно предшествуют знания и представления, умения и навыки непустого ряда других элементарных РО, моделируемых состояниями х s, х v,… ». При этом, пусть х 0 – состояние в пространстве Q (рис. 1), суммирующее все знания и представлении, умения и навыки, необходимые и достаточные для начала формирования совокупного РО в данном образовательном пространстве. Тогда будет построена модель образовательного процесса или план-граф, устанавливающий причинно- следственные связи между состояниями Х в пространстве Q . План-граф представляет собой гиперграф Н(Х, Р), состоящий из множества вершин Х и множества ориентированных гиперребер Р, причем, Р ≠∅ . Вершины Х моделируют элементарные РО в пространстве Q, а ориентированные гиперребра Р упорядоченность и направленность процесса их формирования в пространстве Q. План-граф является моделью, связывающей РО и образовательные модули образовательной программы. При построении план-графа необходимо учитывать требование компетентностного подхода: перечень элементарных РО в пространстве разработчика (кафедры) Q является уникальным, для формирования каждого элементарного РО подобрано компетентностно-ориентированное содержание базового образовательного модуля. Следствием этого обстоятельства является основное свойство план-графа – единственность стока для каждого гиперребра (рис. 8). Ориентированное гиперребро p r = (I r ; x r ) ∈ P имеет: − единственную вершину стока – x r ; − подмножество вершин истока – I r ≠ ∅ , I r ⊂ Х\{ x r }. 30 Рисунок 8 - Сток и истоки гиперребра p r Вариативность элементарных РО, непосредственно предшествующих формированию РО, моделируемого вершиной стока гиперребра – x r , учитывается отношением вершин его истока I r . Для этого на множестве вершин истока I r строится предикат, описывающий то, какие элементарные РО обязательно должны быть сформированы (И) перед началом формирования РО, соответствующего вершине стока x r , а какие РО могут быть альтернативными (ИЛИ). Множество вершин Х баз = Х 1 ∪ ... ∪ Х i ∪ … ∪ Х m состоит из упорядоченных подмножеств вершин Х i ≠∅ , моделирующих сопоставимые элементарные РО, полученные с использованием уровней формирования РО предыдущего уровня иерархии; m – количество РО в пространстве Q, декомпозированных на основе уровней их формирования (рис. 8). Рисунок 8 - Упорядоченность вершин Х баз 31 Последнее обстоятельство приводит к построению отношения порядка в Н(X,P), которое определяет наличие в множестве гиперребер Р: − дуг (рис. 8), у которых исток I r = {х s } и сток х r принадлежат одному и тому же упорядоченному подмножеству вершин Х i = {...,х s, х r ,...}, (бинарное отношение линейного порядка); − мультидуг (рис. 9), у которых исток I r = {х s }, х s ∈ Х i и сток х r ∈ Х j лежат в разных подмножествах вершин Х i , Х j ⊂ Х баз , причем исток х s указывает на состояние, моделирующее минимальный уровень формирования РО, в Х i («не ниже, чем…») и распространяет это отношение на вершины х s+1 , х s+2 ,... данного подмножества Х i (бинарное отношение нелинейного порядка); − ориентированных мультигиперребер (рис. 10), у которых исток I r = { х s, х v,… } имеет две и более вершин, причем каждая вершина истока указывает на состояние, моделирующее минимальный уровень формирования РО, («не ниже, чем…») соответствующего упорядоченного подмножества и распространяет это отношение на вершины х s+1 ,х s+2 ,...(от вершины х s ), х v+1 , х v+2 ,... (от вершины х v ), ... (n-арное отношение нелинейного порядка). Рисунок 9 - Пример мультидуги 32 Рисунок 10 - Пример мультигиперребра Отношение порядка план-графа определяет следующие особенности множества Х (рис. 11): − вершина х 0 ∈ Х – единственная в план-графе, у которой полустепень захода ρ +( х 0 ) = 0, у любой другой вершины х i ∈ Х – ρ +( х i ) = 1; − существует одна или несколько вершин х i ∈ Х, у которых полустепень исхода ρ -(х i ) = 0: эти вершины соответствуют конечным состояниям образовательного процесса (в пределах данного образовательного пространства); − любая вершина х i ∈ Х, не являющаяся вершиной конечного состояния образовательного процесса, имеет ρ -( х i ) ≥ 1. Рисунок 11 - Полустепени вершин план-графа 33 План-граф для полностью разработанного образовательного пространства Q является связным гиперграфом, причем связность гиперграфа Н (Х,Р) – слабая, что отражает направленность образовательного процесса по формированию совокупного РО. В таком план-графе существует один и только один путь η i , соединяющий вершину х 0 с вершиной х i : ∀ х i ∈ Х ∃ ! η i = ( х 0 , …, х i ). (4) План-граф состоит из (n+1)-вершин и n- гиперребер, где n – количество состояний образовательного пространства, отличных от х 0. Пример 9. Установим причинно-следственные связи между элементарными РО (рис. 7) и построим план-граф для моделирования целостного образовательного процесса по формирования способности применять ИТ для разработки ЦР, используемых при создании ИС. План-граф представлен на рис. 12. Рисунок 12 - План-граф для моделирования образовательного процесса по формированию способности применять ИТ для разработки ЦР 34 Задания для самостоятельных упражнений: Разработайте модель иерархии РО, установите причинно-следственные связи между элементарными РО и постройте план-граф для моделирования образовательного процесса по формированию следующих способностей: 1. «Применять ИТ» и «Подготавливать отчетные материалы». 2. «Применять дискретную математику» и «Разрабатывать проект БД». 3. «Разрабатывать БД» и «Управлять данными в информационных системах». 4. «Применять язык Java» и «Разрабатывать клиент-серверные приложения информационных систем». 5. «Применять язык серверных сценариев PHP» и «Разрабатывать клиент- серверные приложения информационных систем». 6. «Применять технологии 3D Studio Max» и «Разрабатывать трехмерные статические объекты». 7. «Применять технологии информационно-образовательной среды Moodle» и «Разрабатывать дистанционные курсы». 4. ВЗВЕШИВАНИЕ ПЛАН-ГРАФА Для определения весов гиперребер построенного план-граф необходимо произвести отбор компетентностно-ориентированного содержания для формирования соответствующих элементарных РО и определить трудоемкость их формирования – характеристики учебной нагрузки (час.). Пример 10. Отберем содержание образования для формирования способности применять ИТ для разработки ЦР (пример 9) и определим трудоемкость формирования элементарных РО в базовых образовательных модулях и формирования РО более высокого уровня иерархии (рис. 7) в образовательных модулях. В табл. 3 приведены сведения о характеристиках учебной нагрузки, которые являются весами соответствующих гиперребер план-графа (рис. 12). 35 Таблица 3 - Характеристики учебной нагрузки № п/п Наименование образовательного модуля Номер и наименование базового образовательного модуля (темы) Характерис- тики учебной нагрузки, ч. Всего, ч. Н* Б** 1 ИТ для разработки изображений 1.1. Технологии растрового графического редактора Adobe Photoshop CS3 2 4 6 1.2. Технологии векторного редактора Adobe Flash CS3 2 4 6 Итого в 1-ом модуле: 12 2 ИТ для разработки фотогалереи для web 2.1. Технологии растрового графического редактора Adobe Photoshop CS3 2 2 4 2.2. Технологии векторного редактора Adobe Flash CS3 4 6 10 2.3. Технологии на основе подхода AJAX 6 8 14 Итого во 2-ом модуле: 28 3 ИТ для разработки сайтов 3.1. Технологии векторного редактора Adobe Flash CS3 2 6 8 3.2. Технологии HTML- редактора Adobe Dreamweaver CS3 2 6 8 3.3. Технологии на основе языка гипертекстовой разметки HTML 4.01 2 4 6 3.4. Технологии на основе языка разметки XML 1.0 4 6 10 3.5. Технологии на основе подхода AJAX 6 8 14 Итого в 3-ем модуле: 46 4 ИТ для разработки интерактивных демонстрационных материалов 4.1. Технологии векторного редактора Adobe Flash CS3 6 8 14 Итого в 4-ом модуле: 14 5 ИТ для разработки тестов 5.1. Технологии HTML- редактора Adobe Dreamweaver CS3 4 6 10 5.2. Технологии векторного редактора Adobe Flash CS3 2 4 6 5.3. Технологии на основе языка JAVASCRIPT 1.7 4 6 10 Итого в 5-ом модуле: 26 ВСЕГО: 126 * Н – начальный уровень формирования РО ** Б – базовый уровень формирования РО 36 5. ПЛАНИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ Планирование образовательных траекторий производится по модели образовательного процесса в виде взвешенного план-графа с целью создания минимального модульного плана (ММП) – упорядоченного перечня образовательных модулей и их тем (базовых образовательных модулей) для реализации программы. При планировании образовательных траекторий разработчики исходят из ограничения времени на формирование РО в заданном пространстве. Образовательная траектория должна обеспечивать целостный образовательный процесс формирования некоторого РО за отведенное время. Для этого разработчики определяют целевые состояния в пространстве Q и отбирают среди вариативных РО те результаты, которые ожидаются после завершения образовательного процесса. Процесс планирования – итерационный, на каждом шаге итерации проводится примерка трудоемкости формирования ожидаемого РО к тому времени, которое отведено (задано) на его формирование. Пример 10. Модель образовательного процесса (рис. 12) с весами, установленными для формирования соответствующих элементарных РО (табл. 3) хорошо иллюстрирует, что для реализации образовательной программы можно построить различные вариативные образовательные траектории, отличающиеся не только результатами, но и суммарной учебной нагрузкой, необходимой для их формирования. Определим целевые состояния образовательного процесса. Для этого, прежде всего, отберем вариативные инструменты (технологии) для формирования РО: • Adobe Photoshop CS3; • Adobe Flash CS3; • JAVASCRIPT 1.7, а затем укажем, какие ЦР с применением этих технологий нужно научить разрабатывать обучаемых, например: • изображения; • фотогалереи для web; 37 • сайты. Для случая, когда у обучаемых нет РО в данном образовательном пространстве, образовательная траектория для формирования способности применять отобранные выше технологии для разработки отобранных видов ЦР приведена на рис. 13. Общая трудоемкость формирования спланированного таким образом РО в данном образовательном пространстве составляет 22 часа. Рисунок 13 - Пример варианта образовательной траектории по формированию способности применять ИТ для разработки ЦР В табл. 4 приведен ММП по реализации образовательной траектории (рис. 13). Заметим, что темы, выделенные полужирным шрифтом, соответствуют БОМ, в которых формируется ожидаемый РО. Остальные темы необходимы для обеспечения целостности образовательного процесса. Таблица 4 – Минимальный модульный план для реализации образовательной траектории, приведенной на рис. 13 № Наименование темы Рекомендуемая трудоемкость, ч. 1 Технологии растрового графического редактора Adobe Photoshop CS3 для разработки изображений 4 2 Технологии векторного редактора Adobe Flash CS3 для разработки изображений 2 3 Технологии векторного редактора Adobe Flash CS3 для разработки сайтов 2 4 Технологии векторного редактора Adobe Flash CS3 для разработки фотогалереи для web 4 38 5 Технологии на основе языка гипертекстовой разметки HTML 4.01 для разработки сайтов 2 6 Технологии на основе языка JAVASCRIPT 1.7 для разработки тестов 4 7 Технологии HTML-редактора Adobe Dreamweaver CS3 для разработки сайтов 2 8 Технологии растрового графического редактора Adobe Photoshop CS3 для разработки фотогалереи для web 2 Итого: 22 Задания для самостоятельных упражнений: Разработайте по план-графу (рис. 12) и характеристикам учебной нагрузки (табл. 3) свой вариант образовательной траектории, оцените общую трудоемкость формирования РО и составьте ММП для формирования способности применять ИТ для разработки ЦР. 6. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ Рассмотрим особенности применения данного подхода для проектирования образовательной программы на примере модульной дисциплины «Информационные технологии». Цель изучения дисциплины формулируется исходя из понимания совокупного РО, соответствующего корню дерева, а задачи дисциплины – исходя из понимания РО, полученных при детализации компетенций до содержательного уровня (для нашей дисциплины – РО первого уровня иерархии на рис. 7). Цель дисциплины: Формирование у студентов способности применять ИТ для разработки ЦР, используемых при создании ИС. Учебные задачи дисциплины: 1. Формирование способности применять ИТ для разработки изображений. 2. Формирование способности применять ИТ для разработки фотогалереи для web. 3. Формирование способности применять ИТ для разработки сайтов. 39 4. Формирование способности применять ИТ для разработки интерактивных демонстрационных материалов. 5. Формирование способности применять ИТ для разработки тестов. В соответствии с учебными задачами дисциплины в ее структуре будут соответствующие образовательные модули. В каждом модуле количество задач должно соответствовать количеству РО, идентифицируемых вариативными содержательными компетенциями (для нашей дисциплины – РО второго уровня иерархии на рис. 7). Приведем далее в качестве примера проект одного из образовательных модулей дисциплины «Информационные технологии». Модуль №1. «ИТ для разработки изображений» Цель модуля: Формирование способности применять ИТ для разработки изображений. Учебные задачи модуля: 1. Формирование способности применять технологии растрового графического редактора Adobe Photoshop CS3. 2. Формирование способности применять технологии векторного редактора Adobe Flash CS3. В соответствии с учебными задачами модуля в его структуре будут соответствующие темы. В каждой теме количество учебных задач должно соответствовать количеству элементарных РО, установленных для различных уровней сформированности их содержательных компетенций (для нашей дисциплины – РО третьего уровня иерархии на рис. 7). Формулировки навыков для формирования элементарных РО на начальном и базовом уровнях определят требования к отбору компетентностно- ориентированного содержания для реализации отдельных задач темы. Приведем далее в качестве примера проект одной из тем образовательного модуля №1 дисциплины «Информационные технологии». |