Применение силового алгоритма визуализации графов для анализа учебных планов образовательных программ высшего образования
Authors: Зыкова Т.В. , Кытманов А.А. , Носков М.В. , Халтурин Е.А. 
Published: December 2024

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».

The work is devoted to the development of an approach to the analysis of curricula of educational programs of higher education in the context of the current federal state educational standards in terms of achieving the declared learning outcomes formulated in the form of a set of competencies. This approach may prove useful for developing automated tools for assessing the quality of educational programs, as well as their comparative analysis.We propose a model for representing the curriculum in the form of a simple weighted undirected graph based on the competence-based approach. We propose an approach to the visualization of the graph representation of the curriculum based on the use of a force-directed graph drawing algorithm, which ensures achieving maximum visibility. We propose an approach to determine the interdisciplinary links of educational units of the curriculum based on their total number of credits and the competencies they are involved in. The resulting visual representation of interdisciplinary connections helps to better understand the structure of the curriculum, identify disciplines with the maximum number of interdisciplinary connections, and also decompose the plan into clusters of the most interconnected disciplines. We propose options for defining integral characteristics of graph representations of curricula, based on which the curricula can be evaluated, as well as a comparative analysis of the corresponding educational programs can be performed. As examples, we consider the curricula for the of bachelor programs majoring in 09.03.01 "Computer Science and Computer Engineering" and 09.03.03 "Applied Computer Science ", implemented at the Institute of Space and Information Technology of Siberian Federal University.