Найханова Л.В., Дамбаева С.В. Методы и алгоритмы принятия решений в управлении учебным процессом в условиях неопределенности

Подождите немного. Документ загружается.

131

Продолжение таблицы В.2

ID_DIS Уникальный номер дисциплины

ID_RC Уникальный номер цикла

TITLE_DIS Название дисциплины

RATING Рейтинг дисциплины

2. DISCIPLINE_

Дисциплина

национально-

региональног

о компонента

THESAURUS Объем тезауруса

ID_CR Уникальный номер критерия

ID_RC Уникальный номер цикла

3. CRITERION_

Критерий

региональног

о компонента

TITLE_CR Название критерия

ID_EXPERT Уникальный номер эксперта 4. EXPERT Эксперт

FIO Фамилия, имя, отчество

ID_RC Уникальный номер цикла

FIRST Уникальный номер первого

эксперта

SECOND Уникальный номер второго

эксперта

5. PREFERENCE

_EXPERT

Оценивание

экспертов

MX Оценка

ID_RC Уникальный номер цикла

ID_EXPERTS Уникальный номер эксперта

FIRST Уникальный номер первого

критерия

SECOND Уникальный номер второго

критерия

6. EXPERTS_

CRITERION

Сравнение

критериев

MX Оценка

ID_DIS Уникальный номер дисциплины

ID_CR Уникальный номер критерия

ID_RC Уникальный номер цикла

ID_EXPERT Уникальный номер эксперта

7. EXPERTS_

DIS_CR1

Отношение

дисциплины к

критерию 1

Оценка

ID_DIS Уникальный номер дисциплины

ID_CR Уникальный номер критерия

ID_RC Уникальный номер цикла

ID_EXPERT Уникальный номер эксперта

8. EXPERTS_

DIS_CR2

Отношение

дисциплины к

критерию 2

MX Оценка

На рисунке В.2 приведена схема данных этапа распределения объема часов НРК

цикла, а в таблице В.3 – описание ее сущностей.

132

Рисунок В.2 - Схема данных задачи распределения объема часов НРК цикла

Таблица В.3 - Описание сущностей схемы данных этапа распределения объема часов НРК

цикла.

№

Наименование

сущности

Описание

сущности

Атрибуты

сущности

Описание атрибутов

ID_FUN Уникальный номер функции 1. FUNCTION Функция

TITLE_FUN Название функции

ID_FUN Уникальный номер функции

принадлежности

NUM_FUN Порядковый номер функции

принадлежности

TITLE_FP Название функции принадлежности

2. VAR_VOL_

CYCLE

Распределяемы

й объем часов

цикла

HOURWEEK Аудиторный объем часов в неделю

ID_FUN Уникальный номер функции

принадлежности

NUM_FUN Порядковый номер функции

принадлежности

TITLE_FP Название функции принадлежности

3. VAR_VOL_

DIS

Объем часов

дисциплины

HOURWEEK Аудиторный объем часов в неделю

ID_FUN Уникальный номер функции

принадлежности

NUM_FUN Порядковый номер функции

принадлежности

4. VAR_

THESAURUS

Объем

тезауруса

TITLE_FP Название функции принадлежности

VOL_CYCLE Порядковый номер функции

принадлежности цикла

VOL_THESA

URUS

Порядковый номер функции

принадлежности объема тезауруса

Правила

VOL_DIS Порядковый номер функции

принадлежности дисциплины

133

1.2. Описание вычислительных экспериментов

Исходные данные для вычислительных экспериментов:

специальность 351500 «Математическое обеспечение и администрирование

информационных систем» ВСГТУ;

эксперты кафедры систем информатики (трое);

циклы учебного плана (ГСЭ, ОПД, ЕН, СД);

дисциплины-претенденты на включение в НРК циклов учебного плана;

критерии отбора дисциплин-претендентов в национально-региональный компонент;

исходные данные для построения функций принадлежностей лингвистических

переменных RV и V:

 количество недель в семестре – 16;

 интенсивность изучения дисциплин циклов ГСЭ, ЕН и ОПД – 2 часа в неделю,

дисциплин цикла СД – 3 часа в неделю;

 процентное соотношение аудиторных часов и СРС – 50:50.

Выбор дисциплин в НРК осуществляется путем проведения экспертных опросов и

получения экспертных оценок для ранжирования критериев отбора дисциплин в НРК

(рисунокВ.3), выявления степени соответствия дисциплины критериям (рисунок В.4) и

оценки компетентности экспертов (рисунок В.5).

Рисунок. В.3 - Окно проведения экспертного опроса для ранжирования критериев

134

Рисунок В.4 - Окно проведения экспертного опроса для определения степени соответствия

дисциплин критериям отбора в НРК цикла.

Рисунок В.5 - Окно для проведения экспертного опроса

для определения степени компетентности экспертов

135

1.3. Результаты вычислительных экспериментов

Этап отбора дисциплин-претендентов в национально-региональный компонент.

Результаты работы алгоритмов формирования списков дисциплин НРК циклов

представлены в таблице В.4.

Таблица В.4 - Рейтинги дисциплин-претендентов в НРК циклов учебного плана

Цикл Дисциплина Рейтинг дисциплины

Деловой английский 1

Технический перевод 0,82

Семиотика и синтактика 0,67

Риторика 0,79

Право на интеллектуальную собственность 0,98

История Бурятии 0,72

Краеведение 0,81

ГСЭ

Философия буддизма 0,51

Основы теории управления 0,61

Архитектура ЭВМ 0,77

Основы микропроцессоров 0,65

Машинные языки программирования 0,96

Инженерная графика 1

ОПД

Обработка экспериментальных данных 0,78

Нечеткая логика 1

Реляционные исчисления 0,80

Методы оптимизации 0,88

Лямбда-исчисления 0,98

ЕН

Основы математической физики 0,72

СИИ 1

Нейрокомпьютерные системы 0,90

ЕЯ-системы 0,85

Методы и алгоритмы принятия решений 0,83

Системы цифровой обработки изображений 0,80

Web-технологии 0,81

Распознавание образов 0,81

Извлечение и представление знаний 0,79

Модели представления знаний 0,80

ДС

Экспертные системы 0,88

Результаты распределения объемов часов между дисциплинами национально-

региональных компонентов циклов. Результаты работы нечеткого регулятора приведены в

таблице В.5.

136

Таблица В.5 - Распределение объемов часов

Объем часов

Цикл Дисциплина

1-ая

стратегия

2-ая

стратегия

Деловой английский 96 54

Краеведение 64 54

Риторика 80 54

История Бурятии 30 54

Семиотика и синтактика 0 54

Технический перевод 0 0

Право на интеллектуальную собственность 0 0

Философия буддизма 0 0

ГСЭ

Итого (270) 270 270

Инженерная графика 80 58

Машинные языки программирования 96 58

Обработка экспериментальных данных 51 58

Архитектура ЭВМ 0 58

Основы микропроцессоров 0 0

Основы теории управления 0 0

ОПД

Итого (230) 227 232

Нечеткая логика 86 52

Лямбда-исчисления 86 52

Методы оптимизации 38 52

Реляционные исчисления 0 52

Основы математической физики 0 0

ЕН

Итого (210) 210 208

СИИ 128 89

Нейрокомпьютерные системы 112 89

Экспертные системы 96 89

ЕЯ-системы 112 89

Методы и алгоритмы принятия решений 128 89

Извлечение и представление знаний 128 89

Web-технологии 96 89

Распознавание образов 0 89

Модели представления знаний 0 89

Системы цифровой обработки изображений 0 0

ДС

Итого (800) 800 801

Эксперименты показывают, что разработанные алгоритмы и методы являются

достоверными.

137

2. Описание программы прототипа формирования базовой таксономии

2.1. Перечень основных файлов, модулей, процедур и функций программы

Таблица В.6 - Основные файлы программы

Наименование файла Описание

Bt.dpr Проект

MainForm.pas Основная оболочка программы

FormMDI.pas Модуль, содержащий функции и процедуры для

работы с данными

Data.pas В данном модуле описывается структуры данных,

которые используются в программе

AddSub.pas Модуль для добавления, изменения данных о

дисциплине

ListSubjectUnit.pas Модуль реализует методы работы со списками

дисциплин

ListAlternative.pas Содержит описание методов для выбора альтернатив

*.lev Файлы предназначены для хранения уровней БТ

*.sub Файлы предназначены для хранения матрицы весов,

перечень дисциплин с их данными, а также номер

уровня БТ. Файлы необходимы для формирования

отчетов

*.bt Файлы с таким расширением предназначены для

хранения данных

Таблица В.7 - Основные функции модулей программы

Наименование модуля Функция

Data Содержит описание основных типов и структур

данных, используемых в программе

FormMDI Описывает работу с MDI-окном

InputForm Модуль содержит форму для отображения различных

списков

MainForm Модуль описывает форму головного окна

ListSubjectUnit Модуль реализует методы работы со списками

дисциплин

AddSub Описывает форму редактируемой дисциплины

ListAlternative Содержит описание методов для выбора альтернатив

138

2.2. Структура взаимодействия модулей

TForm

TForm()

Data

Data()

MainForm

MainForm()

ListSubjectUnit

ListSubjectUnit()

ListAlternative

ListAlternative()

InputForm

InputForm()

AddSub

AddSub()

FormMDI

FormMDI()

+theFormMDI

+theListSubjectUnit

+theListAlternative

+theInputForm

+theAddSub

Рисунок В.6 - Диаграмма классов

Представленная диаграмма изображает зависимости классов и нотацию UML.

Все классы наследуются от базового класса TForm. На каждый класс отводится

отдельный модуль, и назначение классов соответствует данным модулям. Помимо

перечисленных классов существуют также малые классы, которые выполняют небольшие

функции, поэтому нет необходимости отображать их на диаграмме.

ReferenceCycle

name : CHAR(1)

cycleId : SMALLINT

kompId : SMALLINT

<<PK>> PK_ReferenceCycle2()

<<FK>> FK_ReferenceCycle2()

ReferenceKomp

name : CHAR(50)

kompId : SMALLINT

<<PK>> PK_ReferenceKomp1()

Subject

nameSubject : CHAR(50)

Hours : SMALLINT

subjectId : SMALLINT

kompId : SMALLINT

cycleId : SMALLINT

ReferencekompId : SMALLINT

<<PK>> PK_Subject0()

<<FK>> FK_Subject4()

<<FK>> FK_Subject5()

0..*

parentModyle

parentModulId : SMALLINT

moduleId : SMALLINT

Modyle_moduleId : SMALLINT

<<FK>> FK_parentModyle3()

<<FK>> FK_parentModyle6()

Modyle

name : CHAR(50)

moduleId : SMALLINT

subjectId : SMALLINT

Hour : SMALLINT

Contains : CHAR(100)

Name : CHAR(50)

<<PK>> PK_Modyle5()

<<FK>> FK_Modyle1()

1..*

0..*

Рисунок В.7 - Структура данных

Опишем данную структуру объектных классов, которые представляют сущности

предметной области.

139

Таблица В.8 – Описание структуры объектных классов

№ Класс Описание класса Наименование

атрибута

Описание

атрибута

NameSubject Наименование

дисциплин

Hours Количество

часов

SubjectID Ключевой

атрибут

KompID Ссылка на

объект

компонента

1. Subject Список дисциплин

CycleID Ссылка на

цикл

Name Имя модуля

ModuleID Ключевой

атрибут

модуля

SubjectID Ссылка на

класс Subject

2. Module Объект модуля и имеет ассоциацию

с классом Subject «Многие к

одному»

Contains Содержимое

модуля

Name Название 3. Reference

Cycle

Сущность «Цикл» (т.е. ГСЭ, ОПД и

т.д.), имеет ассоциацию с классом

Subject «Один ко многим»

KompID Ключевой

атрибут

4. Reference

Komp

сущность «Компонента» (т.е.

федеральный, национально-

региональный), имеет ассоциацию с

классом Subject «Один ко многим»

Name Название

ParentModuleID Ссылка на

базовый

модуль

5. Parent

Module

Сущность «Базовый модуль» и

имеет двухстороннюю ассоциацию

«Многие к одному» с классом

Module

ModuleID Ссылка на

класс Module

2.3. Анализ результатов вычислительных экспериментов

Вычислительные эксперименты проведены построением базовых таксономий

дисциплин учебных планов специальности 351500 «Математическое обеспечение и

администрирование информационных систем» и направления 656300 «Технология

лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» по специальности 260200

«Технология деревообработки». Полученные базовые таксономии приведены в Приложении

Г.

Анализ результатов вычислительных экспериментов позволил сделать следующие

выводы.

1. Последовательность изложения дисциплин в реальном учебным плане и в

сформированной базовой таксономии приблизительно совпадает.

2. Не наблюдается наличие контуров в базовой таксономии. Контуры в графе

межпредметных связей обычно возникают при оценке связей между модулями различных

дисциплин разными экспертами или неверном определении наследования знаний.

3. Первый уровень базовой таксономии составляют практически все дисциплины,

которые изучаются в первом семестре реального учебного плана.

140

4. Расположение дисциплин в базовой таксономии (учитывая отсутствие

ограничений) совпадает с реальным расположением дисциплин в учебном плане на 30-40%.

Исходя из проведенных вычислительных экспериментов, можно сделать вывод, что

при научном подходе к процессу составления учебных планов вузов можно добиться

значительного улучшения их качества. Анализ связи между дисциплинами позволяет

наилучшим образом расположить дисциплины по времени их изучения, а, следовательно,

добиться наилучшего их усвоения.

2.4. Визуальные отображения, порождаемые программой

Интерфейс программы соответствует обычному интерфейсу Windows-приложений.

После запуска программы необходимо выбрать в меню “Файл” один из подменю “Новая”

(создать новую базовую таксономию) или “Открыть” (ранее созданную базовую

таксономию) (рисунок В.8).

Рисунок В.8 - Основное меню программы

После того, как выбрали одно из подменю, на экране появляется окно с вкладками

(рисунок В.9).

Рисунок В.9 - Окно для работы данными для формирования базовой таксономии

Вкладка “Дисциплины” предназначена для добавления, изменения и удаления

дисциплин из дальнейшего рассмотрения. После нажатия кнопок добавить или изменить на

экране появляется окно, представленное на рисунке В.10.