基于復雜網(wǎng)絡下課程體系分析方法的研究

宋艷

摘要：現(xiàn)如今復雜網(wǎng)絡算法應用廣泛，而課程體系的構(gòu)建要充分分析課程之間的相關性，基于此本文研究基于復雜網(wǎng)絡下課程體系分析方法，基于復雜網(wǎng)絡的課程體系分析方法構(gòu)建，從利用復雜算法分析課程重要性，利用復雜算法分析課程重要性，采用社區(qū)劃分法完成課程分類，檢驗構(gòu)建課程體系合理性的方法四個方面展開研究，僅供參考借鑒。

關鍵詞：課程體系；Gephi軟件；中心課程

前言：

課程體系的建立是遵循一定的教育理念，總結(jié)課程的構(gòu)成因素，將這些構(gòu)成因素組合排列，建立的課程體系能夠在動態(tài)實現(xiàn)的過程中，統(tǒng)一指向正確的教育理念。高校的教育目標是能夠讓受教育者的到文化素養(yǎng)、道德品質(zhì)、職業(yè)能力的提升，在這一層面上課程體系的建立就很大程度上決定了教育目標能否成為現(xiàn)實，因此可以說，課程體系的建立是教育事業(yè)的核心工作。

一、基于復雜網(wǎng)絡的課程體系分析方法構(gòu)建

目前課程體系的網(wǎng)絡構(gòu)建大多由人工和電腦組合構(gòu)建，從課程的目標出發(fā)，優(yōu)化課程體系的結(jié)構(gòu)，完善課程的內(nèi)容整合，在這樣的課程指標評價下，實現(xiàn)不了發(fā)揮課程之間關聯(lián)作用，由于人工在關聯(lián)作用方面的考慮較少，只能實現(xiàn)部分考慮，做不到全面完整實現(xiàn)。復雜網(wǎng)絡分析是目前的主流分析手段，已經(jīng)廣泛應用在生產(chǎn)實踐的各個領域，特別是在應用和研究領域得到了較為突出的成就。復雜網(wǎng)絡能夠分析社會關系，實現(xiàn)信息檢索的快速有效，已經(jīng)能夠構(gòu)建流行病預防模型和網(wǎng)絡病毒傳播模型[1]。網(wǎng)絡模型通過建立結(jié)構(gòu)拓撲圖，建立網(wǎng)絡節(jié)點，利用各種復雜算法，實現(xiàn)定量分析和可視化分析，研究要素的相互關系，確定體系要素的相互作用。因此借鑒復雜網(wǎng)絡分析法，進行課程體系的分析有著重要的研究意義。在構(gòu)建課程網(wǎng)絡體系時，首先確定課程集合，包括頂點集合、邊集合。頂點集合用V表示、邊集合用E表示。在頂點集合中，各個點由課程表示。在邊集合中，體現(xiàn)各個課程的相互依賴關系和聯(lián)系程度。當課程Vi直接依賴于課程Vj，那么就在課程網(wǎng)絡體系中增加一條關系線Eij，當課程Vi與Vj是相互依賴和促進的關系，就在課程體系網(wǎng)絡中增加兩條關系線，一條是Eij，另一條是Eji。這樣構(gòu)建的網(wǎng)絡體系是非常復雜的，人工無法直接分析，需要利用特定的信息系統(tǒng)進行分析。

二、利用復雜算法分析課程重要性

在分析課程體系中網(wǎng)絡課程內(nèi)容的重要性時，我們可以使用PageRank和HITS兩種方法。在PageRank這一算法中頁面的重要性由鏈向該頁面的子頁面的的重要性決定，當有子頁面鏈向該頁面時就像該頁面投相應的票數(shù)，這種算法總結(jié)為遞歸算法，較多的鏈入子頁面決定了該頁面的等級，相反的如果該頁面沒有鏈入子頁面，則該頁面沒有等級。在課程體系課程重要性的分析中我們可以采用PageRank算法劃分課程的重要性，判斷課程的重要性程度。通過一門課程對于能夠?qū)罄m(xù)課程的影響數(shù)量，來判斷該門課程是否為重要課程。HITS是將網(wǎng)頁和網(wǎng)站分為兩個級別，分別是中心級別和權(quán)威級別，權(quán)威級別的網(wǎng)頁是具有較高價值的網(wǎng)頁，而中心級別的網(wǎng)頁指的是指向較多頁面的網(wǎng)頁。HITS算法的目標是得到針對某個搜索問題最有價值的網(wǎng)頁。在課程體系的建立中可以通過這一方式確定具有權(quán)威價值的課程，確定中心課程，其中權(quán)威級別的課程為早開課程，中心級別的課程為遲開的課程。

三、采用社區(qū)劃分法完成課程分類

在對課程網(wǎng)絡體系的構(gòu)建過程中，進行課程分類時，可以采用的方法是社區(qū)劃分算法，這種算法主要可以分為兩大類，一種是拓撲分析算法，另一種是流分析算法。拓撲分析適用于無向無權(quán)網(wǎng)絡的計算，而流分析比較適用于課程體系的構(gòu)建，其中有最大流構(gòu)建方法、譜平分法、派系過濾算法、層次聚類算法。這些算法都可以應用在課程體系網(wǎng)絡的構(gòu)建中，而且得到的結(jié)構(gòu)形式基本是一致的。例如使用層次聚類算法，通過確定的課程體系網(wǎng)絡節(jié)點，定義相似性和距離，最終組成樹狀圖結(jié)構(gòu)，最后根據(jù)實際需求橫切樹狀圖，獲得有效的社區(qū)結(jié)構(gòu)。在使用派系過濾算法時，首先搜索課程的完全子圖，找到子圖網(wǎng)絡中的所有團，構(gòu)造矩陣，確定參數(shù)，標出子圖節(jié)點，然后建立以節(jié)點為框架的新構(gòu)圖，在新構(gòu)圖中，每個連通的子圖就是一個社團。

四、檢驗構(gòu)建課程體系合理性的方法

使用Gephi軟件對課程體系進行構(gòu)建，Gephi軟件重要應用于各種網(wǎng)絡和復雜系統(tǒng)，可以利用該軟件對各種算法進行分析。在課程的類型劃分時利用軟件提供的模塊化方法進行劃分。Gephi分析結(jié)果要用節(jié)點大小來表示課程的重要程度，利用不同的顏色表示課程之間的相似程度，將比較相似的課程劃分在一個類別中。例如在分析杭州科技大學的課程體系時，將計算機網(wǎng)絡課程計算為最重要的課程，次要的是程序設計基礎、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程、C語言、JAVA[2]。課程大致可劃分為網(wǎng)絡課程和網(wǎng)絡管理配置課程，以及程序設計課程、安全供防模塊、Web軟件開發(fā)模塊，網(wǎng)絡管理配置模塊。從軟件測試的結(jié)果可以看出程序設計能力是學生需要重要掌握的技能，這與實際情況十分吻合，由此可見，Gephi軟件是十分可靠的，在實際的課程體系構(gòu)建中要多加使用。

總結(jié)：

綜上所述，復雜網(wǎng)絡的課程體系分析要構(gòu)建網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)拓撲圖，劃分網(wǎng)絡節(jié)點，使用PageRank和HITS兩種方法分析課程的重要性，將課程合理科學劃分為權(quán)威課程和中心課程，利用Gephi軟件，能夠有效檢測課程體系構(gòu)建的合理性。總之將復雜網(wǎng)絡的計算方法應用在課程體系的建立中會取得良好的構(gòu)建效果。

參考文獻：

[1]鄭秋華，胡維華，姜明.基于復雜網(wǎng)絡的課程體系分析方法[J].計算機教育，2014（20）：59-61.

[2]劉建國，任卓明，郭強，汪秉宏.復雜網(wǎng)絡中節(jié)點重要性排序的研究進展[J].物理學報，2013，62（17）：9-18.