1. Карта образовательных целей УМК
Карта образовательных целей
Документ закрывает главный дефицит УМК: отсутствие измеримых целей (см. §3.1–3.2 экспертного заключения). Каждый существующий урок переформулирован «от ученика» и размечен по двум таксономиям.
Условные обозначения. Блум—Андерсон: П помнить · Пм понимать · Пр применять · А анализировать · О оценивать · С создавать. Миллер: З знает · ЗК знает как · ПК показывает как · Д делает.
Модуль 0. BeaconRadio — носимый SOS-маячок
Аутентичная задача модуля: спроектировать носимое устройство, которому можно доверить безопасность человека с деменцией, и честно определить границы этого доверия.
| № | Ученик умеет (цель) | Блум | Миллер | Чем доказывается | Предмет |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Проектировать бинарный пакет заданного размера: раскладывать величины по байтам, упаковывать булевы флаги в битовое поле | Пр | ПК | Собранный на бумаге статус-байт 0x69, сверенный с логом | Информатика |
| 1+ | Обосновывать выбор целочисленного представления координаты вместо дробного | О | ЗК | Устное обоснование: 4 байта против 8, отсутствие float в эфире | Информатика |
| 2 | Вычислять CRC8 и объяснять, как приёмник обнаруживает повреждение | Пр | ЗК | Расчёт CRC, ответ на вопрос «почему CRC не включает сам себя» | Информатика |
| 2+ | Различать диагнозы «битый пакет» и «потерянный пакет» по разным индикаторам | А | ЗК | Разбор: CRC-fail против дыры в seq | Информатика |
| 3 | Переводить координаты NMEA (градусы-минуты) в десятичные градусы | Пр | ПК | Перевод 5540.500,N с проверкой по карте | Математика |
| 3+ | Объяснять, какое созвездие дало решение, по талкеру строки NMEA | Пм | З | Разбор строк $GP/$GL/$GA/$GN | География/физика |
| 4 | Обосновывать правила дозревания и свежести измерения | О | ЗК | Ответ: почему порог тревоги 30 с жёстче телеметрии 60 с | Физика/информ. |
| 4+ | Проектировать политику работы с устаревшими кэшированными данными | С | ПК | Собственное правило валидности с обоснованием | Информатика |
| 5 | Распознавать сигнатуру GNSS-спуфинга по совокупности признаков | А | ЗК | Разбор кейса: HDOP 1.1 + ГЛОНАСС=0 + стабильная чужая точка | Физика/ИБ |
| 5+ | Предлагать эвристику детектирования подмены и оценивать её ложные срабатывания | С | ПК | Собственная эвристика + перечень условий ложного срабатывания | ИБ/статистика |
| 6 | Объяснять работу трёхфазной машины состояний детектора падения | Пм | ЗК | Разбор: какая фаза отсекает какую провокацию | Информатика |
| 6+ | Подбирать пороги детектора, ловящие событие и молчащие на провокации | Пр | ПК | Найденная в симуляторе пара порогов | Физика/статист. |
| 7 | Обосновывать выбор точки на кривой «ложные тревоги ↔ пропуски» исходя из цены ошибки | О | ПК | Аргументация смещения порога для медицинского устройства | Статистика |
| 7+ | Оценивать, как пред-тревога с отменой меняет баланс ошибок | О | ЗК | Ответ: почему падение — с пред-тревогой, а SOS — без | Статистика |
Ключевая цель модуля (уровень «создавать»): ученик проектирует формат телеметрии под заданный сценарий и защищает выбор каждого байта.
Модуль 1. FoxHunter — охота на лис
Аутентичная задача модуля: найти скрытый источник радиоизлучения и определить, можно ли доверять принятому сигналу.
| № | Ученик умеет (цель) | Блум | Миллер | Чем доказывается | Предмет |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Находить скрытый передатчик по градиенту уровня сигнала | Пр | Д | Найденная лиса в полевых условиях | Физика |
| 1+ | Объяснять, почему в здании работает дальность по громкости, а не направление | Пм | ЗК | Ответ через отражения и многолучёвку | Физика |
| 1++ | Определять по профилю RSSI расстояние границы зоны | Пр | ПК | Расчёт границы RYADOM при мощности 2 дБм | Математика |
| 2 | Обосновывать выбор мощности передатчика под масштаб площадки | О | ПК | Найденный оптимум мощности для этажа 40 м | Физика/инженерия |
| 2+ | Переносить принцип динамического диапазона на другие измерители | А | ЗК | Аналогии: экспозиция, АЦП, усиление звука | Межпредметное |
| 3 | Объяснять разделение времени (TDMA) как способ сосуществования передатчиков | Пм | ЗК | Разбор слотовой схемы нескольких лис | Информатика |
| 3+ | Обосновывать необходимость сброса буфера усреднения при смене источника | А | ЗК | Ответ на вопрос о rssiReset() | Статистика |
| 4 | Объяснять, как подпись обеспечивает аутентификацию без знания отправителя | Пм | ЗК | Ответ: какое поле выдало подделку и почему | ИБ |
| 5 | Различать «честный ребут» и «replay-атаку» по динамике счётчика | А | ЗК | Разбор: застывший fcnt против растущего | ИБ |
| 5+ | Обосновывать требование нескольких растущих пакетов для ресинхронизации | О | ЗК | Ответ: почему RESYNC_N > 1 | ИБ |
| 6 | Рассчитывать стойкость подписи через размер пространства ключей | Пр | ЗК | Расчёт времени перебора 4-байтового MIC | Математика/ИБ |
| 6+ | Оценивать достаточность длины ключа для заданной модели угроз | О | ЗК | Обоснование перехода от 1 байта к 4 | ИБ |
Ключевая цель модуля (уровень Миллера «делает»): ученик самостоятельно проводит поиск в реальных условиях — единственный урок УМК, достигающий верхнего уровня пирамиды Миллера. Это сильная сторона модуля.
Модуль 2. PowerSentry — от узла до городской сети
Аутентичная задача модуля: обосновать перед городом сеть коммунального мониторинга — технически и экономически.
| № | Ученик умеет (цель) | Блум | Миллер | Чем доказывается | Предмет |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Рассчитывать бюджет заряда автономного узла по статьям расхода | Пр | ПК | Суточный расчёт с раздельным вкладом сна и эфира | Физика/матем. |
| 1+ | Обосновывать тезис «в событийных системах решает ток сна» | О | ЗК | Ответ: во сколько раз участить, чтобы эфир сравнялся со сном | Физика |
| 2 | Измерять малые токи с соблюдением методики (диапазоны, burden voltage) | Пр | Д | Заполненная таблица «едок → мкА → как поймали» | Физика/метрология |
| 2+ | Выявлять и ранжировать паразитных потребителей в цепи | А | ПК | Ранжированный перечень с числами | Инженерия |
| 3 | Различать событийную (EXTI) и периодическую (RTC) архитектуры пробуждения | Пм | ЗК | Расчёт разницы сроков жизни для двух подходов | Информатика |
| 3+ | Выбирать парадигму пробуждения под характер физической величины | О | ПК | Обоснование выбора для нового типа датчика | Инженерия |
| 4 | Объяснять гистерезис подтверждения как защиту от ложных срабатываний | Пм | ЗК | Ответ: почему подтверждение 2 с, а отбой 30 с | Информатика |
| 5 | Рассчитывать ёмкость сети по модели ALOHA | Пр | ПК | Расчёт G и PDR для 10 000 узлов | Математика/статист. |
| 5+ | Обосновывать зависимость масштаба сети от частоты выхода в эфир | О | ЗК | Объяснение разницы в 300 раз | Инженерия |
| 6 | Объяснять механизмы ADR и Class A как источники экономии | Пм | ЗК | Ответ: почему ADR выключен на стенде и включён в городе | Информатика |
| 7 | Сопоставлять защиту наивного протокола и промышленного стандарта | А | ЗК | Три слабости FoxHunter и закрывающие их механизмы LoRaWAN | ИБ |
| 8 | Разрабатывать и защищать инженерно-экономическое обоснование сети | С | ПК | 5-минутная защита по рубрике (см. документ 2) | Комплексное |
Ключевая цель модуля (уровень «создавать»): урок 8 — единственный в УМК урок высшего уровня таксономии. Именно он должен оцениваться по рубрике защиты проекта.
Модуль 3. RFCurtain — радиозанавес
Аутентичная задача модуля: построить детектор пересечения периметра и честно измерить, насколько он хорош.
| № | Ученик умеет (цель) | Блум | Миллер | Чем доказывается | Предмет |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Рассчитывать радиус первой зоны Френеля для заданной трассы | Пр | ПК | Расчёт с рулеткой и верёвкой, сверка с просадкой | Физика/матем. |
| 1+ | Рассчитывать duty cycle и обосновывать выбор SF/BW под частоту опроса | Пр | ПК | Расчёт: почему SF5/BW500, а не SF7/BW125 | Физика/матем. |
| 2 | Различать сырые данные, признаки и решение на графике | А | ЗК | Указание на графике: где сырьё, где признак, где порог | Статистика |
| 2+ | Объяснять роль двух окон сглаживания разной длительности | Пм | ЗК | Разбор быстрой медианы и медленной базы | Статистика |
| 3 | Объяснять необходимость второго признака (кипение) наряду с просадкой | А | ЗК | Опыт Б: движение без пересечения | Статистика |
| 3+ | Различать три класса событий, включая обрыв линка | А | ЗК | Ответ: почему обрыв — не «сильная тревога» | Информатика |
| 4 | Настраивать классификатор по компромиссу ошибок (турнир) | О | Д | Турнирная таблица: пороги, попадания, пропуски, ложные | Статистика/ML |
| 4+ | Объяснять ошибку адаптивных систем на примере незамороженной базы | А | ЗК | Демонстрация --no-freeze и её разбор | Информатика |
| 5 | Проходить полную лестницу «задача → классы → атомы → признаки → решение → качество» | С | ПК | Собственная лестница для новой задачи | Комплексное |
Ключевая цель модуля: турнир «настрой детектор» — лучшее оценочное средство УМК, поскольку одновременно достигает уровня «оценивать» по Блуму и «делает» по Миллеру.
Модуль 4. WarWalk — картограф радиопокрытия
Аутентичная задача модуля: построить честную карту радиопокрытия и назвать границы её достоверности.
| № | Ученик умеет (цель) | Блум | Миллер | Чем доказывается | Предмет |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Рассчитывать бюджет линка и границу покрытия | Пр | ПК | Расчёт изменения дальности при +6 дБ, ответ «почему ×1,58» | Физика/матем. |
| 1+ | Объяснять расхождение модели FSPL и реальной городской карты | А | ЗК | Сравнение n=2 и n=3,5 | Физика |
| 2 | Обосновывать компромисс «дальность против ёмкости» при выборе SF | О | ПК | План двух прогулок на SF7 и SF10 с прогнозом | Инженерия |
| 3 | Предсказывать форму радиотени препятствия до эксперимента | Пр | ПК | Предсказание тени третьего здания, затем проверка | Физика |
| 3+ | Называть ограничения используемой модели | О | ЗК | Перечень: модель не считает отражения и волновод | Методология |
| 4 | Обосновывать выбор медианы вместо среднего для зашумлённых данных | О | ПК | Расчёт по ряду с выбросом, объяснение робастности | Статистика |
| 5 | Распознавать цензурированность данных и ошибку выжившего | А | ЗК | Бытовой пример + роль чёрных точек на карте | Статистика |
| 5+ | Проектировать сбор данных, фиксирующий отсутствие сигнала | С | ПК | Обоснование логирования окон с нулём пакетов | Методология |
| 6 | Обосновывать частоту пространственной выборки | О | ЗК | Ответ: почему передискретизация безопаснее | Статистика |
| 7 | Выявлять артефакты визуализации (ловушка тепловых карт) | А | ПК | Демонстрация фальшивого пятна и его устранение сеткой | Дата-визуализ. |
| 7+ | Называть ограничения собственного метода на защите | О | ПК | Ответ: почему изолиния сквозь здание — артефакт | Методология |
Ключевая цель модуля: урок 7+ формирует ядро исследовательской добросовестности — способность назвать границы применимости собственного результата. Это прямо оценивается на конференциях.
Сводный анализ покрытия таксономий
Распределение целей по уровням Блума—Андерсона
| Уровень | Кол-во целей | Доля | Норма для проектного обучения | Оценка |
|---|---|---|---|---|
| Помнить | 0 | 0% | 5–10% | занижено, но некритично |
| Понимать | 10 | 19% | 15–20% | норма |
| Применять | 14 | 26% | 25–30% | норма |
| Анализировать | 14 | 26% | 20–25% | норма |
| Оценивать | 12 | 23% | 15–20% | выше нормы — сильная сторона |
| Создавать | 4 | 7% | 10–15% | дефицит |
Распределение по пирамиде Миллера
| Уровень | Кол-во | Доля | Комментарий |
|---|---|---|---|
| Знает | 0 | 0% | Модуль не строится на воспроизведении — верно для проектного формата |
| Знает как | 24 | 45% | Основной массив: разбор, обоснование, расчёт |
| Показывает как | 25 | 47% | Симуляторы, расчёты, стендовые задания |
| Делает | 4 | 8% | FoxHunter урок 1, PowerSentry урок 2, RFCurtain урок 4, WarWalk полевой выход |
Замечание. Уровень «делает» достигается только в полевых и измерительных активностях. Это правильно, но 8% — мало для инженерного курса. Рекомендация: перевести на уровень «делает» защиту PowerSentry (урок 8), проведя её перед внешней аудиторией, а не внутри группы.
Матрица «цель → оценочное средство» (проверка на разрывы)
Проверка по правилу главы 3 эталона: уровень задания должен совпадать с уровнем цели.
| Тип цели | Корректные средства | Некорректные средства | Где в УМК нарушено |
|---|---|---|---|
| Понимать | объяснение своими словами, свой пример | тест на узнавание | — |
| Применять | расчёт, стендовое задание | устный опрос | — |
| Анализировать | разбор кейса, сравнение, поиск ошибки | «придумайте пример» | WarWalk урок 5 |
| Оценивать | обоснование выбора, рубрика, турнир | задача с одним верным ответом | FoxHunter урок 6 |
| Создавать | проект + защита по рубрике | защита без критериев | PowerSentry урок 8 |
Три разрыва, требующие исправления:
WarWalk, урок 5. Цель уровня «анализировать» (распознать systematic bias) проверяется заданием уровня «понимать» (бытовой пример). Исправление: дать ученику чужой датасет с намеренной цензурой и попросить обнаружить смещение самостоятельно.
FoxHunter, урок 6. Цель уровня «оценивать» (достаточность длины ключа) проверяется арифметическим расчётом уровня «применять». Исправление: добавить задание «обоснуйте выбор длины подписи для трёх сценариев с разной ценой взлома и разным бюджетом эфира».
PowerSentry, урок 8. Цель уровня «создавать» не имеет критериев оценки вообще. Исправление: применить рубрику защиты проекта из документа 2.