CC BY
24С.С. РАСКЕВИЧ, S.S. RASKEVICH,
С.И. ЗОЛОТАРЁВ S.I. ZOLOTAREV
ИСПОЛЬЗУЯ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ
USING SPECIAL PROGRAMS
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕНАЖЁРНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ ОБУЧЕНИИ КОРАБЕЛЬНЫХ ИНЖЕНЕР-МЕХАНИКОВ
PECULIARITIES OF COMPUTER SIMULATOR COMPLEXES APPLICATION WHEN TRAINING SHIP MECHANICAL ENGINEERS
Сведения об авторах: Раскевич Сергей Станиславович - начальник кафедры дизельных установок Военного института (Военно-морского политехнического) Военного учебно-научного центра Военно-Морского Флота «Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова», капитан 1 ранга, кандидат технических наук (г. Санкт-Петербург);
Золотарёв Семён Иванович - преподаватель кафедры дизельных установок Военного института (Военно-морского политехнического) Военного учебно-научного центра Военно-Морского Флота «Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова», кандидат технических наук, профессор (г. Санкт-Петербург. E-mail: lenvvmiu1977@ rambler, ru).
Аннотация. В статье рассмотрены особенности образовательного процесса в ВМПИ при подготовке корабельных инженер-механиков с применением современных компьютерных тренажёрных комплексов для реализации военно-профессиональных компетенций выпускников.
Ключевые слова: квалификационные требования, унифицированные тренажёрные комплексы, военно-профессиональная деятельность выпускника, специальное программное обеспечение.
Information about the authors: Sergey Raskevich - Head of the Diesel Installations Department of the Military Institute (Naval Polytechnic) Military Training and Research Center of the Navy «Naval Academy named after Admiral of the Fleet of the Soviet Union N. G. Kuznetsov», Captain of the 1st rank, Candidate of Technical Sciences (St. Petersburg);
Semyon Zolotarev - Teacher of the Diesel Installations Department of the Military Institute (Naval Polytechnic) Military Training and Research Center of the Navy «Naval Academy named after Admiral of the Fleet of the Soviet Union N.G. Kuznetsov», Candidate of Technical Sciences, Professor (St. Petersburg.E-mail: len-vvmiu1977@rambler. ru).
Summary. The article deals with the peculiarities of the educational process in the Naval Polytechnic Institute when training ship mechanical engineers with the use of modern computer simulators for the implementation of military professional competencies of graduates.
Keywords: qualification requirements, unified training complexes, military-professional activity of a graduate, special software.
В условиях интенсивного строительства кораблей с дизельными энергетическими установками возрастает роль качественного формирования у курсантов
ВМПИ военно-профессиональных компетенций по специальности «Эксплуатация корабельных дизель-электрических и дизельных энергетических установок». В этой
связи всё большее значение приобретает необходимость модернизации, сервисного обслуживания и ремонта существующей учебно-лабораторной базы и внедрения
в образовательный процесс новых учебно-тренировочных средств (УТС), основанных на передовых достижениях педагогических и информационных технологий.
В заведовании выпускника -командира электромеханической боевой части корабля находятся разнообразные технические средства: главные дизельные, дизель-электрические, газотурбинные или комбинированные энергетические установки с передачами мощности, валопроводами и движителями; дизель-генераторы и электростанции; котельные и паропроизводящие установки; общекорабельные системы и системы, обслуживающие энергетическую установку с насосами, компрессорами, сепараторами; системы дистанционного автоматизированного, местного и аварийного управления и др., а в подчинении находятся разнородные специалисты: мотористы, электрики, котельные и трюмные машинисты, операторы-телемеханики и др. Не менее сложные заведования у завтрашних выпускников - командиров групп неатомных подводных лодок. Поэтому одним из приоритетных направлений на кафедре является обучение курсантов - будущих подводников, осваивающих дизель-электрические энергетические установки современных НАПЛ.
Сегодня аудитории кафедры, специализированные классы и учебные кабинеты, предназначенные для проведения занятий теоретической направленности, оснащены соответствующими современными программно-техническими устройствами (средствами) обучения (интерактивными досками, мониторами коллективного пользования, мультимедийными проекторами и др.).
Кроме этого, в образовательном процессе уже много лет успешно используются автоматизированные системы обучения (АСО), размещённые в учебных кабинетах «Корвет», «Гвоздика» и УТК «Подводная лодка» (см. фото 1 и 2). Под АСО
понимается человеко-машинная система, включающая в себя: руководителя обучения, учебную группу (класс) обучающихся, комплект программно-аппаратных средств, специальное программное, информационное и методическое обеспечение, содержащие учебный материал и предназначенные для обеспечения процесса теоретического обучения с целью приобретения обучающимися соответствующих знаний.
В основе АСО кафедры применяется подход, предполагающий проведение занятий на базе обучающих компьютерных программ (ОКП), которые являются средством передачи знаний обучающимся и представляют собой комплект гипертекстовых программных продуктов, построенных на единой (интегрированной) базе данных и знаний (ИБДиЗ) с разнородными информационными объектами (чертежами, статическими и динамическими интерактивными схемами, графиками, фото-, аудио-и видеофайлами, BD-моделями, флэш-анимациями и др.), выполняющими функции наглядной иллюстрации соответствующего текстового учебного материала.
Концептуальным требованием руководства МО РФ на современном этапе является внедрение в образовательный процесс мультимедийных АСО с функцией автоматизированного тестирования теоретических знаний военнослужащих.
Контроль знаний обучающихся является обязательной функцией каждой ОКП, который может быть обязательным контролем (проводится автоматически или по команде преподавателя в конце работы обучающегося с ОКП с выставлением оценки по четырёхбалльной системе) или инициативным самоконтролем (запускается обучающимся самостоятельно, в любое время его работы с ОКП). В режиме самоконтроля за каждый вопрос (тест) выставляется бинарная оценка («знает»/«не знает»), которая не учитывается при последующих подведениях итогов его действий в ходе работы с ОКП и не архивируется. Более того, при неправильных ответах обучающийся имеет возможность посмотреть правильный ответ и ликвидировать тем самым определённый «пробел знаний». В ходе обязательного контроля (входного, промежуточного или итогового) обучающийся лишён такой возможности.
В банке контрольных тестов представлены вопросы и эталонные ответы, среди которых практически отсутствуют т.н. «угадайки» (когда обучающийся должен выбрать правильный ответ из несколько вариантов, из которых только один является правильным). Несмотря на то обстоятельство, что тестовые задания широко применяются в учебных заведениях, а самые распространённые их типы даже рекомендованы в директивных документах, применять их при
Фото 1. Автоматизированная система обучения
Фото 2. Учебно-тренировочный комплекс (дизельных энергетических установок ПЛ 615 пр.) с отсеком предтренажёрной подготовки
подготовке будущих корабельных инженер-механиков признано нецелесообразным. И дело здесь не столько в «экономической целесообразности» (известные типы тестов с многочисленными вариантами ответов могут реализовать в ОКП обычные преподаватели с помощью стандартных программ), а, скорее, в том, что правильные варианты ответов обучающийся вынужден запоминать одновременно с неправильными. Вопрос о том, какой из них всплывёт в памяти будущего корабельного офицера в экстремальной обстановке, остаётся открытым.
Сегодня общепризнано, что разработчиком сценария ОКП и банка тестов к нему должен быть специалист в конкретной предметной области, обладающий достаточным педагогическим опытом, способный структурировать учебный материал по смыслу и формулировать однозначные вопросы для контроля знаний обучающегося. При этом надо понимать, что этот же преподаватель, как постановщик задачи, не должен выполнять программную реализацию ОКП по разработанному им сценарию. Скорее всего эти функции должны быть возложены на специализированные ^-предприятия промышленности, имеющие достаточный опыт в разработке ОКП и тренажных комплексов и укомплектованные соответствующими специалистами.
Кроме того, соответствующим образом должны быть подготовлены специалисты, обслуживающие АСО и тренажёры в вузе. В документе прямо указывается, что «подготовку, работу и обслуживание УТС должен обеспечивать инструктор со средним уровнем образования и прошедший десятидневный курс подготовки на предприятии-изготовителе».
Номенклатура ОКП, применяемых на сегодняшний день в АСО кафедры, позволяет решать поставленные задачи лишь частично. Для успешного решения поставленных задач теоретического обу-
чения, проводимого на лекционных и групповых занятиях с целевыми установками «знать», требуются переработка содержательной части ряда ОКП с обновлением устаревшей информационной базы и методики преподавания, а также разработка ряда новых ОКП по тематике, соответствующей учебным программам нового поколения (ФГОС 3++) и новым объектам изучения, появившимся за последние годы на кораблях ВМФ.
В директивных документах ВМФ устанавливается определённая взаимосвязь между уровнями подготовленности обучающихся и видами учебных мероприятий. При этом указывается, что такие уровни подготовленности, как «уметь» и «иметь навык», достигаются в ходе занятий практической направленности, на которые отводится не менее 50% учебного времени изучения учебной дисциплины.
Как известно, сегодня в образовательном процессе учреждений военного образования, кроме АСО, основными учебно-тренировочными средствами (УТС) являются: комплекты учебно-действующего оборудования, специализированные тренажёры, комплексные тренажёры, тренажёрные комплексы и др.
Для обеспечения практической подготовки курсантов ВМПИ по учебным дисциплинам кафедры дизельных установок в качестве комплектов учебно-действующего
оборудования успешно используются учебные действующие образцы корабельных двигателей: дизель типа 16Д49 (корветы проектов 20380 и 20385); дизель-генератор 30ДГ (НАПЛ проекта 636); дизель типа М-503 (тральщик проекта 12700); дизель типа М-504 (МРК проекта 1234, 22800 и др.). На практических занятиях курсанты отрабатывают навыки приготовления, пуска, обслуживания во время работы и вывода из действия указанных двигателей с обслуживающими системами.
Следует отметить, что практические навыки курсантов отрабатываются на исправных двигателях, которые к тому же в условиях лаборатории не приспособлены к работе во всей области допустимых нагрузок ввиду сложностей, связанных с агрегатами нагрузки (отсутствие мощных гидротормозов, реостатных установок и т.п.). Устранение типовых неисправностей, которые оговаривают заводы-изготовители в эксплуатационной документации, невозможно отрабатывать на тренировках практически ввиду трудности их реализации в работающем двигателе, также, как и изменения внешних (атмосферных) условий, которые в практике эксплуатации корабельных дизелей изменяются в широких пределах (от районов с арктическим климатом до широт с тропическим климатом). Кроме того, наличие одного «горячего» дизеля того или иного типа не позволяет отрабатывать навыки
обучающихся по применению мно-говальных, многомашинных дизельных энергетических установок при однофакторном или комплексном воздействии факторов режима, изменении внешних (атмосферных) условий, появлении типовых неисправностей или нестандартных ситуаций.
Альтернативным решением, позволившим отрабатывать практические действия курсантов с возможностью имитации изменения перечисленных выше факторов, стало применение на занятиях практической направленности АСО с дисплейными имитаторами (ДИ) корабельных двигателей, обслуживающих систем и систем управления ими. Основой специального программного обеспечения таких АСО являются математические модели функционирования двигателей в составе корабельного пропульсивного комплекса во всей области допустимых режимов работы с учётом возможного изменения их технического состояния и внешних (атмосферных) условий. Указанные АСО предназначены для тренажёрной подготовки курсантов на примерах кораблей проектов 20380, 20385,1234,12411, 22800, 21630 и НАПЛ проекта 636.
Данные АСО являются эффективными, гибридными средствами, способными на одних и тех же аппаратных средствах, но с использованием различного ПО, успешно применяться как на занятиях те-
оретической, так и практической направленности.
Однако, несмотря на широкие возможности обучения, которые обеспечивают рассмотренные АСО с дисплейными имитаторами ТС, по сути происходит обучение будущих операторов управлению элементами энергетической установки с обслуживающими системами с постов дистанционного, местного или аварийного управления. Курсанты практически избавлены от необходимости реальных действий по приготовлению, обслуживанию во время работы и выводу из действия определённых элементов двигателей («расхаживание» реек топливных насосов, регуляторов, проворачивание коленчатых валов, измерение уровня масла в картерах, расходных баках, цистернах и т.д.) и обслуживающих систем (насосов, фильтров, сепараторов, арматуры, КИП и т.д.).
В данном случае признано целесообразным комплексиро-вать недействующие образцы корабельных ТС с соответствующими специализированными или комплексными групповыми тренажёрами. В результате на УТК «Подводная лодка» (см. фото 3) создан т.н. «полунатурный тренажёр» дизель-генераторной установки с аккумуляторной батареей типовой НАПЛ, в котором мониторы с дисплейными имитаторами основных технических средств ЭМБЧ и систем управления ими, стилизованные под корабель-
ное энергетическое оборудование, расположены в непосредственной близости от недействующих «холодных макетов», идентичных ТС.
Так, в кормовых отсеках УТК «Подводная лодка» размещаются «холодный макет» дизель-генератора 22ДГМ и элементы аккумуляторной батареи с трубопроводами, арматурой, основными механизмами и КИП обслуживающих систем, а также «холодные макеты» элементов (стоек, модулей, блоков) систем управления типа «Палладий» и «Роса». В непосредственной близости от указанных недействующих образцов расположены их дисплейные имитаторы, которые адекватно отображают внешний вид, органы управления, приборы контроля и сигнализации. При воздействии оператора на органы управления на дисплейном имитаторе контроля и сигнализации отображаются результаты изменения режимов работы элементов дизель-генераторной установки во всей области допустимых режимов её работы. При скрытом вводе с поста руководителя обучением параметров изменения внешних (атмосферных) условий, задании типовых неисправностей или нестандартных ситуаций на дисплейных панелях контроля и сигнализации происходит адекватное изменение положения стрелок циферблатных или показателей электронных приборов, изменение цвета световых табло и мнемосхем при соответствующем звуковом сопровождении. Фрагменты полунатурного тренажёра дизель-генераторной установки типовой НАПЛ проекта 636 показаны на фото 3.
Рассмотренный подход к подготовке будущих корабельных инженер-механиков признан эффективным и перспективным. В документе прямо указывается на необходимость «перехода на качественно новый уровень обучения личного состава с позиций системного подхода и создания отечественной технологической базы разработки средств обучения
Фото 3. Фрагменты «полунатурного тренажёра» дизель-генераторной установки типовой НАПЛ
Фото 4. Тренажёры по управлению дизельной (пр. 1234) и дизель-газотурбинной энергетической установкой корабля (пр. 12411)
нового поколения, в том числе технологий распределённого интерактивного полунатурного моделирования, обеспечивающих комплексирование и интеграцию средств обучения».
Быструю адаптацию курсантов к реальным образцам пультов управления (за счёт высокой степени достоверности моделирования теплотехнических процессов, реальной имитации пультовых приборов управления и контроля) обеспечивают специализированные и комплексные тренажёры. Примерами практической реализации таких тренажёров являются пульты управления главной ЭУ кораблей с дизельной и дизель-газотурбинной энергетикой, размещённые в помещениях постов энергетики и живучести кораблей проектов 1234 и 12411 (см. фото 4).
Важное место в совершенствовании образовательного процесса на кафедре дизельных установок ВМПИ отводится специальному программному и методическому обеспечению процесса управле-учебными мероприятиями с использованием рассмотренных АСО и компьютерных тренажёров. Современное специальное ПО позволяет оценить знания и умения обучающегося с помощью встроенных функций контроля, что способствует повышению объективности оценки, полученной курсантом на практическом занятии. Однако данное обстоятельство нисколько не умаляет роль преподавателя в оценке знаний обучающегося. Преподаватель должен, учитывая данные встроенного компьютерного контроля, принимать окончательное решение в оценивании знаний или умений обучающегося.
Таким образом, преподаватель должен не только уметь обучать курсантов с использованием ОКП и систем АСО, но иметь чёткое представление о встроенных в них функциях контроля и критериях оценивания знаний. Особое значение это требование приобретает при
применении на занятиях компьютерных тренажных программ и оценивании действий обучающихся.
Необходимо учитывать, что тренажная программа предназначена для отработки правильных действий обучающихся, поэтому встроенный контроль действий обладает своими специфическими особенностями. Под термином «действие обучающегося» на дисплейных имитаторах-тренажёрах понимается воздействие с помощью манипулятора типа «мышь», «трекболл» или сенсорное воздействие на компьютерное изображение соответствующих органов управления ТС, размещённое на экране монитора.
Контроль действий каждого курсанта должен включать в себя:
- проверку на соответствие правильной последовательности действий, отражённой в инструкции, руководстве, контрольном листе по данному техническому средству;
- проверку на соблюдение своей очерёдности в «синхронизированной» последовательности действий операторов на различных дисплейных имитаторах ТС при проведении групповых тренировок (боевых учений) по критериям «опережение-норма-запаздывание»);
- проверку докладов, произведённых обучающимся с использованием дисплейных имитаторов штатных средств связи, по критериям «опережение-норма-запаздывание» и др.
Необходимо отметить, что изменение входных параметров математических моделей, ввод типовых неисправностей или нестандартных ситуаций, наблюдение за результатами «встроенного» контроля, окончательное решение по оцениванию действий каждого обучающегося и объявление на разборе (дебрифинге) тренировки является управленческой прерогативой преподавателя.
Таким образом, дальнейшее совершенствование УТС, разработку (доработку) специального ПО для проведения занятий теоретической и практической направленности целесообразно проводить с привлечением специализированных 1Т-предприятий с учётом накопленного опыта, методических рекомендаций и заделов кафедры. Кроме того, в ближайшей перспективе необходимо разработать ремонтную документацию и представить в органы управления предложения по организации сервисного обслуживания УТС в течение всего их жизненного цикла.
ЛИТЕРАТУРА
1. Захаров, В. Л., Ильин, В.А. Тренажёры Военно-морского флота: создание и использование.-Санкт-Петербург, Тверь, 2019.
2. Концепция развития учебно-тренировочных средств (тренажёров) Вооружённых Сил Российской Федерации до 2027 года. - М., 2020.
