CC BY
11
METHODOLOGY FOR ANALYZING THE PROBABILISTIC-TEMPORAL CHARACTERISTICS OF MESSAGING IN A COMPLEX OF UNMANNED AERIAL VEHICLES
A.M. Chudnov, O.A. Gubskaya, Ya.V. Kichko
A methodology has been developed for analyzing the probabilistic-temporal characteristics of the exchange of messages in combination with unmanned aerial vehicles with automatically controlled modes of operation of radio equipment. The specificity of the task under consideration is to take into account the capabilities of radio means to ensure interaction in various communication directions using suitable modes of transmitting/receiving information. Analytical expressions have been obtained for calculating the probabilistic-temporal characteristics of the messaging of the objects of the complex, on the basis of which optimal algorithms for the formation of route tables and packet routing management in the data exchange system of the complex can be built in terms of timeliness. The capabilities of communication tools to ensure data exchange are set in route tables that implement both deterministic and randomized packet routing algorithms.
Key words: a complex of unmanned aerial vehicles, a data exchange system, flow distribution, routing, timely delivery of messages.
Chudnov Alexander Mikhailovich, doctor of technical sciences, professor, chud-now@yandex.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Gubskaya Oksana Aleksandrovna, candidate of technical sciences, lecturer, gubskaya.oa@, yandex.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications,
Kichko Yana Viktorovna, adjunct, kichkoyanka@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications
УДК 303.093.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-11-124-130
КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ, ИНФОРМАЦИОННО-ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА И НАПРАВЛЕНИЯ ЕЕ РЕАЛИЗАЦИИ
М.В. Митрофанов, Ю.И. Стародубцев, Т.Н. Атнагуллов, В.Ф. Самохин
Расширение временных рамок учебного процесса, множество вариантов взаимодействия источников и потребителей образовательного контента, обоснование необходимости формализованных методов оценки объема и качества образовательного контента, обеспечение заданного уровня подготовки за приемлемое время, конструктивное определение учебного процесса и составляющих его компонент составляет суть настоящей статьи.Предложенная концептуальная модель позволяет сформировать систему первоочередных направлений, позволяющих трансформировать существующую систему подготовки кадров для решения задач в сложившихся условиях с учетом основных тенденций их изменения.
Ключевые слова: учебный процесс, информационные ресурсы, технические средства, инфотелекоммуникационная сеть.
Актуальность. Необходимость разработки модели такого класса предопределяется рядом причин. Во-первых, преимущественное большинство исследователей в области педагогики, не отрицая значимость информационных ресурсов, воздерживается от исследования информационных процессов. Во-вторых, существуют значительные различия во взглядах на временные параметры учебного процесса, а преимущественная часть публикаций посвящается изучению одной из фаз учебного процесса - проведение занятий в той или иной форме. В-третьих, принципиальные изменения потребностей в количестве и качестве востребованных специалистов, условий осуществления учебного процесса, взрывной характер объема информационных ресурсов при постоянно возрастающем числе запросов на обучение требует разработки новых педагогических концепций.
Основными целями статьи являются: определение временных параметров учебного процесса, характера изменения роли и значения его фаз в формировании и обмене (передачи) информационных ресурсов между участниками учебного процесса; определение роли технических средств, необходимых для интенсификации учебного процесса; формирование конструктивного определения учебного процесса, а также концептуальных идей, направленных на адаптацию существующей системы образования к сложившимся условиям.
В настоящее время известно значительное число определений учебного процесса, сформулированных в различное время применительно к тем или иным условиям для достижения определенных целей.
При этом учебный процесс определяется следующим образом:
1. Учебный процесс - это направленное и организованное взаимодействие взрослых и детей, реализующее цели образования и воспитания в условиях педагогической системы [1].
2. Учебный процесс - это взаимодействие педагога и обучающегося, ориентированное на овладение учеником учебным материалом, приобщение его к культуре, способствующее развитию и саморазвитию воспитанника [2].
3. Учебный процесс - это целенаправленное взаимодействие преподавателя и учащихся, в ходе которого решаются задачи образования, развития и воспитания учащихся; организация обучения во взаимосвязи всех компонентов [3].
4. Учебный процесс - это пространство и время, в котором происходит взаимодействие педагога (или обучающего устройства) и обучаемых, ориентированное на овладение учеником учебным материалом, приобщение его к культуре, способствующее развитию и саморазвитию^].
5. Учебный процесс - это целостная дидактическая система, воспроизводящая в своем содержании научную картину мира, направленная на организацию и передачу знаний, сочетающая содержание, формы, средства, методы обучения в их взаимосвязи и имеющая целью познание учащимися окружающей их действительности [5].
6. Учебный процесс - это система организационных и дидактических мер, направленных на реализацию содержания образования на определенном образовательно-квалификационном уровне в соответствии с государственными стандартами образования. Он охватывает все компоненты обучения: участников учебного процесса (преподавателей, студентов), средства, формы и методы обучения. Учебный процесс включает в себя два основных аспекта: обучение как системную целенаправленную деятельность кафедр (предметных или цикловых комиссий), которая предусматривает передачу студентам научных знаний и формирование их личностных качеств, и учение как учебную деятельность студентов. Учебный процесс организуется с учетом возможностей современных информационных технологий обучения и ориентируется на формирование образованной, гармонично развитой личности, способной к постоянному обновлению научных знаний, профессиональной мобильности и быстрой адаптации к изменению и развитию в социально-культурной сфере, в областях техники, технологий, системах управления и организации труда в условиях рыночной экономики [6].
Наличие множества разнородных определений позволяет осуществить анализ направлений на выявление ключевых аспектов учебного процесса. Графическая интерпретация процесса анализа представлена на рис. 1.
Рис. 1. Графическая интерпретация процесса анализа
В качестве целей анализа определены следующие характеристики (параметры) учебного процесса:
- временные параметры учебного процесса и его фаз;
125
- ключевые участники и средства их взаимодействия;
- динамика изменения информационных потенциалов участников учебного процесса.
За каждым ранее сформулированным определением стоит определенный этап развития системы образования, в рамках которого формулировалось множество основных и вспомогательных целей и разрабатывались соответствующие методы их достижения. Это концентрированный научный материал для дальнейшего развития системы образования.
Любой процесс всегда имеет начало и конец, а также характеризуется целью.
Как видно из анализируемых определений, начало учебного процесса в большинстве случаев прямо или косвенно фиксируется в момент встречи носителей и потребителей образовательного контента. Финальное состояние, то есть завершение учебного процесса, как правило, не фиксируется, в предположении наличия директивного времени завершения учебного процесса. Такой подход рационален для исследования только одной из фаз учебного процесса, который отражает только процесс передачи образовательного контента обучающимся с помощью тех или иных педагогических методов, но не позволяет рассматривать важнейшие этапы определения необходимого количества подготовленных кадров по тем или иным отраслям, формирования образовательного контента определенного объема и качества, а также адаптации образовательной системы для минимизации времени подготовки с заданным качеством за счет разработки и использования технических средств.
Любой (в том числе учебный) процесс завершается, либо неизменно повторяется при достижения точки равновесия. Применительно к учебному процессу, с информационной точки зрения, это состояние характеризуется равенством информационных потенциалов, либо их заранее заданным соотношением, источника и потребителя образовательного контента. Использование таких терминов, как источник и потребитель образовательного контента, а не традиционных: преподаватель, обучающийся, предопределяется тем, что в настоящее время в учебном процессе может не быть физического контакта между отдельным преподавателем и обучающимися. Это одна из основных тенденций настоящего, а тем более будущего времени [7].
Существующая педагогическая системав основном ориентирована на массовую подготовку квазиоднородных (по направлениям) кадров. С учетом директивных (усредненных) сроков подготовки, фиксирующих начало и конец одной из фаз образовательного процесса, процесс с достаточной степенью точности можно считать циклическим.
При реализации концепции непрерывного и индивидуализированной подготовки кадров, необходимых для комплектования чаще всего уникальных и развивающихся научно-производственных систем, учебный процесс ацикличен по многим причинам.
Способы, время и необходимые приемы, а также способы формирования информационных ресурсов для реализации учебного процесса для указанных практически альтернативных вариантов различаются принципиально [8,9,10].
Авторы постулируют приоритетное влияние характеристик информационных ресурсов, используемых в учебном процессе по отношению к способам и методам их передачи обучающимся [11,12].
В этой связи предлагается следующее определение учебного процесса применительно к концепции непрерывного обучения. Учебный процесс - это ациклическое информационное взаимодействие обучающегося с предварительно созданными и уточняемыми в реальном масштабе времени информационными ресурсами педагогической системы, на фоне множества разноплановых информационных воздействий, завершающееся достижением заданного уровня информационного потенциала, а в пределе - выравниваниеминформационных потенциалов педагогической системы и обучающихся.
Графическая интерпретация традиционного учебного процесса и процесса непрерывного образования с учетом сформулированного определения, представлена на рис. 2 и 3, соответственно.
Результатом первого подхода является подготовка множества однородных кадров к заданному времени, но с существенно и даже принципиально различным уровнем подготовки. Формальная пятибальная система не отражает практические различия на 1-2 порядка в уровне подготовки.
Результатом второго подхода является подготовка обучающегося для исполнения функций в конкретной системе с заданным качеством, но не жестко фиксированным временем подготовки, которое может, как превышать директивное время подготовки, так и быть существенно меньше. Снижение диапазона возможной вариации времени может быть достигнуто на этапе предварительного отбора обучающихся.
Информационный ресурс педагогической системы неизменного объема и качества в процессе
Рис. 2. Графическая интерпретация традиционного учебного процесса
Рис.3. Графическая интерпретация процесса непрерывного образования с учетом сформулированного определения учебного процесса
Кардинальное решение проблемы массовой индивидуализированной подготовки не может быть решено на базе применения технических средств механизации и автоматизации отдельных процедур, а возможно только в случае комплексного, по всем этапам образовательного процесса, применения средств и методов оптимизации информационных процессов [13]. При этом необходимо последовательно решать задачи разграничения образовательного контента, что обусловлено требованиями закона «О государственной тайне» [14], законодательства об авторских правах, непосредственно стоимостью образовательного контента, вытекающего из затрат на его формирование, структуризацию, хранение и передачу.
Технические средства и системы поддержки образовательного процесса включают компоненты, необходимые для реализации основных направлений в решении проблемы подготовки квалифицированных кадров, представленные в таблице.
Типовую ситуацию, когда источником и потребителем образовательного контента является человек, необходимо расширить до ситуаций:
1. педагогический коллектив ^ техническое средство - потребитель образовательных
услуг;
2. педагогический коллектив или отдельный педагог ^ техническое средство;
3. территориально - распределенные, но информационно-взаимосвязанные образовательные системы ^ системы информационных коммуникаций ^ не взаимосвязанное террито-риально-рассредоточенное множество разнородных потребительских услуг;
педагогический коллектив и техническое средство сбора, обработки и хранения информации, а также информационные ресурсы, характеризующие рабочие места (ИТКС) ^ виртуальный преподаватель ^ потребитель образовательных услуг (ИТКС).
Технические средства и^системы поддержки образовательного процесса
Направления Средства, системы и способы
Разработка способов диагностики исходного и текущего состояния обучающихся Способ диагностики функционального состояния обучающихся и целенаправленной коррекции состава групп
Способ диагностики интеллектуальной потенции обучаемого (группы обучаемых) и последующей коррекции обучающего воздействия.Патент № 2523132 от 20.07.2014 г.
Способ видео-компьютерной диагностики эмоционального состояния обучаемых и выработки решений на рациональное деление учебных групп. Патент № 2598050 от 20.09.2016 г.
Разработка способов и средств тестирования и коррекции психофизического состояния участников учебного процесса
Способ формирования контингента обучающихся для реализации заданной образовательной программы за требуемое время. Заявка на изобретение № 2020127705 от 20.08.2020 г.
Разработка способов формирования и коррекции образовательного контента Способ формирования модели компетенций. Патент № 2701993 от 02.10.2019 г.
Способ коррекции содержания и количества информации учебного материала. Патент № 2649289 от 30.03.2018 г.
Способ коррекции распределения времени на представление визуальной обучающей информации. Патент № 2644329 от 08.02.2018 г.
Способ индивидуальной коррекции параметров технических каналов передачи образовательного контента, воспринимаемого органами слуха. Патент № 2752755 от 02.08.2021 г.
Разработка способов мониторинга и обработки информационных ресурсов киберпространства в соответствии с реализуемыми образовательными программами
Разработка способов и систем структурирования образовательного контента с целью оптимизации объема и реализации непрерывного последовательно-блочного процесса подготовки
Разработка средств, систем и комплексов технических средств обучения Способ обучения методом последовательно-адаптивной активизации разноуровневых потенциалов обучающихся по результатам тестирования с помощью средств автоматизации. Патент № 2724411 от 23.06.2020 г.
Система технических средств обучения для совмещения визуального и акустического канала восприятия обучающего контента. Патент № 2733086 от 29.09.2020 г.
Способ формирования основных и дополнительных электронных ресурсов сети интернет для изучения заданной образовательной программы. Заявка на изобретение № 2020140405 от 03.12.2020 г.
Система для обучения уникальным и (или) перспективным технологиям
Разработка средств и способов технологии создания и поддержки виртуального преподавателя
Разработка средств и систем для дистанционного участия обучаемых в решении практических (боевых) задач
Разработка виртуальных научно-исследовательских и учебных лабораторий
Рис.4. Варианты взаимодействия источников и потребителей образовательного контента 128
Таким образом, концептуальная модель существенно расширяет известное множество вариантов взаимодействия источников и потребителей образовательного контента (рис. 4). Следует подчеркнуть, что образовательный контент может быть сформирован и представлен для достижения воспитательных целей.
Расширение временных рамок учебного процесса, множество вариантов взаимодействия источников и потребителей образовательного контента, обоснование необходимости формализованных методов оценки объема и качества образовательного контента, обеспечение заданного уровня подготовки за приемлемое время, конструктивное определение учебного процесса и составляющих его компонент составляет суть концептуальной модели и позволяет сформировать систему первоочередных направлений, позволяющих трансформировать существующую систему подготовки кадров для решения задач в сложившихся условиях с учетом основных тенденций их изменения.
Ядром практически всех направлений повышения эффективности образовательных систем является международная инфотелекоммуникационная система, от возможностей которой зависит реализуемость и эффективность того или иного варианта действий по трансформации системы образования. При этом необходимо решить принципиальные вопросы разграничения и защиты [15]. В настоящее время в России уже запущена межвузовская квантово-защищенная сеть, которая вполне способна реализовать технологичные решения в сфере защиты данных с применением квантовой криптографии. Несомненным преимуществом данной сети является тот факт, что доступ к ней получают все вузы, научные организации, индустриальные партнеры, государственные учреждения и студенческие стартапы [16].
Список литературы
1. Словарь-справочник по возрастной и педагогической психологии [Текст]: учебное пособие // Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования "Карельская гос. пед. акад."; сост.: Е. О. Бурачевская, Н. Ю. Скороходова. Петрозаводск: Изд. дом ПИН, 2011. 100 с.
2. Новгородцева И.В. Педагогика с методикой преподавания специальных дисциплин. М.: ФЛИНТА, 2017. 378 с.
3. Коджаспирова Г.М., Коджаспиров А.Ю. Педагогический словарь. М.: Академия, 2003.176 с.
4. Загвязинский В.И., Закирова А.Ф., Строкова Т.А. и др. Педагогический словарь, 2008. 175 с.
5. Современный образовательный процесс: основные понятия и термины: краткий терминологический словарь / Министерство образования Российской Федерации, Нижнетагильская гос. социально-пед. акад., Каф.рус. яз. Каф.методики технологии и предпринимательства; Олешков М.Ю., Уваров В.М. М.: Компания Спутник+, 2006. 189 с.
6. Усик Е.Ю. Глоссарий современного образования. Харьков: Издательство НУА, 2014.552 с.
7. Митрофанов М.В., Стародубцев Ю.И. Информационная модель образовательного процесса: проблемы и решения // Электросвязь. 2020. № 8. С. 8-13.
8. Стародубцев Ю.И., Харченко Е.Б., Митрофанов М.В., Лаута О.С. Образовательные технологии преподавания учебных дисциплин // Стратегические ориентиры развития высшей школы. Сборник научных трудов участников Национальной научно-практической конференции. 2019. С. 110-121.
9. Патент № 2724411 C1 Российская Федерация, МПК G09B 5/14. Способ обучения методом последовательно-адаптивной активизации разноуровневых потенциалов обучающихся по результатам тестирования с помощью средств автоматизации: № 2020104359: заявлено 31.01.2020: опубликовано 23.06.2020 / Стародубцев Ю.И., Митрофанов М.В., Атнагуллов Т.Н. и др. 2020.
10. Патент № 2733086 C1 Российская Федерация, МПК G09B 5/00. Система технических средств обучения для совмещения визуального и акустического канала восприятия обучающего контента: № 2020113715: заявлено 17.04.2020: опубликовано 29.09.2020 / Стародубцев Ю.И., Митрофанов М.В., Атнагуллов Т.Н. и др. 2020.
11. Митрофанов М.В., Мамай А.В., Ачкасов Н.Б. Модель взаимодействия, обучающегося и преподавателя, находящихся на расстоянии // Стратегические ориентиры развития высшей школы. Сборник научных трудов участников II Национальной научно-практической конференции: сборник статей. Москва, 2020. С. 303-311.
12. Патент № 2752755 Cl Российская Федерация, МПК G10L 19/00. Способ индивидуальной коррекции параметров технических каналов передачи образовательного контента, воспринимаемого органами слуха: № 2020129377: заявлено 06.09.2020: опубликовано 02.08.2021 / Стародубцев Ю.И., Митрофанов М.В., Атнагуллов Т.Н. и др. 2021.
13. Митрофанов М.В., Багрецов С.А., Лаута О.С., Бойко Н.В. Управление параметрами модели «Обучающийся- техническое средство обучения». Главный механик. 2021. № 3. С. 72-80.
14. Закон Российской Федерации от 21 июля 1993 года № 5485-1 «О государственной тайне», 1993.
15. Патент № 2715285 C1 Российская Федерация, МПК G06F 15/16. Способ повышения устойчивости защищенного соединения между элементами системы корпоративного управления с помощью инфотелекоммуникационных ресурсов, находящихся под управлением двух и более операторов связи: № 2019112353: заявлено 23.04.2019: опубликовано 26.02.2020 / Бегаев А.Н., Бречко А.А., Вершенник А.В., Вершенник Е.В., Митрофанов М.В., Стародубцев Ю.И., Постарнак А.П., Глазов А.Е. 2020.
16. Информациионный ресурс Government [Электронный ресурс] URL: http://government.ru/news/43549 (дата обращения: 19.10.2021).
Митрофанов Михаил Валерьевич, канд. техн. наук, доцент, начальник кафедры, vonafortim@yandex.ru, Россия,Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Стародубцев Юрий Иванович, д-р воен. наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, prof.starodubtsev@gmail.com, Россия,Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Мар-шалаСоветскогоСоюзаС.М. Буденного,
Атнагуллов Тимур Нагимович, адъюнкт, atimurn@mail.ru, Россия,Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного
CONCEPTUAL, INFORMATION AND DYNAMIC MODEL OF THE EDUCATIONAL PROCESS AND DIRECTIONS OF ITS IMPLEMENTATION
M.V. Mitrofanov, Y.I. Starodubtsev,T.N. Atnagullov
Expanding the time frame of the educational process, many options for the interaction of sources and consumers of educational content, justifying the need for formalized methods for assessing the volume and quality of educational content, ensuring a given level of training in an acceptable time, constructive definition of the educational process and its constituent components are the essence of this article. The proposed conceptual model makes it possible to form a system of priority areas that allow transforming the existing system of personnel training for solving problems in the current conditions, taking into account the main trends in their change.
Key words: educational process, information resources, technical means, infotelecommuni-cation network.
MitrofanovMikhail Valerievich, candidate of technical sciences, docent, head of department, vonafortim@yandex.ru, Russia, St.Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
Starodubtsev Yuri Ivanovich, doctor of military sciences, professor, Merited scientist of the Russian Federation, prof.starodubtsev@gmail.com, Russia, St.Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
Atnagullov Timur Nagimovich, postgraduate, atimurn@,mail.ru, Russia, St.Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny
