Математическая модель оценки уровня освоения техники на основе теории информации Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 355.54

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ УРОВНЯ ОСВОЕНИЯ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

С. А. Завидов

Определены основные факторы, влияющие на эффективность технической подготовки экипажей БТВТ. Определен подход к определению количества принятой обучаемым учебной информации при использовании УТС и реальных боевых машин с учетом забывания учебной информации. Представлена математическая модель оценки уровня освоения экипажем БТВТ по технической подготовке.

Ключевые слова: учебно-тренировочные средства, математическая модель, бронетанковое вооружение и техника, техническая подготовка.

Техническая подготовка экипажей бронетанкового вооружения и техники (БТВТ), есть длительный процесс функционирования системы «Экипаж - программа подготовки - учебно-тренировочные средства». Обозначим ее сокращенно как система «Э-П-Т». При этом, программа подготовки определяет объем и сроки изучения материала, а также формы и методы подготовки военных специалистов.

Учебно-тренировочные средства (УТС), посредством своих качественных характеристик (дидактических возможностей), влияют на эффективность подготовки экипажей БТВТ (на количество воспринимаемой учебной информации и время ее переработки). В основе конструкции учебно-тренировочных средств и их применения лежат дидактические принципы и психофизиологические закономерности в области восприятия информации и ее переработки в процессе обучения. Человек выполняет функции основного элемента системы, психофизиологические характеристики обученности которого, изменяются в процессе технической подготовки.

Таким образом, эффективность технической подготовки экипажей БТВТ зависит от следующих основных факторов:

Z1 - комплекс показателей, характеризующих программу и методики технической подготовки экипажей БТВТ;

Z2 - комплекс показателей, характеризующих обучаемых по множеству случаев;

Z3 - комплекс показателей, характеризующих эффективность УТС.

В соответствии с положениями теории информации [1] количество учебной информации !уи, которое может принять и переработать обучаемый за время подготовки прямопропорционально пропускной способности человека Vпс.

1уи = упс • (1)

где 1уи - количество учебной информации, которое может принять и переработать обучаемый за время подготовки; Упс - пропускная способность человека; ^ - время подготовки.

Оптимальная скорость приема и переработки информации Упс, воспринимаемой всеми видами рецепторов и анализаторов человека, равна 0,1 ...5,5 бит/с [2]. Уменьшение частоты поступления вызывает снижение активности человека, а увеличение - уменьшает скорость приема и переработки информации. Поэтому, при формировании исходных данных можно принимать либо среднее значение Упс, либо (при гарантированной оценке) ее нижнее значение, равное 0,1 бит/с.

Следует отметить, что при подготовке любого по профилю военного специалиста большое значение для эффективности и качества обучения играет сложность программы подготовки, а следовательно, сложность учебной информации, требующей восприятия и переработки.

Тогда формулу (1) можно записать в виде

т _ УПС • 1п (2)

ТУИ -, (2)

1 + СУИ

где Суи - коэффициент сложности учебной информации.

Коэффициент сложности учебной информации Суи зависит от объема повторяющейся (частично или полностью) учебного материала при проведении различных занятий. Упрощенно он может быть рассчитан по формуле:

п

X• $

СУИ _~п-^-, (3)

X ' + X 2т ' $т

/ _1 т_1

где 1(п) - количество совпадающих (несовпадающих) по учебной информации занятий; ш(1) - номер совпадающих (несовпадающих) по учебной информации занятий; 8ш(8;) - коэффициент веса совпадающей (несовпадающей) учебной информации ш-го (1-го) занятия; - коэффициент совпадения (несовпадения) учебной информации.

Коэффициент веса совпадающей (несовпадающей) учебной информации 8ш (8;) можно определить методом экспертных оценок. При этом, в число экспертов должны входить наиболее подготовленные и имеющие опыт проведения занятий по технической подготовке военнослужащие.

Коэффициент совпадения (несовпадения) учебной информации определяют упрощенно следующим образом:

= 1, = 0, если информация совпадает полностью; = = 0,5, если информация совпадает частично; = 0, = 1, если информация не совпадает.

59

Техническая подготовка экипажей БТВТ может осуществляться либо с использованием реальных боевых машин, либо на УТС. Если учесть то, что в первом случае занятия проходят при работающих системах и агрегатах, а также при возможности демонтажа и монтажа изучаемых узлов и агрегатов, то можно предположить, что максимальная эффективность процесса обучения будет при использовании реальных боевых машин. Действующая Программа подготовки экипажей БТВТ предусматривает применение в учебном процессе как УТС, так и реальные образцы БТВТ. Тогда количество принятой учебной информации будет составлять

1уи = 1уи утс + 1уи, бм , (4)

где 1уи,утс, 1уи,бм - количество принятой обучаемым учебной информации при использовании, соответственно, УТС и реальных боевых машин.

Учитывая формулы (2) и (4) количество учебной информации можно представить выражением

г _ [КУТС • (рту • W.ТУ + Рдв • ^ДВ)+ КБМ • п • УПС _

1уи = (Г+ОИ) ' (5)

где Кутс, Кбм - коэффициент использования в учебном процессе, соответственно, УТС и реальных боевых машин

0 < КуТс < 1, 0 < Км < 1 , КуТс + Кбм = 1

1з - продолжительность одного занятия; п - количество занятий по технической подготовке в соответствии с Программой; "ту, "дв - весомости комплексных показателей технического уровня исполнения и обучающих возможностей КУКТП.

В промежутках времени между занятиями происходит процесс забывания учебной информации, который можно учесть, используя экспоненциальную функцию

-(п-1>? ПЕР

Р = 1 - е '°,ут , (6) где 1пер - средняя продолжительность перерыва между занятиями; 1о,ут - коэффициент, характеризующий способность человека к забыванию (в соответствии с [3] 1о,ут = 120.....180; 1;о - коэффициент, характеризующий скорость обучения.

Тогда, с учетом забывания учебной информации формула (5) примет вид

= [КУТС • [РТУ • WТУ + РДВ • WДВ )+ КБМ] •1З • п • УПС (1 - Р) =

" (1 + Суи )

[Кутс ■ (РТУ • ^У + РДВ ■ WДВ ) + КБМ ]• tЗ • п • У ПС (7)

I

УИ

(1 + суи )• е 60

(п-1) * ПЕР

ЧУТ

Используя формулу модели обучаемости, запишем

_ *ОБ $

ТУИ _ ТУИ,ПР _ (тУИ,ПР _ ТУИ,0 )■е *0 , (8)

где 1уи,пр - максимальное (предельное) количество принятой обучаемым учебной информации; 1уи,о - начальное (полученное ранее) количество учебной информации;

* ОБ $ _ * З + (*ПЕР + * З Мп _1).

Параметры математической модели обучаемости можно рассчитать следующим образом.

Максимальное (предельное) количество принятой учебной информации определяется по формуле (8), поскольку она характеризует указанный случай при задании значений п, равного максимальному количеству занятий по технической подготовке в соответствии с Программой.

Параметр 1уи,о как правило, будет равен 0, так как подлежащий обучению контингент военнослужащих с конструкцией образца БТВТ и с технологией его ремонта и обслуживания не знаком. К тому же, при этом будет обеспечиваться гарантированная оценка достигнутого уровня подготовки.

Параметр ^ определяется либо экспериментально, либо на основе имеющихся данных из опыта технической подготовки экипажей БТВТ.

На основе изложенного, конечная формула для расчета количества принятой обучаемым учебной информации будет иметь вид

[кУТС '{РТУ ■ WIY + ¥ДВ ■ W№)+ КБМ ]■t З ' n ' УПС 1УИ =-

{n-1)t

ПЕР

^ОБ, S Л

1 - е

(9)

{1 + Суи )■ e t0yT Показатель достигнутого уровня освоения экипажей БТВТ по технической подготовке характеризует эффективность применяемого УТС и может быть рассчитан по формуле

Оостп = 1-уИ > 0 - О-,™ < 1, (10)

1 ид

где 1уи - количество учебной информации принятой обучаемым с использованием УТС; 1ид - количество учебной информации принятой обучаемым с использованием идеального УТС, при котором Кбм =1.

При этом, принимаются постоянными (фиксируются) параметры, характеризующие систему технической подготовки и возможности человека по множеству случаев ( Z1 = const, Z2 = const).

Представленная математическая модель достаточно полно описывает поведение системы Э-П-Т в процессе технической подготовки, поскольку включает основные характеристики всех элементов системы

t

0

1дер; П; Суи; Кутс; Кбм); = F(QуTс).

Однако, модель расчета предъявляет достаточно высокие требования к точности исходных данных.

Список литературы

1. Рыбаков Ф.И. Системы эффективного взаимодействия человека и ЭВМ. М.: Радио и связь, 1985. 200 с.

2. Шибанов Г.П. Количественная оценка деятельности человека в системах «человек-машина». М.: Машиностроение, 1983. 263 с.

3. Руководство по эргономическому обеспечению создания и эксплуатации вооружения, военной техники и техники гражданской авиации. Межведомственное (РЭО-83-М). Ч. 2. К. 3. М.: Издательство стандартов, 1985. 116 с.

Завидов Сергей Анатольевич, канд. техн. наук, доц., _francuz_76@,list.ru, Россия, Кубинка, Научно-исследовательский испытательный центр бронетанковой техники 3 Центрального научно-исследовательского института МО РФ

MA THEMA TICAL MODEL OF EVAL UA TION OF THE LEVEL OF DEVELOPMENT OF TECHNICS ON THE BASIS OF INFORMA TION THEORY

S.A. Zavidov

Defined the main factors affecting the effectiveness of technical training of crews of armored vehicles . The mathematical model of assessing the level of crew development technical training.

Key words: set of training means , mathematical model, armored vehicles, technical

training.

Zavidov Sergey Anatolievich, candidate of technical sciences, docent, fran-cuz [email protected]. Russia, Kubinca, NIIC BT 3 CNIIMO RF