CC BY
68
2008
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность
№ 125
УДК 656.7.071:658.386
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА К ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ ЛЕТНОГО СОСТАВА
С.Г. КОСАЧЕВСКИЙ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Ципенко В.Г.
Рассматривается возможность применения методов математического моделирования в автоматизированных обучающих системах для реализации рекомендуемого ИКАО компетентностного подхода к разработке программ профессиональной подготовки летного состава гражданской авиации.
В качестве одного из перспективных направлений совершенствования процесса профессиональной подготовки летного состава гражданской авиации ИКАО рекомендует использовать для разработки курсов обучения инструктивную модель совершенствования учебного процесса (модель ISD -Instruction Systems Design) [1, 2]. Методология ISD позволяет установить тесную взаимосвязь между навыками и умениями, необходимыми для выполнения той или иной работы, и соответствующей программой профессиональной подготовки. Основным процессом, используемым для установления такой взаимосвязи, является анализ рабочих заданий, а в основу методологии положено компетент-ностное обучение и оценивание (competency-based training and assessment).
Компетентностный подход основывается на деятельностной теории обучения, которая была разработана А.Н. Леонтьевым, в соответствии с которой эффективное овладение знаниями возможно только через собственную деятельность субъекта обучения в этой сфере деятельности. В результате процесс обучения можно организовать таким образом, что вместо двух задач - передать знания и сформировать умения и навыки их применения - перед обучением стоит только одна: сформировать такие виды деятельности, которые с самого начала включают в себя заданную систему знаний и обеспечивают их применение в заранее предусмотренных пределах [3].
Изучение документов ИКАО приводит к необходимости уточнения терминологии, используемой в методе ISD, т.к. в издании уже упоминавшегося документа ИКАО на русском языке "competency-based training and assessment" переводится как "квалификационная система подготовки и оценки" и определяется как система подготовки и оценки, для которой характерна ориентация на результаты. Особое внимание уделяется стандартам эффективности выполнения операций, а также разработке учебного курса на основе установленных стандартов эффективности. При этом под квалификацией понимается сочетание навыков, знаний и отношения к делу, необходимых для выполнения той или иной задачи в соответствии с установленными стандартами [2]. В то же время в отечественных научных публикациях используется термин "компетентностный подход", на основе которого в настоящее время ведется разработка федеральных государственных образовательных стандартов третьего поколения. Представляется, что в данном случае целесообразно также использовать термин "компетентностный подход" и основываться на понятиях "компетенция" и "компетентность".
Компетентность по сравнению со знаниями, умениями и навыками является более широким понятием. Она включает не только когнитивную (знания) и операционально-технологическую (навыки и умения) составляющие, но и мотивационную, этическую, социальную и поведенческую. При таком подходе состав компетентности будет включать следующие компоненты [4] :
- готовность к проявлению компетентности (мотивационный аспект);
- владение знанием содержания компетентности (когнитивный аспект);
- опыт проявления компетентности в разнообразных - стандартных и нестандартных ситуациях (поведенческий аспект);
- отношение к содержанию компетентности и объекту ее приложения (ценностно-смысловой аспект, выступающий и как мотивационный);
- эмоционально-волевая регуляция процесса и результата проявления компетентности.
Разработка учебных курсов с использованием модели ISD включает три стадии:
- предварительный анализ профессиональной деятельности и особенностей контингента обучаемых;
- разработка учебного плана и учебных модулей, издание учебно-методических материалов;
- оценивание эффективности внедрения нового курса.
Не вдаваясь в детали этого процесса, реализацию которого рекомендуется осуществлять в 9 этапов, необходимо отметить, что в уже упоминавшемся документе ИКАО "Подготовка персонала" применение модели ISD рассматривается на примере разработки курса подготовки пилота в составе многочленного экипажа (свидетельство MPL - multi-crew pilot license). При этом достаточно четко определены блоки и элементы компетенций (в издании на русском языке - квалификационные блоки и элементы), которыми должен обладать пилот. Они охватывают все этапы выполнения полета, начиная с подготовки к вылету и заканчивая выполнением послеполетных операций. При этом для каждого этапа полета рассматривается управление нештатной ситуацией (manage abnormal and emergency situations), для которой выполнению соответствующих процедур обязательно должно предшествовать понимание внештатных условий (interprets the abnormal condition). Отдельным блоком выделено применение принципов управления факторами угрозы и ошибки, в котором наряду с выявлением угрозы и управлением ее факторами предусмотрено выявление ошибки, определение нежелательного состояния воздушного судна и его вывод из такого состояния.
В качестве технических средств теоретической подготовки предполагается использование процедурных тренажеров и автоматизированных обучающих систем, именуемых в англоязычных странах CBT (computer based training) и широко используемых в настоящее время для подготовки летного состава. Однако, основываясь на системном подходе к организации процесса профессиональной подготовки, новая методология неизбежно выдвигает новые требования к средствам подготовки. В частности, уже на теоретическом этапе подготовки обучаемый должен не только получать знания, но и быть готовым к их применению для решения профессиональных задач, иметь опыт их применения в стандартных и нестандартных условиях, быть мотивированным на точное выполнение рекомендуемых действий и, в то же время, иметь теоретическую основу для формирования стратегии действий в ситуациях, не предусмотренных нормативными документами. Только при таком подходе может быть обеспечен требуемый уровень компетентности, а также устранена одна из основных проблем действующей системы профессиональной подготовки летного состава - разрыв между этапами теоретической и практической (тренажерной и летной) подготовки.
Изучение возможностей СВТ, используемых в настоящее время для подготовки летного состава, позволяет сделать вывод, что эти системы не в полной мере соответствуют новым требованиям. В частности, в них недостаточно используются возможности математического моделирования, позволяющие организовать процесс обучения по принципу "что - если" ("what - if") и обеспечить для обучающегося возможность наглядного представления результатов своих действий [5].
О необходимости такого подхода свидетельствует опыт организации процесса профессиональной подготовки в некоторых авиационных учебных центрах, когда наряду с СВТ для подготовки летного состава создаются дополнительные компьютерные обучающие системы, играющие роль средств предтренажерной подготовки. Часто разработка таких систем производится на основе известной программы Microsoft Flight Simulator, хотя, по мнению специалистов, положенные в основу этой программы методы моделирования не позволяют получить достоверные результаты для всех необходимых режимов полета. Этот факт удалось выяснить в результате глубокого анализа программного обеспечения, вскрывшего явно некорректное представление аэродинамических и летных характеристик воздушных судов [6].
Перспективным направлением решения этой проблемы является разработка компьютерных систем обучения на основе данных и математических моделей, взятых с комплексных тренажеров. Такой подход, часто называемый "top down" ("сверху вниз"), используется фирмой CAE при разработке системы Simfinity, позволяющей повысить эффективность предтренажерной подготовки и разборов, проводимых после полетов на тренажере. Однако применение этого подхода для разработки СВТ и других компьютерных средств теоретического обучения усложняется тем, что структура математических моделей комплексных тренажеров не позволяет использовать их для решения частных задач.
Вместе с тем, в настоящее время системы математического моделирования, разработанные как инструменты для научных исследований, позволяют моделировать с необходимой точностью практически любые задачи летной эксплуатации [7]. Однако попытки применения этих систем для про-
фессиональной подготовки летного состава выявили целый ряд проблем, снижающих эффективность их применения в учебно-летном процессе [8, 9].
В первую очередь, это сложность настройки системы для решения конкретной учебной задачи, требующей специалистов высокого уровня, которые редко работают в учебных подразделениях, и большого времени, что часто усложняет организацию учебного процесса.
Другой проблемой является представление результатов моделирования. Во многих случаях, когда на основе моделирования обучающийся должен сформировать так называемый "образ полета", традиционные формы вывода результатов в виде таблиц или графических зависимостей неприемлемы. Необходим вывод результатов в форме, подобной той, что видит пилот в полете. Но вместе с тем необходимо предусмотреть возможность вывода дополнительной информации о параметрах полета.
Для средств теоретической и предтренажерной подготовки большое значение имеет согласованность результатов моделирования с параметрами полета на тренажере и воздушном судне. Даже небольшие расхождения, связанные с настройкой систем или недостаточным уровнем адекватности используемых математических моделей, существенно снижают эффективность обучения.
И главной проблемой остается отсутствие методики применения технических средств, разработанных на основе систем математического моделирования, в учебно-летном процессе. Именно эта проблема должна решаться в первую очередь с обязательным участием профессорско-преподавательского и летноинструкторского состава летных учебных заведений, специалистов по разработке автоматизированных обучающих систем и тренажеров и специалистов по разработке систем математического моделирования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Training. Procedures for Air Navigation Services. Doc 9868. First Edition. ICAO. 2006.
2. Подготовка персонала. Правила аэронавигационного обслуживания. Doc. 9868. Первое издание. - Международная организация гражданской авиации, 2006.
3. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний. Психологические основы. - М.: Издательство МГУ, 1984.
4. Зимняя И.А. Компетентностный подход. Каково его место в системе подходов к проблемам образования? // Высшее образование сегодня. 2006. № 8. С. 20 - 26.
5. Косачевский С.Г. Возможности применения новых информационно-образовательных технологий для совершенствования профессиональной подготовки летного состава // Научный Вестник МГТУ ГА, сер. Аэромеханика и прочность. 2006. № 97. С. 118 - 123.
6. Архипов Н.С., Кубланов М. С. Полномасштабное интерактивное анимационное моделирование динамики полета летательных аппаратов в реальном масштабе времени // Научный Вестник МГТУ ГА, сер. Аэромеханика и прочность. 1999. № 15. С. 13 - 21.
7. Кубланов М.С. Основные принципы математического моделирования динамики полета летательных аппаратов // Научный Вестник МГТУ ГА, сер. Аэромеханика и прочность. 2001. № 37. С. 11 - 15.
8. Кубланов М. С., Кузьмина Ю.Е., Ципенко В.Г. Система математического моделирования динамики полета для исследования полетных ситуаций и обучения летного состава // Безопасность полетов и человеческий фактор в авиации: Тезисы докладов VI Всесоюзной научно-практической конференции. Секция 7. - Л., 1991. С. 10 - 11.
9. Гребенкин А.В., Косачевский С.Г. Математическая модель динамики управляемого полета самолета Ту-204 в тренажерном варианте // Научный Вестник МГТУ ГА, сер. Аэромеханика и прочность. 2001. № 37. С. 16 - 19.
IMPLEMENTATION OF MATHEMATICAL MODELING METHOD IN FLIGHT PERSONNEL COMPETENCY-BASED TRAINING AND ASSESSMENT COURSE DESIGN
Kosachevskiy S.G.
The possibility of mathematical modeling implementation in CBT for civil aviation flight personnel competency-based training course design, recommended by ICAO, is represented hereto.
Сведения об авторе
Косачевский Сергей Григорьевич, 1951 г.р., окончил КИИ ГА (1975), кандидат технических наук, доцент, проректор по научной работе УВАУ ГА, автор более 70 научных работ, область научных интересов -профессиональная подготовка летного состава гражданской авиации, применение в учебном процессе новых технологий обучения и методов математического моделирования, практическая аэродинамика.
