CC BY
54
в котором все команды, переданные объекту, записываются в сценарий. Такой режим может использоваться преподавателем на этапе подготовки тренировки. Управляя объектами вручную, преподаватель записывает все совершаемые действия в сценарий. Затем необходимо лишь внести коррективы для условного выполнения некоторых действий, если это необходимо. Реализация такого режима при наличии продуманной командной системы не является сложной.
Важные достоинства предлагаемой формализации сценария - наглядность и возможность анализа. Вся логика поведения объекта сосредоточена в сценарии, который представлен в виде отдельных операций с формальными условиями и эффектами операций. Для сценария в любой момент можно вычислить предсказанную безусловную последовательность операций и отобразить ее в удобной форме (например, построить график предсказанного маневрирования объекта). Можно упорядочить действия различных объектов по времени и предоставить пользователю обобщенный сценарий всей тренировки.
Прозрачность и возможность контроля автоматических действий объектов позволяют в перспективе рассмотреть возможности применения методов интеллектуального планирования в тактических тренажерах. Основываясь на высокоуровневых целях (определенных преподавателем), объект может самостоятельно составлять план решения боевой задачи. Полученный при этом сценарий действий объекта будет доступен препо-
давателю. Все действия объекта станут понятными, их можно скорректировать, и они не войдут в противоречие с учебной целью конкретного занятия.
Использование предлагаемого формализованного сценария позволяет решить задачу автоматизации моделирования динамики современных боевых действий в тактических тренажерах. При этом обеспечиваются полный контроль автоматизированного поведения объектов тактической остановки и соответствие его замыслу преподавателя на учебное занятие. Формализованный сценарий предоставляет базу для внедрения в тактические тренажеры методов интеллектуального планирования. Это может существенно повысить эффективность использования тактических тренажеров в учебном процессе.
В настоящее время предлагаемый подход реализуется в рамках компонентно-ориентированной библиотеки. Библиотека предназначена для разработки вычислительно-моделирующих комплексов и постов руководства обучением тактических тренажеров для ВМФ России.
Литература
1. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих программ. - М.: Филинъ, 2003.
2. Андреев В.Ю., Базлов А.Ф. Моделирование боевых действий в тактическом тренажере. // Сб. науч. тр. - Тверь, НИИ ЦПС, 2004. - С. 104-109.
3. Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект. Современный подход. - М.: Вильямс, 2006.
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ПОДДЕРЖКИ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА
М.А. Максимов; А.Ф. Базлов; И.С. Гурьева; Л.Н. Смирнова
(НИИ «Центрпрограммсистем», г. Тверь, maksimov@pps.tver.ru)
Ключевые слова: стадии учебного процесса, программный комплекс поддержки учебного процесса, БД учебного процесса, программное обеспечение.
При рассмотрении вопросов поддержки учебного процесса в учебных центрах ВМФ России предлагается выделить три стадии - планирование, реализация, учет и контроль.
Безусловно, стадия реализации является ключевой, но ее необходимо планировать и методически обеспечивать, а итоговые результаты учитывать и контролировать для совершенствования качества учебного процесса.
На стадии планирования осуществляются разработка учебных программ, закрепление учебных занятий в группах за конкретными преподавателями и составление расписания.
На стадии реализации возможны отклонения от начальных значений состава преподавателей и аудиторного фонда. Управление сводится к минимизации потерь от этих отклонений без изменения
общего расписания. Минимизация может быть спланирована на этапе составления расписания при учете критериев устойчивости расписания к таким отклонениям.
На стадии учета и контроля делается итоговая оценка реализации учебного процесса.
Таким образом, планирование, учет и контроль учебного процесса можно рассматривать отдельно от реализации, предполагая возможные коррективы информации планирования на стадии реализации учебного процесса. Автоматизированная поддержка планирования, учета и контроля позволит улучшить показатели работы учебного отдела по организации учебного процесса:
- увеличить скорость поиска и обработки информации по преподавателям, учебным группам, аудиториям;
- повысить уровень контроля за своевременностью проведения преподавателями учебных занятий;
- усовершенствовать мониторинг расписания занятий;
- увеличить скорость и производительность формирования и получения оперативной информации и необходимых отчетных документов.
Автоматизированная поддержка управления даст возможность улучшить показатели качества обработки информации:
• освободить сотрудников учебного отдела и преподавателей циклов от рутинной работы при разработке учебных программ и составлении расписаний занятий и от работы, требующей внимания и сосредоточенности;
• сократить время на обработку и получение данных;
• сократить стоимостные затраты на обработку документов;
• повысить достоверность и точность информации, степень ее защищенности.
Информация позволяет принимать обоснованные и эффективные решения при управлении учебным процессом, но, в свою очередь, сама является объектом управления в процессе ее получения и использования.
Поэтому для автоматизированной поддержки учебного процесса предлагается разработать БД учебного процесса и программный комплекс поддержки учебного процесса, который функционально обеспечит формирование БД, планирование, учет и контроль учебного процесса.
БД учебного процесса
Основой любого управления является информация о состоянии объекта.
Поддержка управления учебным процессом заключается в оперативной корректировке информации в течение учебного процесса, например, в текущей корректировке расписания занятий.
Для автоматизированной поддержки функций по управлению учебным процессом на стадиях планирования, учета и контроля необходимо иметь сведения о дисциплинах, специальностях, циклах, формах проведения занятий, методической литературе, помещениях, преподавателях, обучаемых, учебных подразделениях (экипажах), группах, календаре учебного времени (табеле-календаре), данные об учебных программах, о расписаниях занятий, о классных журналах.
Такие данные принято представлять в виде взаимосвязанных таблиц. Табличные данные и отношения между ними следует определять реляционной структурой и хранить в реляционной БД.
Реляционная БД основана на реляционной модели данных, отображающей их в виде набора отношений, каждое из которых представляет собой подмножество декартова произведения опреде-
ленных множеств. В модели предусмотрено манипулирование указанными множествами с помощью операций реляционной алгебры или реляционного исчисления.
Реляционная модель наиболее абстрактная, она ориентирована на интересы пользователя и не несет в себе черт реального отображения на физическую память.
Существенное отличие реляционной модели от последовательного файла в том, что все столбцы в таблице с точки зрения входа предполагаются эквивалентными. Это свойство делает реляционную модель мощной и обусловливает невозможность отображения ее на память в виде последовательного массива данных.
Реляционная модель информационно избыточна на логическом уровне, но это не предполагает информационной избыточности при отображении на физическую память.
Таблицы БД можно сгруппировать следующим образом: справочные таблицы, таблицы административно-организационной группы, планирования и методического обеспечения, а также таблицы контроля учебного процесса.
В справочную группу объединяются таблицы, содержащие информацию о циклах, специальностях, дисциплинах, группах дисциплин, формах проведения занятий, помещениях, литературе, должностях преподавателей, должностях обучаемых, воинских званиях, ученых званиях или степенях, о причинах отсутствия обучаемых на занятиях.
В административно-организационную группу включаются таблицы с информацией по регистрационным данным о преподавателях и обучаемых, учебных подразделениях и группах, с информацией по табелю-календарю.
В группу планирования и методического обеспечения включаются таблицы с информацией по учебным программам, составу учебных программ, допущенным и планируемым преподавателям, используемой литературе, планируемым занятиям, с информацией о распределении учебного времени по видам занятий, с информацией по расписаниям занятий.
В группу контроля включаются таблицы с информацией из классных журналов и таблицы с информацией о проведенных учебных мероприятиях.
Программная реализация комплекса
В НИИ «Центрпрограммсистем» (г. Тверь) разработан программный комплекс поддержки учебного процесса. Программное обеспечение комплекса строится на основе единой БД, созданной разработчиками с помощью технологического программного обеспечения и средств системы управления БД. БД содержит метаданные таблиц и взаимосвязи между ними и располагается на сер-
вере, к которому имеют доступ пользователи. Заполнение БД информацией, необходимой для автоматизированной поддержки учебного процесса на стадиях планирования, учета и контроля, осуществляется с помощью программ комплекса.
Чтобы организовать планирование, учет и контроль, необходима справочная и организационно-административная информация. Для заполнения исходными данными таблиц справочной и административно-организационной информации и их корректировки разработана программа «Редактор учебного процесса». Программа обеспечивает работу со справочными таблицами учебного процесса, с преподавательским составом, работу по созданию организационно-структурных подразделений. Пользователями программы являются работники учебного отдела.
Программа «Редактор учебного процесса» обеспечивает занесение и модификацию справочной информации, информации о составе преподавателей, о прибывших на обучение в учебные подразделения, формирование групп обучаемых и табеля-календаря на учебный год, в котором отражаются учебные, выходные и праздничные дни.
При планировании учебного процесса необходимо обеспечить составление учебных программ (программ подготовки), разработку расписаний занятий, формирование методических документов и отчетных документов по планированию.
Для решения этих задач разработана программа «Планирование учебного процесса». Пользователями ее являются работники учебного отдела и преподаватели циклов. Программа «Планирование учебного процесса» обеспечивает:
• создание и модификацию учебных программ, а также основных документов по учебному процессу для каждой из сформированных групп;
• объединение учебных групп в потоки для совместного проведения занятий для оптимизации нагрузки преподавателей и загруженности помещений;
• составление и корректировку планов-графиков подготовки учебных групп на основе их программ подготовки, а также расписаний занятий для указанных учебных групп и учебных потоков на заданный календарный период;
• автоматическое формирование выписок из тематических планов на основе учебных программ и планов-графиков, а также раскладку часов по группам, которая содержит количество планируемых часов лекций, практических занятий, самостоятельной подготовки, контрольных работ, экзаменов, зачетов на каждую учебную неделю для каждой изучаемой дисциплины (программы подготовки) на основе учебных программ и планов-графиков.
Программа «Планирование учебного процесса» обеспечивает формирование следующих документов:
- учебная программа подготовки указанной группы (с учетом всех элементов);
- план-график проведения занятий указанной группы;
- расписание занятий выбранной группы на указанный календарный период;
- расписание занятий для всех или нескольких учебных групп на указанный период;
- расписание занятий цикла на указанный календарный период;
- график проведения занятий в помещении (аудитории) на указанный календарный период;
- расписание занятий преподавателей на указанный календарный период;
- учебная нагрузка указанных преподавателей на основе составленного расписания групп на указанный календарный период.
При контроле и учете учебного процесса необходимо обеспечить сохранение результатов учебных мероприятий и формирование отчетных документов по учету и контролю.
Для реализации этих задач по контролю и учету создана программа «Контроль учебного процесса». Пользователями программы являются работники учебного отдела и преподаватели циклов.
Программа «Контроль учебного процесса» обеспечивает ввод и корректировку данных о результатах проведения учебных мероприятий (сведения о посещаемости и оценках), а также формирование следующих документов: справки о подготовке учебных групп за указанный период, об успеваемости указанного обучаемого, об успеваемости указанной группы, о результатах контроля указанного обучаемого, о результатах контроля указанной группы, а также оценочную ведомость учебного подразделения и сведения об итогах подготовки учебного подразделения.
Программный комплекс поддержки учебного процесса может использоваться как автономно, так и в составе тренажерных комплексов.
Организация учебного процесса, его планирование и контроль возложены на учебные части и отделы, а управление этим процессом является одной из основных функций руководства обучением. В составе руководства обучением задействован ведущий преподавательский состав циклов.
В этих условиях для обеспечения автоматизированной поддержки функций управления учебным процессом на стадиях планирования, учета и контроля и возможной коррекции результатов планирования на стадии реализации возникла необходимость включения в вычислительную сеть тренажерных комплексов дополнительных рабочих мест для руководства обучением, отвечающих требованиям по защите информации и режимно-сти доступа.
Реализация АРМ планирования и контроля учебного процесса ведется в НИИ «Центрпро-граммсистем» (г. Тверь).
Литература 2. Метешкин К.А. Кибернетическая педагогика: теорети-
ческие основы управления образованием на базе интегриро-1. Годин В.В., Корнеев И.К. Управление информацион- ванного интеллекта. - Харьков: Междунар. славянский ун-т, ными ресурсами. - М.: ИНФРА-М, 1999. 2004. - 400 с.
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОБУЧЕНИЯ ДЛЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
А.С. Малеваный, к.в.н.; И.В. Маштарова; Н.Б. Яковлева (НИИ «Центрпрограммсистем», г. Тверь, malev@pps.tver.ru)
Ключевые слова: автоматизированная система обучения, компьютерные обучающие программы, учебно-информационные фрагменты.
Создание автоматизированных систем обучения (АСО) тесно связано с прогрессом в развитии средств вычислительной техники. В настоящее время подавляющее число АСО создается на основе применения ПЭВМ, объединенных в локальные вычислительные сети (ЛВС).
В своем становлении АСО прошли длинный путь развития как в плане обогащения новыми возможностями, предоставляемыми современными средствами вычислительной техники (СВТ), так и в совершенствовании методов и принципов обучения на основе учета специфики применения электронных средств представления информации.
В общем случае АСО - это среда, в которой автоматизированные учебные мероприятия (АУМ) реализуются как процесс функционирования единой системы, объединяющей обучающего, обучаемых и средства автоматизации.
Основное функциональное предназначение АСО - обеспечение эффективного обучения в ходе различной подготовки (теоретической, пред-тренажной и непосредственно тренажа).
В данной статье рассмотрены некоторые аспекты развития АСО для проведения мероприятий теоретической подготовки специалистов, ориентированных на групповое обучение, на основе анализа систем, разрабатываемых в НИИ «Центр-программсистем» (г. Тверь).
Для достижения целей обучения на экраны ПЭВМ выводится информация в виде текстовых (гипертекстовых), графических (статических и динамических), видео- и звуковых фрагментов, а также проводится автоматизированный контроль освоения учебного материала.
В основу разработки первых АСО для теоретической подготовки был положен подход, предполагающий проведение АУМ на базе только компьютерных обучающих программ (КОП), которые представляли собой набор информационных и служебных файлов, обеспечивающих в процессе проведения АУМ выдачу учебной информации, интерактивное управление ею, а также контроль (входной, промежуточный, выходной) в соответствии с алгоритмом, заданным разработчи-
ком сценария КОП. Разработчиком сценария являлся специалист в конкретной предметной области с достаточным педагогическим опытом (как правило, преподаватель учебного заведения).
Специальное программное обеспечение (СПО) таких систем включало в себя комплекс программ инструментальной системы конструирования обучающих программ и комплекс программ исполнения обучающих программ. Особенностью комплекса являлось то, что он наряду с разработкой (корректировкой) собственно КОП давал пользователям возможность создавать (корректировать) текстовые, графические, звуковые, гипертекстовые и анимационные фрагменты, а также модели с помощью включенных в комплекс программ соответствующих редакторов.
В состав СВТ первых АСО входили ПЭВМ общепромышленного применения, компоненты ЛВС и принтеры. Эти АСО были ориентированы на обеспечение проведения АУМ в форме самоподготовки как под руководством преподавателя, так и без его участия. Следует отметить, что подход к проведению самоподготовки на базе использования только КОП ограничивал возможности широкого использования АСО. Наиболее серьезные недостатки этого подхода связаны со следующими особенностями:
- в КОП реализуется конкретная, заданная преподавателем-сценаристом методика проведения АУМ, которая может не устраивать других преподавателей;
- КОП не обеспечивает возможность оперативного перехода к варианту проведения АУМ, выходящему за рамки описанных в сценарии, то есть для реализации этого требуется корректировка (переработка), а подчас и разработка новой КОП.
Для учебного процесса характерна постоянная корректировка содержания и порядка проведения учебных мероприятий, обусловленная тем, что уровень подготовленности обучающихся и методика подачи материала не являются постоянными, а зависят от состава группы, этапа подготовки и других факторов. Кроме того, часто возникает
