Создание авиационных тренажеров нового поколения на основе современных информационных технологий Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

m

о

x

ф

Iг <

оз

DOI 10.7442/2071-9620-2016-8-4-108-113

УДК 378.147 ББК 74.480.26

В.А. Чернов

(Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина, г. Челябинск, Россия)

СОЗДАНИЕ АВИАЦИОННЫХ ТРЕНАЖЕРОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Развитие авиационной техники на основе новой элементной базы приводит к исключению с рабочих мест пилота и штурмана аналоговых приборов и систем. Пилотажно-на-вигационная информация, выдаваемая на многофункциональные индикаторы, не только приводит к улучшению условий труда членов экипажа, но и делает этот труд более интеллектуальным и эффективным. Анализ системы подготовки летного состава позволил определить технологию, в которой успешно сочетаются положительные стороны про-блемно-деятельностной теории обучения и поэтапного формирования знаний, навыков и умений. Важную роль в этом процессе играют специализированные авиационные тренажеры, создаваемые на основе современных информационных технологий. Описан опыт применения интеллектуальной адаптивной обучающей системы в процессе профессионального обучения (ИАОС) авиационных штурманов. Раскрыты преимущества использования ИАОС в образовательном процессе.

Ключевые слова: профессиональное обучение, тренажер, тренажерная подготовка, обучающая система, интеллектуальная адаптивная обучающая система, моделирование.

V.A. Chernov

(Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Ju.A. Gagarin, Chelyabinsk, Russia)

CREATING THE FLIGHT SIMULATORS OF NEW GENERATION BASED ON MODERN INFORMATION TECHNOLOGIES

Development of aeronautical engineering through a new element base leads to the exclusion from employment of the pilot and navigator analog devices and systems. Flight-navigational information issued on multifunction displays, not only resulted in improving the working conditions of the crew members, but also makes this work more intellectual. Analysis of trainingflight crews identified technology that successfully combines the positive aspects of the problem-simulation learning concept and the gradual formation of knowledge, skills and abilities. An important role in this process is played by the specialized aviation simulators based on modern information technologies. The experience in the application of intellectual adaptive learning system (IALS) in the process of training of air navigator is described. The benefits of the application of intellectual adaptive learning system are shown.

Keywords: system, trainer, training, simulation, flight crews, intellectual adaptive learning system.

Авиационный тренажер является важным и неотъемлемым средством наземной подготовки летного состава. Он позволяет достаточно полно моделировать деятельность члена экипажа в полете и тем самым формировать профессиональные компетенции, профессионально важные качества, в том числе и профессиональное мышление обучающегося [2; 5; 7; 9].

Проблеме подготовки летного состава к профессиональной деятельности уделяли большое внимание И.В. Агапов, С.В. Алешин, П.В. Картамышев, П. А. Корчемный [6] и другие. Их исследования рассматривают вопросы формирования умений и качеств профессиональной деятельности летного состава в процессе практической подготовки. Анализ научных источников показывает, что различные аспекты подготовки лётного состава нашли отражение в трудах А.М. Буняе-ва, Ю.В. Воронцова, А.А. Гаврикова, Е.И. Гербера, Д.В. Гандера [3], B.C. Крас-ницкого, А.И. Кадочникова [5], Л.В. Львова [7], Р.Н. Макарова, Б.Л. Покровского.

Проблеме профессиональной подготовки авиационного штурмана посвящен ряд исследований, выполненных в вузе В.П. Быковым [2], В.Н. Горяйно-вым, С.Н. Колосовым, А.Я. Лялиным, Л.В. Львовым [7], Ю.А. Панасенко, И.В. Сидоровой, А.И. Сопочкиным, Б.А. Хачемизовым, В.А. Черновым [9] и др., где рассмотрены вопросы обучения, воспитания и развития в рамках общенаучных и специальных дисциплин.

Современная концепция тренажерного обучения разрабатывалась К.К. Платоновым, Г.Т. Береговым, В.А. Понома-ренко, А.И. Нафтульевым, А.А. Вороной, Д.В. Гандером, Э.А. Козловским, Н.Н. За-царным и др., которые рассматривали его как комплексную методику различного целевого назначения.

Д.В. Гандер в своей работе «Профессиональная психопедагогика» отмечает, что тренажер позволяет повысить психофизиологические возможности и резервы человека в формировании профессио-

нального внимания, восприятия, мышления и летных навыков [3]. Концентрация внимания - это умение наиболее быстро сосредоточиваться на наиболее важных и значимых объектах с одновременным отвлечением от второстепенных [6].

В настоящее время тренажерная подготовка (Е.В. Яковлев Е.В. и К.А. Мартынов) прочно заняла одно из главных мест в системе подготовки офицеров боевого управления и летного состава ВВС. Разработка новых технических средств обучения приобретает такое же значение, как и создание самого оружия [10].

В рамках данной статьи основное внимание будет уделено понятийно-категориальному аппарату исследования, обоснованию индивидуализации обучения с помощью интеллектуальных адаптивных обучающих систем в теоретическом и методическом аспектах.

Одним из видов автоматизированных обучающих систем нового поколения являются интеллектуальные адаптивные обучающие системы (ИАОС), моделирующие работу преподавателя (инструктора практического обучения). Обучающийся получает знания в соответствии со своим уровнем усвоения пройденного материала под управлением сетевой программы, которая возлагает на себя все (часть) функции преподавателя по организации учебного материала, контроля его усвоения и диагностики ошибок обучающегося. ИАОС «настраивается» на базовый уровень подготовки обучающегося, что позволяет в полной мере реализовать принцип индивидуального подхода в обучении. Особенно актуальным данный принцип будет в условиях существенного отличия уровня базовой подготовки в учебной группе, что в современных условиях бывает довольно часто.

Обратимся к классификации адаптивных обучающих систем (АОС) по основанию выделения способа подборки очередной порции обучающей информации (ОИ): стохастические, навигационные и гибридные [1].

<и о

§ §

О X

1= ф

2 2

m х

1 о

со S

о IT

а. го

<4 S

а о

£ f

^ i

X X

н

о ^

S 2

IT <u

ГО а.

S ш

m о

го о

<и Ф = §

о о

го ч

со О

О

ш

0

1

ф

1Г

<С оз

В стохастической модели состояние обучаемого на п-ом сеансе обучения описывается вектором вероятностей незнания каждого из элементов ОИ, а очередная порция учебного материала определяется вероятностью незнания ОИ.

Навигационная модель обучающегося состоит из последовательности классов узлов (модулей). В каждом узле находится содержание, которое показывается обучающимся. Обучаемый может двигаться между узлами по связям.

Гибридная модель обучающегося объединяет в себе два предыдущих подхода, то есть выбор очередной порции ОИ зависит от вероятности незнания материала и от связей между блоками ОИ.

ИАОС с использованием современных информационных технологий должна представлять собой технологическую педагогическую систему форм и методов, способствующую интенсификации учебного процесса с учетом индивидуальных способностей и уровня базовых знаний обучающегося. При этом на нее может быть возложено решение следующих задач:

1) обеспечение эффективности проведения занятий с различным уровнем теоретической подготовки и способностей обучающихся;

2) оценка начального уровня подготовки обучающегося, контроль результатов прохождения обучения за весь период, определение пробелов в знаниях и указание оптимального пути восполнения недостающих знаний для освоения конкретной дисциплины;

3) предоставление преподавателю возможности на основе результатов анализа и обратной связи корректировать процесс обучения, варьируя формы и методы;

4) освобождение преподавателя от рутинной статистической работы;

5) повышение оперативности, объективности контроля и оценки результатов обучения;

6) формирование индивидуального пути учебной деятельности (диффе-

ренциация темпа обучения, трудности и сложности учебных заданий и т.п.);

7) повышение мотивации учения;

8) обеспечение непрерывной связи оперативного влияния преподавателя на эффективность процесса усвоения студентами новых знаний, усложнение заданий для хорошо успевающих курсантов, формирование профессиональных компетенций обучающихся;

9) развитие у обучающихся оперативного стиля мышления в условиях дефицита времени, что весьма актуально для авиационного специалиста [5; 7; 9];

10) свободное, с опережением, движение по программе обучения отлично и хорошо успевающих курсантов, которые в качестве стимула могут быть допущены для досрочной сдачи итогового экзамена по дисциплине.

По мнению командования ВВС Франции, такая система обучения позволяет в короткие сроки готовить разноуровневые и высококвалифицированные летные и командные кадры, способные успешно решать широкий круг задач, стоящих перед национальными вооруженными силами [4]. То же самое подтверждает и проведенный анализ и оценка зарубежного опыта профессионального образования и подготовки летного состава военной авиации США [8].

Основными проблемами при разработке и внедрении в образовательный процесс ИАОС, как правило, являются теоретические, методические и технические.

К аспектам методического характера относится разработка методического материала: определение типов вопросов и отбор заданий для проверки знаний; определение критериев оценки; определение связей с обеспечивающими дисциплинами и др.

К техническим аспектам относится разработка алгоритмов, обеспечивающих заданные требования к ИАОС: автоматизированный учет текущей, промежуточной и итоговой успеваемости

за период обучения; оперативное изменение преподавателем условий практического занятия; определение области недостаточности знаний обеспечивающих дисциплин, которые не позволяют успешно двигаться по программе; тестовый контроль уровня знаний; оперативное представление на рабочее место преподавателя результатов усвоения знаний обучающимися.

Целесообразность внедрения в учебный процесс ИАОС обусловлена требованиями, направленными на интенсификацию учебного процесса и эффективность индивидуального обучения.

Ныне существующие теории создания ИАОС в основном предназначены для рационализации традиционного тестирования и адаптивного контроля, основной задачей которых является использование заданий, соответствующих оптимальному уровню трудности. Данный подход обосновывается тем, что нет смысла давать трудные задания слабому курсанту, поскольку у большинства учащихся снижается учебная мотивация из-за высокой вероятности неправильного решения. Данная система создана в виде компьютерного банка заданий, упорядоченных в соответствии с интересующими характеристиками заданий.

Основной характеристикой заданий адаптивного теста является уровень его трудности, полученный опытным путем. То есть, прежде чем попасть в банк данных, каждое задание проходит эмпирическую апробацию на достаточно большом числе обучающихся.

Обучение на оптимальном уровне трудности и другие традиционные подходы к разработке ИАОС не совсем приемлемы для использования в образовательном процессе летного вуза при обучении по специальным дисциплинам. Особенностями подготовки авиационного специалиста является заведомо заданный (нормативный) результат профессиональных знаний, умений и навыков, необходимых для успешного выполнения практических полетов. Напри-

мер, специфика решения практических задач по аэронавигации заключается в том, что решение должно быть не только правильным, но и выполнено в условиях ограниченного нормативом времени. В результате решения задания итоговая оценка складывается из оценки за точность и время решения [2; 5; 7; 9].

На основании особенностей подготовки авиационного штурмана нами была разработана ИАОС, которая успешно реализована на тренажере «Рефрен-Н» [10]. ИАОС выдает задание, получает информацию о ходе обучения, анализирует, выставляет оценку обучающемуся и рекомендует оптимальные пути дальнейшего совершенствования процесса обучения с целью достижения заданного результата.

ИАОС тренажера «Рефрен-Н» позволяет управлять ходом обучения (например, оказывать помощь при навигации по учебному материалу; определять пробелы знаниях по конкретному разделу дисциплины и т.д.). Результаты всех видов и форм занятий заносятся в базу данных, где хранятся за весь период обучения в вузе. Это позволяет оперативно анализировать индивидуальные и групповые статистические данные за интересующий период обучения, своевременно и адресно воздействовать на процесс обучения [9].

Главная задача ИАОС заключается в коррекции хода обучения, т.е. настройке её под конкретного обучающегося в зависимости от индивидуального уровня его знаний, в соответствии с которым корректируется работа обучающей программы и ход познавательной деятельности обучающегося. Обучающиеся с уровнем подготовки «хорошо» и «отлично» получают допуск к изучению нового материала, а для слабоуспевающих формируется индивидуальная траектория обучения исходя из фактического уровня усвоения знаний по изучаемой, либо связанным с ней предшествующими дисциплинами [10].

В результате использования в образовательном процессе ИАОС у обу-

ф о

§ §

^ I

О X

1= ф

2 2

ш ^

1 о

со ^

о ^

а. го

<ч ^

а о

£ 1

X X

1 I

о ^

:! ф

ГО а

^ со

со о

го о ф ф

= § I

о о

го ч

СО

о

о

чающихся формируются определенные знания, умения и навыки. Он сам имеет возможность наглядно видеть собственные пробелы в знаниях в режиме актуального времени, может восполнять пробелы и проверять степень усвоения знаний, а также получать новые с учетом усвоенного материала по изучаемой дисциплине или предшествующим ей.

Мы полагаем, что предлагаемая модель ИАОС, интегрированная в систему обучения летного вуза, представляет большой интерес для ее практической реализации. Означенная модель обладает значительным потенциалом развития оперативного стиля мышления обучающихся в условиях дефицита времени. Она может стать теоретической основой одной из самых эффективных и востребованных технологий в будущем, а также перспективным направлением современного инновационного обучения. Библиографический список:

1. Дауренбеков К.К., Ретинская И.В., Шотиди К.Х. Адаптивная обучающая система по термодинамике // Телематика 2007: труды XV Всероссийской научно-методической конференции. -СПб.: 2007. С. 168-169.

2. Быков В.П. Формирование базовых профессиональных умений курсантов вуза в период лётной практики: автореф. дис. ... канд. пед. наук. - Екатеринбург: РГППУ, 2011. - 27 с.

3. Гандер Д.В. Профессиональная психопедагогика. - М.: Воентехиниздат, 2007. - 336 с.

4. Гордеев В.В. Реорганизация системы подготовки пилотов боевой авиации ВВС Франции // Зарубежное военное обозрение. - 2007. - № 8. С. 41-50.

5. Кадочников А.И. Формирование навигаторской компетентности курсантов в процессе тренажорной подготовки: автореф. дис. ... канд. пед. наук. - Челябинск: ЧГПУ, 2009. - 27 с.

6. Корчемный П.А. Психология летного обучения. - М.: Воениздат, 1986. - 136 с.

7. Львов Л.В. Дидактические условия формирования умений профессиональной деятельности курсантов военного авиационного института в процессе тренажной подготовки: дис. ... канд. пед. наук. - Челябинск: ЧелГУ, - 2002. - 188 с.

8. Стрелецкий А.Н. Система подготовки офицерских кадров в США // Зарубежное военное обозрение. - 2008. -№ 12. С. 16-21.

9. Чернов В.А. Совершенствование педагогической системы подготовки штурманского состава в военном авиационном институте на базе современных автоматизированных обучающих комплексов: дис. ... к.п.н. - Челябинск: ЧГПУ, 2001.-201 с.

10. Яковлев Е.В., Мартынов К.А. Эффективное использование учебно-материально-технической базы в целях качественной подготовки офицеров боевого управления // Военный научно-практический вестник. - 2016. С. 162-164.

Поступила 14.12.16

Об авторе:

Чернов Валентин Александрович, профессор кафедры самолетовождения, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» филиал в г. Челябинске (Россия, г. Челябинск, ул. Героя России Молодова д. 2), кандидат педагогических наук, [email protected]

о

£ Для цитирования: Чернов В.А. Создание авиационных тренажеров нового поколения на основе современных информационных технологий // Современная высшая школа: инно-^ вационный аспект. - 2016. - Т. 8. - № 4. С. 108-113. DOI: 10.7442/2071-9620-2016-8-4-108-113

References:

1. Ourenbekov K.K., Retinskaya IV., Spotidi K.H. Adaptive learning system on thermodynamics // Telematics 2007: XV All-Russian Scientific Conference. - SPb.: 2007. P. 168-169.

2. Bykov V.P. Formation of basic professional skills of high school students during the practice of Flight. Doct. Diss. - Ekaterinburg: RGPPU, 2011. - 27 p.

3. Gander D.V. Professional psychopedagogy. - M.: Voentehinizdat, 2007. - 336 p.

4. Gordeev V.V. The reorganization of the system of training of pilots of combat aircraft Air France // Zarubezhnoe voennoe obozrenie. - 2007. - № 8. P. 41-50.

5. Kadochnikov A.I. Formation nautical competence of cadets in the course of simulator training. Doct. Diss. - Chelyabinsk: Chelyabinsk State Pedagogical University, 2009. - 27 p.

6. Korchemnyj P.A Psychology of Flight Training. - M.: Voenizdat, 1986. - 136 p.

7. Lvov L.V. Didactic conditions of formation of abilities of professional work of cadets in military aviation institute in the process of simulator training. Doct. Diss. - Chelyabinsk: CSU, 2002. - 188 p.

8. Streleckij A.N. The system of training of officer cadres in the USA // Zarubezhnoe voennoe obozrenie. - 2008. - № 12. P. 16-21.

9. Chernov V.A. Improving teacher training system of navigator ended in military aviation institute on the basis of today's automated learning systems. Doct. Diss. - Chelyabinsk: Chelyabinsk State Pedagogical University, 2001. - 201 p.

10. Yakovlev E.V., Martynov K.A. Effective use of training and logistics base for quality training of combat control officers // Voennyj nauchno-prakticheskij vestnik. - 2016. - P. 162-164.

About the author:

Chernov Valentin Aleksandrovich, Professor, Department of Air Pilotage, Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Ju.A. Gagarin, Chelyabinsk branch (Chelyabinsk, Russia), Candidate of Sciences (Education), [email protected]

For citation: Chernov V.A. Creating the flight simulators of new generation based on modern information technologies // Contemporary Higher Education: Innovative Aspects. -2016. - Vol. 8. - No. 4. P. 108-113. DOI: 10.7442/2071-9620-2016-8-4-108-113

CD О

§ §

ii X

О X

1= CD

2 2

m ^

§ ^

1 о

CD S

О IT

a CO

<4 s

a о

£ f ? i

X ><

II

0 a

s 1

IT CD

CO a

s m

m о

со О

ф CD

1 | s 8

со О