Создание авиационных тренажеров нового поколения на основе современных информационных технологий

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. Горяйновым, 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, ГТ. Береговым, В.А. Пономаренко, 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].

Создание авиационных тренажеров нового поколения на основе современных информационных технологий

В.А. Чернов

В стохастической модели состояние обучаемого на n-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-

Создание авиационных тренажеров нового поколения на основе современных информационных технологий

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.