Автоматизированная обучающая система для этапа первичной летной подготовки
Содержание:
В статье рассматривается новая автоматизированная система обучения для этапа первичной летной подготовки курсантов на учебных самолетах. Приводится функциональная архитектура курса обучения, особенности реализации и опыт апробирования обучающей системы в учебных центрах ВВС.
В системе подготовки летчиков ВВС интенсификация процесса обучения особенно актуальна вследствие ее специфики и расширенного объема задач, отрабатываемых в процессе первичной летной подготовки. Решить указанную проблему с применением только традиционных средств обучения в рамках дефицита располагаемого учебного времени не представляется возможным.
В настоящее время в процесс профессиональной подготовки и переподготовки авиационных специалистов повсеместно внедряются новые средства обучения – автоматизированные системы обучения (АСО), объединяющие в себе компьютерные средства автоматизированного обучения и авиационные тренажеры различного назначения [1, 2]. Основу компьютерных средств обучения составляют автоматизированные обучающие системы (АОС), позволяющие интенсифицировать процесс обучения за счет комплексного использования различных информационных каналов при изложении учебного материала, реализации принципа интерактивности обучения и организации программы изучения с индивидуальной адаптацией курса к особенностям обучаемого [2]. При разработке и реализации этих программ используется огромный опыт и информационные ресурсы ведущих самолетостроительных компаний (ОКБ Микояна, ОКБ Сухого, ОКБ Яковлева), разработчиков тренажерной техники и программного обеспечения АОС, а также методические разработки преподавательского состава ВВУЗов ВВС.
Тем не менее, на этапе первичной летной подготовки на учебно-тренировочных самолетах АСО должным образом не применяются. Отчасти это объясняется существенными отличиями программ и методик первичной летной подготовки курсантов летного ВУЗа и программ переучивания летного состава, имеющего опыт летной эксплуатации ЛА, на конкретные типы авиатехники.
В этой связи перспективным направлением интенсификации первичного обучения является внедрение в учебный процесс летных ВУЗов и учебных центров АОС «Электронный курс упражнений учебно-летной подготовки на учебном самолете Л-39», разработанной на базе имеющегося опыта компьютеризации учебного процесса в ВВИА им. Н. Е. Жуковского1. В данной статье рассматриваются особенности функциональной архитектуры, методики применения и апробации АОС. Полученные результаты могут быть использованы для разработки АОС для самолетов различных типов.
АОС «Электронный курс упражнений учебно-летной подготовки на учебном самолете Л-39» разработана в форме «обучающей программы» (ОП). В основу структуры ОП положен действующий в настоящее время Курс учебно-летной подготовки на самолете Л-39 и методические разработки Краснодарского высшего военного авиационного училища летчиков (КВВАУЛ) в данной предметной области [3, 4].
На предпроектном этапе были определены:
- место разрабатываемой АОС в учебном процессе КВВАУЛ, учебные дисциплины и виды занятий, на которых целесообразно применение электронных учебных материалов;
- объем учебного материала и последовательность изложения учебных вопросов в ОП;
- общие требования к информационным блокам ОП – текстовым, видео-, аудио-, анимационным материалам;
- источники информации для разработки программных информационных блоков;
- перечень и содержание контрольных вопросов (в соответствии с требованиями учебных программ КВВАУЛ).
На этапе проектирования ОП были определены методы и формы автоматизированного обучения, применение которых, по нашему мнению, обеспечивает достижение поставленных дидактических целей. В качестве основной формы автоматизированного обучения при разработке обучающей программы было выбрано структурно-управляемое обучение, являющееся одной из форм реализации метода свободного автоматизированного обучения.
Выбор метода структурно-управляемого обучения обусловлен следующими причинами:
- материал Курса учебно-летной подготовки изучается курсантами на протяжении нескольких лет, поэтому ОП не может быть «привязана» к отдельной конкретной учебной дисциплине, она должна носить междисциплинарный характер;
- доступ к учебным материалам отдельных учебных дисциплин, включаемых в информационные блоки ОП, должен обеспечиваться из любой точки программы;
- ОП предполагает использоваться не как замена традиционных технических средств обучения, а как их дополнение, способствующее более глубокому усвоению изучаемых вопросов и интенсификации обучения за счет возможности выбора индивидуального плана изучения материала;
- для каждой темы, рассмотренной в ОП, предусмотрен блок контрольных вопросов, позволяющий обучаемому в режиме самоконтроля определить степень усвоения им материала темы (т.е. достижение им локальной дидактической цели) и целесообразность перехода к изучению следующей порции учебного материала. Достижение всех локальных учебных целей соответствует полному освоению обучаемым курсантом материала ОП.
Материалы предпроектного этапа и этапа проектирования явились основанием для выбора функциональной архитектуры ОП в виде многоуровневой иерархической структуры с определением на каждом уровне локальной цели обучения и ее формализацией через блоки контрольных вопросов. Для программной реализации разработанной многоуровневой иерархической структуры был выбран тип обучающей программы «электронная гипертекстовая система», эффективно реализующая идею нелинейной организации текстовой информации, при которой блоки текстового материала представлены не в линейной последовательности, а как система явно указанных возможных переходов и связей между ними [5]. Следуя этим связям, обучаемый может «читать» учебный материал в любом порядке, построив индивидуальную линейную схему изучения, адаптируя ее под свои возможности. Этим полностью обеспечивается реализация выбранной формы автоматизированного обучения - структурно-управляемого обучения.
Кроме того, современные программные средства позволяют достаточно просто реализовать механизм внешних ссылок, что позволило добавить к традиционным связям между текстовыми блоками связи текста с фото-, видео-, анимационными и звуковыми материалами. Такое комплексное информационное обеспечение учебных вопросов способствует как активации обучаемых в процессе взаимодействия с ОП, так и более глубокому усвоению учебного материала.
Реализация обучающей программы
Программно ОП выполнена в виде структурированного набора электронных страниц в «html» коде и подготовлена при помощи html-редактора Microsoft Office Front Page. Выбор такой программной реализации обусловлен требованием минимизации времени на освоение технологии работы с ОП. В настоящее время типовой интерфейс программных продуктов Microsoft знаком большинству курсантов, поэтому освоение технологии работы с программой (что подтвердили и результаты предварительных испытаний ОП) практически не вызвало затруднений у большинства обучаемых.
Использование Flash-технологии позволяет применять в гипертекстовой обучающей программе следующие эффекты: демонстрацию статических рисунков и фотографий, демонстрацию динамических изображений (двухмерная анимация), видеосюжеты и звуковые комментарии.
В соответствии со структурой курса учебно-летной подготовки ОП включает семь взаимосвязанных разделов (рис. 1):
1. Наземная подготовка.
2. Запуск и апробирование двигателя.
3. Выруливание и руление, действия на посту технического осмотра.
4. Полет по кругу.
5. Полет в зону, техника выполнения простого и сложного пилотажа.
6. Характерные ошибки при выполнении фигур пилотажа.
7. Контрольные вопросы.
Эти пункты в полном объеме соответствуют программе летной подготовки на учебном самолете Л-39.
Перед началом обучения вводится общее содержание задач курса учебно-летной подготовки.
Увеличить kosyanchuk62008-1.jpg (242кб)
Рис. 1. Учебный кадр «Содержание КУЛП»
Структурно каждый учебный кадр ОП разделен на два блока:
- в левом блоке отображается информация, представленная с помощью вышеописанной Flash-технологии;
- в правом блоке отображается гипертекстовая информация, соответствующая тексту КУЛП ВВС.
Совместное представление текстовых блоков руководящих документов летной подготовки и разработанных статических и динамических изображений, учебных видеосюжетов в одном кадре, возможность многократного повтора и свобода выбора темпа предъявления материала будут способствовать, по нашему мнению, более быстрому формированию ассоциативных связей, формирующих информационную модель полета у курсанта, глубокому проникновению в сущность изучаемых вопросов, формированию устойчивых знаний, необходимых будущему летчику.
Наполнение разделов графическими и анимационными материалами различно. Так при изучении раздела наземной подготовки рассматриваются действия летчика перед посадкой в кабину, в процессе посадки в кабину и после посадки в кабину. Изучение реакции курсантов на различные способы представления материала показало, что большинство обучаемых в процессе работы с ОП выбрало комбинацию текстовых блоков и соответствующих видеосюжетов, что наиболее полно позволяет освоить технологию выполнения наземной подготовки.
На этапе запуска и апробирования двигателя хороших результатов удалось добиться применением фотографических материалов в гипертекстовых переходах (рис. 2).
Увеличить kosyanchuk62008-2.jpg (495кб)
Рис. 2. Учебный кадр «Прогрев и опробование двигателя»
При пояснении техники полета по кругу, полета в зону и техники выполнения простого и сложного пилотажа наибольший эффект дает комбинированное использование текстового материала с фотографиями, видеосюжетами и динамическими изображениями, в сочетании с возможностями гипертекстовой электронной системы (рис. 3, 4).
Увеличить kosyanchuk62008-3.jpg (316кб)
Рис. 3. Учебный кадр «Полет от второго к третьему развороту»
Увеличить kosyanchuk62008-4.jpg (310кб)
Рис. 4. Переход из учебного кадра «Полет от второго к третьему развороту» по гиперссылке «проконтролируй выпуск шасси»
Раздел о характерных ошибках при выполнении фигур пилотажа на начальном этапе обучения позволяет проанализировать возможные последствия при выполнении фигур пилотажа и реализуется в виде анимационных фрагментов, снабженных комментариями (рис. 5).
Увеличить kosyanchuk62008-5.jpg (175кб)
Рис. 5. Учебный кадр «Характерные ошибки и отклонения при выполнении бочки»
Изучение каждой темы заканчивается контрольным опросом, реализованном в форме тест-программы.
Предварительные испытания ОП, проведенные в марте 2008 г. в КВВАУЛ и одном из учебных полков КВВАУЛ, подтвердили необходимость и целесообразность подобных АОС в учебном процессе. Обучающая программа всеми анкетируемыми воспринята как полезное дополнение к традиционным учебным материалам, которая позволяет ускорить процесс усвоения знаний и повысить глубину усвоения (создание зрительных ассоциаций, развитие пространственного представления и др. показатели). АОС позволяют курсантам получить более наглядное и точное представление как о работе с арматурой кабины и системами бортового оборудования, процедуре запуска двигателя, так и по технике выполнения элементов техники пилотирования. По мнению участников испытаний, принявших участие в анкетировании, АОС должна использоваться параллельно с традиционными средствами обучения как при изучении специальных дисциплин на 2-м и 3-м курсах, так и при наземной подготовке при выполнении упражнений на тренажере и в процессе первичной летной подготовки. Отмечено, что АОС позволяет индивидуализировать процесс обучения, будет способствовать более быстрому и глубокому усвоению учебного материала.
1. Наумов А. И., Цупренко К. В., Герасимчук Ю. Н., Задорожный А. А. Авиационные тренажеры. М.: ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского. 2006.
2. Понамаренко А. В., Василец В. М., Михайлов В. В., Наумов А. И. Оболенский Ю. Г., Пащенко О. Б., Халтобин В. М. Интеллектуальные интерактивные учебно-тренировочные комплексы. М.: филиал Воениздат. 2006.
3. Курс учебно-летной подготовки КУЛП УС ВВС – 2004.
4. Опорный конспект наземных подготовок по упражнениям КУЛП УС ВВС-2004. Краснодар: КВВАУЛ, 2006.
5. Балыкина Е. Н. Сущностные характеристики электронных учебных изданий. www.history.krsu.edu.kg.
