Программные продукты и системы

Береговые учебно-тренировочные средства (УТС), предназначенные для обеспечения подготовки и обучения кадров ВМФ, включают следующие основные группы: учебно-действующие образцы, тренажеры (специализированные, комплексные, тактические, оперативно-тактические) [1] и компьютерные УТС. На основе комплексирования данных групп средств создаются тренажерные комплексы. Применение передовых технологий обучения, основанных на использовании современных достижений в области математического моделирования, ПО и вычислительной техники, является наиболее эффективным, быстрым и экономически оправданным способом повышения качества обучения и подготовки кадров ВМФ. Именно таким путем идет отечественное тренажеростроение, создавая различные дидактически эффективные тренажеры и тренажерные комплексы для отработки как операторской деятельности по использованию средств вооружения и военной техники (ВВТ), так и слаженности боевых расчетов при решении различных тактических задач.

Одной из тенденций развития УТС ВМФ является стремление расширить применение разрабатываемых УТС для эффективности обучения не только на этапах формирования умений и навыков (тренажерная подготовка), но и на начальных (усвоение знаний, формирование первоначальных умений) этапах обучения специалистов ВМФ.

Компьютерные УТС

В данной статье предпринята попытка рассмотреть проблемы создания и использования компьютерных УТС, предназначенных для обеспечения теоретического и предтренажерного этапов подготовки специалистов ВМФ и получивших большое распространение в образовательных учреждениях и в системе боевой подготовки ВМФ. Особенно широко компьютерные УТС использовались по линии военно-технического сотрудничества для подготовки экипажей экспортируемых кораблей. Поставка УТС во ВМУЗ для обеспечения подготовки экипажей экспортируемых кораблей – одно из условий договоров о возмездном оказании услуг между Минобороны РФ и судостроительными предприятиями. В условиях жестких временных и ресурсных ограничений поставка учебно-действующих образцов, тренажеров или тренажерных комплексов нереализуема, поэтому в последние годы для ВМУЗ разрабатывались и поставлялись только компьютерные УТС.

Следует отметить, что единой терминологии для компьютерных УТС, предназначенных для теоретического обучения и предтренажерной подготовки, нет.

Связано это, с одной стороны, с широким спектром конструкторских подходов производителей компьютерных УТС, с различием в постановке задач и в акцентах исследования у ученых-педагогов, а с другой – с отсутствием нормативно-технической базы, государственных стандартов.

Однако на основе анализа выполненных за последние 15 лет опытно-конструкторских работ по Гособоронзаказу и по линии военно-технического сотрудничества, связанных с разработкой компьютерных УТС, условно можно распределить терминологическую базу средств на четыре уровня:

–      обучающие программы (ОП) – для самостоятельного теоретического обучения;

–      компьютерные тренажеры (симуляторы) – для обеспечения самостоятельной операторской (предтренажерной) подготовки;

–      автоматизированные системы обучения (АСО) – для обеспечения теоретического обучения;

–      компьютерные системы обучения и тренажа (КСОТ) – для обеспечения теоретического обучения и предтренажерной подготовки.

Рассмотрим их подробнее.

ОП (электронные учебники) относятся к отдельным программным средствам педагогического назначения и в основном разрабатываются профессорско-преподава­тельским составом образовательных учреждений. Они предназначены для самостоятельного изучения предмета.

ОП – это программа, выполняющая в диалоговом режиме обучение по некоторой дисциплине или по одному из ее разделов. ОП предлагает обучающемуся порции учебного материала и контрольные задания по ним в той последовательности, которую требует методика обучения, определяет последовательность выполнения контрольных заданий и указывает на характер допущенных ошибок. В зависимости от достигнутых результатов ОП выбирает дальнейшую последовательность прохождения курса в удобном для обучающегося темпе подачи материала. ОП, как правило, обладают дружественным интерфейсом [2].

Большая трудоемкость разработки ОП, широкое использование компьютерной визуализации учебного материала нередко порождают у разработчиков иллюзию высокого качества разработанных ОП. Однако существуют особенности ОП, снижающие ее эффективность:

–      обучающийся, работающий с ОП, испытывает влияние так называемого туннельного эффекта, суть которого в том, что необходимо строго следовать сценарию;

–      обучающийся, не обладающий достаточными знаниями в предметной области, не всегда может получить ответы на возникающие при изучении предложенного ему учебного материала вопросы;

–      для контроля усвояемости учебного материала в большинстве ОП лежит не смысловой, а синтаксический анализ ответов;

–      отдельные ОП по сути являются интерактивными электронными техническими руководствами (ИЭТР), только с контрольными вопросами;

–      зачастую сценарий ОП не является органичной частью апробированной методики проведения занятий по заданной учебной теме;

–      использование закрытой информации при разработке ОП накладывает жесткие ограничения на условия их применения.

ОП является дорогостоящим продуктом, особенно с применением всех возможностей техно- логии мультимедиа, а ее дидактическая эффек- тивность не всегда высокая. Вместе с тем для изучения основ информатики, алгоритмических и иностранных языков, документации и пр., то есть для усвоения открытого учебного материала не на смысловом, а только на синтаксическом уровне, созданы ОП, широко используемые в образовательном процессе при самостоятельной работе обучающихся.

Компьютерные тренажеры (симуляторы) предназначены для самостоятельной операторской (предтренажерной) подготовки по использованию конкретных образцов ВВТ. Симуляторы нашли широкое применение за рубежом, в ВМФ они используются довольно ограниченно. Эту подгруппу целесообразно рассматривать в составе группы «тренажеры».

АСО предназначены для обеспечения проведения автоматизированных учебных занятий (АУЗ) по теоретической и предтренажерной подготовке в учебных центрах ВМФ, флотов и объединений, учебных кабинетах соединений, а также во ВМУЗ.

АСО обеспечивают решение следующих задач: разработка компьютерных обучающих программ (КОП); проведение АУЗ c использованием КОП как с группами обучающихся, так и с отдельными обучающимися (под руководством преподавателя и в режиме самостоятельной подготовки); сбор, обработка, хранение и отображение результатов, полученных обучающимися в процессе проведения занятий; автоматизация планирования, учета, контроля и анализа учебного процесса.

В состав ПО АСО входят инструментальные программные средства разработки КОП, средства поддержки проведения АУЗ и базовый комплект КОП. В отдельные АСО входят программные имитаторы пультовых приборов средств ВВТ.

Средства поддержки проведения АУЗ позволяют преподавателю обеспечить индивидуальный подход к обучающемуся и предоставляют возможность оперативного воздействия на процесс обучения.

КСОТ. В современных условиях очень важна возможность объединения различных этапов подготовки специалистов (от изучения устройства, конструкции и правил технического обслуживания до привития умений и навыков эксплуатации и боевого использования средств ВВТ, а также управления кораблем и его оружием) в одной системе. Для решения данной задачи используются КСОТ [3].

КСОТ обеспечивает проведение АУЗ под руководством преподавателя (режим теоретического обучения), а также проведение одиночной и групповой тренажерной подготовки.

К функциональным подсистемам КСОТ относятся подсистема обучающего, реализованная как пост руководства обучением в составе АРМ руководителя обучения, системы отображения информации коллективного пользования, документирования и вычислительно-моделирующего комплекса, а также подсистема обучающихся, представленная рядом АРМ обучающихся (АРМО).

Таким образом, формируется традиционная архитектура педагогической системы [4].

Режим теоретического обучения функционирует аналогично АСО.

В отличие от АСО АРМО представляет собой стандартную рабочую станцию в виде компьютера с двумя-тремя мониторами (в том числе и сенсорно-чувствительным), размещенными в конструктиве с вертикальным расположением мониторов, отвечающим эргономическим требованиям, и снабженными гарнитурой для обеспечения использования аудиосредств. Функционально АРМО имеет двойное назначение: для обеспечения режима теоретической подготовки и режима тренажерной подготовки.

Основные разработки КСОТ предназначались для обеспечения подготовки экипажей экспортируемых кораблей во ВМУЗ.

Разработка КОП

Как и для компьютерных УТС, для КОП отсутствуют единая терминология и государственный стандарт на их разработку и использование (в отличие от ИЭТР).

КОП предназначена для проведения АУЗ традиционных видов под руководством педагога и представляет собой структурированный комплекс взаимосвязанных учебных данных, позволяющий формировать с использованием средств поддержки проведения АУЗ иллюстративный ряд учебного материала, обеспечивающий раскрытие заданной учебной темы и реализацию учебных целей за отведенное учебное время.

Таким образом, КОП предназначена в первую очередь для преподавателя при проведении АУЗ по теоретической подготовке в условиях учебных заведений, центров, классов. АУЗ бывают, как правило, следующих традиционных видов: лекция, практическое занятие, контрольное занятие и самостоятельная подготовка под руководством преподавателя. Обучающийся должен также иметь возможность самостоятельно работать с КОП в отведенное время на технических средствах АСО и по заданию педагога на самоподготовку. Объем КОП определяется не организационными и технологическими решениями, а условиями обеспечения раскрытия заданной учебной темы и реализации учебных целей. Время проведения АУЗ с использованием КОП должно определяться временем, отведенным на изучаемую тему учебными планами и программами.

Разработка КОП выполняется на основании сценариев. К разработке сценариев обычно привлекают преподавателей, имеющих опыт эксплуатации средств ВВТ в корабельных условиях и педагогический стаж.

Эффективность использования АСО и режима теоретического обучения КСОТ в учебном процессе определяется качеством КОП и возможностями средств поддержки проведения АУЗ.

Но именно качество создаваемых КОП, их способность обеспечить необходимую эффективность обучения вызывают все большие сомнения у преподавателей, отмечающих недостаточную дидактическую эффективность, высокую трудоемкость проведения занятий для неподготовленного педагога, необходимость разработки методик проведения занятий с использованием КОП, довольно частое несоответствие тематики и времени проведения АУЗ учебным планам и программам.

Необходимым, но недостаточным для определения качества КОП условием является компьютерная визуализация учебной информации изучаемого изделия (процесса), его составных частей (моделей): анимация, мультипликация, графическая интерпретация, фото- и видеофрагменты и др. Однако отдельные компьютерные визуализации – это, скорее, элементы красочного оформления, а не учебный материал, и только отвлекают обучающегося.

Необходимым и достаточным условием для определения качества КОП является выполнение ее целевой функции – раскрытие учебной темы и достижение учебных целей занятия за отведенное учебное время.

В условиях ограниченных ресурсов и времени на разработку качество КОП неразрывно связано с их количеством, поэтому определение оптимального перечня КОП, соотношения традиционных видов занятий и АУЗ (для каждой специальности) – задача сложная и ответственная. Изучать морские навигационные карты, мореходный инструмент, флажный семафор, светосигнальные средства и т.п. можно и нужно не за компьютером.

Особенности ИЭТР

В последние годы существенно ужесточились требования иностранных заказчиков к уровню послепродажного сопровождения экспортируемой продукции военного назначения из-за проблем, связанных с информацией, необходимой для обеспечения эксплуатации продукции, технического обслуживания и ремонта, материально-технического обеспечения, подготовки персонала и т.д.

Эффективным решением стала подготовка данной информации в виде интерактивных электронных документов (ИЭД), состав, структура и форматы представления которых должны отвечать требованиям международного стандарта (спецификации ASD S1000D).

Для подготовки разных видов ИЭД (эксплуатационной, ремонтной, процедурно-технологичес­кой, каталогов и т.д.) используются специальные комплексы программных средств («TG Builder», «Seamatica-ED»).

Наибольший интерес из электронной документации для подготовки специалистов ВМФ представляют ИЭТР, в которых должна быть отражена исчерпывающая информация об изделиях: структура, принципы работы, техническое обслуживание и ремонт, возможные неисправности, запасные части, инструкции операторам и т.д.

ИЭТР представляет собой структурированный комплекс взаимосвязанных технических данных, предназначенный для предоставления в интерактивном режиме справочной и описательной информации об эксплуатационных и ремонтных процедурах, связанных с конкретным изделием. ИЭТР включает в себя БД и электронную систему отображения, предназначенную для визуализации данных и обеспечения интерактивного взаимодействия с пользователем (ГОСТ Р 50.1.029-2001).

Все необходимые для разработки ИЭТР требования определены как в отечественных, так и в международных нормативно-технических документах (стандартах).

ИЭТР – это особый вид эксплуатационной документации на изделие, предназначенной для специалистов, осуществляющих техническое обслуживание и ремонт изделий в местах их установки как в береговых условиях, так и непосредственно на кораблях ВМФ.

Несомненно, ИЭТР можно и нужно использовать для обеспечения подготовки и обучения кадров ВМФ. ИЭТР являются важным элементом военно-учебного имущества и входят в подгруппу «учебно-методические материалы и пособия», как и любая бумажная эксплуатационная документация на ВВТ.

Главное отличие ИЭТР от КОП заключается в том, что ИЭТР используются при традиционных видах занятий, а КОП – в ходе проведения АУЗ.

Использование ИЭД (в том числе и ИЭТР) для разработки КОП существенно сокращает время и средства на разработку, улучшает качество КОП.

Проблема создания компьютерных технологий обучения

Компьютерные УТС должны являться средством создания и реализации компьютерной технологии обучения (КТО) при подготовке кадров ВМФ.

КТО – это совокупность организационных мер, дидактического обеспечения и педагогических технологий управления учебным процессом, основанных на использовании современных компьютерных систем и обеспечивающих гарантированное достижение принятого образовательного стандарта подавляющим большинством обучающихся [5].

Для КТО, как и для любой технологии, могут быть выделены цель, предмет и средства. Цель КТО – повышение эффективности обучения, сокращение сроков обучения и ресурсов на обучение специалистов. Предмет КТО – обучающиеся. Средствами КТО являются совокупность дидактических, математических, информационных, программных и технических средств, на основе которых проектируется и реализуется КТО.

Противоречия при разработке компьютерных УТС ВМФ определяют содержание проблемы создания КТО для подготовки кадров ВМФ.

В настоящее время проблема имеет несколько основных взаимосвязанных аспектов: нормативно-технический, информационный, дидактический и организационный.

Нормативно-технический аспект. Разработка компьютерных УТС для ВМФ выполняется в соответствии с ГОСТ РВ 15.203-2001. Данный стандарт распространяется на ОКР и составные части ОКР по созданию (модернизации) систем, комплексов, образцов военной техники и их составных частей, выполняемых в интересах обороноспособности и безопасности России, а особенности проектирования УТС, предназначенных для обучения (подготовки), не учитывает. Ни в одном государственном стандарте не прописаны задачи и требования к дидактическому обеспечению разработки УТС, термины и определения, общие требования к содержанию, стилю и оформлению. Поэтому головной исполнитель, исходя из своего опыта и понимания процесса, прописывает дидактические требования в своем документе «Руководящие указания по конструированию», конкретизирует требования, нормы и правила разработки КОП и методических документов.

Отсутствие нормативной базы может привести к различному толкованию у заказчика и исполнителей назначения разрабатываемых средств и ожидаемых результатов их функционирования. Проблема выпуска необходимых для разработки УТС государственных стандартов поднимается уже в течение десяти лет, но так и не решена.

Информационный аспект. Предприятия промышленности не могут иметь закрытую документацию для разработки сценариев по конкретным средствам ВВТ, если они не участвовали раньше в каких-либо работах, связанных с этими средствами ВВТ по Госзаказу или по линии военно-технического сотрудничества. Обычно вопросы поставки документации и разрешение на фотографирование образцов ВВТ на кораблях в установленном порядке решаются директивами органов военного управления.

Практика разработки УТС показала, что установленный порядок работает по-разному, поэтому данная проблема решается долго и мучительно как на уровне органов военного управления, так и на местах с командованием и компетентными органами.

Поэтому вопросы поставки в согласованные сроки необходимой документации, в том числе и ИЭД, и разрешение на фотографирование в установленном порядке образцов ВВТ на кораблях или во ВМУЗ должны быть отражены в тактико-техническом задании и договоре.

Дидактический аспект. При разработке УТС как средства КТО, помимо нормативных видов обеспечения (технического, математического, программного, информационного и др.), обязательно должны быть проработаны вопросы дидактического обеспечения:

–      выполнение квалификационных требований к специалисту;

–      реализация требований учебных планов и программ, руководящих документов;

–      определение (уточнение) перечня АУЗ (определение соотношения форм проведения занятий – автоматизированных и традиционных) и соответствие их учебным планам и программам;

–      разработка сценариев базовых КОП;

–      разработка необходимого контента (в общем случае под контентом понимаются содержание учебного курса, различные учебные материалы, пособия, методики, задания, тесты и контрольные мероприятия [6]);

–      определение дидактических требований к системе в целом и ее элементам.

Наиболее серьезный и ответственный участок – разработка сценариев КОП, которая имеет заданные объемы, требования, сроки, а также требует финансовых затрат.

До недавнего времени промышленность привлекала профессорско-преподавательский состав по договорам подряда на творческие работы по разработке сценариев КОП и сопровождению их разработки. В настоящее время такая практика запрещена. В соответствии с «Примерными нормами времени для планирования и учета труда преподавателей образовательных учреждений МО РФ» на разработку дидактических и учебно-методических материалов для проведения учебных занятий с использованием ЭВМ преподавателю отводится до 100 часов рабочего времени на двухчасовое занятие. Пользуясь данными нормами, руководство ВМУЗ в рамках военно-научного сопровождения обязывает участвовать преподавателей в разработке сценариев КОП для проектируемых АСО, а принуждение к работам никогда не приводило к хорошим результатам.

Требуется заинтересовать и найти легитимные формы привлечения педагогов ВМУЗ к разработке дидактического обеспечения (в первую очередь сценариев КОП) для компьютерных УТС.

Организационный аспект. Участниками процесса создания УТС в ходе выполнения ОКР по Гособоронзаказу со стороны заказчика являются органы военного управления ВМФ, департамент обеспечения Гособоронзаказа Минобороны РФ, департамент образования Минобороны РФ, военно-морские учебные и научно-исследовательские учреждения, осуществляющие военно-научное сопровождение, военное представительство Минобороны, со стороны исполнителя – головной исполнитель и соисполнители. Каждый из участников решает определенный круг задач, но только головной исполнитель и соисполнители в соответствии с условиями контракта несут юридическую ответственность за выполнение работ в соответствии с требованиями тактико-технического задания в установленные сроки.

Существующая организация разработки именно компьютерных УТС для теоретического обучения не определяет юридических отношений между главными создателями КТО: исполнителями работы (предприятиями промышленности) и ВМУЗ, которые обладают необходимым контентом и педагогическими кадрами.

Проблема создания КТО с использованием разрабатываемых компьютерных УТС, предназначенных для обеспечения теоретического обучения специалистов ВМФ, может быть решена только с обязательным привлечением ВМУЗ (по договору с головным исполнителем) к проектным работам по дидактическому и информационному обеспечению разработки УТС. Привлечение ВМУЗ к проектным работам должно быть отражено в соответствующих государственных стандартах.

Литература

1.     Захаров В.Л., Ильин В.А., Кушнарев А.Г. Оперативно-тактическая система ВУНЦ ВМФ. Какой ей быть? // Оборонный заказ. 2010. № 28.

2.     Дорот В., Новиков Ф. Толковый словарь современной компьютерной лексики. СПб: БХВ-Петербург, 2002.

3.     Татаринов А.А. Анализ и оценка технического уровня существующих УТС и других технических средств обучения в ВМФ РФ: сб. стат. 20 межвуз. НТК ВМИРЭ им. А.С. Попова, 2009.

4.     Довженко В.Н., Рисунков В.Б., Стручков А.М., Туровский О.М. Использование современных информационных технологий в системе подготовки кадров для ВМФ // Морской сборник. 2009. № 12.

5.     Печников А.Н., Ветров Ю.А. Проектирование и применение компьютерных технологий обучения. СПб: БГТУ «Военмех», 2003. С. 12–13.

6.     Римашевский А.А., Ильин В.А., Праводелов А.С. Компьютерные системы обучения и тренажа для военно-морских институтов // Морской сборник. 2006. № 5.

References

1.  Zakharov V.L., Ilin V.A., Kushnarev A.G.,  Oboronny zakaz [Defense order], 2010, no. 28–29.

2.  Dorot V., Novikov F.,  Tolkovy slovar sovremennoy kompyuternoy leksiki  [Modern computer lexis dictionary], SPb, BKhV-Peterburg, 2002.

3.  Tatarinov A.A.,  Sbornik  statey 20 mezhvuz.  nauch.-tekh-nich. konf.  VMIRE im. A.S. Popova  [Proc. of XX  interacademic conf. VMIRE n.a. A.S. Popova], 2009.

4.  Dovzhenko V.N., Risunkov V.B., Struchkov A.M., Turovsky O.M., Morskoy sbornik [Russian Navy], 2009, no. 12.

5.  Pechnikov A.N., Vetrov Y.A.,  Proektirovanie i primenenie kompyuternykh tekhnology obucheniya  [Engineering and applica-tion of computer training technologies], SPb, BSTU, 2003, pp. 12–13.

6.  Rimashevsky A.A., Ilin V.A., Pravodelov A.S.,  Morskoy sbornik [Russian Navy], 2006, no. 5.