Программные продукты и системы

В настоящее время в качестве определяющего направления развития системы образования Российской Федерации выдвигается идея превращения образования в важнейший фактор обеспечения конкурентоспособности страны. Наряду с ведущей ролью в этом процессе образовательных учреждений общего и профессионального образования большое значение придается работе системы дополнительного образования детей и молодежи, которая рассматривается как важнейшая составляющая образовательного пространства. Решение этой задачи под силу молодежным образовательным космоцентрам, которые с 2005 г. активно создаются «Центром тренажеростроения и подготовки персонала» (г. Москва) под руководством д.т.н., профессора В.Е. Шукшунова. Молодежные образовательные космоцентры вобрали в себя опыт разработки тренажерно-моделирующих комплексов различного назначения, в том числе и для подготовки космонавтов.

Главной особенностью космоцентров является то, что они реализуют обучение на основе широкого применения современных информационных технологий.

Бурное развитие информационных технологий и телекоммуникационных средств, общедоступность мировых информационных ресурсов открывают новые возможности в образовательной системе. Анализ мирового опыта показывает, что обучение в новой системе образования должно осуществляться в основном активными и интенсивными методами с учетом индивидуальных особенностей каждого обучаемого, с широким применением компьютеров, а также технологий имитационного моделирования и игр, использующих новейшие достижения науки и техники.

Применение в космоцентрах современных информационных технологий [1] обеспечивает следующие возможности:

–      использование компьютерной техники в качестве средства обучения, повышающего качество и эффективность материала и совершенствующего процесс его подачи;

–      использование новых информационных технологий как средства творческого развития обучающихся;

–      использование компьютерной техники для автоматизации процессов контроля, коррекции, тестирования и диагностики большого числа пользователей;

–      организация коммуникаций с целью передачи информации между отдельными составными частями космоцентра, а также территориально удаленными объектами для приобретения опыта проведения совместных занятий и конференций;

–      использование средств современных информационных технологий для организации интеллектуальных викторин и других мероприятий.

В качестве средства обучения, повышающего качество и эффективность доведения материала до обучающихся в космоцентрах, применяются интерактивные аудиовизуальные стереокомплексы, комплексы оборудования мультимедийных компьютерных классов, а также средства визуализации АРМ.

Интерактивный аудиовизуальный стереокомплекс предназначен для объемного отображения информации в интерактивном и автоматическом режимах показа и является универсальным средством отображения информации, позволяющим осуществлять вывод видеоинформации каналов визуализации и телевизионных каналов на экраны коллективного пользования.

Комплексы оборудования мультимедийных компьютерных классов в отличие от многих аналогичных комплексов позволяют использовать несколько визуальных каналов представления информации на базе интерактивных проекционных систем, осуществлять комбинированное представление схем, двух- и трехмерной графики, текста, видеоинформации, анимированных и других сложных изображений в процессе доведения и объяснения учебного материала, использовать электронные учебные материалы, ориентированные на представление и объяснение сложных, динамически протекающих процессов и явлений, а также обеспечить представление обучающей информации на индивидуальных пультах обучаемых, сопрягаемых с системой хранения данных и электронных учебных материалов [2].

В качестве средств визуализации АРМ используются современные компьютерные мониторы, как одиночные, так и в составе пультов контроля и управления.

Кроме того, оборудование космоцентров позволяет использовать в учебном процессе информационные ресурсы сети Интернет (программы Google Earth, Stellarium), web-камеру на Международной космической станции (МКС), специализированные образовательные сайты и т.п.

Для использования новых информационных технологий как средства творческого развития обучающихся в космоцентрах широко применяются игровые методы обучения, в том числе с применением технологии виртуальной реальности. В качестве технических средств обучения для этого применяются виртуальный тренажер МКС, виртуальный центр управления полетами, тренажеры пилотируемого транспортного космического корабля «Союз-ТМА» и поисково-спасательного вертолета, интерактивный аналог космического корабля «Восток». Специализированное ПО этих средств обеспечивает моделирование штатной логики их бортовых систем и динамических процессов движения, изучение интерьера, внешнего вида, систем, органов управления и индикации, каналов визуализации и радиосвязи, интерактивное взаимодействие с объектами интерьера и органами управления, привитие навыков пространственной ориентации внутри объекта, отработку различных операций управления и взаимодействия между членами экипажа и инструктором в штатных режимах и при аварийных ситуациях, имитацию сеансов внешней и внутренней радиосвязи.

Прежде всего применяются учебно-приклад­ные игры, воспроизводящие трудовые процессы специалистов ракетно-космической отрасли (космонавтов, работников центра управления полетами и т.п.), а также игры, развивающие интеллектуальные способности. В подобных играх, в частности, осваиваются методы принятия решений в многокритериальных задачах в условиях дефицита ресурсов, информации, времени. Игровые методы обучения развивают умения и навыки сотрудничества и взаимодействия, психологическую готовность к будущей деятельности, уверенность в себе, способствуют саморазвитию и самокоррекции личности, адаптации в коллективе. Применение игровых методов вносит в образовательный процесс развивающую и развлекательную составляющие, что значительно повышает мотивацию обучающихся к познанию и творчеству, самореализации и самоопределению.

Для автоматизации процессов контроля, коррекции, тестирования и диагностики большого числа пользователей в космоцентрах используются комплексы оборудования мультимедийных компьютерных классов, позволяющие с помощью тестовых программ осуществлять оперативную регистрацию и тестирование знаний обучаемых как непосредственно на контрольных занятиях, так и в ходе занятий других видов, а также хранение результатов тестирования в БД.

Реализация коммуникативных функций в космоцентрах возможна как между их отдельными составными частями, например, между АРМ инструктора и АРМ обучающегося, АРМ центра управления полетами и рабочими местами на тренажерах, так и с территориально удаленными объектами (в частности, с другими космоцентрами). Для этого в космоцентре развертывается интегрирующий программно-технический комплекс, включающий вычислительную сеть  космоцентра, интегрированный комплекс обмена данными и интегрированную обучающую среду.

Вычислительная сеть космоцентра интегрирует локальные вычислительные сети (ЛВС) объектов космоцентра и предусматривает наращивание объектов и выход в корпоративную сеть. Она состоит из четырех независимых гигабитных ЛВС: обмена данными между объектами космоцентра, системы цифровой связи, системы контроля и трансляции экранов, системы видеонаблюдения.

Интегрированный комплекс обмена данными предназначен для реализации режимов обмена данными между объектами космоцентра, действующими тренажерами и объектами организации, внешними объектами через сеть Интернет. В его состав входят системы видеонаблюдения, контроля и трансляции экранов, цифровой связи, а также система хранения данных.

Интегрированная обучающая среда построена как дистанционная система, обеспечивающая подготовку, хранение и предъявление учебно-методи­ческого материала, позволяющая активно использовать объемный мультимедийный контент за счет ориентации на размещение в ЛВС. Вместе с тем она может быть представлена как средство ведения персональных хранилищ иллюстративного и тестового учебно-методического материала преподавателей, обеспечивающее его предъявление в лекционном режиме, проведение оперативного тестирования (во время лекции). Интегрированная обучающая среда выполнена в виде открытого набора программных средств и представляет комплексное решение, ориентированное на обеспечение учебного процесса.

Таким образом, интегрирующий программно-технический комплекс является центральной частью, обеспечивающей информационное взаимодействие всех объектов и модулей молодежного космоцентра.

Информационные каналы данного комплекса способны передавать аудио-, видео-, управляющую и моделируемую информацию между отдельными компонентами системы в зависимости от конфигурации космоцентра.

Перечисленные средства современных информационных технологий позволяют организовать в ходе обучения в космоцентрах различные виды деятельности и мероприятия (проведение интеллектуальных викторин и конкурсов, разработка программных продуктов и учебно-методических материалов, изготовление моделей, проведение научных экспериментов и т.п.), повышающие заинтересованность обучающихся, степень удовлетворения их индивидуальных потребностей, помогающие им более полно реализовать свои возможности и стремления. Их применение делает обучение личностно-ориентированным, носящим строгую практическую направленность.

Имеющиеся в составе космоцентров программно-технические средства позволяют проводить различные виды занятий (теоретические, практические, лабораторные, исследовательские), а также тренажерную подготовку.

В космоцентрах возможно применение компьютерной техники в следующих целях:

–      поддержка занятий (компьютер использует только преподаватель в качестве средства визуализации материалов);

–      сопровождение занятий (как в качестве средства предоставления или иллюстрации материалов занятия, так и для повторения и контроля ранее изученного материала);

–      воспроизведение и моделирование различных объектов (привлечение обучающихся к работе на виртуальных и интерактивных стендах и тренажерах).

Кроме того, в обучении используются современные специализированные компьютерные программы для проведения занятий со всеми обучаемыми на компьютерах под руководством преподавателя, в том числе в сети Интернет.

Одной из главных особенностей применения компьютерных технологий в космоцентре является использование систем виртуальной реальности при проведении занятий и тренировок на действующих тренажерах космических аппаратов.

Таким образом, системные возможности образовательных космоцентров, ориентированные на широкое применение современных информационных технологий, позволяют достичь высокого качества образования и подготовки школьников и молодежи в системе дополнительного образования, обеспечить высокую степень мотивации и интереса к обучению, способствуют воспитанию высоких нравственных качеств, прежде всего патриотизма, обеспечивают осознанный выбор школьниками будущей профессии и направления дальнейшего образования.

Литература

1.     Шукшунов В.Е., Янюшкин В.В. Основы разработки образовательных космоцентров. М.: Машиностроение, 2012. 96 с.

2.     Центр тренажеростроения/Маркетинг. URL: http:// www.spacesimulatorcenter.ru/rus5.html (дата обращения: 13.03.2013).

References

1.     Shukshunov V.E., Yanyushkin V.V., Osnovy razrabotki obrazovatelnykh kosmotsentrov [Educational spase centers design principles], Moscow, Mashinostroenie, 2012.

2.     Space simulator center/Marketing, available at: http:// www.spacesimulatorcenter.ru/rus5.html (accesed 13 March 2013).