Исторический аспект разработки обучающих систем при подготовке авиационного персонала ГА

Исторический аспект разработки обучающих систем при подготовке авиационного персонала ГА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

РЕФЕРАТ

по дисциплине «История и философия науки»

на тему: «Исторический аспект разработки обучающих систем при подготовке авиационного персонала ГА»

Выполнил

Харламов Андрей Сергеевич

Москва  2012г.

Введение

На рубеже XX и XXI веков окончательно оформился переход мировой экономики на постиндустриальный этап развития. Одним из его ключевых особенностей является отношение к знаниям. Роль новых знаний, высокая на всех этапах развития цивилизации, на современном этапе становится определяющей и лежит в основе социально- экономического развития всех передовых стран. В цивилизованном мире активно строится общество, основанное на знаниях (knowledge based society). Общепризнанным стало утверждение, что самым ценным ресурсом любой организации, учреждения, бизнес- структуры являются высокопрофессиональные кадры. Другой отличительной чертой нового времени является не только гигантский объем накопленной информации, но также интенсивно растущие темпы производства и накопления новых знаний. По оценкам экспертов общий объем знаний, накопленных человечеством, удваивается каждые пять лет. Все это радикальным образом меняет суть процесса образования: оно становится непрерывным (принцип «образование через всю жизнь»), гораздо более интенсивным и динамичным. Соответственно меняются и образовательные технологии.

В отраслях, где применяются высокие технологии, предъявляются жесткие требования к уровню квалификации специалистов, которые в ней работают. Одной из них является авиационная отрасль, где уровень подготовки персонала, эксплуатирующего технику, напрямую влияет на безопасность полетов.

В настоящее время в мире сложилась ситуация, когда для уменьшения влияния человеческого фактора на безопасность полетов, авиационные власти все более ужесточают требования к обучению авиационного персонала, тогда как авиакомпании стремятся сократить расходы на подготовку к минимуму. Одним из выходов является использование технических средств обучения авиационного персонала. Их использование позволяет повысить качество подготовки за счет использования современных компьютерных технологий и при этом снизить затраты на обучение.

Мировая и отечественная практика показывает, что в вопросах повышения уровня подготовки авиационных специалистов большую роль играют тренажеры. Однако полноразмерные тренажеры с натуральной подвижной кабиной самолета и реальным бортовым оборудованием очень дороги в изготовлении и при эксплуатации. Это делает их труднодоступными особенно для средних и мелких российских авиакомпаний, А именно, как показывает российская и мировая статистика, на долю последних приходится наибольший процент летных происшествий и катастроф. Кроме того, использование полноразмерного комплексного тренажера для получения квалификационных навыков при работе с отдельными бортовыми системами, тем более для инженерно-технического персонала, нецелесообразно.

С другой стороны, зарубежные и отечественные публикации свидетельствуют о все более активном использовании в учебных процессах компьютерных технологий, основанных в том числе на анимационных свойствах графических пакетов. Это положение относится и к учебным процессам повышения квалификации авиационного персонала.

Широкое распространение получили автоматизированные обучающие системы (АОС). Интерактивное обучение с помощью компьютеров входит в программу эксплуатационной послепродажной поддержки выпускаемых фирмами изделий высоких технологий.

История развития технических средств обучения авиационного персонала

Появление первых авиационных технических средств обучения было связано с необходимостью подготовки летчиков к полетам [1].

Важность этой задачи признавалась специалистами с самого зарождения управляемого полета. Прежде чем подвергать отважных пионеров авиации опасностям и неожиданностям, подстерегающим их в воздухе, нужно было сделать все возможное, чтобы подготовить пилотов в безопасной обстановке на земле. Неудивительно, что спустя всего несколько лет после исторического первого полета авиаконструкторы создают учебное оборудование, которое помогает им уберечь и жизни людей, и дорогую технику от риска, связанного с недостаточной подготовкой летчиков.

«У этого аэроплана нет статической устойчивости, и вы вынуждены постоянно контролировать его пространственное положение. Он неожиданно изменяет направление движения, причем совершенно произвольным образом реагирует на малейшее дуновение ветерка или тепловой поток», - так описывает пилотажные свойства самолета Kitty Hawk, построенного братьями Райт в 1903 году, Терри Куэйо, женщина-летчик, пилотирующая Боинги 757/767 и легкие самолеты. А уж она-то знает, поскольку в декабре 2003 года летала на реплике того самого исторического аэроплана, построенной к столетию первого полета. Эта оценка справедлива в отношении любого самолета, созданного в первом десятилетии прошлого века. Flyer III, созданный братьями Райт через два года после первого образца, и считающийся первым практическим самолетом, уже имел улучшенные характеристики управляемости и маневренности. Однако и этот летательный аппарат, и все прочие конструкции американских и европейских инженеров того периода были неустойчивы и требовали непрерывного вмешательства летчика в управление. «Как будто ты канатоходец на ветру, для удержания равновесия нужны точно такие же навыки», - говорит Иго Этрих, австрийский конструктор знаменитого Etrich - Rumpler Taube, первого в истории самолета, обладавшего устойчивостью.

Соответственно, катастрофы с полной потерей техники были нередким событием, причем разбивались даже опытные пилоты. В 1908 году во время приемочных испытаний упал самолет, пилотируемый Орвиллом Райтом; его пассажир, лейтенант армии США погиб, став первой жертвой управляемого полета. Знаменитый французский конструктор и авиатор Луи Блерио падал несколько раз, как и многие начинающие летчики. К началу Первой мировой войны Германия потеряла 70 пилотов, 41 из них - военные.

Неудивительно, что много изобретательности и усилий было положено на то, чтобы снизить потери. Гленн Кертис, один из американских пионеров авиации, в своей «Книге Кертиса по авиации» подводит итог этим ранним попыткам обучения летному мастерству. Например, рычаг, убранный наполовину, не позволял самолету достичь подъемной силы, необходимой для отрыва от земли. Начинающие пилоты окрестили такую технику «бреющим полетом» и учились таким образом выдерживать курс. Изменение шага винта также не давало самолету взлететь, заставляя его «подпрыгивать» не набирая высоты. Во Франции первые инструкторы подумывали о сокращении размаха крыла, чтобы удержать самолет от взлета. Так делали в летной школе French Ecole de Combat и использовали для тренировок моноплан Блерио. Однако все перечисленные способы имели один серьезный недостаток: для обучения использовалась настоящая авиационная техника, слишком дорогая, чтобы позволить курсантам ее разрушить в процессе тренировки.

авиационный персонал тренажерный война

Учебная бочка по имени Антуанетта

Кажется, решение было очевидным: необходимо сконструировать техническое средство обучения для наземной подготовки летчиков к полету. Впервые о появлении такого авиационного тренажера объявила французская компания Antoinette в 1910 году. Устройство, названное «Учебная бочка Антуанетта» в честь дочери владельца завода Джулиуса Гастамбайда, явилось результатом совместных усилий самого Гастамбайда и Леона Левассера, художника и изобретателя знаменитого двигателя (он запатентовал первый в истории V-образный восьмицилиндровый двигатель). Эти двое еще с 1903 г. занимались летательными аппаратами и их двигателями, причем далеко не всегда успешно. Однако Antoinette VII, на тот момент самый большой и тяжелый моноплан в мире, вызвал одобрение современников-авиаторов за «хорошие летные характеристики в сложных условиях полета и за присущую ему устойчивость», что делало этот самолет наиболее пригодным для обучения новичков. И, тем не менее, на счету Antoinette VII целый ряд летных происшествий. Управление этим монопланом требовало серьезных навыков. Руль направления приводился в действие педалью, а руль высоты - правым штурвалом, поперечное управление осуществлялось перекашиванием крыла с помощью левого штурвала довольно большого диаметра. Однако проворачивание колеса для бокового перемещения самолета было делом очень непростым. Говорят, что на вопрос о том, почему система управления этого самолета такая сложная, Левассер отвечал, что «летать тоже не так уж просто».

Три курсанта школы Mourmelon-le-grand, майор Клолу, майор Лаффон и лейтенант Клавенад впервые высказались в пользу обучающего аппарата, который позволил бы им развить навыки и правильные рефлексы для управления всеми рулевыми колесами самолета в нужном направлении и в нужный момент времени. По их просьбе в 1909 г. и был создан довольно странный аппарат, получивший название «Учебная бочка Antoinette». Он состоял из двух полубочонков, поставленных один на другой, и кресла пилота с двумя штурвалами по бокам для имитации управления аэропланом по тангажу и крену, венчающего это необычное сооружение. Более того, под ногами обучающегося находилась педаль руля направления, позволявшая изменять угол рыскания, а перед глазами - линия визирования для выравнивания по горизонту. Нижний полубочонок, служивший основанием этой пирамиды, был установлен на поворотную головку и находился в состоянии неустойчивого равновесия. Оператор вручную приводил «тренажер» в действие, имитируя движение по тангажу, крену и рысканию. Благодаря столь простой конструкции пилот мог удержать «самолет» в равновесии, только правильно манипулируя всеми рычагами управления. Так постепенно приобретались навыки выполнения разнообразных тонких маневров на моноплане. Позднее, уже после 1910 г. было построено еще несколько «учебных бочек». Точную копию этого «доисторического» тренажера сейчас можно увидеть в вестибюле французского учебного центра Airbus в Тулузе.

Отделяя зерна от плевел

Первые годы в истории управляемого полета стали периодом, когда разные виды воздушных соревнований быстро вошли в моду, привлекая в авиацию тысячи любопытных новичков. Теперь на самолетах летали не только инженеры-разработчики, но и энтузиасты разного толка, и цели они также преследовали самые разные. Должно быть, научиться летать, и даже побеждать в соревнованиях действительно было не так уж и сложно. «Для того чтобы получить лицензию пилота, многим хватало пяти занятий. Причем этих пяти занятий было достаточно даже для того, чтобы обыгрывать опытных авиаторов в соревнованиях», - вспоминает один из первых асов. И все же, зачастую в активе таких новоиспеченных пилотов были скорее непревзойденная смелость и немереный энтузиазм, чем прирожденные способности. Когда же вооруженные силы, наконец, заинтересовались авиацией, отношение к подготовке пилотов изменилось. Не каждому дано стать военным летчиком. С момента начала Первой мировой войны, когда желающих попасть во вновь созданные военно-воздушные силы было гораздо больше, чем требовалось, пришлось учиться отделять зерна от плевел и вводить жесткий процесс отбора добровольцев. Однако катастроф и аварий было много. Даже Манфред фон Рихтгофен, знаменитый «Красный барон», которому только с третьей попытки удалось получить лицензию пилота, разбил свой самолет при посадке. И не он один! В первые месяцы войны немцы потеряли около ста аэропланов - не в боевых действиях, а в авиационных происшествиях!

Возвращаясь в 1912 г., надо сказать, что инспекторские проверки выявили, что в 90% случаев причиной авиационных происшествий и катастроф была несостоятельность пилотов. Тогда почему же не устраивать жесткий отбор кандидатов прежде, чем их допустят к полету? Итальянский психолог Агостино Гемелли, которого почитают как отца-основателя авиационной психологии в Европе, в соавторстве с Амедео Херлицка определили человеческий фактор как основную причину всех неудач, занялись изучением психологических аспектов, провели исследование методов отбора пилотов. Эти двое ученых разработали оригинальную методику для проверки внимания, психомоторных реакций и эмоциональности кандидатов в пилоты. Результат оказался более чем успешным: количество происшествий и аварий во время тренировочных полетов сократилось с 30% до 6%. Таким образом, строгий медицинский отбор стал непреложным требованием для всех начинающих авиаторов.

Первое техническое устройство для тестирования пригодности кандидатов и, в особенности, их психологической реакции на стресс, вызываемый полетом, было сконструировано в университете Турина и построено силами Авиационного батальона вооруженных сил Италии. Его установили и ввели в действие в военной школе Vinaria Real в Турине в 1914 г. В качестве основы этого устройства использовался фюзеляж аэроплана Блерио. Устройство имитировало движение по тангажу и крену, а испытуемые, сидя в кабине с завязанными глазами, должны были распознавать эти перемещения. Второй тренажер мог воспроизводить гораздо более сложную динамику, включая движение по рысканию, и имел достаточно сложную систему управления. Пожалуй, это был следующий шаг в эволюции тренажера Блерио I, сделанный после анализа его технических характеристик и свойств. Однако тестирование способности молодых людей к пилотированию с помощью этих устройств вскоре прекратили, поскольку никаких выдающихся или хотя бы значительных результатов исследования не дали. Оба тренажера совершенно случайно сохранились в подвальном помещении Туринского университета и теперь полностью восстановлены. Вероятно, это самые первые в истории авиационные тренажеры. Еще в январе 2009 года их можно было посмотреть и потрогать в экспозиции специализированной выставки в Музее аэронавтики в итальянском городе Тренто.

Итак, все началось с учебной бочки Antoinette и тренажера Блерио, они и являются прародителями высокотехнологичных обучающих устройств сегодняшнего дня. Построенные по технологиям своего времени на основе имевшихся на тот момент научных знаний и даже с использованием инновационных подходов, эти ранние экземпляры технических средств обучения выполняли функции и задачи, хорошо знакомые и понятные сегодня всем нам. Уже не вызывают снисходительной улыбки эти странные механизмы, когда представляешь себе, как они были важны в свое время и как именно работали. Однако отбор кандидатов и выработка навыков координированного управления не были единственным предназначением авиационных тренажеров. В 1916 г. немецкий инженер сконструировал первый тренажер, позволявший имитировать «ощущения от управления самолетом», на котором проходили обучение будущие летчики Королевской Баварской авиационной дивизии. Таким образом, была доказана реализуемость самой идеи полноценной наземной подготовки к полету. В конце 20-х годов, в США, Эдвином Линком был сконструирован тренажер, получивший имя своего изобретателя[3, с. 15]. Он представлял собой деревянный фюзеляж с кабиной, раскрашенной в синий цвет, и установленный на комплекте органных мехов, которые должны были накачивать или спускать воздух для того, чтобы тренажер кренился, набирал высоту или пикировал.

Тренажеростроение в России

Волнующая и замечательная история моделирования полета в России и Советском Союзе мало известна и редко рассказывается [2]. Русские инженеры, которые конструировали первые учебные устройства во времена Первой мировой войны; множество талантливых советских инженеров, которые изобретали подобные устройства в период между двумя мировыми войнами, и которые остаются неизвестными до сих пор; наконец, комплексные тренажеры, которые советские ученые и исследователи разрабатывали во время холодной войны - только теперь постепенно все это становится достоянием гласности.

Прагматичный подход

Во время Первой мировой войны российской армии были нужны самолеты. Только самые опытные летчики допускались к обучению пилотированию. «Поскольку самолеты нельзя использовать для обучения, так как они слишком дороги, и обучение на них сопряжено с большим риском, учитесь пилотированию на земле», - таков был основной лейтмотив того времени. Именно это и было осуществлено первым русским «инструктором по обучению пилотированию».

В 1916 году русский инженер и летчик-ас Юрий Владимирович Гильшер потерпел авиационную катастрофу, приведшую к ампутации левой ступни. Не желая расставаться с авиацией, он сконструировал тренажер кабины, который позволял ему заново учиться летать с протезом - но уже на земле, где он был в безопасности. Как только он убедился в том, что снова может управлять аэропланом, Гильшер начал делать короткие полеты и вскоре смог возобновить регулярные разведывательные и боевые вылеты. В 1917 году Юрий Гильшер погиб в бою, когда его самолет был сбит. Можно было бы отмахнуться от учебного аппарата Гильшера как от устройства, придуманного эксцентричным пилотом, грезившим полетами, если бы он не предложил использовать это устройство летчикам, которые таким образом получали возможность учиться пилотированию на земле. Они учились прицеливаться и вести огонь из установленных на крыле пулеметов Льюиса, одновременно осуществляя пилотирование своих самолетов - истребителей «Ньюпорт 17». Аппарат Гильшера, вероятно, стал первым наземным стрелковым тренажером для одноместных самолетов в истории авиации.

В начале 1920-х годов, после окончания гражданской войны, в Советском Союзе началось систематическое использование тренажеров и симуляторов. Несложные, но, тем не менее, эффективные устройства помогли усовершенствовать навыки и умения стрелков в воздушном бою. В ленинградской школе, готовившей летчиков-наблюдателей, Борис Карташов сконструировал тренажер для отработки воздушной стрельбы и бомбометания, состоящий из наблюдательной деревянной платформы с простейшим указывающим вниз прибором, нацеленным на движущееся внизу полотно с нарисованной на нем картой местности и целей. В той же школе Константин Леонов изобретает экспериментальное устройство для обучения летчика-наблюдателя, заменив деревянную конструкцию кабиной французского аэроплана Vuazen III, сохранив при этом движущуюся ленту, имитирующую ландшафт. Кажется, этот тренажер был весьма эффективен, поскольку в 1925 году их было построено большое количество.

Научные изыскания

В 1920 году советское правительство основало в Москве Центральный институт труда. Его первый директор, Алексей Гастев, революционер и пионер в области научной организации труда и управления производством в СССР, объединил специалистов во всех областях знаний. Когда в 1925 в институте был создан авиационный отдел, в него вошли пилоты и другие эксперты в области авиации. Прежде тренажеры использовались практически только для того, чтобы научить пилотов выполнять боевые задачи, теперь же тренажеры стали применять в качестве дополнительного дидактического средства для обучения пилотированию. Прежде учебные устройства были в той или иной степени результатом изобретательности и инициативы группы энтузиастов, теперь же моделирование полета и авиационные тренажеры стали рассматриваться с научной точки зрения, означающей формулирование строгих научных и академических стандартов, которые и по сей день используются в технологиях моделирования в России.

После 1925 года в Центральном Институте Труда были разработаны различные обучающие устройства. Большинство из них было построено с использованием биплана У-2. Этот самолет, позже переименованный в По-2 по имени его создателя Николая Поликарпова, был наиболее часто производимым бипланом в истории; начиная с конца 1920-х годов он являлся учебным самолетом советских военно-воздушных сил. В то время в России было популярно создание учебных устройств на основе реального самолета, хотя многие из подобных решений так и не были реализованы. К примеру, в 1933 Александр Архангельский предложил своего рода «качели», которые представляли собой два крыла биплана, закрепленные на опоре и синхронно вращавшиеся вокруг нее. Другие решения были более убедительными. К примеру, симулятор Плахова образца 1935 года обучал пилотов управлению самолетом следующим образом.

Обучаемый садился в задней части установки, где он приводил в действие ручку управления и педали. Перед собой он видел управляемую при помощи кабеля миниатюрную модель биплана У-2, который точно следовал за его управляющими движениями. Тренажер Яковлева, также датируемый 1935 годом, стал первым советским тренажером, который был официально предназначен для обучения пилотов. в нем миниатюрная копия кабины была заменена полноразмерной моделью, представляющей собой стоящий на земле каркас основы кабины самолета У-2. Биплан был установлен на относительно небольшой деревянной треноге; помощники, стоящие в концах хвоста и крыла, вручную перемещали самолет по тангажу, крену и рысканию, передавая, таким образом, двигательные ощущения обучаемому. Обучающее устройство Стойлова, датированное 1936 годом, представляло собой подвешенный самолет R-1, перемещающийся между двумя мачтами и предназначенный для обучения начинающих пилотов безопасным способам приземления.

Во время Второй мировой войны, когда шла полномасштабная национальная, в том числе индустриальная мобилизация, все имеющиеся ресурсы были переданы в действующие войска. Про дальнейшее развитие наземной подготовки летчиков практически было забыто.

«Тренажерный бум» времен холодной войны

В течение первых послевоенных лет глобальная ситуация в мире резко изменилась. Прежние союзники стали если не противниками, то, по крайней мере, конкурентами в борьбе за мировое превосходство. Начавшаяся гонка вооружений привела к увеличению воздушного флота СССР, как по количеству, так и по разнообразию типов летательных аппаратов. Началось освоение новых технологий. Советские создатели тренажеров серьезно выиграли в этой ситуации, поскольку авиационные чиновники, принимающие решения, достаточно быстро поняли, что применение тренажеров приведет к общему снижению расходов на обучение.

В 1946 году в Ленинграде было создано Экспериментальное конструкторское бюро 470 специально с целью разработки авиационных тренажеров. В 1947 году был создан первый тренажер ТКЛ-47, отличающийся осредненными характеристиками винтовых самолетов конца Второй мировой войны. Тренажер состоял из кабины с 3-DOF системой подвижности и рабочего места инструктора и, в сущности, повторял конструкцию тренажера Линка начала 40-х годов. Однако производство первой партии тренажеров показало, что подобная рабочая нагрузка для ленинградского КБ оказалась слишком велика. Это стало причиной, по которой в 1948 году советское правительство в директивном порядке приняло решение передать производство ряда тренажеров Пензенскому конструкторскому бюро. В последующие годы ленинградское КБ под руководством главного конструктора П. Ефимова продолжало разрабатывать много тренажеров, среди них - выдающиеся тренажеры для самолетов Ту-22M2, MиГ-29, Як-42, МиГ-27, Ил-86 и ракет типа «Тополь» и «СС». Фактически же производство тренажеров осуществлялось в Пензе на предприятии, которое с 1950 года стало именоваться Пензенским конструкторским бюро моделирования (ПКБМ).

В 1963 году ленинградское КБ построило свои последние тренажеры, затем было переименовано в «Электроавтоматику» и перепрофилировано на другие задачи, а именно - разработки в области авиационной электроники, включающие имитирующие устройства для моделирования. ПКБМ практически стало монополистом в области производства авиационных тренажеров в СССР. Приблизительно 40 различных типов тренажеров, среди которых много так называемых «комплексных тренажеров» (российский аналог принятого в мире термина Full Flight Simulators), были разработаны в ПКБМ. В кооперации с крупным пензенским научно-производственным объединением «ЭРА» в ПКБМ cоздавались практически все тренажеры, предназначенные для обучения летчиков пилотированию. в общей сложности было произведено 2 066 тренажеров, из них 1559 были поставлены в Вооруженные Силы, остальные тренажеры для 77 различных типов летательных аппаратов предназначались для нужд гражданской авиации или экспортировались в социалистические и развивающиеся страны.

Борьба за превосходство

Российский рынок тренажеростроения как элемент военно-промышленного комплекса достиг своего расцвета во времена холодной войны. Никогда прежде авиакосмическая промышленность не имела столько возможностей, сколько в те годы политической напряженности и военной конкуренции. Это было тогда, когда экспериментальные работы достигли своего пика - не только в области обучения, но и в отношении исследований устойчивости и управляемости летательных аппаратов, автоматических режимов управления космическими ЛА, режимов управления гиперзвуковым самолетом, автоматической навигации, а так же в области исследований динамики полета и управления беспилотными ЛА. В Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ), основанном в 1918 году по инициативе и под руководством отца русской авиации Н.Е.Жуковского, начали создавать симуляторы, начиная с 1960-х годов. В институте началась разработка исследовательских стендов для поддержки проектирования и сопровождения летных испытаний практически всех советских и российских самолетов. Они использовались для того, чтобы совершенствовать «Руководства по лётной эксплуатации самолета» для гражданской авиации и «Тактические и технические требования» для военной авиации. Они также предназначались для исследований поведения самолета на критических режимах полета и методов вывода самолета из опасных ситуаций, таких как штопор, сваливание и пр. Результаты исследований использовались для совершенствования математических моделей движения самолетов, адекватно описывающих реальный полет во всем эксплуатационном диапазоне режимов полета.

Соревнование в области космических исследований обеспечило дополнительный стимул к освоению передовых технологий моделирования, как в учебных, так и в экспериментальных целях. С развитием компьютерных технологий широкое распространение получили автоматизированные обучающие системы (АОС). При использовании в теоретических курсах, они могут повысить качество обучения и снизить затраты авиакомпаний на подготовку персонала за счет возможности использования современных медиаресурсов (графические пакеты, трехмерная анимация, звук и т. д.).

Подготовка авиационного персонала в настоящее время

В настоящее время подготовка авиационного персонала проходит в сертифицированных учебных центрах и делится на теоретическое обучение, тренажерную подготовку и подготовку на воздушном судне [3].

Ядром подготовки являются технические средства обучения, которыми обладает учебный центр. Это автоматизированные обучающие системы для теоретического обучения, а для тренажерной пилотов подготовки используются[4]:

• Full Flight Simulator (FFS) - Комплексный Пилотажный тренажер;
• Flight Training Device (FTD) - Устройство летной подготовки;
• Flight Procedures Training Device (FPTD) - процедурный тренажер.

Такой подход к системе обучения позволяет переходить «от простого к сложному». После приобретения теоретических основ, с помощью АОС, начинается подготовка на процедурном тренажере, предназначенном для отработки экипажем процедур подготовки и выполнения полета. Далее, для имитации режимов работы самолёта в воздухе и на земле, используется устройство летной подготовки. Здесь возможно, но не обязательно использование системы подвижности и визуализации. Перед переходом к пилотированию воздушного судна, экипаж совершает полеты на комплексном пилотажном тренажере, который представляет собой полномасштабную копию кабины пилота самолёта. Данное устройство (рис. 5) является самым совершенным техническим средством обучения в авиации. Оно позволяет полностью имитировать все действия самолета на земле и в воздухе, как в обычных условиях, так и в нештатных ситуациях.

Для обучения инженерно-технического персонала перед практикой на самолете достаточно только теоретического обучения [5].

Методологический аспект разработки автоматизированной обучающей системы

В своем исследовании я выбрал АОС для разработки методики, подходящей для обучения авиационного персонала. В этом разделе приводится информация, содержащая общие сведения об АОС, преимущества и недостатки их использования, а также этапы разработки и стандарты типовых АОС.

Общие сведения об АОС

Автоматизированная обучающая система - это комплекс программно-технических и учебно-методических средств, обеспечивающих предоставление обучаемым изучаемого материала, проверку знаний обучаемых, интерактивное взаимодействие обучаемых и преподавателей в процессе обучения, а также предоставление обучаемым возможности самостоятельной работы по освоению изучаемого материала [6].

Одними из самых важных целей для внедрения АОС в обучение, являются:

• предоставление единообразного, качественного, учебного материала большому количеству пользователей;
• сокращение затрат на обучение.

Оптимальный путь к достижению первой цели лежит через привлечение специалистов в области создания педагогических сценариев и инструментов управления АОС.

Достижение второй цели обеспечивается за счет отказа от внешнего обучения (привлечения преподавателей) или создания собственных обучающих подразделений, а также сокращения косвенных издержек, связанных с контактным обучением (оплата командировок, проживания, аренды аудиторий).

Следующее важнейшее условие создания эффективной обучающей программы - обеспечение необходимого уровня обратной связи с обучаемым. Если в программе не предусмотрена возможность реакции на его действия, то как бы хороши ни были средства подачи материала, обучения не будет. Вы получите красивую презентацию, в лучшем случае - информационно-справочную систему, но не обучающую программу.

Средства интерактивности позволяют решить четыре задачи, обязательных для любой системы обучения:

• получить информацию об исходном уровне подготовки обучаемого;
• обеспечить возможность выбора обучаемым индивидуального маршрута прохождения учебного курса;
• предоставить обучаемому возможность повторного выполнения правильных действий и/или отказа от ошибочных;
• оценить достигнутый уровень подготовки.

Возможность совместного использования различных форм представления информации существенно повышает степень ее восприятия. При этом каждая форма имеет свои достоинства и недостатки.

По оценкам специалистов в области педагогической физиологии, эффективность различных режимов обучения распределяется следующим образом:

• чтение текстового материала - 10%;
• восприятие информации на слух - 20%;
• восприятие визуальной информации - 30%;
• сочетание визуальной и аудио информации - 50%;
• обсуждение информации с другими - 70%;
• данные, полученные на основе собственного опыта - 80%;
• объяснение учебного материала другому - 90%.

Применяя современные компьютерные технологии при разработке АОС, появляется возможность комбинирования различных форм представления информации, что дает большие возможности педагогу, разрабатывающему курс. Применительно к обучению авиационного персонала это, например, возможность проводить техническое обслуживание на компьютере с использованием трехмерной модели самолета или моделирование некоторых процедур подготовки к полету. Очень важен тот факт, что авиационные специалисты могут пользоваться системой АОС при самоподготовке дома или в командировке.

Существует три способа предоставления курса обучаемым:

• Запись курса на электронный носитель слушателю;
• Проведение занятий в классе с инструктором;
• Просмотр курса через сеть «Интернет».

Возможности и ограничения электронного обучения

Тот факт, что в электронном образовании все материалы учебного курса оцифрованы, обеспечивает целый ряд преимуществ в организации учебного процесса [7]:

• доступность курса в любой момент времени. Электронные технологии позволяют организовать обучение по принципу «24/7/365»: обучающийся может работать над курсом 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году. Для участников курса электронные задания и лекции доступны в любой момент, и обучающиеся в значительной степени самостоятельно решают в каком темпе им проходить этот курс;
• доступность курса из любой точки мира, где есть компьютер;
• широта предоставляемой информации. Находясь в среде интернет,
• обучающийся может непосредственно в процессе работы над материалом курса обратиться в любые мировые источники (ресурсы других образовательных центров, электронные библиотеки по всему миру и т.д.);
• оперативность предоставления информации. В традиционном обучении источником информации является книга, цикл обновления которой занимает месяцы, а иногда и годы. Сегодня есть целый ряд динамично развивающихся наук, в которых информация, суммированная в монографиях, устаревает уже к моменту их издания. Интернет позволяет обновлять любую информацию и обеспечивать доступ к ней для обучающихся в течение минут;
• более гибкая организация учебного процесса. В любом образовательном предмете есть разделы более простые и более сложные. Электронное обучение позволяет преподавателю сконцентрироваться на более сложных разделах курса, выложив простые фрагменты для самостоятельной проработки;
• автоматизация учебного процесса - преподавателю нет необходимости составлять множество однотипных вариантов заданий для теста и проверять результаты их исполнения: система подберет любые параметры по желанию преподавателя и осуществит проверку и сохранение результатов в журнале преподавателя;
• мультимедийность. Помимо традиционной текстовой и графической информации, электронное обучение естественным образом предполагает использование в процессе образования всех средства мультимедиа: анимации, видео, звука и цвета. Это обеспечивает наглядность преподаваемого материала и позволяет задействовать большинство механизмов восприятия человеком новой информации;
• электронные технологии обучения лучше соответствуют менталитету современной молодежи, для которой сеть интернет практически стала «второй реальностью»;
• уверенное владение современными инфокоммуникационными технологиями является одним из ключевых компетенций выпускника современного образовательного учреждения. Прохождение студентом обучения в формате электронного обучения позволяет резко повысить общую компьютерную грамотность обучающегося;
• широта и масштабность предоставляемой информации, выход на глобальные информационные ресурсы формируют у обучающегося соответствующий стиль мышления. Кроме этого, использование электронного обучения предоставляет значительно больше возможностей для самостоятельной работы студента, способствуя формированию навыков самоорганизации и рационального планирования учебного времени.

Однако электронные образовательные технологии, как и любые другие достижения прогресса, обладают и определенными недостатками. Они проистекают из понимания полноценного образования как взаимосвязанного процесса обучения и воспитания: обучение на основе компьютерных программ не способно заменить прямого общения преподавателя с учеником. Чисто электронное обучение безличностно. Позволяя широкую автоматизацию процесса обучения, оно не в состоянии учесть индивидуальные особенности интеллекта и темперамента обучающегося. Жесткая «цифровая» логика, последовательно реализованная в электронном обучении, беднее человеческой логики анализа событий и принятия решений. Зачастую правильные решения в жизни принимаются только при учете эмоциональных факторов и этических соображений, которые не программируются. И, наконец, последнее. Массовое внедрение интернет в повседневную жизнь - несомненное благо цивилизации. Однако уже сегодня, еще только на заре информатизации человечества, выявляются связанные с этим риски. Значительная часть молодежи рассматривает жизнь в сети как вторую реальность, которая в некоторых случаях превращается в реальность первую. Есть риск получить «электронное поколение» с простым механистическим мышлением, оторванное от реальной жизни. Неадекватное использование электронного обучения может способствовать развитию этих негативных тенденций.

Разумеется, сказанное выше не означает отказа от полноценного и масштабного внедрения электронных технологий. Вне всякого сомнения, они прогрессивны и необходимы. Вопрос заключается только в том, чтобы электронное образование не вытеснило традиционное образование, а интегрировалось в него. Доля электронной составляющей в образовании должна возрастать по мере повышения уровня образования в последовательности: школа → вуз → дополнительное образование. То есть в школе, когда ученик находится в стадии активного формирования, личность учителя и прямое общение с ним особенно велики и целесообразно использование только отдельных элементов электронного обучения. Напротив, дополнительное образование, получаемое зрелым, сформировавшимся человеком, может быть чисто прагматическим и реализованным полностью на электронной платформе. Вузовское образование с этой точки зрения находится посередине и допускает широкое использование электронных платформ, интегрированных в традиционные, «лицом к лицу», формам обучения.

Можно утверждать, что курс, подготовленный и реализованный талантливым, любящим свое дело, преподавателем будет всегда лучше аналогичного чисто электронного курса. С другой стороны, продуманный, хорошо подготовленный электронный курс может обеспечить более высокое качество образования, чем работа слабого преподавателя. Однако, в случае даже самого сильного преподавателя, электронные технологии предоставляют ему интегрированный набор мощных инструментов дальнейшего повышения качества реализации курса.

Электронное образование является практически идеальным для организации дистанционного (заочного) обучения, а также для организации образовательного процесса в филиалах вуза. Однако наилучшие результаты оно обеспечивает при так называемом смешанном обучении. В этом случае традиционное обучение «лицом к лицу» дополняется технологиями электронного обучения. В традиционных занятиях значительная часть времени и сил преподавателя расходуется на простую передачу обучающимся новой информации. Электронное образование позволяет переложить эту функцию на компьютер и сосредоточить основные усилия преподавателя на обсуждении более трудных моментов курса, ответам на вопросы студентов и т.д.

Стандарты АОС

Создание и развитие стандартов в области автоматизированных обучающих систем и систем дистанционного обучения позволяет не только переносить учебный контент (модули, курсы, тесты) из одной системы в другую с минимальными затратами, но и интегрировать АОС с различными корпоративными системами (системами оценки персонала, управления знаниями и др.).

В настоящее время существует несколько стандартов, используемых при создании АОС. Наиболее распространенными из них являются:

• стандарт SCORM (Sharable Content Object Reference Model - модель обмена учебными материалами), разработанный организацией ADL (Advanced Distributed Learning) по инициативе Министерства обороны США и Департамента политики в области науки и технологий США;
• спецификации консорциума Всемирного Образования IMS/GLC (Instructional Management System Global Learning Consortium);
• спецификации комитета по компьютерному обучению в авиационной промышленности AICC (Aviation Industry CBT Committee).

В основном эти нормативные документы регламентируют следующие аспекты разработки и использования АОС:

• архитектуру системы и ее взаимодействие с внешними системами;
• способы взаимодействия обучающей системы и учебных ресурсов;
• представление содержимого курсов;
• модели управления обучением;
• тестирование обучаемых (способы представления результатов, алгоритмы тестирования и т.п.);
• терминологию.

В Российской Федерации стандартизация дистанционного обучения находится в начальной стадии. На данный момент существует приказ Министерства образования и науки РФ № 137 от 06.05.2005 «Об использовании дистанционных образовательных технологий». Госдума РФ рассматривает проект поправок к закону об образовании, связанных с дистанционным обучением.

Этапы разработки АОС

Разработка качественных учебных курсов предусматривает выполнение ряда этапов, включающих:

• определение совместно с экспертами Заказчика и в соответствии с требованиями авиационных властей целей обучения и результатов, которые должны достигаться посредством использования учебного материала;
• формирование программы обучения, которая включает перечень курсов, в соответствии с целями и задачами обучения;
• разработка методических материалов курсов (содержание курсов, тестовые вопросы);
• перевод материалов на иностранные языки (при необходимости);
• разработка графической информации (статических иллюстраций, анимаций, трехмерных моделей);
• компоновка материалов в специализированной подсистеме разработки учебных курсов, поддерживающей основные стандарты в области АОС;
• тестирование курса;
• размещение курсов в АОС.

Из сказанного выше следует, что использование АОС может сильно повысить качество обучения авиационного персонала при обучении на тип самолета, при условии, что курс составляется опытным инструктором.

Перспективы развития технических средств обучения авиационного персонала

Прогресс от учебной бочки Антуанетта до современных систем подготовки авиационного персонала огромен, но точку на развитии технических обучающих средств ставить еще рано. Достижения в различных областях науки открывает большие возможности для дальнейшего усовершенствования учебного процесса. Это могут быть новые виды тренажеров или методик обучения. Но основное стремление это получение максимума знаний за минимальный промежуток времени.

Человеческая фантазия безгранична, поэтому способы обучения ограничиваются лишь нашим воображением. Может быть будет возможно, лишь на некоторое время надев специальный шлем, получить высшее образование.

«Воображение важнее знания. Познание ограничено всем, что мы сейчас знаем и понимаем, В то время как воображение охватывает весь мир, и всё, что мы когда-либо узнаем и поймём.» (Альберт Эйнштейн)

Список литературы

1. Вальтер Ф. Улльрих История авиационного тренажеростроения. Часть2. Форум, 2009. №1.
2. Вальтер Ф. Улльрих История авиационного тренажеростроения. Часть4- Россия и СССР. //Форум, 2009. №2.
3. Федеральные авиационные правила № ФАП 142 сертификация авиационных учебных центров.
4. JAR-FSTD A: Aeroplane flight simulation training devices, initial issue, 01 May 2008.
5. АТА Specification 104 Guidelines for Aircraft Maintenance Training.
6. А. К. Гультяев Разработка мультимедийных учебных курсов. // - СПб.: Учитель и ученик: КОРОНА принт, 2002.
7. А. Х. Гильмутдинов, Р. А. Ибрагимов, И. В. Цивильский Электронное образование на платформе Moodle. // Казань, КГУ, 2008.