книги / Автоматизированное управление формированием сенсомоторных навыков у операторов технологических установок с применением компьютерных тренажеров

области и их использование для улучшения эффективности обучения на примере предметной области «Оптика». В.И. Яговкин [71] более подробно рассматривает данный аспект для освоения компетенций с использованием тренажерных комплексов.

В работах В.М. Дозорцева [32] исследуются компьютерные тренажеры для обучения операторов сложных технологических процессов, главным образом в химической и нефтехимической отраслях. Представлена методика компьютерного тренинга, основанная на когнитивной модели формирования базовых и комплексных операторских навыков. Работы В.М. Дозорцева посвящены главным образом управлению формированием навыков контроля технологического процесса, протекающего автоматически.

1.5.Применение автоматизированных обучающих систем в процессе

профессиональной подготовки операторов

Наряду с тренажерами, в процессе профессионального обучения в целом и операторов технологических процессов в частности, применяются автоматизированные обучающие системы.

Автоматизированная обучающая система (АОС) – это орга-

низованный на базе ЭВМ комплекс средств технического, лингвистического, учебно-методического и программного обеспечения, предназначенный для диалогового учебного взаимодействия и представляющий собой программную оболочку, приспособленную для заполнения учебным материалом преподавателем [12, 72].

При этом имеется в виду, что преподаватель, заполняющий оболочку учебным материалом, не является программистом, а следовательно, в АОС должны быть предусмотрены интуитивно понятные средства для заполнения учебным материалом. Применение АОС обладает следующими преимуществами по сравнению с другими средствами обучения:

– в АОС могут быть заложены знания по произвольной предметной области;

41

мыми для формирования сенсомоторных навыков. Выработка правильных реакций для управления технологической установкой – более сложный процесс и не ограничивается установлением верной последовательности готовых вариантов ответов.

Анализ уровня развития современной (отечественной и зарубежной) науки и практики позволяет сделать вывод о том, что для решения проблемы автоматизированного управления формированием профессиональных навыков (и в частности, профессиональных сенсомоторных навыков операторов технологических процессов) разработаны различные модели, методы и средства обучения.

Проведенный анализ тренажеров от крупных производителей, а также научных трудов показал, что современные тренаже-

43

3) фактически не производятся контроль формирования сенсомоторных навыков и генерация соответствующих управлений с учетом специфических особенностей данного вида навыков и деятельности оператора, требующей их применения, а именно:

–алгоритма овладения комплексом сенсомоторных навыков, основанного на итеративном процессе формирования каждого сенсомоторного навыка у будущего оператора;

–взаимосвязи множества оцениваемых показателей качества при поэтапном формировании каждого сенсомоторного навыка выполнения технологической операции (см. рис. 1.4);

–определения фактического уровня сформированности навыка при неполноте исходных данных о нормативах выполнения технологической операции;

–большого объема двигательных функций по перемещению органов управления и совмещенного во времени управления несколькими механизмами;

–сложных процессов восприятия информации с помощью органов чувств в непосредственной незакодированной форме и ее переработки для использования при управлении машиной.

Существует необходимость в создании средств обучения на основе компьютерных тренажеров, позволяющих интегрировать посредством единой АОС процессы управления освоением профессиональных знаний и навыков. Разработанные в настоящее время АОС выступают главным образом как средства управления формированием профессиональных знаний, а не сенсомоторных навыков [12].

Выполненный аналитический обзор подтверждает, что проблему создания системы автоматизированного управления формированием сенсомоторных навыков у операторов с использованием тренажерных комплексов на основе соответствующих математических моделей и методов нельзя считать решенной, что требует дальнейших научных исследований. Результаты данных исследований – разработанные модели и алгоритмы компьютерного тренажерного комплекса– представлены в следующей главе.

45

не только знаний и выполнения отдельных действий, но и сенсомоторных навыков, т.е. закрепление до автоматизма выполнения каждой технологической операции на требуемом уровне качества. Должно быть организовано управление формированием навыков таким образом, чтобы адаптировать процесс тренинга к индивидуальным характеристикам обучаемых.

5.Предусмотрена организация теоретического этапа обучения, предшествующего выполнению упражнений, где осуществляется получение знаний будущими операторами по организации технологического процесса.

6.Независимость структуры хранимых и обрабатываемых данных от конкретной тематики учебного материала.

7.Преподаватель использует графический пользовательский интерфейс для добавления и редактирования учебного материала.

Предложена структура КТК (рис. 2.1) для обучения операторов технологических установок, удовлетворяющая перечисленным выше требованиям.

В КТК, построенных по такой структуре, оцениваются не только знания и отдельные действия операторов, но и сенсомоторные навыки. Для этого используются соответствующие компоненты программного и информационного обеспечения, реализованные в подсистеме управления формированием сенсомоторных навыков АОС.

Каждое упражнение на КТК предназначено для формирования определенного профессионального сенсомоторного навыка.

КТК включает две взаимосвязанные составляющие:

1.Компьютерный тренажер, представляющий имитатор

технологического процесса. Обеспечивает физико-математическое моделирование и визуализацию работы технологической установки, взаимодействие обучаемого и технологической установки. Реализация имитатора зависит от типа технологической установки. В основе лежит онтология виртуальной среды, описывающая систему понятийиобъектов виртуального мира, связей между ними.

47

Рис. 2.1. Структура КТК для обучения операторов

2. Автоматизированная обучающая система (АОС), обеспе-

чивающая сбор и обработку данных о приобретении обучаемым профессиональных знаний и навыков, а также оболочку для установки с помощью удобного интерфейса начальных настроек процесса обучения.

В КТК с данной структурой используются два подхода к моделированию технологического процесса. Компьютерный тре-

нажер (имитатор) содержит модуль физико-математического моделирования технологической установки (моделирует перемещение исполнительного органа машины, колебания исполнительного органа, погодные условия и т.д.). АОС включает множество логико-динамических моделей (сетей Петри), описывающих расчетные и реальные последовательности действий в ходе тех-

48

нологических операций, на основе чего будет осуществляться оценка качества технологического процесса, оценка навыков и формирование советующих воздействий.

ДетальноеописаниекомпонентовКТКпредставленовтабл. 2.1.