ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ МЕТОДИЧЕСКОГО ПОСОБИЯ

ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУРЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ОПЕРАТОРОВ ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ
МАШИНЫ
Полевщиков Иван Сергеевич
аспирант кафедры ИТАС ПНИПУ, г. Пермь
E-mail: [email protected]
PECULARITIES OF ARCHITECTURE OF AUTOMATIC TRAINING
SYSTEM OF FUELLING MACHINE OPERATORS
Ivan Polevshchikov
Postgraduate student of the department of Information Technologies and Computerbased Systems, Perm National Research Polytechnic University, Perm
АННОТАЦИЯ
Статья
посвящена
перегрузочных
машин.
актуальной
проблеме
Приведено
обучения
современное
операторов
определение
автоматизированной обучающей системы (АОС). Предложена организация
автоматизированного обучения операторов перегрузочных машин с помощью
трехзвенной архитектуры и роль отдельных составляющих этой архитектуры в
процессе обучения.
ABSTRACT
The paper is devoted to the topical issue of training of fuelling machine
operators. There is given an up-to-date definition of automatic training system (ATS).
There is also proposed the organization of automatic training of fuelling machine
operators using three-tiered architecture as well as the role of specific elements of this
architecture during training process.
Ключевые слова: перегрузочная машина, профессиональное обучение,
автоматизированная обучающая система, трехзвенная архитектура.
Keywords: fuellingmachine, vocationaltraining, automatic training system,
three-tiered architecture
Проблема
обучения
операторов
перегрузочных
машин
является
актуальной, т. к. работы, связанны с перемещением грузов, востребованы во
многих отраслях экономики России, а также в сфере обороны страны, и
являются достаточно трудоемкими.
Автоматизированное
обучение
с
использованием
компьютерных
тренажеров используется при обучении специалистов во многих отраслях
экономики, где обучение на реальном оборудовании на первых этапах является
сложным, опасным, неэффективным.
В
настоящее
автоматизированных
время
на
кафедре
систем
информационных
(ИТАС)
Пермского
технологий
и
национального
исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) выполняются
научно-исследовательские работы по созданию нового класса тренажеров
операторов перегрузочных машин — компьютерных тренажеров. В рамках
данных научно-исследовательских работ достаточно детально рассмотрены
вопросы математического моделирования физических процессов [1], 3Dмоделирования [3], разработки аппаратного обеспечения [6], тестирования
знаний обучаемых [4], оценки умений и навыков обучаемых в ходе выполнения
упражнений на тренажере [5] и т. д.
Однако, как следует из сказанного выше, были рассмотрены лишь
отдельные аспекты автоматизированного обучения операторов перегрузочных
машин.
Поэтому
важной
задачей
является
построение
архитектуры
автоматизированной обучающей системы (АОС) операторов перегрузочных
машин в целом (с точки зрения современного понимания термина «АОС») и
определение функциональных возможностей, которые будут предоставлены
обучаемому и инструктору благодаря использованию данной архитектуры.
В настоящее временя под автоматизированной обучающей системой
(АОС) понимают организованный на базе ЭВМ комплекс средств технического,
лингвистического,
учебно-методического
и
программного
обеспечения,
предназначенный для диалогового учебного взаимодействия и образующий
программную
оболочку,
приспособленную
для
заполнения
учебным
материалом пользователем-непрограммистом [2].
Рассмотрим организацию обучения с помощью предложенной трехзвенной
архитектуры АОС операторов перегрузочных машин и роль отдельных
составляющих этой архитектуры в процессе обучения.
Изначально разрабатывается база данных, содержащая множество учебных
модулей. Для каждого обучаемого при прохождении учебного курса
генерируется
индивидуальная
траектория
обучения
в
зависимости
от
результатов входного контроля знаний, умений и навыков (ЗУН), предпочтений
обучаемого, его будущей специализации (крановщик, стропальщик и т. п.) и
т. п. Со временем траектория может перестраиваться, в зависимости от
результатов
обучения.
последовательность
Индивидуальная
модулей,
которые
траектория
нужно
обучения
изучить
для
—
это
овладения
компетенциями.
Автоматизированный учебный курс оператора перегрузочной машины
может быть разбит на три этапа (теоретический, практический статический и
практический
динамический),
для
каждого
из
которых
характерен
определенный тип учебных модулей.
Теоретический этап обучения состоит из теоретических модулей.
Каждый их таких модулей представляет собой некоторую новую информацию
по
изучаемой
теме,
представленную
в
виде
текста,
изображений,
видеофрагментов, и тест на проверку знаний, содержащий, как правило,
задания
закрытого
типа
и
задания
на
установление
правильной
последовательности. Цель данного этапа — получение первоначальных знаний
о перегрузочной машине и принципах работы на ней (назначение, внешний вид
и месторасположение на машине различных устройств; техника безопасности
при подготовке к перегрузочным работам и во время перегрузочных работ и
т. п.).
Практический статический этап обучения. Цель данного этапа —
получение знаний о работе как с отдельными устройствами перегрузочной
машины (например, управление пультом крановщика, включение станции
питания), так и выполнении определенных технологических операций в целом
(например, погрузка единицы груза, разгрузка единицы груза).
Практический динамический этап обучения состоит из практических
модулей, каждый из которых представляет собой выполнение определенной
упражнения с использованием имитаторов реальных органов управления
перегрузочным процессом (пультов) и 3D-графики с целью приобретения
обучаемым первоначальных умений и навыков. Упражнение соответствует
выполнению какого-либо технологического процесса на реальной машине
(например, погрузки единицы груза, разгрузки единицы груза и т. п.)
Опишем роль различных элементов трехзвенной архитектуры в процессе
обучения:
1. Сервер базы данных хранит учебные модули, результаты работы
обучаемого и т. д.
2. Сервер приложений фактически осуществляет управление процессом
обучения (формирует индивидуальную траекторию обучения; в соответствии с
траекторией предоставляет обучаемому необходимые модули из базы данных;
управляет
ходом
тестирования
знаний
обучаемого;
управляет
ходом
выполнения упражнения; анализирует результаты выполнения обучаемыми
тестов и упражнений и выдает инструктору соответствующие рекомендации).
3. Клиенты:
 Персональный компьютер (ПК) обучаемого, предназначенный для
прохождения обучаемым теоретического этапа и практического статического
этапа.
 ПК
обучаемого,
предназначенный
для
прохождения
обучаемым
практического динамического этапа. К данному персональному компьютеру
должны быть предъявлены повышенные требования для возможности создания
высокого уровня подобия синтезируемого изображения оригиналу и высокого
уровня соответствия синтезируемого звукового окружения;
 ПК инструктора обеспечивает инструментальную среду для создания
упражнений, тестовых заданий и для анализа учебного материала и
успеваемости обучаемых и т. д.
Таким образом, была предложена организация автоматизированного
обучения
операторов
перегрузочных
машин
с
помощью
трехзвенной
архитектуры и роль отдельных составляющих этой архитектуры в процессе
обучения.
Изложенные выше результаты были использованы в рамках НИР
№ 2010/293 от 19 августа 2010 г., выполняемых кафедрой ИТАС ПНИПУ для
ОАО «Мотовилихинские заводы» (г. Пермь).
Список литературы:
1.
Долгова Е.В.,
Файзрахманов Р.А.,
Курушин Д.С.,
Кротов Л.Н.,
Федоров А.Б., Хабибуллин А.Ф., Шилов В.С., Ромин Е.А., Бакунов Р.Р.,
Бикметов Р.Р., Полевщиков И.С. «Моделирование динамики перемещения
груза в компьютерном тренажере погрузочно-разгрузочного устройства /
Вестник МГОУ, серия «Физика-математика», № 2, 2012.
2.
Карпова И.П. Исследование и разработка подситемы контроля знаний в
распределенных автоматизированных обучающих системах: дис. канд. тех.
наук: 05.13.13. — М., 2002.
3.
Файзрахманов Р.А., Бакунов Р.Р., Мехоношин А.С. Создание трехмерных
моделей для системы визуализации тренажерного комплекса // Вестник
ПГТУ.
Электротехника,
информационные
технологии,
системы
управления. — 2011. — № 5. — С. 62—69.
4.
Файзрахманов Р.А., Курушин Д.С., Рустамханова Г.И., Слаутин Ю.А.,
Полевщиков И.С.
Разработка
требований
к
составлению
тестовых
вопросов для курсантов, обучающихся на тренажерном комплексе //
Вестник ПГТУ. Электротехника, информационные технологии, системы
управления. — 2011. — № 5. — С. 161—167.
5.
Файзрахманов Р.А.,
Полевщиков И.С.
Оценка
качества
выполнения
упражнений на компьютерном тренажере перегрузочной машины с
использованием нечетких множеств // «Инженерный Вестник Дона», 2012,
№ 4.
[Электронный
ресурс]
—
Режим
доступа.
—
URL:
http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4t1y2012/1265 (Доступ свободный)
— Загл. с экрана. — Яз. рус.
6.
Файзрахманов Р.А., Федоров А.Б. Разработка аппаратной части тренажера
оператора
портального
крана
//
Вестник
ПГТУ.
Электротехника,
информационные технологии, системы управления. — 2010. — № 4. —
С. 119—123.