CC BY
77
333^>- Аграрный вестник Урала № 12-1 (91), 2011 г.-<^£^%щ^=-
__________________Образование^^^Р
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРЕНАЖЕРОВ С МУЛЬТИМЕДИЙНЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
В. Б. ДРОЗДОВ, профессор,
А. Н. ЗЕЛЕНИН,
заведующий кафедрой сельскохозяйственных машин,
Уральская ГСХА 620075, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, д. 42
Ключевыеслова:тренажер, мультимедийныетехнологии, сельскохозяйственные машины, агроинженерия. Keywords: a simulator, multimedia technologies, agricultural machines, agro engineering.
На кафедре СХМ начиная с 1996 г. применяется в учебной и научной работе компьютерная и видеотехника.
На кафедре разработан мультимедйный комплекс, состоящий из следующих составных элементов:
— разработанные на кафедре компьютерные программы для выполнения научных исследований и проведения лабораторно-практических занятий;
— компьютерные программы для обучения и тестирования знаний по машинам для сельскохозяйственного производства;
— компьютерные программы, позволяющие в игровой форме изучить основы сельскохозяйственного производства;
— видеофильмы по новой сельскохозяйственной технике, дающие возможность студентам ознакомиться с передовыми образцами отечественного и зарубежного производства;
— учебные видеофильмы, переведенные в видеоформат с кинопленки силами сотрудников кафедры;
— оригинальные, созданные на кафедре СХМ, муль-тмедийные фильмы, посвященные передовым инновационным технологиям в сельском хозяйстве;
— ряд компьютерных программ и мультимедийных фильмов для других подразделений нашей академии.
В настоящий момент осуществляется внедрение в учебный процесс тренажеров и симуляторов, имитирующих работу сельскохозяйственных агрегатов. Это дает возможность значительно расширить возможности приобретения студентами умений и навыков при работе с современной сельскохозяйственной техникой.
Не секрет, что использование реальный устройств, демонстрирующих работу агрегатов в сельскохозяйственном производстве, крайне ограничено по самым различным причинам.
Экономические причины. Стоимость реального шлейфа машин не сопоставима с финансовыми возможностями учебного заведения.
Инновационные причины. Технологии постоянной меняются и применяемая техника быстро устаревает.
Организационные причины. Весь шлейф машин, в виду их достаточной габаритности, расположить в близости от студентов также вызывает затруднения.
Образовательные причины. Далеко не все процессы, происходящие в сельскохозяйственном агрегате, можно наглядно продемонстрировать студентам.
Поэтому современные тенденции развития инновационных технологий в агроинженерии заставляют преподавателя внедрять электронные и, в дальнейшем развитии, мультимедийные способы обучения.
Таким образом, использование мультимедийного комплекса и, в частности, программ, имитирующих конструкцию и работу сельскохозяйственных агрегатов, позволяет:
— снизить затраты при изучении сельскохозяйственных машин по всему комплексу сельскохозяйственного производства;
— изучать самые современные технические решения, применяемые в агротехнологиях;
— все виды машин располагаются в непосредственной близости от обучаемого;
— объяснять практически все процессы, которые происходят внутри сельскохозяйственных агрегатов, даже такие, которые на реальных установках наблюдать фактически невозможно.
Примером такого симулятора может быть тренажер, показывающей работу по заготовке прессованного сена. Демонстрация работы пресс-подборщика на реальной машине, особенно в прессовальной камере, вызывает затруднения и с точки зрения техники безопасности из-за опасности травмирования, и с точки зрения временных позиций, т. к. изучение темы осуществляется студентами в зимний период, когда полевые работы закончены.
При применении же мультимедийного комплекса данные затруднения являются преодолимыми.
Кроме того, имеется возможность наблюдать за осуществлением технологического сельскохозяйственного процесса с различных точек — в качестве механизатора из кабины, снаружи в качестве стороннего наблюдателя, с высоты «птичьего полета» и т. д., что дает более объективную картину работы машины.
Современные компьютерные приспособления также добавляют реалистичности в процесс демонстрации возможностей агрегатов. Это и объемное, так называемое, 3D изображение в динамике, это и манипулятор, снабженный рулем, рычагом переключения передач и педалями.
Подводя итог, можно отметить, что активное применение мультимедийных обучающих систем (компьютерных тренажеров) в учебном процессе обусловлено тем, что они обеспечивают более глубокую индивидуализацию обучения, создают условия для самостоятельной проработки учебного материала и эффективной реализации современных методических и дидактических подходов.
Мультимедийная обучающая система (компьютерный тренажер) — компьютерная программа, симулятор, предназначенный для обучения и проверки знаний в диалоговом режиме, в котором широко применяются современные средства компьютерного дизайна
и мультимедийные технологии. В такой системе материал для изучения представлен в виде разделов, снабженных рисунками, видеофрагментами, фотографиями, схемами, чертежами.
Компьютерные тренажеры позволяют оптимизировать деятельность студента за счет подготовки специалистов высокого уровня.
Имеющийся на кафедре сельскохозяйственных машин мультимедийный комплекс и мультимедийные обучающие системы (компьютерные тренажеры) строятся по определенным принципам: весь изучаемый материал разбит на хорошо структурированные разделы, в построении учебного материала огромное значение имеет создание моделей реальных объектов, которые позволяют как бы проникнуть внутрь объекта, понять основы и суть происходящих процессов, вскрыть внутренние закономерности.
Мультимедийные обучающие системы (компьютерные тренажеры) состоят из следующих разделов.
Конструкция узлов и агрегатов технологического сельскохозяйственного оборудования.
Раздел включает:
— 3-мерную графическую модель агрегата, с демонстрацией строения основных узлов и показом их технических характеристик;
— информацию по параметрам агрегата.
Назначение раздела — получение и закрепление
знаний по устройству оборудования.
Устройство и эксплуатация органов управления.
Раздел включает:
— виртуальную модель органов управления агрегатом;
— виртуальную модель работы оборудования, максимально приближенную к реальности (при демонстрации учитывается логика работы механизмов, технические характеристики оборудования);
— видеоматериалы, отражающие действия пользователя (видео отражается в режиме реального времени и позволяет пользователю наглядно продемонстрировать поведение агрегата в зависимости от действий оператора).
Назначение раздела — получение и закрепление навыков работы с пультом управления агрегатом.
Работа в технологическом процессе.
Раздел включает:
— виртуальную модель технологического процесса, учитывающую качество и количество сырья и материалов, состояние оборудования, задание на производство, особенности технологического процесса конкретного агрегата и другие факторы;
— модели аварийных ситуаций, которые могут произойти в случае неправильных действий оператора.
Назначение раздела — изучение и отработка действий, которые необходимо выполнять в течение технологического процесса для получения продукции, соответствующей заданию.
Возможность ознакомиться с разделами обучающего комплекса, изучение учебно-теоретического материала, принципов работы с автоматизированной системой управления технологическим процессом с описанием назначения элементов системы мобилизует все механизмы психической деятельности обучаемого, повышает мотивацию и интерес к процессу обучения и его результатам.
Тестирование и результаты.
Проверка знаний по учебному материалу разделов компьютерного тренажера дает возможность просмотра результатов тестирования.
Помощь.
Изложены правила работы в режиме мультимедийной обучающей системы.
Развитие образовательных технологий дало мощный импульс профессиональному обучению. Симуляционные (имитационные) формы обучения делаются все более востребованными в изучении сельскохозяйственных машин.
Благодаря им появляется возможность испытывать те или иные формы социальной и профессиональной деятельности в обстоятельствах, безопасных с точки зрения рисков, издержек и санкций в случаях неоптимального поведения.
Симуляционный подход.
Симуляционный подход подразумевает такое оформление учебного процесса, при котором обучаемый действует в игровой ситуации и знает об этом. При этом степень условности игры может быть различной: от сказочных и фантастических сюжетов до предельно приближенных к реальности симуляторов деятельности (тренажеры, имитирующие управление агрегатом).
Видовое и «жанровое» многообразие бизнес-симуляций чрезвычайно широко, а логические основания для их классификации столь разнообразны, что осуществить их систематизацию весьма непросто. Сегодня единой, разделяемой большинством преподавательского сообщества, классификации дидактических симуляторов не существует. Да и нужна ли она? На этот вопрос хотелось бы ответить утвердительно. Зная о «жанровом» разнообразии бизнес-симуляторов, преподаватель сможет выбрать себе тот, который подходит для его занятий наилучшим образом.
Так, по месту, занимаемому в учебном процессе, могут быть выделены обучающие (т. е. призванные обеспечить трансляцию знаний и навыков), тренировочные и контролирующие игры.
По целям традиционно рассматривают познавательные, развивающие и воспитательные симуляторы. Впрочем, едва ли такое вычленение возможно в чистом виде, поскольку процессы познания, личностного роста и воспитания едва ли разделимы по месту и времени.
По основанию креативности дифференцируют репродуктивные, продуктивные (творческие) и поисковые симуляторы. Мы бы отнесли сюда также занятия, правила которых заранее неизвестны обучаемому и складываются непосредственно в ходе обучения. В них реализуется принцип неопределенности, наличествует элемент случайности, поскольку сама человеческая жизнь, как заметил выдающийся философ и методист Людвиг Витгенштейн, есть игра, правила которой пишутся по мере ее осуществления. Создание подобных игр, назовем их «самоорганизующимися», ведется довольно активно.
По характеру симуляторной деятельности традиционно выделяют предметные, сюжетно-ролевые, деловые, имитационные игры и игры-драматизации. Психологи предлагают различать коммуникативные, диагностические, психотехнические, профориентационные и прочие виды занятий, а также широко используют имитационный подход в коррекционной и психотерапевтической практике.
Упорные попытки ранжирования обучающих симуляторов, на наш взгляд, как нельзя лучше демонстрируют справедливость тезиса о том, что всякая классификация несовершенна. Разумеется, это естественное обстоятельство не должно стать причиной отказа от создания новых технологий обучения и проведения учебного процесса в игровом формате. Мы придерживаемся той точки зрения, что в чистом виде соответствие обучающей игры своему классификационному ярлыку возможно скорее как исключение, а не правило, в случаях, когда речь идет о достижении некой локальной задачи: трансляции конечного пакета знаний или формировании и развитии отдельных навыков. Ограничиваться лишь такими, довольно примитивными задачами, когда речь идет о выращивании целостной личности сотрудника, — значит относиться к нему без должного уважения.
Природа имитационного обучения, а тем более натуры самого обучаемого, таковы, что не позволяют пока проводить обучение в строгом соответствии с той или иной классификацией. Максимум, на что можно рассчитывать, рассматривая тот или иной симулятор,
— определить, какой его фрагмент будет относиться к познавательным, какой — к развивающим, воспитательным, диагностирующим, имитационным, поисковым и др. задачам. В силу этого классификационные схемы должны прилагаться не ко всему тренажеру в целом, а к отдельным его фрагментам, к каждой из получающихся ситуаций.
С прагматической точки зрения, впрочем, при внедрении тренажеров в обучение мало интересны подобного рода теоретические изыскания. Преподавателю нужно знать, что получит студент в результате такого обучения, не сведется ли оно к сомнительному времяпрепровождению или к своеобразной форме отдыха.
Конечно, хорошая симуляция сама по себе способна увлечь обучаемого, доставить ему удовольствие, эмоционально вовлечь в учебное действо. Это весьма ценно, но не является самоцелью. Учение ради развлечения скорее сформирует игровую зависимость, нежели принесет пользу обучаемому и организации. Предназначение учебной игры — перестать быть игрой. Высшее игровое достижение обучаемого должно из сферы условного перейти в область реального действия. Внутренний потенциал, способности обучаемого должны достичь в симуляционной деятельности такого уровня развития, чтобы успешно перенестись в повседневную деятельность. В итоге игра перестает существовать как таковая, как нечто условное и вымышленное, перерождается в практическую деятельность. В этом состоят, на наш взгляд, назначение и смысл имитационного обучения.
Формирование коммуникативной компетентности играющего подразумевает выработку такого-то отношение к своим убеждениям и ошибкам, разумную степень толерантности к ошибкам других участников игры и ее модератора и т. п. Иными словами, к отдельным элементам и этапам игры следует применять различные классификационные схемы в соответствии с запросами конкретной организации и/или особенностями той или иной профессии. Такой — дифференцированный — подход позволит выстраивать иерархию учебных задач и целей, планировать удельный вес каждой из них в учебном процессе, определять временные затраты, способы и средства достижения результата. Особенно важно это в условиях дистанционного обучения (ДО), где учащийся предоставлен самому себе.
Кто может однозначно предсказать, что он видит, а тем более переживает, глядя в книгу, учебное письмо или в монитор компьютера?!
Главное — дифференцировать.
Итак, в основу создания учебных симуляторов мы кладем принцип дифференциации. Суть его состоит в том, что изначально ставится глобальная задача в соответствии с запросами конкретного обучения. Такие задачи с педагогической точки зрения могут быть самыми разными, главное, чтобы они оказались целесообразными с позиций организации. Затем эта глобальная задача дифференцируется на подзадачи, которые выступают в качестве средства достижения основной.
Однако сначала, как требует принцип дифференциации, не худо бы «условиться» с обучаемым о понятийном аппарате, выявить имеющиеся у него знания и умения и актуализировать их, иными словами, найти с ним «общий педагогический язык». При этом хорошо бы «разогреть» студента, нужным образом повлиять на его позитивное отношение к курсу, т. е. сформировать мотивацию к учению. Каждая из этих (и многих здесь не названных) подзадач может быть реализована путем использования специфических приемов и средств, которыми досконально владеет модератор или которые, в условиях удаленного обучения, должны быть «зашиты» в само средство обучения — учебный курс на бумажном или электронном носителе.
Разработка эффективных электронных симуляторов и тренажеров, с нашей точки зрения, требует, в первую голову, жесткой дифференциации их предмета, цели и средств обучения. В этой связи при первичном их применении целесообразно соблюдать следующую последовательность операций:
1. Сначала определяется предмет обучения: те объективные или субъективные феномены, которые будут изучаться и/или исследоваться. Здесь мы пытаемся ответить на вопрос, что учить, т. е. определяем тему курса.
2. На следующем этапе проектирования (и разработки) симулятора мы отвечаем на вопрос «Ради чего учить?». Здесь степень методической свободы значительно возрастет, поскольку возникает необходимость моделирования желаемого образа специалиста, того образа, который мы рассчитываем получить по итогам овладения учащимся предметом обучения. Одно дело, когда мы затеяли учебный процесс ради формирования уверенности в себе у каждого отдельного студента, другое — когда учим влиять на степень уверенности в полученных знаниях. Предмет изучения может быть один, а вот цели овладения им — разными.
3. Определившись с тотальной целью конкретного курса, целесообразно наметить пути ее достижения. Так, появляются дифференцированные задачи обучения, выступающие как средства и способы достижения тотальной цели. Разнообразие задач может оказаться весьма велико, при этом внешне они могут выглядеть как нечто, имеющее весьма отдаленное отношение к цели. К примеру, обучая «с нуля», можно попросту утонуть в обилии задач. Здесь специалистам нужно дать знания о принятии решений, об управлении ресурсами, временем и персоналом; сформировать актуальные умения и навыки — от административно-распорядительских до коммуникативных, лидерских, а также пробудить способность к рефлексии. Так можно впасть, по едкому
выражению Гегеля, в «дурную бесконечность». Решить эту проблему можно двумя основными способами:
1) ограничить объем предъявляемых академических знаний и, следовательно, число связанных с ними учебных задач, предоставив решение остальных на откуп самому обучаемому. Пусть, мол, его жизнь и начальство его научат;
2) ограничиться теми знаниями и опытом, которыми располагает сам обучаемый.
Предпочтительным при обучении на тренажерах в рамках образования нам представляется второй путь. Благодаря ему наличные знания и опыт обучаемого подвергается испытанию в ситуациях, имитирующих производственные, а сам он получает возможность творчески применять знания и умения в безрисковых обстоятельствах. Когда же необходимых знаний и навыков обучаемому недостает, учебная игра может создать ему условия для самостоятельного их порождения или приобретения. Отличие игрового обучения от традиционного состоит, на наш взгляд, прежде всего в том, что содержанием образования здесь выступают наличные знания и опыт обучаемого, а внешние по отношению к его сознанию информация и способы деятельности выступают не столько предметом познания, сколько его средством.
Преимущества обучения на тренажерах.
В нашем понимании, игра является уникальным феноменом. Игра — это обширное поле для творческих импульсов человека.
Картинки, объемное изображение, живые звуки и перипетии сюжета погружают в иллюзорный мир. Действительность на время перестает довлеть над личностью. Играющий погружается в условную ситуацию, ассоциируя себя с героями и стремясь найти себя в ситуации на мониторе. Это дает реальную возможность освободиться от сознательного контроля и внешних ограничений. В ситуации погружения в игру возможно без опаски обнаружить и выражать эмоции, проявить свои истинные мотивы и желания, понять себя и испытать на пределе возможностей свои внутренние ресурсы. В игре позволительно делать многое из того, что рискованно в реальной жизни. Так, к примеру, в символической форме обеспечивается переживание и изживание многих психологических проблем.
Соревнуясь с кем-то или чем-то или отождествляясь с той или иной ролью, обучающийся осваивает новые способы поведения, испытывает свои силы, стремится к высшим достижениям. Его личностный потенциал получает возможность быть задействованным в игре зачастую в более интенсивной и чистой форме, нежели в повседневной действительности. Более того, получая в той или иной форме обратную связь на свои игровые действия и поступки, участник игры обретает возможность оперативно анализировать собственные реакции. В ходе управления игровыми ситуациями внутренний потенциал обучаемого находит выход, проверяется во внешних по отношению к нему игровых обстоятельствах, повышая степень адаптивности игрока к внешним обстоятельствам, или содержанием обучения здесь выступает внутренний мир пользователя, а внешние знания и манипуляции игровыми контекстами выступают в качестве средства, или инструмента раскрытия и развития внутреннего потенциала. Именно это важно при обучении студентов.
Игровое обучение — процесс малопредсказуемый и плохо управляемый: на его течение влияет такое
количество факторов, подсчитать которые и просчитать взаимовлияния которых весьма непросто. Сама теория игрового обучения похожа на попытку объять необъятное, классифицировать то, что с трудом поддается разумному описанию: харизму и интуицию модератора, динамику взаимоотношений обучаемых, неожиданные повороты их поведения и творческие озарения. Чего же больше в бизнес-симуляции: рациональных процедур или творческого произвола, опоры на разум или на бессознательное?
Применение электронных симуляторов, в отличие от очных, зиждется преимущественно на рациональных посылках. Необходимость алгоритмизации тончайших интеллектуальных и эмоционально-чувственных процессов требует ответственного подхода. То, что в живом педагогическом общении решается по наитию, полустихийно или вовсе неосознанно, здесь нуждается в дифференциации, описании и, наконец, в формализации. Именно поэтому технологии «электронной дидактики» имеют серьезное практическое и научное значение, которое не ограничивается рамками мультимедийного обучения как такового.
Сначала создается подробный (т. е. дифференцированный) сценарий симуляции, состоящих из отдельный фрагментов. Применительно к каждому из них описывается обстановка — условия, в которых будут действовать участники занятия, как виртуальные, так и реальные. Обстановка задает границы деятельности участников. Конкретная комбинация представляет собой основу сценария применения тренажера. Между сюжетами, в зависимости от предмета изучения, устанавливаются связи и зависимости: временные, причинно-следственные, условные и иные. Здесь же определяются сюжетные линии. Она может быть линейной, иметь тупиковые ходы, возвраты на предыдущие этапы как реакцию на неэффективные действия обучаемых. Также заранее определяется, будут ли ветвиться сюжетные линии, как они переплетаются, где сходятся и при каких условиях расходятся. Существенное значение имеет также, как наследуются данные о результатах прохождения играющим тех или иных кейсов, фиксируются ли и запоминаются ли они компьютером, влияют ли на прохождение последующих этапов игры. Такой подход к применению в обучении электронных симуляторов представляется весьма ценным и для очного игрового обучения, поскольку в мультимедийном обучении нарабатываются
Интерфейс симулятора, имитирующего рабочие органы зерноуборочного комбайна
Фото
Мультимедийные тренажеры для обучения сельскохозяйственным машинам
четкие критерии оценки качества обучения, детализация тех или иных игровых действий и вызываемых ими эффектов, что в условиях «живой» игры часто попросту «остается за кадром», не фиксируется и не рефлексиру-ется модераторами, решается «само по себе».
После оформления сценария и составления плана применения тренажера можно приступать к атрибутированию персонажей. Здесь определяется, какими качествами должны обладать ее участники (включая, разумеется, и самого обучаемого), каковы их функции, какие им предписаны полномочия, какими знаниями, умениями, навыками и способностями они должны обладать в начале и в итоге игры и т. п. Формально-символическое описание таких данных позволяет строить достаточно сложные алгоритмы (вплоть до систем искусственного интеллекта). Причем одни алгоритмы описывают оптимальное (нормативное) поведение, а другие учитывают возможные ошибки обучаемого. Отклонение пользователя от нормативной ветви фабулы и создает интригу, является предпосылкой соревновательности, проблем-ности и креативности обучения.
Еще одним преимуществом электронных симуляторов, в сопоставлении с очными, является возможность осуществления непрерывной и разноплановой обратной связи по любому числу параметров, чего модератор не имеет физической возможности достигнуть. Да и в целом электронное обучение выгодно отличается от традиционного там, где речь идет об оперировании большими массивами данных, своевременная и полная обработка которых ограничена операциональными возможностями преподавательского мозга.
Фото 2
Профессор кафедры В. Б. Дроздов на мультимедином тренажере по обучению сельскохозяйственной технике
Обладая дифференцированной классификацией технологий обучения, формализованными описаниями психических процессов, профессиональной деятельности и условий ее осуществления, разработчик электронных имитаторов имеет возможность создавать такие средства симуляции, эффективность которых уже сегодня сопоставима с очным обучением. Электронный симулятор, кроме того, лишен субъективизма в оценке обучаемых, позволяет работать с собой в удобном для обучаемого темпе и в удобное для него время. Позволим себе предположить, что симуляторы только начинают свое триумфальное шествие на ниве профессионального образования. Благодаря им мы лишь приближаемся к осознанию безграничного образовательного потенциала игрового обучения как такового. Независимо от субъективного отношения к мультимедийному обучению, можно констатировать, что оно становится «законодателем мод» в деле обучения, «поставщиком» инновационных подходов в развитии человеческого потенциала.
Вывод.
1. Современное обучение требует новаторского технологического решения образовательных процессов.
2. Эффективное обучение возможно благодаря дифференциации предмета обучения, способов деятельности (включая умения и навыки) и процедур обратной связи. Успешное использование всей массы полученных в результате дифференциации данных в условиях традиционного обучения представляется проблематичным. Лишь использование информационных технологий в обучении позволяет охватить все многообразие данных в их сложном взаимодействии.
Литература
1. Шраго И. Л. Тренажеры для обучения управлению промышленными объектами [Электронный ресурс]. URL: http://www.promved.ru/artides/artide.phtml?id=1749&nomer=61.
2. Наумов В. И. Потенциал учебных симуляторов [Электронный ресурс]. URL: http://www.gilbo.ru/index. php?page=psy&art=3111.
3. Новые игровые технологии в обучении персонала [Электронный ресурс]. URL: http://www.ubo.ru/ articles/?cat=105&pub=1512.
4. Games — Bale Stacking [Электронный ресурс]. URL: http://www.claas.com/countries/generator/cl-pw/en/ fun-shop_US/funworld/spiele/start,lang=en_US.html.
