Содержание к диссертации
Введение 9
-
Проблемы профессиональной подготовки летного состава и возможные пути их решения на основе применения
новых технологий обучения 17
-
-
Профессиональная подготовка летного состава как
важный фактор обеспечения безопасности полетов 17
-
-
-
Особенности профессиональной деятельности
летного состава на воздушных судах нового поколения 24
Применение новых технологий обучения для подготовки
-
Теоретические основы автоматизированного обучения летного состава 63
-
Применение компетентностного подхода к обучению
летного состава 63
-
-
-
-
-
-
Необходимость технологизации процесса подготовки
летного состава 74
-
-
-
-
-
-
-
Проблемы внедрения информационных технологий
-
-
-
-
-
-
Применение теории трансформационного обучения
для моделирования процесса подготовки летного состава 84
-
Квадриграмма автоматизированного обучения 102
3. Применение методов математического моделирования
в автоматизированных обучающих системах подготовки
летного состава 108
-
Элементы системы математического моделирования 115
-
Анализ возможных упрощений математических моделей 124
-
Разработка математической модели управляющих воздействий пилота с обратной связью 136
-
Методика статистической оценки адекватности математической модели по экспериментальным данным 142
-
Статистическая оценка адекватности математической
модели взлета самолета 145
-
-
Применение математического моделирования
для подготовки летного состава 148
-
-
-
Программа для исследования особенностей
летной эксплуатации самолетов 148
-
-
-
Исследование влияния отказа двигателя
на взлетные характеристики самолета 150
-
-
-
Исследование влияния отказа двигателя
на посадочные характеристики самолета 155
4. Автоматизированный контроль качества профессиональной
подготовки летного состава 158
-
-
Применение статистического подхода к оценке
уровня обученности пилотов 175
-
-
-
Определение необходимого числа контрольных заданий
для получения оценки заданной достоверности 178
-
Методика применения адаптивного тестирования 201
5. Методика разработки и применения автоматизированных
обучающих систем для подготовки летного состава 207
-
Использование модели ISD для разработки тестовых заданий....211
-
Концепция интерактивного самообучения 217
Структура содержания и текущего контроля
в модели интерактивного самообучения 219
-
Определение порядка изучения учебных тем 236
-
Определение оптимального порядка
изучения учебных тем 240
-
Выбор среды для разработки АОС 244
-
-
-
Описание АОС 253
-
Лабораторный практикум 257
Заключение 261
Список использованных источников 264
Приложение 1. Аэродинамические характеристики самолета Як- 18Т 288
Приложение 2. Результаты апробации автоматизированной системы
текущего контроля качества обучения 294
Приложение 3. Методические рекомендации по созданию
и использованию АОС для профессиональной подготовки
летного состава 299
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
АВЛУ ГА - Актюбинское высшее летное училище ГА
АОС - автоматическая обучающая система
АП - авиационное происшествие
АСК - автоматизированная система контроля
АТ - авиационная техника
АУЦ - авиационный учебный центр
БП — безопасность полетов
ВАК - высшая аттестационная комиссия
ВПП - взлетно-посадочная полоса
ВС - воздушное судно
ВЭ - вычислительный эксперимент
ГА — гражданская авиация
ГосНИИ ГА - Государственный научно-исследовательский институт ГА ИКАО (1САО) - Международная организация гражданской авиации КСО - компьютерное средство обучения ЛИ — летные испытания ЛС — летный состав
МАК - Межгосударственный авиационный комитет
МГТУ ГА - Московский государственный технический университет ГА
ММ - математическая модель
НИР - научно-исследовательская работа
ОФД - опорный фрагмент деятельности
ПВП - правила визуальных полетов
1111 - профессиональная подготовка
ППП - правила полетов по приборам
РЛЭ - руководство по летной эксплуатации
РЦАТ - Российский центр авиационного тренажеростроения
САХ - средняя аэродинамическая хорда
СКЗ стандартизированный контроль знаний
ТСПО - технические средства подготовки и обучения
ТТО — теория трансформационного обучения
УВАУ ГА — Ульяновское высшее авиационное училище ГА
УВД - управление воздушным движением
УЭ - учебный элемент
ФАП - федеральные авиационные правила
ЧФ - человеческий фактор
AICC - Авиационный комитет по производству СВТ
ATPL — свидетельство линейного пилота авиакомпании
СВТ - компьютерная система обучения
CPL - свидетельство пилота коммерческой авиации
CRM - управление ресурсами экипажа
DACUM — метод разработки учебного плана
FAA (Federal Aviation Administration) - Федеральная авиационная администрация США
FAR (Federal Aviation Regulation) - Федеральные авиационные правила США
FBS - тренажер, не имеющий системы подвижности
FFS - летный тренажер, оснащенный системой подвижности
FS (Flight Simulator) - летный тренажер
FTD (Flight Training Device) — специализированный летный тренажер
IRT - математическая теория измерений
ISD - метод разработки учебно-тренировочных курсов
JAA - Европейская объединенная авиационная ассоциация
JAR — международный авиационный стандарт
LOFT - программа тренажерной подготовки, ориентированная на выполнение полета по реальному маршруту
MPL — свидетельство пилота многочленного экипажа PCATD - тренировочная система, выполненная на базе персонального компьютера
PPL — свидетельство пилота - любителя
SARPS - стандарты и рекомендуемая практика ИКАО
ТЕМ - управление факторами угрозы и ошибок.
Введение к работе
Актуальность работы. Диссертационная работа посвящена решению важной научно-технической проблемы - повышению качества 1111 авиационного персонала для эксплуатации ВС нового поколения. Ее большое народно-хозяйственное значение обусловлено тесной связью с обеспечением безопасности полетов в гражданской авиации.
Важность этой проблемы отражена в документах Международной организации гражданской авиации ИКАО, в соответствии с которыми профессиональная подготовка авиационных специалистов представляет собой один из наиболее существенных факторов, обеспечивающих БП. В Федеральной целевой программе «Модернизация транспортной системы России» (подпрограмма «Гражданская авиация») задача совершенствования системы подготовки кадров и сохранения высокого уровня квалификации авиационного персонала отнесена к одной из главных задач государства в области регулирования авиационной деятельности [44].
На современном этапе развития ГА автоматизация процессов управления ВС нового поколения во многом изменяет характер профессиональной деятельности авиационного персонала и, в первую очередь, JIC. Это ставит новые задачи перед ПП JIC, совершенствование которой должно носить системный характер. В первую очередь необходимо приведение нормативной базы в соответствие со стандартами и рекомендуемой практикой ИКАО. Цели и содержание программ подготовки должны определяться в соответствии с рекомендуемым ИКАО компетентностным подходом, что согласуется с основным направлением модернизации всей системы российского образования, т.к. компетентностный подход положен в основу разработки Федеральных государственных образовательных стандартов третьего поколения.
Следующим этапом должна стать разработка новых методов и средств подготовки, реализующих все преимущества компетентностного подхода и современных технологий обучения. Традиционные методы подготовки JIC складывались в течение многих десятилетий, что позволило накопить в этой области большой опыт. При этом значительное внимание уделяется тренажерному и летному этапам. Однако при подготовке JIC на современные ВС роль теоретического этапа возрастает и недооценка этого неизбежно сказывается на качестве всей подготовки.
При подготовке диссертационной работы был изучен отечественный и зарубежный опыт применения АОС для подготовки ЛС, что позволило сделать вывод, эффективным способом решения этой задачи является применение АОС.
Изучением проблем совершенствования профессиональной подготовки ЛС занимаются многие научные коллективы, среди которых необходимо отметить работы ученых Ципенко В.Г., Кубланова М.С., Столярова H.A., Уско- ва В.П., Рисухина В.Н., Страдомского О.Ю., Кофмана В.Д., Егорова Г.С., Моисеева Е.М., Коваленко Г.В., Рачко A.A., Чепиги В.Е., Микинелова A.JL, Юши Н.Ф., Пономаренко В.А., Козлова В.В., Тотиашвили Л.Г., Бурдуна И.Е., Гребенкина A.B. и др.
Результаты этой работы позволили сделать вывод, что проблема разработки программ подготовки ЛС на основе компетентностного подхода и его реализации в АОС до настоящего времени в комплексной постановке не ставилась и не рассматривалась.
Диссертация посвящена решению этой проблемы и базируется на работах автора, выполненных с 1975 по 1994 годы в Актюбинском ВЛУ ГА и с 1994 года по настоящее время в Ульяновском ВАУ ГА.
Целью работы является повышение эффективности профессиональной подготовки ЛС для эксплуатации ВС нового поколения путем реализации компетентностного подхода с использованием АОС.
В процессе достижения поставленной цели решены следующие задачи: 1. Проведен анализ опыта применения традиционных методов и средств профессиональной подготовки ЛС и определены пути их совершенствования с учетом особенностей эксплуатации ВС нового поколения и возможностей современных технологий обучения.
Разработаны теоретические основы профессиональной подготовки ЛС.
Предложены методологические основы применения математического моделирования в процессе теоретической подготовки ЛС с учетом особенностей деятельности пилота ВС нового поколения.
Разработана методика автоматизированного контроля качества профессиональной подготовки ЛС.
Разработан комплекс компьютерных средств для профессиональной подготовки ЛС.
Объектом исследований является система первоначальной профессиональной подготовки ЛС ГА.
Предметом исследований является процесс непрерывного формирования профессиональных компетенций пилота.
Методы исследований основываются на теории профессиональной подготовки операторов, теории трансформационного обучения и теории поэтапного формирования умственных действий, теории математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики, факторного анализа, теории тестирования, теории моделирования и параметризации педагогических тестов ЖТ, методике разработки учебно-тренировочных курсов ТББ, теоретической механике и динамике полета.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые поставлены и решены следующие научные задачи:
Разработаны теоретические основы профессиональной подготовки ЛС с использованием АОС и предложены научно обоснованные пути ее совершенствования.
Разработана методология создания АОС на основе реализации компе- тентностного подхода на основе теории трансформационного обучения.
Выработаны критерии оценки профессиональной компетентности ЛС с использованием концепции ОФД.
Определен комплекс ММ для профессиональной подготовки ЛС с учетом особенностей эксплуатации ВС нового поколения.
5. Разработан метод автоматизированного контроля качества обучения на основе теории моделирования и параметризации педагогических тестов ШТ.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты позволяют повысить эффективность процесса профессиональной подготовки ЛС на основе: совершенствования нормативных документов, регламентирующих процесс 1111 ЛС, соответствующих стандартам и рекомендуемой практике ИКАО; подготовки научно обоснованных рекомендаций и требований по созданию и сертификации АОС; внедрения в систему ПП ЛС АОС, обеспечивающих реализацию ком- петентностного подхода и математического моделирования; индивидуализации процесса обучения и эффективной реализации при его проведении контрольно-коррекционной функции.
На защиту выносятся:
Методология разработки АОС на основе компетентностного подхода и теории трансформационного обучения.
Методика применения результатов математического моделирования в процессе теоретической подготовки ЛС.
Комплекс ММ для профессиональной подготовки ЛС с учетом особенностей эксплуатации ВС нового поколения.
Методика реализации контрольно-коррекционной функции на основе адаптивного тестирования.
Комплекс компьютерных средств предтренажерной подготовки ЛС.
Апробация работы. Основные положения работы, научные и практические результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на международных, всесоюзных, всероссийских, отраслевых и вузовских научных конференциях в городах Пенза, Санкт-Петербург, Актюбинск, Ульяновск, Москва, Казань, Егорьевск, Хургада (Египет), Алма-Ата (Казахстан), Партенит (Украина), Рига (Латвия), Киев (Украина), где было представлено около 50 докладов. Итоговые результаты диссертационной работы были заслушаны 15 января 2009 года в МГТУ ГА на заседании Международного авиационно- космического научно-гуманитарного семинара им. С.М. Белоцерковского.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 78 печатных работ, в том числе 2 монографии и 14 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации для опубликования основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук.
Результаты научных исследований по теме диссертации изложены также в двадцати заключительных отчетах о НИР, которые выполнялись по контрактам с государственными органами управления ГА России, где автор являлся научным руководителем или ответственным исполнителем.
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в учебных заведениях, авиационных учебных центрах и авиакомпаниях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из перечня сокращений и обозначений, введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников, включающего 238 источников, и 4 приложений. Диссертация изложена на 306 страницах, включает 69 рисунков и 24 таблицы. Основная часть работы изложена на 263 страницах.
В первой главе на основе статистических данных показана взаимосвязь качества профессиональной подготовки ЛС и уровня БП с учетом особенностей летной эксплуатации ВС нового поколения.
На основании результатов проведенных исследований в качестве перспективного направления работы по совершенствованию профессиональной подготовки ЛС определена разработка ТСПО для повышения эффективности процесса теоретической подготовки.
В завершающей части главы сформулированы основные выводы и задачи исследований, вытекающие из проведенного анализа проблемы и поставленной цели работы.
Во второй главе исследуется особенности компетентностного подхода к обучению и рекомендации ИКАО по его применению для подготовки пилотов в составе многочленного экипажа по программе MPL (Multi-Crew Pilot License).
Проведено исследование особенностей применения компетентностного подхода для ПП JIC, начиная от его теоретических основ, терминологии и заканчивая особенностями технических средств и методикой их применения.
С учетом результатов исследований, в качестве теоретической основы процесса 1111 JIC предлагается использование ТТО. ТТО позволяет исследовать немонотонный процесс обучения сложным видам профессиональной деятельности, особенностями которого являются замедления или даже спады в процессе обучения, что связано с трансформациями структуры действий обучающегося.
В выводах отмечено, что компетентностный подход для 1111 JIC может быть реализован на основе концепции опорных фрагментов деятельности, позволяющей выявить наиболее важные фрагменты профессиональной деятельности JIC. В качестве теоретической основы для реализации компетентностного подхода к профессиональной подготовке JIC может быть использована теория трансформационного обучения. При этом возникает необходимость изменения всех компонентов профессионально-педагогической системы.
В третьей главе предложен комплекс математических моделей, позволяющий в соответствии с компетентностным подходом обеспечить освоение профессиональных компетенции пилота.
Перспективным признана разработка комплекса ММ на основе летных тренажеров, что позволяет создать комплекс средств обучения на базе единой ММ и обеспечить согласованность результатов моделирования для каждого учебного модуля.
В работе обоснована необходимость разработки комплекса ММ, обеспечивающих различную «глубину моделирования», под которой можно понимать степень детализации объекта в модели и число моделируемых элементов. Разработана методика применения комплекса ММ, архитектура и структура ММ для решения учебных задач.
Предложены статистический и эвристический метод оценки адекватности разрабатываемых ММ, эффективность которых показана на примере оценки адекватности ММ взлета и посадки самолета.
Эффективность предлагаемого комплекса ММ как средства подготовки JIC доказана на примере изучения взлетных характеристик самолета Ту-204 при выполнении нормального, продолженного и прерванного взлета в различных эксплуатационных условиях, позволяющего дать обоснование эксплуатационных ограничений и рекомендаций по пилотированию самолета в различных эксплуатационных условиях.
Делается вывод о необходимости применения методов математического моделирования в процессе теоретической подготовки, что позволяет обеспечить компетентностный подход, сочетающий теоретическое обучение с навыками практического применения полученных знаний.
В четвертой главе рассмотрены проблемы реализации контрольно- коррекционной функции в АОС, которой при разработке АОС должно уделяться особое внимание, т.к. автоматизированное обучение предъявляет целый ряд принципиально новых требований как к организации и методике обучения, так и к самому обучающемуся.
Для реализации контрольно-коррекционной функции при подготовке JIC предлагается использование тестов, соотнесенными с критериями (criterion- referenced test), позволяющих обеспечить непрерывное и объективное оценивание процесса обучения в соответствии с заданными нормативами.
Для определения целевых показателей обучения использована концепция ОФД, что позволяет отойти от принятого в настоящее время подход к оценке результатов деятельности пилотов по прямому учету этих результатов. Такой подход оказывается малоинформативным с точки зрения выявления причин недостатков в подготовке и совершенствования программ.
Предложены критерии оценки качества подготовки пилота, основанные на анализе параметров, определяющих точностные, временные и надежностные показателя его деятельности. Задача оценки качества подготовки решается на основе применения теории статистической проверки гипотез.
Для повышения эффективности контроля в диссертационной работе предложено применение стандартизованных методов контроля знаний и метода адаптивного тестирования.
В пятой главе предложена методика разработки и применения АОС для профессиональной подготовки JIC.
Для реализации компетентностного подхода к подготовке JIC использована модель разработки учебно-тренировочных курсов ISD, позволяющая установить взаимосвязь между знаниями и навыками, необходимыми для данного вида профессиональной деятельности, и соответствующей программой профессиональной подготовки.
Отработана методика организации контроля качества подготовки в АОС на основе концепции интерактивного самообучения, главным отличительным признаком которого является контролируемый и корректируемый на нескольких уровнях процесс и результат самообучения.
Предложена методика применения экспертных оценок для разработки АОС на основе метода DACUM.
Описанные методы использованы при разработке АОС для подготовки JIC на самолет Як-18Т 36 серии и для изучения дисциплины «Аэродинамика и динамика полета».
В приложении приведены описания использованных для исследований математических моделей, документы, подтверждающие внедрение результатов работы.
Похожие диссертации на РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И ПРИКЛАДНЫХ МЕТОДОВ ПОДГОТОВКИ ЛЕТНОГО СОСТАВА К ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
