Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ современного состояния образовательной системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля и направлений её совершенствования 13
1.1. Анализ современного состояния системы подготовки специалистов государственной противопожарной службы в России 13
1.2. Направления совершенствования профессиональной подготовки специалистов пожарно-технического профиля 29
1.3. Применение современных компьютерных технологий в образовательном процессе 36
1.4. Система управления подготовкой специалистов пожарно-технического профиля на основе информационно-управляющих комплексов 40
ГЛАВА 2. Разработка и анализ моделей описания и опенки эффективности управления в образовательной системе подготовки специалистов пожарно технического профиля 51
2.1. Анализ методов математического моделирования образовательного процесса 51
2.2. Количественная оценка параметров моделей подготовки специалистов пожарно-технического профиля 55
2.3. Разработка и исследование математических моделей образовательного процесса : 62
2.3.1. Детерминированная модель 62
2.3.2. Статистическая динамическая модель 66
2.4. Оценка эффективности управления образовательным процессом 80
ГЛАВА 3. Разработка информационно-управляющего комплекса для изучения специальных дисциплин 89
3.1. Общие технические требования к компьютеризованному информационно-управляющего комплексу 89
3.2. Разработка компьютеризованного информационно-управляющего комплекса для изучения специальной дисциплины "Производственная и пожарная автоматика" 96
3.3. Расширение возможностей компьютеризованного комплекса... 106
3.3.1. Применение видеотехнологий в учебном процессе 106
3.2.1. Моделирование сигналов пожарной и аварийной сигнализации 111
Выводы по главе 3 117
ГЛАВА 4. Специальное программное обеспечение применения информационно-управляющего комплекса 119
4.1. Методика применения компьютеризированного информационно-управляющего комплекса в образовательном процессе 119
4.2. Разработка компьютерных контрольно-обучающих программ : 125
4.1.1. Индивидуальный контроль обученности 125
4.1.2. Групповой контроль обученности 130
Выводы по главе 4 139
Заключение 141
Список литературы : 145
Приложени 159
- Направления совершенствования профессиональной подготовки специалистов пожарно-технического профиля
- Количественная оценка параметров моделей подготовки специалистов пожарно-технического профиля
- Разработка компьютеризованного информационно-управляющего комплекса для изучения специальной дисциплины "Производственная и пожарная автоматика"
- Разработка компьютерных контрольно-обучающих программ
Введение к работе
Актуальность и степень научной проработки темы исследования
Реализация кадровой функции МЧС России направлена на сбалансированное насыщение подразделений пожарной охраны подготовленными и компетентными специалистами, способными качественно выполнять задачи по обеспечению пожарной безопасности, применяя арсенал соответствующих методов и современных технических средств. Одним из основных элементов данной функции выступает профессиональная подготовка специалистов пожарно-технического профиля и, в первую очередь, курсантов (слушателей) в образовательных учреждениях МЧС России.
Протекающие в нашей стране процессы социально-политических и экономических преобразований, выражающиеся, в частности, в реформах органов управления в государстве, законодательной базы и системы образования, привели к существенному усложнению ситуации с подготовкой кадров в области пожарной безопасности.
Важность и актуальность совершенствования системы подготовки кадров подтверждена приказом МЧС России от 04.12.2006 года № 705, в котором утверждена аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие системы подготовки кадров МЧС России на 2007 - 2009 г.г.». Это обуславливает необходимость изучения состояния образовательной системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля, разработку и внедрение методов ее совершенствования.
Исследования процесса подготовки кадров в образовательных учреждениях МЧС России, проводимые Н.Г. Топольским, Н.Н. Брушлинским, В.Л. Семиковым, В.В. Кафидовым, СВ. Соколовым, СЮ. Бутузовым и другими учеными, касаются отдельных аспектов образовательного процесса и не полностью учитывают специфику подготовки современных специалистов для работы в сфере обеспечения пожарной безопасности. Научные работы, посвященные совершенствованию управления подготовкой специалистов пожарно-технического профиля на основе информационно-управляющих комплексов, отсутствуют.
Целью диссертационной работы является совершенствование образовательной системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля на основе применения информационно-управляющих комплексов.
Достижение этой цели позволит на основе научно обоснованной технической разработки обеспечить решение важной социально-экономической задачи — в результате повышения качества подготовки кадров пожарной охраны повысить уровень пожарной безопасности в России.
Для достижения цели в диссертации поставлены и решены следующие научные задачи:
-
Анализ современного состояния и направлений совершенствования подготовки специалистов государственной противопожарной службы МЧС России.
-
Разработка и анализ математических моделей образовательного процесса подготовки специалистов пожарно-технического профиля.
-
Разработка структурной схемы информационно-управляющего комплекса и алгоритмов его применения для изучения специальной дисциплины.
-
Разработка программно-методического обеспечения применения информационно-управляющего комплекса.
Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2012 года», аналитической ведомственной целевой программой «Развитие системы подготовки кадров МЧС России на 2007 - 2009 г.г.», планом основных мероприятий Академии ГПС МЧС России на 2008-2010 гг. и научным направлением Академии ГПС МЧС России, связанным с совершенствованием процесса подготовки специалистов пожарно-технического профиля высшей квалификации.
Объектом исследования является образовательная система подготовки специалистов технического профиля высшей квалификации, а предметом исследования - процесс совершенствования подготовки специалистов государственной противопожарной службы МЧС России на основе информационно-управляющих комплексов.
Основные методы исследования.
Для решения поставленных задач были использованы методы теории вероятностей и математической статистики, методы теории управления, математического моделирования и анализа.
Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:
-
На основе анализа динамики содержания и объема учебной нагрузки, а также результатов анкетирования обоснована необходимость применения компьютеризованных информационно-управляющих комплексов для совершенствования подготовки специалистов пожарно-технического профиля в образовательных учреждениях МЧС России.
-
В результате математического моделирования получены аналитические выражения для оценки параметров управления в образовательной системе с использованием информационно-управляющих комплексов. При этом:
разработана методика определения значений обученности за установленное в учебных часах время на основе статистических оценок количества используемых контрольных вопросов;
разработана методика построения детерминированной математиче-
ской модели процесса обучения с использованием математического аппарата теории автоматического регулирования и метода аналогий;
- на основе статистической модели получены математические выра
жения, определяющие условия достижения максимума обученности с уче
том забывания и влияния внешних факторов; получено выражение для со
отношения в количестве часов планируемой учебной нагрузки для изуче
ния специальной дисциплины курсантами и слушателями; получено выра
жение зависимости выигрыша во времени обучения от объема начальных
знаний.
3. На основе полученных зависимостей проведена оценка эффектив
ности управления в образовательной системе подготовки специалистов
пожарно-технического профиля, определяющая возможности повышения
обученности в результате применения информационно-управляющих ком
плексов. При этом в качестве параметров управления предложено исполь
зовать начальную обученность и интенсивность усвоения знаний.
4. Разработана структурная схема информационно-управляющего
комплекса, решающего задачи индивидуального и коллективного обучения
с учетом перспектив развития техники, рассмотрены алгоритмы его функ
ционирования на примере специальной дисциплины "Производственная и
пожарная автоматика".
Практическая ценность и значимость работы заключается в следующем:
разработаны и защищены тремя патентами Российской Федерации на полезную модель технические решения по созданию нового информационно-управляющего комплекса и его перспективных приложений [7-9];
разработаны предложения по применению математических моделей для управления процессом обучения и оценки его эффективности [13, 15, 16,24,25,29];
- разработаны компьютерные контрольно-обучающие программы,
для использования на лабораторных, практических занятиях и итоговой
оценки знаний обучаемыми [21, 22];
- разработано учебно-методическое пособие по применению инфор
мационно-управляющего комплекса для проведения лабораторных работ
[10].
Основные результаты работы отражены в двух отчетах НИР, опубликованных статьях, докладах на международных научно-практических конференциях.
Реализация результатов работы.
Результаты диссертационной работы использованы:
- в научных исследованиях Академии ГПС МЧС России по совер
шенствованию системы подготовки специалистов пожарно-технического
профиля;
в учебном процессе Академии ГПС МЧС России при подготовке специалистов;
в учебном процессе Воронежского пожарно-технического института МЧС России;
в НОУ "Институт электронных систем безопасности" для подготовки и повышения квалификации технических специалистов в области пожарной безопасности.
в ООО "Пожинжиниринг" для повышения квалификации технических специалистов и внедрения запатентованных технических решений.
На защиту выносятся:
аналитические выражения для определения основных параметров управления процессом подготовки специалистов пожарно-технического профиля, обеспечивающие количественную оценку результативности обучения в зависимости от значения основных влияющих факторов;
методика и результаты оценки эффективности управления в образовательной системе подготовки специалистов пожарно-технического профиля, определяющие возможности повышения обученности в результате использования информационно-управляющих комплексов;
структурная схема информационно-управляющего комплекса и алгоритмы его применения для изучения специальной дисциплины при подготовке специалистов пожарно-технического профиля.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, приведённых в диссертационной работе, достигнута за счёт применения для решения поставленных задач апробированных математических методов; значительного объёма аналитических и экспериментальных исследований; согласованности полученных результатов с известными данными исследований в смежных областях.
Апробация результатов работы.
Основные результаты работы были доложены и получили одобрение на следующих 4 международных научно-практических конференциях:
"Системы безопасности" - Москва, Академия государственной противопожарной службы МЧС России, 2008,2009 гг.
Воронеж, Воронежский институт МВД России, 2008,2009 гг.
Публикации.
По тематике диссертации опубликовано 29 работ, в том числе 19 статей, 6 которых из перечня изданий, рекомендованных ВАК, 6 докладов на конференциях, одно учебно-методическое пособие, получены три патента РФ на полезные модели. Три работы опубликовано без соавторов.
В работах, опубликованных в соавторстве в изданиях из перечня ВАК, лично автором предложено и обосновано: учитывать при оценке качества подготовки специалистов пожарно-технического профиля относительную динамику количества часов учебной нагрузки по специальным
дисциплинам [4]; использовать полученные в результате анализа математических моделей зависимости для количественной оценки параметров процесса управления подготовкой специалистов [2, 3]; применять в разработанном информационно-управляющем комплексе [5] специальные авторские компьютерные контрольно-обучающие программы, реализующие контроль и быстрое восстановление знаний [6], обеспечить в информационно-управляющем комплексе возможность расширения его функций за счет перспективных направлений развития пожарной техники [1]. В остальных опубликованных в соавторстве работах присутствует единое и не делимое единство.
Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (124 наименования) и пяти приложений. Основное содержание диссертации изложено на 157 страницах машинописного текста, включает 5 таблиц и 48 рисунков. Приложения занимают 34 с.
Направления совершенствования профессиональной подготовки специалистов пожарно-технического профиля
Одним из путей повышения эффективности деятельности пожарной охраны (ПО) на современном этапе является совершенствование их кадрового потенциала, под которым следует понимать совокупность сотрудников, имеющих специальную профессиональную подготовку, осуществляющих возложенные на них функции и характеризующихся определённой степенью способности и возможности достигать поставленных перед ними целей [1.5]. Одним из основных элементов данной функции выступает профессиональная подготовка кадров пожарно-технического профиля высшей квалификации. В проведенном исследовании [3.15] выделены следующие основные факторы, отрицательно влияющие на уровень подготовки кадров, обеспечивающих пожарную безопасность в нашей стране. К ним относятся: недостатки образовательного стандарта; низкий уровень материально-технической базы; слабая библиотечная база; слабая методическая база; слабая ориентация на потребителей; низкая мотивация и уровень подготовки преподавателей; низкий уровень мотивации к обучению курсантов (слушателей); низкое материальное обеспечение курсантов (слушателей). Специалисты выделяют и другие факторы организационного и мето дического характера, влияющие на процесс обучения [3.15]. В последние годы благодаря активной позитивной политике МЧС России, влияние некоторых факторов существенно снижается. Однако ос новными, на наш взгляд, направлениями, в которых необходимо продолжать работу, остаются (рис. 1.8): совершенствование материально-технической (лабораторной) базы, расширение специализаций под конкретного потребителя; совершенствование, методического обеспечения с целью увеличения уровня мотивации к обучению. Состояние профессиональной подготовки специалистов пожарно-технического профиля может быть реально диагностируемо в рамках имеющихся дидактических средств для выявления основных направлений его совершенствования; В соответствии с избранным подходом нами проведено пилотажное исследование (2007-2008 гг.), в результате которого оценена степень подготовленности к профессиональной деятельности выпускников образовательных учреждений M4G России; вновь прибывших на службу в подраз деления ПО.
Применение анкетирования, стандартизированных бесед, интервьюирования позволило выявить мнения сотрудников ПО о качестве профессиональной подготовки специалистов ПО технического профиля, об основных её недостатках, их причинах и возможностях совершенствования. Массив исследования составил 203 респондентов. В качестве основного эмпирического метода исследования выбран анкетный метод. Он характеризуется однородностью вопросов, которые задавались относительно большой группе лиц для получения количественного материала об интересующей нас степени подготовленности к профессиональной деятельности выпускников образовательных учреждений МВД и МЧС России; Анкеты экономичны по времени; их результаты относительно объективны и поэтому хорошо сравнимы между собой. Респондентам была предложена разработанная нами анкета, состоящая из четырёх вопросов: 1. Считаете ли Вы, что вновь прибывшие на службу выпускники вузов пожарно-тёхнйчёского профиля не всегда»в полной мере справляетесь со своими функциональными обязанностями? 2. Если на предыдущий вопрос Вы ответили утвердительно то укажите, каковы, на Ваш взгляд, причины этому. Проранжируйте их по степени значимости, отмечая цифрами 1, 2, 3,... наиболее важные. Засчитаете ли вы, что применение современных компьютерных средств обучения повысит качество подготовки специалистов«пожарно-техничёского профиля? 4. Ваш стаж работы в пожарной охране? Полученный анкетный материал далее подвергался статистической обработке и анализу. Методы стандартизированной беседы и интервью применялись по еле анкетных исследований. Результаты ответов на каждый вопрос анкеты углублялись и дифференцировались путём собеседования. При подготовке к беседе большое внимание уделялось формулировке вопросов, которые должны были быть краткими; конкретными. Итоговые результаты комплексного эмпирического исследования представлены на рис. 1.9 — 1.12. Полученные результаты проведённого пилотажного исследования указывают на острую необходимость совершенствования профессиональной подготовки кадров пожарно-технического профиля в образовательных учреждениях M4G России. Они подтверждают известные теоретические выводы о ТОМІ что использование компьютерных средств в процессе профессионального"обучения; разработка на их основе и применение современных компьютерных технологий обучения позволит избавиться от многих существенных недостатков в профессиональной профильной подготовке специалистов [2.1; 2:2 3:50 3-5!][ Это даёт основание утверждать, что применение современных компьютерных средств в процессе профессиональной подготовки курсантов (слушателей) — будущих специалистов пожарной безопасности — в образовательных учреждениях M4G России является необходимьіміусловием повышения кадрового потенциала, а, следовательно, и общей эффективности деятельности подразделений ПО; Представленные на рисунках данные показывают на острую необходимость совершенствования профессиональной подготовки кадров в образовательных учреждениях МЧС России; Это связано с тем, что именно образовательные учреждения системы M4G являются основным элементом в системе современного профессионального обучения специалистов для ПО
Количественная оценка параметров моделей подготовки специалистов пожарно-технического профиля
Как отмечалось ранее в главе 1, основным параметром, характеризующим образовательный процесс, являются обученность, которая рассматривается как степень сформированности предметных и общеучебных знаний, умений и навыков [3.10]. Она существенным образом зависит от объёма усваиваемых знаний, умений, навыков и времени обучения. Время обучения, как правило, измеряется числом шагов (этапов) или циклов работы обучающей системы [5.3-5.5] без указания конкретных физических единиц. При этом объём знаний, умений и навыков измеряют значением тестового балла, получаемого при контроле по данному учебному курсу. Величина тестового балла при измерении объёма определяется на основании экспертной оценки и является случайной величиной. Желаемый результат подготовки характеризуется заданным уровнем обученности, который также измеряется определённым количеством тестовых баллов. Уровень обученности может определяться по результатам опросов путём экспертной оценки или самооценки обучаемых [5.5]. Такие условные количественные характеристики позволяют получить лишь весьма общие представления о ходе процесса подготовки и имеют ограниченное практическое применение. Кроме того, при обучении специальным дисциплинам в образовательном учреждении необходимо учитывать специфику знаний, умений и навыков, которая может по-разному оцениваться в тестовых баллах.
Это относится, в частности, к специальности "Пожарная безопасность", предусматривающей при обучении не только передачу и усвоение необходимого объёма теоретических знаний, но в значительно большей степени — формирование практических умений и навыков. При выборе условных единиц времени важно знать соотношение между периодом всего обучения и составляющими его минимальными интервалами, за которые обучаемый получает конечное количество баллов. В качестве такого интервала целесообразно принять один академический час или одно аудиторное занятие фиксированной длительности. Общий объём учебных часов специальных дисциплин по специальности СП.ОЗ "Пожарная безопасность" [3.9] представлен в табл. 2.1. При, этом объём времени, отводимого на самостоятельную подготовку, обычно составляет (20 - 40) % общего объёма времени обучения. Длительность одного занятия, выраженная в академических часах, может быть различной. На диаграмме рис. 2.1 представлено относительное распределение времени одного занятия курсантов 3-го курса 1-го факультета дневной формы обучения Академии ГПС МЧС России. Из диаграммы следует, что занятия длительностью один академический час практически отсутствуют. Подавляющее количество занятий имеют длительность два, а незначительное — четыре академических часа. Планирование времени занятий по темам в рабочих программах производится, в основном, также кратно двум часам, то есть за два-четыре часа рассматривается тема или её законченная часть. Таким образом, может быть обосновано измерение времени обучения количеством занятий, состоящих из двух академических часов (так называемой "учебной пары"). Объём передаваемых знаний; умений и навыков может быть оценён суммарным количеством вопросов, рассматриваемых на занятиях. Как правило, это количество соответствует количеству контрольных вопросов, , содержащихся в учебно-методических пособиях, лабораторных практику- ; мах и т.п. Могут использоваться и вопросы специальных контрольных тес-тов, используемые для зачёта, а также вопросники для контроля остаточных знаний.
Проведем оценку обученности в предложенных условных единицах на примере дисциплины "Производственная и пожарная автоматика", преподаваемой для курсантов с пятилетним сроком обучения на кафедре "Пожарная автоматика" Академии ГПС МЧС России. Результаты оценок представлены в табл.2.2, 2.3. В табл. 2.2 представлено распределение учебной нагрузки для курсантов и слушателей соответственно с пяти и трёхлетним сроком обучения по разделам дисциплины "Производственная и пожарная автоматика", а также соответствующее количество вопросов для контроля знаний, умений и навыков на различных этапах обучения. Примечание — зачёт ставится по результатам защиты курсового проекта В первой графе таблицы представлена "оперативная" оценка объёма знаний, умений и навыков, определённая по количеству вопросов, содержащихся в лабораторных практикумах по первым трём разделам дисциплины. Для оценки общего объёма знаний, умений и навыков среднее коли чество вопросов умножалось на общее количество аудиторных занятий. Во второй графе таблицы учитывалось суммарное количество вопросов тестов по разделам дисциплины, используемое на зачётных занятиях. Для определения объёма знаний, умений и навыков, получаемых на одном занятии, это количество делилось на общее число занятий по дисциплине. В третьей графе аналогичные оценки были получены с использованием количества вопросов для контроля остаточных знаний курсантов по дисциплине. На рис. 2.2 представлена зависимость от времени с начала занятий общего объёма знаний, умений и навыков, передаваемых на учебных занятиях в принятых условных единицах. Диапазон возможных значений параметров определяет доверительный интервал для установленной доверительной вероятности, характеризующий возможную ошибку оценок. Следует отметить, что значение оценки существенно зависит от времени реализации контроля. Спадающий вид зависимости свидетельствует, с одной стороны, о селекции со временем вопросов по важности, а с другой — учитывает допустимое забывание полученных знаний, умений, навыков. Для слушателей с трёхлетним сроком обучения за счёт меньшего ко
Разработка компьютеризованного информационно-управляющего комплекса для изучения специальной дисциплины "Производственная и пожарная автоматика"
Рассмотрим реализацию общих требований, изложенных в предыдущем разделе, на конкретном примере разработанного компьютеризованного ИУК для изучения дисциплины "Производственная и пожарная автоматика". Особенностью дисциплины "Производственная и пожарная автоматика" является структура ее построения, при которой изучение идет "от простого к сложному" — от приборов контроля технологических параметров, анализаторов к системам автоматической противоавариинои защиты и АСУ взрывопожарозащиты промышленных объектов. Проведенный поиск в области средств автоматизации образовательного процесса выявил ряд технических решений, имеющих близкие к поставленным решаемым задачам, например [4.4, 4.5, 4.8 — 4.13]. Однако общим недостатком этих устройств является их направленность только на обучение персонала для работы на конкретной сложной системе в режиме тренажера. Система [4.4] не предусматривает рассмотрение вариантов, связанных с изучением особенностей принципа действия основных элементов и вариантов построения АСУ, отсутствует возможность оперативного изменения программ обучения, связанных с изменением состава системы. Указанные недостатки снижают возможности компьютеризованного ИУК. В разработанном нами комплексе повышена эффективность подготовки за счет обеспечения возможности детального изучения основ функционирования и структуры построения различных автоматических уст ройств и систем управления технологическим процессом, в том числе систем пожарной автоматики [4.1, 4.2]. Структурная схема разработанного компьютеризованного ИУК представлена на рис. 3.2. Могут быть использованы следующие варианты технической реализации отдельных блоков. Блок датчиков 3 в общем случае может содержать специализированные датчики, предназначенные для работы с конкретными типами контрольно-измерительных приборов, а также стандартные датчики с аналоговым или цифровым выходом. Блок контрольно-измерительных приборов 4 содержит один или несколько серийно выпускаемых приборов контроля технологических параметров (например, газоанализатор-сигнализатор СТМ-10, электронный мост КСМ-4, электронный потенциометр КСП-4 и т.п.), имеющих в общем случае выходы для передачи количественных значений контролируемых параметров и сигналов управления в случае превышения этих значений установленных пределов исполнительными элементами в блоке 5 (клапанами, задвижками и т.п.), а также световыми и звуковыми оповещателями и индикаторами (лампой, звонком и т.п.) в блоке оповещения 2. Блок вспомогательного оборудования 1 содержит устройства для формирования тестовых воздействий на датчики блока 3 (например, тепловой фен, баллон с поверочной газовой смесью и т.п.), а также измерительные приборы для контроля параметров тестовых воздействий, съёма и визуализации параметров контрольно-измерительных приборов блока 4 (вольтметр, секундомер и т.п.). Конкретный пример технической реализации блоков 1, 3, 4 представлен на рис. 3.3. Прибор сигнализатор-газоанализатор СТМ-10 подключен к датчику, соединенному с помощью колпака и эластичного трубопровода через ротаметр с регулировочным вентилем к баллону с поверочной газовой метано-воздушной смесью.
Измерительный выход прибора СТМ-10 подключен к цифровому вольтметру В7-38. Первый процессорный блок 6 представляет собой программно-аппаратный блок, содержащий один или несколько программируемых контроллеров, связанных между собой. Для формирования первого процессорного блока 6 могут быть использованы, например, технические средства комплекса "Агросторой" (рис. 3.4), включающего контроллеры локальной системы автоматизации, которые подключаются к специализированным датчикам-преобразователям температуры, давления, скорости воздуха, напряжения, тока, пульсаций пламени и др.) [3.48]. Обмен информацией между контроллерами осуществляется по локальной вычислительной сети с использованием интерфейса RS-485 и протокола ModBus, между контроллерами и блоком индивидуального обучения 8 используется интерфейс RS-232. Второй процессорный блок 7 представляет собой программно-аппаратный блок, содержащий один или несколько программируемых контроллеров, Например (фиг.4), могут использоваться контроллеры, входящие в комплекс "Модульные системы "Торнадо" [2.18-2.23, 3.37], выполненные на базе промышленного компьютера Advantech ARK-3382 с операционной системой Windows-XP embedded, включающих блоки полевых интерфейсов, предназначенные для ввода аналоговых или дискретных сигналов напряжений и (или) токов от различных датчиков, а также выдачи дискретных управляющих команд. Связь между контроллерами внутри блока 7 и остальными блоками системы обучения осуществляется при помощи гальванически развязанного от измерительной части дублированно
Разработка компьютерных контрольно-обучающих программ
Специализированные компьютерные программы для тестирования знаний курсантов и слушателей широко используются в практике изучения специальных дисциплин, в том числе в Академии ГПС МЧС России [5.10]. Основой их эффективного применения является динамичное обновление информационной и вопросной базы. Это связано, во-первых, с общей высокой динамикой содержания рабочих учебных программ в связи с перестройкой структуры высшего образования. Разработаны новые учебники и учебные пособия, в которых в соответствии с программами несколько иначе, чем раньше, представлен учебный материал. Во-вторых, в последние годы наблюдается общая высокая динамичность разработки и применения пожарной техники, в частности, автоматики, вызванной техническим прогрессом и развитием рыночных отношений. Дополнительными условиями обеспечения высокой эффективности применения компьютерных программ контроля знаний являются: 1. Требование повышения их качества, основными показателями которого являются валидность и надежность тестов. Данные показатели характеризуют, соответственно, стабильность получаемых результатов тестирования и их способность правильно отражать уровень подготовки обучаемых. Для практической реализации компьютерного контроля необходима периодическая комплексная оценка качества разрабатываемых тестов, в том числе с учетом мнения обучаемых. [3.42]. 2. Возможность в процессе тестирования не только определения уровня обученности курсантов (слушателей), но быстрого восстановления знаний путем просмотра правильного ответа и получения (при необходимости) другой дополнительной дидактической информации по тестируе мому предмету. На основе анализа содержания дисциплины "Производственная и пожарная автоматика", изучаемой курсантами и слушателями в Академии ГПС МЧС России, определена структура тестового контроля, представленная на рис. 4.5. Программа включает контроль уровня подготовки курсантов и слушателей к лабораторным работам, проводимым на ЭВМ, контроль знаний по отдельным разделам и по всей дисциплине. Таким образом, программа является универсальной и может использоваться на разных этапах обучения. Блок-схема алгоритма контроля знаний в соответствии с данной методикой представлена на рис.4.6. Внешний вид экрана компьютера в режиме редактирования темы представлен на рис. 4.7. В соответствии с алгоритмом, после регистрации пользователя на экран выводится первый вопрос теста с вариантами ответов. Для обдумывания и ввода ответа программно устанавливается время, обычно не более 20с.
Если за это время ответ не последует, программа переходит к выводу второго вопроса, а ответ на предыдущий вопрос считается неправильным. В качестве дополнительной информации могут использоваться фотографии внешнего вида, видео и мультимедийные сюжеты о принципе действия и работе технических средств производственной и пожарной автоматики, справочная и учебная информация и др. Время изучения дополнительной информации ограничено 20с. Всего для контроля знаний перед выполнением лабораторной работы установлен вывод пяти вопросов, для контроля знаний по соответствующим разделам - десяти вопросов. После ответа на последний вопрос на экран выводится результат тестирования с оценкой. При правильном ответе на 5 из 5 или 10 из 10 вопросов высвечивается оценка "Отлично" При правильном ответе на 4 из 5 или 8, 9 из 10 вопросов высвечивается оценка "Хорошо". При правильном ответе на 3 из 5 или 6, 7 из 10 вопросов высвечивается оценка "Удовлетворительно". При правильном ответе на меньшее число вопросов высвечивается оценка "Неудовлетворительно".
В случае получения оценки "Неудовлетворительно" и фиксирования её преподавателем, обучаемый имеет возможность повторно пройти тестирование. В этом случае вопросы из базы данных выбираются случайно и вероятность их повторения минимальна. Тестирование заканчивается при получении курсантом (слушателем) положительного результата с оценкой, не ниже установленной или по указанию преподавателя. Общее время тестирования определяется по формуле: где N количество повторений тестирования; i— количество вопросов теста; t0, tR соответственно, длительность ответа на вопрос и изучения дополнительной информации. Для временных параметров, указанных выше при однократном тестировании с 10-ю вопросами время tT тестирования составит не более 6 мин, что вполне допустимо. Таким образом, применение разработанной методики проведения обучения и тестирования на ЭВМ с использованием компьютерной про граммы, обеспечивает повышение качества подготовки специалистов пожарной безопасности. За основу программы взята отечественная универсальная компьютерная программа "Конструктор тестов". Всего разработано около 200 контрольных вопросов с 4 — 5 вариантами ответов на каждый вопрос. Разработана методика и в соответствии с ней - вариант настроек программы для проведения контроля знаний с одновременным обучением курсантов и слушателей (см. рис.4.5) по разделу "Производственная автоматика для предотвращения пожара и взрыва" (3), включая предварительное тестирование перед лабораторными работами по темам "Теория автоматического регулирования" (1), "Исследование автоматической системы противоава-рийной защиты" (2), по разделам "Пожарная сигнализация" (4) и "Установки пожаротушения" (5).
