Подход к определению рациональной конфигурации обучающей системы

Проведенный анализ подходов к построению сложных систем показал, что они, в основном, базируются на достаточно большом количестве исходных данных и с учетом функционирования существующих систем. Выбор метода исследования в работе основывался на том факте, что исходные данные по количественно-качественным параметрам современных обучающих систем скудны.

Однако, при этом, существует четко определенная цель функционирования обучающей системы - достижение максимального уровня обученности. На сегодняшний день наиболее точно учитывает процесс накопления знаний и умений выражение, где задается предельный уровень обученности. Реальная система обучения предполагает максимальный уровень обученности равный единице, а любая искусственная система обучения позволяет достичь уровень, в лучшем случае, лишь приближающийся к единице.

Таким образом, задача получения рациональной конфигурации обучающей системы строилась на допущение о возможности достижения с ее помощью уровня обученности, который бы стремился к уровню соответствия ее реальной системе. Критерии, относительно которых осуществлялся выбор оптимальной конфигурации обучающего средства, представляют собой конечное множество, следовательно, в ходе решения вариационной задачи при отыскании экстремальных значений, вместо функционала возможно рассмотрение целевой функции.

Таким образом, предложена последовательность определения рациональной конфигурации обучающей системы (рисунок 2.3), которая включает в себя ниже перечисленные мероприятия.

Рисунок 2.3 - Структура определения рациональной

конфигурации обучающей системы

1. На основе задачи функционирования обучающей системы по подготовке специалистов по С и УО выделяются следующие блоки:

подготовки стрельбы и управления огнем;

выполнения огневых задач;

конструктивно-технологический;

педагогический.

2. Определяется перечень частных показателей в каждом блоке, наиболее полно характеризующий обучающую систему с точки зрения ее назначения и области использования.

3. На этапе работы экспертной группы определяются весовые коэффициенты выбранных показателей путем их ранжирования методом парных сравнений Повышение достоверности информации по ценности показателей, полученной от экспертов, осуществляется путем сравнения пар абстрактных объектов.

Характерной особенностью существующих методик проведения экспертного анализа является не учет компетентности экспертов.

4. Из возможного перечня показателей, разбитых по блокам, формируются частные наборы, являющиеся вариантами обобщенных конфигураций обучающих систем.

Каждому показателю ставится в соответствие его критерий, определенный по результатам экспертного анализа.

5. Определение уровня соответствия той или иной конфигурации реальной системе осуществляется на основе учета уровня соответствия комплексного показателя.

(2.1)

6. На основе полученных значений и общих начальных условий обучения рассчитываются показатели эффективности обучающих систем различных конфигураций.

Как обучающее устройство, КМТ предназначен для повышения эффективности и качества обучения и в соответствии с ГОСТ 26387-84 он характеризуется по следующим основным группам показателей эффективности и качества: назначения, надежности, эргономические, эстетические, технологичности, транспортабельности, патентно-правовые, унификации, экологические, безопасности, экономические показатели, показатели отражающие затраты на разработку, создание и эксплуатацию системы.

Таким образом, это наводит нас на разработку требований к структурным элементам и к КМТ в целом как к обучающей системе для подготовки специалистов артиллерии с помощью различных методов подготовки в соответствии с перечнем.

Под методом обучения в работе понимается система упорядоченного и целенаправленного взаимодействия между преподавателем (обучающей системой) и обучающимся, обеспечивающая рационализацию педагогических целей обучения. Таким образом, требования характеризуют возможность организации такого взаимодействия с обучающей системой.

На основе анализа структуры обучающих систем и методов обучения, используемых в традиционной системе подготовки номеров расчета САО и с учетом дидактических принципов использования ЭВМ в учебном процессе, предложены требования к структурным элементам и к КМТ в целом.

Рассмотрение требований осуществлялось первоначально к структурным элементам КМТ, а затем к КМТ в целом.

Моделирующее устройство - это устройство, осуществляющее процесс построения учебной модели, предполагаемой или существующей системы «человек-машина», а также экспериментирование с этой моделью на ЭВМ.

Моделирование, включает в себя как стадию построения модели, так и стадию планирования и реализации соответствующих экспериментов с этой моделью. Оно представляет собой имитацию некоторой реальной или воображаемой системы. Такая система необходима потому, что реальная система может быть либо недоступной для использования, либо действия, проводимые на реальной системе, недопустимо дорогие. Математическое моделирование исключает субъективизм в оценке той или иной ситуации. Моделирующее устройство КМТ предназначено для формирования учебной модели боя и дополнительной информации, необходимой обучающемуся в процессе обучения.

Благодаря ему КМТ с достаточно высокой степенью достоверности способен «предсказать» исход боевого эпизода с участием артиллерийского подразделения, то есть «берет на себя» имитацию боя, основываясь на строгих, выявленных в результате многолетних исследований закономерностях его развития, учитывающих характеристики обученности, вооружения, местности, погодных и других условий.

Моделирование осуществляется посредством языков моделирования высокого уровня, реализованных в программах, и являющихся основным звеном КМТ. Исходя из главенствующей роли программ в моделирующем устройстве, требования больше будут относиться к ним.

Таким образом, к моделирующему устройству предъявляются нижеперечисленные требования.

1. Адекватность модели реальной системе. Под реальной системой в работе понимается совокупность органов управления подразделением, средств разведки, огневых подразделений, действующих в реальных условиях (тактических, погодных), результатов огневого воздействия на противника и др. Адекватность предполагает уменьшение числа ограничений в модели и их важности, так как всякое ограничение означает исключение, а это в свою очередь, означает, что в модели чего-то не будет хватать. Модель будет наиболее полной, если она будет включать в себя максимальное количество переменных и структур (рисунок 2.4).

Это значит, что каждый элемент тренажера (информационная модель) может быть взаимооднозначно сопоставлен с элементом (реальный образец).

На рисунке 2.4

- множество показателей, характеризующих реальный образец САО ( - количество параметров, характеристик и учебно-боевых задач);

- множество показателей, характеризующих УТС;

- множество показателей, характеризующих «помехи».

Задача создания КМТ (синтеза) сводится к преобразованию -мерного вектора в -мерный вектор с наименьшими помехами .

Для оценки точности построения модели предлагается коэффициент адекватности модели реальному образцу

. (2.2)

Модель системы тем адекватнее, чем ближе она при сравнении к фактическому поведению реальной системы. КМТ предназначен для формирования знаний, умений и навыков в вооруженной борьбе и любое несоответствие модели реальной системе приводит к развитию отклонения в формируемом навыке, что в реальных условиях может повлечь за собой невыполнение задачи и гибель людей. Таким образом, моделируемые условия не должны превышать некоторых значений, присущих реальной системе, а отклонения от среднего моделируемого значения не должны превышать значений, которые бы выходили за границы, характеризующие точность выполнения огневой задачи. Отклонения моделируемых условий, согласно, не должны превышать пределов.

2. Возможность многократного возвращения к изучаемому материалу. Данное требование предполагает возможность возвращения в конце занятия (тренировки) или в их ходе к тем командам, этапам расчетов, где обучающийся допустил ошибки. КМТ, его моделирующее устройство, обрабатывает выполнение ОЗ параллельно с обучающимся, производит все необходимые при этом расчеты на уровне, близком к идеальному. Методика проведения тренировок предполагает наличие такого этапа в ходе ее проведения, как разбор выполнения ОЗ, где обучающий указывает на допущенные ошибки, их характер, причины.

Таким образом, вся информация о ходе выполнения обучающимся ОЗ и контрольные данные должны быть занесены в БД, откуда она может извлекаться в ходе разбора. Кроме того, если обучающийся не допустил ошибок по ПС и УО, он должен иметь возможность возвратиться к тем этапам выполнения ОЗ, которые решены КМТ более целесообразно.

В данном требовании есть еще один аспект, который наиболее актуален при вторичном обучении или тренировке. Известно, что в процессе переработки информации в мозге человека создаются устойчивые структуры - нервные связи. По мнению некоторых авторов, механизм этот можно представить наличием в мозге нескольких отделов памяти: иконической, кратковременной, долговременной и оперативной. Вся воспринимаемая человеком информация поступает в иконическую память, где необходимая востребуется и поступает в отдел кратковременной памяти, где она находится непродолжительное время.

Здесь происходит оценка значимости информации. В дальнейшем при поступлении информации той же направленности, что и основной информационный сигнал, информация, имеющаяся в кратковременной памяти, переформировывается в долговременной памяти и содержится там длительное время. В противном случае, через непродолжительное время, первоначальная информация «стирается», освобождая место в памяти для следующих порций информации.

Таким образом, использование повторения в ходе занятия с помощью КМТ значительно усиливает качество и длительность сохранения информации.

3. Обеспечение гибкости при выборе стратегии обучения. Многие обучающие системы в настоящее время построены на основе линейного или разветвленного программного оснащения. Недостатком такого рода программ является то, что в первом случае каждый обучающийся проходит заранее определенную последовательность его действий во время самого хода обучения. Во втором - каждый очередной шаг обучающегося определяется в зависимости от его предшествующих действий и корректируется посредством анализа полученных результатов, разъяснения допущенных ошибок и указания путей их исправления по заранее определенным алгоритмам.

Таким образом, имеющиеся подходы не позволяют чутко реагировать на готовность обучающегося к усвоению учебной информации.

Реализуемая в КМТ структура алгоритмов обучения, тренировки и контроля, в результате которых моделирующее устройство будет принимать решение о каждом шаге обучения в зависимости от ряда факторов, характеризующих как самого обучающегося, так и процесс усвоения им знаний, умений и навыков, осуществляет адаптацию обучающей системы к обучающемуся.