Педагогические науки/ 5. Современные методы преподавания

профессор кафедры СХМ В.Б.Дроздов, зав.кафедрой СХМ А.Н.Зеленин, доцент кафедры СХМ М.Л. Юсупов, старший преподаватель И.О.Алиев

Уральская государственная сельскохозяйственная академия

Специализированный кабинет виртуального обучения

на тренажёрах-симуляторах

Бурное развитие новых информационных технологий и внедрение их в России последние годы наложили определенный отпечаток на развитие личности современного студента. Мощный поток новой информации, рекламы, применение компьютерных технологий в телевидении, распространение игровых приставок, электронных игрушек и компьютеров оказывают большое влияние на студента и его восприятие окружающего мира. Существенно изменяется и характер его любимой практической деятельности – игры, изменяются и его любимые герои и увлечения.

Начиная учиться в ВУЗе, он может почувствовать определенный дискомфорт. Не во всех ВУЗах сегодня еще есть оснащенные технологические классы. Устаревшие учебные программы и методические приемы приводят к существенному снижению мотивации учения студентов, заставляя вдумчивых педагогов искать более современные средства и методы обучения.

Одним из таких средств, обладающих уникальными возможностями и широко распространенных и апробированных в ВУЗах индустриально развитых держав, и является компьютер.

Сочетая в себе возможности телевизора, видеомагнитофона, книги, калькулятора, являясь универсальной игрушкой, способной имитировать другие игрушки и самые различные игры, современный компьютер вместе с тем является для студента тем равноправным партнером, способным очень тонко реагировать на его действия и запросы, которого ему так порой не хватает. Терпеливый товарищ и мудрый наставник, творец сказочных миров, вершина интеллектуальных достижений человечества, компьютер играет все большую роль в досуговой деятельности современной молодежи и в формировании их психофизических качеств и развитии личности. Использование компьютеров в учебной и внеурочной деятельности ВУЗа выглядит очень естественным с точки зрения студента и является одним из эффективных способов повышения мотивации и индивидуализации его учения, развития творческих способностей и создания благополучного эмоционального фона.

Актуальность избранной темы объясняется общечеловеческой значимостью затрагиваемого материала. Дело в том, что проблема информатизации и непосредственно связанной с ней компьютеризации всех сфер человеческой деятельности является одной из глобальных проблем современного мира. Причина тому - неслыханное для предшествующих эпох повышение роли информации, превращение ее в одну из важнейших движущих сил всей производственной и общественной жизни. Происходящий параллельно стремительный скачок в развитии аппаратных средств, т.е. собственно компьютеров как технических устройств за последние 2-3 года сделал эту технику достаточно доступной. Поэтому внедрение компьютерных технологий в образование можно охарактеризовать как логичный и необходимый шаг в развитии современного информационного мира в целом. Подтверждением этого может служить возникновение целого ряда специальных научных центров, непосредственно занимающихся проблемами информатизации и компьютеризации образования

Такой факт, как появление специализированных периодических изданий, литературы общепедагогического порядка по проблемам компьютеризации и множества соответствующих методических разработок говорит о существовании и острой актуальности данной проблемы для современной Высшей школы на всех ее уровнях.

Современная наука концентрирует внимание на теоретической разработке концепции и структурно-организационных моделей компьютеризации образования, так как на данный момент, ввиду отсутствия стабильных позиций в этом вопросе, реальная компьютеризация учебного процесса на местах фактически отсутствует.

Обоснование безотлагательной необходимости внедрения компьютерной и микропроцессорной техники в образовательную практику ВУЗов содержит два основных, тесно связанных между собой слагаемых. Во-первых, огромные технико-операционные возможности компьютера несут в себе несравнимый с ранее применявшимися техническими средствами обучения, дидактический материал, который может и должен быть реализован в учебно-воспитательном процессе. Во-вторых, подлинная действенность научно-технического прогресса (а широкое применение компьютеров – одно из ярчайших его проявлений) в решающей степени зависит от подготовки кадров на уровне современных требований.

Поэтому изучение и использование компьютерной техники в учебном процессе – важнейший компонент подготовки студентов к дальнейшей трудовой жизни. Нельзя не учитывать того, что для большинства выпускников высших учебных заведений будущая профессия станет по преимуществу компьютерной.

Использование компьютерных симуляторов в обучении на высокотехнологичных программах стало одним из важнейших достижений в мировой образовательной деятельности последнего десятилетия.

На вопрос - что дает обучение на компьютерных симуляторах, можно ответить, что согласно многочисленным научным исследованиям отработка практических навыков на компьютерных симуляторах дает целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными учебными программами.

Обучение на компьютерных симуляторах

· позволяет полностью воссоздать ход реальных ситуаций производственных процессов операции в режиме реального времени и отработать алгоритм действий во время операции;

· повышает эффективность обучения студентов новым высокотехнологичным методикам, а также новым процедурам в рамках уже практикуемых методик;

· значительно уменьшает число производственных ошибок (в т. ч. фатальных) и процент возможных осложнений;

· позволяет оценить уровень полученных знаний и приобретенных навыков благодаря обратной связи;

· дает возможность прогнозировать результаты выполнения реальных технологических операций у обучаемых;

· позволяет провести виртуальную «репетицию» предстоящих технологических операции реального исполнителя и закрепить алгоритм выполнения процедуры с учетом внезапных непредвиденных ситуаций, возникающих в ходе реальной работы;

· сокращает продолжительность выполнения и снижает расход материальных и трудовых ресурсов во время проведения процедур, как начинающими, так и опытными специалистами.

Эффективность обучения на симуляторах в цифрах

· увеличивает скорость выполнения манипуляций на 15 % и снижает расход материальных и трудовых ресурсов до 10% во время проведения реальной работы даже опытными специалистами;

· снижает вероятность совершения ошибок в 3 раза.

Дополнительные возможности использования компьютерных симуляторов: аттестация преподавателей и специалистов

Согласно исследованиям, проведенным в США и Европе, существует высокая корреляция между результатами выполнения процедур на симуляторах с результатами реального выполнения работы.

Компьютерные симуляторы дают возможность провести аттестацию преподавателей и специалистов и определить уровень их квалификации.

Имеющийся на кафедре сельскохозяйственных машин мультимедийный комплекс и мультимедийные обучающие системы (компьютерные тренажёры) 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.

В 2012 году в Уральской государственной сельскохозяйственной академии под патронажем ректора Донник Ирины Михайловны был открыт специализированный кабинет виртуального обучения.

Общий вид специализированного кабинета для виртуального обучения на тренажёрах-симуляторах

В специализированном кабинете виртуального обучения на кафедре сельскохозяйственных машин мультимедийные обучающие системы (компьютерные тренажёры) состоят из следующих разделов:

Конструкция узлов и агрегатов технологического сельскохозяйственного оборудования

Раздел включает:

- 3-х мерную графическую модель агрегата, с демонстрацией строения основных узлов и показом их технических характеристик,

- документацию по устройству агрегата.

Назначение раздела: получение и закрепление знаний по устройству оборудования.

Устройство и эксплуатация органов управления

Раздел включает:

- Виртуальную модель органов управления агрегатом.

- Виртуальная 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:

- Виртуальная 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.

Тестирование и результаты

Проверка знаний по учебному материалу разделов компьютерного тренажёра дает возможность просмотра результатов тестирования.

Помощь

Изложены правила работы в режиме мультимедийной обучающей системы.

Исследование характеристик двигателя на тракторе с использованием виртуальных тренажеров

Мультимедийная обучающая система (компьютерный тренажёр) - компьютерная программа, симулятор, предназначенный для обучения и проверки знаний в диалоговом режиме, в которых 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.

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 показывающий 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, 3-Д изображение в динамике, это и манипулятор снабженный рулем, рычагом переключения передач и педалями.

Суммируя, можно отметить, что активное применение мультимедийных обучающих систем (компьютерных тренажёров) в учебном процессе дает возможность обеспечить более глубокую индивидуализацию обучения, создают условия для самостоятельной проработки учебного материала и эффективной реализации современных методических и дидактических подходов.

Использование мультимедиа курсов в учебном процессе требует определения соответствующих педагогических технологий. Мультимедиа курс как основное дидактическое средство должен объединять в себе три компоненты: содержание учебного материала, методы и технологии обучения. Эти компоненты неразрывно связаны друг с другом и образуют обучающую систему, позволяющую реализовать процесс самообразования личности.

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 реальных устройств демонстрирующих работу агрегатов в сельскохозяйственном производстве крайне ограничено по самым различным причинам.

Это и экономические причины. Стоимость реального шлейфа машин не сопоставима с финансовыми возможностями учебного заведения.

Это и инновационные причины. Технологии постоянно меняются и применяемая техника быстро устаревает.

Это и организационные причины. Весь шлейф машин, в виду их достаточной габаритности, компактно расположить на территории кафедры также вызывает затруднения.

Это и 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.

Заключение

Специализированный кабинет виртуального обучения на тренажёрах-симуляторах - перспективное средство, которое при определенных условиях может значительно повышать эффективность учебного процесса. Такими условиями являются учет индивидуальных особенностей обучающегося, его уровня компетенции и мотивации, соответствие образовательных потребностей и целей обучения. Эти условия необходимо учитывать при проектировании и создании мультимедиа-курсов в специализированном кабинете виртуального обучения на тренажёрах-симуляторах, четко определяя целевую группу, для которой данное дидактическое средство создается.

Литература:

1. Шраго И.Л. - Тренажеры для обучения управлению промышленными объектами // [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.promved.ru/articles/article.phtml?id=1749&nomer=61

2. Наумов В.И. - Потенциал учебных симуляторов // [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.gilbo.ru/index.php?page=psy&art=3111

3. Duke, R., Geurts J. Policy Games for Strategic Management; Pathways into the Unknown. Dutch University Press, 2005 ; Klabbers J. The Magic Circle: Principles of Gaming & Simulation. Rotterdam: Sense Publishers, 2006.

4. Games - Bale Stacking // [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.claas.com/countries/generator/cl-pw/en/fun-shop_US/funworld/spiele/start,lang=en_US.html

5. Volkov A. E., Shoptenko V. V., Lamont D. International Management Game — an integrated tool for teaching strategic management internationally — Developments in Business Simulation and Experiential Learning. Vol. 32. Orlando, USA: Association of Business Simulation and Experiential Learning (ABSEL), 2005.