РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ ИНТЕРАКТИВНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО ОБУЧЕНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРЕДМЕТОВ

 

Ренкас Андрей Игнатович,

к.т.н., доцент, Начальни кафедри пожарной и аварийно-спасательной техники,

Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности

Украина, гьвов, ул. Клепаровская, 35, Тел. 8(032)233-05-05

е-mail: part@ubgd.lviv.ua

 

Придатко Александр Владимирович,

Преподователь кафедри пожарной и аварийно-спасательной техники,

Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности

Украина, гьвов, ул. Клепаровская, 35, Тел. 8(032)233-05-05

е-mail: part@ubgd.lviv.ua

 

Сичевский Николай Игорович,

Преподователь кафедри пожарной и аварийно-спасательной техники,

Львовский государственный университет безопасности жизнедеятельности

Украина, гьвов, ул. Клепаровская, 35, Тел. 8(032)233-05-05

е-mail: part@ubgd.lviv.ua

 

 

Аннотация

В статье проведен анализ вопроса внедрения информационных технологий, конкретно интерактивных тренажеров, в организацию учебного процесса для изучения специальных дисциплин. Также представлены материалы проведенных исследований по определению эффективности использования интерактивных тренажеров и анализ аспектов внедрения тренажеров в учебный процесс.

 

The article deals with the investigations materials of usage efficiency determination of interactive training equipments in educational process and aspects analysis of its application.

 

Ключевые слова

Компьютерные интерактивные тренажеры для отработки упражнений

Computer interactive training apparatus for working off of exercises

 

 

 

 

 

 

Информационные технологии и связанные с ними педагогические технологии позволяют поднять на новый уровень подготовку будущих специалистов, сделать образование непрекращающимся процессом в течение всей жизни, развить творческие способности студентов и повышать эффективность учебно-воспитательного процесса. Однако, невзирая на существующие разработки и исследования, вопрос организации компьютерной учебы исследован и обоснован недостаточно.

Эта работа посвящена разработке и исследованию эффективности методов интерактивной компьютерной учебы в условиях информационных технологий. 

На кафедре пожарной и аварийно-спасательной техники Львовского государственного университета безопасности жизнедеятельности разработан ряд интерактивных тренажеров по работе с пожарным центробежным насосом ПН-40У (рис.1а) и ряд интерактивных анимационных изображений для детального изучения строения и принципа работы отдельных узлов и в целом гидравлического аварийно-спасательного оборудования (рис. 1б) Интерактивные тренажеры представляют собой алгоритм решения типичных прикладных задач. Характерной особенностью тренажеров есть то, что они позволяют решить репродуктивный уровень познавательной деятельности.

 

а)

б)

Рис.1 Рабочие окна интерактивных компьютерных тренажеров и анимационных изображений

 

С помощью разработанных интерактивных компьютерных тренажеров можно научиться выполнять все возможные упражнения относительно работы с пожарными насосами, начиная от устройства пожарного насоса, проверки его на герметичность и вплоть до подачи воздушно-механической пены. Также на основе интерактивного анимационного изображения возможно изучение строения или принципа работы определенного агрегата пожарного автомобиля, например, работы газоструйного вакуум-аппарата.

Данные тренажеры позволяют практически отрабатывать упражнения без значительных физических затрат и с соответствующей экономией ресурсов. Единственным требованием является наличие компьютера с соответствующим программным обеспечением. Для обеспечения большей эффективности и удобства работы с тренажерами каждый этап выполнения упражнения сопровождается текстовыми и голосовыми комментариями. При совершении ошибки, рабочее окно тренажера сообщает пользователю о неправильном действии текстовым и голосовым комментарием. Студент, при желании, может отрабатывать упражнение неограниченное количество раз, а по окончанию упражнения ему предоставляется возможность ознакомиться с характерными ошибками, которые встречаются на практике.

На рисунке 2 изображен алгоритм действия разработанных интерактивных компьютерных тренажеров по отработке упражнений с пожарными насосами.

Рис. 2. Алгоритм действия интерактивных тренажеров

 

Интерактивные компьютерные тренажеры разрабатывались с помощью пакета Macromedia Flash MX 2004 v.7.0. Этот пакет многофункциональный и простой в использовании, принцип построения анимационного изображения состоит в замене одной картинки, своевременно подготовленной другой картинкой (покадровая замена). Macromedia Flash MX дает возможность уменьшать трудоемкость прорисовки кадров, с его помощью создается первый кадр и с него путем трансформации можно получить окончательный кадр. Промежуточные кадры строятся пакетом автоматически.

Использование разработанных интерактивных тренажеров в учебном процессе способствует:

·                     формированию знаний и навыков выполнения определенных действий при роботе с определенными агрегатами и устройствами;

·                     внесению новизны в организацию учебного процесса, что активизирует познавательную деятельность;

·                     реализацию возможности оперативного исправления ошибок;

·                     реализация индивидуального темпа решения задач;

·                     экономии расходных материалов при отработке упражнений с помощью пожарного и аварийно-спасательного оборудования.

Объединив тренажеры с теоретическим материалом и возможностью проверки полученных знаний было разработано электронное учебное пособие „Робота с насосными установками пожарных автомобилей. Интерактивные тренажеры”.

До раздела «Аварийно-спасательное оборудование» предмета «Пожарная и аварийно-спасательная техника» были разработаны ряд анимационных изображений для изучения устройства и принципа работы гидравлического аварийно-спасательного оборудования разного типа заграничных и отечественных образцов. Разработанные анимационные изображения вошли приложением к учебному пособию «Гидравлическое аварийно-спасательное оборудование». Анимационные изображения разработаны по трем направлениям: схемы работы и элементы гидропривода, работа гидравлического аварийно-спасательного инструмента «Lukas» и гидроинструмент отечественной фирмы «ГидрУМ».

Для того, чтобы подтвердить преимущества использования интерактивных тренажеров над отработкой упражнений в традиционной форме на практике (с помощью пожарных автомобилей), нами был проведен эксперимент.

Для эксперимента были созданы две группы курсантов в составе 15 человек каждая. Уровень успеваемости курсантов как первой, так и второй групп были ровными.

Первая группа, которую условно обозначим группой «А», после теоретического изучения материала и ознакомлением с правилами безопасности труда, в течение целого практического занятия отрабатывала определенное упражнение на технической площадке с помощью пожарного автомобиля АЦ-40(130) 63Б. Каждый курсант группы в выделенное время успевал выполнить поставленное задание, в среднем, два-три раза.

Курсанты второй группы (группа «Б») после теоретического изучения материала вместе с группой «А», отрабатывали то же упражнение в компьютерной лабораторий с помощью предложенных нами интерактивных тренажеров. Каждый участник группы в течение того же времени выполнил предложенное упражнение около сорока раз.

Через семь дней после комбинированного практического занятия был проведен контроль полученных знаний в виде тестов. Результаты проведенного теста, а именно количество оценок «отлично» (91-100 баллов), «хорошо» (71-90 баллов), «удовлетворительно» (51-70 баллов), «не удовлетворительно» (<51 бала) приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты тестов в двух группах

 

Группа «А»

Группа «Б»

Количество «5»

7

11

Количество «4»

5

3

Количество «3»

3

1

Количество «2»

0

0

Средний балл группы

4,26

4,66

 

На основе полученных результатов построен полигон частот.

Рис.3. Полигон частот с результатам тестов группы «А»

Рис.4. Полигон частот с результатам тестов группы «Б»

 

На основе полученных данных тестов двух групп, с помощью нормального распределения Гаусса была определена вероятность получения определенной оценки («отлично», «хорошо», «удовлетворительно») студентами которые в будущем будут учится упражнениям с помощью интерактивных тренажеров или традиционно с помощью пожарных автомобилей (группы «Г» или «В» соответственно). Чтобы определить вероятность получения студентом определенной оценки было рассчитано среднее квадратическое отклонение σ по результатам проведенных тестов:

 

 ,                                                                              (1)

где хі – оценка

xср – средняя оценка группы

N – количество студентов в группе

 

Среднее квадратичное отклонение по результатам тестов группы «А» равно 0,3612.

Среднее квадратичное отклонение по результатам тестов группы «Б» равно 0,4683.

Дальше была определенна вероятность получения студентом группы «В» (группа, которая возможно будет отрабатывать упражнения с помощью пожарных автомобилей) соответствующей оценки с нормальным распределением Гаусса

,                                                                      (2)

 

Вероятность получения студентом группы «В» оценки «удовлетворительно» составляет 0,00836.

Вероятность получения студентом группы «В» оценки «хорошо» составляет 0,120896.

Вероятность получения студентом группы «В» оценки «отлично» составляет 0,433723.

Дальше определена вероятность получения студентом группы «Г» (группа, которая будет отрабатывать упражнения с помощью интерактивных тренажеров) соответствующей оценки с нормальным распределением Гаусса.

Вероятность получения студентом группы «Г» оценки «удовлетворительно» составляет 0,001036.

Вероятность получения студентом группы «Г» оценки «хорошо» составляет 0,211683.

Определим вероятность получения студентом группы «Г» оценки «отлично» составляет 0,452627.

За результатами определенных вероятностей получения построены теоретические кривые Гаусса. Для сравнения вероятностей, наложим теоретические кривые на графическую сетку.

Рис.5. Вероятность получения студентами групп «В» и «Г» соответствующей оценки (теоретические кривые Гауса)

 

Из сравнительной графической зависимости, изображенной на рисунке 5, видно, что вероятность получить лучшую оценку у студента группы, которая будет отрабатывать упражнения на интерактивных тренажерах, является выше вероятности студента группы, которая отрабатывала упражнения в традиционной форме на практике. Соответственно уровень усвоения знаний студентами группы «Г» является выше.

Но, как известно, теория без практики не является эффективной. Поэтому организация проведения практических занятий по работе с пожарными насосами осуществляется с привлечением интерактивных тренажеров и пожарных автомобилей со схемой занятия «Тренажер-Автомобиль».

Выводы. Следовательно, проанализировав результаты наших исследований, можно выделить ряд преимуществ комбинированной отработки упражнений с помощью интерактивных тренажеров и практической отработкой на пожарных автомобилях. Комбинированное изучение специальных упражнений работы с насосными установками пожарных автомобилей является эффективнее, экономически более целесообразным и удобным, как для преподавателей, так и студентов. Внедрение и применение в учебном процессе интерактивных компьютерных тренажеров позволяет говорить о наличии новейшей технологической поддержки процесса приобретения навыков и умений, при которой учеба строится на основе разных методов и их комбинаций.

 

ЛИТЕРАТУРА

1.                  Веренич Е.В. Методы и средства создания мультимедиальных дистанционных курсов: Дисанд.техн.наук. – Киев, 2002. – Машинопись. – 250 с.

2.                  Ларик Т. Реалізація методу вправ з використанням комп’ютерних тренажерів в умовах дистанційного навчання \ Information Technologies in Education for AllКиїв: МННЦІТС, 2006 – С. 81-84.

3.                  Матвієнко Р.М., Сав’юк Л.О. Використання інформаційних технологій при проведенні лабораторних і практичних занять з технічних дисциплін \ Збірник праць Першої Міжнародної конференціїInformation Technologies in Education for All” – Київ: Академперіодика, 2006 – С. 415-420.