Задачи проекта 6 Специальная часть 6 1 Роль интерактивных информационных моделей 6 2 Роль интерактивного тренажера «Видеостудия» в учебной системе 18 Выбор инструментальной среды для функциональной ре (стр. 3 из 12)

· обеспечивают получение большего объема навыков, чем тот, который приобретается за пределами классной комнаты.

Трехмерная графика позволяет обучающимся погрузиться в среду обучения, ускорить понимание сложного оборудования и проблем его обслуживания, одновременно усиливая накопление знаний. Обучаемые имеют возможность полноценно исследовать трехмерное виртуальное пространство, оценивая любую часть оборудования под различными углами для лучшего понимания внутреннего устройства и взаимодействия между частями оборудования. Обучаемые могут наблюдать интерактивную трехмерную анимацию, которая иллюстрирует процедуры обслуживания и ремонта оборудования снова и снова, вплоть до тех пор, пока не будет достигнут необходимый уровень знания.

Как уже говорилось выше, виртуальные тренажеры по обслуживанию являются программными копиями оборудования, с которым необходимо научиться работать. Повсеместно используемая на Западе концепция “e-learning” является результатом действия Болонской инициативы, к которой планирует присоединиться и Россия. Эта концепция позволяет любому человеку, находящемуся в любом месте, оборудованном доступом в Интернет, получать доступ к любому учебному предмету, по которому он хочет повысить свою квалификацию.

Такая инициатива одновременно позволяет решать как вопрос с переподготовкой имеющихся трудовых ресурсов, так и с повышением эффективности и качества учебного процесса. Одной из проблем системы “e-learning” является проблема нехватки учебных курсов. В данном случае, технологии виртуальной реальности являются идеальным инструментом создания учебных курсов по различным областям подготовки персонала, в том числе и по работе со сложными техническими системами. Используемые сегодня виртуальные тренажеры являются образцами готового контента, пригодного для распространения в системе “e-learning”, а программные средства разработки тренажерного контента – идеальным инструментов для создания учебных курсов для “e-learning”.

Практика применения виртуальных тренажеров позволяет заявлять об их высокой экономической эффективности. Кроме того, что имеется экономия от отказа использования реального оборудования, также отмечено повышение качества усвоения знаний и сокращение (в разы) времени обучения. Также отмечается, что применение виртуальных тренажеров становится рентабельным, если они начинаю моделировать реальное оборудование стоимостью 70 тыс. долларов и выше. Организации могут рассчитывать на возврат средств, затраченных на применение виртуальных тренажеров в размере от 49% до 212%.

В связи с увеличенными темпами развития технического прогресса буквально на глазах произошло заметное снижение стоимости оборудования, которое предназначено для создания виртуальных тренажеров при одновременном повышении его технологических возможностей. На сегодняшний день наибольшей статьей расходов при создании виртуальных тренажеров является стоимость программного обеспечения для разработки учебных курсов и, собственно, стоимость разработки указанных курсов. Справедливости ради надо отметить, что и программное обеспечение за это время приобрело новый функционал, позволяющий воспроизвести практически любую область человеческой деятельности в виде конкретных приложений, реализуемых в виртуальных тренажерах.

Сильнейшей стороной виртуальных тренажеров является то, что они позволяют обеспечить «погружение» (иммерсию) обучаемого в учебный процесс с одновременной интерактивной реакцией на его ошибки. Исследования, проведенные в целях оценки эффективности учебного процесса, показывают, что чем меньше запаздывание реакции на неверное действие обучаемого, тем с большим эффектом происходит усвоение материала. Этому также способствуют и контекстные подсказки со стороны виртуального тренажера, учитывающие особенности деятельности обучаемого. Такого не позволяют сделать тренажеры, базирующиеся на использовании реального оборудования, поскольку не имеют достаточных технических и программных средств для решения подобной задачи.

Для обеспечения иммерсии обучаемого в учебный процесс необходимо применять системы нашлемного отображения информации, позволяющие обучаемому оказаться внутри виртуальной сцены. Чтобы увидеть себя активным участником процесса обучения ему необходимо предоставить возможность манипулирования в виртуальном пространстве различными объектами виртуальной сцены (инструментом, системами и агрегатами летательного аппарата и т.п.). Такая функция обеспечивается использованием цифровых перчаток, визуализирующих тонкие движения пальцев рук. Для координированного перемещения в виртуальном пространстве требуется использовать датчики пространственного положения обучаемого. Все это, в совокупности с точными трехмерными виртуальными моделями систем и агрегатов, позволяет обучаемому оказаться внутри сцены и приступить к процессу обучения со всеми преимуществами, которые обеспечивают виртуальные тренажеры (рисунок 2).

Рис.2. Системы нашлемного отображения информации

Вплоть до последнего времени применение трехмерных технологий визуализации ограничивалось сложными приложениями, как авиационные тренажеры. Это происходило вследствие ограниченных возможностей традиционной трехмерной графики, для которой требовались продвинутые программисты, которые должны были разрабатывать контент и дорогостоящее графическое компьютерное оборудование, обеспечивающее запуск приложений в реальном времени. В последнее время были внедрены новые компьютерные технологии, которые позволили преодолеть указанные выше барьеры и обеспечившие применение трехмерных интерактивных приложений на обычных компьютерах, лэптопах и даже на наладонниках. Одновременно с этим были разработаны современные средства разработки контента, позволившие пользователям-непрограммистам (специалистам по узким вопросам) создавать передовые интерактивные трехмерные приложения для обучения.

Обучаемые обычно имеют ограниченное время для работы на реальном тренажере и вынуждены часто с кем-то разделять время тренажа на уникальном оборудовании. Трехмерные виртуальные тренажеры дают возможность обучаемым изучать объект в своем собственном темпе, наблюдать и отрабатывать процедуры повторно до тех пор, пока знания не будут закреплены. Такие виртуальные тренажеры могут успешно дополнять физические тренажеры, что позволит обучаемым предварительно подготовиться к работе на физическом тренажере, ожидая своей очереди работы на физическом тренажере.

Естественно, время непосредственной работы на физическом тренажере является существенной частью тренировки и не может быть заменено виртуальными процедурами, особенно если речь идет о сертификации обучаемого. Тем не менее, поскольку практически всегда обучаемых больше, чем физического оборудования (часто более 20-ти на один физический тренажер), виртуальное оборудование может быть использовано для предоставления студентам возможности попрактиковаться хоть на чем-то, пока они ожидают своей очереди работы на реальном оборудовании.

Одно из главных преимуществ виртуальных тренажеров заключается в многократном использовании разнообразного учебного контента на типовом компьютерном оборудовании. Обучаемый может поработать с учебным курсом дома, на персональном компьютере перед посещением учебного класса. Учебная программа может быть использована непосредственно на рабочем месте, где идет ремонт и обслуживание реального оборудования для подсказки последовательности операций. В конце концов, виртуальный тренажер может быть использован для серьезного улучшения качества электронной технической документации в качестве интерактивной информации.

2.2 Роль интерактивного тренажера «Видеостудия» в учебной системе

На кафедре ИКТ существует осветительная аппаратура для проведения студийных съемок. Для корректной работы с осветительной аппаратурой студенту необходимы определенные знания.

Разделим их на следующие группы:

· Артикулируемые

· Неарктикулируемые

Артикулируемая часть знания относительно легко поддается превращению в информацию, которая является удобным средством передачи знаний. Она может быть передана от учителя к ученику с помощью учебных текстов и графических изображений, заранее подготовленных и хранящихся на каком-либо носителе, например на бумаге, на магнитном или оптическом диске.

Неартикулируемая часть знания представляет собой тот неосязаемый, но очень важный личностный компонент знания, который принято называть опытом, интуицией и т. п. Эта часть знания охватывает умения, навыки, интуитивные образы и другие формы личностного опыта, которые не могут быть переданы непосредственно от учителя к ученику. Они могут быть "добыты" учеником лишь в ходе самостоятельной учебной деятельности по решению практических задач (Рисунок 3).

Рис.3. Место проекта в учебной системе

Поскольку кафедра ограничена в осветительных ресурсах, а студентов достаточно много, то возникают следующие проблемы в получение практических знаний:

· Одна из них заключается в том, что использование в обучении реального оборудования является очень дорогим удовольствием. Поэтому их не может быть много. Зато может быть много обучаемых. Если при работе на тренажере создается группа из более чем 10 человек, то начинают возникать задержки при доступе к оборудованию, или ограничивается время непрерывной работы обучаемого при освоении какой-либо технической операции и т.п.

· Также возникают ресурсные проблемы. Например, нормированным является количество включений-выключений аппаратуры и ее фиксированное время работы.