Организация обучения с помощью АОС-ШЧ
В.В. НЕСТЕРОВ, заведующий ОНИЛ «Автоматизация технического обслуживания, диагностика и мониторинг систем ЖАТ»
В статье, опубликованной в журнале «АСИ» (2013 г., № 9), рассмотрены функции и свойства обучающей системы АОС-ШЧ. Вниманию читателей представляем реализацию учебного процесса на основе ее использования.
Автоматизированная система подготовки и переподготовки специалистов в хозяйстве автоматики и телемеханики АОС-ЖАТ (рис. 1) состоит из подсистемы отчетности и мониторинга службы автоматики и телемеханики (АОС-Ш), автоматизированной обучающей системы для дистанций сигнализации,централизации и блокировки (АОС-ШЧ), подсистемы ее интеграции с макетами-тренажерами и имитаторами (АОС-МТ).
АОС-МТ включает в себя блок задания неисправностей в аппаратных тренажерах или макетах (БЗН) и модуль задания неисправностей в программных тренажерах или имитаторах (МЗН).
Аппаратно-программный комплекс, включающий в себя АОС-ШЧ, АОС-МТ, макеты-тренажеры и имитаторы систем и устройств ЖАТ, представляет собой автоматизированный обучающий комплекс дистанции (АОК-СЦБ). АОС-ШЧ может работать как в составе АОК-СЦБ, так и самостоятельно. Независимо от этого АОС-ШЧ состоит из обучающих курсов (ОК), охватывающих всю тематику технической учебы, и программных средств использования ОК с целью получения знаний.
Обучающие курсы позволяют изучать устройства и системы автоматики и телемеханики, методику поиска неисправностей в них. Курсы содержат базовые знания для профессиональной деятельности. Кроме этого, в состав системы входят обучающие курсы по инструкциям, правилам, указаниям и технологическим картам, знание которых строго
обязательно для работников дистанций СЦБ. От качества учебного материала, глубины его адаптивности к уровню знаний каждого специалиста, а также возможностей интерактивной работы с ним и глубины погружения в реальную производственную ситуацию зависит эффективность системы обучения.
Средства использования обучающих курсов АОС-ШЧ выполняют задачи трех уровней. На первом уровне реализуются функции обучения, на втором - автоматизация управления процессом обучения (администрирование ОК), обеспечивающая различные режимы обучения, а также учет результатов прохождения ОК. На третьем уровне решаются задачи администрирования АОС-ШЧ. Он включает в себя выполнение задач первого и второго уровней, координацию и управление функционированием рабочих мест обучения.
Какими бы совершенными не были программные средства АОС-ШЧ, какие бы новейшие технологии представления учебного материала не применялись, если он изложен неопытным и неквалифицированным преподавателем и не структурирован в соответствии с основными принципами программированного обучения (интерактивностью, адаптивностью, погружением в производственную ситуацию, многократностью подачи учебного материала различными методами, наглядностью) специально подготовленным инженером, эффект от обучения в условиях дефицита времени невелик.
Создание обучающих курсов - трудоемкий процесс взаимодействия эксперта-преподава-теля, обладающего знаниями в конкретной предметной области, и инженера, извлекающего и структурирующего знания.
Курсы АОС-ШЧ реализуют функции обучения, контроля и оценивания знаний, тренировки по отработке практических навыков. Методологическая структура курса по изучению системы или автоматики и телемеханики приведена на рис. 2.
База знаний обучающего курса по изучению устройств (систем) ЖАТ состоит из трех разделов. В первом разделе указаны принципы построения устройств, алгоритмы их работы. Он является третьим уровнем приближения к цели обучения. Во втором разделе представлены проверки и методика поиска отказов (второй уровень). В третьем находятся алгоритмы поиска отказов (первый уровень).
Цель обучающего курса -получение знаний-навыков для поиска неисправностей в системе (устройстве) ЖАТ. Учебный материал должен обеспечивать постепенное приближение к цели обучения. Разделы могут состоять из равноценных тем, частей раздела. Например, в первый раздел курса изучения работы централизованной стрелки входят темы об электроприводе и схеме управления. Темы состоят из обучающих и соответствующих контрольных блоков. При освоении курса по изучению устройства или системы ЖАТ используется тренажер-экзаменатор по поиску неисправностей в них.
База знаний курса по изучению инструкции или нормативного документа состоит из тем, равноценных частей раздела с точки зрения степени приближения к цели обучения. Темы включают в себя обучающие курсы и контрольные блоки. В курс по изучению инструкции или нормативного документа входит итоговый контрольный блок, содержащий контрольные вопросы и задачи по всему содержанию.
Обучающий блок любого курса состоит из обучающих шагов, которые содержат законченный учебный материал по конкретному понятию. В каждом шаге имеются обучающие и контрольные части. В обучающую часть входят информационные и операционные кадры, а в контрольную - вопросы и задачи.
Операционный кадр представляет собой вопрос по элементарному понятию шага обучения и обязательно реагирует как на неправильный, так и на правильный ответ. Эта реакция поясняет, в чем ваша ошибка, или разъясняет правильный ответ.
Контрольный блок - это контрольные вопросы и задачи, совокупность которых обеспечивает контроль знаний и выставление оценки по соответствующему обучающему блоку. В качестве задач по алгоритмам поиска неисправностей используются фрагменты тренажеров.
База данных тренажера представляет собой математическую интерактивную модель устройства (системы), позволяющую имитировать отказы, и информационную модель диагностических и контрольных проверок по поиску неисправностей и имитации их выполнения. Место действия и реализация проверок выбираются на основе информационной модели, а генерация результатов проверок - на основе математической модели. Кроме этого, в составе базы данных тренажера должны быть эталонные алгоритмы поиска неисправностей, на основе которых выставляется оценка по работе с тренажером.
Методика организации обучения на основе применения АОС-ЖАТ должна обеспечивать единую сквозную технологию изучения системы (устройства) в дистанциях. В нее входят: изучение работы устройств и систем, методов и алгоритмов поиска неисправностей устройств в АОС-ШЧ; отработка навыков принятия решений по поиску неисправностей с помощью изученных ранее алгоритмов поиска на компьютерных тренажерах, практических навыков выполнения диагностических проверок и поиска отказов на макетах при помощи АОС-МТ.
Для реализации этого процесса необходима единая система планирования и отчетности использования обучающих курсов АОС-ШЧ и макетов-тренажеров посредством АОС-МТ. В ней работа на макетах является последним этапом обучения по каждой системе и устройству.
Организация технической учебы в дистанции на основе применения АОС-ЖАТ подразделяется на подготовку системы к работе на конкретной дистанции, планирование обучения, оперативное управление им (реализацию режимов прохождения обучающих курсов с записью результатов), получение дистанционных и дорожных отчетных форм, повторное планирование обучения в случае отрицательных результатов в текущем году.
ПЛАНИРОВАНИЕ ОБУЧЕНИЯ
Планирование обучения в дистанции на основе АОС-ЖАТ состоит из следующих этапов. В дистанции формируется общая годовая программа обучения с указанием всех обучающих курсов. По каждому подразделению в соответствии с перечнем курсов составляются месячные планы. В план обучения вне очереди должны включаться обучающие курсы по тем устройствам и системам, по которым в текущем периоде возникали проблемы в их эксплуатации и при восстановлении их работоспособности при отказах. При введении в эксплуатацию на дистанции новых систем обучающие курсы также сразу включаются в план.
В планах прохождения каждого курса для каждого работника указываются ФИО, название курса, даты занятий. Также в планах после обучающего курса по системе (устройству) предусматривается работа на соответствующем макете-тренажере, управляемом АОС-МТ. Оценки по результатам работы фиксируются в общей базе данных.
Для каждого курса система определяет режим его прохождения конкретным работником на основе предыдущей истории занятий. Если это происходит впервые, то по умолчанию назначается плановый режим. Если в предыдущие годы работник проходил курс, то назначается экзаменационный режим, на основе которого реализуется входной контроль уровня знаний.
Исходной информацией для планирования обучения должно быть среднее время занятий по каждому полностью пройденному курсу. Это время определяется разработчиком при помощи специальных экспериментов, в которых принимает участие большое число работников различных дистанций сети дорог. Среднее время прохождения заложено в программном обеспечении АОС. При сокращении курсов автоматически уменьшается среднее время обучения в соответствии с объемом и сложностью исключенного материала. Для полного прохождения курсов требуется 8-12 ч.
В основе планирования обучения должен лежать принцип его непрерывности в течение каждого дня в короткий период времени по каждому курсу. В противном случае обучение трудно организовать, и оно будет малоэффективно. Время обучения в течение одного дня не должно превышать трех часов. Это определено экспериментальным путем на основе опыта использования АОС-ШЧ. По каждому курсу необходимо обучаться не реже одного раза в два года для поддержания уровня квалификации на должном уровне.
На основе АОС-ЖАТ можно обучаться в кабинетах технической учебы - компьютерных классах, непосредственно на рабочих местах, а также на компьютерных тренажерах на рабочих местах и в классе обучения.
Первый вариант организации обучения реализуется в том случае, если на дистанции нет сети передачи данных, а есть только локальная вычислительная сеть компьютерного класса обучения. Он наименее эффективен, поскольку время работы с АОС-ШЧ по объективным причинам очень ограничено. Для обеспечения полного прохождения обучающего курса необходимо, чтобы работник прибыл в класс обучения на целый день, что достаточно сложно в реальной производственной обстановке. Из-за интенсивной работы с АОС-ШЧ в течение целого дня занимающийся сильно утомляет-
ся и снижается эффективность обучения. Хотя при повторном обучении через год потребуется уже гораздо меньше времени для прохождения курса.
Обучение непосредственно на рабочих местах с автоматизированным управлением этим процессом через СПД из кабинета технической учебы дистанции достаточно эффективно. Занятия проводятся на базе АОС-ШЧ. В этом случае не требуется тратить время на поездку в дистанцию и можно использовать паузы в рабочее время для работы с обучающей системой. Хотя из-за отсутствия полноценных макетов-тренажеров нельзя получить практические навыки в поиске отказов, т.е. цикл подготовки остается незавершенный.
Изучение курсов и занятия на компьютерных тренажерах на рабочих местах, а затем сдача экзаменов в классе обучения дистанции при помощи АОС-ШЧ и получение навыков поиска отказов на действующих макетах-тренажерах наиболее эффективны.
В обучающих курсах используются ознакомительные и рабочие режимы управления. Работая в ознакомительных режимах, обучающиеся могут узнать принципы построения обучающих курсов, их структуру, порядок работы, а также получить навыки работы с ними.
РАБОЧИЕ РЕЖИМЫ
С помощью рабочих режимов организуется обучение конкретного специалиста дистанции при работе с различными обучающими курсами. Режимы бывают плановыми, экзаменационными и выборочными.
Плановый режим реализует прохождение всех блоков курса в заранее запланированной последовательности, необходимой для достижения цели обучения. Он является основным (по умолчанию).
Экзаменационный режим формируется из контрольных вопросов и задач по всему учебному материалу обучающего курса с целью выставления итоговой оценки или на основе прохождения занятий на тренажере-экзаменаторе.
С помощью выборочного режима преподаватель может войти в любой блок курса и работать с ним в соответствии с логикой его функционирования, а затем перейти к следующему блоку в соответствии с логикой функционирования планового режима. При этом все оценки записываются (фиксируются).
Приоритетными режимами являются плановый и экзаменационный. Изначально в плановом режиме разработчики системы заложили определенную последовательность прохождения блоков курса, которая представляет собой режим полного обучения. За счет текущего многоступенчатого контроля знаний учебный материал адаптируется к уровню знаний конкретного работника. Таким образом достигается индивидуальность обучения'.
На занятиях каждый пользователь получает только необходимую для него информацию. Полное обучение предназначено для работников с нулевыми знаниями. В зависимости от категории (уровня их знаний) с помощью этого режима подстраивается состав компонентов обучения.
Экзаменационный режим реализуется следующим образом. Сначала загружается блок трена-жера-экзаменатора, если в этом курсе рассматриваются устройства или система ЖАТ, и обучающийся ищет все типы отказов. В соответствии со средним баллом он получает итоговую оценку. Итоговый контрольный блок загружается в том случае, если в этом курсе есть инструкция или нормативный документ.
Если обучающийся получает оценку «5», то работа с курсами завершена. Если знания оценены на «4», то обучающийся может завершить работу или продолжить ее с теми блоками и шагами, которые выберет сам (выборочный режим). Если оценка будет меньше «4», то загружается плановый режим, включающий только контрольные блоки с целью определения пробелов в знаниях.
На основе полученных оценок можно сформировать план обучения по тем разделам и темам, по которым получены оценки ниже «4». Если оценка за занятия на тренажере-экзаменаторе или за итоговый контрольный блок меньше «3», то для занимающегося загружается плановый режим полного обучения.
Выборочный режим отличается от любого основного тем, что преподаватель может при помощи справочников разделов (их частей) выбрать нужный для работы блок или его часть. Далее порядок работы с обучающими курсами аналогичен плановому режиму, т.е. после прохода первого блока (части блока) автоматически загружаются блоки и их части в соответствии с плановым режимом. Преподаватель может выбрать и загрузить следующий по порядку блок (часть) или перейти к справочникам разделов, блоков и их частей. В рабочем режиме обучающих курсов загружаются различные отказы и блоки можно проходить по-разному.
ПЛАНОВОЕ ОБУЧЕНИЕ
Обучение по курсам в соответствии с планом организуется следующим образом. После регистрации обучающегося в АОС-ШЧ преподаватель выбирает нужный курс из предоставленного плана. Система автоматически или с участием преподавателя определяет режим работы: плановый или экзаменационный. Плановый режим генерируется при первом прохождении курса или повторном его прохождении после перерыва более двух лет. Затем в экзаменационном режиме реализуется входной контроль уровня подготовки.
Работа в экзаменационном режиме начинается с тренаже-ра-экзаменатора или итогового контрольного блока, при помощи которого определяется уровень квалификации обучающегося. В тренажере-экзаменаторе задаются только те отказы, которые соответствуют категории его квалификации.
Если работник прерывает занятия не дойдя до конца курсов в течение планового срока обучения, то в следующий раз для него загружается тот блок или часть блока, перед которым произошло прерывание. Для этого система должна отмечать последний пройденный блок (часть блока). Блок считается пройденным, если обучающийся его завершил до конца.
Плановый режим заканчивается работой с тренажером-эк-заменатором или прохождением итогового контрольного блока, при помощи которого определяется уровень квалификации работника. Далее алгоритм работы с курсами повторяется.
Если работник не заканчивает
обучение по курсу в отведенный плановый срок (не проходит их до конца или если после занятий на тренажере-экзаменаторе либо с итоговым контрольным блоком получает оценку меньше «4»), то в ведомости результатов ставится метка о том, что основной режим не закончен - «открыт».
Выборочный режим можно использовать при плановых занятиях (в плановый срок) по желанию преподавателя. Для этого нужно перейти из планового режима, который загружается автоматически, в выборочный. При помощи выборочного режима преподаватель вручную может задать любой порядок работы с курсами, набор блоков, последовательность их разделов и частей, количество повторов при прохождении разделов, блоков и их частей. Это используют в основном при повторных обучениях, т.е. после полного прохождения курсов в плановый срок. Блоки, их разделы и части выбираются на основе информации о результатах обучения конкретного работника.
ВНЕПЛАНОВОЕ ОБУЧЕНИЕ
Если работник неудачно закончил плановое обучение (не дошел до конца или получил низкую оценку) или пропустил плановые занятия, то преподаватель может назначать и проводить внеплановые дополнительные занятия. В этих случаях основной режим обучающих курсов не загружается автоматически. Преподаватель выбирает основной или выборочный режим, предварительно просмотрев на экране «историю» обучения работника по конкретному курсу.
Если обучающийся пропустил плановые занятия или прошел очень мало блоков курсов, то ему задается плановый режим, который может быть изменен (сокращен специальной настройкой). Это реально осуществить, если есть достаточный резерв времени. Если времени мало, то удобнее пользоваться выборочными режимами.
При приеме в штат дистанции в середине года нового работника ему не назначается плановый срок. В этом случае его обучают на дополнительных занятиях после планового срока. Порядок работы с курсами определяется наличием резерва времени. Для
выбора нужного режима преподаватель знакомится по справкам с «историей» обучения работника (если она есть) по курсу в другие плановые периоды.
АОС-ШЧ является высокоэффективной системой обучения. Но для того чтобы ее использование существенно повышало квалификацию работников дистанций, необходимо выполнять рекомендации по организации обучения. Процесс обучения в АОС-ШЧ полностью автоматизирован и методика занятий заложена в саму структуру курсов и алгоритмы их работы. Учебный процесс организуется при запуске укрупненных компонентов'системы, реализующих автоматически целые комплексы задач в определенной очередности.
Как уже сказано ранее, основой для обучения в АОС-ШЧ являются обучающие курсы. В АОС-ШЧ входят 20 курсов по системам и устройствам и семь по инструкциям и нормативным документам. Состав ОК постоянно расширяется, добавляются курсы по новым системам и устройствам. Курсы по инструкциям актуализируются в соответствии с новыми их редакциями. Одной из задач АОС-Ш, разработанной в 2013 г. и внедряемой с этого года, является автоматизированное обновление обучающих курсов по дорогам.
В настоящее время разрабатываются и готовятся к внедрению следующие ОК по: автоматической переездной сигнализации на участках с АБТЦ, электрической централизации ЭЦ-12, микропроцессорной централизации стрелок и сигналов МПЦ-И, изучению конструкции релейно-контактной аппаратуры систем ЖАТ и технологии работы в РТУ, технологическим картам по обслуживанию рельсовых цепей.
В следующем номерах журнала рассмотрим структуры этих обучающих курсов, методы и способы повышения активизации и наглядности подачи учебного материала. Это необходимо для налаживания обратной связи с пользователями обучающих курсов с целью доработки их замечаний перед началом массового внедрения. Кроме того, очень важно для разработчиков получить информацию о том, какие еще обучающие к
