Техническая подготовка инженеров-метеорологов с использованием компьютерных и информационных технологий

Одной из особенностей процесса обучения в высшем учебном заведении является непрерывный поиск новых форм, методов и средств обучения, цель которых – максимальная активизация познавательной деятельности обучаемых.

Активное внедрение компьютерных и информационных технологий во все сферы человеческой деятельности не оставляет в стороне и процесс обучения курсантов-метеорологов умению работать с техническими средствами и технологиями на компьютерной основе.

За последнее время на гидрометеорологический факультет ВУНЦ ВВС «ВВА» поступило большое количество технических средств метеослужбы на компьютерной основе: многофункциональный информационно-прогностический метеорологический комплекс «МИПМК»; комплексы приема спутниковой метеорологической информации «Сюжет – МЦ», «Сюжет – МВ»; автоматизированное рабочее место военного инженера гидрометеоролога «АРМ-ВГМ» (рис.1). Закуплено, развернуто и используется в учебном процессе: лаборатории аналоговых элементов информационно-измерительной техники, цифровой электроники, технического зрения на основе технологий компании NationalInstruments (рис.2); интерактивные доски «Smart»; электронные тренажеры; мультимедийные установки, локальные сети.

С педагогической точки зрения, с целью повышения качества обучения курсантов, указанные выше технические средства и технологии выполняют следующие основные функции:

– информационно-познавательную;

– активизирующую;

– научно-исследовательскую;

– методическую.

Информационно-познавательная функция.Курсанты в ходе лабораторных и практических работ могут нагляднее и глубже изучить процессы, происходящие в аналоговых приборах и устройствах цифровой электроники технических средств метеорологической службы. Произвести виртуальное испытание аппаратуры в различных режимах и условиях, находясь в аудитории. Это, в конечном итоге, позволит им грамотно эксплуатировать дорогостоящую аппаратуру, получать максимально возможную в реальном масштабе времени информацию о состоянии погоды в любой точке земного шара. Сочетание учебного материала и фактических погодных условий позволяет курсанту видеть конкретное практическое приложение изучаемых дисциплин, их военно-прикладной характер.

Рис.1 Специализированный класс оборудованный многофункциональным информационно-прогностическим метеорологическим комплексом «МИПМК», комплексами приема спутниковой метеорологической информации «Сюжет – МЦ», «Сюжет – МВ», автоматизированным рабочим местом военного инженера гидрометеоролога «АРМ-ВГМ»

Рис.2. Учебная лаборатория с комплексом LabWiew

Активизирующая функция. Заключается в том, что применение информационных технологий способствует увеличению интереса и формированию положительных мотиваций курсантов, так как создаются условия для индивидуализации способностей, раскрытия творческого потенциала курсантов на занятиях, взаимного обучения курсантов между собой в ходе свободной дискуссии по наиболее проблемным и сложным вопросам учебных дисциплин. В конечном итоге обучаемые наглядно видят перспективность получаемых знаний не только для военной профессиональной деятельности, но и для гражданского поприща, что в конечном итоге позволит им успешнее адаптироваться к происходящим техническим и технологическим изменениям общества.

Научно-исследовательская функция. Современные технические средства метеослужбы позволяют получать метеорологу принципиально новую информацию, которая ранее была недоступна в силу технологических ограничений прежних средств. Это, естественно, позволяет ставить и решать курсантам, в ходе выполнения курсовых работ или дипломного проектирования, новые задачи получения, обработки и анализа метеорологической информации необходимой для  обеспечения авиации Вооруженных Сил Российской Федерации.

Методическая функция. Простота, наглядность, и оперативность представления учебного материала технических дисциплин, технологичность сбора текущей и прогностической метеорологической информации с помощью компьютерных технологий позволяет преподавателю более эффективно использовать учебное время, повысить его насыщенность, реализовывать активные и интерактивные методы обучения в ходе проведения лекций, групповых занятий, учебных практик. Значительно упрощается мониторинг личностных достижений курсанта в освоении профессиональных компетенций. И, что наиболее важно, возникают условия для максимального приближения учебного процесса к будущей профессиональной деятельности инженера метеоролога, реализуется при этом дуальный принцип обучения. Активное и эффективное внедрение информационных технологий в образование является стимулирующим фактором обновления методик обучения в соответствии с требованиями современного общества. Изменяется сам процесс обучения, происходит замена заучивания информации и последовательности действий при практическом обучении на процесс реализации знаний и навыков в ходе самостоятельного познания компьютерной техники и технологий в области будущей профессиональной деятельности. В этих условиях преподаватель выступает в роли педагога-менеджера, режиссера или непосредственно равноправного участника процесса обучения, способного привлечь курсантов к активной познавательной деятельности, а не просто озвучивающего учебную информацию. Информационные технологии становятся средством познавательной деятельности, а не целью обучения. Учебный процесс носит практическую направленность, тем самым выполняется одно из первостепенных требований Федерального государственного стандарта высшего профессионального образования третьего поколения.

Работа преподавателя с использованием компьютерной техники и технологий включает: контроль  за работой курсантов; проведение консультаций и оказание помощи в случае необходимости; обеспечение штатной работы курсантов в случае сбоев аппаратуры или программного обеспечения; накопление информации о необходимости корректировки или усовершенствования технических средств метеорологической службы; исследование возможностей совершенствования методики обучения; воспитание обучаемых своей заинтересованностью в работе с перспективными технических средств метеослужбы.

Одной из форм внедрения новых информационных технологий в учебный процесс является использование компьютерных тренажеров. Одним из технических средств получения метеорологической информации является метеорологическая радиолокационная станция МРЛ-5. Изучение курсантами процесса получения этой информации осложнено рядом объективных причин. Этими причинами являются:

– отсутствие возможности проводить занятия фронтально из-за ограниченной вместимости аппаратной кабины метеорологической радиолокационной станции. Это приводит к фактическому уменьшению учебного времени, предусмотренного тематическим планом, так как учебная группа при проведении практических занятий разбивается на три подгруппы;

– не представляется возможным, в силу отмеченной выше причины, проводить самоподготовку на материальной части. Вследствие этого изучение процесса получения радиолокационной метеорологической информации в часы самоподготовки проводится теоретически по описаниям, приведенным в учебных пособиях;

– в дни, когда отсутствуют необходимые явления погоды, отработка вопросов получения радиолокационной метеорологической информации также осуществляется по описаниям с использованием фотоснимков, видеоматериалов экранов индикаторов МРЛ-5.

Для устранения отмеченных недостатков используется виртуальный тренажер, моделирующий аппаратуру метеорологической радиолокационной станции МРЛ-5 и процесс получения радиолокационной метеорологической информации.

Компьютерный тренажер располагает следующими возможностями:

– выводит на дисплей монитора персональной электронной машины всю аппаратуру, находящуюся в аппаратной кабине МРЛ-5;

– выводит на дисплей монитора персональной электронной машины отдельные блоки аппаратуры с их органами управления;

– позволяет имитировать управление аппаратурой при различных режимах получения радиолокационной метеорологической информации;

– позволяет моделировать необходимую метеорологическую обстановку путем имитации засветок метеоцелей на экранах индикаторов радиолокационной станции, их движение и эволюцию;

Рис.3. Заставка виртуального тренажера МРЛ-5

– имитировать измерение параметров радиоэха метеоцелей для анализа и оценки метеообстановки.

Внедрение новых информационных технологий, на наш взгляд, предусматривает не только внедрение новых аппаратных средств с соответствующим программным обеспечением, но и новые технологии доведения учебного материала до курсантов. Большое значение в этом случае имеет использование интерактивных досок, мультимедийных установок, позволяющих отображать материалы учебных фильмов, слайдов и т.д.

Процесс внедрения новых информационных технологий не значит, что следует отказаться от уже разработанных и доказавших свою эффективность традиционных форм обучения. Переход к новым технологиям должен интегрировать эти формы обучения и на первом этапе целесообразно использовать, как показывает опыт, наиболее простую форму – информационно-обучающую.

По дисциплине «Методы и средства гидрометеорологических измерений» ведется работа по внедрению новых технологий доведения, обучения и контроля учебного материала.Это, прежде всего: создание информационно-обучающих программ по изучению классификации облаков и их идентификации; по изучению метеорологических кодов и решению задач по кодированию и раскодированию фактической и прогностической информации.

Использование электронного «Атласа облаков» по сравнению с обычным атласом (в виде фотографий) позволяет представлять учебный материал с большей наглядностью, разнообразней – не только по видам, но и по разновидностям форм облаков. Особенно это касается облачности, оказывающей существенное влияние на безопасность полетов воздушных судов. При представлении на экране или мониторе слайдов тех или иных форм облаков преподаватель делает акцент на те разновидности облаков, которые наиболее важны для авиационного метеоролога. Использование локальной компьютерной сети позволяет преподавателю более углубленно изучить и проводить пояснение к наиболее трудно идентифицируемым формам облачности в интерактивной форме. В этом случае преподаватель индивидуально выдает задание курсантам для создания стереотипов форм облачности, для правильного определения тех и иных видов и разновидностей облаков и контролирует правильное решение поставленной задачи.

Следующим шагом внедрения компьютерных и информационных технологий явилось создание электронных кодов для передачи и представления метеорологической информации. Это, прежде всего, международный метеорологический код КН-01, аэрологический код КН-04 и код для передачи фактической погоды на аэродромах «МЕТАR». В электроном виде представлена не только схема кодов, но и основные правила, и образцы кодирования и раскодирования информации с помощью данных кодов. Наличие у каждого курсанта электронной версии кода позволяет контролировать их изучение в интерактивной форме. После традиционной формы изучения курсантам выдается индивидуальное задание по кодированию и раскодированию информации. Используя локальную компьютерную сеть и тестирующие программы, преподаватель контролирует решение каждой задачи, корректирует направления решения, делает нестандартные вводные.

Таким образом, компьютерные и информационные технологии в процессе технической подготовке инженеров-метеорологов заняли прочное место в организации учебного процесса. Широкое использование средств телекоммуникаций способствует созданию принципиально новых условий работы и освоению курсантами новых способов учебной деятельности.