автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Информационно-управляющий комплекс для подготовки специалистов пожарно-технического профиля

ИИ4615494

На правах рукописи

Орлов Павел Александрович

ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ

Специальность: 05.13.10 -«Управление в социальных и экономических системах» (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

- 2 ДЕК 2010

Москва-2010

004615494

На правах рукописи

Ор^

Орлов Павел Александрович

ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ

Специальность: 05.13.10 -«Управление в социальных и экономических системах» (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва - 2010

Работа выполнена на кафедре пожарной автоматики Академии государственной противопожарной службы МЧС России.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Членов Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Минаев Владимир Александрович

кандидат технических наук Антоненко Андрей Александрович

Ведущая организация:

ФГУ "НИЦ "Охрана" МВД России

Защита диссертации состоится 15.12.2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д205.002.01 Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, 4, зал совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии Государственной противопожарной службы МЧС России.

Автореферат разослан -/'/, //, 2010 г., исх. № 6-Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направить в Академию Государственной противопожарной службы по указанному адресу.

Телефон для справок: (495) 683-19-05.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, доцент

С.Ю. Бутузов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и степень научной проработки темы исследования

Реализация кадровой функции МЧС России направлена на сбалансированное насыщение подразделений пожарной охраны подготовленными и компетентными специалистами, способными качественно выполнять задачи по обеспечению пожарной безопасности, применяя арсенал соответствующих методов и современных технических средств. Одним из основных элементов данной функции выступает профессиональная подготовка специалистов пожарно-технического профиля и, в первую очередь, курсантов (слушателей) в образовательных учреждениях МЧС России.

Протекающие в нашей стране процессы социально-политических и экономических преобразований, выражающиеся, в частности, в реформах органов управления в государстве, законодательной базы и системы образования, привели к существенному усложнению ситуации с подготовкой кадров в области пожарной безопасности.

Важность и актуальность совершенствования системы подготовки кадров подтверждена приказом МЧС России от 04.12.2006 года № 705, в котором утверждена аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие системы подготовки кадров МЧС России на 2007 - 2009 г.г.». Это обуславливает необходимость изучения состояния образовательной системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля, разработку и внедрение методов ее совершенствования.

Исследования процесса подготовки кадров в образовательных учреждениях МЧС России, проводимые Н.Г. Топольским, H.H. Брушлинским, ВЛ. Семиковым, В.В. Кафидовым, C.B. Соколовым, С.Ю. Бутузовым и другими учеными, касаются отдельных аспектов образовательного процесса и не полностью учитывают специфику подготовки современных специалистов для работы в сфере обеспечения пожарной безопасности. Научные работы, посвященные совершенствованию управления подготовкой специалистов пожарно-технического профиля на основе информационно-управляющих комплексов, отсутствуют.

Целью диссертационной работы является совершенствование образовательной системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля на основе применения информационно-управляющих комплексов.

Достижение этой цели позволит на основе научно обоснованной технической разработки обеспечить решение важной социально-экономической задачи — в результате повышения качества подготовки кадров пожарной охраны повысить уровень пожарной безопасности в России.

Для достижения цели в диссертации поставлены и решены следующие научные задачи:

1. Анализ современного состояния и направлений совершенствования подготовки специалистов государственной противопожарной службы МЧС России.

2. Разработка и анализ математических моделей образовательного процесса подготовки специалистов пожарно-технического профиля.

3. Разработка структурной схемы информационно-управляющего комплекса и алгоритмов его применения для изучения специальной дисциплины.

4. Разработка программно-методического обеспечения применения информационно-управляющего комплекса.

Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2012 года», аналитической ведомственной целевой программой «Развитие системы подготовки кадров МЧС России на 2007 - 2009 г.г.», планом основных мероприятий Академии ГПС МЧС России на 2008-2010 гг. и научным направлением Академии ГПС МЧС России, связанным с совершенствованием процесса подготовки специалистов пожарно-технического профиля высшей квалификации.

Объектом исследования является образовательная система подготовки специалистов технического профиля высшей квалификации, а предметом исследования - процесс совершенствования подготовки специалистов государственной противопожарной службы МЧС России на основе информационно-управляющих комплексов.

Основные методы исследования.

Для решения поставленных задач были использованы методы теории вероятностей и математической статистики, методы теории управления, математического моделирования и анализа.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:

1. На основе анализа динамики содержания и объема учебной нагрузки, а также результатов анкетирования обоснована необходимость применения компьютеризованных информационно-управляющих комплексов для совершенствования подготовки специалистов пожарно-технического профиля в образовательных учреждениях МЧС России.

2. В результате математического моделирования получены аналитические выражения для оценки параметров управления в образовательной системе с использованием информационно-управляющих комплексов. При этом:

- разработана методика определения значений обученности за установленное в учебных часах время на основе статистических оценок количества используемых контрольных вопросов;

- разработана методика построения детерминированной математиче-

ской модели процесса обучения с использованием математического аппарата теории автоматического регулирования и метода аналогий;

- на основе статистической модели получены математические выражения, определяющие условия достижения максимума обученности с учетом забывания и влияния внешних факторов; получено выражение для соотношения в количестве часов планируемой учебной нагрузки для изучения специальной дисциплины курсантами и слушателями; получено выражение зависимости выигрыша во времени обучения от объема начальных знаний.

3. На основе полученных зависимостей проведена оценка эффективности управления в образовательной системе подготовки специалистов пожарно-технического профиля, определяющая возможности повышения обученности в результате применения информационно-управляющих комплексов. При этом в качестве параметров управления предложено использовать начальную обученность и интенсивность усвоения знаний.

4. Разработана структурная схема информационно-управляющего комплекса, решающего задачи индивидуального и коллективного обучения с учетом перспектив развития техники, рассмотрены алгоритмы его функционирования на примере специальной дисциплины "Производственная и пожарная автоматика".

Практическая ценность и значимость работы заключается в следующем:

- разработаны и защищены тремя патентами Российской Федерации на полезную модель технические решения по созданию нового информационно-управляющего комплекса и его перспективных приложений [7-9];

- разработаны предложения по применению математических моделей для управления процессом обучения и оценки его эффективности [13, 15, 16, 24,25,29];

- разработаны компьютерные контрольно-обучающие программы, для использования на лабораторных, практических занятиях и итоговой оценки знаний обучаемыми [21, 22];

- разработано учебно-методическое пособие по применению информационно-управляющего комплекса для проведения лабораторных работ [10].

Основные результаты работы отражены в двух отчетах НИР, опубликованных статьях, докладах на международных научно-практических конференциях.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы:

- в научных исследованиях Академии ГПС МЧС России по совершенствованию системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля;

- в учебном процессе Академии ГПС МЧС России при подготовке специалистов;

- в учебном процессе Воронежского пожарно-технического института МЧС России;

- в НОУ "Институт электронных систем безопасности" для подготовки и повышения квалификации технических специалистов в области пожарной безопасности.

- в ООО "Пожинжиниринг" для повышения квалификации технических специалистов и внедрения запатентованных технических решений.

На защиту выносятся:

- аналитические выражения для определения основных параметров управления процессом подготовки специалистов пожарно-технического профиля, обеспечивающие количественную оценку результативности обучения в зависимости от значения основных влияющих факторов;

- методика и результаты оценки эффективности управления в образовательной системе подготовки специалистов пожарно-технического профиля, определяющие возможности повышения обученности в результате использования информационно-управляющих комплексов;

- структурная схема информационно-управляющего комплекса и алгоритмы его применения для изучения специальной дисциплины при подготовке специалистов пожарно-технического профиля.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, приведённых в диссертационной работе, достигнута за счёт применения для решения поставленных задач апробированных математических методов; значительного объёма аналитических и экспериментальных исследований; согласованности полученных результатов с известными данными исследований в смежных областях.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы были доложены и получили одобрение на следующих 4 международных научно-практических конференциях:

"Системы безопасности" - Москва, Академия государственной противопожарной службы МЧС России, 2008,2009 гг.

Воронеж, Воронежский институт МВД России, 2008,2009 гг.

Публикации.

По тематике диссертации опубликовано 29 работ, в том числе 19 статей, 6 которых из перечня изданий, рекомендованных ВАК, 6 докладов на конференциях, одно учебно-методическое пособие, получены три патента РФ на полезные модели. Три работы опубликовано без соавторов.

В работах, опубликованных в соавторстве в изданиях из перечня ВАК, лично автором предложено и обосновано: учитывать при оценке качества подготовки специалистов пожарно-технического профиля относительную динамику количества часов учебной нагрузки по специальным

дисциплинам [4]; использовать полученные в результате анализа математических моделей зависимости для количественной оценки параметров процесса управления подготовкой специалистов [2, 3]; применять в разработанном информационно-управляющем комплексе [5] специальные авторские компьютерные контрольно-обучающие программы, реализующие контроль и быстрое восстановление знаний [6], обеспечить в информационно-управляющем комплексе возможность расширения его функций за счет перспективных направлений развития пожарной техники [1]. В остальных опубликованных в соавторстве работах присутствует единое и не делимое единство.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (124 наименования) и пяти приложений. Основное содержание диссертации изложено на 157 страницах машинописного текста, включает 5 таблиц и 48 рисунков. Приложения занимают 34 с.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, определены объект и предмет исследования, изложены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Анализ современного состояния образовательной системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля и направлений её совершенствования" показано, что современная образовательная система подготовки специалистов пожарно-технического профиля характеризуется:

• значительной динамичностью образовательного процесса, связанного с переходом на двухуровневую систему высшего образования, расширением задач пожарной охраны в рамках МЧС России, изменением нормативно-технической базы, непрерывным совершенствованием и усложнением техники в области обеспечения пожарной безопасности;

• усложнением условий подготовки специалистов, связанным с увеличением общего количества изучаемых дисциплин при практически неизменном количестве специальных дисциплин.

История формирования образовательной системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля насчитывает более 100 лет. В настоящее время в России 11 только государственных образовательных учреждений готовят специалистов высшей квалификации по специальности "Пожарная безопасность" направления 000700 «Техносферная безопасность». Академия ГПС МЧС России является головным пожарно-техническим образовательным учреждением в России.

Вместе с тем, в период действия образовательных стандартов второго поколения при значительном (почти на 20%) увеличении часов учебной нагрузки и увеличении количества изучаемых дисциплин (почти в два раза) существенно уменьшилось количество учебных часов, выделяемых на изучения специальных дисциплин.

В частности, для дисциплины «Производственная и пожарная автоматика», сокращение общей учебной нагрузки за последние 10 лет (рис.1) составило 25%, аудиторной - 23%. Введение образовательных стандартов третьего поколения в целом улучшило ситуацию, но не привело к существенному увеличению количества учебных часов для изучения специальных дисциплин.

250 200

а

§

& 150 0

» 8 100

£

205

50 0

2000 г. 2003 г. 2007 г. 2009 г. Год

I Общее кол-во часов □ Аудиторное кол-во часов

Рис. 1. Изменение количества учебных часов по дисциплине "Производственная и пожарная автоматика"

Это подтверждает актуальность исследований, разработки и применения специальных мер по совершенствованию образовательного процесса для обеспечения высокого качества подготовки специалистов пожарной охраны.

Результаты проведенного нами пилотажного исследования показали, что сотрудники пожарной охраны в целом критически оценивают уровень подготовки выпускников пожарно-технических образовательных учреждений последних лет. При этом одним из наиболее эффективных методов повышения качества подготовки специалистов они называют совершенствование технического и методического обеспечения образовательного процесса на основе применения современных компьютеризованных средств

обучения, наиболее эффективными из которых являются информационно-управляющие комплексы (ИУК). Они представляют собой совокупность взаимодействующих компьютеризованных технических средств, использующих специальное программное и информационное обеспечение для решения задач обучения и оперативного управления образовательным процессом.

ИУК могут использоваться на различных этапах подготовки специалистов. Уровень их применения определяется решаемыми задачами, а также техническими и экономическими возможностями по их созданию. Таким образом, формирование системы управления образовательным процессом (СУОП) на основе информационно-управляющих комплексов является не только технической, но и социально-экономической задачей.

Обобщенная структурная схема СУОП на основе ИУК представлена на рис.2. Целью формирования СУОП является совершенствование образовательного процесса, направленное на повышение эффективности подготовки специалистов пожарно-технического профиля.

Задачи обучения

1.Компьютерные средства контроля образователного процесса и формирования управляющих воздействий

Г . ..... "Ч

2. Программно-технические

средства обучения

V

3. Курсанты

Внешние факторы V (слуш атели)

Результат обучения

Рис. 2. Обобщенная структурная схема СУОП на основе ИУК

Опубликованные результаты теоретического и экспериментального исследования проблемы управления в системе высшего профессионально-

го образования, в том числе в специализированных образовательных учреждениях МЧС России, позволяют выделить в составе компетентности и использовать обученность как основной комплексный показатель качества обучения специалистов пожарной охраны.

Повышение уровня обученности предполагает формирование адекватных управляющих воздействий и позволяет судить об эффективности профессиональной профильной подготовки специалистов пожарной охраны. Критерием эффективности обучения является получение максимального значения обученности Q курсантов (слушателей), зависящего в общем случае от ряда параметров:

Q = max F{t, QH, Q maxi

(', ßm Qmax, D,V) В U*\ (1)

где t - время обучения; QH, Qmax - начальный и конечный уровень обученности соответственно; D, V - дополнительные и второстепенные факторы соответственно; П* - допустимые области изменения параметров.

Во второй главе "Разработка и анализ моделей описания и оценки эффективности управления в образовательной системе подготовки специалистов пожарно-технического профиля" представлены разработанные на основе математического моделирования методики аналитической оценки параметров процесса управления подготовкой специалистов, необходимые для принятия обоснованных управленческих решений.

В работе рассмотрены два вида математических моделей - детерминированная и вероятностная.

Используя представление объекта управления (образовательного процесса) в виде инерционного (апериодического) звена, в котором происходит "накопление" обученности до заданного уровня, решена задача синтеза системы автоматического регулирования, использующей принцип регулирования "по отклонению" с отрицательной обратной связью.

В качестве входного воздействия принят равномерный во времени поток учебной информации величиной Qa, без учета забывания. Получена в операторном виде функция выходного сигнала. После перехода от изображения к оригиналу, зависимость обученности Q от времени имеет следующий вид:

ß(0 = f£(l-e Л ), (2)

л +1

где А, К- числовые коэффициенты (параметры звеньев).

Коэффициент —— имеет смысл конечной обученности, к которой

стремится функция ()({). Коэффициент-, определяющий постоянную

А

времени экспоненты, характеризует интенсивность накопления знаний.

Рассмотренный вариант показывает возможность построения детерминированной модели образовательного процесса в результате использования математического аппарата теории автоматического регулирования и метода аналогий. Вместе с тем ввиду отсутствия априорных данных о параметрах звеньев, составляющих систему, более удобен вероятностно-статистический подход, обеспечивающий адекватность модели исходной системе в результате учета существенных свойства и связей, которые не поддаются детерминированному описанию.

При моделировании важным является выбор условных единиц параметров анализируемых процессов.

Оценку уровня обученности предложено проводить по количеству тестовых вопросов на разных этапах подготовки специалистов. В качестве примера рассмотрена дисциплина "Производственная и пожарная автоматика", преподаваемая в Академии ГПС МЧС России.

Полученная статистическая зависимость обученности от времени в отсутствие обучения характеризует возможное забывание полученных знаний, умений, навыков (рис. 3).

Оперативный Зачётный Контрольный опрос опрос опрос остаточных знаний

Рис. 3. Зависимость объёма передаваемых знаний, умений и навыков от времени контроля

Из данной кривой можно получить оценку г| постоянной времени забывания. Она составляет: "п = 80' 10"6 1/час. Сравнив это значение с полученными ранее оценками других исследователей, получаем, что данная оценка г| близка к значению интенсивности забывания, определенному экспериментально, то есть вполне соответствует практике.

Предложенный подход позволяет получить информацию и конкретизировать масштаб зависимостей для оценки динамики обученности и детального исследования процесса обучения в специализированных образовательных учреждениях при управлении подготовкой специалистов по-жарно-технического профиля.

На основе вероятностного подхода получена математическая модель процесса обучения, которая может быть использована на практике для описания динамики обученности

е(о=[2о+(е1-ео)(1-е-у')]еТ1', <з>

где Q0 - начальный уровень обученности; ¡21 - максимальный уровень обученности; у, г| - интенсивности усвоения и забывания знаний соответственно.

В результате математического анализа получено значение времени, соответствующее максимуму (макс:

» (4)

1 б01

Значение £?макс определяется подстановкой (макс в выражение (3):

Зависимость вероятности для группы обучаемых превысить требуемый уровень знаний (?т от времени обучения получена в виде выражения:

е -(&-0(0)г/ 2а2 в1 -(01-а(0)2по2

т>вт; 0=1-1 [е Ш ¡е л2 ]' (6)

о е0

Предложенный на основе данного выражения критерий управления учебным процессом - для обучающегося (или группы) за установленное время превысить требуемый (с заданной вероятностью) уровень знаний (рис.4), может быть использован для управления в системе подготовки специалистов в области пожарной безопасности.

В результате исследования вероятностной модели получены матема-

тические выражения, являющиеся инструментом для количественного обоснования вариантов управления учебным процессом. На их основе предложена методика оценки эффективности управления по достигаемому значению обученности за установленное время обучения или значению времени обучения, необходимого для получения требуемого уровня обученности.

/, час

Рис. 4. Зависимость вероятности для группы превысить требуемый уровень знаний 2т от времени обучения для различных значений интенсивности получения знаний: бо= 0; £>1 = 440 у.е.; 2т= 330 у.е.; о = 20 у.е.; т] = 2510"6 час"1.; у!=6 103 час'1, 72=8'10"3 час"1, у3=10 2 час"1, у5=10"2 час"1.

Графическое изображение зависимости (3) количества усвоенных знаний от времени для курсантов при различных значениях у, представлено на рис. 5. Пунктирной линией обозначен уровень знаний 0,7 от максимального. Из рис.5 следует, что интенсивность получения (усвоения) знаний у существенно влияет на время обучения. Отсюда могут быть количественно определены требуемые значения умин для достижения установленного уровня знаний при сокращении срока обучения.

Умнись (7)

Для слушателей с трёхлетним сроком обучения за счёт меньшего количества учебных часов оценка может дать меньшие значения передаваемого объёма обученности, чем для курсантов с пятилетним сроком обуче-

ния. Для получения более точной оценки необходимо учитывать остаточный объём знаний, умений, навыков, накопленных слушателями при получении среднего специального образования.

Рис.5. Зависимость количества усвоенных знаний от времени для различных значений интенсивности их получения: 01 = 440 уч. ед.; П = 25' 10_б 1/уч. ч.; у, = 0,5' 10" 2 1/уч. ч.; у2 = Ю-2 1/уч. ч.; у3 = 1,5' 10"2 1/уч. ч.; у4 = 2,0' 10"2 1/уч. ч.; у5 = 2,5' 10"2 1/уч. ч.

Приравнивая количество знаний в конце обучения курсантов и слушателей, получаем выражение для необходимых начальных знаний слушателей бос в виде:

а

б0с= —

(1_е-Г'к)е-Ч'к _(1_е-Г'с)е"

Т1'с

(8)

где /к, /с - длительность обучения курсантов и слушателей соответственно; Ql - максимальный уровень передаваемых знаний.

При этом считаем, что начальные знания у курсантов по изучаемой дисциплине отсутствуют, а интенсивность получения знаний, и забывания соответственно у курсантов и слушателей одинаковы.

Выражение (8) может быть использовано для определения соотношения в количестве часов планируемой учебной нагрузки для изучения специальной дисциплины курсантами и слушателями.

На рис.6 представлен график зависимости относительного выигрыша во времени обучения д, = {[¿1 (6о = 0) - ^ (2о)] / '1 (во ~ 0)} 100% от относительного объема начальных знаний для следующих значений парамет-

ров: 01=440 у.е.; г) = 25' 10"61/час; у =10'21/час.

5„ %

(2а1<2\, отн.ед

Рис. 6. График зависимости относительного выигрыша во времени обучения от относительного объема начальных знаний

Из графика следует, что при увеличении 2о от нуля до 0,201 время обучения сокращается примерно на 15%.

Таким образом, основными параметрами для управления могут быть начальный объем знаний ¡20, а также интенсивность усвоения знаний у.

Полученные функциональные зависимости составляют основу аналитического обеспечения для использования информационно-управляющих комплексов в подготовке специалистов пожарно-технического профиля.

В третьей главе "Разработка информационно-управляющего комплекса для изучения специальных дисциплин" представлены результаты анализа и разработки нового компьютеризованного оборудования, которое должно:

• обеспечивать решение задач подготовки специалистов разного уровня: инженеров, руководящих кадров, повышения квалификации специалистов, адъюнктов;

• соответствовать современному уровню техники, учитывая тенденции его развития;

• обеспечивать проведение не только образовательного процесса,

но и научных исследований, а также испытание новой техники.

В диссертации сформулированы следующие общие технические требования к информационно-управляющему комплексу. Он должен:

1. Обеспечивать изучение значительного раздела (части) дисциплины или всей дисциплины полностью.

2. Обеспечивать проведение индивидуальных (в том числе консультаций), групповых и индивидуализированных групповых занятий.

3. Иметь возможность модернизации составных частей без замены основного оборудования.

4. Иметь возможность расширения путем добавления нового оборудования.

5. Обеспечивать проведения различных видов занятий - лабораторных, самостоятельных, контрольных и других работ.

6. Обеспечивать повышение не только знаний обучаемых, но также умений и навыков их работы с современными приборами и компьютеризованным оборудованием.

7. Обеспечивать обучения специалистов разного уровня - курсантов (студентов), слушателей, адъюнктов, повышение квалификации инженеров, руководящих работников и др.

8. Обладать универсальностью, то есть обеспечивать возможность применения различных компьютерных средств обучения.

Перечисленные требования реализованы в разработанном в результате проведения диссертационной работы информационно-управляющем комплексе для изучения дисциплины "Производственная и пожарная автоматика", структурная схема которого представлена на рис. 7.

В данном комплексе повышена эффективность обучения за счет обеспечения детального изучения основ функционирования и структуры построения различных автоматических устройств и систем управления технологическим процессом, в том числе систем пожарной автоматики.

Особенностью разработанного информационно-управляющего комплекса является широкий спектр возможных тем для проведения занятий -от изучения принципов действия и параметров отдельных ее элементов: датчиков, контрольно-измерительных приборов, контроллеров, до изучения способов их интеграции в АСУ - аппаратном, программном, программно-аппаратном, а также решения задач программирования, выполнения расчетно-графических работ. Обучающие программы могут оперативно заменяться и дополняться.

В диссертации подробно рассмотрены возможности расширения дидактических функций информационно-управляющего комплекса.

В разработанном варианте технической реализации ИУК кроме системы пожарной безопасности, включающей устройства обнаружения и тушения пожара, дополнительно предложено использовать систему видео-

наблюдения. Система реализует возможности видеотехнологий для обнаружения пожара и одновременно одно из перспективных направлений их применения для обучения и повышения квалификации специалистов различного профиля в сфере обеспечения пожарной безопасности.

Рис. 7. Структурная схема информационно-управляющего комплекса: 1 - блок вспомогательного оборудования; 2 - блок оповещения; 3 - блок датчиков; 4 -блок контрольно-измерительных приборов; 5 - блок исполнительных элементов; 6 -первый процессорный блок; 7 второй процессорный блок; 8 - блок индивидуального обучения; 9 - блок коллективного отображения информации.

Особенностью данного комплекса является имитация видеоизображения тревожной ситуации, которая может осуществляться путем использования записанных ранее (архивных) материалов, или непосредственно генерироваться и накладываться на реальное изображение.

В ИУК блок оповещения должен обеспечивать формирование сигналов оповещения адекватно задаче, решаемой в процессе подготовки. В связи с этим в результате проведенного исследования разработано свето-звуко-речевое устройство оповещения, обладающее универсальностью и

обеспечивающее программирование режимов работы, что позволяет учитывать перспективы развития техники в области пожарной безопасности.

В четвертой главе "Специальное программное обеспечение применения информационно-управляющего комплекса" рассмотрены методика применения комплекса в учебном процессе, а также разработанные в процессе выполнения диссертации алгоритмы компьютерных контрольно-обучающих программ для индивидуального и группового контроля обу-ченности.

В процессе рассмотрения методических аспектов применения разработанного комплекса показано, что наибольшая эффективность будет достигнута на основе метода компьютеризованного индивидуализированного и дифференцированного обучения, сочетающего применение современных компьютерных средств обучения и индивидуальный подход, направленный на развитее личностно-профессиональных качеств, формирование профессиональной компетентности и достижение гарантированного результата в подготовке высококвалифицированных специалистов пожарно-технического профиля.

Для проведения лабораторных работ по дисциплине "Производственная и пожарная автоматика" разработаны методические указания, которые в полном объеме обеспечивают выполнение учебных планов с использованием информационно-управляющего комплекса.

На основе анализа содержания дисциплины "Производственная и пожарная автоматика" определена структура тестового контроля, представленная на рис. 8.

Рис.8. Структурная схема охвата тестированием разделов дисциплины "Производственная и пожарная автоматика": 1,2 - лабораторные работы; 3,4,5 - разделы дисциплины; 6 - вся дисциплина.

Разработанные тесты использованы в специальной компьютерной программе, применяемой для контроля степени подготовленности курсантов (слушателей) к лабораторным занятиям и быстрого восстановления знаний.

В диссертации представлен разработанный алгоритм компьютерной программы по оценке подготовленности группы обучаемых, основанный на решении задачи Бейеса с использованием формулы полной вероятности случайных событий, совместных с событиями из полной системы. Он позволяет проводить предварительную оценку уровня знаний курсантов и степень их готовности к самостоятельной работе.

При практическом применении данного алгоритма для корректировки исходного распределения возможно применение различных методов, основными из которых являются метод последовательного выбора и метод исключений. В диссертации путем сравнительного математического анализа по критерию минимального количества итераций доказана целесообразность использования метода исключений.

На основе полученного математического выражения проведена оценка максимального общего время тестирования. В результате определено, что это время не составляет более 5% учебной пары, что вполне допустимо. Таким образом, применение разработанных методик проведения тестирования на ЭВМ с использованием компьютерных программ, обеспечивает повышение качества подготовки специалистов пожарной охраны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты, выводы и предложения, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, сводятся к следующему:

1. Проведенные исследования и анализ показывают, что современное состояние образовательной системы подготовки специалистов государственной противопожарной службы МЧС России характеризуется большой динамичностью, связанной со значительными изменениями как в технической политике в сфере обеспечения безопасности, так и сфере образования.

От качества кадрового состава подразделений пожарной охраны непосредственно зависит уровень пожарной безопасности в России. Поэтому усложнение условий подготовки специалистов пожарно-технического профиля, отрицательно влияющее на это качество, делает особенно актуальными исследования, разработку и применение специальных мер по совершенствованию образовательного процесса.

2. В результате анализа установлено, что эффективным методом повышения качества подготовки специалистов пожарно-технического профиля является компьютеризация данного процесса. Её характерной осо-

бенностью на современном этапе является применение в образовательном процессе информационно-управляющих комплексов.

Уровень их применения определяется решаемыми задачами, техническими и экономическими возможностями по их созданию. Таким образом, формирование системы управления процессом подготовки специалистов на основе информационно-управляющих комплексов является не только технической, но и социально-экономической задачей.

3. В процессе исследования определены цель, структура, состав элементов системы управления образовательным процессом на основе применения информационно-управляющих комплексов.

В качестве основного показателя качества подготовки предложено использование обученности в составе компетентности как основной характеристики количества знаний, умений и навыков, полученных курсантами (слушателями) в результате обучения.

Максимальное повышение уровня обученности за установленный период времени является критерием оптимизации управления процессом подготовки специалистов, реализуемого на основе широкого внедрения компьютерных средств.

4. Математическое моделирование является активным инструментом аналитической оценки параметров управления в образовательных системах. На конкретном примере синтеза системы автоматического регулирования, использующей принцип регулирования "по отклонению" с отрицательной обратной связью, показана возможность построения детерминированной модели учебного процесса в результате использования математического аппарата теории автоматического регулирования и метода аналогий.

5. Для моделирования образовательного процесса предложена методика выбора единиц параметров обучения, в которой для определения значений обученности за установленное в учебных часах время использованы статистические оценки количества контрольных вопросов, содержащихся в учебно-методических материалах, разрабатываемых для конкретной специальной дисциплины.

Данный подход позволяет конкретизировать масштаб зависимостей для оценки динамики обученности и детального исследования процесса обучения в специализированных образовательных учреждениях при подготовке инженеров пожарно-технического профиля.

6. Получены вероятностные математические модели образовательного процесса, которые могут быть использованы на практике для описания динамики усвоенных знаний. Проведенная количественная оценка параметров этих моделей на примере конкретной дисциплины и сравнение их с экспериментальными данными, полученными ранее другими исследователями, подтверждают их удовлетворительную адекватность моделируемому процессу.

Уточненный на основе разработанных моделей критерий управления образовательным процессом - для обучающегося (или группы) за установленное время превысить требуемый (с заданной вероятностью) уровень знаний, может быть использован для управления в системе подготовки специалистов в области пожарной безопасности.

7. В процессе исследования моделей получены математические выражения, являющиеся инструментом для количественного обоснования вариантов управления образовательным процессом. На их основе проведена оценка эффективности управления, которая показала возможность существенного повышения качества подготовки в результате применения информационно-управляющих комплексов.

8. В результате анализа определены общие требования к составу и техническим характеристикам информационно-управляющего комплекса для использования в процессе подготовки специалистов пожарно-технического профиля в учебных заведениях МЧС России.

На примере дисциплины "Производственная и пожарная автоматика", преподаваемой в Академии ГПС МЧС России, разработана структурная схема комплекса, особенностью которого является широкий спектр возможных видов и тем для проведения занятий, реализуемых на основе использования компьютерных средств обучения.

9. В разработанном варианте технической реализации комплекса кроме системы пожарной безопасности, включающей устройства обнаружения и тушения пожара, дополнительно предложено использовать технические средства видеонаблюдения, помощью которых реализуется имитация видеоизображения тревожной ситуации.

В информационно-управляющем комплексе блок оповещения предложено сделать универсальным. В связи с этим в результате проведенного исследования разработано свето-звуко-речевое устройство оповещения, обеспечивающее программирование режимов его работы с учетом перспектив развития техники в области пожарной безопасности.

10. Учитывая, что практическое применение в образовательном процессе разработанного информационно-управляющего комплекса невозможно без эффективного методического и программного обеспечения, в диссертации разработаны методики проведения лабораторных работ по дисциплине "Производственная и пожарная автоматика" в полном объеме обеспечивают выполнение учебных планов.

Разработан алгоритм и на его основе компьютерная программа для индивидуального и группового контроля, а также быстрого восстановления знаний, позволяющая повысить эффективность проведения занятий за счёт повышения уровня обученности курсантов (слушателей) по изучаемой дисциплине.

Разработанный алгоритм компьютерной программы по оценке под-

готовленности группы обучаемых, основанный на решении задачи Бейеса с использованием формулы полной вероятности случайных совместных событий, позволяет проводить предварительную оценку уровня знаний курсантов и степень их готовности к самостоятельной работе.

Таким образом, в результате совокупности теоретических и научно-практических работ, выполненных в рамках диссертации, разработаны научно-методические основы управления, направленные на совершенствование образовательной системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля с использованием информационно-управляющих комплексов. Их реализация позволит на основе научно обоснованной технической разработки обеспечить решение важной социально-экономической задачи - повышение уровня пожарной безопасности в нашей стране в результате повышения качества подготовки кадров пожарной охраны.

Основные результаты исследования отражены в следующих публикациях автора:

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Орлов П.А. Новые возможности управления пожарной безопасностью объектов / П.А. Орлов [и др.] // Пожарная безопасность №4, 2008 - С.96 - 101.

2. Орлов П.А. Автоматизация контроля обученности в процессе подготовки специалистов для систем безопасности / П.А. Орлов [и др.] // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. - 2009. - № 1-С. 107-116.

3. Орлов П.А. Моделирование процесса обучения специалистов для систем безопасности /П.А. Орлов [и др.] // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций 2009 - №4. - С. 116-126.

4. Орлов П.А. Анализ состояния системы подготовки специалистов государственной противопожарной службы в России / Членов А.Н., Орлов П.А. // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2010. - Вып. № 1 (февраль). - Ьйр:// ipb.mos.ru/ttb.

5. Орлов П.А. Программно-технический комплекс для изучения производственной и пожарной автоматики / Членов А.Н., Фомин В.И., Федоров А.В., Орлов П.А. // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2010. - Вып. № 1 (феврель). - ЬИр:// ipb.mos.ru/ttb.

6. Орлов П.А. Методика применения программно-технического комплекса в учебном процессе / Членов А.Н., Орлов П.А. // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2010. - Вып. № 2 (апрель). - Ьйр:// ipb.mos.ru/ttb.

Патенты

7. Автоматизированная система обучения: патент РФ на полезную модель №95 885 от 13.11 2009 г. от 13.11.2009 г./П.А. Орлов [и др.].

8. Автоматизированная интегрированная система безопасности: патент РФ на полезную модель №86337 от 6.05.2009 г. / П.А. Орлов [и др.].

9. Указатель выхода и направления движения: патент РФ на полезную модель. №86025 от 6.05.2009 г. / П.А. Орлов [и др.].

Учебные пособия

10. Орлов П.А. Методические указания к проведению лабораторной работы "Исследование характеристик термопары и термометра сопротивлений в комплекте с программно-техническим комплексом "ТОРНАДО" / A.B. Федоров, A.B., А.Н. Членов, П.А. Орлов/ Учебно-методическое пособие,- М: Академия ГПС МЧС России, 2009.-29 с.

В других изданиях

11. Орлов П.А. Современные компьютерные средства в системе обучения /А.Н.Членов, П.А.Орлов// Материалы семнадцатой научно-технической конференции "Системы безопасности" - СБ 2008. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2008.- С. 88-90.

12. Орлов П.А. Сравнительный анализ методов реализации процесса итерации при решении научных и инженерных задач / П.А.Орлов // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2008. - Вып. № 6- http:// ipb.mos.ru/ttb.

13. Орлов П.А. Анализ математической модели процесса обучения /П.А.Орлов И Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. № 2 :-М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.-С. 115-118.

14. Орлов П.А. Применение программно-технического комплекса "Торнадо" при проведении лабораторных работ по дисциплине "Производственная и пожарная автоматика" / П.А.Орлов // Материалы восемнадцатой научно-технической конференции "системы безопасности" - СБ 2009. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.-С. 117-119.

15. Орлов П.А.Статистическая динамическая модель процесса обучения / А.Н. Членов, П.А. Орлов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. № 1: -М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.-С. 136-141.

16. Орлов П.А. Методы математического моделирования процесса обучения /П.А. Орлов, И.Г. Дровникова// Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности". - 2009. - Вып. № 1 (февраль). - http:// ipb.mos.ru/ttb.

17. Орлов П.А. Основные направления применения современных компьютерных информационных технологий для повышения эффективности процесса обучения /Буцынская П.А. Орлов // Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности". - 2008. - Вып. № 1 (февраль). - http:// ipb.mos.ru/ttb.

18. Орлов П.А. Количественная оценка параметров процесса обучения специалистов пожарно-технического профиля / А.Н. Членов, И.Г. Дровникова, П.А. Орлов // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2008. -Вып. № 1 (февраль). - http:// ipb.mos.ru/ttb.

19. Орлов П.А. Направления совершенствования профессиональной подготовки специалистов охраны и пожарной безопасности / И.Г. Дровникова, П.А. Орлов / Материалы семнадцатой научно-технической конференции "Системы безопасности" - СБ 2008. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2008. - С. 261-264

20. Орлов П.А. Система управления подготовкой специалистов в сфере безопасности на основе компьютерных средств. / И.Г. Дровникова, П.А. Орлов/ Преступность в Центральном федеральном округе России: состояние, проблемы предупреждения и раскрытия преступлений: Матер. Междунар. науч.-практич. конф. 2223 мая 2008г., Воронеж. - Воронеж: ВИ МВД России, 2008. - С.421-424.

21. Орлов П.А. Компьютеризация процесса подготовки специалистов пожарной безопасности / А. Н. Членов, Т.А. Буцынская, И.Г. Дровникова, П.А. Орлов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №2: журнал. -М.: Академия ГПСМЧС России, 2008. - С. 128-133.

22. Орлов П.А. Применение компьютерных средств обучения на кафедре пожарной автоматики Академии ГПС МЧС России /В.А. Фомин, А.Н. Членов, П.А. Орлов/ Материалы семнадцатой научно-технической конференции "системы безопасности" - СБ 2008. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2008,- С. 87-88.

23. Орлов П.А. Роль и место современных компьютерных технологий обучения в совершенствовании управления подготовкой специалистов для системы безопасности / И.Г. Дровникова, Т.А. Буцынская, П.А. Орлов // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2009. - Вып. № 1 (февраль). - http:// ipb.mos.ru/ttb.

24. Орлов П.А. Математическая модель процесса коллективного обучения /А.Н. Членов, И.Г. Дровникова, П.А. Орлов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №4: - М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.С.121 -125.

25. Орлов П.А. Новый подход к построению аналитической модели обучения курсантов (слушателей) в образовательных учреждениях МВД России / И.Г. Дровникова, П.А. Орлов / Обеспечение законности и правопорядка в странах СНГ: сб. матер, междунар. науч.-практич. конф. Ч. 1. - Воронеж, 2009. - С. 76-79.

26. Орлов П.А. Совершенствование средств оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией / А.Н. Членов, А.Ф Шакирова, П.А. Орлов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №3: - М.: Академия ГПС МЧС России, 2009,- С. 65-72.

27. Орлов П.А. Новые технические решения на компьтеризованное учебное оборудование для систем безопасности / П.А. Орлов [и др.] / Материалы восемнадцатой научно-технической конференции "Системы безопасности" - СБ 2009. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.- С. 4-8.

28. Орлов П.А. Вероятностная оценка качества подготовки группы обучаемых к занятию / А.Н. Членов, И.Г. Дровникова, П.А. Орлов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. № 2: - М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. С.118-121.

29. Орлов П.А. Детерминированная модель процесса обучения / Членов А.Н., Орлов П.А./ Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №: 1 - М.: Академия ГПС МЧС России, 2010. - С. 111-115.

Академия ГПС МЧС России 129366 Москва, ул. Бориса Галушкина, 4

Подписано в печать 28 октября 2010 г. Тираж 70 экз. Заказ 86

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ И НАПРАВЛЕНИЙ ЕЁ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ.

1.1. Анализ современного состояния системы подготовки специалистов государственной противопожарной службы в России.

1.2. Направления совершенствования профессиональной подготовки специалистов пожарно-технического профиля.

1.3. Применение современных компьютерных технологий в образовательном процессе.

1.4. Система управления подготовкой специалистов пожарно-технического профиля на основе информационно-управляющих комплексов.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА Й АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ОПИСАНИЯ И ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ.!.:.

2.1. Анализ методов математического моделирования образовательного процесса.;.

2.2. Количественная оценка параметров моделей подготовки специалистов пожарно-технического профиля.

2.3. Разработка и исследование математических моделей образовательного процесса.:.

2.3.1. Детерминированная модель.

2.3.2. Статистическая динамическая модель.

2.4. Оценка эффективности управления образовательным процессом.

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН.

3.1. Общие технические требования к компьютеризованному информационно-управляющего комплексу.

3.2. Разработка компьютеризованного информационно-управляющего комплекса для изучения специальной дисциплины "Производственная и пожарная автоматика".

3.3. Расширение возможностей компьютеризованного комплекса.

3.3.1. Применение видеотехнологий в учебном процессе.

3.2.2. Моделирование сигналов пожарной и аварийной сигнализации.1.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕГО КОМПЛЕКСА.

4.1. Методика применения компьютеризированного информационно-управляющего комплекса в образовательном процессе.

4.2. Разработка компьютерных контрольно-обучающих программ.:.

4.1.1. Индивидуальный контроль обученности.

4.1.2. Групповой контроль обученности.

Выводы по главе 4.

Реализация кадровой функции МЧС России направлена на сбалансированное насыщение подразделений пожарной охраны подготовленными и компетентными специалистами, способными качественно выполнять задачи по обеспечению пожарной безопасности, применяя арсенал соответствующих методов и современных технических средств. Одним из основных элементов * данной, функции выступает профессиональная подготовка специалистов пожарно-техничёского профиля и, в первую очередь, курсантов (слушателей) в образовательных учреждениях МЧС России.

Протекающие в нашей странё процессы социально-политических и экономических преобразований, выражающиеся, в частности, в; реформах органов управления1 в государстве,законодательной базы и системы образования, привели к существенному усложнению ситуации с подготовкой кадров в.области пожарной безопасности:.

Важность. й актуальность ; совершенствования системы подготовки кадров подтверждена приказом МЧС России от 04.12.2006 года № 705, в котором утверждена аналитическая ведомственная-; целевая программа. «Развитие систёмьъ подготовкикадров^ МЧС России на 2007 - 2009 г.г.». Это обуславливает необходимость изучения состояния образовательной системы подготовки социалистов пожарно-технического профиля, разработку и внедрение методов ; ее совершёнствования:

Исследования процесса подготовки, кадров в* образовательных учреждениях МЧС России, проводимые Н.Г. Топольским, Н.Ы. Брушлинским, BtJL Сёмиковвым^ВЖ Кафйдововым, С.В; Соколовым, С.Ю; Бутузовым и другими учеными, касаются отдельных аспектов образовательного процесса и не полностью учитывают специфику подготовки современных специалистов для работы в сфере обеспечения пожарной бёзопасности. Научные работы, посвященныё совершенствованию управления подготовкой специалистов пожарно-технического профиля на основе информационноуправляющих комплексов, отсутствуют.

Целью диссертационной работы является совершенствование образовательной системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля на основе применения информационно-управляющих комплексов.

Достижение этой цели позволит на основе научно обоснованной технической разработки обеспечить решение важной социально-экономической задачи — в результате повышения качества подготовки кадров пожарной охраны повысить уровень пожарной безопасности в России.

Для достижения цели в диссертации поставлены и решены следующие научные задачи:

1. Анализ современного состояния и направлений совершенствования подготовки специалистов государственной противопожарной службы МЧС России.

2. Разработка и анализ математических моделей1 образовательного процесса подготовки специалистов пожарно-технического профиля.

3. Разработка структурной? схемы информационно-управляющего комплекса и алгоритмов его применения для изучения специальной дисциплины.

4. Разработка программно-методического обеспечения применения информационно-управляющего комплекса.

Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой- программой «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2012 года», аналитической ведомственной целевой программой «Развитие системы подготовки кадров МЧС России на 2007 — 2009 г.г.», планом основных мероприятий Академии ГПС МЧС России на 2008-2010 гг. и научным направлениём Академии ГПС МЧС России, связанным с совершенствованием процесса подготовки специалистов пожарно-технического профиля высшей квалификации.

Объемом исследования является образовательная система подготовки специалистов технического профиля высшей квалификации, а предметом исследования - процесс совершенствования подготовки специалистов государственной противопожарной: службы МЧС России на основе информационно-управляющих комплексов.

Основные методы исследования;

Для решения поставленных задач были использованы методы теории вероятностей и математической статистики, методы теории управления, математического моделирования и анализа.

Научная новизна: результатов, полученных в диссертации, заключается в следующём:

1. На основе анализа динамики содержания и объема учебной нагрузки^ а также рёзультатош анкетирования? обоснована необходимость применения компьютеризованных информационно-управляющих комплексов для совершёнствования подготовки специалистов пожарно-техническогопрофиля в образовательных учреждениях МЧС России.

2. В? результате математического моделирования получены аналитические выражения для оценки параметров; управления в образовательной: системе с использованием информационно-управляющих комплексов. При этом:.'

- разработана методика определения значений обученности за установленное в учебных часах время* на основе статистических оценок количества используёмШконфбльньк вопросов;

- разработана методика построения детерминированной математической модели'процесса обучения с использованием; математического аппарата теорий;автоматического рёгулйрования и метода аналогий;

- на основе статистической модели получены математические выражения, определяющие условия достижений с учетом забывания й влияния внёшних факторов; получено выражение для соотношения в количестве часов планируемой учебной нагрузки для изучения специальной дисциплины курсантами и слушателями, получено выражение зависимости выигрыша во времени обучения от объема начальных знаний.

3. На основе полученных зависимостей проведена оценка эффективности управления в образовательной системе подготовки специалистов пожарно-технического профиля, определяющая возможности повышения обученности в результате применения информационно-управляющих комплексов. При этом в качестве параметров управления предложено использовать начальную обученность и интенсивность усвоения знаний.

4. Разработана структурная схема информационно-управляющего комплекса, решающего задачи индивидуального и коллективного обучения с учетом перспектив развития техники, рассмотрены алгоритмы его функционирования на примере специальной дисциплины "Производственная и пожарная автоматика".

Практическая ценность и значимость работы заключается в следующем:

- разработаны и защищены тремя патентами Российской Федерации-на полезную модель технические решения по созданию нового информационно-управляющего комплекса и его перспективных приложений [4.1 — 4.3];

- разработаны предложения по применению математических моделей для управления процессом обучения и оценки его эффективности [3.28, 3.29,3.30, 3:33, 3.38; 3.54];

- разработаны компьютерные контрольно-обучающие программы, для использования на лабораторных-, практических занятиях и итоговой оценки знаний обучаемыми [3.23, 3.25];

- разработано учебно-методическое пособие по применению информационно-управляющего комплекса для проведения лабораторных работ

3.36].

Основные результаты работы отражены в двух отчетах НИР, опубликованных статьях, докладах на международных научно-практических конференциях.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы:

- в научных исследованиях Академии ГПС МЧС России по совершенствованию системы подготовки специалистов пожарно-технического профиля;

- в учебном процессе Академии ГПС МЧС России при подготовке специалистов;

- в учебном процессе Воронежского пожарно-технического института МЧС России;

- НОУ "Институт электронных систем безопасности" для подготовки и повышения квалификации технических специалистов в области пожарной безопасности.

- ООО "Пожинжиниринг" для повышения квалификации технических специалистов и внедрения запатентованных технических решений.

На защиту выносятся:

- аналитические выражения для определения основных параметров управления процессом подготовки специалистов пожарно-технического профиля, обеспечивающие количественную оценку результативности обучения в зависимости от значения основных влияющих факторов;

- методика и результаты оценки эффективности управления в образовательной системе подготовки специалистов пожарно-технического профиля, определяющие возможности повышения обученности в результате использования информационно-управляющих комплексов;

- структурная схема информационно-управляющего комплекса и алгоритмы его применения для изучения специальной дисциплины при подготовке специалистов пожарно-технического профиля.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, приведённых в диссертационной работе, достигнута за счёт применения для решения поставленных задач апробированных математических методов; значительного объёма аналитических и экспериментальных исследований; согласованности полученных результатов с известными данными исследований в смежных областях.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы были доложены и получили одобрение на следующих 4 международных научно-практических конференциях:

Системы безопасности" - Москва, Академия государственной противопожарной службы МЧС России-, 2008, 2009 гг.

Воронеж, Воронежский институт МВД России, 2008, 2009 гг.

Публикации.'

По тематике диссертации опубликовано 29 работ, в том числе 19 статей, 6 которых из перечня изданий, рекомендованных ВАК, 6 докладов на конференциях, одно учебно-методическое пособие; получены три патента РФ на полезные модели. Три работы опубликовано безсоавторов."

В' работах, опубликованных в соавторстве в изданиях из перечня ВАК, лично автором предложено и обосновано: учитывать при оценке качества подготовки специалистов пожарно-технического профиля относительную динамику количества часов учебной нагрузки по« специальным дисциплинам [3.31]; использовать полученные в результате анализа математических моделей зависимости для количественной оценки параметров процесса управления подготовкой специалистов [3.32, 3.33]; применять в разработанном информационно-управляющем комплексе [3.52] специальные авторские компьютерные контрольно-обучающие программы, реализующие контроль и быстрое восстановление знаний [3.53], обеспечить в информационно-управляющем комплексе возможность расширения его функций за счет перспективных направлений развития пожарной техники [3.26]. В остальных опубликованных в соавторстве работах присутствует единое и не делимое единство.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (124 наименования) и пяти приложений. Основное содержание диссертации изложено на 158 страницах машинописного текста, включает 5 таблиц и 48 рисунков. Приложения занимают 33с.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3

1. Проведенный анализ позволил определить общие требования к составу и техническим характеристикам разрабатываемого компьютеризованного информационно-управляющего комплекса.

Он должен обеспечивать решение поставленных образовательных задач с учетом развития техники в области пожарной безопасности. В состав комплекса должно входить оборудование и программное обеспечение, применяемое в промышленной автоматизации на современных объектах, а также специально разработанные модули, контрольные и обучающие программы.

2. Предложена структурная схема компьютеризованного информационно-управляющего комплекса, в котором повышена эффективность за счет обеспечения возможности детального изучения основ функционирования и структуры построения различных автоматических устройств и систем управления технологическим процессом, в том числе систем пожарной автоматики.

Особенностью разработанного комплекса является широкий спектр возможных тем для проведения занятий: от изучения принципов действия и параметров отдельных ее элементов: датчиков, контрольно-измерительных приборов, контроллеров, до изучения способов их интеграции в АСУ - аппаратном, программном, программно-аппаратном, а также решения задач программирования и выполнения расчетно-графических работ.

3. В разработанном варианте технической реализации комплекса кроме системы пожарной безопасности, включающей устройства обнаружения и тушения пожара, дополнительно предложено использовать систему видеонаблюдения. Система реализует одно из перспективных направлений применения видеотехнологий для обучения и повышения квалификации специалистов различного профиля в сфере обеспечения пожарной безопасности. Такое обучение может осуществляться в процессе функционирования системы или на специальных полномасштабных тренажерах.

Особенностью разработанного комплекса является имитация видеоизображения тревожной ситуации, которая может осуществляться путем использования записанных ранее (архивных) материалов, или непосредственно генерироваться и накладываться на реальное изображение.

4. В компьютеризованном информационно-управляющего комплексе блок оповещения должен обеспечивать формирование сигналов оповещения адекватно задаче, решаемой в образовательном процессе. В связи с этим в результате проведенного исследования разработано свето-звуко-речевое устройство оповещения, обладающее универсальностью и обеспечивающее программирование режимов работы, позволяющее учитывать перспективы развития техники в области пожарной безопасности.

ГЛАВА 4. СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕГО КОМПЛЕКСА

4.1. Методика применения компьютеризированного информационно-управляющего комплекса в образовательном процессе

Рассмотрим методику применения компьютеризированного обучающего комплекса на примере дисциплины «Пожарная автоматика». На рис. 4.1 представлена обобщенная структурная схема, показывающая место компьютерных средств обучения в процессе подготовки специалистов.

Представленная схема отражает совокупность основных факторов, формирующих систему управления образовательным процессом, которыми следует считать цель, решаемые задачи и используемые средства. Цель должна отражать потенциальный результат, которым является повышение качества подготовки специалистов пожарно-технического профиля. Поскольку профессиональная профильная подготовка, имея в своей основе обучение, призвана решать триединую образовательную задачу (обучение + воспитание + развитие), другим важнейшим системообразующим фактором СУОП следует считать её развивающую функцию. Третьим основным системообразующим фактором, безусловно, является применение компьютерных средств, обеспечивающих функционирование СУОП.

Методика применения компьютеризированного ИУК предполагает реализацию конкретных технологических алгоритмов применения программно-технических средств в образовательных учреждениях МЧС России.

В настоящее время существуют различные направления применения современных компьютеризованных технических средств и комплексов на их основе для повышения эффективности образовательного процесса. Они рассматриваются в целом ряде научных работ [2.1, 2.2, 2.15, 2.17, 3.3, 3.13, 3.17 - 3.19, 3.23-3.25, 5.1, 5.7, 5.10].

Рис. 4.1. Методика обучения специальности "Пожарная безопасность" на основе компьютерных средств

Наиболее эффективными, на наш взгляд, являются такие схемы организации управления образовательным процессом на основе применения компьютерных средств, в которых используется активное взаимодействие обучаемых с ИУК и преподавателем.

Такие методы разработаны при создании информационно-управляющих комплексов по ряду курсов и успешно реализованы в процессе обучения студентов Московского энергетического института (технического университета), Воронежского института МВД России и др.

Особенностью предлагаемых ими алгоритмов управления образовательным процессом является систематическая поддержка действий курсантов (слушателей) с учётом их социальных характеристик и индивидуальных особенностей, проявляющихся в процессе компьютеризованного обучающе-познавательного взаимодействия с преподавателем [5.2, 5.5, 5.8]. Реализация данного метода обеспечивает существенное углубление индивидуализации и дифференциации обучения в образовательных учреждениях МЧС России, развитие задатков и творческого потенциала, познавательной активности, самостоятельности в учении курсантов (слушателей) и достижение каждым из них гарантированного результата в подготовке высококвалифицированного специалиста заданного профиля для ПО.

Пример конкретного разработанного методического плана проведения лабораторного занятия по теме 1 представлен на рис. 4.2 [3.36, 3.47, 3.52, 3.53]. Алгоритм его практической реализации с применением компьютеризованного информационно-управляющего комплекса представлен на рис. 4.3 . На рис. 4.4. представлен алгоритм проведения занятия по теме "Газоанализаторы взрывоопасности воздушной среды промышленных предприятий" [2.24].

Разработанное руководство к проведению лабораторной работы по теме 1 представлено в приложении 4.

Академия ГПС МЧС.РОССИИ

1. "Производственная и пожарная автоматика, ч. I. Производственная автоматика". — М.: Академия ГПС МЧС РФ, 2005 г,

2. Используемое оборудование: Программно-технический комплекс «ТОРНАДО-МШ.а§е-.Ч».

3. Задание для самостоятельной работы: Повторить материалы лекционного занятия по теме: «Приборы контроля технологических параметров».1. Преподаватель

4. План обсужден на заседании методической комиссии

5. Рис. 4.2. Методический план проведения лабораторной работы по теме «Приборы контроля технологических параметров»

6. Рис. 4.3. Блок-схема алгоритма выполнения лабораторной работы по исследованию датчиков контроля температуры

7. Рис. 4.4. Блок-схема алгоритма выполнения лабораторной работы по исследованию газоанализатора

8. При проведении занятий предусмотрен этап контроля и быстрого восстановления знаний, который должен проводиться на персональных компьютерах с помощью специально разработанных контрольно-обучающих программ.

9. Разработка компьютерных контрольно-обучающих программ42.1. Индивидуальный контроль обученности

10. Специализированные компьютерные программы для тестирования знаний курсантов и слушателей широко используются в практике изучения специальных дисциплин, в том числе в Академии ГПС МЧС России 5.10.

11. Дополнительными условиями обеспечения высокой эффективности применения компьютерных программ контроля знаний являются:

12. На основе анализа содержания дисциплины "Производственная и пожарная автоматика", изучаемой курсантами и слушателями в Академии ГПС МЧС России, определена структура тестового контроля, представленная на рис. 4.5.

13. Рис.4.5. Структурная схема охвата тестированием разделов дисциплины "Производственная и пожарная автоматика": 1,2 — лабораторные работы; 3, 4, 5 разделы дисциплины; 6 - вся дисциплина.

14. Блок-схема алгоритма контроля знаний в соответствии с данной методикой представлена на рис.4.6.

15. Рис. 4.6. Блок-схема алгоритма контроля знаний в режиме тестирования

16. Внешний вид экрана компьютера в режиме редактирования темы представлен на рис. 4.7.0 Выбор темы ¡1)1. Сервис Помощь1. Фильтр по категориям.—д! □ Включить фильтр

17. Й Все темы ¡Ш Ранее начатые темы 1

18. Список всех тем Вопросов Лимит врем>; Категория 1 А

19. Тест №2 по курсу "Пожарная автоматика", Раздел 2 "Пожарная сигнализация" 10 0:20:00 =

20. Тест №1 по курсу "Пожарная автоматика". Раздел 3 "Установки пожаротушения" 10 0:20:00

21. Тест №3 по курсу "Пожарная автоматика". Раздел "Регулирование расхода с коррекцией по уровню" 10 0:20:00 1 1 '

22. Тест №4 по курсу "Пожарная автоматика". Раздел "Проектирование систем автоматической аварийной защиты" 10 0:20:00

23. Тест №5 по курсу "Пожарная автоматика". Раздел "Производственная автоматика для предотвращения пожара и взрыва" 10~~ 0:20:00 !1. Тем всего: 5 50 1 1. Начать тест ►

24. Рис. 4.7. Окно выбора темы тестирования

25. Всего для контроля знаний перед выполнением лабораторной работы установлен вывод пяти вопросов, для контроля знаний по соответствующим разделам десяти вопросов.

26. После ответа на последний вопрос на экран выводится результат тестирования с оценкой. При правильном ответе на 5 из 5 или 10 из 10 вопросов высвечивается оценка "Отлично"

27. В случае получения оценки "Неудовлетворительно" и фиксирования её преподавателем, обучаемый имеет возможность повторно пройти тестирование. В этом случае вопросы из базы данных выбираются случайно и вероятность их повторения минимальна.

28. Тестирование заканчивается при получении курсантом (слушателем) положительного результата с оценкой, не ниже установленной или по указанию преподавателя.

29. Общее время тестирования определяется по формуле:4.1)где N количество повторений тестирования;количество вопросов теста;д соответственно, длительность ответа на вопрос и изучения дополнительной информации.

30. Для временных параметров, указанных выше при однократном тестировании с 10-ю вопросами время тестирования составит не более 6 мин, что вполне допустимо.

31. Таким образом, применение разработанной методики проведения обучения и тестирования на ЭВМ с использованием компьютерной программы, обеспечивает повышение качества подготовки специалистов пожарной безопасности.

32. При компьютеризации обучения для такой оценки может использоваться математический аппарат теории вероятностей, в частности, теория Бейеса для определения условной вероятности случайных событий, совместных с событиями из полной системы 3.31.

33. Рассмотрим наиболее простой вариант, когда требуется разделить курсантов на две подгруппы подготовленные и не подготовленные. Задача решается итерационным методом.

34. Рассмотрим методику определения распределения курсантов на подгруппы относительно исходного. Расчет проводится в следующей последовательности:

35. Для каждого курсанта определяют совокупность случайных событий А^. Случайными событиями А ^являются результаты ответов курсантана вопросы теста, где / — номер курсанта в контрольной группе.

36. В свою очередь появление случайного события А^состоит из совместного появления независимых событий А^, где к номер вопроса к = О,1,.,К\ полученные ответы на вопросы теста. Alk е А1.

37. Определяют полную систему гипотез. Для разделения группы на две подгруппы такими гипотезами будут: Н\ курсант подготовлен; Н2 - курсант не подготовлен.

38. Р{ А1 = PlM' (\ p¡ )К~М'; (4.3)

39. Р(А>1Щ= Cf' рги'(\-Рг)К-М', (4.4)где М1 — количество правильных ответов 1-го курсанта на вопросытеста;

40. С^ число сочетаний из К по М1;

41. С^' = К!/(М'-К)/' А**/, 2.29.

42. Определяют для /-го курсанта вероятность отнесения его по результатам ответа на вопросы теста к группе подготовленных или не подготовленных как условные вероятности гипотез Н\, Н2 при реализации события А1.

43. Данные вероятности определяются по формуле Бейеса 2.28.:1. Р(Я,/ л')=ущжл'/но . (45)

44. Р(Щ)Р(Л' /Н\) + Р(Н2)Р( А1 /Н2)

45. Р(Щ л')-Р(Нг)Р(А1/н2) (4 6)

46. Р(Н1 )Р(А1 /Н\) + Р(Н2)Р(А /Н2)

47. Полученные значения вероятностей сравниваются, и курсант причисляется к группе, имеющей большее значение условной вероятности.

48. Аналогичные расчеты проводятся для каждого курсанта в контрольной группе. Таким образом, определяется статистическое распределение курсантов на две подгруппы по степени подготовленности к занятию.ч

49. Затем в соответствии с приведенным выше алгоритмом производится сравнение исходного и полученного распределения и, при необходимости, повторный расчет.

50. Общий алгоритм решения представлен на рис.4.8. При решении ряда задач аналитические значения выходных параметров определяется приближенно с заданной точностью интерактивным методом 3.20.

51. Рассмотрим методику поиска решения в общем случае для задачи, условия которой формулируются следующим образом:необходимо найти с точностью Л/ координаты точки, случайно расположенной на отрезке а, Ь\.

52. Рис. 4.8 Алгоритм определения распределения курсантов на подгруппы по уровню подготовленности к занятию

53. Сравнение данных методов будем проводить по количеству итераций, требуемых для достоверного поиска х\. Критерий выбора — минимальное количество итераций.

54. Рассмотрим, какие требования должны предъявляться к полученному распределению и каким образом может осуществляться его корректировка.

55. Для МСВ процесс поиска является случайным, поэтому необходимо рассматривать вероятность обнаружения х{ на к -ом шаге и максимальное количество шагов итерации.

56. Максимальное количество шагов для МСВ до достоверного обнаружения т. \ при количестве отрезков длиной А/ равной п будет:т\= п-1. (4.8)

57. Количество шагов тг для МИ будет:тг = \0g2n. (4.9)

58. Графики зависимостей (4.8) и (4.9) представлены на рис. 4.9.

59. Вероятность правильного определения отрезка для МСВ можно определить по формуле:1. Рк = (п-к+1)"1 (4.10)

60. Отметим, что частным случаем МСВ является метод последовательной выбора (МПВ), когда отрезки длиной А/ выбираются последовательно (не случайно). Однако при равномерном законе распределения вероятности количественные оценки Р^ для МСВ и МПВ совпадают.

61. Полагая к = т2 в выражении (4.10), определим вероятность правильного определения для МСВ на шаге, последнем для МИ:1. Рт2=(п-\оё2п+ I)"1 (4.11)

62. Зависимость Рт2(п) графически представлена на рис.4.10.

63. Из рис. 4.10 следует, что даже при п — 4 вероятность правильногоопределения равна 0,33, что не может считаться удовлетворительным. При увеличении п значение Рт2 резко уменьшается, стремясь к нулю.

64. Рис. 4.10. Зависимость вероятности Рт2 от п

65. Отсюда следует методика выбора нового распределения, в котором устанавливается среднее значение курсантов в группах относительно исходного и полученного.

66. Итерация заканчивается, когда новое распределении будет совпадать с откорректированным исходным.1. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

67. Разработанные методики проведения лабораторных работ по дисциплине "Производственная и пожарная автоматика" в полном объеме обеспечивают выполнение учебных планов.

68. Основные научные результаты, выводы и предложения, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, сводятся к следующему:

69. В процессе исследования определены цель, структура, состав элементов системы управления образовательным процессом на основе применения информационно-управляющих комплексов.

70. В качестве основного показателя качества подготовки предложено использование обученности в составе компетентности как основной характеристики количества знаний, умений и навыков, полученных курсантами (слушателями) в результате обучения.

71. Максимальное повышение уровня обученности за установленный период времени является критерием оптимизации управления процессом подготовки специалистов, реализуемого на основе широкого внедрения компьютерных средств.

72. Данный подход позволяет конкретизировать масштаб зависимостей для оценки динамики обученности и детального исследования процесса обучения в специализированных образовательных учреждениях при подготовке инженеров пожарно-технического профиля.

73. В результате анализа определены общие требования к составу и техническим характеристикам информационно-управляющего комплекса для использования в процессе подготовки специалистов пожарно-технического профиля в учебных заведениях МЧС России.

74. Официальные и нормативно-методические документы

75. Закон Российской Федерации от 10 июля 1992 года № 3266-1 «Об образовании». — М.: Издательство «Омега — JI», 2008. — 92 с.

76. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление подготовки дипломированного специалиста 656500 — безопасность жизнедеятельности. Квалификация инженер. -М., 2000 (05 апреля 2000 г. регистр.№304 тех/дс).

77. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки «Тех-носферная безопасность» -М., 2010 (приказ МОиН №758 от 2.11.2009)

78. Федеральный закон от 24 октября 2007 г. №232-Ф3 «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации (в части установления уровней высшего профессионального образования)». — М., 2007.

79. Приказ МЧС России от 4 декабря 2007 года № 705 «Об утверждении аналитической ведомственной целевой программы «Развитие системы подготовки кадров МЧС России на 2007 — 2009 г.г.»». М.: МЧС России, 2008. - 33 с.

80. Постановление Правительства Российской Федерации от 29 декабря 2007 года № 972 «О федеральной целевой программе «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2012 года»». М.: > МЧС России, 2008. - 211 с.

81. Направление подготовки дипломированного специалиста 280100.65 — Безопасность жизнедеятельности. Ч. 1.: Сборник учебно-методических материалов / Под общ. ред. C.B. Белова и В.А. Дивисилова: М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.- 246 с.

82. РД 25.03.001-2002. Системы охраны и безопасности объектов.1. Термины и определения.

83. НПБ 104-03 Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях.

84. НПБ 77-98 Технические средства оповещения и управления эвакуацией пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний.

85. Федеральный закон №123-Ф3 от 22.07.2008г. "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".

86. Свод правил №3.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре. Требования пожарной безопасности".

87. Свод правил №5.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования".2. Книги, монографии

88. Башмаков А.И, Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. М.: Информационно-издательский дом "Филин", 2003.-616 с.

89. Софиев А.Э., Черткова Е.А. Компьютерные обучающие системы. Монография. -М.: Де Ли принт, 2006.- 296 с.

90. Свиридов А.П., Шалобина И.А. Сетевые модели динамики знаний / под ред. Ю.Н. Мельникова. -М.: Изд-во МЭИ, 1992. 88 с.

91. Свиридов А.П. Основы статистической теории обучения и контроля знаний: Метод, пособие. — М.: Высш. школа, 1981. 263 е., ил.

92. Дровникова И.Г. Система компьютеризованного обучения специалистов для вневедомственной охраны в образовательных учреждениях МВД России: монография / И.Г. Дровникова. Воронеж: Воронеж, ин-т1. МВД России, 2009. 171 с.

93. Горбунов В.А. Эффективность обнаружения целей. М.: Воен-издат, 1979. - 160 с.

94. Ястребенецкий М.А., Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами. — М.: Энерго-атомиздат, 1989. — 264 с.

95. Годник С.М. Становление профессиональной компетенции Учителя: Учеб. пособие /С.М. Годник, Г.А. Козберг.— Воронеж: Воронежск. гос. ун-т, 2004 126с.

96. Унт И.Э. Индивидуализация и дифференциация обучения /И.Э. Унт.-М.: Педагогика, 1990 192с

97. Педагогика: педагогические теории, системы, технологии: Учебник для студ. высш. и сред. пед. учеб. заведений /С.А.Смирнов, И.Б.Котова, E.H. Шиянов и др.; Под ред. С.А.Смирнова.- М.: Издательский центр «Академия», 2001.- 512с.

98. Мещерякова Е.И. Новые информационные технологии в обучении юридическим дисциплинам: монография. — Воронеж: ВГПУ, 2002. — 175 с.

99. Подласый И.П. Педагогика. Новый курс: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений: в 2 кн. /И.П. Подласый М.: Гуманитар, изд. центр BJIA-ДОС, 2004.- Кн. 1. Общие основы. Процесс обучения - 574с.

100. Гребенюк О.С. Проблемы формирования мотивации учения и труда у учащихся средних профтехучилищ: Дидактический аспект /О.С. Гребенюк; Под ред. М.И. Махмутова. (Науч.-исслед. ин-т профтехпедаго-гики Академии пед. наук СССР).- М.: Педагогика, 1985 — 152с.

101. Свиридов А.П. Введение в статистическую теорию обучения и контроля знаний. Часть II. Элементы статистической динамики знаний. -М.: МЭИ, 1974.-152 с.

102. Новиков В.А., Свиридов А.П. Дидактическая эффективностьобучения с применением автоматизированных обучающих систем. — М.: НИИВШ, 1974.-152 с.

103. Горлинский И.В. Педагогическая система непрерывного профессионального образования в учебных заведениях МВД России и пути её развития: Монография /И.В. Горлинский. М.: Академия управления МВД России, 1999-290с.

104. Марченко Е.К., Лановенко O.E. Дидактические возможности диалоговых систем на базе ЭВМ. М.: МО СССР, 1979.

105. Программируемые контроллеры / МСТ, Новосибирск, 2002 г.

106. Операционные системы реального времени. OS-9. Промышленные сети / МСТ, Новосибирск, 2002 г.

107. Инструментальная система программирования логических контроллеров ISaGRAF / МСТ, Новосибирск, 2002 г.

108. Средства организации верхнего уровня систем автоматизации. SCADA -система InTouch / МСТ, Новосибирск, 2002 г.

109. Модульные системы "Торнадо" Руководство по эксплуатации 50756329.4222126.098.033 ОЗРЭ. Новосибирск, 2008- 138 е.

110. Европейцев А.Г., Фёдоров A.B., Фомин В.И., Членов А.Н. Лабораторный практикум по курсу "Производственная и пожарная автоматика". Ч. I. "Производственная автоматика". Учебное пособие.— М: Академия ГПС МЧС России, 2003. 118 с.

111. Членов А.Н., Фомин В.И., Буцынская Т.А., Демехин Ф.В. Новые методы и технические средства обнаружения пожара: Монография. -М.: Академия ГПС МЧС России, 2007. 175 с.

112. Беляев Г.Б. Элементы теории автоматического управления / Под ред. В .И. Плютинского.- М.: Изд-во МЭИ, 1992.- 91 с.

113. Девисилов В. А. Проекты образовательных стандартов в образовательной области «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (Безопасность в техносфере)» Моск. гос. техн. ун-т им. Н.

114. Э. Баумана. М., 2006. 344 с.

115. Гурский Е.И. Теория вероятностей с элементами математической статистики.- М.гВысш. шк., 1971.- 328 с.

116. Справочник по вероятностным расчетам — М.: Воениздат, 1970 -536 с.

117. Математический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1988. - 847 с.

118. Сметанин В.Ф., Буцынская Т.А. и др. "История пожарной охраны": Курс лекций М.: Академия ГПС МВД России, 2001. - 151 с.

119. Лекции по курсу "Производственная и пожарная автоматика Фомин В.И., Членов А.Н., Буцынская Т.А. и др.: М.: Академия ГПС МЧС России, 2005.-106 с.3. Статьи

120. Тетерин И.М. Академия ГПС — ведущий пожарно-технический ВУЗ России. / Пожарная безопасность. Специализированный каталог 2006 . -М.: Гротек , 2006 -326 с.

121. Ерунов В.П., Бравичева О.С. Моделирование и оценка эффективности функционирования образовательного процесса в ВУЗе // Вестник ОГУ №10, 2005, Том 1. Гуманитарные науки С. 191 - 197.

122. Норенков И.П. Концепция модульного учебника // Информационные технологии. — 1996. №2. - С.22-24.

123. Тренажеры электрических станций и сетей www.testenergo.ru.

124. Кривошеев А.О. Разработка и использование компьютерных обучающих программ // Информационные технологии. — 1996. №2.- С. 14 -18.

125. Красилыцикова Д.И. О соотношении между запоминанием и воспроизведением // Вопросы психологии, №3, 1955.

126. Рублев Ю.В., Востров Г.Н. Математические основы логической структуры курса. // Вестник высшей школы, №9, 1970.

127. Членов А.Н., Дровникова И.Г., Орлов П.А. Количественная оценка параметров процесса обучения специалистов пожарно-технического профиля // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». 2008. — Вып. № 1 (февраль). — http:// ipb.mos.ru/ttb.

128. Членов А.Н., Дровникова И.Г. Комплексный показатель качества обучения в образовательных учреждениях МВД России // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». — 2008. Вып. № 1 (февраль). - http:// ipb.mos.ru/ttb.

129. Маркова А.К. Стратегия формирования мотивации учения /А.К. Маркова // Перспективы: Вопросы образования 1991.- № 3.— С. 23-36.

130. Профессиональная направленность личности (диагностика индивидуальных стилей деятельности): Диагностический комплекс / Воронежем гос. пед. ин-т; Сост. B.C. Кульневич, В.П. Мусина- Воронеж: ВГПИ, 1992.-9 с.

131. Беспалько В.П. Стандартизация образования: основные идеи и понятия / В.П. Беспалько // Педагогика.- 1993.- № 5.- С.16-25.

132. Глуховенко Ю. М., Коробко В. Б., Красавин А. В. Совершенствование системы подготовки кадров в области пожарной безопасности // Вестник Академии Государственной противопожарной службы, №4. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. С. 177-186.

133. Топольский Н.Г., Мосягин А.Б., Гордеев С.Г. Дидактические возможности автоматизированной системы подготовки специалистов пожарной безопасности / Материалы международной конференции "История пожарной охраны". М.: МИПБ МВД России, 1999. - С.59-62.

134. Членов А.Н., Мосягин А.Б. Совершенствование подготовки специалистов пожарной безопасности на основе учебных автоматизированных систем / Материалы международной конференции "История пожарной охраны" М.: МИПБ МВД России, 1999.-С. 29-33.

135. Бондин O.A. Опыт применения контролирующей машины "Экзаменатор МЭИ" в учебном процессе. Сб. докладов МЭИ по вопросу об эффективных методах обучения, ч.П МЭИ, 1966.

136. Орлов П.А.Сравнительный анализ методов реализации процесса итерации при решении научных и инженерных задач // Интернет -журнал «Технологии техносферной безопасности». — 2008. — Вып. № 6— http:// ipb.mos.ru/ttb.

137. Членов А. Н., Буцынская, Т. А. Дровникова И.Г., Орлов П.А. Компьютеризация процесса подготовки специалистов пожарной безопасности. Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №2: журнал. -М.: Академия ГПС МЧС России, 2008. С.128-133.

138. Членов А.Н., Орлов П.А. Современные компьютерные средства в системе обучения. Материалы семнадцатой научно-технической конференции "системы безопасности" СБ 2008. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2008.- С. 88-90

139. Членов А.Н., Буцынская Т.А., Демехин Ф.В., Дровникова И.Г., Орлов П.А. Новые возможности управления пожарной безопасностью объектов II Пожарная безопасность №4, 2008 — С.96 — 101.

140. Членов А.Н., Дровникова И.Г., Орлов П.А. Математическая модель процесса коллективного обучения // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №4: М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.-С.121 - 125.

141. Орлов П.А., Дровникова И.Г. Методы математического моделирования процесса обучения Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». 2009. - Вып. № 1 (февраль), — http:// ipb.mos.ru/ttb.

142. Членов А.Н., Дровникова И.Г., Буцынская Т.А., Орлов П.А. Автоматизация контроля обученности в процессе подготовки специалистов для систем безопасности // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2009 - № 1- с. 107-116.

143. Членов А.Н.,. Дровникова И.Г, Буцынская Т.А, Орлов П.А. Моделирование процесса обучения специалистов для систем безопасности // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций 2009 №4. — С. 116126.

144. Орлов П.А. Анализ математической модели процесса обучения // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. № 2: -М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. С. 115-118.

145. Членов А.Н., Шакирова А:Ф, Орлов П.А. Совершенствование средств оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №3: — М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.

146. Членов А.Н., Орлов П.А. Статистическая динамическая модель процесса обучения // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. № 1 : М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. - С. 136-141.

147. Федоров A.B., Членов А.Н., Лукьянченко A.A., Буцынская Т.А., Демехин Ф.В., Системы и технические средства раннего обнаружения пожара: монография.- М.: Академия ГПС МЧС России, 2009 155 с.

148. Matsusita Electric Indaustrial Co., Ltd.: http:// Panasonic.net/.

149. Михайлов А. Критерии отбора телевизионного оборудования всоответствии с требованиями криминалистических исследований. // Алгоритм безопасности №2, 2009 С. 6 - 10.

150. Звуковой указатель ExitPoint (PF Directional Sounder). Техническое описание и инструкция по эксплуатации, www.systemsensor.com.

151. Пожарная автоматика 2008. Каталог. М.: РИА "Индустрия безопасности", 2008 - 160 с.

152. Кривошеев А.О. Разработка и использование компьютерных обучающих программ / А.О. Кривошеев // Информационные технологии. — 1996.-№2.-С. 14-18.

153. Членов А.Н. Разработка серии учебно-методической литературы в области систем охранно-пожарной сигнализации / Материалы восьмой международной конференции "Системы безопасности СБ-99". -М.: МИПБ МВД России, 1999. С. 249-251.

154. Тетерин И.М., Топольский Н.Г.Современные эффективные образовательные технологии в Академии ГПС МЧС России // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №3: — М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.

155. Орлов П.А. Анализ состояния системы подготовки специалистов государственной противопожарной службы в России / Членов А.Н.,

156. Орлов П.А. // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». -2010. Вып. № 1 (февраль), - http:// ipb.mos.ru/ttb.

157. Орлов П.А. Методика применения программно-технического комплекса в учебном процессе / Членов А.Н., Орлов П.А. // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». — 2010. — Вып. № 2 (апрель). http:// ipb.mos.ru/ttb.

158. Членов А.Н., Орлов П.А. Детерминированная модель процесса обучения // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. №:1 -М.: АкадемияГПС МЧС России, 2010.-С. 111-115.

159. Патенты на изобретения и полезные модели

160. Членов А.Н., Дровникова И.Г., Буцынская Т.А., Орлов П.А., Ша-кирова А.Ф. Указатель выхода и направления движения. Патент РФ на полезную модель №86025 Приоритет от 6.05.2009 г.

161. Членов А.Н., Фомин В.И., Федоров A.B., Буцынская Т.А., Орлов П.А. Автоматизированная система обучения. Патент РФ на полезную модель №95 885 от 13.11 2009 г.

162. Членов А.Н., Дровникова И.Г., Буцынская Т.А., Орлов П.А., Ша-кирова А.Ф. Автоматизированная интегрированная система безопасности. Патент РФ на полезную модель №86337 Приоритет от 6.05.2009.

163. Устройство обучения операторов. Патент RU 2 263 350 Cl, G09B 9/00 от 04.08.2004.

164. Интерактивная система обучения. Патент RU 2 271 040 Cl, G09B 9/00 от 09.06.2004.

165. Интеллектуальная интегрированная система безопасности. Свидетельство на полезную модель RU 21107 G08B 13/00; 14.08.2001.

166. Специализированный низкочастотный оповещатель. Патент RU 2 312 397 С2 G08B 1/00; 21.06.2005.

167. Patent BS ЕМ 50132-2-1 : 1997 Alarm sistems CCTV surveillance sistems for use in security applications. Part 2-1. Black and white cameras.

168. Patent EP 0690426 (A2), 03.01.1996, кл. G09B 19/00 Système d'entraînement à l'emploi de l'ordinateur.

169. Patent ЕР 1111966 A, 27.06.2001, Signaling Device, G08B 5/00.

170. Paulson R. Control Data PLATO System overview / R. Paulson. -N.Y.: CDC, 1976.

171. Science, Technology and Innovation Policies: Federation of Russia, Paris : OECD, 1994.

172. United States Patent № 4538994 F, 03.09.1985. Training simulator for training an operator in the operation of an electric power system. G09B 9/00.

173. Диссертации, авторефераты, отчеты НИР

174. Тыщенко О.Б. Дидактические условия применения компьютерных технологий в обучении: Автореф. дис. канд. пед. наук — М., 2003 г. — 20с.

175. Дровникова И.Г. Построение системы индивидуализированного и дифференцированного обучения на основе ПЭВМ в учебных заведениях МВД России: дис. канд. пед. наук /Академия МВД России.- М., 1995 — 279с.

176. Трофимова O.K. Автоматизация процесса составления учебных планов вузов: Автореф. дис. канд. тех. наук. Москва, 1999.

177. Сыготина М.В. Моделирование процесса обучения в высшем учебном заведении: дис. канд. тех. наук Москва, 2005

178. Бояринов Д.А. Проектирование личностно ориентированной обучающей системы: дис. канд. пед. наук — Смоленск, 2004. — 204 с.

179. Холостов A.JI. Совершенствование организации подготовки специалистов пожарной безопасности при дистанционном обучении на основе моделей распределения времени: дис. канд. техн. наук М., 2004. -177с.

180. Царёва И.Н. Компьютеризованная педагогическая поддержка действий учащихся при работе по разветвлённой программе: дис. канд. пед. наук — Краснодар, 2002. — 232 с.

181. Гончарова Е.Г. Педагогические условия компьютеризации обучения юристов-ювеналистов в образовательных учреждениях МВД России: дис. канд. пед. наук / Воронежск. гос. ун-т — Воронеж, 2006 — 227с.

182. Хлоповских A.B. Процесс формирования педагогического компонента вузовского образования юристов: дис. канд. пед. наук / Воронежск. гос. ун-т.—Воронеж, 2004 — 180 с.

183. By Ван Бинь Методы оценки эффективности организации учебного процесса в пожарно-технических образовательных учреждениях МОБ Вьетнама: Автореф. дис. канд. тех. наук. Москва, 2006 -23 с.

184. Отчет НИР "Разработка контрольно-обучающих программ по дисциплине "Производственная и пожарная автоматика". Рук. Членов А.Н. -М.: Академия ГПС МЧС России, 2005 81 с.

185. Отчетная справка по методической работе "Подготовка и обобщение материалов для лабораторных работ по дисциплине "Производственная и пожарная автоматика". Рук. Членов А.Н., отв. исп. Орлов П.А. М.: Академия ГПС МЧС России, 2009 - 13 с.

186. Отчетная справка по НИОКР "Система индивидуального компьютерного обучения специалистов пожарно-технического профиля" Рук. Членов А.Н., отв. исп. Орлов П.А. М.: Академия ГПС МЧС России, 2009 -54 с.

187. Учебный стенд на базе комплекса технических средств1. Агрострой"

188. Рис. П1-1. Размещение оборудования комплекса технических средств фирмы "Агрострой"1. Первичные датчики

189. Кошроллер и модуль локальной системы автоматизиции1. Адаптер

190. Ис по лншел ьный механизм (модуль расширения)контроллеров1. Первичные датчики

191. Кошроллер локальных систем автоматизации1. Компьютер

192. Контроллер является "ведущим" в сети модулей1. Компьютеросуществляетсбор, хранение,обработкуинформации отконтроллеров идиспетчерскоеуправлениеинженернымисистемами

193. Рис. П1-2. Структурная схема АСУТП на основе комплекса техническихсредств фирмы "Агрострой"

194. Стенд позволяет изучать структуры построения современных АСУ на основе программируемых микроконтроллеров, отрабатывать алгоритмы программирования на ЭВМ, исследовать процессы сбора и обработки информации.

195. Функциональная схема лабораторной установки приведена на рис. П1-2. Установленные приборы и оборудование выполняют следующие функции:

196. Контроллер ИУК-11: измерение тока от П31.

197. Модуль МРА: измерение от датчиков РУ31, 7Т34, РУ31, РИУ31, Р£>Г32, Ш31.

198. Меню организованы в циклический список, по которому можно перемещаться (выполнять прокрутку меню) с помощью клавиш со стрелками "Влево" и "Вправо" (рис.27).

199. Система меню обеспечивает доступ к тем функциям контроллера, которые необходимы для удобной эксплуатации системы.

200. Программно-технический обучающий комплекс "Торнадо"

201. Состав программно-технического комплекса "Торнадо"

202. Учебный стенд "Торнадо-М Учебный стенд "Торнадо-МП*^ Учебный стенд "Торнадо-ТМ Учебный стенд "Торнадо-М111а§ -И

203. Размещение оборудования программно-технического комплекса "Торнадо" представлено на рис. П2-1.

204. Рис. П2-1. Программно-технический комплекс «Торнадо» на четыре учебных места и стенды с программируемыми контроллерами1. Учебный стенд "Торнадо-М

205. Внешний вид стенда приведен на рис. П2-2.

206. Рис. П2-2. Внешний вид стенда "Торнадо-М

207. Внешний вид стенда приведен на рис. П2-3.

208. Рис. П2-3. Внешний вид стенда "Торнадо-MIRag

209. Внешний вид стенда приведен на рис. П2-4.

210. Рис. П2-4. Внешний вид стенда "Торнадо-ТМ

211. Учебный стенд "Торнадо-MIRag -N"

212. Стенд «ТОРНАДО-MIRage-N» предназначен для демонстрационных целей и обучения работе с техническими и программными средствами комплекса «ТОРНАДО».

213. Оборудование стенда включает в себя:шкаф с оборудованием в комплекте;персональный компьютер.

214. В шкафу располагается контроллер, выполненный на базе промышленного компьютера Advantech ARK-3382 с операционной системой Windows-XP embedded, система электропитания, блоки полевых интерфейсов.

215. Внешний вид стенда приведен на рис. П2-5.

216. Блоки полевых интерфейсов предназначены для ввода/вывода сигналов. В их состав входят:

217. Требуемое электропитание блоков полевого интерфейса +24 В обеспечивается источником питания FPOWER-24-1A.1. Кроме того, используются:- кабель UTP4x2 для подключения к сети Ethernet;- провода питания.

218. Touch (демоверсия) — SCADA-система разработки приложений визуализации;

219. TeraTerm — коммуникационная программа эмулятора терминала;

220. ОРС DA Server — ОРС-сервер для организации связи с контроллером;

221. OPCLink — ОРС-интерфейс для организации связи между приложением InTouch и ОРС-сервером.

222. Метрологические характеристики измерительных модулей учебного стенда «ТОРНАДО-MIRage-N» приведены в табл. 4.1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

223. Исследование характеристик термопары и термометра сопротивлений в комплекте с программно-техническимкомплексом «ТОРНАДО»

224. Цель работы ознакомиться с устройством и принципом действия термопары и термометра сопротивлений, изучить устройство и работу учебного стенда «ТОРНАДО-MIRage-N».2. Общие сведения

225. Стенд «ТОРНАДО-MIRage-N» предназначен для демонстрационных целей и обучения работе с техническими и программными средствами комплекса «ТОРНАДО».

226. Учебный стенд «ТОРНАДО-MIRage-N»

227. Оборудование стенда включает в себя:- шкаф с оборудованием в комплекте;- персональный компьютер.

228. В шкафу располагается контроллер, выполненный на базе промышленного компьютера Advantech ARK-3382 с операционной системой Windows-XP embedded, система электропитания, блоки полевых интерфейсов.

229. Требуемое электропитание блоков полевого интерфейса +24 В обеспечивается источником питания FPOWER-24-1A.1. Кроме того, используются:кабель UTP4x2 для подключения к сети Ethernet;провода питания.

230. Touch (демоверсия) — SCADA-система разработки приложений визуализации;

231. TeraTerm — коммуникационная программа эмулятора терминала;

232. ОРС DA Server — ОРС-сервер для организации связи с контроллером;

233. OPCLink ОРС-интерфейс для организации связи между приложением InTouch и ОРС-сервером.

234. Метрологические характеристики измерительных модулей учебного стенда «ТОРНАДО-MIRage-N» приведены в табл. 4.