Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська інженерно-педагогічна академія

УДК 629.7.07.8

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

Методика формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах

13.00.02 - теорія та методика навчання з технічних дисциплін

Щербина Юрій Валерійович

Харків - 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державній льотній академії України Міністерства освіти і науки України, м. Кіровоград. авіація пілот тренажерний

Науковий керівник: доктор педагогічних наук, професор Макаров Роберт Микитович, Державна льотна академія України, м. Кіровоград, завідувач кафедри авіаційної педагогіки і психології.

Офіційні опоненти: доктор педагогічних наук, професор Романовський Олександр Георгійович, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, м. Харків, проректор з навчальної роботи та перспективного розвитку;

кандидат педагогічних наук, доцент Мороз Віктор Дмитрович, Харківський машинобудівний коледж, директор.

Провідна установа: Інститут педагогіки та психології професійної освіти АПН України, відділ дидактики професійної освіти, Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться “ 14 “ квітня 2004 року о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.108.01 в Українській інженерно-педагогічній академії за адресою: 61003, м. Харків, вул. Університетська, 16, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Української інженерно-педагогічної академії за адресою: 61003, м. Харків, вул. Університетська, 16.

Автореферат розісланий “ 13 ” березня 2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.В. Плохіх

Загальна характеристика роботи

Актуальність і доцільність дослідження. Стартувавши на початку ХХ століття, авіація зараз акумулює в собі найпередовіші досягнення у різних напрямах людської діяльності.

В той же час, професійна діяльність пілота характеризується поєднанням праці підвищеної складності й особливої відповідальності за наслідки виконання польотного завдання. Особливості діяльності льотного складу, робота на межі людських можливостей, наявність емоціогенних чинників визначають головну проблему - професійної надійності пілота. Якщо в 30-х роках з вини льотного складу сталося 35-40% аварій та катастроф, то в 50-х рр. ця цифра становила 55%, у 70-х - 60-65%, у 80-90 рр. - 70-75%, у 2000 р. - 92%.

Встановлено, що професійна надійність льотного складу в екстремальних умовах залежить від рівня знань, навичок і умінь особистості в управлінні повітряним судном, високого рівня мотивації, оперативного мислення, емоційної стійкості, розподілу і перемикання уваги й інших професіонально важливих якостей. Саме ці взаємопов`язані якості є основою професійної надійності пілотів, що забезпечують безпеку польотів за людським чинником.

Дослідження (Д.В. Гандер, В.О. Пономаренко, Р.М. Макаров та інші) показали, що професійна діяльність пілота при управлінні повітряним судном пов'язана з великим нервово-емоційним напруженням, особливо через вплив екстремальних чинників. Навіть незначна втрата стійкості організму до негативних впливів середовища може призвести до трагічних наслідків.

Аналіз аварійності показує, що в основі помилкових дій пілотів лежать невміння: працювати в перевантаженому інформаційному полі в умовах ліміту і дефіциту часу; будувати концептуальну модель образу польоту в нештатних ситуаціях; створювати і реалізовувати образ діяльності при моделюванні нестандартних елементів польоту.

У другій половині ХХ століття було виконано величезну кількість робіт з проблеми людського чинника. Створення науково-дослідного випробного інституту авіаційної і космічної медицини в 50-х роках ХХ століття в СРСР, а також подібних центрів, авіаційних шкіл і лабораторій при університетах США та в інших країнах дозволило розробити науково-теоретичну базу для рішення медико-біологічних проблем, ергономіки, психології і психофізіології льотної праці, авіаційної та інженерної психології. Виконані дослідження стали підґрунтям для розробки перспективних літаків і навчально-тренувальних засобів, у тому числі - електронних комплексних тренажерних систем, які відіграють особливу роль у формуванні професійної надійності льотного складу.

Дослідження сучасних вчених (К.К. Платонов, В.Г. Кузнєцов, Ю.В. Воронцов, І.В. Жарикова, Є.І. Шерешев, Р.М. Макаров та інші) показали, що тренажери є не лише ефективним засобом формування професійно важливих якостей пілота, але й засобом прогнозування професійної надійності пілота в польоті.

З моменту створення тренажерів і практично до реактивної ери авіації дослідженнями тренажерної підготовки займалися в основному авіаційні лікарі, психологи, методисти льотного навчання. Дослідження, проведені В.А. Горячевим, О.І. Годуновим, В.І. Чугуновим та іншими вченими, практично не торкалися педагогічного аспекту професійної підготовки пілотів. Слід зазначити, що навчання пілотів на тренажерах ще не було об`єктом комплексного педагогічного дослідження, тому зараз відсутня науково обґрунтована методика формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах.

Таким чином, необхідність подолання суперечності між визнанням важливості й доцільності використання електронних комплексних тренажерних систем для формування професійної надійності пілотів та відсутність відповідної науково обґрунтованої методики їхньої підготовки зумовили вибір теми дослідження “Методика формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах”.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно до плану роботи науково-дослідного сектора Державної льотної академії України, узгодженого з Міністерством освіти і науки України, як складова дослідження “Технологія конструювання психолого-дидактичних моделей формування професійної надійності операторів” - 1Б42.7 від 13.03.97 м., №6/10-223 (протокол №185 від 31 березня 1997 р.). Особистий внесок дисертанта у виконанні даного плану полягає в обґрунтуванні, розробці та апробації методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах. Тема дисертації затверджена радою з координації наукових досліджень у галузі педагогіки і психології АПН України (протокол №8 від 28.10.2003 р.)

Об'єктом дослідження є процес професійної підготовки льотного складу на електронних комплексних тренажерних системах.

Предмет дослідження - педагогічні умови вдосконалення професійної підготовки пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах.

Мета дослідження полягає в науковому обґрунтуванні, розробці та експериментальній перевірці ефективності методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах.

Завдання дослідження:

Провести системний аналіз безпеки польотів за людським чинником та процесу професійної підготовки пілотів на електронних комплексних тренажерних системах.

Науково обґрунтувати і розробити методику формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах.

Експериментально перевірити ефективність методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах.

Методологічну та теоретичну основу дисертаційного дослідження становлять філософські, психолого-педагогічні ідеї та положення про взаємозв`язок і взаємообумовленість явищ і процесів навколишнього світу, про особистість як суб`єкт діяльності і відносин, про системний підхід як загальний принцип науки, а також наукові теорії про розвиток особистості в діяльності та особливості пізнавальної діяльності (Л.С. Виготський, П.Я. Гальперін, В.В. Давидов, О.М. Леонтьєв та інші), теоретичні основи проблемного навчання (І.Я. Лернер, М.І. Махмутов, М.М. Скаткін та інші). Принципове значення для дослідження мали праці вчених, які розробляли концепції та теоретичні основи образу польоту (О.О. Ворона, Н.Д. Завалова, В.О. Пономаренко та інші), концепції конструювання моделей процесу та діяльності операторів складних систем управління (Н.Д. Завалова, Б.Ф. Ломов, Р.М. Макаров, В.О. Пономаренко та інші).

Методи дослідження:

теоретичні: теоретичний аналіз психолого-педагогічної та навчально-методичної літератури з метою визначення стану розробленості досліджуваної проблеми, синтез, порівняння, узагальнення, систематизація;

емпіричні: педагогічний експеримент з метою перевірки висунутої гіпотези, анкетування, спостереження;

статистичні: методи математичної статистики та якісного аналізу одержаних даних.

Експериментальною базою дослідження був 33 Центр бойової підготовки ВПС України. Дослідження здійснювалося у період з 2000 р. по 2003 р.

На першому етапі (2000-2001 рр.) основну увагу було зосереджено на виборі та обґрунтуванні теми дослідження; аналізу педагогічної, психологічної та науково-методичної літератури; підготовлено програму дослідно-експериментальної роботи.

На другому етапі (2001-2002 рр.) було науково обґрунтовано і розроблено методику формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах; визначено та обґрунтовано критерії, за якими оцінювалися здобуті результати дослідження; проводився педагогічний експеримент.

На третьому етапі (2002-2003 рр.) здійснено статистичну обробку отриманих експериментальних даних, оформлено текст дисертації, основні результати дослідження висвітлено в наукових статтях.

Наукова новизна і теоретичне значення одержаних результатів дослідження полягає в тому, що вперше:

проведено психолого-педагогічний аналіз безпеки польотів за людським чинником як педагогічної проблеми і на цій основі виявлено недоліки у професійній підготовці льотного складу;

на основі синтезу специфічних процесуальних принципів формування професійної надійності пілотів та результатів аналізу реальних льотних випадків, передумов до них і катастроф за людським чинником визначені мета та завдання, структура та зміст методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах;

обґрунтована комплексна система оцінки професійної надійності, яка охоплює основні аспекти професійної діяльності пілотів, що лежать в основі професійної надійності.

Практичне значення дослідження зумовлене його прикладним характером. Розроблена методика, призначенням якої є підвищення рівня безпеки польотів за людським чинником, що є практичною моделлю побудови програми професійної підготовки на електронних комплексних тренажерних системах. Методика ґрунтується на специфічних принципах формування професійної надійності пілотів, визначає об'єм знань, навичок і умінь, а також критерії та методи оцінки. Інструктор льотного навчання має можливість, використовуючи методику, формувати професійну надійність та оцінювати професійну готовність льотного складу в рамках безпеки польотів за людським чинником. Методика формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах може бути адаптована для формування професійної надійності операторів особливо складних систем управління в інших галузях діяльності.

Організаційно-технологічні та дидактичні основи методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах були впроваджені в навчальний процес на тренажерах у Державній льотній академії України (Акт про впровадження від 19 вересня 2003 р.) та в 33 Центрі бойової підготовки ВПС України (Акт про впровадження від 16 жовтня 2003 р.).

Достовірність та обґрунтованість результатів дослідження забезпечується застосуванням методів, адекватних меті та завданням дослідження в галузі загальної й авіаційної педагогіки і психології, об'єктивною реєстрацією основних параметрів якості професійної діяльності та її психофізіологічної “вартості”, обробкою достатньої кількості статистичних даних, що забезпечують отримання вірогідних оцінок якості професійної діяльності пілотів.

Особистий внесок здобувача у роботах, що написані у співавторстві, полягає в обґрунтуванні процесу діагностики професійно важливих якостей льотно-диспетчерського складу [1]; в поданні автоматизованих діагностичних комплексів професійно важливих якостей льотного складу [3].

Апробація результатів дисертації. Результати дослідження доповідалися й обговорювалися на: Міжнародній науково-практичній конференції: “Пошук, спасіння та виживання в авіації. Медичні, психологічні та педагогічні аспекти” (Судак, 2003р.); Науково-практичній конференції “Сучасний стан та шляхи удосконалення лікарсько-льотної експертизи як складової безпеки польотів” (Вінниця, 2003р.); міжвузівському семінарі з авіаційної педагогіки та психології “До 100-річчя народження авіації” (Кіровоград, 2003).

Публікації. Основні теоретичні положення і результати дослідження викладено в 6 опублікованих наукових працях (4 без співавторів), 5 з них - наукові статті, 1 - навчальний посібник.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (177), з них 8 іноземною мовою.

Повний обсяг роботи становить 204 сторінки. Робота містить 18 таблиць на 18 сторінках, 11 рисунків на 6 сторінках.

Основний зміст дисертації

У вступі розкрито актуальність, ступінь вивченості та новизну проблеми, що досліджується. Визначено об'єкт, предмет, мету, завдання, методологічні і теоретичні основи дослідження, розкрито наукову новизну, теоретичне і практичне значення, відомості про особистий внесок здобувача, апробацію та впровадження результатів дослідження.

У першому розділі “Проблема професійної надійності льотного складу і шляхи її вирішення” висвітлено проблему професійної підготовки пілотів та визначено основні шляхи її вирішення.

З часу зародження авіації проблема забезпечення безпеки польотів є однією з головних проблем. Сучасний літак є унікальним за складністю об'єктом управління. У польоті на пілота впливає цілий комплекс стрес-чинників, які пред'являють до психічної і психофізіологічної сфери пілота граничні вимоги. Досить сказати, що число елементів контролю й управління на сучасних типах літаків досягає критичних значень - до 700 і більше. Екстремальні умови професійної діяльності ставлять пілота в режим граничної мобілізації адаптаційних ресурсів. В той же час, навіть незначне зниження стійкості організму до негативних впливів середовища (акселераційні перевантаження, негативний вплив на вестибулярний апарат, гіпоксія, гіподинамічний режим діяльності) негативно позначається на виконанні професійних функцій пілота.

На окремих етапах польоту пілот працює на межі своїх можливостей, а в екстремальних умовах від пілота інколи потрібна інтенсивність дій, що перевищує порогові значення. При цьому зростає операційна напруженість, що призводить до розвитку стресового стану і зниження імовірності безпомилкового виконання завдання.

Дані Міжнародної організації ІКАО свідчать про постійне зростання частки авіаційних випадків, що відбуваються з провини людини. Так, рівень безпеки польотів у країнах СНД за період 1992-2001 роки погіршився вдвічі по відношенню до аналогічного періоду 1982-1991 років. Заслуговує на уваги той факт, що за період з 1958 по 2001 роки в СРСР - СНД сталося 259 катастроф в цивільній і понад 4000 - у військовій авіації.

У зв'язку з науково-технічним прогресом і стрімким розвитком авіаційної техніки більш очевидною стала невідповідність між можливостями людини і техніки. Дані аналізу вказують на те, що до 90 % аварій, катастроф і передумов до авіаційних випадків пов'язані з людським чинником.

Аналіз авіаційних пригод і передумов до них свідчить про те, що в основі помилкових дій льотного складу лежать невміння: працювати в перевантаженому інформаційному полі й в умовах дефіциту інформації, а також в умовах ліміту і дефіциту часу; аналізувати обставини, конструювати концептуальну модель образу польоту в нештатних ситуаціях; формулювати альтернативні гіпотези прийняття рішення, визначати робочу гіпотезу, а також приймати та реалізовувати рішення в екстремальних умовах в польоті.

Таким чином, проблема безпеки польотів полягає, головним чином, в недостатній професійній надійності льотного складу, що може бути прямим показником міри ефективності методики льотного навчання.

Одним з важливих засобів формування професійної надійності льотного складу є електронні комплексні тренажерні системи, ефективність застосування яких розкрито в працях В.О. Пономаренка, Н.М. Рудного, С.А. Газулова, Н.Д. Завалової, Є.О. Дерев`янка, В.Г. Кузнєцова, В.Ф. Жернавкова, В.Г. Мильникова, Р.М. Макарова, Ю.В. Воронцова, Е.І. Шерешева, В.Г. Кодоли і багатьох інших.

Проте тільки у 80-х роках ХХ століття було зроблено спробу інтегрувати льотне навчання і, передусім, тренажерну підготовку в систему педагогічного знання ХХ століття.

Тренажерні засоби мають величезні навчальні можливості. Вони забезпечують створення навчальних умов, які відповідають обстановці в реальній системі, а також відпрацювання важливих професійних знань, навичок і умінь, надбання яких в реальних умовах неможливе. Тренажер дозволяє забезпечити моделювання польоту, близьке до реального. Навчальні функції тренажера надають великі можливості в порівнянні з літаком.

Але в практиці тренажерної підготовки відсутня методика формування професійної надійності льотного складу, яка б включала основні компоненти навчально-виховного процесу (мета, завдання, принципи, зміст, методи, організаційні форми, технічні засоби навчання, критерії та методи оцінки).

Методика льотного навчання пройшла складний історичний шлях від перших спроб оволодіти технікою пілотування шляхом самонавчання до науково обґрунтованої системи навчання і виховання льотного складу.

В основу методики формування професійної надійності льотного складу на електронних комплексних тренажерних системах покладено досягнення теорії функціональної системи, теорії поетапного формування розумових дій, теорії проблемного навчання та фундаментальні роботи, які визначають адаптацію людини до умов активного і стресового впливу середовища.

Отже, формування професійної надійності льотного складу при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах є складним педагогічним завданням, рішення якого дозволить підвищити рівень безпеки польотів.

Другий розділ “Обґрунтування і розробка методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах” присвячений обґрунтуванню структурних компонентів методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах і розробці відповідного дидактичного забезпечення.

При розробці методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах нами використовувалися сучасні концепції, теорії, наукові праці провідних вчених у галузі педагогіки і психології.

Структура розробленої методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах містить: мету; завдання; принципи (загальнодидактичні та специфічні процесуальні); зміст, що включає ситуаційні завдання з відмовами за професійно-психологічною класифікацією на різних етапах польоту і моделювання реальних льотних випадків, катастроф і передумов до авіаційних випадків на основі Висновків Державних комісій з розслідування авіаційних випадків; методи (репродуктивні, програмовано-алгоритмізовані, проблемно-пошукові, активного впливу, побудови образу польоту, стимули); організаційні форми; технічні засоби; критерії та методи оцінки рівня професійної надійності.

Метою даної методики є формування професійної надійності льотного складу в умовах моделювання польотів на електронних комплексних тренажерних системах.

Завдання методики:

Сформувати у пілота здатність працювати в перевантаженому інформаційному полі та в умовах дефіциту інформації, а також в умовах ліміту і дефіциту часу.

Сформувати здатність аналізувати умови польоту, конструювати концептуальну модель образу польоту в нештатних ситуаціях, здатність формулювати альтернативні гіпотези прийняття рішення, визначати робочу гіпотезу, а також приймати і реалізовувати рішення в екстремальних умовах в польоті.

Сформувати професійне мислення на тлі пошукової активності, здатність в найскладніших ситуаціях розпізнавати проблему, визначати пізнавальну суперечність і приймати правильне рішення.

Забезпечити виконання завдань методики дозволяє використання, насамперед, загальнодидактичних принципів навчання: науковості; системності; свідомості й активності; індивідуального підходу; доступності; міцності знань, навичок і умінь, а також специфічних процесуальних принципів, що забезпечує формування професійної надійності пілотів: принцип суворої регламентації та часового лімітування освоюваних дій; принцип додаткового психофізіологічного навантаження на тлі основної діяльності; принцип ритмічного зростання психофізіологічного навантаження; принцип комплексного формування професійно важливих якостей.

Внаслідок проходження етапу тренажерної підготовки пілот повинен:

Знати:

фізичну сутність і техніку виконання нестандартних елементів польоту, маневрів і фігур пілотажу в екстремальних або нештатних ситуаціях;

особливості й психологічну сутність роботи в перевантаженому інформаційному полі або в умовах відсутності необхідної інформації для прийняття і реалізації рішення в екстремальних умовах в польоті;

теоретичні основи побудови концептуальної моделі образу польоту в нештатних ситуаціях;

відмови пілотажно-навігаційних приладів і порядок виходу з нештатної ситуації

Мати навички:

роботи в перевантаженому інформаційному полі в умовах ліміту і дефіциту часу;

пілотування в складних метеоумовах і при відмовах пілотажно-навігаційних приладів і систем літака;

посадки на незнайомий аеродром в різних кліматогеографічних зонах земної поверхні зі складними схемами посадки і зльоту в гірській місцевості.

Уміти:

за різними інформаційними компонентами зовнішнього і внутрішнього середовища польоту будувати концептуальну модель образу польоту, виробляти гіпотези прийняття рішення, зіставляти робочі гіпотези, що приймаються і на цій основі шляхом селекції визначати робочу гіпотезу, формувати образ діяльності, приймати і реалізовувати рішення;

створювати образ діяльності й реалізовувати його при моделюванні складних видів польоту в екстремальних умовах діяльності, викликаних відмовами пілотажно-навігаційних приладів, систем літака, умовами посадки в різних кліматогеографічних зонах земної поверхні;

виконувати професійні функції, а також прогнозувати розвиток ситуації в умовах ліміту і дефіциту часу на тлі впливу емоційного поля, викликаного екстремальністю польоту;

приймати і реалізовувати рішення в екстремальних умовах в польоті при високому впливі емоціогенних чинників, а також в ліміті й дефіциті часу.

В інтересах досягнення мети дослідження процес формування професійної надійності льотного складу має здійснюватися в інтегративній єдності всіх компонентів навчально-виховного процесу з фокусуванням педагогічних впливів на отримання єдиного результату - надійності діяльності льотного складу в екстремальних умовах.

Виходячи з цього, загальнодидактичні та специфічні процесуальні принципи, зміст, методи, тренажерні засоби навчання, форми організації, а також критерії та методи оцінки становлять нерозривне ціле професійно спрямованого педагогічного процесу.

Весь процес формування професійної надійності на електронних комплексних тренажерних системах необхідно здійснювати у три етапи (90 годин).

На першому етапі (30 годин) необхідно моделювати відмови (нештатні ситуації) в польоті, класифіковані за психологічними критеріями. У процесі попередньої підготовки має вивчатися класифікація відмов авіаційної техніки: 1 група - в залежності від способів виявлення (відмови, що виявляються по кінетичних і звукових сигналах; відмови, що виявляються по світлових сигналах і відповідних приладах контролю; відмови, що виявляються по зіставленню даних з решти приладів; відмови, що практично виявляються тільки при роботі з даною системою або приладом); 2 група - за складністю прийняття рішення (відмови, що вимагають однозначного рішення; відмови, при яких рішення визначається конкретною ситуацією польоту); 3 група - в залежності від рівня стрес-реакції (сильна стрес-реакція; помірна стрес-реакція; незначна стрес-реакція); 4 група - за складністю дій, що виконуються (інформацію сприйнято, основна структура діяльності не змінюється; прості дії, що не змінюють основну структуру діяльності; складні дії, що не змінюють структуру діяльності; дії, що призводять до помірної зміни структури діяльності; дії, що значно змінюють структуру діяльності).

Льотний склад, вивчаючи класифікацію відмов, “моделює” ситуацію, оцінюючи при цьому міру достатності інформації для побудови образу польоту, а також прийняття і реалізації рішення. Особливим завданням для льотного складу має бути визначення інформаційного поля (перевантаженість інформації або її відсутність), що зумовлює відсів другорядної і прогнозування відсутньої інформації в польоті.

Далі пілоту необхідно визначити варіанти гіпотез виходу з екстремальної ситуації за умови конструювання образу діяльності - від прийняття до реалізації рішення.

Моделювання нештатних ситуацій необхідно здійснювати безпосередньо на електронних комплексних тренажерних системах за складністю дільниці польоту, що зростає (горизонтальний політ, зліт, захід на посадку). Групи відмов (1, 2, 3, 4) спочатку необхідно моделювати в горизонтальному польоті. Потім, після засвоєння структури діяльності, а також прийняття і реалізації рішення, цей процес має відпрацьовуватися на дільниці зльоту. У кінці процесу тренажерної підготовки відмови моделюються на найскладнішій дільниці польоту - при заході на посадку.

Комплексування нештатних ситуацій, коли одна відмова ускладнюється непередбаченою додатковою відмовою, також необхідно здійснювати за вказаною вище схемою.

Практично комплексування відмов повинне здійснюватися таким чином: відмова 1 групи комплексується з відмовою 2 групи; потім відмова 1 групи комплексується з відмовою 3 групи; потім відмова 1 групи комплексується з відмовою 4 групи.

Після цього здійснюється другий цикл: відмова 2 групи комплексується з відмовою 3 групи; потім відмова 2 групи комплексується з відмовою 4 групи.

На закінчення відмова 3 групи комплексується з відмовою 4 групи.

Таким чином повинне формуватися уявлення про сутність процесу і зміни характеристик польоту в нештатних ситуаціях, що міститься в основі структури і змісту концептуальної моделі образу польоту і є основою для прийняття і реалізації рішення в екстремальних умовах діяльності.

На другому етапі (20 годин) формування професійної надійності льотного складу моделюються спеціальні ситуаційні завдання.

Наприклад, на заняттях на тренажері програється ситуація, коли при заході на посадку за системою СП-50 виникає пожежа всередині лівого двигуна. Пілоти знайомляться тільки з неправильними діями екіпажу, аналізують ситуацію і шукають правильне рішення з її виходу. Така постановка завдання актуалізує знання, навички й уміння пілотів, забезпечує процес конструювання образу діяльності від прийняття до реалізації рішення.

Головним правилом у процесі моделювання ситуаційних завдань повинна бути несподіваність відмови техніки. При цьому екіпаж не попереджається про категорію відмов, дільницю польоту з відмовою, про метеоумови та інші чинники.

На третьому етапі (40 годин) необхідно здійснювати моделювання катастроф, що мали місце в реальній льотній практиці. Під час попередньої підготовки повинні вивчатися катастрофи, що відбулися з “вини” людського чинника. Пілоти знаходяться в умовах, коли вони не піддають сумніву діяльність екіпажу по виходу зі складної екстремальної ситуації. Завдання пілотів полягає в пошуку помилкових дій льотного складу в польоті і обґрунтуванні виходу з катастрофічної ситуації. Цю роботу необхідно здійснювати в індивідуальній формі навчання з обов'язковим описом пілотом нештатної ситуації, її розвитку і змісту діяльності екіпажу. Льотний склад у процесі аналізу повинен знайти помилки в прийнятті та реалізації рішення і запропонувати свій варіант виходу зі складної екстремальної ситуації. Головною умовою на даному етапі є відсутність інформації про помилкові дії екіпажу, оскільки Висновок Державної комісії про конкретну катастрофу не сповіщається.

Потім на електронних комплексних тренажерних системах має здійснюватися точна копія маршруту, умов польоту, що закінчився катастрофою.

У подальшому подібні польоти треба моделювати без попереднього розбору авіаційних випадків і катастроф.

Таким чином необхідно здійснювати формування умінь виконувати професійну діяльність в умовах жорстких інтервалів часу на тлі яскраво вираженої емоційної насиченості умов польоту. Динаміка постійного зменшення часу, що відводиться на виконання операцій по управлінню літаком, а також створення зростаючої складності нештатної ситуації формують високу оперативність у діяльності льотного складу, що в кінцевому результаті виражається в швидкому і правильному визначенні відмови, правильній оцінці обстановки, прийнятті правильного рішення, благополучному завершенні польоту.

Комбінуючи ступені складності відмов, що вводяться на тій або іншій дільниці польоту, створюючи ситуації, що вимагають рішення в жорсткому ліміті часу і моделюючи різноманітні їх форми, інструктор формує у пілота здатність своєчасно і безпомилково діяти в умовах польоту, що вимагає великого нервово-психічного напруження.

Важливим показником міри підготовленості льотного складу до діяльності в екстремальних умовах є психофізіологічні витрати організму. Для цієї мети необхідна реєстрація частоти серцевих скорочень, частоти дихання, хвилинного об'єму дихання, змісту солей Na і K в емоційному поті. Закономірність зниження психофізіологічних витрат організму по мірі освоєння професійних дій визначає необхідність застосування принципу додаткового психофізіологічного навантаження на тлі основної діяльності при підготовці на електронних комплексних тренажерних системах в особливих випадках в польоті.

Оцінка рівня професійної надійності льотного складу забезпечується моделюванням контрольних польотів, адекватних етапам методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах.

Додатковим показником оцінки рівня професійної надійності є контрольний політ з витриманням жорстких режимів і часових обмежень, що раніше не тренувалися. На завершення треба здійснити оцінку професійної надійності льотного складу за методикою “узагальнюючого показника надійності пілота”, в основі якої лежить переробка додаткової інформації на тлі основної діяльності. Погіршення якості діяльності за параметрами польоту в процесі переробки додаткової інформації, не пов'язаної з пілотуванням, оцінюється як недостатня професійна підготовленість.

У третьому розділі “Експериментальна оцінка ефективності методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах” розкрито методи дослідження і проаналізовано ефективність методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах.

Для проведення експериментальних досліджень було сформовано дві групи по 30 чоловік в кожній: контрольна та експериментальна. Беручи до уваги високу відповідальність за достовірність і надійність результатів дослідження, обидві групи було максимально вирівняно: за інтелектом; станом фізичного розвитку і здоров'я; професійною кваліфікацією; досвідом; перервами в льотній роботі; умовами мешкання тощо.

Ефективність методики перевірялася за допомогою методів дослідження, які можна умовно розділити за такими групами: психолого-педагогічні; методи оцінки рівня психологічної, психофізіологічної і фізичної підготовленості; методи інструментальної (об'єктивної) оцінки психофізіологічної “вартості” професійної діяльності; методи оцінки якості професійної діяльності; методи оцінки надійності професійних навичок.

Всю отриману інформацію обробляли методами варіаційної статистики.

У ході проведення експерименту було виявлено, що пілоти експериментальної групи в більшості випадків (95 %) своєчасно і точно виявляли відмови пілотажно-навігаційних приладів і систем літака, правильно встановлювали їх характер і порядок дій в умовах ліміту часу, а також особливий порядок дій в умовах дефіциту часу.

Так, наприклад, пілоти експериментальної групи швидше на 7 с. в порівнянні з контрольною групою виявляли відмови систем літака, на 6,7 с. - ухвалювали рішення, на 9 с. - виконували дії з локалізації відмови. При різкому підвищенні температури газів двигуна, наприклад, пілоти експериментальної групи на 3,2 с. швидше встановили причину, ухвалили рішення швидше на 9,9 с. і на 4,9 с. швидше виконали дії з усунення відмови, в той час як пілоти контрольної групи у двох випадках не встановили і у семи випадках невірно діяли при підвищенні температури газів двигуна.

Оцінка якості професійної діяльності при виконанні контрольних завдань показала, що в контрольній групі за 30 с. не встановили необхідні параметри польоту 85 % випробуваних. З 15 % пілотів, що встановили режим, витримали параметри тільки 7 %. В експериментальній групі практично всі випробувані витримали задані параметри польоту і встановили режим менш ніж за 30 с. (з 30 чоловік не встановили режим тільки 4).

За допомогою апаратури “Фізіолог-М” визначено, що частота серцевих скорочень у пілотів експериментальної групи сягала 86,4 ударів за хвилину на посадці, а у пілотів контрольної групи - 94,1 ударів за хвилину (t=3,2; Р<0,01). При моделюванні особливих ситуацій частота серцевих скорочень у пілотів експериментальної групи становила 94,1 ударів за хвилину, в контрольній - 112,8 (t=6,24; Р<0,01).

Хвилинний об'єм дихання і частота дихання на всіх етапах польоту у пілотів експериментальної групи мали менші показники ніж у пілотів контрольної групи. На посадці хвилинний об'єм дихання у пілотів експериментальної групи сягав 12,1 л/хв., у пілотів контрольної - 13,1 л/хв. (t=2,76; Р<0,01). Частота дихання при посадці у пілотів експериментальної групи становила 18,2, у пілотів контрольної групи - 21,5 (t=5,97; Р<0,01).

Час виконання комплексного психофізіологічного тесту для оцінки професіонально важливих якостей пілотами експериментальної групи становив 43,9 с., пілотами контрольної групи - 49,2 с. (t=4,99; Р<0,01).

Одними з важливих показників професійної надійності є психофізіологічні резерви уваги. Середня оцінка психофізіологічних резервів уваги (читання додаткової інформації за спеціальною методикою) пілотами експериментальної групи становила 0,8 у.о., контрольної - 0,4 у.о. Різниця досягає достовірного значення t=12,6, при Р<0,01. Більш високий рівень переробки додаткової інформації пілотами, що навчалися за пропонованою методикою, можна розглядати як факт більш високої надійності сформованих професійних навичок.

За всіма показниками, що досліджувались, пілоти експериментальної групи отримали кращі результати. Їх дії були більш впевненими і точними. Резервні можливості сприйняття і переробки додаткової інформації на тлі основної діяльності мали більш високі показники. Це свідчить про меншу психофізіологічну “вартість” діяльності і про більший “професійний резерв”, а також є показником більш високої надійності.

Таким чином, підтверджена ефективність розробленої методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах, яка виявилася в підвищенні рівня професійно важливих якостей, стійкості професійних знань, навичок і умінь при діях в екстремальних умовах в польоті.

Висновки

1. Аналіз літературних джерел, Висновки Державних комісій з розслідування авіаційних випадків і практика експлуатації повітряних суден показують, що головна причина безпеки польотів криється в людському чиннику - у недостатній професійній надійності льотного складу.

Встановлено, що в основі помилкових дій пілотів лежать: невміння працювати в перевантаженому інформаційному полі і в умовах дефіциту інформації, а також в умовах ліміту і дефіциту часу; відсутність здатності аналізувати умови польоту і будувати концептуальну модель образу польоту в нештатних ситуаціях, невміння виробляти альтернативні гіпотези прийняття рішення, визначати робочу гіпотезу, а також приймати і реалізовувати рішення; брак професійного мислення на тлі пошукової активності, нездатність у самих складних ситуаціях розпізнавати проблему, визначати пізнавальну суперечність і приймати правильне рішення.

Аналіз літературних джерел показав, що електронні комплексні тренажерні системи зараз є найбільш ефективним і перспективним засобом у системі професійної підготовки льотного складу.

Відсутність методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах достатньою мірою перешкоджає рішенню головної проблеми в авіації - проблеми безпеки польотів.

2. Зміст методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах має складатися з трьох етапів.

На першому етапі необхідно здійснювати моделювання відмов у польоті, класифікованих за психологічними критеріями.

Моделювання нештатних ситуацій з відмовами авіаційної техніки необхідно здійснювати безпосередньо на електронних комплексних тренажерних системах за зростаючою складністю дільниці польоту (горизонтальний політ, зліт, захід на посадку). Групи відмов (1, 2, 3, 4) повинні вводитися в горизонтальному польоті. Потім, після засвоєння структури діяльності, а також прийняття і реалізацій рішення, цей процес повинен відпрацьовуватися на дільниці зльоту. У кінці процесу тренажерної підготовки відмови треба моделювати на найскладнішій дільниці польоту - при заході на посадку.

На другому етапі необхідно моделювати спеціальні ситуаційні завдання.

При моделюванні ситуаційних завдань безпосередньо на електронних комплексних тренажерних системах необхідно дотримуватися головного правила - нештатна ситуація має бути несподіваною для екіпажу, який не попереджається про категорію відмови в даному ситуаційному завданні, дільницю польоту з відмовою, про метеоумови та інші чинники.

На третьому етапі необхідно здійснювати моделювання катастроф, що мали місце в реальній льотній практиці. На попередній підготовці завдання пілотів полягає в пошуку помилкових дій льотного складу в польоті і обґрунтуванні виходу з катастрофічної ситуації. Потім на електронних комплексних тренажерних системах моделюється точна копія польоту і його умов, які призвели до катастрофічних наслідків. Далі подібні польоти моделюються без попереднього розбору авіаційних випадків і катастроф.

Доведено необхідність оцінювати рівень професійної надійності за такими показниками: політ з витриманням жорстких режимів і часових обмежень, що раніше не тренувалися; за методикою “резерви уваги”; за психофізіологічною “вартістю” професійної діяльності.

3. Експериментально доведено ефективність методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах. Встановлено, що пілоти експериментальної групи своєчасно розпізнавали нештатні ситуації в умовах перевантаженого інформаційного поля, а також і в умовах дефіциту інформації. Так, пілоти, які пройшли курс експериментальної методики, в 1,8 разів швидше за пілотів контрольної групи виявляли відмови приладного обладнання і систем літака.

Відмічено більш високу стійкість у пілотів експериментальної групи через вплив комплексу емоціогенних чинників, викликаних відмовами пілотажно-навігаційних приладів і систем літака, що відобразилася в ефективності читання приладової інформації (без пропусків і своєчасно) і на цій основі побудови концептуальної моделі образу польоту, що є підґрунтям для прийняття і реалізації рішення в екстремальних умовах діяльності.

Доведено, що експериментальна методика позитивно впливає на якість пілотування при виконанні складних режимів в жорстких часових інтервалах польотних завдань у порівнянні з контрольною групою. В експериментальній групі виконали контрольне польотне завдання, що раніше не тренувалося, в рамках заданих режимів всі випробувані.

У контрольній же з 30 випробуваних виконали завдання тільки чотири пілота. Інші випробувані припускалися помилок, як при встановленні режимів польоту, так і за часом. Встановлений факт більш високих (приблизно в 2 рази) резервів уваги у пілотів експериментальної групи в порівнянні з контрольною, що є показником “запасу” професійної надійності діяльності в екстремальних умовах в польоті та підтверджує ефективність обраної методики.

Подібні відмінності отримані в експериментальній і контрольній групах при оцінці психофізіологічної “вартості” професійної діяльності в екстремальних умовах в польоті (за частотою серцевих скорочень, хвилинному об'єму дихання, частоті дихання). Нижчі показники “напруження” фізіологічних функцій у випробуваних експериментальної групи в порівнянні з контрольною свідчать про психофізіологічний “запас” надійності професійної діяльності льотного складу при впливі жорстких екстремальних умов в польоті.

Відмінності в експериментальній і контрольній групах по всіх показниках, що досліджуються мають достовірні рівні значущості - Р<0,05.

Список опублікованих праць за темою дослідження

Макаров Р.Н., Герасименко Л.В., Щербина Ю.В. Обоснование диагностических комплексов профессионального здоровья летно-диспетчерского состава // Наукові праці академії: випуск IV, частина I. - Кіровоград: Видавництво ДЛАУ, 1999 р. - С. 6-18. - 0,27 авт. арк. (Особистий вклад полягає в обґрунтуванні процесу діагностики професійно важливих якостей льотно-диспетчерського складу).

Щербина Ю.В. Пути повышения эффективности визуализации современных тренажерных устройств в авиации // Наукові праці академії: випуск IV, частина I. - Кіровоград: Видавництво ДЛАУ, 1999 р. - С. 215-219. - 0,18 авт. арк.

Макаров Р.Н., Евдокимов В.И., Щербина Ю.В., и др. Психодиагностика и коррекция профессионального здоровья операторов особо сложных систем управления. Учебное пособие. - М.: МАКЧАК, 2000 р. - 237 с. - 9,48 авт. арк. (Особистий вклад полягає в поданні автоматизованих діагностичних комплексів професійно важливих якостей льотного складу).

Щербина Ю.В. Безопасность полетов в свете проблем человеческого фактора // Научные труды академии: специальный выпуск VI. - Кировоград: Издательство ГЛАУ, 2002 г. - С. 62-70. - 0,26 авт. арк.

Щербина Ю.В. Психолого-педагогические проблемы принятия и реализации решения операторов особо сложных систем управления в экстремальных условиях деятельности // Наукові праці академії: випуск VІІ, частина I. - Кіровоград: Видавництво ДЛАУ, 2003 р. - С. 3-11. - 0,37 авт. арк.

Щербина Ю.В. Авиационные тренажеры и их роль в формировании профессиональной надежности пилотов // Научные труды академии: специальный выпуск VII. - Кировоград: Издательство ГЛАУ, 2003 г. - С. 88-94. - 0,26 авт. арк.

АНОТАЦІЯ

Щербина Ю.В. Методика формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук зі спеціальності 13.00.02 - теорія та методика навчання з технічних дисциплін. - Українська інженерно-педагогічна академія, Харків, 2004.

У дисертації проведено аналіз авіаційних випадків та катастроф. Визначено проблему дослідження та намічено шляхи її вирішення.

Теоретично обґрунтовано і розроблено методику формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах (мета; завдання; принципи; зміст; методи; організаційні форми; технічні засоби; критерії та методи оцінки). Визначено етапи тренування та проблемно-пошукові ситуаційні завдання.

Експериментальне дослідження підтвердило високу ефективність розробленої методики формування професійної надійності пілотів при моделюванні польотів на електронних комплексних тренажерних системах. Доведено, що застосування розробленої методики дозволяє підвищити рівень професійної надійності пілотів. Обґрунтовано специфічні методи оцінки, що дозволяють оцінити професійну надійність пілотів в екстремальних умовах.

Ключові слова: методика навчання, надійність пілотів, формування професійної надійності, льотне навчання, тренажерна підготовка, екстремальні умови в польоті, проблемно-пошукові ситуаційні завдання.

SUMMARY

Shcherbyna Y.V. Methods of Pilots Professional Reliability Forming During the Flights Modelling at the Complex Electronic Training System. -Manuscript.

А thesis for getting а scientific degree of Candidate of Pedagogical Sciences in the speciality 13.00.02 - “Theory and Methods of Training in Technical Disciplines”. - Ukrainian Engineering-Pedagogical Academy, Kharkiv, 2004.

The analysis of aircraft cases and catastrophes is conducted in dissertation. The problem of research is defined and the ways of it solving are marked.

The methods of pilots professional reliability forming during the flights modelling at the complex electronic training system (aim, purposes, principles, didactic materials, methods, forms of the organisation and other components) are theoretically grounded and worked out. Stages of training and problem-searching situation tasks are determined.

The experimental research has confirmed high effectiveness of methods of pilots professional reliability forming during the flights modelling at the complex electronic training system developed by us. It is proved, that application of developed methods allows to raise а level of pilots professional reliability. The specific valuation methods are grounded, that allow to value the pilots professional reliability in extreme conditions.

Key words: methods of education, pilots reliability, professional reliability forming, flight education, training at the emulator, extreme conditions in the flight, problem-searching situation tasks.

АННОТАЦИЯ

Щербина Ю.В. Методика формирования профессиональной надежности пилотов при моделировании полетов на электронных комплексных тренажерных системах. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук по специальности 13.00.02 - теория и методика обучения техническим дисциплинам. - Украинская инженерно-педагогическая академия, Харьков, 2004.

Анализ литературных источников, Заключения Государственных комиссий по расследованию авиационных происшествий и практика эксплуатации воздушных судов показывают, что главная причина безопасности полетов коренится в человеческом факторе.

На протяжении 100 лет развития авиации по вине летного состава совершается основная масса летных происшествий. В настоящее время на международных авиалиниях до 90 % аварий и катастроф совершается по вине человеческого фактора, в основе которого лежит, главным образом, недостаточная профессиональная подготовка, которая соответствовала бы уровню научно-технического прогресса в авиации, автоматизации и компьютеризации основных технологических процессов при управлении воздушным судном.

Анализ показывает, что электронные комплексные тренажерные системы являются наиболее эффективным средством, и в то же время практически не исследовались с точки зрения педагогики. Установлено, что в основе ошибочных действий пилотов лежат: неумение работать в перегруженном информационном поле в условиях лимита и дефицита времени; неумение строить концептуальную модель образа полета в нештатных ситуациях; неумение создавать и реализовывать образ деятельности при моделировании нестандартных элементов полета.

Однако, на сегодняшний день, методика формирования профессиональной надежности пилотов при моделировании полетов на электронных комплексных тренажерных системах, ее структура и дидактическое наполнение не разработаны.

Автором теоретически обоснована и разработана методика формирования профессиональной надежности пилотов при моделировании полетов на электронных комплексных тренажерных системах, включающая: цель; задачи; принципы; содержание; методы; организационные формы; технические средства; критерии и методы оценки.

Содержание методики включает три этапа:

I этап - изучение профессионально-психологической классификации отказов пилотажно-навигационных приборов и систем самолета с последующим моделированием на различных участках полета;

II этап - моделирование специально сконструированных ситуационных заданий с отказами пилотажно-навигационных приборов и систем самолета, базирующихся на реальных предпосылках к авиационным происшествиям;

III этап - моделирование катастроф и предпосылок к авиационным происшествиям, имевших место в реальной жизни по Заключениям Государственных комиссий; вначале с изучением результатов ранее проведенного анализа, впоследствии путем моделирования условий полета, приведших к катастрофическим последствиям.

Экспериментальная проверка методики показала ее более высокую эффективность по сравнению с традиционной методикой. Доказано, что у пилотов экспериментальной группы повышение надежности выразилось в:

более быстром обнаружении отказов, принятии решения и грамотном выполнении действий по локализации отказов;

повышении резервов внимания при считывании информационного поля, что также может служить показателем “запаса” профессиональной надежности в экстремальных условиях деятельности, поскольку на основании научных данных до 90% информации к пилоту поступает по зрительному каналу;

более точном выдерживании сложных режимов полета и временных параметров, ранее не тренируемых, что говорит о сформированных механизмах адаптации к сложным условиям профессиональной деятельности;

меньшей психофизиологической “стоимости” выполняемых профессиональных ситуационных заданий в экстремальных условиях в полете, что можно рассматривать как факт резервов профессиональной работоспособности в экстремальных условиях в полете, следствием чего является повышение уровня безопасности полетов.

...