RU2723365C1

RU2723365C1 - Интерактивный веб-тренажер обучения

Info

Publication number: RU2723365C1
Application number: RU2019130340A
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Фомченко; Владимир Леонидович Ведерников; Константин Олегович Волков; Наталья Викторовна Горбатенко
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-06-10

Abstract

Изобретение относится к компьютерным интерактивным тренажерам и может быть использовано для обучения специалистов и обслуживающего персонала в области эксплуатации электронных приборов и радиоэлектронной аппаратуры. Интерактивный веб-тренажер обучения содержит по крайней мере один программно-аппаратный комплекс, поддерживающий в режиме диалога автоматизированные циклы обучения эксплуатации и компьютерную имитацию работы по крайней мере одного электронного прибора, выполненный в виде управляющего модуля вычислительной системы, снабженного программным обеспечением и имеющего информационные входы и выходы, модуля индивидуального и/или группового обучения, включающего в себя не менее одного электронного прибора, каждый из которых содержит органы управления с анимационно-графическим материалом, программными кодами, интерактивными зонами, которые в совокупности являются программным интерфейсом электронного прибора, соединенного виртуальными двунаправленными связями с управляющим модулем вычислительной системы. Электронные приборы являются их компьютерными цифровыми аналогами, в каждый из которых дополнительно введен блок программной функционально-алгоритмической модели электронного прибора, снабженный программным обеспечением и соединенный виртуальными двунаправленными связями с соответствующим блоком интерфейса компьютерного цифрового аналога электронного прибора, при этом блоки программных функционально-алгоритмических моделей компьютерных цифровых аналогов электронных приборов соединены каждый с каждым виртуальными двунаправленными связями. Достигаемым техническим результатом является разделение функционально-алгоритмических моделей компьютерных цифровых аналогов электронных приборов, входящих в состав интерактивного веб-тренажера обучения, и их интерфейсов, а также предоставление возможности группового и/или индивидуального обучения как в сетевом, так и в автономном режимах с формированием интерактивной обучающей среды за счет использования веб-технологий. 1 ил.

Description

Изобретение относится к компьютерным интерактивным тренажерам и может быть использовано для обучения специалистов и обслуживающего персонала в области эксплуатации электронных приборов и радиоэлектронной аппаратуры.

Известен патент RU №2630441 от 19.06.2015 «Интерактивная автоматизированная система обучения», опубликован 07.09.2017, которая содержит, по крайней мере, один программно-аппаратный комплекс, поддерживающий в режиме диалога автоматизированные циклы обучения и контроля знаний обучающихся, который выполнен в виде управляющего модуля вычислительной системы, снабженного программным обеспечением системы и имеющего информационные входы и выходы, модуль индивидуального и/или группового обучения. Модуль индивидуального и/или группового обучения содержит не менее одного модуля объектов, который включает в себя не менее одного источника питания и не менее одного электронного прибора, один из входов которого соединен с соответствующим выходом источника питания, при этом каждый электронный прибор имеет разъемы для возможности подключения их между собой, а второй и последующие электронные приборы имеют возможность подключения к соответствующим выходам соответствующих источников питания, причем каждый электронный прибор и источник питания имеют органы управления с анимационно-графическим материалом, программными кодами и интерактивными зонами, соединенные виртуальными двунаправленными линиями связи с информационными входами и выходами управляющего модуля вычислительной системы.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Недостатками вышеуказанной системы являются:

- невозможность масштабирования системы (увеличения количества приборов) без существенной переработки управляющего модуля данной системы из-за размещения в нем логики и алгоритмов работы всех составных блоков системы;

- невозможность обеспечения проведения коллективной (групповой) разработки программного обеспечения (ПО) для данной системы из-за отсутствия разделения логики и алгоритмов работы приборов, составляющих данную систему, и их интерфейсов;

- отсутствие применения современных сетевых веб-технологий, обеспечивающих формирование единой информационной среды предприятия.

Решаемой технической задачей является создание с использованием веб-технологий универсального легко масштабируемого интерактивного веб-тренажера обучения с повышенной эффективностью обучения и с одновременным обеспечением возможности его коллективной разработки.

Достигаемым техническим результатом является разделение функционально-алгоритмических моделей компьютерных цифровых аналогов электронных приборов, входящих в состав интерактивного веб-тренажера обучения, и их интерфейсов, а также предоставление возможности группового и/или индивидуального обучения как в сетевом, так и в автономном режимах с формированием интерактивной обучающей среды за счет использования веб-технологий.

Для достижения технического результата в интерактивном веб-тренажере обучения, содержащем, по крайней мере, один программно-аппаратный комплекс, поддерживающий в режиме диалога автоматизированные циклы обучения эксплуатации и компьютерную имитацию работы, по крайней мере, один электронный прибор, выполненный в виде управляющего модуля вычислительной системы, снабженного программным обеспечением и имеющего информационные входы и выходы, модуль индивидуального и/или группового обучения, включающего в себя не менее одного электронного прибора, каждый из которых содержит органы управления с анимационно-графическим материалом, программными кодами, интерактивными зонами, которые в совокупности являются программным интерфейсом электронного прибора, соединенного виртуальными двунаправленными связями с управляющим модулем вычислительной системы, новым является то, что электронные приборы являются их компьютерными цифровыми аналогами, в каждый из которых дополнительно введен блок программной функционально-алгоритмической модели электронного прибора, снабженный программным обеспечением и соединенный виртуальными двунаправленными связями с соответствующим блоком интерфейса компьютерного цифрового аналога электронного прибора, при этом блоки программных функционально-алгоритмических моделей компьютерных цифровых аналогов электронных приборов соединены каждый с каждым виртуальными двунаправленными связями.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом устройстве позволяет создать с использованием веб-технологий универсальный легко масштабируемый интерактивный веб-тренажер обучения с повышенной эффективностью обучения и с одновременным обеспечением возможности его коллективной разработки.

Изобретение реализуется схемой, представленной на чертеже.

Интерактивный веб-тренажер обучения содержит, по крайней мере, один программно-аппаратный комплекс, поддерживающий в режиме диалога автоматизированные циклы обучения эксплуатации и компьютерную имитацию работы, по крайней мере, один электронный прибор, выполненный в виде управляющего модуля 1 вычислительной системы, снабженного программным обеспечением и имеющего информационные входы и выходы, модуль индивидуального и/или группового обучения 2, включающий в себя не менее одного компьютерного цифрового аналога электронного прибора 3, 4, … N, каждый из которых содержит органы управления с анимационно-графическим материалом, программными кодами, интерактивными зонами, которые в совокупности являются программным интерфейсом компьютерного цифрового аналога каждого электронного прибора 3.1, 4.1, … N.1. При этом компьютерный цифровой аналог каждого электронного прибора 3, 4, … N соединен виртуальными двунаправленными связями с управляющим модулем 1 вычислительной системы. В компьютерный цифровой аналог каждого электронного прибора р 3, 4, … N введен блок программной функционально-алгоритмической модели данного электронного прибора 3.2, 4.2, … N.2, снабженный программным обеспечением и соединенный виртуальными двунаправленными связями с соответствующим интерфейсом компьютерного цифрового аналога электронного прибора 3.1, 4.1, … N.1, при этом блоки программных функционально-алгоритмических моделей компьютерных цифровых аналогами электронных приборов 3.2, 4.2, … N.2 соединены каждая с каждой виртуальными двунаправленными связями.

Устройство работает следующим образом.

Процесс индивидуального и/или группового обучения с помощью интерактивного веб-тренажера обучения производится в среде любого интернет-браузера пользователя вне зависимости от операционной системы компьютера пользователя, как в сетевом, так и в автономном режимах, и состоит в многократном интерактивном выполнении циклов обучения, освоения на практике и отработки последовательности действий специалистов и обслуживающего персонала (пользователей) в процессе эксплуатации и техническом обслуживании электронных приборов, а также при подготовке их к работе.

В начале обучения в управляющем модуле 1 пользователем осуществляется выбор режима обучения: либо режим первоначального обучения с сопровождением действий пользователя текстовыми справочными сообщениями (подсказками) с описанием предстоящего действия пользователя в соответствии с эксплуатационной документацией на приборы (или сообщениями об ошибочных действиях) либо проверочный режим без сопровождения действий пользователя текстовыми сообщениями (подсказками).

Пользователь осуществляет воздействие на интерактивные зоны интерфейсов 3.1, 4.1, … N.1 компьютерных цифровых аналогов электронных приборов 3, 4, … N соответственно согласно эксплуатационной документации на данные электронные приборы. Протоколирование действий пользователя осуществляется в управляющем модуле 1.

Программные коды интерфейсов 3.1, 4.1, … N.1 компьютерных цифровых аналогов электронных приборов 3, 4, … N соответственно обрабатывают и затем отображают воздействие пользователя на прибор анимационно-графическим способом, производя компьютерную имитацию данного действия - компьютерная имитация нажатия кнопок передней панели прибора, включения/выключения тумблеров и других воздействий.

Одновременно информация о действии пользователя передается из интерфейсов 3.1, 4.1, … N.1 компьютерных цифровых аналогов электронных приборов 3, 4, … N в программные блоки функционально-алгоритмических моделей 3.2, 4.2, … N.2 соответственно. Блоки функционально-алгоритмических моделей 3.2, 4.2, … N.2 содержат запрограммированные алгоритмы работы электронных приборов 3, 4, … N соответственно, то есть содержат программную алгоритмическую информацию о всех режимах работы данных приборов, а также о всех возможных вариантах взаимодействия данных приборов с пользователем (обслуживающим персоналом) или с другими приборами согласно эксплуатационной документации на данные приборы.

Программные коды функционально-алгоритмических моделей 3.2, 4.2, … N.2 компьютерных цифровых аналогов электронных приборов обрабатывают действие пользователя (в том числе и ошибочное) в соответствии с запрограммированными алгоритмами и режимами работы электронных приборов 3, 4, … N соответственно и выдают ответную реакцию (обновленные значения атрибутов, свойств и состояний функционально-алгоритмической модели) приборов 3, 4, … N на действие пользователя соответствующим интерфейсам 3.1, 4.1, … N.1, программные коды которых, в свою очередь, отображают данную ответную реакцию соответствующего электронного прибора анимационно-графическим способом, производя компьютерную имитацию, например, появление надписей на дисплее компьютерного цифрового аналога электронного прибора, включение/выключение индикаторных светодиодов на передней панели прибора и тому подобное. Далее пользователь продолжает выполнение действий в соответствии с эксплуатационной документацией и инструкциями по эксплуатации на приборы.

Сопровождение действий пользователя текстовыми справочными сообщениями (подсказками) с описанием предстоящего действия, осуществляемое программными кодами управляющего модуля 1, регламентируется выбранным в управляющем модуле 1 режимом обучения. При проведении первоначального обучения такие сообщения (подсказки) отображаются на экране интерактивного веб-тренажера обучения; при выбранном проверочном режиме обучения данные подсказки не отображаются, позволяя пользователю самостоятельно проверить свои знания, умения и навыки в области эксплуатации, обслуживания и подготовки к работе электронных приборов.

Для закрепления знаний, умений и навыков работы с электронными приборами с помощью интерактивного веб-тренажера пользователь может вернуться к началу или на предыдущий шаг обучения, в соответствии с эксплуатационной документацией воздействуя на интерактивные зоны интерфейсов 3.1, 4.1, … N.1 компьютерных цифровых аналогов электронных приборов 3, 4, … N.

Программные блоки функционально-алгоритмических моделей 3.2, 4.2, … N.2, содержащие запрограммированные алгоритмы работы компьютерных цифровых аналогов электронных приборов 3, 4, … N соответственно, могут разрабатываться разными группами разработчиков отдельно (и/или параллельно) от интерфейсов 3.1, 4.1, … N.1 компьютерных цифровых аналогов электронных приборов 3, 4, … N, а также, одиножды сформированные и запрограммированные, могут быть многократно использованы в других интерактивных веб-тренажерах с другими сочетаниями компьютерных цифровых аналогов электронных приборов, существенно сократив время и трудоемкость создания подобных интерактивных веб-тренажеров обучения.

Разделение блоков функционально-алгоритмических моделей 3.2, 4.2, … N.2 компьютерных цифровых аналогов электронных приборов 3, 4, … N и их интерфейсов 3.1, 4.1, … N.1 повышает возможность масштабирования (увеличение количества приборов) интерактивного веб-тренажера обучения без изменений остальных составных блоков данного тренажера, а также предоставляет возможность моделирования различных ситуаций эксплуатации электронных приборов и радиоэлектронной аппаратуры (ошибочных действий оператора, неправильного подключения приборов).

Из перечисленных блоков формируется универсальный, легко масштабируемый интерактивный веб-тренажер обучения с возможностью его размещения как на сетевых ресурсах предприятия, так и на компьютерно-читаемом носителе для автономной работы.

Обучение работе с применением интерактивного веб-тренажера обучения позволяет многократно выполнять объем работ, указанных в эксплуатационной документации как отдельных электронных приборов, так и приборов, объединенных в системы и комплексы, и формировать пользователю устойчивые умения и навыки эксплуатации, обслуживания и подготовки к работе данных приборов и радиоэлектронной аппаратуры.

В качестве примера реализации был создан и апробирован на практике опытный образец интерактивного веб-тренажера обучения в области эксплуатации электронных приборов, представляющий собой интерактивной веб-приложение с возможностью работы как в сетевом, так и в автономном режимах, с раздельной программной разработкой блоков функционально-алгоритмических моделей компьютерных цифровых аналогов электронных приборов и блоков их интерфейсов. Результаты апробации и проведения испытаний опытного образца интерактивного веб-тренажера обучения подтвердили его работоспособность и показали, что применение подобных интерактивных веб-тренажеров не только существенно повысит уровень подготовки и квалификации специалистов в области эксплуатации электронных приборов, но и приведет к существенному снижению материальных затрат на обучение путем сокращения расходов на изготовление реальных опытных образцов, а также сокращению времени разработки и повышению качества компьютерных обучающих тренажеров.

Claims

Интерактивный веб-тренажер обучения, содержащий по крайней мере один программно-аппаратный комплекс, поддерживающий в режиме диалога автоматизированные циклы обучения эксплуатации и компьютерную имитацию работы по крайней мере одного электронного прибора, выполненный в виде управляющего модуля вычислительной системы, снабженного программным обеспечением и имеющего информационные входы и выходы, модуля индивидуального и/или группового обучения, включающего в себя не менее одного электронного прибора, каждый из которых содержит органы управления с анимационно-графическим материалом, программными кодами, интерактивными зонами, которые в совокупности являются программным интерфейсом электронного прибора, соединенного виртуальными двунаправленными связями с управляющим модулем вычислительной системы, отличающийся тем, что электронные приборы являются их компьютерными цифровыми аналогами, в каждый из которых дополнительно введен блок программной функционально-алгоритмической модели электронного прибора, снабженный программным обеспечением и соединенный виртуальными двунаправленными связями с соответствующим блоком интерфейса компьютерного цифрового аналога электронного прибора, при этом блоки программных функционально-алгоритмических моделей компьютерных цифровых аналогов электронных приборов соединены каждый с каждым виртуальными двунаправленными связями.