Применение цифровых технологий для подготовки курсантов в области пожаротушения

Цель исследования.

Целью исследования является обоснование и разработка многофункционального тренажерного комплекса по подготовке курсантов к проведению аварийно-спасательных работ и пожаротушению посредством применения технологии виртуальной реальности. Актуальность и необходимость разработки тренажерного комплекса обусловлены профессиональной деятельностью пожарных, связанной с обеспечением защиты и спасения граждан и государства от пожаров и особенностями реализуемого образовательного процесса. Проблема эффективного формирования профессиональных компетенций в области пожаротушения обусловлена ограниченностью учебно-полигонной базы вузов, которая не позволяет выполнять подготовку на различных объектах жилого, социально-бытового, промышленного, транспортного и иных функциональных назначений, что требует замещения их виртуальными аналогами. Кроме того, ограниченный бюджет учебного времени и большое количество курсантов, проходящих обучение в вузе, у которых должны быть сформированы умения и навыки управления пожарно-спасательными подразделениями, организации тушения пожара и взаимодействия с другими экстренными службами, требуют внедрения цифровых технологий для повышения интенсификации учебного процесса и расширения его возможностей.

Материалы и методы.

Для выполнения исследовательских задач применялись методы научно-педагогического исследования, которые включали анализ и синтез информационных сведений в области создания и применения цифровой виртуальной реальности для образовательных целей, деятельности пожарно-спасательных подразделений на пожарах и требований нормативных правовых актов к выполнению ими профессиональных задач. Для формирования методик подготовки пожарных в виртуальной реальности, воссоздающей профессиональную среду, применялись методы моделирования, контекстного, игрового и рефлексивного обучения.

Результаты.

Исследование профессиональной деятельности пожарных, особенностей образовательного процесса, реализуемого в вузах МЧС России, позволило выявить недостатки в подготовке курсантов к деятельности в области организации и проведения аварийно-спасательных работ и пожаротушения. По результатам исследования возможностей адаптации и применения цифровых образовательных технологий для повышения уровня профессиональных компетенций выпускников в области пожаротушения, предложено применение технологии виртуальной реальности, позволяющей моделировать профессиональную среду и организовывать в ней как индивидуальную, так и групповую практическую подготовку курсантов к выполнению профессиональных задач на различных объектах жилого, социально-бытового, промышленного, транспортного и иных функциональных назначений в условиях, имитирующих различные сценарии возникновения и развития пожаров. Для организации обучения курсантов разработаны совместно с ЗАО «Институт телекоммуникаций» (г. Санкт-Петербург, Россия) требования к спецификации и техническим характеристикам оборудования, проект учебного полигона для организации виртуального обучения, который реализован физически в Ивановской пожарно-спасательной академии Государственной противопожарной службы МЧС России, системное и прикладное программное обеспечение, базовые объекты, модели и сценарии распространения на них пожаров, система оценивания выполняемых обучаемыми задач.

Заключение.

Результатом исследования является впервые созданный физический прототип многофункционального тренажерного комплекса по подготовке курсантов к проведению аварийно-спасательных работ и пожаротушения, на котором в течении 2021 года планируется провести этап опытной эксплуатации, расширить перечень объектов и сценариев развития пожаров и впоследствии его внедрить в образовательный процесс. Технологический и методический опыт полученный в процессе проектирования, внедрения и эксплуатации многофункционального тренажерного комплекса планируется распространить путем его масштабирования на другие вузы МЧС России, что позволит создать и унифицировать единую систему практической подготовки курсантов в области пожаротушения, посредством технологии виртуальной реальности.

многофункциональный тренажерный комплекс, виртуальная профессиональная среда, практическая подготовка курсантов в области пожаротушения

1. Булгаков В. В., Самойлов Д. Б., Маслов А. В. Мониторинг качества подготовки выпускников ведомственных образовательных организаций МЧС России // Проблемы современного образования. 2019. № 2. С. 162-174.

2. Checa D., Bustillo A. A review of immersive virtual reality serious games to enhance learning and training // Multimedia Tools and Applications. 2020. Vol. 79. No. 9-10. P. 5501-5527. (DOI: 10.1007/s11042-019-08348-9).

3. Pallavicini F., Pepe A., Minissi M. E. Gaming in Virtual Reality: What Changes in Terms of Usability, Emotional Response and Sense of Presence Compared to Non-Immersive Video Games? // Simulation and Gaming. 2019. Vol. 50. No. 2. P. 136-159. (DOI: 10.1177/1046878119831420).

4. Çakiroğlu Ü., Gökoğlu S. Development of fire safety behavioral skills via virtual reality // Computers and Education. 2019. Vol. 133. P. 56-68. (DOI: 10.1016/j.compedu.2019.01.014).

5. Elmqaddem N. Augmented Reality and Virtual Reality in education. Myth or reality? // International Journal of Emerging Technologies in Learning. 2019. Vol. 14. No. 3. P. 234-242. (DOI: 10.3991/ijet.v14i03.9289).

6. Gudoniene D., Rutkauskiene D. Virtual and augmented reality in education // Baltic Journal of Modern Computing. 2019. Vol. 7. No. 2. P. 293-300. (DOI: 10.22364/bjmc.2019.7.2.07).

7. Halabi O. Immersive virtual reality to enforce teaching in engineering education // Multimedia Tools and Applications. 2020. Vol. 79. No. 3-4. P. 2987-3004. (DOI: 10.1007/s11042-019-08214-8).

8. Kamińska D., Sapiński T., Wiak S. et al. Virtual reality and its applications in education: Survey // Information (Switzerland). 2019. Vol. 10. No. 10. P. 318. (DOI: 10.3390/info10100318).

9. Radianti J., Majchrzak T. A., Fromm J., Wohlgenannt I. A systematic review of immersive virtual reality applications for higher education: Design elements, lessons learned, and research agenda. Computers and Education. 2020. Vol. 147. (DOI: 10.1016/j.compedu.2019.103778).

10. Vacková M., Lošonczi P., Drotárová J., Kováčová L. The Use of Virtual Reality Resources to Increase Safety in the Training of Fire and Rescue Corps Units. Security Dimensions. 2018. Vol. 27. No. 27. P. 126-138. (DOI: 10.5604/01.3001.0013.0294).

11. Бородин С. Г., Шихнабиева Т. Ш. Совершенствование профессиональной подготовки будущих операторов сложных технических систем с использованием тренажерных комплексов на принципах виртуальной реальности // Педагогическая информатика. 2020. № 1. С. 85-95.

12. Еременко Ю. А., Залата О. А. Психофизиологические подходы к проектированию образовательного контента в иммерсивной среде // Вопросы образования. 2020. № 4. С. 207-231.

13. Курейчик В. В., Лежебоков А. А., Пащенко С. В. Новый подход к виртуальному обучению // Открытое образование. 2014. № 3 (104). С. 4-9.

14. Нуртдинова Л. Р., Гуреев М. В., Крутская С. В. Принципы проектирования виртуальных сред в образовательном пространстве и психологические особенности их восприятия обучающимися // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Психолого-педагогические науки. 2018. № 1 (37). С. 123-130.

15. Сосунов В. Г., Николаев Н. В., Старцев Д. Ю., Индюхов К. А. Применение виртуальных тактических тренажеров для подготовки сотрудников контртеррористических подразделений // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2018. № 1-2. С. 66-72.

16. Шевченко Г. И., Кочкин Д. А. Теоретические и прикладные аспекты использования технологий виртуальной реальности в высшей школе // Стандарты и мониторинг в образовании. 2019. Т. 7. № 4. С. 32-38.

17. Научная электронная библиотека eLIBRARY.RU [Электронный ресурс] // URL: https://www.elibrary.ru/querybox.asp (дата обращения: 20.01.2021 г.)

18. Ахмадеев Ф. И., Петров М. Ю., Иванова Т. Н., Сафронов С. И. Инновационная виртуальная автоматизированная система обучения "Бурение нефтяных и газовых скважин": возможности и перспективы в высшем образовании и на производстве // Нефть. Газ. Новации. 2018. № 8. С. 79-80.

19. Бородин С. Г., Шихнабиева Т. Ш. Совершенствование профессиональной подготовки будущих операторов сложных технических систем с использованием тренажерных комплексов на принципах виртуальной реальности // Педагогическая информатика. 2020. № 1. С. 85-95.

20. Волкова М. М., Манурова Р. А., Шайдуллина Д. Н. Применение виртуальных тренажеров для обучения специалистов нефтегазовой отрасли // Вестник Технологического университета. 2019. Т. 22. № 4. С. 115-121.

21. Pérez L., Diez E., Usamentiaga R., García D. F. Industrial robot control and operator training using virtual reality interfaces // Computers in Industry. 2019. Vol. 109. P. 114-120. (DOI: 10.1016/j.compind.2019.05.001).

22. Татаренков Д. А., Рогозинский Г. Г., Малыгин И. Г., Богданов А. В. Применение киберфизических систем для обучения технике безопасности персонала в среде виртуальной реальности на основе синтеза ракурсов в задаче построения морского бортового тренажера // Морские интеллектуальные технологии. 2020. № 4 (50). С. 209-213.

23. Ахпанов Т. А., Садвакасова К. Ж. Средства разработки обучающих тренажерных комплексов и моделирование критических ситуаций // Актуальные научные исследования в современном мире. 2019. № 4-7 (48). С. 112-118.

24. Мишенков Е. А., Малышев А. А., Кулагин А. В., Сагун Д. Ю. Подход к моделированию нештатных ситуаций с использованием виртуального тренажера для обучения персонала // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2019. № 4 (16). С. 99-110.

25. Тихонов М. М., Бордак С. С., Любивая Е. Н., Рябцев В. Н. Виртуальная среда как средство обучения в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2018. Т. 2. № 1. С. 101-110.

26. Трофимова Н. Н. Инновационные способы иммерсивного обучения работников предприятий с использованием технологий виртуальной реальности: зарубежный опыт // Актуальные проблемы экономики и управления. 2020. № 4 (28). С. 143-147.

27. Cha M., Han S., Lee J., Choi B. A virtual reality based fire training simulator integrated with fire dynamics data // Fire Safety Journal. 2012. Vol. 50. P. 12-24. (DOI: 10.1016/j.firesaf.2012.01.004).

28. Grabowski A., Jach K. The use of virtual reality in the training of professionals: with the example of firefighters // Computer Animation and Virtual Worlds. 2020. (DOI: 10.1002/cav.1981).

29. Narciso D., Melo M., Raposo J. V., Cunha J., Bessa M. Virtual reality in training: an experimental study with firefighters // Multimedia Tools and Applications. 2020. Vol. 79. No. 9-10. P. 6227-6245. (DOI: 10.1007/s11042-019-08323-4).

30. Xu Z., Lu X. Z., Guan H., Chen C., Ren A. Z. A virtual reality based fire training simulator with smoke hazard assessment capacity // Advances in Engineering Software. 2014. Vol. 68. P. 1-8. (DOI: 10.1016/j.advengsoft.2013.10.004).

31. Горохов А. В., Петухов И. В., Стешина Л. А. Применение систем виртуальной реальности в задачах обучения операторов подвижных объектов // Новые информационные технологии в образовании и науке. 2019. № 2. С. 60-65.

32. Машнюк А. Н., Михайлов В. И., Седельников Г. Е., Голубев С. С. Формирование навыков безопасныx действий у работников с использованием технологий виртуальной реальности // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2018. № S49. С. 362-374.

33. Arias S., Wahlqvist J., Nilsson D., Ronchi E., Frantzich H. Pursuing behavioral realism in Virtual Reality for fire evacuation research // Fire and Materials. 2020. (DOI: 10.1002/fam.2922).

34. Bliss J. P., Tidwell P. D., Guest M. A. The effectiveness of virtual reality for administering spatial navigation training to firefighters // Presence: Teleoperators and Virtual Environments. 1997. Vol. 6. No. 1. P. 73-86. (DOI: 10.1162/pres.1997.6.1.73).