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. Bulgakov V. V., Samoilov D. B., Maslov A.V. Monitoring the quality of training graduates of departmental educational organizations of the Ministry of Emergency Situations of Russia. Problemy sovremennogo obrazovaniya - Problems of modern education. 2019; 2: 162-174. (In Russ.)

2. Checa D., Bustillo A. A review of immersive virtual reality serious games to enhance learning and training // Multimedia Tools and Applications. 2020; 79 (9-10): 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; 50 (2): 136-159. (DOI: 10.1177/1046878119831420).

4. Çakiroğlu Ü., Gökoğlu S. Development of fire safety behavioral skills via virtual reality // Computers and Education. 2019; 133: 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; 14 (3): 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; 7 (2): 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; 79 (3-4): 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; 10 (10): 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; 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; 27 (27): 126-138. (DOI: 10.5604/01.3001.0013.0294).

11. Borodin S. G., Shikhnabieva T. S. Improving the professional training of future operators of complex technical systems using training complexes based on the principles of virtual reality. Pedagogicheskaya informatika - Pedagogical informatics. 2020; 1: 85-95. (In Russ.)

12. Eremenko Yu. A., Zalata O. A. Psychophysiological approaches to the design of educational content in an immersive environment. Voprosy obrazovaniya - Open education. 2020; 4: 207-231. (In Russ.)

13. Kureychik V. V., Lezhebokov A. A., Pashchenko S. V. A new approach to virtual learning. Otkrytoe obrazovanie - Open education. 2014; 3 (104): 4-9. (In Russ.)

14. Nurtdinova L. R., Gureev M. V., Krupskaya S. V. Principles of designing virtual environments in the educational space and psychological features of their perception by students. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Psihologo-pedagogicheskie nauki - Bulletin of the Samara State Technical University. Series: Psychological and pedagogical sciences. 2018; 1 (37): 123-130. (In Russ.)

15. Sosunov V. G., Nikolaev N. V., Startsev D. Yu., Indyukov K. A. The use of virtual tactical simulators for training employees of counter-terrorist units. Voprosy oboronnoj tekhniki. Seriya 16: Tekhnicheskie sredstva protivodejstviya terrorizmu - Questions of defense equipment. Series 16: Technical means of countering terrorism. 2018; 1-2: 66-72. (In Russ.)

16. Shevchenko G. I., Kochkin D. A. Theoretical and applied aspects of the use of virtual reality technologies in higher school. Standarty i monitoring v obrazovanii - Standards and monitoring in education. 2019; 7 (4): 32-38. (In Russ.)

17. Nauchnaya elektronnaya biblioteka eLIBRARY.RU - Scientific Electronic Library eLIBRARY.RU [Electronic resource]. URL: https://www.elibrary.ru/querybox.asp. (Date accessed: 20.01.2021). (In Russ.)

18. Akhmadeev F. I., Petrov M. Yu., Ivanova T. N., Safronov S. I. Innovative virtual automated training system «Drilling of oil and gas wells»: opportunities and prospects in higher education and in production. Neft'. Gaz. Novacii - Oil. Gas. Innovations. 2018; 8: 79-80. (In Russ.)

19. Borodin S. G., Shikhnabieva T. S. Improving the professional training of future operators of complex technical systems using training complexes based on the principles of virtual reality. Pedagogicheskaya informatika - Pedagogical informatics. 2020; 1: 85-95. (In Russ.)

20. Volkova M. M., Mansurova R. A., Shaidullina D. N. The use of virtual simulators for training specialists in the oil and gas industry. Vestnik Tekhnologicheskogo universiteta - Bulletin of the Technological University. 2019; 22 (4): 115-121. (In Russ.)

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

22. Tatarenkov D. A., Rogozinsky G. G., Malygin I. G., Bogdanov A. V. Application of cyberphysical systems for training personnel safety techniques in the virtual reality environment based on the synthesis of angles in the task of building a marine onboard simulator. Morskie intellektual'nye tekhnologii - Marine intelligent technologies. 2020; 4 (50): 209-213. (In Russ.)

23. Akhpanov T. A., Sadvakasova K. Zh. Means of developing training training complexes and modeling critical situations. Aktual'nye nauchnye issledovaniya v sovremennom mire - Actual scientific research in the modern world. 2019; 4-7 (48): 112-118. (In Russ.)

24. Mishenkov E. A., Malyshev A. A., Kulagin A. V., Sagun D. Yu. Approach to modeling emergency situations using a virtual simulator for personnel training. Informacionnye i matematicheskie tekhnologii v nauke i upravlenii - Information and mathematical technologies in science and management. 2019; 4 (16): 99-110. (In Russ.)

25. Tikhonov M. M., Bordak S. S., Lyubivaya E. N., Ryabtsev V. N. Virtual environment as a means of training in the field of protection of the population and territories from emergency situations. Vestnik Universiteta grazhdanskoj zashchity MCHS Belarusi - Bulletin of the University of Civil Protection of the Ministry of Emergency Situations of Belarus. 2018; 2 (1): 101-110. (In Russ.)

26. Trofimova N. N. Innovative ways of immersive training of employees of enterprises using virtual reality technologies: foreign experience. Aktual'nye problemy ekonomiki i upravleniya - Actual problems of economics and management. 2020; 4 (28): 143-147. (In Russ.)

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; 50: 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; 79 (9-10): 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; 68: 1-8. (DOI: 10.1016/j.advengsoft.2013.10.004).

31. Gorokhov A. V., Petukhov I. V., Steshina L. A. Application of virtual reality systems in tasks of training mobile object operators. Novye informacionnye tekhnologii v obrazovanii i nauke - New information technologies in education and science. 2019; 2: 60-65. (In Russ.)

32. Mashnyuk A. N., Mikhailov V. I., Sedelnikov G. E., Golubev S. S. Formation of skills of safe actions in workers with the use of virtual reality technologies. Gornyj informacionno-analiticheskij byulleten' (nauchno-tekhnicheskij zhurnal) - Mining Information and Analytical Bulletin (scientific and technical journal). 2018; S49: 362-374. (In Russ.)

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; 6 (1): 73-86. (DOI: 10.1162/pres.1997.6.1.73).