Сталеварам, как и космонавтом, нужны тренажеры

         Необходимости создания тренажеров для сталеваров я  немного  касался ранее в статье: «Эффект из ничего».
        Дело в том, что процессы, протекающие в жидкой ванне сталеплавильных агрегатов (в мартеновских и электросталеплавильных  печах,  конвертерах)  отличаются большой сложностью.
        При высокой температуре там протекает параллельно большое количество химических реакций, в том числе с выделением газов, в первую очередь,  оксида  углерода, который перемешивает жидкую ванну. В некоторых случаях, например, при сильном перегреве или переокислении   жидкой ванны, эти процессы могут очень сильно ускоряться, вплоть до взрывообразного состоянии.  В этих случаях на рабочую площадку может выбрасываться несколько десятков тонн расплавленного шлака и металла.
       Сталевары, естественно, боятся допускать такие аномальные ситуации и стараются притормозить процесс,  в том числе, за счёт снижения производительности.
      Полное математическое описание такого сложного процесса, обладающего упомянутыми выше синергетическими свойствами,  практически невозможно.
      Но если есть достаточно хорошая модель, отражающая основные причинно-следственные связи, то её можно использовать в качестве имитатора объекта. Это создает объективные возможности  для создания тренажёра. Особенно, если эту компьютерную  модель соединить с реальным пультом управления (см. фото).
      Поскольку наш коллектив одним из первых в стране начал заниматься математическими моделями металлургических процессов, у нас возникла мысль о создании на основе этих моделей тренажеров для операторов металлургических процессов.
        В семидесятых годах прошлого столетия, когда мы начали заниматься тренажерами,  попытки создания тренажеров, кроме авиации и военно-морского флота, были известны также на тепловых электростанциях. Мы, естественно, пытались изучить имеющийся опыт.
       В Броварах, под Киевом, был построен большой тренажер для  ТЭЦ. По тем временам, когда за доллар давали 85 копеек, он  стоил  порядка 6 млн. рублей.
       Позже, когда жареный петух клюнул, хватились  строить подобные тренажеры для атомных электростанций.
       Если бы подобный тренажер был своевременно создан для АЭС,  то этой страшной Чернобыльской  катастрофы,  скорее всего,  не произошло бы.            
       У оператора, который управлял атомным реактором, оставалось 10 секунд на принятие  решения.  Если бы он повернул рычаг в противоположную сторону, то есть не поднял тепловыделяющие элементы (ТВЭлы), а наоборот погрузил их вниз, этой  аварии не произошло бы, но он сообразил наоборот. Его никто не учил навыкам остановки реактора, так как физически это очень сложная и дорогостоящая операция и она осуществляется очень редко (по необходимости). А на тренажере  можно  виртуально отработать это до автоматизма, что сейчас и делается, после того как набили такую «шишку».
       Это печальный, но очень показательный пример, появился позже, когда мы уже создали тренажеры для сталеваров. Но уже в те времена, статистика, имевшаяся в авиации, свидетельствовала, что причиной аварий в 80% случаев был человеческий фактор.
      Но вернемся теперь к тренажерам  для сталеваров.
      Исследование деятельности сталеваров показало,  что уровень квалификации и показатели работ у разных операторов существенно отличаются. Доведение квалификации худших, хотя бы до уровня средних, позволяет получить большой экономический эффект без каких-либо затрат, можно сказать «из ничего».
      В качестве педагогической концепции был принят деятельностный подход к обучению на основе математической модели конкретной предметной области, как это можно видеть на нижнем рисунке.
       На первом уровне обучающийся, используя модель как заместитель объекта, самостоятельно выполняет какой-то  вид деятельности (например, плавку металла). При этом он ориентируется на выполнение конкретных технико-экономических показателей, например, минимум затрат на выполнение данной операции, при условии соблюдения заданных ограничений на химический состав и температуру металла.
       Естественно, что прежде чем выйти на уровень самообучения, необходимо получить определенный уровень концептуальных (теоретических) знаний об этой предметной области. Второй уровень предназначен для управления самообучением по конкретным дидактическим критериям, которые позволяют путем последовательного усложнения заданий и объективного контроля их выполнения добиваться определенной степени обученности на каждом из уровней классической психолого-педагогической триады: знания-умения-навыки.
       Многолетний опыт применения такого подхода показал его высокую эффективность. Возможность и наглядность оценки знаний по конкретным числовым, в том числе стоимостным критериям, создает дополнительную мотивацию для обучающихся. При этом нет необходимости использования каких-то надуманных компетенций, которые разрушают целостность представлений о данной предметной области, не дают возможности объективной оценки знаний, к тому же вносят в мозги обучаемых сумятицу из смеси правильных и неправильных ответов, на подготовку которых затрачивается большая часть рабочего и свободного времени преподавателей.
        В 1981-86 годах только для Минчермета Украины было создано 15 тренажеров для операторов различных металлургических агрегатов, здесь даже была создана экспериментальная лаборатория, которая осуществляла комплектацию и монтаж тренажеров для металлургических техникумов на основе разработок нашего творческого коллектива (В.Н. Буинцев, А.Ф. Сакун, А.Г. Падалко, С.П. Мочалов, С.Н. Калашников,Е.И. Ливерц, Л.Г. Рыбалко). На  запуске одного из тренажеров присутствовал даже министр черной металлургии Украины.
         Были также разработаны тренажеры для Западно-Сибирского, Магнитогорского и Карагандинского металлургических комбинатов. А тренажер «Сталевар» в отделе технического обучения Кузнецкого металлургического комбината проработал более 15-ти лет и позволил получить большой экономический эффект, положительно оцененный Минчерметом СССР..
         В период с 1986 по 1992 годы был создан ряд тренажерно-обучающих систем, теперь уже на основе появившихся в то время персональных компьютеров, в том числе, для системы профессионального образования в Санкт-Петербурге. По этим направлениям наш творческий коллектив занял ведущие позиции в стране, что было, кстати, отмечено руководителем экспертной группы по итогам одной из аттестаций Университета.
       В последние годы коллективом создан ряд электронных учебников с тренажерными практикумами для интерактивного обучения, основным дидактическим подходом в которых является последовательная реализация упомянутой выше триады: знания-умения-навыки, при условии объективного контроля степени обученности.