Comparative assessment of approaches to training bachelor's students in aircraft engine design

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents preliminary results of a comparative assessment of two modern approaches to bachelor's degree training: traditional classroom methods and training with immersive technologies, evaluated by the criterion of knowledge acquisition efficiency in the field of 24.03.05 Aircraft Engines. The platform "Virtual pavilion for studying of aircraft engines design" was used as an immersive educational environment. It is a set of interconnected educational spaces: a virtual hangar, a training laboratory, an engine design class and a workshop-simulator. The platform is equipped with tools for interacting with objects during practical tasks, IT databases aintegrated into the environment with information about the studied engines, and their interactive models as digital replicas of engines displayed in the Center for the History of Aircraft Engines at Samara University. An attempt was made to assess the quality of students' learning in the discipline "Introduction to the Specialty" using testing methods. The analysis results suggest that employing immersive technologies in studying complex technical objects can reduce reliance on traditional methods such as drawings, diagrams, cutaway models, and full-scale samples. Instead, virtual simulators, laboratories, libraries, and other tools, including those supporting distance learning, can be increasingly utilized.

Full Text

Введение

В области высшего образования отмечается рост востребованности технологий виртуальной реальности (ВР) [1-4]. Проекты, основанные на иммерсивных технологиях, активно внедряются в учебных заведениях нашей страны и за рубежом [1, 5-8]. Применение таких технологий основано на включении в учебный процесс виртуального окружения [9]. Это способствует повышению интереса обучающихся к изучаемому предмету, позволяет получить опыт присутствия, увеличивая вероятность запоминания подаваемой информации.

В ряде работ, включая диссертационные исследования1, отмечается, что классические концепции обучения, основанные на подаче материала в текстовой, иллюстративной, схематической форме - в электронном обучении приобретают новую специфику, оказывая неоднозначное влияние на эффективность усвоения учебного материала [10-14]. Это означает, что выявленные в традиционном обучении закономерности могут по-разному проявлять себя при использовании в учебном процессе технологий ВР.

В отчёте [15] приведена оценка влияния иммерсивных методов обучения на академическую успеваемость, эффективность усвоения материала и долговременную память студентов. Результаты тестирования показали, что группа «ВР-студентов» продемонстрировала оценки на 27% выше, чем группа, изучавшая аналогичный материал обычным способом. Кроме этого, показатели группы «ВР-студентов» по уровню запоминания информации на 32% превосходили показатели контрольной группы [15].

В статье [16] отмечено, что даже плохо успевающие «ВР-студенты» давали на 40…50% больше правильных ответов после изучения темы, в сравнении с контрольной группой [16].

В статье [17] показано применение разработанного ВР-приложения для поддержки проектирования самолёта в рамках учебной дисциплины. Отмечаются «положительные результаты применения ВР в обучении техническим дисциплинам, и делается вывод о том, что «ВР даёт больше наглядности и больше визуального представления об изучаемом объекте».

В данной статье предпринята попытка выполнить сравнительную оценку эффективности применения в образовательном процессе ВР-технологий по отношению к традиционным методам обучения на примере выполнения лабораторных работ по изучению конструкции двигателей летательных аппаратов обучающимися по направлению 24.03.05 «Двигатели летательных аппаратов» 2 (профили «Виртуальный инжиниринг в проектировании авиационных двигателей» и «Организация и управление производством») в рамках дисциплины «Введение в специальность».

1 Материалы и методы

Эксперимент проводился в течение весеннего семестра 2023-2024 учебного года на базе двух учебных групп бакалавров. Обучающиеся были разделены на опытную (ВР) и контрольную (Классика) подгруппы. Каждая из подгрупп, в соответствии с учебным планом2, выполнила четыре лабораторных работы. В качестве индивидуального задания студенты контрольной группы изучали один из двигателей, представленных в ангаре Центра истории авиационных двигателей Самарского университета. Испытуемые из опытной группы работали с ограниченной номенклатурой двигателей, имеющихся в ВР-среде. Две наиболее сложные лабораторные работы выбраны в качестве эксперимента. В процессе выполнения лабораторных работ опытная и контрольная группы менялись местами. Таким образом, у всех обучающихся была возможность попробовать свои силы в ВР.

Для организации учебного процесса в ВР-среде разработан виртуальный тренажёр - учебная лаборатория по изучению конструкции двигателей («Виртуальный павильон»), представляющий собой ВР-подобие учебного ангара Центра истории авиационных двигателей Самарского университета и моторных классов кафедры с интерактивными виртуальными макетами двигателей, снабжённых интегрированными базами данных по их техническому описанию. При разработке «Виртуального павильона» учитывались не только функциональные и графические составляющие интерфейса, а также психолого-педагогические особенности этой среды, руководствуясь рекомендациями, изложенными в [18, 19]. В соответствии с концепцией ВР был переработан и дополнен учебно-методический материал, а именно: пособия для выполнения лабораторных работ и некоторые макеты двигателей, которые традиционно используются преподавателями при изучении конструкции, для возможности взаимодействия с ними через иммерсивную среду «Виртуального павильона». Эта адаптация проводилась для демонстрации с использованием ВР шлемов.

В качестве примера в таблицах 1 и 2 представлен сценарный план практического занятия по теме «Камеры сгорания (КС) газотурбинного двигателя (ГТД)»: общий для опытной и контрольной групп (таблица 1) и различающийся для этих групп (таблица 2). Фрагменты работы обучающихся опытной группы в иммерсивной среде представлены на рисунке 1.

 

Таблица 1 – Общий для опытной и контрольной групп фрагмент сценарного плана занятия

Этап занятия

Содержание занятия. Деятельность преподавателя

Деятельность обучающихся

1. Сообщение темы и цели занятия

Тема занятия: «Камеры сгорания (КС) газотурбинных двигателей (ГТД)». Цель: ознакомить обучающегося с назначением, принципом действия, устройством, особенностями конструктивных схем КС авиационных ГТД, основных деталей, изготовлением и обеспечением надёжной работы КС.

Обе группы используют для работы тетради: выделяют тему, обозначают цели.

2. Постановка учебной задачи

Задание обучающимся:

1. Ознакомиться с теоретическим материалом, изложенном в учебном пособии.

2. Кратко сформулировать и занести в тетрадь принцип действия, устройство и особенности конструктивных схем КС ГТД.

3. Изобразить конструктивные схемы КС с необходимыми обозначениями.

Уясняют учебные задачи.

Задают вопросы преподавателю.

3. Изложение нового материала

Рассмотрение вопросов учебного материала:

1. Назначение КС.

2. Понятие о процессе горения топлива.

3. Особенности рабочего процесса в КС ГТД.

4. Конструктивные схемы КС.

5. Классификация КС.

7. Состав и основные элементы конструкции КС и др.

Обе группы составляют конспект теоретической части лабораторной работы на основе лекции преподавателя.

Задают вопросы преподавателю.

7. Процедура тестирования

Объяснение цели и задач теста по пройденному материалу на тему «КС ГТД». Раздача обучающимся комплектов диагностического материала. Время прохождения тестирования 30 минут.

Обе группы в письменном виде выполняют тест по пройденному материалу.

 

Таблица 2 – Фрагмент сценарного плана занятия, различающийся для опытной и контрольной групп

Этап занятия

Содержание занятия. Деятельность преподавателя

Деятельность обучающихся

4. Закрепление изученного материала. Работа в паре над выполнением практического задания

Постановка практического задания для закрепления материала:

«Классика». В соответствии с индивидуальным заданием преподавателя, необходимо ознакомиться с конструкцией КС двигателя, используя его макет, плакаты, чертежи и техническое описание. Записать в тетрадь её параметры и основные классификационные признаки. Изобразить в рабочей тетради схему КС, отметить её конструктивные элементы.

Записать: тип КС; параметры для максимального (взлётного) режима, определённые по плакату и/или информационной табличке у макета двигателя: степень повышения давления на входе в КС, расход воздуха, тягу двигателя или мощность двигателя и др.

«VR». Задание выполняется в ВР-среде. Преподаватель даёт указания и контролирует результат выполнения задания через подключенный параллельно монитор или LCD-проектор.

Примерный перечень задач:

1. Ознакомиться с основами работы в ВР-среде «Виртуальный павильон» с помощью методического пособия (для обучающихся, впервые работающих в ВР).

2. Собрать отдельно КС двигателя. Отметить, из каких деталей она состоит.

3. Определить, какой тип КС. Показать, где в КС происходят процессы распыления топлива, его испарения, смешения паров топлива с воздухом и воспламенения горючей смеси.

4. Показать топливные форсунки. Где они расположены? Сколько их на двигателе?

5. Используя инструмент «Разрез/сечение», показать, как в двигателе устроен воспламенитель.

6. Показать диффузор и завихритель. Для чего они предназначены?

7. Запустить и проанализировать анимацию протекания рабочих процессов в КС.

«Классика». Обучающиеся группы получают на проработку КС один из типовых двигателей, представленных в ангаре Центра истории авиационных двигателей Самарского университета в виде разрезного макета. Анализируют конструкцию в соответствии с содержанием задания, заносят необходимую информацию для отчёта в тетрадь.

«VR». Обучающиеся проходят инструктаж по технике безопасности при работе в ВР.

При необходимости, знакомятся или повторяют основы работы в иммерсивной среде «Виртуальной павильон» с помощью пособия «Применение иммерсивных технологий для изучения двигателей».

Работая в паре, по очереди выполняют задания из перечня: один находится в иммерсивной среде, другой контролирует качество графического материала (скриншоты в ВР) для отчёта, затем меняются местами.

5. Физминутка

Только «VR». Контроль выполнения обучающимися рекомендуемого комплекса физических упражнений физкультминуток для снятия общего переутомления и усталости глаз при работе в ВР-среде из Приложения учебного пособия.

«VR». По мере необходимости, выполняют один из комплексов физических упражнений, рекомендуемых в пособии.

6. Подведение итогов

Только «Классика». Контроль выполнения в тетрадях индивидуального задания.

«Классика». Сдают на проверку выполненный отчёт по лабораторной работе, отвечают на вопросы преподавателя.

 

Рисунок 1 – Примеры взаимодействия обучающихся с объектами изучения в иммерсивной среде «Виртуального павильона»

 

В качестве основных критериев эффективности усвоения были выбраны общий уровень усвоения учебного материала обучающимися и динамика изменений процесса сохранения полученных знаний с течением времени. Показателями усвоения и его результатом являлись комплекты тестовых заданий, разработанных на основе изложенного на практических занятиях учебно-методического материала с учётом таксономии Блума [20]. Согласно классификации, предложенной в [21], их можно отнести к традиционным бланковым монопредметным тестам нормативно-ориентированного типа. Вопросы тестов, имеющих как закрытый, так и открытый вид, были составлены таким образом, чтобы опытная и контрольная группы обучающихся оказались в равных условиях, и ни одна из них не имела преимуществ, связанных с концепцией их подготовки.

Структура тестов в большей степени соответствует концепции алгоритмизации в теории усвоения, предложенной в [22]. Согласно ей, в тестах присутствуют вопросы всех трёх уровней усвоения: опознание (α=1), воспроизведение (α=2), преобразование для применения в нетиповых ситуациях (α=3). Однако основную массу составляют вопросы второго уровня (α=2) на воспроизведение по памяти ранее усвоенной информации применительно к типовым ситуациям (таблица 3).

 

Таблица 3 – Примеры тестовых вопросов на разные уровни усвоения

Уровень усвоения

Содержание вопроса

Первый (α=1)

Одна из главных характеристик компрессора это:

а) степень понижения давления в ступени π Т; б) степень повышения давления в ступени π k*

 

Второй (α=2)

Определить тип КС, представленной на рисунке справа:

Третий (α=3)

Используя полученные сведения о каскаде турбореактивного двигателя, определите и укажите на рисунке области расположения и связи структурных элементов в каскадах компрессора низкого давления и компрессора высокого давления данного двигателя:

 

 

 

Для извлечения требуемых аналитических данных вопросы тестов были дополнительно стратифицированы по следующим пяти признакам:

  1. Определение конструктивного элемента компрессора (или КС) в составе двигателя.
  2. Узнаваемость конструктивного элемента компрессора (или КС) без привязки к конкретному двигателю.
  3. Определение количественного или структурного состава узла (агрегата) компрессора (или КС).
  4. Терминологические вопросы конструкции компрессора (или КС).
  5. Теоретические вопросы, связанные с конструкцией компрессора (или КС).

Для получения картины в динамике методика тестирования включает две стадии [23]:

  • моментальная оценка усвоения материала, когда тест проводился непосредственно после подачи учебного материала и выполнения обучающимися практической части задания (A-тест);
  • оценка остаточных знаний, когда аналогичный тест выполнялся студентами спустя две недели (B-тест).

Обеим группам был предложен диагностический курс, состоящий из четырёх тестов – по два на каждую лабораторную работу: «Компрессор ГТД» (22 вопроса), «КС ГТД» (18 вопросов). Принятая шкала оценки: процент правильных ответов от 0 до 100.

В работе использован средний балл3 обучающегося, который условно принят за показатель, отражающий уровень освоения учебного материала и степень заинтересованности в эксперименте. Для каждого обучающегося принималось во внимание отношение к обучению в целом и средний показатель его успеваемости в университете, характеризующие общий уровень знаний. Для этого экспертной группой преподавателей в течение семестра проводились индивидуальные беседы и наблюдение за испытуемыми на занятиях. В качестве корректирующего параметра принимался средний балл по результатам предыдущей экзаменационной сессии (он указан в столбце 2 таблицы 4).

 

Таблица 4Характеристика обучающихся и их распределение по тестовым группам4

Обучающийся

Успеваемость

A-Компрессор

B-Компрессор

A-КС

B-КС

M1

3,25

ВР

-

-

-

F1

5

ВР

ВР

ВК-1

ВК-1

M2

3,12

ВР

ВР

АЛ-31Ф

АЛ-31Ф

M3

3,5

ВР

ВР

Р11Ф-300

Р11Ф-300

M4

4

РД-45

РД-45

ВР

ВР

M5

3,6

НК-8

НК-8

ВР

ВР

M6

3,4

НК-8

НК-8

Д-36

Д-36

M7

4

JUMO-004

JUMO-004

ВР

ВР

M8

3,3

Без ИЗ

-

-

-

F2

3,7

ТВ2-117

-

ВР

ВР

F3

4

ВР

ВР

ТВ2-117

ТВ2-117

F4

4,6

ВР

ВР

НК-8

НК-8

M9

4,3

НК-8

НК-8

ВР

-

M10

3

НК-8

НК-8

ВР

-

M11

3,3

РД-45

-

-

-

F5

4,3

Без ИЗ

Без ИЗ

ВР

-

 

Предполагалось, что если обучающийся не аттестован по другим предметам, имеет низкие экзаменационные оценки, отстаёт от учебного графика, проявляет иные формы отсутствия интереса к обучению в целом, то нет оснований считать данного студента заинтересованным в качественном изучении предмета «Введение в специальность» и в добросовестном выполнении предложенных диагностических тестов. Высока вероятность того, что результаты тестирования такого студента не отражают степень понимания им материала. Поэтому при обработке результатов теста, в случае выявления «сомнительных» показателей (выполнение теста в течение слишком короткого времени или наличие явных дублей в ответе), принималось решение об исключении такого ответа.

Согласно рекомендациям [22, 24-26] диагностический материал проверен на соответствие общим требованиям к тестам по критериям валидности, определённости, однозначности и надёжности. Содержательная и функциональная валидность обеспечивалась выбором: тестовых вопросов из текста, рекомендованного для подготовки лабораторных работ в методическом пособии, используемом обучающимися на занятиях; разрезных и ВР-макетов двигателей, которые рассматривались и обсуждались на вводной - лекционной части практических занятий; плакатов, чертежей и конструктивно-силовых схем, касающихся выполнения этих лабораторных работ, и предварительно рассмотренных совместно с преподавателем.

Для выполнения требований определённости и однозначности разработан комплект диагностического материала, используемый в качестве эталона и применяемый при анализе и обработке результатов тестирования, утверждена оценочная шкала. В процессе тестирования среди обучающихся не было зафиксировано случая затруднения с пониманием смысла тестовых заданий.

Оценка надёжности диагностического материала проверялась методом раздельного коррелирования по критерию Пирсона с учётом поправки Спирмена-Брауна, а также методом Кьюдера-Ричардсона [25, 26]. Для этого во втором случае процентная оценочная шкала теста приведена к дихотомическому виду по критериям: 0…49% - неверно; 50…100% - верно. Оба метода показали удовлетворительный уровень надёжности, соответствующий значениям 0,78 (0,83) для первого теста и 0,73 (0,72) – для второго теста, для экспериментальной и контрольной групп, соответственно.

2 Обсуждение результатов

Исходя из ответов на A-тест по теме «Компрессор ГТД», можно сделать следующие выводы. Наименьшую сложность у испытуемых обеих групп вызвали вопросы на проверку теоретических знаний конструкции компрессора: 82,5% в опытной группе и 80% - в контрольной. Вопросы на определение структурного состава узлов компрессора или на подсчёт количества его ступеней вызывали больше трудностей у контрольной группы (48,3%). У опытной показатель составил 64,5%. Трудности с пониманием у студентов контрольной группы возникли по вопросам на определение элементов конструкции компрессора в составе двигателя и его вспомогательных систем (клапанов перепуска, регулируемых направляющих аппаратов), как по чертежам, так и с помощью разрезных макетов. Опытная группа, хотя и испытала определённые сложности с ответами на этот тип вопросов, всё же смогла показать лучшие результаты: 45,9 против 27,5%. По остальным группам вопросов ситуацию в контрольной и опытной группах, в целом, можно считать паритетной. Диаграмма распределения средних баллов по данному тесту представлена на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Диаграмма распределения среднего балла (в %) A-теста по теме «Компрессор газотурбинного двигателя»

 

Теоретические вопросы, которые хотя и слабо отражают картину сравнения учебной подготовки традиционным способом и с использованием ВР, введены в тест с целью определения общего уровня понимания студентами темы занятия. Учитывая высокие показатели обеих групп по этим типам вопросов, можно предположить, что тема была освоена обучающимися на удовлетворительном уровне. При анализе ответов контрольной группы отмечена тенденция к формулировке «Ответ на вопрос не представлен», что может свидетельствовать о невозможности обучающихся сопоставить полученный лекционный материал с примерами реальных технических объектов, представленных в Центре истории авиационных двигателей Самарского университета, где проводились занятия.

Проверка остаточных знаний по теме «Компрессор ГТД» (B-тест) проведена спустя две недели после планового занятия. При этом зафиксирован рост уровня кривой накопления информации в опытной группе с 68,5 до 70,3% и его снижение в контрольной группе: с 58,4 до 56,9%, что коррелирует с методом оценки Г. Эббингауза и методом интервального повторения [27]. Диаграмма средних баллов испытуемых по данному тесту приведена на рисунке 3.

 

Рисунок 3 – Диаграмма распределения среднего балла (в %) B-теста по теме «Компрессор газотурбинного двигателя»

 

Анализ ответов на A-тест по теме «КС ГТД» выявил следующие закономерности. Обучающиеся из опытной группы, в отличие от контрольной, в своём большинстве затруднились ответить на вопрос, представленный в тесте в виде двухмерного чертежа, на котором требовалось отметить внутренний корпус основной КС. Средние показатели опытной группы по этому вопросу составили 12,5% против 55% в контрольной. Это обстоятельство может свидетельствовать о недостаточном применении инструмента «Разрез/Сечение» при выполнении практического задания в ВР-пространстве студентами опытной группы, т.к. 2D-чертежи в иммерсивной среде отдельно не представлены.

Разрезные макеты двигателей в ангаре Центра истории авиационных двигателей Самарского университета снабжены чертежом продольного разреза и конструктивно-силовой схемой двигателя. Правильные ответы на вопросы по определению количественного и структурного состава КС распределились в следующем процентном соотношении: 34,6% в опытной группе и 41,5% - в контрольной. Это может объясняться тем, что в ВР-среде пока отсутствуют образцы двигателей, имеющих форсажные камеры. Следовательно, оценить количество КС и конструктивный облик форсажных КС двигателя, представленного в A-тесте, испытуемым опытной группы было затруднительно. При этом студенты контрольной группы в рамках практического задания чаще работали с разрезными макетами двигателей именно этого типа (АЛ-31Ф, Р11Ф-300). Отсюда важно соблюсти равенство условий сравнения разных подходов.

Большинство вопросов теоретического характера, за исключением определения правильного порядка исторической последовательности типов КС, также как и в теме «Компрессор ГТД», не вызвали каких-либо затруднений у студентов обеих групп. По остальным типам вопросов ситуацию в контрольной и опытной группах, в целом, можно считать паритетной. В ответах испытуемых обеих групп наблюдалось снижение на 58% тенденции к формулировке «Ответ на вопрос не представлен». Диаграмма средних баллов по данному тесту приведена на рисунке 4.

 

Рисунок 4 – Диаграмма распределения среднего балла (в %) A-теста по теме «Камера сгорания газотурбинного двигателя»

 

Анализ остаточных знаний по теме «КС ГТД» проводился спустя две недели с помощью B-теста. Диаграмма средних баллов по данному тесту представлена на рисунке 5. В ответах испытуемых обнаружились те же ошибки, что и выявленные в ходе предыдущего тестирования. Однако, в целом, обе группы показывают тенденцию к возрастанию уровня накопления информации: с 62,9 до 65,3% в опытной и с 63,7 до 69,4% - в контрольной. Кроме того, в ответах испытуемых обеих групп выявлено 28%-е снижение тенденции к формулировке «Ответ на вопрос не представлен» (по техническим причинам из 7 обучающихся опытной группы в B-тесте приняли участие только 4).

 

Рисунок 5 – Диаграмма распределения среднего балла (в %) B-теста по теме «Камера сгорания газотурбинного двигателя»

 

Сводные диаграммы по всему курсу тестирования, отражающие динамику среднего балла по всем четырём тестам для каждого из обучающихся, приведены на рисунке 6, где A- и B- – это результаты выполненных обучающимся A- и B-тестов по темам «Компрессор ГТД» и «КС ГТД», соответственно. Общий средний балл рассчитывался как среднее арифметическое по всем выполненным тестам (в диапазоне от 1 до 4). Качество усвоения материала опытной группой по обеим темам оценивалось в процентном соотношении, как разница между показателями А-теста и B-теста в сравнении с аналогичными показателями контрольной группы.

 

Рисунок 6 – Сводная диаграмма распределения среднего балла (в %) по всему курсу тестирования

 

Заключение

В работе приводятся результаты начального этапа исследовательских работ. Для окончательных выводов пока недостаточно располагаемого объёма достоверных данных. Этим обстоятельством может объясняться существенное различие между представленными результатами и полученными в работах [15-16]. В статье сделана попытка сравнить два подхода с точки зрения подачи разнотипной учебной информации, выявляя их сильные и слабые стороны, с целью составления в будущем обоснованных рекомендаций для методистов-интеграторов электронных образовательных сред по соотношению классических и ВР-подходов в перспективной системе подготовки обучающихся. Учитывая небольшой исходный объём данных, приведённые результаты носят предварительный характер (рисунок 7). Целесообразно учитывать общую успеваемость обучающегося, что позволяет понять, является ли итоговый балл следствием влияния концепции обучения или же это отражение общего уровня знаний и личностной организации студента5.

 

Рисунок 7 – Диаграмма общего среднего балла (в %) опытной (ВР) и контрольной (Классика) группах

 

Выявлена необходимость расширения номенклатуры ВР-объектов в «Виртуальном павильоне» в соответствии с номенклатурой аналогичных объектов Центра истории авиационных двигателей Самарского университета, рассматриваемых при традиционной учебной подготовке. Целесообразен перевод печатных носителей в электронную образовательную среду, что позволит автоматизировать процесс анализа [17].

По завершении курса тестирования обучающимся, выполнившим практические задания в ВР-среде, предложено пройти анкетирование о работе в иммерсивной среде, высказать замечания и пожелания разработчикам «Виртуального павильона». Анализ анкет показал, что все участники положительно оценивают свой опыт погружения в ВР, отмечают повышение интереса к предмету и улучшение понимания конструкции сложных технических объектов.

Авторский вклад

Гвоздев А.С. — концепция, методология, анализ данных, валидация, формулировка выводов, написание текста статьи. Мелентьев В.С. — планирование этапов исследования, сбор и систематизация данных, обобщение результатов, редактирование текста статьи. Лейковский И.Ф. — программное обеспечение и визуализация, редактирование текста статьи.

 

1 Millican T. Virtual Reality in Higher Education: A Case Study at the Air University’s Squadron Officer College: Academic dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy: defended on 07.05.2017. Auburn, Alabama, 2017. 271 p.

Жук Ю.А. Дидактические условия использования дисплейных форм наглядности в обучении студентов: автореф. дис. …кандид. пед. наук: 13.00.01 / Жук Юлия Александровна. СПб. 2010. 22 с.

Гнедых Д.С. Эффективность усвоения учебной информации студентами в условиях электронного обучения: дис. …канд. пед. наук: 19.00.07 / Гнедых Дарья Сергеевна. СПб., 2015. 237 с.

2 Основная профессиональная образовательная программа высшего образования «Виртуальный инжиниринг в проектировании авиационных двигателей» программы бакалавриата по направлению подготовки 24.03.05 «Двигатели летательных аппаратов» (очная форма обучения, набор 2023 г): утв. учёным советом Самарского университета, протокол №10 от 28.04.2023. URL: https://ssau.ru/docs/sveden/education/OOP_240305-2023-O-PP-4y00m-23.pdf.

Основная профессиональная образовательная программа высшего образования «Организация и управления производством» программы бакалавриата по направлению подготовки 24.03.05 «Двигатели летательных аппаратов» (очная форма обучения, набор 2023 г): утв. учёным советом Самарского университета, протокол №10 от 28.04.2023. URL: https://ssau.ru/docs/sveden/education/OOP_240305-2023-O-PP-4y00m-13.pdf.

3 Средний балл обучающегося рассчитывался как среднее арифметическое результатов успешно сданных за предыдущую (осень 2023-24 учебного года) сессию экзаменов.

4 Обозначение «M#» соответствует обучающемуся-юноше, «F#» - обучающемуся-девушке. «ВР» означает, что в рамках данной лабораторной работы обучающийся относился к опытной группе. В ином случае, обучающийся относился к контрольной группе и работал над двигателем указанного в таблице типа. Отметка «Без ИЗ» означает, что обучающийся на момент выполнения теста индивидуальное задание (ИЗ) по лабораторной работе не получал и, как правило, причислялся к контрольной группе. Средний балл успеваемости всей группы обучающихся составил 3,8. Обозначения, выделенные жирным шрифтом, относятся к маркам изучаемых ГТД.

5 В процессе эксперимента вскрыты проблемы организационного характера, заключающиеся в отсутствии специально оборудованной площадки под ВР, недостаточном количестве комплектов ВР-оборудования, необходимости их установки, подключения и настройки. Эти операции сокращают время пребывания студентов в иммерсивной среде при выполнении практического задания, тем самым, не позволяя раскрыть весь потенциал применения ВР при обучении.

×

About the authors

Alexander S. Gvozdev

Samara University (Samara National Research University named after academician S.P. Korolev)

Author for correspondence.
Email: gvozdev.as@ssau.ru
Scopus Author ID: 56472535600

PhD, Associate Professor of the Aircraft Engines Design Department

Russian Federation, Samara

Vladimir S. Melentjev

Samara University (Samara National Research University named after academician S.P. Korolev)

Email: melentev.vs@ssau.ru
Scopus Author ID: 56472780100
ResearcherId: E-7639-2014

PhD, Associate Professor of the Aircraft Engines Design Department

Russian Federation, Samara

Ilya F. Leykovskyy

Samara University (Samara National Research University named after academician S.P. Korolev)

Email: nig391@inbox.ru

Head of the educational laboratory of the Aircraft Engines Design Department, Director of the Interactive Complex for advanced training of engineering personnel based on modern digital technologies "Immersive Technologies in engine building"

Russian Federation, Samara

References

  1. Nosova A. The Future of Education: Will the Virtual Studio Replace Teachers and Textbooks? Source [In Russian]. https://rb.ru/longread/VR-education/.
  2. Berestneva OG, Ly`zin IA, Tixomirov AA, Kornyakov MV, Dzhafari G, Duga SV, Kuular EK, Tru-fanov AI, Petrova LA. Network concept of a metadisciplinary platform for constructing multiple real and virtual worlds. [In Russian]. Ontology of designing. 2022; 12(2): 218-230. doi: 10.18287/2223-9537-2022-12-2-218-230.
  3. Solovov AV, Men`shikova AA. Promising directions for the development of e-learning. Promising information technologies (PIT 2017). Collection of scientific papers [In Russian]. Samara: Publ. Samara University, 2017. P.1111-1114.
  4. Starichenko BE, Semyonova IN, Slepuxin AV. About the relationship between the concepts of e-learning in higher education [In Russian]. Education and Science. 2014; 9: 51-68.
  5. Solovov AV, Mishhuk VT. Intelligent simulators and virtual laboratories: textbook. [In Russian]. Samara: Publ. of Samara state aerospace university, 2007. 59 p.
  6. Fabris Ch, Rathner J, Fong A, Sevigny Ch. Virtual Reality in Higher Education. International Journal of Innovation in Science and Mathematics Education. 2019. 27. 69-80. 10.30722/IJISME.27.08.006.
  7. Riner A, Hur J, Kohlmeier J. Virtual Reality Integration in Social Studies Classroom: Impact on Student Knowledge, Classroom Engagement, and Historical Empathy Development. Journal of Educational Technology Systems. 51. 004723952211325. doi: 10.1177/00472395221132582.
  8. Sergeev SF. Methodology for designing simulators with immersive learning environments. [In Russian]. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2011; 1(71): 109–114.
  9. Semenova GV. Experience of using augmented and virtual reality technologies in the educational process [In Russian]. Izvestiya Tul`skogo gosudarstvennogo universiteta. Pedagogika. 2022; 1: 57 - 63.
  10. Ponomarev YaA. Knowledge, cogitation and mental stature. [In Russian]. Мoscow: Prosveshhenie. 1967. 264 p.
  11. Robert IV. Modern information technologies in education: didactic problems; prospects of use. [In Russian]. Мoscow: IIO RAO. 2010. 140 p.
  12. Yakimanskaya IS. Technology of personality-oriented education [In Russian]. Мoscow: Sentyabr`, 2000. 176 p.
  13. Rubinshtejn SL. Fundamentals of General Psychology [In Russian]. SPb.: Piter, 2005. 723 p.
  14. Badmaeva NCz. Motivational factors in the formation of cogitation and mnemonic abilities [In Russian]. Ulan-Ude`: Publ. VSGTU, 2000. 175 p.
  15. A Case Study - The Impact of VR on Academic Performance [Research report]. Beijing Bluefocus E-Commerce Co., Ltd; Beijing iBokan Wisdom Mobile Internet Technology Training Institutions. 2016. URL: https://download.lenovo.com/km/media/attachment/case_study_impact_of_vr_20161125.pdf.
  16. Selivanov VV, Selivanova LN. Efficiency of using virtual reality in education during adolescence and adulthood [In Russian]. Continuous education: XXI century. Scientific electronic journal. 2015. No. 1 (9). https://lll21.petrsu.ru/journal/article.php?id=2729.
  17. Borgest NM, Vlasov SA, Glibotsky DS. Development and Application of an Application with Augmented Reality Technology for Training Future Aircraft Designers. Proceedings - 2023 International Russian Smart Industry Conference, SmartIndustryCon 2023. P.387-391.
  18. Chernova OV, Shendrik IG. Design of educational environment: textbook [In Russian]. Ekaterinburg: Publ. RGPPU, 2008. 93 p.
  19. Ovchinnikova KR. Didactic design of a university course as an opportunity for advanced management of student's intellectual development [In Russian]. Alma mater. Bulletin of Higher School. 2013; 6: 46-52.
  20. Bloom BS. Taxonomy of educational objectives: The classification of educational goals / B.S. Bloom, M.D. Engelhart, E. J. Furst … [at al.]. David McKay Company, 1956. Vol. Handbook I: Cognitive domain. 216 p.
  21. Avanesov VS. Composition of test tasks. A textbook for university lecturers, school teachers, postgraduate students and students of pedagogical universities [In Russian]. Мoscow: Adept, 1998. 217 p.
  22. Solovov AV. Methodological foundations of electronic textbooks: textbook [In Russian]. Samara: Publ. SSAU, 2007. 68 p.
  23. Komenskij YaA. Didactic principles: excerpts from the "The great didactic (Didactica magna)" [In Russian]. Мoscow: Uchpedgiz, 1940. 91 p.
  24. Solovov AV, Men`shikova AA. Systemic and didactic analysis of digital educational resources [In Russian]. Education in the modern world: risks and prospects of digitalization. Collection of scientific papers. Samara: Publ. Samara University, 2023. P.121-126.
  25. Mikhailychev EA. Didactic testology [In Russian]. Мoscow: Narodnoe obrazovanie, 2001. 432 p.
  26. Kim VS. Testing of educational achievements: monograph [In Russian]. Ussuriysk: Publ. UGPI, 2007. 214 p.
  27. Nemov RS. Psychology: General foundations of psychology [In Russian]. Мoscow: Humanitarian Publishing Center VLADOS, 2003. 688 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 - Examples of interaction between students and objects of study in an “Virtual pavilion” immersive environment

Download (302KB)
3. Figure 2 - Distribution diagram of the average score (%) of the A-test about “Compressor of gas turbine engine” topic

Download (351KB)
4. Figure 3 - Distribution diagram of the average score (%) of the B-test about “Compressor of gas turbine engine” topic

Download (290KB)
5. Figure 4 - Distribution diagram of the average score (%) of the A-test about “Combustion chamber of gas turbine engine” topic

Download (383KB)
6. Figure 5 - Distribution diagram of the average score (%) of the B-test about “Combustion chamber of gas turbine engine” topic

Download (259KB)
7. Figure 6 - Summary diagram of the distribution of the average score (%) for the entire testing course

Download (358KB)
8. Figure 7 - Diagram of the overall average score (%) into the experimental ("VR") and control ("Classic") groups

Download (59KB)
9. Figure 8

Download (25KB)
10. Figure 9

Download (26KB)

Copyright (c) 2025 Gvozdev A.S., Melentjev V.S., Leykovskyy I.F.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».