Моделирование и разработка упражнений на программном тренажере для освоения профессиональных навыков технологами пищевых производств

Исследование посвящено совершенствованию процесса освоения профессиональных навыков технологами пищевых производств (на примере мясной промышленности) посредством создания и применения компьютерных (программных) тренажеров. Разработаны функциональные требования к программному тренажеру для автоматизированного контроля навыков у технологов пищевых производств. Отличительные особенности тренажера заключаются в возможности формализации знаний о профессиональной деятельности технолога для реализации заданий различных видов по сложности и способам выполнения, используемых для контроля навыков в упражнениях на тренажере с автоматическим оцениванием, без участия преподавателя и идентификацией личности пользователя на основе нейросети. Разработана методика визуального моделирования упражнений в учебных курсах технологов пищевых производств на основе программных тренажеров, основанная на формализованном описании упражнений диаграммами объектов и состояний UML. Контроль навыков в программном тренажере отличается интеграцией процессов поэтапного выполнения студентом-технологом и автоматического оценивания упражнения, что повышает точность результатов контроля навыков, позволяет обучаемому оперативно отслеживать и исправлять ошибки. Разработанная методика формализованного описания упражнений в учебных курсах технологов пищевых производств на основе программных тренажеров позволяет описать универсальные модели для возможности реализации нескольких режимов работы и уровней сложности в упражнениях на тренажере, для разных видов программно-аппаратных платформ. Проанализированы функциональные особенности прототипа разрабатываемого программного тренажера на примере интерфейсов упражнений по освоению технологии производства жареных колбас и определению содержания хлористого натрия в мясных полуфабрикатах. Веб-интерфейсы тренажера предоставляют обучаемым технологам возможность выполнять упражнения в интерактивном режиме с визуализацией вычисленных автоматически оценок по упражнению в целом, отдельным заданиям в упражнении, действиям обучаемого при решении заданий, что способствует повышению качества обратной связи о результатах обучения. Перспективой исследования является сочетание инструментов визуализации реальных технологических процессов в пищевой отрасли на основе VR/AR с моделями и алгоритмами автоматизированного оценивания. The study is devoted to improving the process of mastering professional skills by food production technologists (using the meat industry as an example) through the creation and use of computer (software) simulators. Functional requirements for a software simulator for automated control of skills of food production technologists have been developed. Distinctive features of the simulator include the ability to formalize knowledge about the professional activity of a technologist to implement tasks of various complexity and methods of implementation. These tasks are used to control skills in exercises on the simulator with automatic assessment without the participation of a teacher and user identification based on a neural network. A technique for visual modeling of exercises in training courses for food production technologists based on software simulators has been developed. The technique is based on a formalized description of exercises using UML object and state diagrams. Skills control in the software simulator is distinguished by the integration of the processes of step-by-step execution by a student technologist and automatic assessment of the exercise. This increases the accuracy of skill control results, allows the student to promptly track and correct errors. The developed methodology of formalized description of exercises in training courses for food production technologists based on software simulators allows describing universal models for the possibility of implementing several operating modes and difficulty levels in exercises on the simulator for different types of software and hardware platforms. The functional features of the prototype of the developed software simulator are analyzed using the example of exercise interfaces for mastering the technology of fried sausage production and determining the content of sodium chloride in semi-finished meat products. The web interfaces of the simulator provide trained technologists with the opportunity to perform exercises in an interactive mode with visualization of automatically calculated grades for the exercise as a whole, individual tasks in the exercise, and the student's actions when solving tasks. This helps to improve the quality of feedback on learning outcomes. The prospects of the study are a combination of visualization tools for real technological processes in the food industry based on VR/AR with models and algorithms for automated assessment.