Модуль визуализации движения автотранспорта по курсу Основы правил дорожного движения>

Аннотация

Ольшевский А.И., Марченко В.В. Модуль визуализации движения автотранспорта по курсу Основы правил дорожного движения. Рассмотрены общие положения правил дорожного движения. Выполнен анализ последовательности изучения теоретического материала и определена методика обучения с элементами мультимедийных технологий. Определен подход формирования визуализации последовательности проезда различных типов перекрестков, схожих с реальными дорожными ситуациями. Рассмотрены системы блочного моделирования. Исследовано моделирование уравнения гармонического осциллятора. Проведено сравнение моделирующих сред.

Общая постановка проблемы

Для процесса обучения первостепенную актуальность приобретает задача использования возможностей информационных технологий в моделировании исследовательской и профессиональной деятельности. Современные образовательные процессы не могут проходить без включения в процесс обучения широкого спектра информационных ресурсов, без развития умений обработки и представления информации [1].

В настоящее время знание правил дорожного движения (ПДД), а именно теоретической части при обучении вождению является высоко актуальной, которой ни в коей мере нельзя пренебрегать.

Многие начинающие водители большую часть своих занятий посвящают совершенствованию практических навыков вождения, что, в принципе, является грубой ошибкой. Наверняка многие из тех, кто когда-либо учился водить автомобиль, сталкивались с подобными людьми и наглядно наблюдали за тем, насколько сложно они адаптируются и переучиваются заново в отношении некоторых нюансов вождения. В связи с этим, опытные водители с многолетним стажем и квалифицированные инструкторы советуют начинать именно с изучения свода ПДД.

Элементарное знание правил дорожного движения также важно знать потому, что область их использования необычайно широка. Ведь в ПДД рассматриваются такие важные составляющие вождения как остановка, стоянка, парковка, расположение транспортного средства на проезжей части, маневрирование, проезд перекрестков и многое другое.

Постановка задачи

Объектом разработки является информационно– обучающая система ПДД, структуры, модели и методы визуализации движения автотранспорта при вождении схожими с реальными дорожными ситуациями.

Цель проекта

Повышения эффективности обучения правилам дорожного движения, а так же формирование у пользователей системы правильного представления о приемах вождения автомобиля, разбор наиболее популярных ситуаций на дорогах города, формирование у обучаемых аналитико-мыслительной деятельности, за счет использования мультимедийных технологий включая в себя игровой аспект.

Разрабатываемый программный продукт будет способствовать развитию водительского мышления и подготовке к сдаче практического экзамена в ГАИ (изучение дорог, дорожных знаков, сложных перекрестков и т.д.).

Применение мультимедийных технологий обеспечивает лучшее восприятие учебного материала учащимися. Иллюстрации являются зрительной опорой, которая помогает наиболее полно усвоить материал. Программа включает в себя стимулирующий игровой аспект, что повышает интерес к изучению материала у всех возрастных групп.

Исследования

Программный продукт будет полезен каждому, кто изучает ПДД, учится в автошколе или просто хочет увеличить свои шансы сдать экзамены в ГАИ. Программа несет практическую пользу так же водителям, желающим повторить практическую часть ПДД – вспомнить и закрепить в памяти те требования Правил, которые чаще всего применяются на практике.

Теоретическое обучение мастерству вождения включает в себя раскрытие следующих вопросов:

• первые навыки водителя;
• простейшие маневры;
• безопасное движение в типичных дорожно-транспортных ситуациях;
• восприятие и прогнозирование дорожно-транспортной обстановки;
• типичные опасные ситуации и ошибки водителей;
• вождение в сложных условиях;
• формирование водительского мастерства.

Данная методика обучения достаточно полно раскрывает содержание учебного материала при иллюстрации примеров преподавателем. Позволяет воспроизвести различные ситуации, недоступные непосредственному наблюдению. Визуализация дает возможность увидеть то, что в действительности происходит в разное время и в различных дорожных ситуациях.

Кроме того программа включает в себя игровой аспект, что оказывает стимулирующее воздействие на весь спектр учебных способностей пользователя, позволяет использовать полученные ранее знания, повышает интерес к изучению материала разных возрастных категорий обучаемых.

Программная реализация

При программировании следует отделять интерфейс (функции, модуля, класса) от его реализации и ограничивать доступ к ненужной информации. Небрежное даже в мелочах программирование может привести к огромным затратам на поиск ошибок на этапе отладки. Этапы проектирования и программирования совмещены во времени: в идеале сначала проектируется и кодируется верхний уровень, затем – следующий, и так далее. Такая стратегия применяется потому, что в процессе кодирования может возникнуть необходимость внести изменения, отражающиеся на модулях нижнего уровня [2].

Выполненный обзор существующих интеллектуальных обучающих систем дает следующие виды технологий в интеллектуальных обучающих системах:

• построение последовательности курса обучения;
• интеллектуальный анализ ответов обучаемого;
• интерактивная поддержка в решении задач;
• помощь в решении задач, основанная на примерах.

Программа предоставляет пользователям теоретическую информацию об основных положениях правил дорожного движения, с помощью средств визуализации, а именно видео фрагментов (анимация), иллюстрированного текста.

Разрабатываемый программный продукт представлен в виде программной визуализации ситуаций состоящей из нескольких модулей:

• модуль инициализации уровней, реализован в виде дорожных ситуаций (поля игры) с дорогой и готовыми для проезда автомобилями;
• модуль визуализации участников дорожного движения (автомобили, мотоциклы, трамваи, инспекторы ГАИ);
• модуль отображения заставки, отвечает за загрузку основной формы;
• модуль проезда перекрестка, представляет собой движение авто по координатам заданного пути, при условии правильного выбора очередности;
• модуль проверки очередности, в котором реализована проверка правильного выбора движения автомобилей (база знаний);
• модуль отображения справочной информации, который можно вызывать нажав предусмотренные горячие> клавиши;
• модуль сохранения результатов проделанной работы, для интеллектуального анализ ответов обучаемого (накопление баллов по ходу прохождения записываются в отдельный файл).

Программная реализация создана на языке С# и состоит из главного меню и последовательно вызываемых форм [3].

В формах, в свою очередь, размещены элементы интерфейса, взаимодействие с которыми вызывает другие элементы или формы. На рисунке 1 показана общая структура вызовов элементов программы и их взаимодействия.

В программе будут представлены различные типы перекрестков, которые наиболее часто встречаются в реальной жизни, на каждом перекрестке будет разное количество транспортных средств с необходимостью двигаться в определенных направлениях. Пользователю отталкиваясь от присутствующих знаков дорожного движения нужно будет выбрать правильную последовательность движения автотранспорта, не нарушая ПДД.

На рисунке 2 показан пример одного из перекрестков разрабатываемого программного продукта. На перекрестке имеется 2 различных знака, а именно: знак Главная дорога с указанием под ним ее направления, и знак Уступи дорогу который всегда используется в сочетании с предыдущим. Так же на перекрестке присутствует 3 легковых автомобиля, с необходимостью движения в определенном направлении.

Исходя из правил дорожного движения первым должен двигаться желтый автомобиль, т.к. он находится на главной дороге и у него нет препятствий для движения, затем красный, который не мог двигаться первым по Правилу левой руки - при повороте на лево необходимо уступить дорогу встречному автомобилю движущемуся прямо и направо, после чего повернет синий автомобиль. Задача пользователя состоит в том, что б выбрать автомобили в правильном порядке. Ниже показан рисунок 2 с примером перекрестка.

Выводы

Выполнен анализ последовательности изучения теоретического материала правилам дорожного движения и определена методика обучения с элементами мультимедийных технологий. Определен подход формирования визуализации последовательности проезда различных типов перекрестков, схожих с реальными дорожными ситуациями. Был разобран программный модуль и проведен анализ эффективности использования разрабатываемого модуля, на основе контроля результатов накопления баллов по ходу прохождения обучения пользователем.

Список использованной литературы

1. Юрков Н. К. Интеллектуальные компьютерные обучающие системы / Юрков Н. К. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mtas.ru/upload/library /MONOGRAFIYa_IKOS_2010.pdf
2. Павловская Т. А. C/C#. Программирование на языке высокого уровня / Павловская Т. А. – СПб.: Питер, 2010.
3. Давыдов В. Г. Технологии программирования. C#: [руководство]/ В. Г. Давыдов. –СПб.: БХВ-Петербург, 2005.