FSTD играют незаменимую роль в секторе CAT из-за непомерно высоких затрат, связанных с использованием реальных коммерческих самолётов в учебных целях. Например, использование Boeing 787 исключительно для обучения экономически нецелесообразно. Вместо этого обучение в коммерческой авиации начинается с использования сложных FSTD, в частности высококлассных полнопилотажных тренажёров (FFS), которые позволяют пилотам получить первоначальный опыт в экономичной имитационной среде. Затем пилоты продолжают обучение в качестве вторых пилотов под руководством опытных капитанов, сочетая высокоточную симуляцию с реальным лётным опытом. Поскольку использование реального самолёта для обучения экономически нецелесообразно, авиакомпании вкладывают значительные средства в эти FSTD, которые воспроизводят весь опыт полёта, включая реалистичные движения, визуальные эффекты и звук, эффективно имитируя управление реальным самолётом за малую часть стоимости. Следовательно, при обучении пилотов коммерческих авиалайнеров FSTD-обучение является не просто опцией, а необходимостью. В отличие от этого, при обучении пилотов гражданских самолётов необходимо учитывать другие факторы. На этом уровне обучение как на реальных самолётах, так и на тренажёрах FSTD является экономически выгодным, позволяя проводить обучение как на реальном самолёте, так и с помощью комбинации реальных полётов и симуляции.
FSTD могут обеспечить значительные преимущества при обучении пилотов гражданской авиации, особенно начинающих. Среди немногих заметных преимуществ можно выделить следующие: они обеспечивают безопасную контролируемую среду для отработки сценариев с высоким уровнем риска, таких как отказ двигателя, аварийная посадка, сбои в работе систем и ухудшение видимости — ситуаций, которые небезопасно или нецелесообразно воспроизводить на реальном самолёте. Помимо обучения действиям в чрезвычайных ситуациях, FSTD позволяют многократно отрабатывать манёвры и процедуры без ограничений по времени, помогая пилотам-студентам совершенствовать навыки и повышать квалификацию, особенно во время перехода к самостоятельным полётам. В отличие от реальной подготовки к полетам на самолете, которая часто затруднена непредсказуемой погодой и эксплуатационными ограничениями, FSTD позволяют индивидуально отрабатывать конкретные навыки, такие как посадка при боковом ветре, путем моделирования условий по требованию. Эта возможность улучшает понимание процедур, оттачивает процесс принятия решений и обеспечивает непрерывное обучение во время неблагоприятных погодных условий или задержек в расписании. Кроме того, продвинутые инструменты подведения итогов, включая записи сеансов и повторно воспроизводимые сценарии, предоставляют преподавателям подробную информацию на основе данных для выявления ошибок и рекомендаций по целевым улучшениям, ускоряющим развитие навыков. Эти преимущества заключаются в значительно более низких затратах на обучение по сравнению с обучением на реальном самолёте, а также в сокращении выбросов и продвижении экологичных методов в авиации. Однако важно отметить, что FSTD не могут воспроизводить физические ощущения и тактильную обратную связь, необходимые для сложных лётных операций, таких как взлёт, где важную роль играют ощущения от управления, аэродинамические силы и вибрации. Хотя высокоточные симуляторы могут в некоторой степени компенсировать эти недостатки, обучение на реальных самолётах по-прежнему является основополагающим для развития двигательных навыков, освоения физической динамики полёта и обретения уверенности в практических условиях полёта. Таким образом, FSTD следует рассматривать как дополнительные инструменты, которые улучшают и усиливают лётную подготовку, предлагая безопасное, экономичное и эффективное решение для областей, где использование реальных самолётов может быть непрактичным или недостаточным и не полностью удовлетворять потребности в обучении.
Исторически сложилось так, что использование FSTD в секторе ГА, особенно на начальном (базовом) уровне, было ограничено. Из-за того, что их часто считали менее эффективными и нерентабельными, они получили широкое распространение. На это восприятие также повлияла нормативно-правовая база, регулирующая использование FSTD в ГА, которая позволяет лётным школам, инструкторам и студентам-пилотам выбирать симуляционное обучение в зависимости от личных предпочтений и предполагаемых преимуществ. Согласно правилам гражданской авиации, симуляционное обучение в ГА является необязательным и имеет определённые ограничения. В результате пилоты-студенты могут по своему желанию пройти все необходимые часы лётной подготовки на реальных самолётах, что позволит им либо полностью отказаться от подготовки FSTD, либо использовать её лишь частично. Например, крупнейшие мировые органы гражданской авиации, в том числе Федеральное управление гражданской авиации (FAA) в США, Управление гражданской авиации (CAA) в Великобритании, Европейское агентство по авиационной безопасности (EASA), Управление гражданской авиации Китая (CAAC) и Управление гражданской авиации Министерства транспорта Канады (TCCA), предоставляют дополнительные разрешения FSTD специально для лицензий частного пилота (PPL) и коммерческого пилота (CPL) — двух наиболее распространённых типов лицензий в гражданской авиации. Сертификат PPL предназначен для любительского пилотирования, в то время как сертификат CPL позволяет пилотам выполнять бизнес-операции в рамках ГА, такие как оказание неотложной помощи, сельскохозяйственная авиация, аэрофотосъёмка и другие операции, отличные от основных операций CAT. Для обучения на получение сертификата PPL эти органы ограничивают использование FSTD 5 часами. Для обучения на CPL они допускают более широкое использование FSTD, при этом некоторые программы обучения для получения CPL позволяют использовать FSTD более 30 часов, за исключением TCCA, которая ограничивает использование FSTD 10 часами. Устойчивое представление о том, что FSTD менее эффективны с точки зрения производительности и затрат, наряду с гибкостью регулирования, привело к их недостаточному использованию, что мешает студентам-пилотам в полной мере воспользоваться преимуществами обучения на FSTD.
Последние технологические достижения значительно расширили возможности FSTD и при этом значительно снизили затраты. Несмотря на эти достижения, сообщество пилотов общего назначения — лётные школы, инструкторы и курсанты — может не знать об этих усовершенствованиях или скептически относиться к их эффективности. Проведение исследования по изучению восприятия пользователями FSTD в Канаде, где использование FSTD остаётся необязательным и менее распространённым по сравнению с другими странами, может помочь определить, соответствуют ли современные представления о возможностях FSTD современным возможностям FSTD, и, возможно, выявить новые возможности для экономически эффективного развития навыков.
В Канаде подготовка пилотов ГА осуществляется в соответствии с традиционной системой лицензирования, основанной на количестве лётных часов, которая предусматривает различные требования к количеству лётных часов для каждого типа лицензии, а также обязательные письменные экзамены и наземную подготовку. Несмотря на то, что этот подход стандартизирован, он, как правило, ставит во главу угла количество лётных часов и не учитывает потенциальные преимущества FSTD, особенно при подготовке к чрезвычайным ситуациям. Кроме того, существующие правила не обязывают проходить обучение по программе FSTD, что направлено на снижение финансовой нагрузки на лётные школы, но закрепляет зависимость от традиционных методов обучения на борту воздушного судна. Такой подход, основанный на количестве часов, препятствует внедрению инноваций в методики обучения, в том числе использованию передовых инструментов моделирования (FSTD), которые могли бы повысить безопасность. Таким образом, несмотря на то, что FSTD уже давно используются в пилотном обучении ГА в Канаде, их внедрение было медленным и непоследовательным. В этот критический момент, когда сектор ГА в Канаде пытается интегрировать технологические достижения в систему подготовки пилотов, это исследование направлено на то, чтобы выйти за рамки простого вопроса о внедрении и сосредоточиться на восприятии и препятствиях для использования FSTD. В частности, в нём будет изучено отношение пилотов к использованию FSTD в ходе обычных полётов и в чрезвычайных ситуациях, а также то, как эти взгляды могут повлиять на возможность более широкого внедрения FSTD в систему подготовки пилотов ГА. Понимание того, как пилоты, проходящие обучение в сфере ГА, относятся к потенциалу FSTD для повышения эффективности регулярной и экстренной подготовки, может дать ценную информацию для совершенствования учебных программ и разработки эффективных стратегий внедрения. Кроме того, в рамках этого исследования будет изучен потенциал технологии дополненной реальности (AR), предоставляемой с помощью наголовного дисплея (HMD), в качестве вспомогательного инструмента обучения пилотов. В отличие от FSTD, AR является относительно новым методом в пилотном обучении GA, но демонстрирует большой потенциал для улучшения результатов обучения в сфере образования. Изучая использование дополненной реальности на основе шлемов виртуальной реальности — технологии, которая ещё не получила широкого распространения в обучении пилотов ГА, — это исследование дополняет информацию о том, считают ли пилоты эту технологию полезной, и оценивает её потенциал для существенного влияния на современные методы обучения пилотов ГА.
Связанный с работой и исследованием вопрос
Текущее эмпирическое исследование вносит скромный вклад в изучение передовых технологий, таких как FSTD и AR, в частности в сфере подготовки пилотов самолётов общего назначения. Примечательно, что исследование, проведённое Деннисом и Харрисом в Англии с участием 21 начинающего пилота, показало экономическую эффективность и образовательные преимущества FSTD с низкой точностью для первоначальной подготовки пилотов. Аналогичным образом, Маклин и др. В Австралии 29 пилотов-новичков прошли обучение по программе FSTD на курсах получения лицензии частного пилота (PPL), что подтвердило значительные преимущества в плане безопасности и снижения рисков. В Турции исследование, проведённое Бекозом и Актеке с участием 8 лётных инструкторов, обучающих кандидатов на получение лицензии частного пилота, показало, что первоначальное обучение по программе FSTD значительно повышает эксплуатационные навыки и уверенность в себе. Шаффернак и др. В Австрии было обследовано 60 лицензированных пилотов, которые подтвердили эффективность AR для улучшения различных аспектов обучения, таких как теоретические занятия, предполетные осмотры и практическая подготовка. Также в Австрии Мёсл и др. исследовали использование AR-приложений на курсах повышения квалификации пилотов и выяснили, что AR улучшает различные элементы обучения 31 пилота и 22 инструкторов, дополняя традиционные методы. В Соединённых Штатах Томас Р. и Линч Т. оценили эффективность различных HMD для обучения с нуля, выявив модели, которые могут значительно улучшить передачу знаний и восприятие реалистичности. Кроме того, исследование, проведённое Прайитно и др. с участием 34 пилотов-новичков в Индонезии, показало, что практическое обучение FSTD повышает их квалификацию и результаты обучения.
Однако большинство этих исследований в основном сосредоточены на изучении эффективности FSTD и AR, но не учитывают, как отношение и восприятие пилотов влияют на их внедрение и использование. Влияние восприятия пилотами и психологических барьеров на более широкую интеграцию FSTD и использование AR в обучении пилотов ГА остаётся недостаточно изученным. Это подчёркивает острую необходимость в исследованиях, направленных на изучение восприятия пилотов, чтобы понять, почему FSTD, несмотря на их давнее существование, не получили широкого распространения в подготовке пилотов ГА, а также выявить факторы восприятия, которые могут повлиять на использование новых технологий, таких как AR, которая является относительно новой для подготовки пилотов ГА. Кроме того, результаты этих исследований ограничены небольшим размером выборки и ограниченным разнообразием участников, что снижает возможность обобщения результатов для всего сообщества пилотов ГА. Большинство исследований было сосредоточено на конкретных группах, таких как начинающие пилоты или лётные инструкторы, что позволило получить ценные сведения, но не охватить более широкий спектр опыта пилотов в ГА, от студентов-пилотов до опытных пилотов коммерческой авиации в ГА. Для выявления полного спектра факторов, влияющих на внедрение технологий в обучение пилотов, необходим более комплексный подход, предполагающий сбор отзывов от более широкого круга участников, в том числе с различными типами лицензий и квалификационными категориями. Кроме того, Канада остаётся недостаточно изученной в отношении использования FSTD и дополненной реальности в обучении пилотов. В Канаде практически отсутствуют исследования, посвящённые тому, как восприятие пилотов влияет на более широкое внедрение FSTD. Аналогичным образом, исследования того, как восприятие пилотов может способствовать или препятствовать использованию новых технологий дополненной реальности, также практически отсутствуют.
Чтобы восполнить пробел в исследованиях, наше исследование направлено на сбор мнений как студентов, так и лицензированных пилотов в секторе ГА в Канаде, обеспечивая разнообразие за счёт включения различных типов лицензий и категорий. Хотя мы сосредоточились на ГА, мы также учли мнения опытных пилотов коммерческой авиации, чтобы получить более широкую картину, которая может быть полезна для обучения пилотов ГА. Используя количественные методы для оценки мнений пилотов, мы стремимся получить ценные результаты, которые потенциально могут повлиять на развитие методов обучения пилотов, ориентированных на технологии. Учитывая, что наша область интересов ограничена подготовкой пилотов самолётов и использованием технологии дополненной реальности на основе FSTD и HMD, мы сформулировали следующий исследовательский вопрос, который будет направлять наше исследование: «Есть ли у студентов и лицензированных пилотов значительный интерес к использованию FSTD и технологии дополненной реальности на основе HMD для подготовки пилотов самолётов общего назначения?»
Способ
Инструмент
Интернет-опрос был разработан для сбора мнений студентов и лицензированных пилотов о применении передовых технологий в обучении пилотов ГА, уделяя особое внимание использованию FSTD и дополненной реальности на основе HMD. Опрос включал четыре вопроса: три количественных и один качественный. Первый вопрос касался восприятия использования FSTD при выполнении обычных полётов, а второй — использования FSTD при обучении действиям в чрезвычайных ситуациях. Третий вопрос был посвящён потенциалу использования технологии дополненной реальности на основе HMD для улучшения процесса обучения. Качественный вопрос был направлен на поиск потенциальных улучшений в методах и технологиях обучения пилотов. Также были собраны демографические и профессиональные данные, такие как возраст, пол, уровень образования, лицензии пилотов и рейтинги, а также опыт полетов. Опрос не был предназначен для оценки результатов обучения или подтверждения эффективности AR-технологий, основанных на FSTD и HMD. Вместо этого целью исследования было собрать мнения студентов и лицензированных пилотов об их полезности в качестве средств обучения, в частности, оценить приемлемость технологий и то, насколько полезными, по мнению пилотов, эти технологии могут быть для целей обучения. Это исследовательское исследование, основанное на восприятии. Кроме того, в опросе намеренно не использовались вопросы, связанные с конкретными сертификатами или рейтингами лицензий GA, что способствовало более широкому рассмотрению вопросов, связанных с обучением GA, и отражению разнообразного опыта. Такой подход был направлен на минимизацию потенциальных предубеждений, связанных со специализированными сертификатами или рейтингами лицензий. Четыре вопроса опроса приведены в дополнительной таблице S1.
Чтобы участники были хорошо информированы перед началом опроса, вместе с опросом было предоставлено подробное информационное письмо. Это письмо было представлено в качестве первого пункта, в котором содержался ключевой контекст для первых трёх вопросов опроса и который помогал участникам понять содержание опроса и принять в нём участие. В письме разъяснялось, что вопросы, связанные с FSTD и технологиями дополненной реальности на основе HMD, были направлены на оценку их роли в качестве дополнительных инструментов к традиционным методам обучения в самолёте, а не в качестве замены. Что касается вопросов, связанных с FSTD, участникам сообщили, что, несмотря на разнообразие типов FSTD, основное внимание уделялось формированию общего представления о том, как любой квалифицированный специалист по FSTD может повысить уровень владения лётными навыками и способствовать улучшению обучения как для выполнения стандартных операций, так и для проведения аварийных процедур. Что касается вопроса, связанного с дополненной реальностью на основе HMD, участникам сообщили, что для лучшего понимания, особенно для тех, у кого нет опыта работы с этой технологией, будет предоставлена подробная информация, в том числе видеодемонстрации.
В сотрудничестве с несколькими сертифицированными лётными инструкторами (CFI) было разработано специальное приложение дополненной реальности для обучения двум процедурам полёта на продвинутом авиасимуляторе с использованием Microsoft HoloLens 2 (HMD): контрольному списку «Перед взлётом» и посадке «При заходе на посадку». Во время опроса в режиме реального времени участники ознакомились с настройкой HMD с помощью демонстрационного видео, прежде чем ответить на вопрос, связанный с дополненной реальностью на основе HMD. На видео показано, как пилот-студент надевает шлем виртуальной реальности, как виртуальные объекты проецируются в поле зрения пилота-студента и как отслеживание головы в шлеме виртуальной реальности обеспечивает точное совмещение этих виртуальных объектов с физической кабиной пилота. Это вступление было включено, чтобы помочь участникам опроса понять, что с помощью шлема виртуальной реальности, интегрированного с дополненной реальностью, пилоты-студенты могут беспрепятственно управлять физическими элементами управления в кабине пилота, взаимодействуя с виртуальными объектами. После этого вводного видео участники просмотрели два отдельных 10-минутных видео, по одному для каждой процедуры полёта. На этих видеозаписях, снятых с точки зрения HMD, видно, как пилот-студент выполняет контрольный список «Перед взлетом» и процедуры посадки «При заходе на посадку». Видеоролики демонстрировали, как дополненная реальность с помощью визуальных объектов в реальном времени, интегрированных в рабочее пространство кабины, может закреплять лётные процедуры, предлагая пошаговые интерактивные инструкции, которые позволяют пилотам-студентам практиковаться и совершенствовать каждый этап процедур с помощью самостоятельных уроков, разработанных инструктором. Участники были только наблюдателями за этими видеодемонстрациями, и их понимание роли дополненной реальности в обучении подкреплялось открытым каналом связи, по которому они могли обращаться к исследователю с любыми вопросами. На рисунке 1 изображён пилот-студент, использующий дополненную реальность HoloLens 2 для отработки лётной процедуры на симуляторе. На этом рисунке также показан фрагмент видео с контрольным списком «Перед взлётом», демонстрирующий в режиме реального времени подсказку с дополненной реальностью, которая побуждает учащегося пилота включить стробоскопы в рамках процедуры. Целью этих демонстраций было показать участникам реалистичные сценарии вводного обучения, подчеркнув потенциал технологии дополненной реальности на основе HMD для повышения эффективности обучения пилотов. Несмотря на то, что существуют различные FSTD, в видеодемонстрациях использовался симулятор ALSIM AL250. Кроме того, участникам было отмечено, что эффективность доставки контента с помощью дополненной реальности может варьироваться в зависимости от таких факторов, как стиль обучения, выбор графического дизайна и методы взаимодействия, такие как распознавание жестов или голосовые команды. Им также пояснили, что вопрос опроса об AR был разработан для сбора предварительных данных о полезности технологии дополненной реальности на основе HMD для улучшения процесса обучения, а оценки были основаны на взаимодействии участников с видеоконтентом или их предварительных знаниях.
Пилот-студент использует AR-интегрированную гарнитуру HoloLens 2 (HMD) в авиасимуляторе ALSIM AL250 (слева) и скриншот из видео с чек-листом «Перед взлетом», на котором в режиме реального времени отображается инструкция по настройке стробоскопов (справа).
Использование опроса в качестве инструмента исследования и формулировка его вопросов, включая сбор демографических данных и включение видеодемонстраций для облегчения понимания новой технологии в образовательном контексте, основаны на устоявшихся методах исследования гражданской авиации, описанных в опубликованной литературе. Это подтверждает их пригодность для запланированного исследования, соответствует методам, используемым в предварительных поисковых исследованиях, и подтверждает возможность проведения надёжного исследования с использованием ограниченного набора вопросов по шкале Лайкерта. Поскольку опрос был разработан для получения общих представлений, а не для измерения конкретных показателей, традиционное статистическое тестирование надёжности не требовалось. Чтобы повысить эффективность опроса и убедиться, что он соответствует целям исследования, было проведено всестороннее предварительное тестирование с участием выбранной группы сертифицированных инструкторов, студентов и лицензированных пилотов. Их отзывы помогли усовершенствовать формулировки, структуру и содержание опроса, чтобы вопросы были понятными, нейтральными и актуальными для целевой аудитории. Этот процесс помог выявить области, требующие улучшения, за счёт устранения двусмысленности и повышения ясности, а также подтвердил актуальность и целесообразность опроса. Благодаря этому итеративному совершенствованию опросник был усовершенствован для эффективного сбора достоверных, значимых данных и точного выявления необходимых сведений.
Процедура
Опрос, проводившийся на платформе Qualtrics в течение трёх месяцев, был ориентирован на студентов и лицензированных пилотов в секторах GA и CAT в Канаде и распространялся через наши партнёрские лётные школы. Чтобы убедиться, что участники были настоящими студентами или лицензированными пилотами, мы использовали существующие процессы проверки личности, применяемые этими лётными школами. В частности, школам было предложено распространить опрос исключительно среди своих активных участников, в число которых входили нынешние студенты и лицензированные пилоты, работающие в штате или связанные с учебным заведением. Поскольку летные школы уже проверяют личность отдельных лиц перед зачислением их в качестве студентов, приемом на работу в качестве персонала или регистрацией в качестве участников, мы эффективно использовали этот процесс для подтверждения подлинности участников. Кроме того, для дальнейшего подтверждения связи участников с их соответствующими летными школами респондентам опроса было необходимо указать адрес электронной почты своей летной школы, который был анонимизирован во время обработки данных для обеспечения конфиденциальности. Эта информация была перепроверена, чтобы подтвердить их статус и другую демографическую информацию в летной школе и предотвратить искажение информации. Эти комбинированные меры проверки гарантировали, что в исследовании участвовали только законные студенты или лицензированные пилоты, что повысило надёжность и точность выборки участников.
Участники получили информационное письмо, в котором объяснялась цель исследования, их права и обязанности, а также был представлен контекст для понимания вопросов опроса. Перед тем как задавать вопросы опроса, со всех участников было получено информированное согласие. Это исследование было одобрено Советом по этике исследований Университета Ватерлоо (#45717), а его дизайн и методы были выполнены в соответствии с опубликованными рекомендациями и правилами совета. Мы провели тщательную очистку данных, чтобы удалить неполные или противоречивые ответы на опрос, исключив 9 ответов из-за отсутствия данных, в результате чего было получено 197 достоверных ответов. Достоверные данные опроса были дополнительно обработаны путем исправления опечаток и преобразования текстовых переменных в числовые значения, что обеспечило целостность и надежность набора данных. Количественный анализ проводился с помощью IBM SPSS® 29 с использованием как описательной, так и логической статистики. Открытые ответы были проверены на наличие ненужного контента и проанализированы по темам, что обеспечило анонимность и конфиденциальность респондентов в соответствии с этическими стандартами.
Результаты
В опросе приняли участие 197 человек, среди которых были как студенты, так и лицензированные пилоты. Процентное соотношение между студентами и лицензированными пилотами, а также распределение типов лицензий среди лицензированных пилотов показано на рис. . Типы лицензий включают лицензию частного пилота (PPL), лицензию коммерческого пилота (CPL), интегрированную лицензию пилота воздушного транспорта (IATPL) и лицензию пилота воздушного транспорта (ATPL). Аналогичным образом, гендерное распределение и уровень образования этих участников указаны в таблице. Возраст участников варьировался от 17 до 65 лет, в среднем 28,3 года со стандартным отклонением 10,8. Количество лётных часов у пилотов варьировалось в широких пределах, составляя в среднем 1616,4 часа со стандартным отклонением 2811,4. Специализация различалась в зависимости от типа лицензии: у обладателей PPL были допуски к ночным полётам, в то время как у обладателей CPL и IATPL был более широкий спектр специализаций, как и у обладателей ATPL, у которых были наиболее обширные навыки, включая инструкторские, многодвигательные, приборные, для гидросамолётов, ночные и различные типовые допуски.
Процентное соотношение пилотов-студентов и лицензированных пилотов, включая разбивку по типам лицензий.
Для анализа представлений студентов и лицензированных пилотов, основанных на их ответах на вопросы по шкале Лайкерта, использовались статистические методы, как описательные, так и логические. Шкала классифицировала ответы как 1 («Категорически не согласен»), 2 («Не согласен»), 3 («Не согласен и не согласен»), 4 («Согласен») и 5 («Категорически согласен»).
Во-первых, был достигнут значительный консенсус в отношении использования FSTD для регулярной подготовки к полётам. Средний балл составил 4,07, а стандартное отклонение — 0,82, как показано на гистограмме на рис. 3. Анализ по уровню опыта пилотов также показал широкое согласие: ATPL (среднее значение = 4,04, стандартное отклонение = 0,13), IATPL (среднее значение = 4,05, стандартное отклонение = 0,15), CPL (среднее значение = 3,97, стандартное отклонение = 0,13), PPL (среднее значение = 4,07, стандартное отклонение = 0,10) и студенты-пилоты (среднее значение = 4,26, стандартное отклонение = 0,13). Критерий Краскела — Уоллиса, необходимый из-за ненормального распределения данных (критерий Шапиро — Уилка) и недостаточного размера выборки для преобразования73,74,75, подтвердил однородность этих групп. Он показал отсутствие существенных различий в восприятии (H(4) = 2,68, p = 0,61), при этом все попарные сравнения указывали на единообразие мнений и стабильно высокие скорректированные значения значимости на уровне 1,00.
Ответы на опрос о полезности FSTD для обычной подготовки к летной эксплуатации.
Аналогичным образом, использование FSTD для обучения по чрезвычайным или нестандартным сценариям также получило широкое одобрение, о чём свидетельствует высокий средний балл 4,37 и стандартное отклонение 0,63, как показано на гистограмме на рис.67. Анализ по уровню опыта пилотов также показал единодушное согласие: ATPL (среднее значение = 4,22, стандартное отклонение = 0,12), IATPL (среднее значение = 4,25, стандартное отклонение = 0,09), CPL (среднее значение = 4,42, стандартное отклонение = 0,07), PPL (среднее значение = 4,35, стандартное отклонение = 0,08) и студенты-пилоты (среднее значение = 4,60, стандартное отклонение = 0,10) продемонстрировали самую сильную поддержку. Критерий Краскела — Уоллиса (H(4) = 7,58, p = 0,10) показал отсутствие существенных различий во мнениях между этими группами. Попарные сравнения были последовательными, и все скорректированные значения значимости превышали 0,18, что указывает на отсутствие существенных различий. Этот непараметрический критерий был выбран также из-за ненормального распределения данных и ограниченного размера выборки
Ответы на опрос о программе FSTD utility для обучения в чрезвычайных ситуациях.
Наконец, возможность интеграции дополненной реальности на основе HMD в качестве вспомогательной технологии обучения в рамках пилотного проекта была положительно воспринята участниками. Средний балл составил 3,91, а стандартное отклонение — 0,77, как показано на гистограмме на рис. 5. Анализ по уровню опыта пилотов выявил широкий консенсус: обладатели IATPL были наиболее оптимистичны (среднее значение = 4,15, стандартное отклонение = 0,10), за ними следовали обладатели ATPL (среднее значение = 3,91, стандартное отклонение = 0,11), CPL (среднее значение = 3,87, стандартное отклонение = 0,11), PPL (среднее значение = 3,84, стандартное отклонение = 0,12) и студенты-пилоты (среднее значение = 3,93, стандартное отклонение = 0,09). Критерий Краскела — Уоллиса (H(4) = 1,85, p = 0,76), выбранный снова из-за ненормального распределения данных и ограниченного размера выборки, подтвердил единообразие восприятия в этих группах, без существенных различий и со всеми скорректированными значениями значимости, равными 1,00. Поскольку большинство участников (около 80%) считают, что дополненная реальность на основе HMD может повысить эффективность обучения пилотов-студентов, это подчёркивает необходимость дальнейших исследований для изучения возможности её интеграции в систему подготовки пилотов гражданской авиации.
Ответы на опрос об использовании HMD AR в качестве вспомогательной технологии обучения.
Ответы на открытый качественный вопрос о потенциальных улучшениях в методах и технологиях пилотного обучения были проанализированы с помощью тематического анализа в соответствии с методологией Брауна и др. (2017). Чтобы обеспечить достоверность анализа, два исследователя независимо друг от друга проверили ответы с помощью дедуктивного и индуктивного кодирования. Сначала было применено дедуктивное кодирование, чтобы определить, соответствуют ли ответы уже существующим категориям, выведенным из литературы. Эти категории включали технологическую интеграцию, которые были сосредоточены на внедрении передовых инструментов, таких как FSTD, виртуальная реальность (VR) и AR для повышения реалистичности обучения и безопасности; Результаты экспериментального обучения, в котором изучалось, как эти передовые инструменты могут улучшить критически важные навыки, такие как процедурные знания, принятие решений и ситуационная осведомленность; Экономическая эффективность и доступность, в котором оценивалась доступность и масштабируемость внедрения новых технологий обучения; а также роли совместного обучения и инструктора, в котором изучалось, как технологии способствуют созданию среды для совместного обучения и меняют представление о роли преподавателей. Впоследствии для выявления новых тем, которые ранее не рассматривались, использовалось индуктивное кодирование. К ним относятся «Барьеры внедрения технологий», в которых подчеркиваются такие проблемы, как высокая стоимость и ограниченный доступ к современным инструментам обучения; «Адаптация пилотов к новым методам обучения», в которой рассматривается, как пилоты приспосабливаются к интеграции новых технологий в программы обучения; и «Потребности в персонализированном обучении», в которой отражается спрос на индивидуальные решения для обучения, основанные на предпочтениях и опыте обучения. Этот тщательный процесс привёл к выявлению трёх взаимосвязанных тем: «Инновационные технологии и симуляция в пилотном обучении», «Реалистичные и практические методы обучения» и «Совместные и экспериментальные методы обучения». Следует подчеркнуть, что выводы, обсуждаемые в рамках этих тем, основаны исключительно на отзывах участников, а не на интерпретациях или точках зрения авторов.
Тема «Инновационные технологии и моделирование в подготовке пилотов» посвящена использованию передовых инструментов и методов в подготовке пилотов.
Участники часто отмечали, что интеграция видеосъёмки с мониторингом полётных данных улучшает процесс обучения во время лётной подготовки, особенно во время самостоятельных полётов. Как отметил один из участников: «Знаете, когда инструкторов нет рядом, нет возможности проверить, всё ли мы делаем правильно, особенно во время самостоятельных полётов. Видеозаписи с полётными данными действительно помогли бы мне понять, где я допустил ошибку, и быстрее её исправить». Другой участник поддержал это мнение, объяснив, как видеозапись может помочь инструкторам давать более подробные комментарии: «Мой инструктор сможет увидеть, где я допустил ошибку, и обсудить это со мной, чтобы я мог учиться и становиться лучше». В связи с этим другой участник поделился: «После самостоятельных полётов мы обсуждаем их с инструктором, но в основном я сам решаю, что, по моему мнению, прошло хорошо, а что нет». Трудно быть полностью уверенным в том, что я даю точную картину, поскольку нет формальной системы отслеживания моей успеваемости. Более структурированный способ оценки моих результатов действительно помог бы мне быстрее совершенствоваться». Эта обратная связь подчёркивает необходимость интеграции видеосъёмки и мониторинга полётных данных для получения информации о результатах обучения в режиме реального времени, особенно во время самостоятельных полётов. Такой подход может проложить путь к более персонализированным решениям в области обучения, включая партнёрство с компаниями, занимающимися авиационной аналитикой, чтобы предоставлять студентам эффективную и индивидуальную обратную связь.
Участники подчеркнули растущую роль домашних симуляторов, особенно в регионах с частыми погодными катаклизмами. Один из участников объяснил: «Погода в Канаде сильно мешает лётной подготовке. Иногда между занятиями проходит несколько дней или даже недель, и это замедляет процесс. Наличие домашнего VR-симулятора может стать огромным преимуществом, потому что я могу практиковаться во время перерывов, чтобы не забыть то, что выучил». Другие участники подтвердили полезность домашних тренажёров для отработки процедур, как выразился один из них: «Для меня дополнительная практика с домашними тренажёрами для отработки различных процедур действительно помогла бы закрепить то, что я изучаю на лётной подготовке, и почувствовать себя увереннее». Это демонстрирует большой интерес к использованию домашних тренажёров для безопасного и экономичного поддержания или улучшения навыков выполнения процедур. При интеграции в формальное обучение с чёткими инструкциями эти инструменты не только могут повысить квалификацию, но и предлагают доступный и гибкий метод обучения.
Участники активно поддерживали онлайн-обучение с самостоятельным выбором темпа, с интерактивным и актуальным контентом. Многие увидели потенциал в таком подходе, как отметил один из участников: «Модули с самостоятельным выбором темпа, в которых я могу углубляться в темы, с которыми у меня возникают трудности, помогли бы мне гораздо больше, чем просто посещение занятий в заданном темпе». Другой участник добавил: «Некоторые из нас усваивают материал быстрее, в то время как другим требуется больше времени для изучения определённых тем. Модули с самостоятельным выбором темпа позволили бы мне сосредоточиться на том, с чем у меня возникают трудности, вместо того, чтобы заставлять себя двигаться в том же темпе, что и все остальные». Эти программы могут удовлетворять индивидуальные потребности в обучении, сохраняя при этом соответствие авиационным стандартам и предлагая гибкий и эффективный способ обучения по необходимым направлениям. Более того, включение видеоинструкций по подготовке к полёту (PGI) в модель перевёрнутого класса также было поддержано участниками как способ оптимизации учебного времени. Один из участников резюмировал: «Если бы я мог смотреть теоретические видео дома, а затем просто сосредоточиться на практических занятиях в классе, это сделало бы обучение намного эффективнее». Этот метод может сочетать теоретическое и практическое обучение, позволяя уделять больше времени развитию практических навыков в классе.
Участники признали, что высококачественные тренажеры необходимы для повышения эффективности обучения, безопасности и профессионализма. Один из участников с большим опытом преподавания поделился: «Я очень верю в тренажеры. Они позволяют нам отрабатывать чрезвычайные ситуации, такие как отказ двигателя или выход за пределы взлетно-посадочной полосы с одним двигателем, что было бы слишком рискованно делать на реальном самолете. Раньше я проводил упражнение, в котором я отключал топливо в середине полета, чтобы совершить вынужденную посадку. Студенты всегда были поражены тем, как хорошо самолет планировал с выключенным двигателем». Вы больше не можете так делать, но симуляторы позволяют безопасно отрабатывать эти сценарии». Другой участник с большим опытом использования продвинутых симуляторов добавил: «Я много лет работал инструктором на симуляторах уровня D, и то, чему вы можете там научиться, особенно процедурам, просто невероятно». Однако были высказаны опасения по поводу качества симуляторов в лётных школах. Один из участников отметил: «Большинство симуляторов в лётных школах просто не соответствуют требованиям, поэтому они не очень полезны для обучения». Если бы школы инвестировали в более качественные и продвинутые тренажеры, это значительно повысило бы эффективность обучения». Размышляя о старых моделях тренажеров, другой участник сказал: «Когда я учился в конце 90-х, мы использовали тренажеры, выпущенные в 70-х или 80-х годах, и они были серьезно устаревшими. Учитывая, насколько я ценю полеты на дальние расстояния, работу с меняющимися погодными условиями, а также различные воздушные пространства и процедуры, современные тренажеры действительно могли бы дать студентам-пилотам такой опыт в безопасной обстановке. Но эти симы должны быть высокого качества, а не устаревшим хламом, которым мне приходилось пользоваться тогда».
Участники также подчеркнули необходимость решения проблемы повторяющихся маршрутов с помощью расширенного отслеживания и анализа данных. Один из участников заявил: «Полеты по одним и тем же маршрутам снова и снова не приносят нам особой пользы. Но если бы мы могли использовать технологию GPS-слежения и данные, чтобы испытать различные условия полета, например, в гористой местности или в загруженном воздушном пространстве, это действительно сделало бы наши тренировки более комплексными». Другой согласился с этим, добавив: «Полеты по одним и тем же маршрутам снова и снова могут негативно сказаться на вашей способности справляться с различными ситуациями. Например, я могу отлично приземлиться в спокойную погоду или в тихом аэропорту, но если это оживлённый аэропорт или плохая погода, то это совсем другая история. Инструкторы могут указывать на ошибки, которые вы допускаете на поворотах или при взлёте, но это не значит, что вы действительно учитесь самостоятельно принимать решения. В итоге вы слишком сильно зависите от них вместо того, чтобы развивать навыки самостоятельного мышления и реагирования». Эти идеи отражают растущее понимание того, что различные маршруты и условия, подкреплённые передовыми технологиями отслеживания и аналитики, могут расширить представления пилотов о различных условиях полёта, что в конечном итоге улучшит их способность адаптироваться и принимать решения.
Интеграция технологии AR/VR в модули наземной подготовки рассматривалась как многообещающий подход к созданию иммерсивных учебных процессов, которые могут улучшить понимание и запоминание концепций, что в конечном итоге повышает готовность студентов-пилотов к полётам. Один из участников поделился: «С помощью VR вы можете сидеть в виртуальной кабине и практиковаться во всём, например, в том, как справляться с отказами двигателя или неисправностями электрической системы, не испытывая стресса от нахождения в воздухе». Вы также можете опробовать различные сценарии навигации, например, использовать карты или GPS для планирования маршрута, или посмотреть, как погодные условия могут измениться в полёте и повлиять на ваши решения. Это отличный способ наработать навыки и привыкнуть к таким вещам, как радиосвязь и действия в чрезвычайных ситуациях, и всё это в условиях низкого давления». Другой участник отметил: «С помощью дополненной реальности вы можете видеть лётные приборы и навигационные данные прямо перед собой во время наземной подготовки, отрабатывая в реальном времени такие действия, как набор высоты или корректировка курса, не отрываясь от земли». Вы также можете проводить предполетный осмотр виртуального самолёта, выявляя неполадки ещё до того, как сядете в настоящий самолёт. Это было бы огромным подспорьем для изучения проверок безопасности ”.
Тема «Реалистичные и практические методы обучения» посвящена воспроизведению реальных авиационных сценариев, чтобы лучше подготовить пилотов к реальным условиям.
Многие участники подчеркнули важность интеграции упражнений по управлению воздушным движением (УВД) на основе сценариев в лётную подготовку. Один из участников отметил: «Нам нужно больше практиковаться в реальных переговорах с УВД во время отработки маршрутов. Одно дело — знать стандартные операционные процедуры (СОП), но реальные взаимодействия имеют решающее значение». Другой участник выразил аналогичное мнение, сказав: «Нынешние методы кажутся устаревшими, особенно с учётом типов упражнений, которые мы тестируем. Нам нужно больше оценок, основанных на сценариях, когда нам дается ситуация с различными угрозами, и мы должны оценить переменные и разработать план. Это сделало бы гораздо больше для развития реальных навыков решения проблем, чем просто сосредоточение внимания на конкретных процедурах полета ”. Внедрение этих практик, основанных на сценариях, может значительно улучшить понимание учащимися SOP и улучшить их коммуникацию с УВД, что в конечном итоге повысит ситуационную осведомленность и навыки радиосвязи. Сотрудничество с профессионалами УВД в разработке этих учебных сценариев могло бы обеспечить студентам-пилотам более реалистичную и эффективную подготовку к реальным операциям. Кроме того, большое количество участников также высказались в поддержку интеграции более реалистичных сценариев обучения с помощью симуляций. Один из них поделился: «Нам нужно проходить более реалистичные симуляции, в которых мы сталкиваемся с чрезвычайными ситуациями, такими как отказ двигателя, пожар на борту или внезапные изменения в метеорологических условиях по приборам (IMC). Одно дело — знать процедуры, но умение применять их в смоделированной ситуации может улучшить наше принятие решений и ситуационную осведомлённость».
Несколько участников высказались за включение специального модуля по механике управления полётом, чтобы углубить понимание студентами того, как самолёт реагирует на управляющие воздействия, и расширить их практические знания. Один из участников поделился: «Сейчас лётная подготовка сводится к выполнению практических манёвров и реагированию на стандартные ситуации, но мы не углубляемся в тонкости того, как управление полётом на самом деле влияет на поведение самолёта. Я думаю, нам нужно уделять больше внимания механике управления, чтобы мы понимали, почему самолёт ведёт себя так, а не иначе, когда мы вносим изменения». Другой добавил: «Если бы у нас был модуль, который выходил бы за рамки основ аэродинамики и действительно изучал, как управляющие воздействия меняют движение и ориентацию самолёта, это бы сильно изменило ситуацию. Дело не в том, чтобы заниматься пилотажными полётами, но более глубокое понимание того, как наши действия напрямую влияют на динамику полёта, сделало бы нас гораздо лучшими пилотами». Эти идеи подчёркивают возможность для лётных школ сотрудничать со специалистами в области авиации и инженерами для разработки специализированных учебных материалов и симуляций, которые точно отображают работу органов управления полётом. Такое сотрудничество может привести к созданию интерактивных и визуально привлекательных образовательных инструментов, таких как симуляции с дополненной реальностью, которые позволят учащимся исследовать и понять, как различные управляющие воздействия влияют на поведение самолёта в реальном времени.
Многие участники настоятельно рекомендовали активнее использовать FSTD для получения лицензий и рейтингов GA в Канаде. Один из участников отметил: «Симуляционное обучение должно быть частью учебной программы. Сейчас инструкторы, как правило, предпочитают реальные полёты, потому что это помогает учитывать оплачиваемые часы и записи в лётном журнале, но это означает, что мы не используем FSTD так часто, как следовало бы. FSTD идеально подходят для обучения в более сложных или редких ситуациях, и мы упускаем это из виду». Другой участник поддержал это мнение, добавив: «Если сделать FSTD обязательным, мы получим более разностороннее обучение. Дело не только в подсчёте лётных часов; дело в развитии навыков, необходимых для безопасного выполнения полётов в различных условиях. И инструкторам, и студентам нужно понимать, насколько FSTD важны для того, чтобы стать более опытными и подготовленными пилотами». Эта обратная связь подчёркивает необходимость более сбалансированного и эффективного подхода к обучению и может не только повысить безопасность, но и сделать обучение более комплексным, лучше подготавливая пилотов к сложным ситуациям, с которыми они могут столкнуться в реальной авиации.
Тема «Методы совместного и практического обучения» способствует обучению на основе наблюдений и командной работе.
Некоторые участники предложили больше возможностей наблюдать за опытными пилотами во время лётной подготовки. Один из них объяснил: «Я бы хотел сидеть на месте штурмана во время реальных полётов, а не только учебных, чтобы посмотреть, как всё происходит, когда это не урок». В современной лётной подготовке основное внимание уделяется активным полётам, что часто не даёт студентам-пилотам возможности наблюдать за полётами. Чтобы обогатить свой опыт обучения, эти результаты предполагают, что опытные пилоты или инструкторы, особенно более высокого ранга, приглашают пилотов-студентов сопровождать их в качестве наблюдателей в неучебных полётах, таких как развлекательные полёты или полёты для сбора данных. Такая договоренность может создать непринуждённую атмосферу, в которой студенты могут наблюдать за командиром воздушного судна (КВС) и перенимать его опыт, как это делает второй пилот на месте штурмана. Этот вид обучения на основе практического опыта может быть бесценным для понимания нюансов практической динамики полёта, стратегий принятия решений и эффективного управления самолётом в кабине пилота.
Участники также выразили большой интерес к командным упражнениям, о чём свидетельствует комментарий: «Командные полёты, в которых мы меняемся ролями, например, с пилотом-инструктором, помогли бы нам понять общую картину и то, как работать сообща». Основываясь на этих отзывах, мы рекомендуем пилотам-студентам, получающим лицензию на коммерческую деятельность, участвовать в командных полётах, чтобы лучше ознакомиться с правилами полётов и научиться принимать совместные решения. На этих занятиях студенты могут меняться ролями, в том числе выступать в качестве командира воздушного судна или выполнять вспомогательные функции. Такой подход может углубить их понимание обязанностей, связанных с полётами, и улучшить навыки командной работы и коммуникации.
Авиационным школам можно рекомендовать разрабатывать структурированные программы с чёткими учебными целями и подробными разборами полётов после них, чтобы максимально использовать преимущества предложенных методов наблюдения и совместной работы, которые, в свою очередь, могут способствовать созданию более увлекательной и практической среды для обучения.
Обсуждение
Перспективы использования FSTD, технологии дополненной реальности на основе HMD и инновационных методов обучения
Это исследование убедительно доказывает, что FSTD и технология дополненной реальности на основе HMD могут использоваться в качестве дополнительных инструментов обучения наряду с традиционной подготовкой пилотов ГА на борту воздушного судна. Количественные данные свидетельствуют о том, что студенты и лицензированные пилоты в целом согласны с использованием FSTD для улучшения стандартных лётных операций и навыков реагирования на чрезвычайные ситуации. Аналогичным образом, был достигнут консенсус в отношении признания технологии дополненной реальности на основе HMD вспомогательным средством обучения. Среди различных качественных характеристик особое внимание было уделено потенциалу этих технологий в реальных сценариях обучения. Эти качественные характеристики выявили преобразующий, ориентированный на будущее образ мышления участников, для которого характерна сильная заинтересованность в максимальном использовании FSTD, внедрении высококачественных симуляторов в лётных школах и использовании иммерсивных обучающих решений на основе дополненной реальности. Эта точка зрения отражает активное внедрение передовых технологий, таких как FSTD и технология дополненной реальности на основе HMD, и подчёркивает стремление участников к техническому совершенству и их готовность соответствовать требованиям современной авиации.
Появление трёх отдельных тем, основанных на качественных данных: «Инновационные технологии и симуляция в обучении пилотов», «Реалистичное и практическое обучение» и «Методы совместного и практического обучения», — подчёркивает явное предпочтение, отдаваемое сочетанию технологических инноваций с практическим обучением для улучшения результатов обучения. Рекомендации по использованию видеозаписи с мониторингом полётных данных во время самостоятельных полётов, домашних симуляторов, индивидуальных цифровых программ и технологий AR/VR свидетельствуют о большом интересе к персонализированному и захватывающему обучению. Кроме того, использование передовых методов отслеживания и анализа данных для создания различных условий полета может способствовать развитию повышенной адаптивности и навыков принятия решений. Кроме того, модель перевернутого класса меняет методы обучения, ставя во главу угла активное практическое участие по сравнению с традиционными лекциями, что потенциально может способствовать более глубокому и эффективному обучению. Реалистичные усовершенствования в обучении, такие как упражнения на основе сценариев УВД, направлены на точное воспроизведение реальных авиационных ситуаций, устраняя разрыв между теоретическими знаниями и практическим применением. Такой подход может повысить ситуационную осведомлённость студентов, развить у них критическое мышление и навыки командной работы — навыки, необходимые для управления сложными авиационными системами. Кроме того, предлагаемый модуль по механике управления полётом делает акцент на более практическом понимании того, как самолёт реагирует на действия пилота, что может помочь пилотам лучше управлять полётом и прогнозировать его динамику в различных сценариях. Совместное и практическое обучение с помощью упражнений на наблюдение и групповых полётов может создать динамичную и интерактивную среду, поощряющую командную работу и практическое обучение. Способствуя командной работе и практическим наблюдениям, эти методы могут углубить понимание пилотами своих обязанностей во время полёта и реальной динамики авиации, что крайне важно для развития разносторонних навыков. В совокупности эти результаты дают полное представление о потенциальных улучшениях в обучении пилотов ГА, предлагая ценную информацию для регулирующих органов, преподавателей и других заинтересованных сторон в отрасли, чтобы усовершенствовать подготовку пилотов ГА и поддерживать высокие стандарты компетентности.
Интеграция FSTD в канадскую систему подготовки пилотов ГА
Политические последствия, вытекающие из результатов исследования использования FSTD, свидетельствуют о том, что стандарты и правила авиационной подготовки в канадском секторе ГА могли бы выиграть от более широкого использования FSTD. Хотя нормативные требования TCCA к лётной подготовке для получения лицензии пилота ГА в целом сопоставимы с требованиями других крупных органов гражданской авиации (FAA, CAA, EASA и CAAC), возможности для включения в эти требования дополнительной подготовки на основе FSTD остаются заметно ниже17,35,36,37,38. Это несоответствие указывает на возможность повышения эффективности FSTD в канадском секторе ГА за счёт пересмотра стандартов с учётом расширенных допусков на часы обучения на основе FSTD для соответствующих лицензий и категорий ГА. Такие изменения могли бы лучше привести практику обучения на основе FSTD в канадском секторе ГА в соответствие с международными стандартами, предоставив как пилотам-студентам, так и лётным школам возможность воспользоваться преимуществами FSTD с точки зрения затрат и безопасности. Чтобы добиться этого сдвига, регулирующие органы могут опираться на существующие исследования18,19,20,21,22,23,24 Это демонстрирует преимущества FSTD и позволяет провести более глубокую научную оценку, чтобы выяснить, как расширенное использование FSTD может эффективно дополнять обучение в самолёте в контексте канадской гражданской авиации. Важным аспектом такой оценки будет определение того, может ли один час обучения по FSTD заменить один час обучения в самолёте или для достижения аналогичных результатов обучения требуется несколько часов обучения по FSTD. Определение оптимального баланса между допущениями, основанными на FSTD, и обучением в самолёте будет иметь решающее значение для полной реализации преимуществ FSTD при сохранении высокого качества обучения и стандартов безопасности.
Авиационным школам также потребуется адаптировать свои учебные программы для интеграции расширенного обучения на основе FSTD и инвестировать в сертифицированные устройства, соответствующие текущим нормативным требованиям. Для школ, использующих устаревшие FSTD, также потребуется модернизация для соответствия сертификационным требованиям. Признавая финансовые трудности, связанные с этими изменениями, регулирующие органы могут рассмотреть возможность внедрения механизмов поддержки для облегчения перехода. Потенциальные меры могут включать увеличение финансирования инициатив по обеспечению безопасности ГА, субсидии для компенсации затрат на приобретение FSTD или налоговые льготы для стимулирования инвестиций в инфраструктуру для обучения. Эти усилия принесут особую пользу небольшим лётным школам и будут способствовать равномерному внедрению FSTD в секторе подготовки пилотов гражданской авиации.
Уделяя приоритетное внимание расширению использования FSTD, программы подготовки пилотов ГА в Канаде могут в большей степени соответствовать рекомендациям Международной организации гражданской авиации (ИКАО) по внедрению инновационных и экономически эффективных методик обучения78,79. В конечном итоге такие достижения повысят готовность пилотов к реальным жизненным ситуациям, укрепив общее качество и безопасность канадской системы подготовки пилотов ГА.
Потенциал для внедрения FSTD благодаря рыночным возможностям
За последнее десятилетие технологический прогресс значительно улучшил качество, функциональность и доступность FSTD. Когда-то FSTD с высокой точностью воспроизведения были непомерно дорогими, но теперь они стали гораздо более доступными, предлагая реалистичные и захватывающие обучающие среды при значительно меньших затратах. Этот прогресс открывает возможности для добровольного внедрения FSTD на рынке, а не только в рамках реформ законодательства. Хотя действующие в Канаде правила не обязывают использовать FSTD при обучении пилотов GA, результаты этого исследования указывают на значительный потенциал для более широкого внедрения, обусловленного рыночными факторами.
Поскольку стоимость FSTD начального уровня составляет всего 10 000 долларов США, доступность может снизить барьеры для внедрения13,18,19,20,21,22,23,24,39,40,83, что позволит даже небольшим лётным школам интегрировать FSTD в свои программы обучения. Это может позволить лётным школам стратегически использовать FSTD, чтобы выделиться на конкурентном рынке, предлагая расширенные варианты обучения, которые дополняют подготовку в самолёте и включают FSTD для выполнения стандартных манёвров и действий в чрезвычайных ситуациях. Такие программы могут привлечь студентов-пилотов, которые ищут инновационные и экономичные способы повышения своих навыков. Аналогичным образом, малые предприятия или отдельные студенты-пилоты могут воспользоваться доступными вариантами FSTD, организовав услуги по аренде или приобретя персональные устройства для дополнительной практики за пределами нормативных требований.
Формирование культуры добровольного внедрения поддерживает инновации и выбор в рамках экосистемы обучения и не исключает будущих изменений в законодательстве. Благодаря доказанным преимуществам FSTD добровольное внедрение, ориентированное на рынок, может естественным образом со временем увеличить их использование, позволяя лётным школам сочетать преимущества FSTD с традиционной лётной подготовкой. Такой постепенный сдвиг, ориентированный на рынок, может способствовать органичному развитию методов обучения благодаря доказанной эффективности и экономическим стимулам.
Однако, несмотря на последние технологические достижения, расширяющие возможности, FSTD по-прежнему имеют ограничения в воспроизведении некоторых лётных задач и ситуаций. Будущие исследования могут быть направлены на выявление конкретных манёвров, процедур или аварийных сценариев, наиболее подходящих для обучения на недорогих FSTD. Такая проверка может помочь определить наиболее важные аспекты подготовки пилотов, которые рекомендуется отрабатывать на FSTD, в то время как основная лётная подготовка, требующая реального опыта, по-прежнему проводится на реальных самолётах. Благодаря такому балансу недорогие FSTD можно в полной мере использовать в качестве дополнительных инструментов для традиционной лётной подготовки, повышая качество и безопасность обучения без ущерба для общей эффективности.
Преимущества FSTD в ландшафте GA Канады
Широкое внедрение FSTD может значительно улучшить систему подготовки пилотов гражданской авиации в Канаде, решив ряд актуальных проблем.
Согласно действующим требованиям к подготовке пилотов гражданской авиации, обучение FSTD является необязательным, что вынуждает инструкторов уделять приоритетное внимание фактическим лётным часам из-за их вклада в оплачиваемые и учётные часы8,10,11,17. Такое предпочтение приводит к недостаточному использованию FSTD, особенно для сложных, аварийных или рискованных сценариев, которые невозможно безопасно воспроизвести в реальных полётах. Следовательно, пилоты-студенты, на которых влияют острые ощущения от реальных полётов и предпочтения инструкторов, часто упускают из виду преимущества обучения на основе FSTD. Включение расширенных возможностей для обучения на основе FSTD может обеспечить всестороннюю подготовку по управлению угрозами и ошибками (TEM) и управлению ресурсами экипажа (CRM). Обучение TEM развивает способность пилота выявлять потенциальные угрозы и управлять ими, такими как неблагоприятные погодные условия и неисправности оборудования, а также ошибки, которые могут поставить под угрозу безопасность полетов. Обучение CRM фокусируется на развитии навыков межличностного общения, необходимых для эффективной командной работы в стрессовых условиях. FSTD уникально подходят для этих видов обучения, поскольку они могут имитировать широкий спектр реалистичных сценариев, позволяя пилотам практиковать принятие решений, ситуационную осведомленность и корректирующие действия без риска реального полета. Это может позволить студентам-пилотам предвидеть проблемы и научиться эффективно управлять полётами в реальных условиях, повышая безопасность и готовность к полётам. Кроме того, погодные условия существенно влияют на лётную подготовку в Канаде, часто задерживая завершение программ11,84,85. Отменённые полёты из-за неблагоприятных погодных условий нарушают непрерывность обучения, продлевая общий период обучения. Однако FSTD представляют собой ценную альтернативу, позволяющую студентам продолжать практиковаться и совершенствовать свои лётные навыки в неблагоприятных погодных условиях, потенциально возобновляя лётную подготовку без значительных задержек, как только погодные условия улучшатся. Кроме того, различные географические и экологические особенности регионов Канады влияют на условия обучения11,86. Например, обширные сельскохозяйственные угодья в провинциях Прерий предоставляют множество вариантов безопасной посадки, что упрощает тренировочные упражнения по сравнению с горными районами Британской Колумбии11, где пересечённая местность усложняет манёвры. Внедрение сценариев обучения на основе FSTD, включающих различные ландшафтные сценарии, может помочь студентам-пилотам подготовиться к различным условиям, повысив их адаптивность и навыки.
Летная подготовка также представляет собой серьёзную финансовую проблему для студентов-пилотов, особенно для тех, кому требуется дополнительное время для совершенствования своих лётных навыков. FSTD предлагают экономически выгодную альтернативу реальным самолётам, позволяя проводить длительные тренировки по более низкой почасовой ставке. Такая доступность позволяет студентам многократно отрабатывать важные навыки без финансовых затруднений, например, осваивать сложные манёвры, такие как посадка с боковым ветром, перемещаясь непосредственно к финальному заходу на посадку, что повышает эффективность обучения. Снижение затрат на использование FSTD может значительно сократить общие расходы на лётную подготовку, помогая студентам более эффективно продвигаться к получению сертификата пилота. Внедрение FSTD может существенно сократить продолжительность обучения, которое в настоящее время проходят студенты-пилоты, прежде чем они достигнут уровня подготовки, необходимого для прохождения лётных испытаний. В настоящее время студентам-пилотам часто требуется в среднем 65 часов лётного времени, чтобы пройти лётный экзамен на получение сертификата PPL, что значительно превышает установленный законом минимум в 45 часов9,88,89,90,91. Внедряя FSTD в программы обучения, студенты могли бы быстрее достичь мастерства благодаря постоянной практике, немедленной обратной связи и целенаправленному развитию навыков. Такая интеграция упростила бы процесс обучения, сократила бы общее количество необходимых лётных часов и в конечном итоге снизила бы финансовую нагрузку на студентов, ускорив их продвижение к ключевым этапам обучения. Кроме того, лётные школы общего назначения в Канаде часто сталкиваются с нехваткой ресурсов, в том числе самолётов и инфраструктуры8,11. Из-за этого дефицита начинающим пилотам сложно забронировать достаточное количество часов для обучения. Эта проблема усугубляется ограниченным количеством лётных школ, что часто приводит к переполненности расписания и ограниченному доступу к учебным самолётам. В результате пилоты-студенты часто сталкиваются с задержками в получении лицензии, которые иногда растягиваются на несколько лет. Из-за редких возможностей для полётов студентам приходится повторять упражнения, что приводит к неэффективному использованию времени и средств. FSTD предлагают практическое решение для устранения этих проблем, позволяя учащимся сохранять и совершенствовать свои навыки, тем самым предотвращая их снижение, даже если доступ к реальным самолётам ограничен.
Интеграция AR-технологии на основе HMD в канадскую систему подготовки пилотов GA
Регулирующие органы могли бы воспользоваться большим интересом, проявленным участниками исследования, к внедрению технологии дополненной реальности на основе HMD в качестве вспомогательного инструмента обучения в секторе ГА. Однако этот первоначальный энтузиазм следует рассматривать как предварительный, требующий тщательной эмпирической проверки. В будущих исследованиях следует оценить, как обучение с использованием технологии дополненной реальности на основе HMD вписывается в более широкую структуру обучения пилотов ГА и насколько оно эффективно по сравнению с традиционными методами. Первым шагом может стать проведение эмпирических исследований, в ходе которых студенты-пилоты погружаются в смоделированную учебную среду с использованием технологии дополненной реальности на основе HMD. Эти исследования позволяют оценить его применимость, удобство использования и образовательную эффективность, уделяя особое внимание его способности способствовать независимому обучению. Это может включать эксперименты, в ходе которых студенты-пилоты используют AR-устройства на базе HMD для выполнения процедурных задач, таких как предполетные проверки и процедуры в полете, со встроенным инструктивным руководством, чтобы сравнить результаты обучения с результатами традиционных методов под руководством инструктора. После успешной проверки на следующем этапе можно было бы провести пилотное (операционное) тестирование в нескольких лётных школах, чтобы выявить лучшие практики и получить ценные сведения о практических аспектах использования дополненной реальности на основе HMD, в том числе о необходимых корректировках учебной программы, целесообразности проведения самостоятельных занятий под руководством студентов, а также об оптимальном количестве часов обучения с использованием дополненной реальности на основе HMD, необходимых для достижения профессионального уровня. Полученные в этих школах данные могли бы стать основой для принятия более масштабных решений и способствовать формированию учебных программ на основе эмпирических данных. Также необходимо обеспечить соблюдение нормативных требований, чтобы технология дополненной реальности на основе HMD соответствовала всем стандартам и квалификациям в области обучения, включая строгие процессы сертификации для подтверждения того, что технология является признанным учебным инструментом. Наконец, чтобы способствовать широкому внедрению, регулирующим органам рекомендуется рассмотреть такие механизмы поддержки, как субсидии или гранты, которые помогут лётным школам справиться с первоначальными затратами на внедрение технологии дополненной реальности на основе HMD и пересмотр учебных программ.
Парадокс эффективных, но непривлекательных технологий обучения
Хотя эффективность таких технологий обучения, как FSTD и дополненная реальность на основе HMD, имеет решающее значение для их внедрения, восприятие этих инструментов конечными пользователями, такими как инструкторы и студенты-пилоты, не менее важно для их успешной интеграции в программы обучения. Например, несмотря на то, что практические преимущества FSTD с точки зрения экономической эффективности и безопасности подтверждены18,19,20,21,22,23,24, их внедрение в практику подготовки пилотов гражданской авиации в Канаде также зависит от психологических и социальных факторов, влияющих на принятие пользователями. Сопротивление внедрению FSTD-обучения, будь то из-за недостаточной вовлеченности или неспособности осознать долгосрочные преимущества, может препятствовать интеграции, даже если технология явно улучшает результаты обучения. Это создаёт парадокс: метод, доказавший свою эффективность, может оставаться малоиспользуемым, если его основные пользователи воспринимают его негативно6,12,13,31,41,47. Психологические и социальные факторы, такие как когнитивное сопротивление новым инструментам обучения, потребность в постоянной вовлечённости и приверженность устоявшимся нормам, могут играть важную роль в принятии решений о внедрении92,93,94,95. Например, студенты-пилоты, которые считают FSTD менее увлекательными или ненужными, могут отказаться от их использования, что приведёт к неоптимальным результатам. Точно так же инструкторы могут снизить приоритет FSTD, если почувствуют сопротивление со стороны студентов-пилотов, что ещё больше ограничит интеграцию. Чтобы полностью раскрыть потенциал внедряемой технологии, необходимо устранить разрыв между педагогической полезностью и принятием пользователями.
В этом исследовании изучаются эти перцептивные барьеры, чтобы понять, как они влияют на внедрение FSTD и технологий дополненной реальности на основе HMD. Изучив, как воспринимаются эти технологии, мы можем дать рекомендации регулирующим органам и индустрии обучения, чтобы повысить педагогическую эффективность и вовлечённость пользователей. Для решения этой проблемы необходимо сосредоточиться на двух аспектах: повышении полезности FSTD и технологий дополненной реальности, а также создании среды, в которой их ценность будет признана потенциальными пользователями. Такие стратегии, как кампании по повышению осведомленности, постепенное ознакомление и основанные на фактических данных демонстрации преимуществ, могут помочь разрешить этот парадокс и обеспечить более широкое признание в рамках учебных программ. Включение обратной связи как от инструкторов, так и от студентов-пилотов в разработку учебной программы может еще больше повысить воспринимаемую ценность этих технологий. Например, такие функции, как обучение на основе сценариев, геймификация и интерактивные элементы, могут сделать обучение на основе FSTD более увлекательным и понятным. Рассматривая эти психологические и социальные факторы, данное исследование подчеркивает важность сбалансированного подхода пользователей к внедрению технологий. Несмотря на то, что нормативные требования и стратегии, ориентированные на рынок, играют важную роль, учёт человеческого фактора имеет решающее значение для успешной интеграции этих технологий в канадскую пилотную программу обучения пилотов гражданской авиации. Дальнейшие исследования могут углубить понимание этой динамики и предоставить полезную информацию, которая позволит привести потребности и ожидания конечных пользователей в соответствие с доказанными преимуществами обучения на основе FSTD и дополненной реальности.
Ограничения и будущая работа
Использование онлайн-опросов ограничило нашу возможность задавать уточняющие вопросы или получать немедленные разъяснения, что привело к удалению неясных качественных данных во время очистки данных. Кроме того, участники, у которых уже был интерес к технологиям, могли проявлять оптимизм. В будущих исследованиях можно было бы использовать смешанный метод, сочетающий качественные методы, такие как обсуждения в фокус-группах, с количественными опросами, чтобы получить более объективную оценку отзывов участников. Это позволило бы глубже изучить мотивацию участников и устранить потенциальные искажения.
Демонстрация технологий дополненной реальности на основе HMD с помощью видео до начала опроса может повлиять на восприятие участников, формируя мнение, основанное в первую очередь на видеоконтенте. В будущих исследованиях участникам можно было бы разрешить напрямую взаимодействовать с технологиями дополненной реальности. Такое практическое взаимодействие может дать более полное представление о восприятии пользователей и образовательных возможностях технологий дополненной реальности в рамках пилотного обучения.
Исследование позволило получить обширную информацию, но не учитывало уникальные потребности в обучении и его направленность, связанные с различными сертификатами и категориями пилотов в сфере ГА. Пилоты, стремящиеся получить сертификаты разных уровней или конкретные категории, могут предъявлять разные требования к обучению, что может повлиять на их восприятие полезности FSTD и технологий дополненной реальности на основе HMD. Например, пилоты-студенты могут считать эти технологии необходимыми для формирования базовых навыков, в то время как более опытные пилоты могут ценить их способность моделировать и инструктировать по сложным сценариям, которые трудно воспроизвести в реальных условиях полёта. В будущих исследованиях можно будет изучить эти различия, что поможет разработать целевые программы обучения с учётом конкретных потребностей каждой пилотной группы.
Несмотря на то, что исследование даёт многообещающие перспективы для интеграции FSTD и технологий дополненной реальности на основе HMD в процесс обучения пилотов GA, выборка из 197 участников относительно невелика. В эту группу входят 15,3% студентов-пилотов и 84,7% сертифицированных пилотов, что указывает на неравномерное распределение, которое может не в полной мере отражать разнообразие процесса обучения пилотов GA. Следует с осторожностью интерпретировать результаты с точки зрения их более широкой применимости. В будущих исследованиях следует увеличить выборку и обеспечить сбалансированное распределение студентов и лицензированных пилотов. Расширение исследования за счёт привлечения участников из нескольких стран также может дать более чёткое представление о глобальной значимости этих технологий для пилотного обучения пилотов ГА.
Учитывая предварительный исследовательский характер проекта, он был направлен на сбор первоначальных данных о предполагаемой полезности и ценности технологии дополненной реальности на основе FSTD и HMD при обучении пилотов GA, а не на получение окончательных доказательств их технологической эффективности. Следовательно, использовался подход с наблюдением за одной группой, без независимой переменной, такой как группа сравнения или дизайн «до и после». Этот подход закладывает основу для более тщательных будущих исследований. Последующие исследования могли бы уточнить эти результаты, применив более контролируемую методику, которая могла бы включать контрольную группу или использовать лонгитюдный дизайн для подтверждения первоначальных результатов, полученных в ходе этого исследования.
В этом исследовании основное внимание уделяется системе подготовки пилотов ГА в Канаде, а также конкретным возможностям и проблемам в этом контексте. Однако стандарты лётной подготовки для получения лицензии пилота ГА в соответствии с TCCA в целом сопоставимы со стандартами основных органов гражданской авиации, особенно на Западе, хотя конкретные требования и допуски могут различаться17,36,37,38. Таким образом, результаты этого исследования о том, как студенты и лицензированные пилоты гражданской авиации воспринимают использование FSTD для повышения эффективности регулярной и аварийной подготовки, а также потенциал технологии дополненной реальности на основе HMD в качестве вспомогательного инструмента обучения, дополняющего традиционную подготовку в самолёте, и качественные перспективы потенциальных улучшений в методах и технологиях подготовки пилотов, вероятно, актуальны не только для Канады. Эти выводы могут быть полезны для регулирующих органов гражданской авиации и индустрии обучения на Западе. В частности, они могут способствовать более широкому внедрению FSTD без необходимости немедленного вмешательства регулирующих органов, стимулировать изучение технологии дополненной реальности на основе HMD в контексте GA и поддерживать технологические и передовые методы для улучшения обучения GA. Хотя в рамках этого исследования не собирались данные из других стран, сопоставимые стандарты и практики позволяют предположить, что в аналогичных условиях можно ожидать схожих результатов. Дальнейшие исследования могут подтвердить эти выводы, собрав данные из дополнительных регионов, чтобы подтвердить их более широкую применимость.
