探究計算機仿真的船員培訓新模式的創(chuàng )建論文
1創(chuàng )建計算機仿真的船員培訓新模式的迫切性
2010年修訂的《中華人民共和國內河船舶船員適任考試、評估和發(fā)證規則》、2010年修訂的STCW78/10公約馬尼拉修正案以及與之相配套的國內法規都要求有關(guān)航海培訓機構通過(guò)運用科學(xué)規范、公平公正、高效便民的技能培訓模式，使船員在實(shí)踐上真正達到適任要求，從而確保船舶航行的安全。與舊法規相比，STCW公約馬尼拉修正案等最新國內外法規對駕駛人員的動(dòng)手能力與實(shí)踐技能提出了更高的要求。以船舶操縱學(xué)科為例，對于下列項目：船速與載重量等內部因素對操縱性能的影響、風(fēng)流等外部因素對操縱性能的影響、進(jìn)港時(shí)的減速過(guò)程、船舶交通管理區域的船舶操縱、大風(fēng)浪中的船舶操縱、碰撞與擱淺等應急操縱、錨泊作業(yè)以及靠離碼頭操縱等，駕駛人員必須從“仿真培訓或實(shí)踐培訓”中獲取海事主管機關(guān)認可的實(shí)踐能力。[1]2011年6月，中國海事服務(wù)中心受交通運輸部的委托在洛陽(yáng)召開(kāi)船員考核模式改革專(zhuān)家研討會(huì )。與會(huì )者一致認為，現行的船員考核模式對于切實(shí)提高船員理論水平與實(shí)踐技能的要求存在較大距離，必須立即實(shí)施改革。于是該中心決定：從2012年起，逐步推廣基于計算機仿真的多媒體考核方式。由于船員在上崗前必須首先參加海事主管機關(guān)組織的船員適任考試，為了適應將來(lái)新的考核模式，航海教育機構必須著(zhù)手對船員開(kāi)展計算機仿真航海實(shí)踐培訓。
2實(shí)船、模擬器與計算機仿真船員培訓的比較
2.1實(shí)船培訓存在的缺陷
實(shí)船培訓是培養船員專(zhuān)業(yè)技能的最佳方式，它還能培養船員在緊急情況下的應急處置能力和心理素質(zhì)。但問(wèn)題是：（1）實(shí)船培訓面臨著(zhù)安全風(fēng)險大、租船難、成本高和效率低等問(wèn)題；（2）消耗能源并排放污染，不符合節能減排的時(shí)代要求。[2]
2.2模擬器培訓存在的缺陷
雖然模擬器能夠仿真各種典型通航環(huán)境和船舶，從而能確保培訓的質(zhì)量。但問(wèn)題是：（1）硬件配備需要投入巨額資金；（2）模擬器建設涉及知識產(chǎn)權與專(zhuān)利問(wèn)題，軟件與模型各自封閉；（3）模擬器培訓所能容納的船員數量有限，培訓效率低。
2.3計算機仿真培訓的優(yōu)勢
提高船員技能的最佳方法是：讓船員處于與船員實(shí)際工作環(huán)境相似的環(huán)境之下，并設置類(lèi)似實(shí)際工作可能碰到的問(wèn)題，培養船員解決問(wèn)題的能力�；谟嬎銠C仿真船員培訓模式恰能提供水上實(shí)踐的真實(shí)操作環(huán)境，能讓船員獲得與實(shí)際情況幾乎一致的身臨其境的感受，從而有利于培訓的逼真性、針對性；其次，伴隨著(zhù)航�？萍嫉目焖侔l(fā)展，駕駛人員對船舶發(fā)出的指令都將通過(guò)電腦操作來(lái)實(shí)現，而不再是傳統的手工操作方式，因此它代表著(zhù)航海技術(shù)的發(fā)展方向和需求。
3計算機多媒體航海場(chǎng)景的創(chuàng )建
3.1計算機多媒體航海場(chǎng)景的創(chuàng )建思路
采用虛擬現實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)多媒體航海場(chǎng)景：增設二維動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景、三維動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景、（聲響信號的）音頻、視頻、號燈與號型動(dòng)畫(huà)等表現媒體，運用這些媒體制作豐富多彩的實(shí)踐性知識單元，包括“操控船舶”的訓練單元。計算機提供虛擬船舶、電子水道圖、航行環(huán)境等實(shí)景演示，船員通過(guò)鍵盤(pán)鼠標操作場(chǎng)景中的有關(guān)對象，從而實(shí)現人機雙向交互。也可運用計算機通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)參加遠程培訓。[3]以計算機網(wǎng)絡(luò )系統為支撐，創(chuàng )建具有全功能仿真的二維及三維立體可視化軟件系統界面。船員通過(guò)鍵盤(pán)與鼠標操作便可獲得以音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)等多媒體形式呈現的航海場(chǎng)景，尤其可獲得與實(shí)船操控功能幾乎相同的仿真操作機會(huì )（在計算機上“開(kāi)船”），實(shí)現真正意義上計算機仿真船員培訓模式。
3.2平面與立體動(dòng)畫(huà)實(shí)踐場(chǎng)景的設計
�、倨矫鎰�(dòng)畫(huà)實(shí)踐場(chǎng)景設計：例如由計算機動(dòng)畫(huà)表現出船舶在電子海圖上有四種走法，船員憑借已有的知識儲備分析各種走船方法的利弊，點(diǎn)擊鼠標選出正確選項；又如在某一水域的電子海圖上劃出四塊區域，讓船員根據地理地貌物標等特征識別哪一塊是錨地。[4]②立體動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景設計：例如計算機演示動(dòng)畫(huà)（如圖1）“一船橫越另一順航道船前方”，要求船員判斷兩船會(huì )遇時(shí)的避讓行動(dòng)是否正確，并說(shuō)出判斷的依據是什么。③有關(guān)號燈號型動(dòng)畫(huà)的場(chǎng)景設計（如圖1）：點(diǎn)擊電腦上的有關(guān)提示窗口，將顯示號燈與號型圖片，要求船員據此判斷是何種類(lèi)型的船舶，如屏上顯示一個(gè)圓柱形的號型，應該判斷出是“限于吃水的船舶”。
3.3有關(guān)音頻與視頻實(shí)踐場(chǎng)景的設計
音頻：通過(guò)操作電腦屏幕上的按鍵圖標傾聽(tīng)“汽笛”，如”五聲短而急、一長(cháng)一短一長(cháng)一短聲、一長(cháng)聲、三短聲”，按先后順序作出判斷，答案分別是“懷疑與警告你的意圖和行動(dòng)、同意你船追越我船、周?chē)罢堊⒁�、我船正在向后推進(jìn)”。[5]視頻：錄制典型地段視頻，主要用于對船員在主要、重點(diǎn)和險要航段上的培訓，掌握本航段的地貌、水文、氣象特征。如：播放水面開(kāi)闊、兩山對峙的三峽庫區，船員通過(guò)觀(guān)看航段地貌，自然推導出“容易起霧且峽谷風(fēng)大”的氣象特征。錄制典型的通航場(chǎng)景視頻，用于培養船員的航路選擇和操船避讓技能。
4智能化船員培訓效果檢測體系的創(chuàng )建構想
�。�1）現行船員培訓效果檢測體系的局限性現行體系主觀(guān)性較強，不同的教員對同一個(gè)船員的評價(jià)結果存在著(zhù)差異，甚至差異很大。因此在對船員進(jìn)行培訓效果檢測時(shí)，對船員的知識、技能和操作的掌握程度不能進(jìn)行全面和綜合的公正評判[6]（2）創(chuàng )建的技術(shù)路線(xiàn)首先改進(jìn)能模擬人類(lèi)判斷力的計算機軟件，然后讓計算機把船員的操作指令、次數、時(shí)間和效果與機內預先設置的評價(jià)標準相對照，從而自動(dòng)記錄和評分。（3）創(chuàng )建航海智能化專(zhuān)家系統（標準答案）（1）創(chuàng )立航海領(lǐng)域的知識庫、創(chuàng )建能獲取并運用該知識庫的機構；構建符合國家海事局培訓要求的、符合航行規則要求的、符合船員通常做法要求的、符合船舶通航環(huán)境要求的并經(jīng)計算機優(yōu)化了的船舶操作方案的數學(xué)模型，從而得以作出智能化評價(jià)標準；（2）以評價(jià)標準為依據構建數據庫子系統，即具有模仿專(zhuān)家思維功能的航海智能化專(zhuān)家系統。（4）運用智能化模糊綜合評價(jià)技術(shù)在航海實(shí)踐中存在著(zhù)大量的模糊現象，易定性分析而難用量化數據表達，為此應采用模糊數學(xué)集合理論，依據船員培訓時(shí)被計算機錄入的各種表現的優(yōu)劣程度來(lái)確定評價(jià)值。即以最優(yōu)表現為基準值1，稍差的為0.99；各種表現依據欠優(yōu)的程度得到相應的評價(jià)值，從而建立表現與評價(jià)值之間的隸屬度函數綜合評價(jià)模型，進(jìn)而展開(kāi)計算，最后得出船員的培訓成績(jì)。（5）智能化船員培訓效果檢測體系設計：由圖2可見(jiàn)：綜合運用航海智能化專(zhuān)家系統和智能化模糊綜合評價(jià)技術(shù)，把船員實(shí)操步驟及結果與航海智能化專(zhuān)家系統（數據庫子系統）比較，運用智能化模糊綜合評價(jià)技術(shù)得出船員培訓效果的實(shí)際評分。（6）智能化培訓評價(jià)體系典型案例剖析以考題“丹徒水道航路的確定”為例（如圖3），測評船員在江蘇定線(xiàn)制水域的走船技術(shù)。深水航道寬度為500m，兩側界限分別用左側標（黑�。�、右側標（紅�。耸�，在深水航道內設置了上、下行通航分道和分隔帶，分別占航道寬度的五分之二、五分之二、五分之一。計算機根據船員所擺船位的合適程度打分。如果能把船位控制在靠黑浮一側200m寬的分道內的最合適位置，以距黑浮100m處得滿(mǎn)分，99m處得99分，依次類(lèi)推，0m處得0分。
5結論與展望
基于計算機仿真的船員培訓新模式的特點(diǎn)是：建設周期短、針對性強、易于推廣、維護簡(jiǎn)便、多樣化、成本低等明顯優(yōu)勢，但問(wèn)題是，電腦熒屏在視景真實(shí)立體感上有所欠缺。因此，要想使船員培訓具有最佳效果應綜合運用各種模式：即以計算機仿真培訓模式為核心，以模擬器和實(shí)船培訓模式為補充，依據培訓內容選擇最適合的模式，實(shí)施各模式的資源整合，優(yōu)勢互補，從而確保船員培訓的質(zhì)量和效率。
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