航海模擬器教學(xué)效果的有效提升

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(江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 211170)

航海模擬器自20世紀(jì)80年代初用于國內(nèi)航海教育和培訓(xùn)以來，歷經(jīng)30余年的發(fā)展和完善，無論功能完備性還是界面仿真度都幾乎能媲美真實(shí)設(shè)備。模擬器仿真教學(xué)相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)方式而言在經(jīng)濟(jì)性、易操作性等方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。目前，在國內(nèi)航海院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)中，模擬器教學(xué)已經(jīng)成為一種主流的教學(xué)方式。然而，隨著仿真技術(shù)、硬件設(shè)備的飛速發(fā)展，模擬器教學(xué)人員的素質(zhì)和管理能力的欠缺等問題正在凸顯，甚至在一定程度上制約了模擬器設(shè)備的教學(xué)效果。本文將就這一問題進(jìn)行探討，以期提出解決方案，彌補(bǔ)模擬器教學(xué)的不足。

一、國內(nèi)模擬器教學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)狀

1.國內(nèi)模擬器教學(xué)的歷史發(fā)展

自大連海事大學(xué)在20世紀(jì)80年代初引入挪威的雷達(dá)和輪機(jī)模擬器開始，至目前大連海事大學(xué)、上海海事大學(xué)等國內(nèi)知名航海院校自主研發(fā)具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)大型船舶操縱模擬器，歷時(shí)30余年的發(fā)展，國內(nèi)模擬器教學(xué)共經(jīng)歷了三個(gè)階段。

(1)起步階段。從20世紀(jì)80年代初到90年代初，各院校主要從模仿國外航海模擬器入手，研制小型航海模擬器，如VHF、雷達(dá)模擬器等，再根據(jù)這些設(shè)備編制教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、實(shí)訓(xùn)教程等，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代航海模擬器教學(xué)的初步發(fā)展。

(2)發(fā)展階段。從90年代初到90年代末，歷時(shí)10年左右，由于GMDSS系統(tǒng)的全面實(shí)施和STCW78/95公約的生效，模擬器在航海教育和培訓(xùn)方面的優(yōu)勢(shì)開始突顯，各航海院校紛紛著手開展GMDSS模擬器的研制，并同時(shí)進(jìn)行課程開發(fā)和教學(xué)方法的改革，這意味著模擬器教學(xué)的快速發(fā)展時(shí)期已經(jīng)到來。

(3)自主創(chuàng)新階段。自21世紀(jì)開始，伴隨著計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，航海模擬器也迎來了更加繁榮的時(shí)期。在這個(gè)階段，國內(nèi)各大航海院校和技術(shù)公司開發(fā)了很多具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并具備世界先進(jìn)水平的大型船舶操縱模擬器，國內(nèi)航海教育也正式跨入了模擬器教學(xué)時(shí)代。伴隨著先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備的是教學(xué)方式的不斷創(chuàng)新，情景教學(xué)、項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等現(xiàn)代教學(xué)方法和理念在最大化利用現(xiàn)有設(shè)備的同時(shí)極大地提高了教學(xué)效果。

2.國內(nèi)模擬器教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)大部分航海院校已經(jīng)配備了各種航海模擬器設(shè)備，如雷達(dá)和ARPA、GMDSS、積載和系固、大型船舶操縱模擬器等。在這些設(shè)備中部分是通過自行開發(fā)研制的，還有很大一部分是購買自國外或者國內(nèi)廠家。總的來說，航海模擬器設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)了物盡其用，即除了平時(shí)進(jìn)行培訓(xùn)以外，還可以用于海事局考試評(píng)估。部分實(shí)力較強(qiáng)的院校還利用這些模擬器設(shè)備開發(fā)了諸如航道通航論證，海事案例分析，駕駛臺(tái)資源管理等科目，總體上提升了國內(nèi)模擬器開發(fā)研制和實(shí)際利用水平。[1]

二、國內(nèi)航海模擬器教學(xué)存在的問題

1.模擬器設(shè)備受技術(shù)限制存在不足

(1)因建模技術(shù)限制，仿真性不足。模擬器設(shè)備的仿真性能是衡量設(shè)備好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)，而仿真性能又依賴于對(duì)于仿真對(duì)象的完整建模。如構(gòu)建貨船操縱模型時(shí)，要考慮到風(fēng)、流影響，還要考慮自身車、舵的影響甚至淺水效應(yīng)、岸吸、岸推等因素。如果考慮的因素過少，則系統(tǒng)仿真性大打折扣；但是如果加入的因素過多，又會(huì)加重系統(tǒng)的整體負(fù)擔(dān)，造成系統(tǒng)不能流暢運(yùn)行，影響操作人員的直觀感受。

(2)受計(jì)算機(jī)技術(shù)限制，不能靈活模擬各種實(shí)船狀態(tài)。計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)雖已經(jīng)取得長足的發(fā)展，但對(duì)于智能化領(lǐng)域則顯得有些力不從心，與實(shí)船有較大差距，如大型船舶操縱模擬器里的大船模型，其遠(yuǎn)景和近景比例失調(diào)且層次感不強(qiáng)，使操縱人員難以利用視覺瞭望估測(cè)距離。另外在國內(nèi)很多操縱模擬器上，因?yàn)榧夹g(shù)保密等原因，并未開放相應(yīng)端口，因此不能根據(jù)需要靈活加入船舶模型，這也在一定程度上限制了模擬器設(shè)備的普及使用。[2]

(3)受開發(fā)人員專業(yè)限制，部分模擬器設(shè)計(jì)存在缺陷。模擬器設(shè)備的研制一般都是由計(jì)算機(jī)專業(yè)人員完成，這就可能在設(shè)計(jì)制造設(shè)備時(shí)，并未站在航海專業(yè)的角度，因此出現(xiàn)這樣那樣的問題。如GMDSS模擬器，大部分學(xué)生機(jī)是分散在世界各地的，在呼叫某一個(gè)海岸電臺(tái)時(shí)，使用的頻率不可能都相同，而是需要根據(jù)距離遠(yuǎn)近，因地制宜地選擇合適頻率。但某一岸臺(tái)的響應(yīng)能力是有限的，幾十臺(tái)學(xué)生機(jī)同時(shí)呼叫，是不可能都叫通的。但是在模擬器上，可以隨時(shí)呼叫且都收到應(yīng)答，這顯然是與實(shí)際不符。此外還有的模擬器未考慮各種通信設(shè)備的范圍問題，明明已經(jīng)距離幾百海里，卻還可以利用VHF進(jìn)行呼叫，犯了常識(shí)性錯(cuò)誤。

2.模擬器教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)不盡合理

盡管模擬器已經(jīng)投入航海教學(xué)近30年了，但對(duì)于如何更加有效地提高教學(xué)效果的爭議一直不絕于耳。對(duì)于大部分小型模擬器設(shè)備如GMDSS模擬器、雷達(dá)模擬器等，大部分教學(xué)是按照先面板、功能介紹，隨后進(jìn)行具體操作，再利用題目來練習(xí)這樣一個(gè)固定套路。在整個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)很可能忽略了學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)遇到的問題的及時(shí)反饋，使其迷惑和不解逐漸累加，最終評(píng)估時(shí)，也許通過照貓畫虎能完成操作，但是對(duì)于其中的原理根本就沒有理解。這樣造成的結(jié)果就是一旦到船上遇到新的設(shè)備，就很可能會(huì)手足無措甚至難以適任無線電操作員崗位。

此外，在設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)過程中缺乏創(chuàng)新，一些較為先進(jìn)的教學(xué)理念諸如項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、崗位群職責(zé)等不能很好地貫徹和實(shí)施，使學(xué)生在練習(xí)時(shí)比較孤立，并無實(shí)際工作環(huán)境氛圍，這也在一定程度制約了模擬器的教學(xué)效果。

3.模擬器教學(xué)人員水平存在差距

根據(jù)現(xiàn)在國內(nèi)模擬器教學(xué)的現(xiàn)狀，大部分院校正在使用的模擬器設(shè)備并非自行研制，而是購買于國內(nèi)外模擬器廠商，而實(shí)際的教學(xué)人員基本上是本校的航海專業(yè)教師。這些教師的計(jì)算機(jī)軟、硬件水平參差不齊，因此對(duì)于設(shè)備的使用、維護(hù)和保養(yǎng)的掌握也勢(shì)必不同。在經(jīng)過短期培訓(xùn)后就擔(dān)任模擬器教練員，可能對(duì)于某些功能、注意事項(xiàng)等并不能完全理解，而設(shè)備一旦出現(xiàn)故障也不能及時(shí)處理，這樣也就不能很好地履行教練員的職責(zé)，從而使教學(xué)質(zhì)量大打折扣。

三、有效提高模擬器教學(xué)效果的建議

在國內(nèi)航海類院校中，絕大部分模擬器教學(xué)人員既是教練員又是評(píng)估員，如何將這兩個(gè)角色扮演好，從而讓學(xué)生既具備相應(yīng)能力又能獲得合格/適任證書，是每一位模擬器教學(xué)人員都要思索的問題。目前，要想提高模擬器教學(xué)效果，必須從三個(gè)方面入手，即改進(jìn)航海模擬器設(shè)備、科學(xué)設(shè)計(jì)模擬器教學(xué)環(huán)節(jié)、有效提高模擬器教學(xué)人員水平。

1.研制更符合要求的模擬器設(shè)備

在模擬器設(shè)計(jì)之初，要引入具備較強(qiáng)航海理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員參與模擬器的研發(fā)，并站在專業(yè)角度對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，再將結(jié)果進(jìn)行反饋，這樣對(duì)模擬器的仿真性和實(shí)用性都大有裨益。在研制過程中，有專業(yè)人員作為顧問參與功能構(gòu)建并提供建議，開發(fā)人員在研制模擬器設(shè)備時(shí)就更有針對(duì)性，并能有效避免一些常識(shí)性錯(cuò)誤，使模擬器設(shè)備更加貼近實(shí)際，更好地為教學(xué)和科研所用。

2.科學(xué)設(shè)計(jì)模擬器教學(xué)程序

優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，使模擬器設(shè)備教學(xué)更加貼近實(shí)際。模擬器的優(yōu)勢(shì)是經(jīng)濟(jì)、安全、高效，要充分利用模擬器設(shè)備的這些特點(diǎn)，進(jìn)行大膽改革，將海上航行時(shí)可能遇到的各種情況作盡可能全面的仿真。

以GMDSS模擬器設(shè)備操作為例，首先利用項(xiàng)目引領(lǐng)，將教學(xué)任務(wù)進(jìn)行模塊化有機(jī)分割，如操作過程中可將整個(gè)設(shè)備操作分為衛(wèi)星通信系統(tǒng)、地面通信系統(tǒng)、海上安全信息播發(fā)系統(tǒng)和定位尋位系統(tǒng)等。再利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建符合海上實(shí)際的通信場景，依托局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與教練站的語音、電傳等通信，最后由教學(xué)人員和學(xué)生一起對(duì)該項(xiàng)任務(wù)的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，形成反饋意見并進(jìn)行記錄。這樣就將整個(gè)工作場景貫穿始終，使學(xué)生感受到實(shí)船上進(jìn)行相關(guān)通信的氛圍，從而有利于適任能力的培養(yǎng)。

3.加強(qiáng)模擬器教學(xué)人員隊(duì)伍建設(shè)

根據(jù)STCW公約馬尼拉修正案 A-I/6.4.1-2節(jié)部分要求，模擬器教學(xué)已作為部分培訓(xùn)項(xiàng)目的強(qiáng)制教學(xué)手段，而根據(jù)IMO示范課程A6.09(訓(xùn)練模擬器教學(xué)人員和評(píng)估員示范課程)教學(xué)人員的水平和業(yè)務(wù)素質(zhì)直接決定了模擬器教學(xué)質(zhì)量的好壞。

一是提高模擬器教學(xué)人員準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。模擬器教學(xué)人員首先應(yīng)有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)并對(duì)IMO相關(guān)規(guī)則有一個(gè)基本掌握，并應(yīng)符合STCW公約馬尼拉修正案 A-I/6.4.1-2對(duì)于教學(xué)人員的要求，此外還應(yīng)具備一定的海上實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這樣在教學(xué)過程中教師可以結(jié)合自身船上實(shí)踐將一些知識(shí)和技能融會(huì)貫通；而學(xué)生接收的不僅僅是枯燥的理論知識(shí)，還包含了教師的經(jīng)驗(yàn)和智慧，培訓(xùn)效果自然會(huì)得到有效提高。

二是科學(xué)配備模擬器教學(xué)人員。每一門模擬器課程的實(shí)施至少需要2名經(jīng)驗(yàn)豐富的教學(xué)人員。其中作為主教練的教員應(yīng)當(dāng)在航海模擬器教學(xué)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；同組的另一個(gè)人應(yīng)當(dāng)善于發(fā)現(xiàn)培訓(xùn)過程中存在的問題和不足，并尋求解決方案。當(dāng)有設(shè)備故障或者運(yùn)行不正常時(shí)，主教練應(yīng)當(dāng)能利用自身經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)來使系統(tǒng)重新運(yùn)行。這樣即使在培訓(xùn)過程中出現(xiàn)問題，也能及時(shí)得到解決，避免影響教學(xué)進(jìn)程。

三是提高模擬器教學(xué)人員的管理意識(shí)。根據(jù)IMOA6.09示范課程建議，模擬器教學(xué)人員應(yīng)擔(dān)當(dāng)多種角色。首先是專任教師，帶領(lǐng)學(xué)生入門，也是整個(gè)教學(xué)過程中的管理者，還是最終判斷學(xué)生是否合格的評(píng)估員[3]。這就要求教學(xué)人員在掌握豐富的知識(shí)和操作技能的同時(shí)，也要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的有效管理，并組織好教學(xué)現(xiàn)場，規(guī)范學(xué)生的言行，同時(shí)注意將良好的航海職業(yè)道德和專業(yè)素養(yǎng)潛移默化地傳遞給學(xué)生；而學(xué)生在收獲了知識(shí)的同時(shí)更收獲了寶貴的精神財(cái)富，這對(duì)其將來的成長和發(fā)展是非常有利的。

四是提高模擬器教學(xué)人員自身業(yè)務(wù)水平。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的進(jìn)步，模擬器設(shè)備也在迅猛發(fā)展，同時(shí)，IMO和中國海事局對(duì)于模擬器設(shè)備的評(píng)估和訓(xùn)練要求也在不斷變化，這就要求教學(xué)人員要不斷學(xué)習(xí)，跟上技術(shù)進(jìn)步潮流和規(guī)則的變化。模擬器教學(xué)人員應(yīng)在立足教學(xué)的同時(shí)，刻苦鉆研技術(shù)，還可通過參加國內(nèi)外舉辦的模擬器師資培訓(xùn)或研討會(huì)進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，提高自身模擬器使用、維護(hù)等技術(shù)水平。

教學(xué)人員應(yīng)特別注意教學(xué)方法的使用，不同的方法得到的效果可能有天壤之別。因此，在教學(xué)過程中要運(yùn)用一定的技巧，從學(xué)生的心理狀態(tài)、認(rèn)知規(guī)律等出發(fā)，做好教學(xué)方法設(shè)計(jì)，并應(yīng)組織相關(guān)教學(xué)人員進(jìn)行教學(xué)研討，再根據(jù)學(xué)生評(píng)估考試的反饋對(duì)教學(xué)方式、方法等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

四、結(jié) 語

航海模擬器教學(xué)在航海教育方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，培訓(xùn)機(jī)構(gòu)應(yīng)關(guān)注設(shè)備技術(shù)、教學(xué)程序、教學(xué)人員等方面研究和提升，從而更加有效地利用這個(gè)優(yōu)勢(shì)來提高船員培訓(xùn)整體效果，進(jìn)而使培養(yǎng)出的船員更加具有競爭力，這在船員市場相對(duì)飽和的今天更加具有現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 李 軍. 航海模擬器在我國的發(fā)展及存在的問題[J].航海教育研究,2010(4):43-45.

[2] 金一丞,尹 勇. 公約、技術(shù)與航海模擬器的發(fā)展[J].中國航海,2010(1):1-6.

[3] International Maritime Organization. VALIDATION OF MODEL TRAINING COURSES, STW43 /3/4[R]. London:IMO,2012.