自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)在船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

王巖，單浩明

(大連海事大學(xué) 航海訓(xùn)練與研究中心，遼寧 大連　116026)

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自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)在船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

王巖，單浩明

(大連海事大學(xué) 航海訓(xùn)練與研究中心，遼寧 大連116026)

摘要：概述現(xiàn)有的航海類(lèi)本科船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估模式現(xiàn)狀及不足，以自由降落救生艇實(shí)訓(xùn)教學(xué)為例，闡述自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)在船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，以期降低學(xué)生和教師在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的危險(xiǎn)系數(shù)，增強(qiáng)教學(xué)效果，彌補(bǔ)目前實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估的不足。

關(guān)鍵詞：STCW公約；實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估；自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)；船員培養(yǎng)

一、引言

STCW公約馬尼拉修正案已于2012年1月1日起正式生效，《中華人民共和國(guó)海船船員適任考試和發(fā)證規(guī)則》(交通運(yùn)輸部2011年12號(hào)令)和《中華人民共和國(guó)海船船員培訓(xùn)合格證簽發(fā)管理辦法》也于2012年3月1日開(kāi)始實(shí)施。這一系列涵蓋適任考試大綱、評(píng)估培訓(xùn)綱要和規(guī)范的法規(guī)的出臺(tái)，對(duì)我國(guó)航海教育提出了更規(guī)范和更高的要求。STCW公約附則中前瞻性地在適任評(píng)估方法上提到了“認(rèn)可的模擬器培訓(xùn)”，并給出評(píng)價(jià)適任的標(biāo)準(zhǔn)。修正案第B-I/6節(jié)關(guān)于培訓(xùn)和評(píng)估的指導(dǎo)、遠(yuǎn)程教學(xué)和電子教學(xué)中也給出了指導(dǎo)性的規(guī)定：締約國(guó)可允許依據(jù)A-I/6節(jié)和如下指導(dǎo)中規(guī)定的培訓(xùn)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，采取遠(yuǎn)程教學(xué)和電子教學(xué)方式對(duì)船員進(jìn)行培訓(xùn)。

結(jié)合公約相關(guān)要求和實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)有的培訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估模式基礎(chǔ)上，積極尋找一種新的船員培訓(xùn)方法勢(shì)在必行。隨著E-Learning的發(fā)展，自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越成熟，如船員培訓(xùn)中的ECDIS、駕駛臺(tái)資源管理、輪機(jī)模擬器(智能評(píng)估系統(tǒng))等教學(xué)項(xiàng)目目前已得到廣泛應(yīng)用。但在國(guó)內(nèi)，自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)在船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估中的應(yīng)用尚屬空白。本文針對(duì)現(xiàn)有的船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估中存在的不足，以精通救生艇筏和救助艇實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目4自由降落式救生艇實(shí)操教學(xué)和評(píng)估為例，引入自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)，以期增強(qiáng)教學(xué)效果，彌補(bǔ)當(dāng)前教學(xué)的不足。

二、現(xiàn)行航海類(lèi)本科船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估模式

根據(jù)STCW公約馬尼拉修正案、《中華人民共和國(guó)海船船員適任考試、評(píng)估和發(fā)證規(guī)則》、《STCW公約馬尼拉修正案過(guò)渡規(guī)定實(shí)施辦法》(海船員〔2012〕172號(hào))和《海船船員培訓(xùn)合格證評(píng)估規(guī)范》等要求，本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，參照國(guó)內(nèi)其他院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教學(xué)和評(píng)估情況，對(duì)現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估進(jìn)行歸納和梳理。

航海類(lèi)本科學(xué)生進(jìn)行船員合格證培訓(xùn)包括Z01基本安全培訓(xùn)、Z02精通救生艇筏和救助艇、Z04高級(jí)消防、Z05精通急救4門(mén)，其中Z01基本安全培訓(xùn)中又包含個(gè)人求生、防火與滅火、基本急救、個(gè)人安全與社會(huì)責(zé)任4門(mén)課程，每門(mén)課程中包含理論課和多個(gè)實(shí)操課。以下以Z02精通救生艇筏和救助艇中的實(shí)訓(xùn)課為例進(jìn)行闡述，其他幾門(mén)課程情況類(lèi)似。

1．Z02精通救生艇筏和救助艇實(shí)訓(xùn)教學(xué)情況

大連海事大學(xué)航海類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生每個(gè)班級(jí)約32人，參照國(guó)內(nèi)外的通常做法，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，一般采取分兩組進(jìn)行的教學(xué)方式，具體訓(xùn)練內(nèi)容見(jiàn)表1。由兩位指導(dǎo)教師(降落與回收救生艇操作由3位指導(dǎo)教師)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)示范操作，然后由學(xué)生實(shí)際操作，教師進(jìn)行監(jiān)督、指導(dǎo)，最后結(jié)合學(xué)生實(shí)際操作情況進(jìn)行總結(jié)。

表1　精通救生艇筏和救助艇實(shí)操訓(xùn)練內(nèi)容

2．Z02精通救生艇筏和救助艇評(píng)估情況

根據(jù)海事主管機(jī)關(guān)的要求，一般以小組為單位進(jìn)行實(shí)際操作評(píng)估，每一項(xiàng)目每組時(shí)間不超過(guò)20分鐘。評(píng)估員隨機(jī)抽選班級(jí)一半學(xué)員組成一個(gè)評(píng)估小組進(jìn)行操作，指導(dǎo)教師在現(xiàn)場(chǎng)組織和評(píng)估。評(píng)估員根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每個(gè)參評(píng)學(xué)員進(jìn)行個(gè)人評(píng)定成績(jī)。

三、現(xiàn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估模式的缺陷

航海類(lèi)本科船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估注重的是實(shí)踐操作，目的是培養(yǎng)應(yīng)用型人才。而這些年來(lái)船員因救生艇操作不當(dāng)而引起傷亡的事故時(shí)有發(fā)生，甚至有專(zhuān)業(yè)教學(xué)機(jī)構(gòu)2014年也發(fā)生了救生艇墜落砸中6名學(xué)生致1人死亡、兩人重傷的惡性事故。因此，實(shí)訓(xùn)教學(xué)更應(yīng)重視的是培訓(xùn)效果和實(shí)際應(yīng)用以及學(xué)生能力的培養(yǎng)，但現(xiàn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估模式存在一定的缺陷。

1．培訓(xùn)時(shí)間短，指導(dǎo)教師工作壓力大

精通救生艇筏和救助艇實(shí)訓(xùn)教學(xué)共16學(xué)時(shí)，5項(xiàng)內(nèi)容，內(nèi)容覆蓋面較廣，科目繁雜，學(xué)時(shí)較短。每一項(xiàng)內(nèi)容由指導(dǎo)教師現(xiàn)場(chǎng)授課、演示，由學(xué)生操作，在實(shí)際教學(xué)中只有約50%的學(xué)生每一個(gè)項(xiàng)目都能實(shí)際操作。由于學(xué)生動(dòng)手訓(xùn)練時(shí)間嚴(yán)重不足，導(dǎo)致實(shí)際操作的熟練度不夠，隨著時(shí)間的推移遺忘較嚴(yán)重，教學(xué)效果不理想。另外，由于教學(xué)內(nèi)容較多，教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)空間狹窄，海上實(shí)操訓(xùn)練對(duì)學(xué)生和教師自身安全的要求較高，無(wú)形中增加了教師的工作壓力，極易導(dǎo)致心理和身體疲勞，影響教學(xué)效果。

2．危險(xiǎn)性大，部分科目無(wú)法按教學(xué)大綱實(shí)施

如項(xiàng)目3全封閉艇操縱。由于該艇重心較高，在進(jìn)行旋回訓(xùn)練中極易發(fā)生橫傾，增加了教學(xué)危險(xiǎn)隱患。另外，學(xué)生坐在艇內(nèi)，只能由一人進(jìn)行操作，其他學(xué)生無(wú)法體驗(yàn)和觀看，教學(xué)效果不好。

對(duì)于項(xiàng)目4.2 自由降落救生艇的收放操作，SOLAS公約第Ⅲ章19.3.3.4款有明確的要求：應(yīng)定期對(duì)自由降落式救生艇進(jìn)行模擬降放試驗(yàn)和自由降落降放操作。為保證演習(xí)中的船員和設(shè)備的安全，應(yīng)對(duì)船員進(jìn)行相應(yīng)的操作培訓(xùn)，使每個(gè)船員熟悉模擬降放試驗(yàn)和自由降落降放操作；當(dāng)自由降落降放不可行時(shí)，允許不做自由降落降放，應(yīng)使用專(zhuān)用吊將救生艇降放水中，但6個(gè)月內(nèi)至少有一次乘載指派的操作船員做自由降落降放，并在水面操縱。由于自由降落救生艇操作要求高，過(guò)程較復(fù)雜，進(jìn)入艇內(nèi)人員要隨艇從十幾米高處滑落入水，整個(gè)降放過(guò)程受天氣和海況、港池等外界條件等多方面限制，因此存在很大的危險(xiǎn)隱患，目前全國(guó)航海院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)一般采取現(xiàn)場(chǎng)理論實(shí)物講解和多媒體教學(xué)形式來(lái)完成授課，無(wú)法保證每個(gè)班級(jí)每個(gè)學(xué)生得到應(yīng)有的訓(xùn)練，更不能熟練操作，也為日后實(shí)際上船工作埋下安全隱患。

3．設(shè)備損耗嚴(yán)重，投入成本較高

“1974國(guó)際海上人命公約”(SOLAS公約,1974)第Ⅲ章B部分第1節(jié)20中對(duì)于客船、貨船上救生設(shè)備使用狀態(tài)、維修保養(yǎng)提出明確的要求。為了使救生艇處于隨時(shí)可用狀態(tài)，保證學(xué)生上課安全，學(xué)校投入了大量的人力、物力。由于每年航海本科專(zhuān)業(yè)約有40個(gè)班級(jí)，繼續(xù)教育學(xué)院高峰時(shí)達(dá)到40個(gè)班級(jí)，再加上社會(huì)培訓(xùn)，設(shè)備使用率高，從而導(dǎo)致救生艇損耗嚴(yán)重，投入成本居高不下，同時(shí)也增加了安全隱患。

四、自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)在船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

STCW公約馬尼拉修正案第A-I/12節(jié)，對(duì)用于培訓(xùn)的模擬器一般性能標(biāo)準(zhǔn)提出了要求：能夠模擬船上有關(guān)設(shè)備的操作性能，達(dá)到合乎培訓(xùn)目標(biāo)的物理真實(shí)水平，并包括這種設(shè)備的性能、局限性和可能產(chǎn)生的誤差；具有足夠的行為真實(shí)性，使受培訓(xùn)者能夠獲得合乎培訓(xùn)目標(biāo)的技能；提供一個(gè)可控制的操作環(huán)境，并能生成各種情況，其中可包括與培訓(xùn)目標(biāo)有關(guān)的緊急、危險(xiǎn)或異常的情況。[1]鑒于現(xiàn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估模式的缺陷和上述公約提到的性能標(biāo)準(zhǔn)要求，本文結(jié)合其他自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)的應(yīng)用和研究，以自由降落救生艇實(shí)訓(xùn)教學(xué)為例，將自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)引入現(xiàn)有的船員合格證實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估程序中，以減輕指導(dǎo)教師的工作壓力，彌補(bǔ)現(xiàn)行教學(xué)的不足，降低實(shí)訓(xùn)教學(xué)的危險(xiǎn)系數(shù)，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

1．框架設(shè)計(jì)

自由降落救生艇操作自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)主要以《海船船員培訓(xùn)合格證評(píng)估規(guī)范》為標(biāo)準(zhǔn)，分為救生艇釋放、回收和救生艇啟動(dòng)、航行操縱兩大模塊。在這兩大模塊中建立層次分明的多元化評(píng)價(jià)體系，在實(shí)施自動(dòng)評(píng)估的過(guò)程中，設(shè)置具體環(huán)節(jié)的檢驗(yàn)、報(bào)警和評(píng)分機(jī)制。

2．設(shè)計(jì)原則

要求操作簡(jiǎn)便、易于學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)三維透視圖像使學(xué)生有臨場(chǎng)感，操縱有真實(shí)感，并能根據(jù)學(xué)生操作結(jié)果(如關(guān)鍵性操作要領(lǐng)、其他細(xì)節(jié)要素判定)進(jìn)行綜合評(píng)判，每一次操作錯(cuò)誤或偏差均能夠被機(jī)器檢測(cè)到并顯示或隱藏，便于在日常練習(xí)中及時(shí)改正。操作完畢，該系統(tǒng)可根據(jù)教師設(shè)定的參數(shù)計(jì)算出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意模塊的可擴(kuò)展性，便于日后可根據(jù)公約的變化進(jìn)行適時(shí)調(diào)整。

3．實(shí)訓(xùn)模擬器

(1)實(shí)訓(xùn)模擬器硬件設(shè)計(jì)

國(guó)外對(duì)航海領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)仿真研究始于20世紀(jì)60年代末, 到90年代已發(fā)展成熟，比較著名的生產(chǎn)廠家有挪威的KMSS公司、英國(guó)的Transas公司、德國(guó)的STN公司等。而該項(xiàng)研究在我國(guó)起步較晚，具有代表性的研制單位有大連海事大學(xué)、上海海事大學(xué)、武漢理工大學(xué)等。自由降落救生艇實(shí)訓(xùn)教學(xué)自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)可參照現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外航海類(lèi)模擬器進(jìn)行構(gòu)建，主要包含系統(tǒng)仿真工作平臺(tái)、服務(wù)器、相關(guān)控制臺(tái)、配電盤(pán)和星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是系統(tǒng)仿真工作平臺(tái)，主要包括救生艇內(nèi)部仿真平臺(tái)、釋放和回收控制平臺(tái)、關(guān)鍵性操作設(shè)備控制平臺(tái)、水上操縱控制平臺(tái)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意各個(gè)平臺(tái)既應(yīng)相互獨(dú)立又能有效銜接，使各平臺(tái)間能夠有機(jī)地結(jié)合在一起。

(2)實(shí)訓(xùn)模擬器軟件設(shè)計(jì)

實(shí)訓(xùn)模擬器的核心是軟環(huán)境的設(shè)計(jì)，主要包括環(huán)境(重點(diǎn)是風(fēng)、流、船速)設(shè)計(jì)、救生艇外部設(shè)備設(shè)計(jì)、救生艇內(nèi)部設(shè)計(jì)、救生艇釋放和回收動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、救生艇啟動(dòng)和航行操縱系統(tǒng)，以及自動(dòng)評(píng)估和演示系統(tǒng)。通過(guò)上述的合理設(shè)計(jì)，能夠?qū)壬У慕捣怒h(huán)境、救生艇的釋放和回收的關(guān)鍵性操作、入水過(guò)程，救生艇啟動(dòng)和海上操縱時(shí)機(jī)和要點(diǎn)、整個(gè)操作過(guò)程中學(xué)生需要的注意事項(xiàng)以及正確規(guī)范的操作程序，都能一一進(jìn)行演示和檢驗(yàn)，并可根據(jù)設(shè)計(jì)的參數(shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)估和測(cè)評(píng)。使用過(guò)程中，學(xué)生的錯(cuò)誤操作將被顯示并做出判定，最后自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。根據(jù)海船船員培訓(xùn)合格證評(píng)估規(guī)范要求，結(jié)合多年實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，本文著重對(duì)自由降落救生艇釋放、回收、啟動(dòng)和航行操縱兩大模塊的主要評(píng)估參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳見(jiàn)表2、表3。

表2　自由降落救生艇釋放和回收的評(píng)估參數(shù)設(shè)計(jì)

表3　自由降落救生艇啟動(dòng)和航行操縱的評(píng)估參數(shù)設(shè)計(jì)

4．實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用案例

以航海類(lèi)本科學(xué)生自由降落救生艇啟動(dòng)和航行操縱實(shí)訓(xùn)教學(xué)(見(jiàn)表4)為例，解析自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)在實(shí)際教學(xué)和評(píng)估中的應(yīng)用。

表4　自由降落救生艇啟動(dòng)和航行操縱實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估內(nèi)容

根據(jù)海船船員培訓(xùn)合格證評(píng)估規(guī)范和本科培訓(xùn)合格證教學(xué)大綱要求，教師設(shè)定相關(guān)參數(shù)，開(kāi)啟全程監(jiān)控和記錄，先由教師進(jìn)行講解和示范，然后由學(xué)生操作。系統(tǒng)在整個(gè)教學(xué)中對(duì)學(xué)生操作進(jìn)行顯示和評(píng)判，對(duì)錯(cuò)誤的操作進(jìn)行報(bào)警和演示。在整個(gè)教學(xué)和學(xué)生操作過(guò)程中，教師可以有針對(duì)性地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，從而避免盲目性，大大提高教學(xué)質(zhì)量。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著仿真技術(shù)的快速發(fā)展，智能評(píng)估系統(tǒng)的研究不但具有很大的技術(shù)價(jià)值，而且擁有相當(dāng)大的應(yīng)用前景。目前，自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)在海員培訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)越突出，使用自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)和評(píng)估，不僅提高了效率和公正性，而且節(jié)省了人力以及大量經(jīng)費(fèi)。當(dāng)然，自動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)的應(yīng)用必須與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，才能使其更好地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，最終成為實(shí)訓(xùn)教學(xué)中不可缺少的重要培訓(xùn)手段。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張國(guó)慶，張顯庫(kù)，金一丞.液化天然氣船液貨裝卸模擬器的綜述[J].中國(guó)航海,2012(1):41-46.

[2] 丁鑫,葉曉華.船舶輔鍋爐模擬器發(fā)展探討[J].科技資訊,2012(32):63.

[3] 聶偉,巫影,夏極.船舶動(dòng)力系統(tǒng)模擬器自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].船海工程,2010,39(4):84-87.

[4] 黃加亮,陳景鋒,蔡振雄.基于“適任評(píng)估”的輪機(jī)模擬器實(shí)操教學(xué)研究[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào):教育科學(xué)版,2008,4(2):73-77.

[5] 包國(guó)江.基于航海模擬器的船舶操縱評(píng)估系統(tǒng)的研究[D].大連:大連海事大學(xué),2008.

[6] 戚發(fā)勇,李琳,劉書(shū)平.船員合格證培訓(xùn)實(shí)操指南[M].大連:大連海事大學(xué)出版社,2014.

中圖分類(lèi)號(hào)：U676.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-8724(2016)01-0083-04

作者簡(jiǎn)介：王 巖(1971-)，男，實(shí)驗(yàn)師，主要從事航海教育研究。

收稿日期：2015-10-22