虛擬現(xiàn)實技術(shù)引領(lǐng)船員培訓(xùn)模式變革

姚智慧 張飛成 孫康

摘 要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)是近幾年來流行起來的新型信息共享模式，其主要通過全方位場景的視覺模擬與傳感技術(shù)的應(yīng)用，促使觀看者通過體感“交互”達到身臨其境的感受，徹底擺脫了傳統(tǒng)信息傳導(dǎo)枯燥單調(diào)的現(xiàn)狀，對特定教育領(lǐng)域的延伸更讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)了遠(yuǎn)程訓(xùn)練的可能性。本文將通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特性為基礎(chǔ)，論述引入船員培訓(xùn)的可能性，將傳統(tǒng)的教育模式變革，徹底改善當(dāng)前船員培訓(xùn)行業(yè)的尷尬地位。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；船員培訓(xùn)；教育變革

當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)開始有了滲透教育行業(yè)的趨勢，并且通過網(wǎng)絡(luò)被更多的受教育者所接受分享，相對于傳統(tǒng)教育模式的短板，這種新型虛擬現(xiàn)實教育模式更能夠通過身臨其境的感受增強培訓(xùn)的熟練性與直觀性，使得實際操作由不可能變?yōu)榱丝赡?，大大提高了學(xué)生在未就業(yè)前便具備的基本素質(zhì)與經(jīng)驗，為將來的實際操作提供了重要的依據(jù)。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在船員培訓(xùn)中的應(yīng)用

近年來基于傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革風(fēng)潮，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的誕生引領(lǐng)了眾多學(xué)科步入了新的教學(xué)理念之中，并且根據(jù)情境模擬和設(shè)計組合的便利性受到越來越多的關(guān)注。其中船舶工程相關(guān)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)很好的解決了體系駁雜的問題，將不同的學(xué)科統(tǒng)一展現(xiàn)更讓船員在培訓(xùn)中做到知識的同時兼顧，但其中因為船舶設(shè)備的混亂也讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)的推廣有了一些問題。例如在綜合制作虛擬現(xiàn)實圖像模型的時候面臨著空間布置緊密和視景雜亂的影響，導(dǎo)致輪機內(nèi)部方面的影響至今都沒有很好的解決方案，只能通過數(shù)據(jù)和參數(shù)來告知學(xué)員學(xué)習(xí)，針對實際操作和機艙面目仍舊需要學(xué)員自己去摸索。

目前在海員培訓(xùn)領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于高級船員訓(xùn)練與評估的船舶輪機設(shè)備大多是基于實體設(shè)備進行教學(xué)，部分采用了軟、硬件組合的混合式輪機模擬器進行培訓(xùn)和評估。在國外，船員的實訓(xùn)與評估主要采用輪機模擬器等仿真設(shè)備進行培訓(xùn)，一般這些仿真設(shè)備采用軟硬件水平較高，價格也非常昂貴。供應(yīng)商處于技術(shù)保密的緣故，所以給這些設(shè)備功能的擴展帶來很大難度，嚴(yán)重影響了船員的培訓(xùn)質(zhì)量。同時這些仿真設(shè)備的維修費用極高，故而因為上述不足使得這些先進培訓(xùn)設(shè)備在國內(nèi)船員的培訓(xùn)中應(yīng)用較少。

而國內(nèi)具有代表性、應(yīng)用于船員輪機實訓(xùn)和評估的設(shè)備，對船舶輪機設(shè)備的拆裝而言，采用實體設(shè)備，評估考核的方式則采用評估人員的現(xiàn)場式評估，這種評估方式存在主觀性強且公正性偏差的缺點。而應(yīng)用船舶輪機設(shè)備的操作訓(xùn)練主要采用軟、硬件組合的混合式輪機模擬器。這種傳統(tǒng)的船舶輪機模擬器在訓(xùn)練和評估中同樣存在著不少缺點。

（1）投資大，占地面積大，運行成本高。

（2）可擴展功能較為薄弱，二次開發(fā)稍顯不足，維護保養(yǎng)較為麻煩。

（3）工作穩(wěn)定性有待提高，由于安全方面的考慮，模擬故障能力稍顯不足。

（4）訓(xùn)練人員數(shù)量有限，培訓(xùn)地點集中提供了限制，不方便學(xué)員的訓(xùn)練與學(xué)習(xí)。

（5）考核評估主觀性強，客觀性評判差，影響評估的公平性。

信息時代的發(fā)展讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)走入了如今的社會當(dāng)中，經(jīng)過多方磨練已經(jīng)趨于較為成熟的領(lǐng)域。相較于傳統(tǒng)的教育模式，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與動態(tài)仿真運用到傳播操作訓(xùn)練中本身便是教育體制的變革，與此同時根據(jù)場景的顯示模擬將操作與考核評估系統(tǒng)進行深化，由信息的交互功能將船舶艙內(nèi)的場景進行有效數(shù)據(jù)傳輸，經(jīng)由主觀與教育部門的測試和學(xué)員聯(lián)系滿足了基本需求同時，更在經(jīng)濟實用上邁出了重要的一步，從而將訓(xùn)練成果提升至最大化，達到船員教育的基本目的。

2 針對船舶電站的模擬影響

船舶電站虛擬操作和評估系統(tǒng)所設(shè)置的訓(xùn)練項目和訓(xùn)練內(nèi)容主要根據(jù)現(xiàn)有交通運輸?shù)囊?guī)章制度進行修改與整合，其中包括了如下幾個方面：（1）三維場景下船舶配電裝置認(rèn)識和船舶電站管理與維護的訓(xùn)練與評估。實現(xiàn)三維場景下船舶電站及其所屬儀器儀表等部件功能的說明、使用方法的描述、日常維護保養(yǎng)相關(guān)內(nèi)容的要求和應(yīng)急故障問題處理的過程闡述。（2）船舶電站及其自動化裝置的虛擬操作訓(xùn)練與評估，采用交互工具實現(xiàn)虛擬場景下，模擬真實環(huán)境的船舶電站及其自動化裝置的虛擬操作訓(xùn)練與評估工作，在操作過程中設(shè)置船舶電力設(shè)備常見故障問題，學(xué)員通過對話框和實操方式解決故障問題。（3）船用蓄電池的虛擬維護和保養(yǎng)訓(xùn)練評估，采用對話框和人機交互方式，實現(xiàn)三維場景下船用蓄電池的虛擬維護和保養(yǎng)評估工作。學(xué)員聯(lián)系和考核評估過程各種所有操作信息存儲于后臺數(shù)據(jù)庫，評閱老師可根據(jù)授予的權(quán)限進行調(diào)閱學(xué)生操作記錄，并以此作為打分標(biāo)準(zhǔn)進行評估。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在船員教育培訓(xùn)中的意義

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)今社會有十分廣泛的前景，同時針對船舶電站虛擬操作等特殊教學(xué)也具備了其他模式的引導(dǎo)可能性，一方面令學(xué)員可以根據(jù)場景內(nèi)容更加完善自身的知識體系，豐富并深化對于船舶知識的理解統(tǒng)籌。另一方面也方便了在線聯(lián)系與考核評估的公正公開性，從更加客觀的角度去評判結(jié)果的對錯，相較于國外實體機械的操作更加符合我國船舶領(lǐng)域教學(xué)的實情，并滿足了場景與類別的限制，充分調(diào)動了船員對于學(xué)習(xí)的積極性。

與此同時，學(xué)員通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)可以獨立進行場景模式的練習(xí)，無需在導(dǎo)師的引導(dǎo)下進行短暫時間的死記硬背，從而更滿足了學(xué)員綜合素質(zhì)水平的提高，也體現(xiàn)了新型教育體系的變革優(yōu)勢，將考核與操作真正實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，每考核一項便能夠通過確切的數(shù)據(jù)記載來判斷學(xué)員錯誤的次數(shù)與類型，方便導(dǎo)員進行更加具有針對性的指導(dǎo)教學(xué)，并能夠?qū)⒔虒W(xué)成果永久保留在數(shù)據(jù)庫中方便學(xué)員的查閱。

此外，依據(jù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)據(jù)管理上的優(yōu)勢，在系統(tǒng)考核途中可實現(xiàn)學(xué)生與監(jiān)考評閱人員的項目準(zhǔn)確分類，從而將考核數(shù)據(jù)更加系統(tǒng)的管理與更改，實現(xiàn)完全動態(tài)化與安全化的儲存管理措施。

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在船員訓(xùn)練中的優(yōu)勢

4.1 相較于傳統(tǒng)工作模式更加穩(wěn)定，在固有模型與數(shù)據(jù)統(tǒng)籌匯中無故障，并在此基礎(chǔ)進行新的開發(fā)也較為容易。

4.2 開發(fā)成本低，消耗低，并且不會受到教學(xué)空間的限制。

4.3 打開了傳統(tǒng)應(yīng)試教育的先河，將先進的仿真技術(shù)與圖像處理技術(shù)運用到教學(xué)實踐中去，通過特定的場景模擬更方便了教學(xué)的考察與評估工作的進行。

4.4 學(xué)員具備數(shù)據(jù)端口，可以無限次數(shù)進入嘗盡練習(xí)，滿足了操作強度的前提，將技術(shù)的慣性更深的刻印在腦袋里。

4.5 學(xué)員的操作記錄更加方便管理，同時對評估工作更加具備公平性和客觀性。

5 結(jié)束語

信息時代的發(fā)展影響著傳統(tǒng)教育模式的改變，將船舶電站與機艙操作進行動態(tài)教學(xué)模式恰恰滿足了當(dāng)前學(xué)員對于實戰(zhàn)與知識融合的需求，著不單單是對于教育體系的重大變革，更是未來教育模式的發(fā)展趨勢。

參考文獻

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作者簡介：姚智慧，男，大連海洋大學(xué)，講師，從事船員教育與培訓(xùn)研究