虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)技術(shù)是近幾年來(lái)流行起來(lái)的新型信息共享模式，其主要通過(guò)全方位場(chǎng)景的視覺(jué)模擬與傳感技術(shù)的應(yīng)用，促使觀看者通過(guò)體感“交互”達(dá)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(duì)特定教育領(lǐng)域的延伸更讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程訓(xùn)練的可能性。本文將通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)技術(shù)；船員培訓(xùn)；教育變革

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

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

近年來(lái)基于傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革風(fēng)潮，虛擬現(xiàn)實(shí)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(jì)組合的便利性受到越來(lái)越多的關(guān)注。其中船舶工程相關(guān)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)很好的解決了體系駁雜的問(wèn)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(shí)的同時(shí)兼顧，但其中因?yàn)榇霸O(shè)備的混亂也讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的推廣有了一些問(wèn)題。例如在綜合制作虛擬現(xiàn)實(shí)圖像模型的時(shí)候面臨著空間布置緊密和視景雜亂的影響，導(dǎo)致輪機(jī)內(nèi)部方面的影響至今都沒(méi)有很好的解決方案，只能通過(guò)數(shù)據(jù)和參數(shù)來(lái)告知學(xué)員學(xué)習(xí)，針對(duì)實(shí)際操作和機(jī)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(jí)船員訓(xùn)練與評(píng)估的船舶輪機(jī)設(shè)備大多是基于實(shí)體設(shè)備進(jìn)行教學(xué)，部分采用了軟、硬件組合的混合式輪機(jī)模擬器進(jìn)行培訓(xùn)和評(píng)估。在國(guó)外，船員的實(shí)訓(xùn)與評(píng)估主要采用輪機(jī)模擬器等仿真設(shè)備進(jìn)行培訓(xùn)，一般這些仿真設(shè)備采用軟硬件水平較高，價(jià)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(kuò)展帶來(lái)很大難度，嚴(yán)重影響了船員的培訓(xùn)質(zhì)量。同時(shí)這些仿真設(shè)備的維修費(fèi)用極高，故而因?yàn)樯鲜霾蛔闶沟眠@些先進(jìn)培訓(xùn)設(shè)備在國(guó)內(nèi)船員的培訓(xùn)中應(yīng)用較少。

而國(guó)內(nèi)具有代表性、應(yīng)用于船員輪機(jī)實(shí)訓(xùn)和評(píng)估的設(shè)備，對(duì)船舶輪機(jī)設(shè)備的拆裝而言，采用實(shí)體設(shè)備，評(píng)估考核的方式則采用評(píng)估人員的現(xiàn)場(chǎng)式評(píng)估，這種評(píng)估方式存在主觀性強(qiáng)且公正性偏差的缺點(diǎn)。而應(yīng)用船舶輪機(jī)設(shè)備的操作訓(xùn)練主要采用軟、硬件組合的混合式輪機(jī)模擬器。這種傳統(tǒng)的船舶輪機(jī)模擬器在訓(xùn)練和評(píng)估中同樣存在著不少缺點(diǎn)。

（1）投資大，占地面積大，運(yùn)行成本高。

（2）可擴(kuò)展功能較為薄弱，二次開發(fā)稍顯不足，維護(hù)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(diǎn)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(píng)估主觀性強(qiáng)，客觀性評(píng)判差，影響評(píng)估的公平性。

信息時(shí)代的發(fā)展讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走入了如今的社會(huì)當(dāng)中，經(jīng)過(guò)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(shí)技術(shù)與動(dòng)態(tài)仿真運(yùn)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(shí)根據(jù)場(chǎng)景的顯示模擬將操作與考核評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行深化，由信息的交互功能將船舶艙內(nèi)的場(chǎng)景進(jìn)行有效數(shù)據(jù)傳輸，經(jīng)由主觀與教育部門的測(cè)試和學(xué)員聯(lián)系滿足了基本需求同時(shí)，更在經(jīng)濟(jì)實(shí)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(dá)到船員教育的基本目的。

2 針對(duì)船舶電站的模擬影響

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

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在船員教育培訓(xùn)中的意義

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)今社會(huì)有十分廣泛的前景，同時(shí)針對(duì)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(chǎng)景內(nèi)容更加完善自身的知識(shí)體系，豐富并深化對(duì)于船舶知識(shí)的理解統(tǒng)籌。另一方面也方便了在線聯(lián)系與考核評(píng)估的公正公開性，從更加客觀的角度去評(píng)判結(jié)果的對(duì)錯(cuò)，相較于國(guó)外實(shí)體機(jī)械的操作更加符合我國(guó)船舶領(lǐng)域教學(xué)的實(shí)情，并滿足了場(chǎng)景與類別的限制，充分調(diào)動(dòng)了船員對(duì)于學(xué)習(xí)的積極性。

與此同時(shí)，學(xué)員通過(guò)局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)可以獨(dú)立進(jìn)行場(chǎng)景模式的練習(xí)，無(wú)需在導(dǎo)師的引導(dǎo)下進(jìn)行短暫時(shí)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(shì)，將考核與操作真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，每考核一項(xiàng)便能夠通過(guò)確切的數(shù)據(jù)記載來(lái)判斷學(xué)員錯(cuò)誤的次數(shù)與類型，方便導(dǎo)員進(jìn)行更加具有針對(duì)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(kù)中方便學(xué)員的查閱。

此外，依據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)據(jù)管理上的優(yōu)勢(shì)，在系統(tǒng)考核途中可實(shí)現(xiàn)學(xué)生與監(jiān)考評(píng)閱人員的項(xiàng)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(shí)現(xiàn)完全動(dòng)態(tài)化與安全化的儲(chǔ)存管理措施。

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

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(wú)故障，并在此基礎(chǔ)進(jìn)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(huì)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(jìn)的仿真技術(shù)與圖像處理技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中去，通過(guò)特定的場(chǎng)景模擬更方便了教學(xué)的考察與評(píng)估工作的進(jìn)行。

4.4 學(xué)員具備數(shù)據(jù)端口，可以無(wú)限次數(shù)進(jìn)入嘗盡練習(xí)，滿足了操作強(qiáng)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(shí)對(duì)評(píng)估工作更加具備公平性和客觀性。

5 結(jié)束語(yǔ)

信息時(shí)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(jī)艙操作進(jìn)行動(dòng)態(tài)教學(xué)模式恰恰滿足了當(dāng)前學(xué)員對(duì)于實(shí)戰(zhàn)與知識(shí)融合的需求，著不單單是對(duì)于教育體系的重大變革，更是未來(lái)教育模式的發(fā)展趨勢(shì)。

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作者簡(jiǎn)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