基于復雜信息裝備一體化培訓系統構建新思路

肖文，王大帥

（中國電子科技集團公司電子科學研究院，北京 100041）

0 引言

復雜信息裝備一體化保障是我國裝備建設重要的軍事物資，一體化培訓系統的重要性關系著軍事戰爭的勝負。復雜信息裝備是高科技下的產物，裝備復雜且更新換代速度較快。隨著我軍武器裝備建設的快速發展，提高客戶能力，使裝備使用人員盡快形成戰斗力，提高裝備的穩定性，是需要認真研究和實踐的重要課題。

1 構建背景

目前復雜信息裝備一體化保障培訓主要依靠研制單位和最終用戶之間的多級培訓體制，雖然分工明確，但成本過高、效率低下。大量型號的實踐證明，隨著裝備的復雜性越來越高，裝備的更新換代加快，一方面，最終用戶的自訓能力滯后，基礎相對薄弱。另一方面，研制單位承訓能力有限，無法為全體維修人員提供持續的復訓和改裝培訓的訓練機會，供需矛盾突出。

現有的培訓模式和技術手段暴露的主要問題包括：

（1）維修人員眾多，不同的人員由于分工不同，需要不同的技能培訓，現有培訓模式很難滿足用戶的要求；

（2）培訓專家數量有限，受訓學員有限，學員流動大，培訓內容無法保證全面和動態更新，使得整體培訓質量不高；

（3）現有培訓模式受時間，場地，環境的影響較大，不利于對突發事件的快速反應；

（4）部分維修維護訓練需要動實裝、進戰位，帶來了裝備和保障設備的損耗，加大了培訓成本；

（5）教學資源無法共享，重復投資較多；缺少有效的方法途徑去管理和監控學員的學習進度和效果。

雖然復雜信息裝備系統技術性能水平普遍有了較大較快的提升，但與之相適應的綜合保障系統（包括訓練機制、訓練器材、訓練課件等）的發展卻相對滯后，制約了保障能力的協調發展，最終導致新裝備“遲遲形不成”戰斗能力。其中一個重要問題，就是訓練內容及其實現手段缺少統一的標準指導，導致精確性與時效性差。

2 構建目標

建立基于Web的分布式電子培訓環境，支持課堂教學、在線學習、虛擬訓練、網絡視頻教學等多種形式，也可以支持針對裝備培訓資料進行成體系規劃設計，完成交互式多媒體課件的制作，并對需要用于培訓的課件在培訓平臺中進行統一的課件管理、組織課程、發布計劃和培訓統計，對裝備的操作使用指導、培訓學習提供支撐。

3 構建思路

提供培訓素材管理、培訓課件制作、培訓管理、在線學習和測試考核的網絡化培訓系統，用于支持裝備的授課式培訓和在線自主學習。

系統構建由三維素材制作、培訓內容管理系統與培訓管理系統三部分組成，針對制作單位的素材制作工具和培訓內容管理系統，以及針對最終用戶的培訓管理系統，其中，培訓單元的相關工具可采用通用的圖形、動畫、網頁、文檔制作工具。

（1）三維素材制作：支持基于設計模型制作用戶培訓的三維動畫，可直接利用現有三維模型進行技術插圖、三維動畫制作、虛擬仿真素材的制作。

（2）提供支持插圖制作的工具：可根據插圖的需要優化圖形元素、進行零件自動編號、添加熱點等，制作生成2D/3D插圖，并可從Pro/E（Creo）、NX、CATIA、IGES、STEP、VRML等格式的插圖中直接讀取3D模型，以及可對模型進行沿任意軸爆炸、切割、旋轉、翻轉、拷貝、縮放等操作。提供三維技術插圖制作，實現由3D模型直接生成三維拆裝、使用操作的虛擬仿真動畫。并提供中文、英文等國際化支持。三維技術插圖制作的主要過程是將Pro/E、Catia等原始三維模型導入三維制作工具中進行三維處理和動畫制作。最終輸出WRL格式的三維動畫圖和CGM格式的失量圖導入培訓系統的素材庫進行存儲和作為培訓課件素材。

（3）技術指標：支持利用現有三維模型進行技術插圖、三維動畫制作、虛擬仿真素材的制作；支持主流三維設計工具（Catia、Creo、UG NX）或中間格式（IGES、STEP、VRML、U3D）等格式的三維數據導入；支持部組件導入后，提供直觀的部組件分解結構，并自動生成IPD表；支持對三維模型的多層爆炸制作；支持三維模型轉換為CGM格式技術插圖；支持技術插圖的熱點標注和編號；支持對三維模型的爆炸、切割、旋轉、翻轉、縮放、拷貝、刪除等操作；提供制作三維動畫所需的常用拆裝、操作實踐庫，包括視角、移動、旋轉、閃爍、顏色、透明度、隱藏、出現等；支持添加金屬材質、光影、貼圖等效果；支持定義三維動畫的時間序列，可調整播放速度，支持交互式動畫；支持單步觸發交互動畫的熱點定義；制作結果可發布成S1000D數據模塊和SCORM課件包；三維插件支持Windows、安卓操作系統。

（4）培訓內容管理系統：支持管理非結構化培訓素材、培訓單元，制作和發布符合SCORM的培訓課件。培訓內容管理提供了對培訓數據（素材、單元、課件）的統一管理，符合SCORM的課件制作。培訓課件素材是通過文字、圖形、語音、視頻、三維及數字外設等各種形式直觀豐富地展現培訓內容。自定義培訓內容管理結構，并支持導入CSDB SNS結構；非結構化素材、單元（圖片、文檔、語音、視頻、動畫）等素材或單元的管理；素材、單元的屬性、版本、上傳、下載管理。通過培訓課件制作模塊發布符合SCORM標準的課件，可以采用PPT、HTML等非結構化培訓單元。符合SCORM的培訓課件目錄定義；課件學習、適用對象屬性定義；課件的組成單元可為非結構化培訓內容，比如圖片、視頻、動畫、Word、PPT等素材；課件發布為符合SCORM的數據包。SCORM標準培訓課件包括結構化數據模塊、實體文件、非結構化文件以及樣式文件、SCHEMA文件、國家語言以及其他配置文件等；發布后的SCORM課件包管理。在數據發生變更后，可以重新進行更新與發布。

（5）培訓管理系統：支持向最終用戶提供培訓管理、在線學習和考核評估的電子化培訓環境，包括教員/學員、培訓資源、課件庫、試題庫管理，培訓課程制定與分配、培訓計劃制定與發布、試卷制作與發布，在線學習、多媒體課件運行、進度監控、在線考試、在線評卷、測試考核統計與報表等功能。

（6）培訓課程管理：培訓課程管理提供支持培訓大綱管理、課件管理、課程管理、教學管理、課程學習、考試管理等要素。

（7）大綱管理：在大綱管理中可以針對培訓的內容進行統一創建，修改，刪除等維護操作。

（8）課件管理：將課件上傳到系統中，課件分為兩種格式：SCORM類型以及其他非SCORM標準的數據類型（PDF、WORD、PPT等）。在SCORM課件上傳過程中，系統進行SCORM標準符合性驗證，在上傳成功后，課件將在用戶的指定的存儲結構樹中進行管理和維護。

（9）課程管理：課程管理模塊提供了課程的創建、修改、查看、刪除等基本功能。課件上傳完成后，通過此模塊把課件包分配到相應的課程下，一個課程可以同時包含多個課件。

（10）教學管理：教學計劃管理包括培訓計劃和考試計劃，按需制定教學計劃，設置培訓計劃中每個培訓課程的預期舉辦時間、培訓目標、面向對象、培訓方式、培訓內容、培訓考核方式及時間等信息，為培訓實施提供了指導依據。用戶可以預先設置臨時計劃或周、月、年計劃。計劃可按型號、用戶、角色、專業、班級進行分配。分配了培訓計劃的用戶可以查看計劃的詳細內容。教學跟蹤管理包括根據課程和根據人員統計兩種方式。支持根據課程統計和人員統計兩種方式查看課程報表，統計課程的詳細信息以及該課程的所有的學員的學習情況。支持計劃管理，提供計劃的新增、修改、刪除、選取參與人員、提交審核、發布、反饋意見、導出等功能；支持自定義課程計劃，可關聯課程庫中的課程或創建新的課程，可關聯試卷；支持課程進行時間、學員和教員設置，考試可設置評卷人等基本信息；支持自定義考試計劃，可創建考試編號和考試名稱，并選取現有試卷或創建新的試卷；支持整卷和逐題答卷兩種考試模式，設置考試學員在參加考試時的試卷展現形式；支持考試次數的限制，可設置學員能夠參加考試的最多次數，默認設置為不限次數；支持使用原分數不折算總分以及按原試題的分數比例折算總分的分數計算方式；支持查看答案選項設置，學員查看自己的評卷后考卷是否顯示試題的正確答案。支持發布狀態控制，在計劃發布后，關聯的課程及考試將自動發送給相關學員和教員。

（11）個人課程：管理員或者講師將創建的課程分配給學員以后，學員登錄系統后就可以在首頁查看我的課程、我的考試、培訓公告等。在我的課程中查看到分配給自己的所有課程，包括個人先前制定的學習計劃或公司指定的學習計劃中分配的所有課程，以及個人選修的課程，進入課程學習后可以查看到該課程下的所有學習課件進入在線學習。

（12）個人選課：在課程定義時，可以設定課程的必修或選修狀態，選修的課程在選課中心進行統一分類管理，學員可以到選課中心將選修課程加入自己的學習計劃中，并設定計劃的開始和結束時間。

（13）學習筆記：在課程學習過程中，用戶可以隨時添加學習筆記，并對已經添加的學習筆記進行相應的修改、搜索、刪除操作。

（14）試題庫管理：試題庫管理模塊為用戶提供了針對項目的題庫管理，用戶通過此模塊可以創建、修改、刪除、查看題庫。試題的類型一般分為單選題、多選題、問答題、判斷題、填空題，用戶可以手動選擇試題類型，系統則會根據用戶選擇的類型自動分配相應的創建界面。試題的知識點也可以在系統中進行預先配置和管理，在創建試題時，可以選擇知識點或者錄入新知識點。

（15）試卷管理：試卷管理為用戶提供了創建試卷的管理界面，用戶通過此模塊可以創建、修改、刪除、查看試卷。首先必須創建考試試卷，而試卷又分為固定試卷（人工組卷）和隨機試卷（智能組卷）兩種類型。固定試卷必須從題庫中選擇所需要的固定試題，并可以根據需要設置試題分數；隨機試卷則可以從題庫中選擇必考題，亦可系統從題庫中隨機抽取試題。

（16）考試管理：在試卷創建完成后，用戶就可以進行考試的設置了。設置考試的過程實際就是創建考試基本信息，選擇考試的試卷和設置評卷人的過程。同時，可以設置考場，操作者根據需要分配考試學員，設置考試開始和結束時間。

（17）個人考試：管理員或者講師將創建的考試分配給學員以后，學員登錄系統后就可以在我的考試中查看到分配給自己的所有考試，考試時間到了以后學員就可以進入考試界面進行在線考試。學員可以查看自己所有的考試成績，并可以根據“考試詳情查看”來查看考試是否通過，根據設置可選擇學員是否可查看答案。考試成績管理為用戶提供了豐富的查詢統計功能，用戶可以根據不同條件組合查詢出所有考試以及評卷數據，并且可以把查詢出來的數據打印出來。支持按課程、學員、部門、角色、時間等不同維度對成績和學習進行統計分析；支持按課程或學員進行成績分布、平均成績、通過率、優秀率等報表圖形化顯示；支持統計各場考試的參考/缺考人數；支持統計成績分布、成績排名、最高分、最低分、平均分。

4 結語

結合裝備培訓資料編制和培訓保障的實際狀況，可以通過建立電子培訓系統適應新形勢下的綜合保障要求。

（1）電子培訓系統將先進的計算機網絡技術、電子多媒體技術和各種專業的產品培訓材料結合，應用于學員的自我學習和培訓。實現傳統人工培訓模式向數字化、網絡化、科學化的方向轉變，提高培訓和學習的效率，節省學習和培訓成本，實現快速、科學而且規模化的人員培訓。同時，電子培訓系統的管理功能可以有效地規劃學員的培訓計劃，跟蹤和掌握培訓進展狀況，滿足最終用戶培訓管理的要求。

（2）通過基于標準的模塊化培訓課件的創建和管理，可以提高培訓資料的可重用性和可重組能力，使得培訓素材創建一次，便可多次使用。培訓資料的大量內容來自技術出版物，通過與技術出版物系統的集成和共享，在培訓課件制作過程中，可以充分重用已有的技術出版物中的內容，如操作程序、故障隔離程序、描述類信息、圖形、多媒體等，使得培訓課件的創作效率大大提高。

（3）通過為用戶交付交互式的電子培訓系統，使學員通過普通的網絡瀏覽器就可以隨時隨地閱讀和聆聽與講師在課堂講授一樣的培訓內容，包括講解、演示和練習。學員可以根據自己的工作時間安排反復多次地學習，也可以根據自己實際技能，選擇特定主題來學習。電子培訓系統擺脫傳統培訓方式對教師資源和培訓設施的依賴，可以允許學員同時自主地學習，不受時間、人員的限制，從而滿足大規模培訓活動的要求。交互式的直觀的虛擬仿真課件，可以使學員參與式沉浸式地學習課件內容，減少實際操作訓練的要求。電子培訓系統具有的學習管理功能，可以為用戶制定學習計劃，記錄和統計用戶學習進展情況，進行有效的自我評估和培訓考核。