探究計算機仿真的船員培訓新模式的創(chuàng)建論文
1創(chuàng)建計算機仿真的船員培訓新模式的迫切性
2010年修訂的《中華人民共和國內(nèi)河船舶船員適任考試、評估和發(fā)證規(guī)則》、2010年修訂的STCW78/10公約馬尼拉修正案以及與之相配套的國內(nèi)法規(guī)都要求有關航海培訓機構(gòu)通過運用科學規(guī)范、公平公正、高效便民的技能培訓模式，使船員在實踐上真正達到適任要求，從而確保船舶航行的安全。與舊法規(guī)相比，STCW公約馬尼拉修正案等最新國內(nèi)外法規(guī)對駕駛?cè)藛T的動手能力與實踐技能提出了更高的要求。以船舶操縱學科為例，對于下列項目：船速與載重量等內(nèi)部因素對操縱性能的影響、風流等外部因素對操縱性能的影響、進港時的減速過程、船舶交通管理區(qū)域的船舶操縱、大風浪中的船舶操縱、碰撞與擱淺等應急操縱、錨泊作業(yè)以及靠離碼頭操縱等，駕駛?cè)藛T必須從“仿真培訓或?qū)嵺`培訓”中獲取海事主管機關認可的實踐能力。[1]2011年6月，中國海事服務中心受交通運輸部的委托在洛陽召開船員考核模式改革專家研討會。與會者一致認為，現(xiàn)行的船員考核模式對于切實提高船員理論水平與實踐技能的要求存在較大距離，必須立即實施改革。于是該中心決定：從2012年起，逐步推廣基于計算機仿真的多媒體考核方式。由于船員在上崗前必須首先參加海事主管機關組織的船員適任考試，為了適應將來新的考核模式，航海教育機構(gòu)必須著手對船員開展計算機仿真航海實踐培訓。
2實船、模擬器與計算機仿真船員培訓的比較
2.1實船培訓存在的缺陷
實船培訓是培養(yǎng)船員專業(yè)技能的最佳方式，它還能培養(yǎng)船員在緊急情況下的應急處置能力和心理素質(zhì)。但問題是：（1）實船培訓面臨著安全風險大、租船難、成本高和效率低等問題；（2）消耗能源并排放污染，不符合節(jié)能減排的時代要求。[2]
2.2模擬器培訓存在的缺陷
雖然模擬器能夠仿真各種典型通航環(huán)境和船舶，從而能確保培訓的質(zhì)量。但問題是：（1）硬件配備需要投入巨額資金；（2）模擬器建設涉及知識產(chǎn)權(quán)與專利問題，軟件與模型各自封閉；（3）模擬器培訓所能容納的船員數(shù)量有限，培訓效率低。
2.3計算機仿真培訓的優(yōu)勢
提高船員技能的最佳方法是：讓船員處于與船員實際工作環(huán)境相似的環(huán)境之下，并設置類似實際工作可能碰到的問題，培養(yǎng)船員解決問題的能力�；谟嬎銠C仿真船員培訓模式恰能提供水上實踐的真實操作環(huán)境，能讓船員獲得與實際情況幾乎一致的身臨其境的感受，從而有利于培訓的逼真性、針對性；其次，伴隨著航�？萍嫉目焖侔l(fā)展，駕駛?cè)藛T對船舶發(fā)出的指令都將通過電腦操作來實現(xiàn)，而不再是傳統(tǒng)的手工操作方式，因此它代表著航海技術的發(fā)展方向和需求。
3計算機多媒體航海場景的創(chuàng)建
3.1計算機多媒體航海場景的創(chuàng)建思路
采用虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)多媒體航海場景：增設二維動畫場景、三維動畫場景、（聲響信號的）音頻、視頻、號燈與號型動畫等表現(xiàn)媒體，運用這些媒體制作豐富多彩的實踐性知識單元，包括“操控船舶”的訓練單元。計算機提供虛擬船舶、電子水道圖、航行環(huán)境等實景演示，船員通過鍵盤鼠標操作場景中的有關對象，從而實現(xiàn)人機雙向交互。也可運用計算機通過互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)參加遠程培訓。[3]以計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)為支撐，創(chuàng)建具有全功能仿真的二維及三維立體可視化軟件系統(tǒng)界面。船員通過鍵盤與鼠標操作便可獲得以音頻、視頻、動畫等多媒體形式呈現(xiàn)的航海場景，尤其可獲得與實船操控功能幾乎相同的仿真操作機會（在計算機上“開船”），實現(xiàn)真正意義上計算機仿真船員培訓模式。
3.2平面與立體動畫實踐場景的設計
�、倨矫鎰赢媽嵺`場景設計：例如由計算機動畫表現(xiàn)出船舶在電子海圖上有四種走法，船員憑借已有的知識儲備分析各種走船方法的利弊，點擊鼠標選出正確選項；又如在某一水域的電子海圖上劃出四塊區(qū)域，讓船員根據(jù)地理地貌物標等特征識別哪一塊是錨地。[4]②立體動畫場景設計：例如計算機演示動畫（如圖1）“一船橫越另一順航道船前方”，要求船員判斷兩船會遇時的避讓行動是否正確，并說出判斷的依據(jù)是什么。③有關號燈號型動畫的場景設計（如圖1）：點擊電腦上的有關提示窗口，將顯示號燈與號型圖片，要求船員據(jù)此判斷是何種類型的船舶，如屏上顯示一個圓柱形的號型，應該判斷出是“限于吃水的船舶”。
3.3有關音頻與視頻實踐場景的設計
音頻：通過操作電腦屏幕上的按鍵圖標傾聽“汽笛”，如”五聲短而急、一長一短一長一短聲、一長聲、三短聲”，按先后順序作出判斷，答案分別是“懷疑與警告你的意圖和行動、同意你船追越我船、周圍船舶請注意、我船正在向后推進”。[5]視頻：錄制典型地段視頻，主要用于對船員在主要、重點和險要航段上的培訓，掌握本航段的地貌、水文、氣象特征。如：播放水面開闊、兩山對峙的三峽庫區(qū)，船員通過觀看航段地貌，自然推導出“容易起霧且峽谷風大”的氣象特征。錄制典型的通航場景視頻，用于培養(yǎng)船員的航路選擇和操船避讓技能。
4智能化船員培訓效果檢測體系的創(chuàng)建構(gòu)想
（1）現(xiàn)行船員培訓效果檢測體系的局限性現(xiàn)行體系主觀性較強，不同的教員對同一個船員的評價結(jié)果存在著差異，甚至差異很大。因此在對船員進行培訓效果檢測時，對船員的知識、技能和操作的掌握程度不能進行全面和綜合的公正評判[6]（2）創(chuàng)建的技術路線首先改進能模擬人類判斷力的計算機軟件，然后讓計算機把船員的操作指令、次數(shù)、時間和效果與機內(nèi)預先設置的評價標準相對照，從而自動記錄和評分。（3）創(chuàng)建航海智能化專家系統(tǒng)（標準答案）（1）創(chuàng)立航海領域的知識庫、創(chuàng)建能獲取并運用該知識庫的機構(gòu)；構(gòu)建符合國家海事局培訓要求的、符合航行規(guī)則要求的、符合船員通常做法要求的、符合船舶通航環(huán)境要求的并經(jīng)計算機優(yōu)化了的船舶操作方案的數(shù)學模型，從而得以作出智能化評價標準；（2）以評價標準為依據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)，即具有模仿專家思維功能的航海智能化專家系統(tǒng)。（4）運用智能化模糊綜合評價技術在航海實踐中存在著大量的模糊現(xiàn)象，易定性分析而難用量化數(shù)據(jù)表達，為此應采用模糊數(shù)學集合理論，依據(jù)船員培訓時被計算機錄入的各種表現(xiàn)的優(yōu)劣程度來確定評價值。即以最優(yōu)表現(xiàn)為基準值1，稍差的為0.99；各種表現(xiàn)依據(jù)欠優(yōu)的程度得到相應的評價值，從而建立表現(xiàn)與評價值之間的隸屬度函數(shù)綜合評價模型，進而展開計算，最后得出船員的培訓成績。（5）智能化船員培訓效果檢測體系設計：由圖2可見：綜合運用航海智能化專家系統(tǒng)和智能化模糊綜合評價技術，把船員實操步驟及結(jié)果與航海智能化專家系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)）比較，運用智能化模糊綜合評價技術得出船員培訓效果的實際評分。（6）智能化培訓評價體系典型案例剖析以考題“丹徒水道航路的確定”為例（如圖3），測評船員在江蘇定線制水域的走船技術。深水航道寬度為500m，兩側(cè)界限分別用左側(cè)標（黑浮）、右側(cè)標（紅�。耸�，在深水航道內(nèi)設置了上、下行通航分道和分隔帶，分別占航道寬度的五分之二、五分之二、五分之一。計算機根據(jù)船員所擺船位的合適程度打分。如果能把船位控制在靠黑浮一側(cè)200m寬的分道內(nèi)的最合適位置，以距黑浮100m處得滿分，99m處得99分，依次類推，0m處得0分。
5結(jié)論與展望
基于計算機仿真的船員培訓新模式的特點是：建設周期短、針對性強、易于推廣、維護簡便、多樣化、成本低等明顯優(yōu)勢，但問題是，電腦熒屏在視景真實立體感上有所欠缺。因此，要想使船員培訓具有最佳效果應綜合運用各種模式：即以計算機仿真培訓模式為核心，以模擬器和實船培訓模式為補充，依據(jù)培訓內(nèi)容選擇最適合的模式，實施各模式的資源整合，優(yōu)勢互補，從而確保船員培訓的質(zhì)量和效率。
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