虛擬現實技術引領船員培訓模式變革

姚智慧 張飛成 孫康

摘 要：虛擬現實技術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的應用，促使觀看者通過體感“交互”達到身臨其境的感受，徹底擺脫了傳統信息傳導枯燥單調的現狀，對特定教育領域的延伸更讓虛擬現實技術實現了遠程訓練的可能性。本文將通過虛擬現實技術的特性為基礎，論述引入船員培訓的可能性，將傳統的教育模式變革，徹底改善當前船員培訓行業的尷尬地位。

關鍵詞：虛擬現實技術；船員培訓；教育變革

當前，虛擬現實技術已經開始有了滲透教育行業的趨勢，并且通過網絡被更多的受教育者所接受分享，相對于傳統教育模式的短板，這種新型虛擬現實教育模式更能夠通過身臨其境的感受增強培訓的熟練性與直觀性，使得實際操作由不可能變為了可能，大大提高了學生在未就業前便具備的基本素質與經驗，為將來的實際操作提供了重要的依據。

1 虛擬現實技術在船員培訓中的應用

近年來基于傳統教學模式的改革風潮，虛擬現實技術的誕生引領了眾多學科步入了新的教學理念之中，并且根據情境模擬和設計組合的便利性受到越來越多的關注。其中船舶工程相關的虛擬現實技術很好的解決了體系駁雜的問題，將不同的學科統一展現更讓船員在培訓中做到知識的同時兼顧，但其中因為船舶設備的混亂也讓虛擬現實技術的推廣有了一些問題。例如在綜合制作虛擬現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，導致輪機內部方面的影響至今都沒有很好的解決方案，只能通過數據和參數來告知學員學習，針對實際操作和機艙面目仍舊需要學員自己去摸索。

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

而國內具有代表性、應用于船員輪機實訓和評估的設備，對船舶輪機設備的拆裝而言，采用實體設備，評估考核的方式則采用評估人員的現場式評估，這種評估方式存在主觀性強且公正性偏差的缺點。而應用船舶輪機設備的操作訓練主要采用軟、硬件組合的混合式輪機模擬器。這種傳統的船舶輪機模擬器在訓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，二次開發稍顯不足，維護保養較為麻煩。

（3）工作穩定性有待提高，由于安全方面的考慮，模擬故障能力稍顯不足。

（4）訓練人員數量有限，培訓地點集中提供了限制，不方便學員的訓練與學習。

（5）考核評估主觀性強，客觀性評判差，影響評估的公平性。

信息時代的發展讓虛擬現實技術走入了如今的社會當中，經過多方磨練已經趨于較為成熟的領域。相較于傳統的教育模式，將虛擬現實技術與動態仿真運用到傳播操作訓練中本身便是教育體制的變革，與此同時根據場景的顯示模擬將操作與考核評估系統進行深化，由信息的交互功能將船舶艙內的場景進行有效數據傳輸，經由主觀與教育部門的測試和學員聯系滿足了基本需求同時，更在經濟實用上邁出了重要的一步，從而將訓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所設置的訓練項目和訓練內容主要根據現有交通運輸的規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識和船舶電站管理與維護的訓練與評估。實現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、日常維護保養相關內容的要求和應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練與評估，采用交互工具實現虛擬場景下，模擬真實環境的船舶電站及其自動化裝置的虛擬操作訓練與評估工作，在操作過程中設置船舶電力設備常見故障問題，學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訓練評估，采用對話框和人機交互方式，實現三維場景下船用蓄電池的虛擬維護和保養評估工作。學員聯系和考核評估過程各種所有操作信息存儲于后臺數據庫，評閱老師可根據授予的權限進行調閱學生操作記錄，并以此作為打分標準進行評估。

3 虛擬現實技術在船員教育培訓中的意義

虛擬現實技術的應用在當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也具備了其他模式的引導可能性，一方面令學員可以根據場景內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籌。另一方面也方便了在線聯系與考核評估的公正公開性，從更加客觀的角度去評判結果的對錯，相較于國外實體機械的操作更加符合我國船舶領域教學的實情，并滿足了場景與類別的限制，充分調動了船員對于學習的積極性。

與此同時，學員通過局域網或互聯網可以獨立進行場景模式的練習，無需在導師的引導下進行短暫時間的死記硬背，從而更滿足了學員綜合素質水平的提高，也體現了新型教育體系的變革優勢，將考核與操作真正實現遠程數據關聯，每考核一項便能夠通過確切的數據記載來判斷學員錯誤的次數與類型，方便導員進行更加具有針對性的指導教學，并能夠將教學成果永久保留在數據庫中方便學員的查閱。

此外，依據虛擬現實技術在數據管理上的優勢，在系統考核途中可實現學生與監考評閱人員的項目準確分類，從而將考核數據更加系統的管理與更改，實現完全動態化與安全化的儲存管理措施。

4 虛擬現實技術在船員訓練中的優勢

4.1 相較于傳統工作模式更加穩定，在固有模型與數據統籌匯中無故障，并在此基礎進行新的開發也較為容易。

4.2 開發成本低，消耗低，并且不會受到教學空間的限制。

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

4.4 學員具備數據端口，可以無限次數進入嘗盡練習，滿足了操作強度的前提，將技術的慣性更深的刻印在腦袋里。

4.5 學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 結束語

信息時代的發展影響著傳統教育模式的改變，將船舶電站與機艙操作進行動態教學模式恰恰滿足了當前學員對于實戰與知識融合的需求，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，講師，從事船員教育與培訓研究