基于目標(biāo)導(dǎo)向的采油射孔培訓(xùn)考試系統(tǒng)研究

尚福華 冀曉玲 曹茂俊

摘 要：?為了提高采油射孔培訓(xùn)效率，增強(qiáng)工人培訓(xùn)興趣，解決現(xiàn)有射孔工序操作培訓(xùn)目標(biāo)不清晰、培訓(xùn)方式單一等弊端問題。根據(jù)目標(biāo)導(dǎo)向的層次目標(biāo)特點(diǎn)，開發(fā)了基于目標(biāo)導(dǎo)向的射孔培訓(xùn)考試系統(tǒng)。根據(jù)不同階段的不同目標(biāo)，制定不同的實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)經(jīng)現(xiàn)場試用，效果顯著，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)設(shè)定合理、考試結(jié)果反饋及時(shí)以及培訓(xùn)效果突出等優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了工人的培訓(xùn)效率。

關(guān)鍵詞：?目標(biāo)導(dǎo)向; 仿真培訓(xùn); 射孔工序

中圖分類號(hào)： TP 37

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Research on Target-oriented Oil Production Perforation Training System

SHANG Fuhua， JI Xiaoling， CAO Maojun

（School of Computer & Information Technology， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163318， China）

Abstract：

In order to improve the efficiency of oil production perforation training and enhance the training interest of workers， the problems of unclear training objectives and single training methods in existing perforation process operation are solved. According to the characteristics of goal-oriented hierarchical goals， this paper develops a goal-oriented perforation training examination system. According to the different goals of different stages， different realization methods are formulated. The system has been tested on the spot and achieved remarkable results. It has realized the advantages of reasonable goal setting， timely feedback of examination results， and outstanding training effect. It has greatly improved the training efficiency of workers.

Key words：

target orientation; simulation training; perforation process

0 引言

采油射孔作為石油工程中最為關(guān)鍵的工序之一，射孔培訓(xùn)非常重要。然而，當(dāng)前的射孔工序培訓(xùn)無法達(dá)到預(yù)期員工培訓(xùn)效果，員工培訓(xùn)有效性差，培訓(xùn)職能發(fā)揮并不明顯[1]。 為了提高培訓(xùn)的有效性，增加培訓(xùn)效率，在射孔施工的工序中應(yīng)積極采取相應(yīng)措施，進(jìn)一步提高員工培訓(xùn)有效性，強(qiáng)化員工培訓(xùn)效果。

傳統(tǒng)培訓(xùn)方式一般是師生面對(duì)面交流，但隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，結(jié)合射孔操作的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的培訓(xùn)存在很多不適應(yīng) ：一是傳統(tǒng)的“灌溉”培訓(xùn)方式難以激發(fā)員工參與的積極性，不符合成人的學(xué)習(xí)方式[2];二是受訓(xùn)工人的知識(shí)水平參差不齊，傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式難以兼顧每個(gè)人的培訓(xùn)進(jìn)度;三是培訓(xùn)中沒有清晰的目標(biāo)設(shè)定，缺乏完整的培訓(xùn)評(píng)價(jià)體系;四是不能根據(jù)學(xué)習(xí)者的需要優(yōu)化學(xué)習(xí)內(nèi)容。通過一段時(shí)間調(diào)研和分析，培訓(xùn)出現(xiàn)這些問題有教師的原因，也有學(xué)習(xí)者的原因，傳統(tǒng)的培訓(xùn)中工人對(duì)自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)不清晰，對(duì)于工序整體沒有明確的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致對(duì)于工序整體的目標(biāo)感不強(qiáng)，對(duì)于知識(shí)結(jié)構(gòu)的整體理解力不足，導(dǎo)致培訓(xùn)效率不高。

目標(biāo)導(dǎo)向理論是激勵(lì)理論的一種，這一概念由教育心理學(xué)家Eison首先提出[3] ，是研究為達(dá)到目標(biāo)所表現(xiàn)行為的一種管理理論。到了20世紀(jì)末，目標(biāo)導(dǎo)向開始引起工業(yè)與組織心理學(xué)專家的注意，并把研究方向轉(zhuǎn)向工業(yè)組織，實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象也是組織中工作的員工。近年來，對(duì)于目標(biāo)導(dǎo)向的研究非常廣泛，張冠男等進(jìn)一步將目標(biāo)導(dǎo)向的思想細(xì)化，把目標(biāo)作為產(chǎn)品和用戶間的主要橋梁，提出了基于目標(biāo)導(dǎo)向?qū)W習(xí)的使用背景模型，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了目標(biāo)的重要性。鐘藝認(rèn)為目標(biāo)導(dǎo)向?qū)W習(xí)就是通過目標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生完成教學(xué)目標(biāo)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。目標(biāo)導(dǎo)向理論強(qiáng)調(diào)動(dòng)機(jī)、情感和習(xí)慣的價(jià)值，具有較強(qiáng)的行為預(yù)測能力和解釋力，能夠更加系統(tǒng)深入地分析特定行為的生成機(jī)理，這也是目標(biāo)導(dǎo)向?qū)W習(xí)廣泛應(yīng)用的原因。但是，目標(biāo)導(dǎo)向在石油行業(yè)特別是在射孔培訓(xùn)行業(yè)還尚未應(yīng)用。

針對(duì)射孔工人在培訓(xùn)過程中目標(biāo)模糊，效率低下的問題。研究基于目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的射孔虛擬仿真培訓(xùn)考試系統(tǒng)，為學(xué)習(xí)者設(shè)定明確目標(biāo)，提供不同階段的實(shí)現(xiàn)方法。增強(qiáng)了培訓(xùn)效果，提高了培訓(xùn)效率。

1 目標(biāo)導(dǎo)向與目標(biāo)層次分析

1.1 目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)

目標(biāo)導(dǎo)向旨在處理并滿足用戶的目標(biāo)和動(dòng)機(jī)，這種為滿足用戶目標(biāo)的設(shè)計(jì)（Goal-Orientation? Design），我們稱之為目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)[4]。目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)集合了人種學(xué)、市場調(diào)研、用戶模型、用戶場景設(shè)計(jì)的技術(shù)，是一個(gè)明確而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。這種面向目標(biāo)的設(shè)計(jì)方法是 Alan Cooper提出的一套產(chǎn)品開發(fā)的方法[5]。該方法即可以滿足用戶的需要和目標(biāo)，又可以滿足業(yè)務(wù)和技術(shù)需求的支持。

1.2 目標(biāo)層次分析

理解目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的前提是對(duì)用戶目標(biāo)的充分理解，以及如何以這些目標(biāo)為指導(dǎo)進(jìn)行交互行為設(shè)計(jì)。目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是為了滿足用戶目標(biāo)，但是用戶在系統(tǒng)使用的過程中，階段不同對(duì)使用的目標(biāo)也不同，目標(biāo)不同則實(shí)現(xiàn)用戶目標(biāo)的方法也不相同，所以不同層次的用戶目標(biāo)可直接映射出不同層次系統(tǒng)的功能，Don Norman指出人類的認(rèn)知情感可分為3個(gè)層次：本能層、行為層、反思層[6]， Alan Cooper將本能層、行為層、反思層應(yīng)用到交互設(shè)計(jì)研究的過程中，描述出3種對(duì)應(yīng)的用戶目標(biāo)，即體驗(yàn)性目標(biāo)、目的性目標(biāo)和生活性目標(biāo)[7]。它們之間的關(guān)系和具體特點(diǎn)，如表1所示。

以目標(biāo)為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)通過提供不同層面的服務(wù)滿足用戶目標(biāo)，用戶目標(biāo)是用戶期望實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，并且驅(qū)動(dòng)用戶達(dá)成目標(biāo)的內(nèi)在動(dòng)力則是“動(dòng)機(jī)”，用戶的需求產(chǎn)生動(dòng)機(jī)，動(dòng)機(jī)觸發(fā)用戶的某種行為實(shí)現(xiàn)特定的目標(biāo)。用戶在不同層次的目標(biāo)下有著不同的特點(diǎn)，體驗(yàn)性目標(biāo)，對(duì)應(yīng)本能層，是一個(gè)立即的直接反應(yīng)，反應(yīng)最初對(duì)系統(tǒng)的需求;目的性目標(biāo)，對(duì)應(yīng)中間的行為層，反應(yīng)工人使用系統(tǒng)的行為活動(dòng)。生活性目標(biāo)，對(duì)應(yīng)反思層，即用戶要實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。

2 仿真培訓(xùn)考試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 培訓(xùn)考試系統(tǒng)框架

目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)有獨(dú)特的交互設(shè)計(jì)過程，目的是將研究者和設(shè)計(jì)者相融合，打破傳統(tǒng)研究者和設(shè)計(jì)者之間的隔閡。目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)將用戶需求作為溝通橋梁，避免設(shè)計(jì)者太過于關(guān)注設(shè)計(jì)過程中的問題。目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)獨(dú)有的設(shè)計(jì)過程綜合了多種方法，其中最為著名的就是 “六階段”法[8]。依據(jù)目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的研究、建模、需求定義、定義框架、細(xì)化和支持“六階段”法構(gòu)建仿真培訓(xùn)考試系統(tǒng)框架。

如圖1所示。

1）研究階段主要分為兩個(gè)階段，第一深入了解用戶的需求和分析用戶目標(biāo)，探討如何滿足用戶需求和實(shí)現(xiàn)用戶目標(biāo)。根據(jù)這些研究，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中做出有針對(duì)性的功能設(shè)計(jì)。第二是進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)過程相關(guān)資料的調(diào)查和研究。

2）建模階段主要是抽象用戶的目標(biāo)模型，并對(duì)用戶目標(biāo)和要求進(jìn)行更直觀的描述。根據(jù)相關(guān)資料的研究對(duì)所用場景進(jìn)行設(shè)計(jì)以及工具模型進(jìn)行制作。

3）需求定義階段是進(jìn)行學(xué)習(xí)者特征分析，明確所需研究主要受眾的目標(biāo)和需求，并對(duì)實(shí)現(xiàn)用戶目標(biāo)進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)上的思考。

4）定義框架和細(xì)化主要是根據(jù)目標(biāo)設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能框架和功能模塊，對(duì)表現(xiàn)形式和學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分類研究。

5）支持階段主要是對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行測試使用，對(duì)操作進(jìn)行說明和最后使用結(jié)果進(jìn)行反饋。

2.2 培訓(xùn)考試系統(tǒng)構(gòu)建

采油射孔工序作為石油工序最為關(guān)鍵的工序之一，射孔工序的培訓(xùn)非常重要，下面以射孔培訓(xùn)為例，進(jìn)行仿真培訓(xùn)考試系統(tǒng)的構(gòu)建。

2.2.1 研究和建模

基于目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的研究，首先對(duì)射孔工人進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)查，了解他們的目標(biāo)和動(dòng)機(jī)，分析他們的培訓(xùn)需求，了解要達(dá)到的培訓(xùn)效果，通過分析抽象出工人的整體目標(biāo)，根據(jù)這些研究進(jìn)行相應(yīng)目標(biāo)的設(shè)定。其次要進(jìn)行系統(tǒng)的整體規(guī)劃，確定需要開發(fā)的工序。對(duì)制作流程資料進(jìn)行調(diào)研和收集，進(jìn)行相關(guān)模型的制作和交互場景的設(shè)計(jì)。

2.2.2 需求定義

通過工人學(xué)習(xí)者進(jìn)行特征分析，了解到參加油田企業(yè)培訓(xùn)的員工大部分都是在職工人或是剛開始工作的大學(xué)生，他們之前接受過的教育程度不相同，個(gè)人經(jīng)歷經(jīng)驗(yàn)也不同。

射孔工人培訓(xùn)是針對(duì)射孔工序需求而進(jìn)行的有側(cè)重性和有針對(duì)性地培訓(xùn)教育。考慮到學(xué)習(xí)者的認(rèn)知差異，基于目標(biāo)導(dǎo)向的培訓(xùn)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上遵循著：不要讓使用者思考，減少他們?cè)诓僮骱腕w驗(yàn)產(chǎn)品時(shí)的思考過程，提高產(chǎn)品的使用效率;為核心人群設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的過程中，找到各個(gè)用戶群體之間合適的平衡點(diǎn);用戶參與到設(shè)計(jì)中，目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)是為用戶目標(biāo)設(shè)計(jì)的過程，設(shè)計(jì)過程中用戶需要作為設(shè)計(jì)的引導(dǎo)者和評(píng)判者;功能層級(jí)結(jié)構(gòu)的扁平，減少用戶在功能操作時(shí)不必要步驟等設(shè)計(jì)原則，減少用戶的使用差異。

2.2.3 定義框架和細(xì)化

系統(tǒng)的整個(gè)框架和功能模塊的設(shè)計(jì)上是在Alan Cooper提出的認(rèn)知層次以及所對(duì)應(yīng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合成人自導(dǎo)學(xué)習(xí)的達(dá)成目標(biāo)、形成計(jì)劃、付諸行動(dòng)學(xué)習(xí)過程，提出符合射孔工人的功能框架：目標(biāo)設(shè)定、本能層、行為層、反思層和目標(biāo)完成，如圖2所示。

在課程的內(nèi)容安排上也遵循制定目標(biāo)、體驗(yàn)性目標(biāo)、目的性目標(biāo)、生活性目標(biāo)和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)循序漸進(jìn)的培訓(xùn)模式和圖文并茂的學(xué)習(xí)方式。充分遵循學(xué)習(xí)過程從簡單形象到復(fù)雜抽象、從視覺呈現(xiàn)到反思反饋的規(guī)律來設(shè)計(jì)開發(fā)培訓(xùn)系統(tǒng)和安排培訓(xùn)內(nèi)容。

1）目標(biāo)的設(shè)定：工人在最初選擇相應(yīng)工序培訓(xùn)的時(shí)候，會(huì)有一個(gè)分?jǐn)?shù)的設(shè)定，即大于等于x分，工人根據(jù)自身的情況設(shè)定相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，如果最后考核的分?jǐn)?shù)超過設(shè)定的分?jǐn)?shù)會(huì)有相應(yīng)的榮譽(yù)稱號(hào)，分?jǐn)?shù)越高，相應(yīng)的榮譽(yù)等級(jí)越高。

2）本能層：本能層目標(biāo)即用戶最初的體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，學(xué)習(xí)者在使用培訓(xùn)系統(tǒng)時(shí)的第一反應(yīng)，起主導(dǎo)作用的是注視、感受和聲音等生理特征。在培訓(xùn)系統(tǒng)來說，即系統(tǒng)界面的視覺呈現(xiàn)、動(dòng)效、聲音、內(nèi)容等方面，借助理論學(xué)習(xí)模塊用視覺呈現(xiàn)學(xué)習(xí)資料和演示模塊用視頻形象直觀的模擬仿真動(dòng)作，工人能夠在觀摩示范中，對(duì)最初的目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

3）行為層：行為層即用戶的目的性目標(biāo)，主要是培訓(xùn)內(nèi)容的構(gòu)建、交互設(shè)計(jì)培訓(xùn)等方面來表現(xiàn)，借助交互式學(xué)習(xí)模塊，受訓(xùn)者能夠深入虛擬場景，利用Unity的UGUI交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)工人在虛擬井場中進(jìn)行相關(guān)的射孔操作演練，這種交互式學(xué)習(xí)通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將真實(shí)世界與虛擬場景融合在一起，構(gòu)建一個(gè)虛擬仿真的射孔工序施工環(huán)境，通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作來實(shí)現(xiàn)與虛擬井場中的工具設(shè)備進(jìn)行交互操作，從而獲得實(shí)現(xiàn)“目的”的練習(xí)。

4）反思層：反思層即用戶的生活性目標(biāo)，反思層目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就是工人可進(jìn)行上井操作。借助用戶考評(píng)模塊和效果反饋模塊，受訓(xùn)者能夠在學(xué)習(xí)結(jié)束后，展開自我評(píng)測，并從中獲得正確的反饋，以服務(wù)于未來學(xué)習(xí)計(jì)劃的制定;在學(xué)習(xí)過程中，受訓(xùn)者可結(jié)合學(xué)習(xí)所需，不受時(shí)間限制地利用用戶考評(píng)系統(tǒng)，對(duì)學(xué)習(xí)效果加以檢查，實(shí)現(xiàn)對(duì)培訓(xùn)操作的練習(xí)，達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果，進(jìn)行上井施工作業(yè)。通過效果反饋，對(duì)學(xué)習(xí)需求進(jìn)行重新審視，并對(duì)未來的學(xué)習(xí)進(jìn)行規(guī)劃。

5）目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就是實(shí)現(xiàn)工人當(dāng)初定下的目標(biāo)即完成工序的培訓(xùn)，即完成所有的工序的培訓(xùn)和考核，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)操作給出相應(yīng)的信息反饋，頒發(fā)相應(yīng)的榮譽(yù)稱號(hào)，完成培訓(xùn)的目標(biāo)，即可以進(jìn)行上井作業(yè)。

2.2.4 支持

支持階段就是將系統(tǒng)投入到射孔培訓(xùn)工作中，進(jìn)行使用 測試效果。

通過對(duì)射孔工人虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)需求的分析，設(shè)計(jì)并開發(fā)了系統(tǒng)各功能，經(jīng)過一年的努力，射孔工人虛擬仿真培訓(xùn)考試系統(tǒng)已取得初步的成效，系統(tǒng)的基本功能己經(jīng)開發(fā)完成，并迅速投入到射孔分公司進(jìn)行測試、試用，如圖3所示。

通過對(duì)射孔分公司工人進(jìn)行為期兩個(gè)月的調(diào)查分析系統(tǒng)的使用效果，調(diào)查結(jié)果顯示，基于目標(biāo)導(dǎo)向的仿真培訓(xùn)考試系統(tǒng)符合工人的認(rèn)知方式，通過系統(tǒng)的使用，工人明確了培訓(xùn)目標(biāo)，制定了適合自己的培訓(xùn)計(jì)劃，提高了培訓(xùn)效率，滿足了使用需求。

通過發(fā)放50份問卷對(duì)工人的使用效果進(jìn)調(diào)查，76%工人能明確自己學(xué)習(xí)的目標(biāo);76%工人認(rèn)為該培訓(xùn)系統(tǒng)符合使用的需求;96%的工人認(rèn)為這種培訓(xùn)方式優(yōu)于傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式;86%工人認(rèn)為培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)的模式符合自己的學(xué)習(xí)方式;80%工人通過該培訓(xùn)系統(tǒng)提高了學(xué)習(xí)技能。結(jié)果如表2所示。

綜合以上數(shù)據(jù)可以得出，使用基于目標(biāo)導(dǎo)向的培訓(xùn)系統(tǒng)工人能明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，快速上手，并熟練的通過培訓(xùn)測評(píng)，快速的上井工作;工人參與的設(shè)計(jì)模式使培訓(xùn)系統(tǒng)更加符合工人的使用需求，結(jié)構(gòu)安排更加合理;培訓(xùn)系統(tǒng)模塊符合成人的學(xué)習(xí)方式，反思層模塊能更好指出工人考核練習(xí)中錯(cuò)誤的步驟，并給出相應(yīng)的意見和學(xué)習(xí)建議;系統(tǒng)培訓(xùn)層次的設(shè)置提高了工人的學(xué)習(xí)效率 ，增加了培訓(xùn)的興趣。

3 總結(jié)

結(jié)合工人的意愿和目標(biāo)，提出了基于目標(biāo)導(dǎo)向的系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)方式，并利用Unity交互開發(fā)工具建立了基于目標(biāo)導(dǎo)向的射孔仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)定合理、虛擬場景逼真、交互操作便捷、結(jié)果反饋及時(shí)和培訓(xùn)效果突出。經(jīng)現(xiàn)場使用證明，本系統(tǒng)可極大提高工人的培訓(xùn)效率。將目標(biāo)導(dǎo)向理論應(yīng)用于仿真培訓(xùn)系統(tǒng)尚屬首次，因此，基于目標(biāo)導(dǎo)向的設(shè)計(jì)思路可為仿真系統(tǒng)培訓(xùn)提供一種有益的借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]劉洪濤.新常態(tài)下石油生產(chǎn)企業(yè)實(shí)施精準(zhǔn)教育培訓(xùn)創(chuàng)新[J]. 中國成人教育， 2018（18）： 124-128.

[2] 陳翠玲.國有企業(yè)職工培訓(xùn)供給側(cè)改革思考——以中國石油化工集團(tuán)有限公司茂名石化公司為例[J].中國成人教育，2017（18）：132-134.

[3] Edmondson A. Psychological safety and learning behavior in work teams[J]. Administrative Science Quarterly， 1999，44

（2）： 350-383.

[4] Kerr S J， Tan O， Chua J C. Cooking personas： Goal-directed design requirements in the kitchen[J]. International Journal of Human-Computer Studies， 2014， 72（2）：255-274.

[5] Alan Cooper， Robert Reimann， David Cronin， et al. About Face：交互設(shè)計(jì)精髓[M].（第四版）.倪衛(wèi)國，劉松濤，薛菲，等，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2015.

[6] Alan Cooper， Robert Reimann， David Cronin. About Face 3： The Essentials of Interaction Design[M]. John Wiley & Sons Inc，? 2012：33-36.

[7] 唐納德 A 諾曼.情感化設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：5-10.

[8] Cooper A， Reimann R， Cronin D. About Face 3： The Essentials of Interaction Design[M]. John Wiley & Sons Inc， 2007.

（收稿日期： 2019.06.07）