于海杰

一、輪機工程專業人才創新能力培養現狀

目前在國內輪機工程專業的教育過程中，無論教師的教育理念還是學生的學習理念都沒有跟隨時代的發展而轉變，普遍存在著對創新教育認識片面的問題。主要表現在：輪機工程專業教育被定義為職業教育，船上工作內容屬于重復性勞動，沒必要掌握太多的創新和理論知識；輪機工程專業是對傳統技術的應用，技術已十分成熟，不需要更多的創新了，對輪機工程專業進行創新是十分困難的。但實際上創新無時無刻不體現在輪機工程專業教育工作中，發明新的航海儀器、試驗成功新的技術固然是創新，但是輪機工程專業更多的創新來源于教育實踐中對于新成果、知識、技術的應用，比如：船舶的節能減排方法、對航海儀器的創新應用、對船型進行優化、使用新能源、船舶故障分析與診斷的創新等。本文探討基于虛擬現實仿真技術的輪機工程專業人才創新能力培養。

二、虛擬現實仿真技術——輪機模擬器

1.輪機模擬器系統組成

模擬器系統由五個模塊組成，分別是：船舶電站系統、主推進系統、船舶輔助機械系統、教師控制臺和服務器等。船舶電站系統主要模擬船舶發電機及其配電系統；船舶主推進系統模擬船舶主機及其相關的油、水和氣系統；船舶輔助機械系統主要模擬海水淡化裝置、船舶鍋爐、舵機和污水處理系統；船舶的初始狀態在教師控制臺上設定，同時監控學生的操作，人為添加故障供學生判斷和排除；服務器模塊由各種船舶設備的數學模型組成，并產生仿真信號在其他模塊上顯示。如圖1所示。

2.輪機模擬器邏輯結構

輪機模擬器邏輯結構包括：展現層、數據層、應用層、支撐層。如圖2所示。

展現層：平臺可提供半實物模擬和桌面模擬兩種模式。半實物模擬包含通用模擬平臺和半實物綜合機艙，可在通用模擬平臺上加載不同船型輪機模擬系統，實現“多種船型共用一套硬件”的效果。桌面模擬包含評估中心局域網，通過該網絡對現場考生進行考試評估，也可通過web應用系統對社會船員提供訓練和模擬評估功能。

應用層：為不同類型的船舶建立高精度的邏輯模型，并搭建相應的二維/三維模型應用場景，形成不同船型的模擬系統。輪機模擬系統可自由加載到桌面終端上。同時建設考試評估系統，滿足船員評估、考試管理的需要。

數據層：將輪機模擬系統的數據資源存儲在評估中心統一的數據庫中，包括：各船型模擬系統變量、故障設置數據、場景數據、考題數據及考試記錄等數據。在積累一定數據后，為大數據提供分析基礎。

支撐層：輪機模擬評估平臺利用船員評估中心的硬件資源運行，不配備獨立的存儲、計算設備。

三、輪機模擬器對學生創新能力的培養

輪機模擬器對學生實踐能力的培養起著非常關鍵的作用[1]，可以彌補學生實踐經驗不足的缺點，加強學生動手能力訓練。經過在輪機模擬器上進行反復訓練后，可以有效化解學生實船訓練時間不足的問題，學生畢業后能夠更快地適應工作崗位。通過故障訓練模式，提高學生的應變能力和處理緊急情況的能力，解決了只能依靠長期的海上實踐經驗積累才能提高判斷決策能力的狀況。因為存在一旦遇上重大故障就機毀人亡的危險，實船無法進行針對應急突發事件的訓練，但是可以通過輪機模擬器進行訓練。同時可以培養學生創新思維能力和解決實際問題能力。通過在模擬器上反復練習操作各種機電設備及對各種故障現象的處理，理論和實踐相結合，拓展了學生的知識面，激發了學生的學習興趣，提高了學生運用綜合知識來解決實際問題的能力。引入模擬器教學需要對輪機工程專業課程體系及教學內容進行改革[2]。輪機工程專業課程存在內容重復的問題，需要對理論與實踐教學內容分工不清的現象進行改善。以模擬器教學為核心，制訂各專業課的課程大綱，重新編寫課程內容，模擬器訓練課開設在大學四年級，把分散的專業知識進行歸納總結，統一為一個有機的整體，達到培養學生的船舶操縱能力和總體認知能力的目的。模擬器教學可以培養學生的創新能力和創新思維。因為實船訓練有很大的危險性， 學生操作必須循規蹈矩，同時機艙設備不能隨意操作，無法對一些重大故障進行模擬。但是模擬器通過計算機仿真，可以模擬出各種故障工況， 供學生分析處理， 學生可以結合書本知識查找分析故障原因， 尋找解決問題的辦法， 這種教學模式不但激發了學生的求知欲， 而且培養了學生的創新能力。

隨著虛擬仿真技術的日益成熟和應用推廣，應該充分發揮其在教學中的作用，修訂相應的教學課程大綱，來彌補傳統教學方法中學生創新能力培養不足的缺點。同時，廣大教育工作者要糾正傳統教學中對輪機工程專業學生創新能力培養的觀念，注重實踐教學，強化學生動手能力培養，提高學生綜合素質，努力培養學生創新能力。

參考文獻：

[1]馮志敏，王 穎，胡海剛.輪機模擬器的系統結構及教學模式研究[J].高等理科教育，2003（2）.

[2]蔡冬林.輪機模擬器教學與實踐[J]. 航海教育研究，2006（3）.endprint