虚拟现实技术引领船员培训模式变革

姚智慧 张飞成 孙康

摘 要：虚拟现实技术是近几年来流行起来的新型信息共享模式，其主要通过全方位场景的视觉模拟与传感技术的应用，促使观看者通过体感“交互”达到身临其境的感受，彻底摆脱了传统信息传导枯燥单调的现状，对特定教育领域的延伸更让虚拟现实技术实现了远程训练的可能性。本文将通过虚拟现实技术的特性为基础，论述引入船员培训的可能性，将传统的教育模式变革，彻底改善当前船员培训行业的尴尬地位。

关键词：虚拟现实技术；船员培训；教育变革

当前，虚拟现实技术已经开始有了渗透教育行业的趋势，并且通过网络被更多的受教育者所接受分享，相对于传统教育模式的短板，这种新型虚拟现实教育模式更能够通过身临其境的感受增强培训的熟练性与直观性，使得实际操作由不可能变为了可能，大大提高了学生在未就业前便具备的基本素质与经验，为将来的实际操作提供了重要的依据。

1 虚拟现实技术在船员培训中的应用

近年来基于传统教学模式的改革风潮，虚拟现实技术的诞生引领了众多学科步入了新的教学理念之中，并且根据情境模拟和设计组合的便利性受到越来越多的关注。其中船舶工程相关的虚拟现实技术很好的解决了体系驳杂的问题，将不同的学科统一展现更让船员在培训中做到知识的同时兼顾，但其中因为船舶设备的混乱也让虚拟现实技术的推广有了一些问题。例如在综合制作虚拟现实图像模型的时候面临着空间布置紧密和视景杂乱的影响，导致轮机内部方面的影响至今都没有很好的解决方案，只能通过数据和参数来告知学员学习，针对实际操作和机舱面目仍旧需要学员自己去摸索。

目前在海员培训领域，广泛应用于高级船员训练与评估的船舶轮机设备大多是基于实体设备进行教学，部分采用了软、硬件组合的混合式轮机模拟器进行培训和评估。在国外，船員的实训与评估主要采用轮机模拟器等仿真设备进行培训，一般这些仿真设备采用软硬件水平较高，价格也非常昂贵。供应商处于技术保密的缘故，所以给这些设备功能的扩展带来很大难度，严重影响了船员的培训质量。同时这些仿真设备的维修费用极高，故而因为上述不足使得这些先进培训设备在国内船员的培训中应用较少。

而国内具有代表性、应用于船员轮机实训和评估的设备，对船舶轮机设备的拆装而言，采用实体设备，评估考核的方式则采用评估人员的现场式评估，这种评估方式存在主观性强且公正性偏差的缺点。而应用船舶轮机设备的操作训练主要采用软、硬件组合的混合式轮机模拟器。这种传统的船舶轮机模拟器在训练和评估中同样存在着不少缺点。

（1）投资大，占地面积大，运行成本高。

（2）可扩展功能较为薄弱，二次开发稍显不足，维护保养较为麻烦。

（3）工作稳定性有待提高，由于安全方面的考虑，模拟故障能力稍显不足。

（4）训练人员数量有限，培训地点集中提供了限制，不方便学员的训练与学习。

（5）考核评估主观性强，客观性评判差，影响评估的公平性。

信息时代的发展让虚拟现实技术走入了如今的社会当中，经过多方磨练已经趋于较为成熟的领域。相较于传统的教育模式，将虚拟现实技术与动态仿真运用到传播操作训练中本身便是教育体制的变革，与此同时根据场景的显示模拟将操作与考核评估系统进行深化，由信息的交互功能将船舶舱内的场景进行有效数据传输，经由主观与教育部门的测试和学员联系满足了基本需求同时，更在经济实用上迈出了重要的一步，从而将训练成果提升至最大化，达到船员教育的基本目的。

2 针对船舶电站的模拟影响

船舶电站虚拟操作和评估系统所设置的训练项目和训练内容主要根据现有交通运输的规章制度进行修改与整合，其中包括了如下几个方面：（1）三维场景下船舶配电装置认识和船舶电站管理与维护的训练与评估。实现三维场景下船舶电站及其所属仪器仪表等部件功能的说明、使用方法的描述、日常维护保养相关内容的要求和应急故障问题处理的过程阐述。（2）船舶电站及其自动化装置的虚拟操作训练与评估，采用交互工具实现虚拟场景下，模拟真实环境的船舶电站及其自动化装置的虚拟操作训练与评估工作，在操作过程中设置船舶电力设备常见故障问题，学员通过对话框和实操方式解决故障问题。（3）船用蓄电池的虚拟维护和保养训练评估，采用对话框和人机交互方式，实现三维场景下船用蓄电池的虚拟维护和保养评估工作。学员联系和考核评估过程各种所有操作信息存储于后台数据库，评阅老师可根据授予的权限进行调阅学生操作记录，并以此作为打分标准进行评估。

3 虚拟现实技术在船员教育培训中的意义

虚拟现实技术的应用在当今社会有十分广泛的前景，同时针对船舶电站虚拟操作等特殊教学也具备了其他模式的引导可能性，一方面令学员可以根据场景内容更加完善自身的知识体系，丰富并深化对于船舶知识的理解统筹。另一方面也方便了在线联系与考核评估的公正公开性，从更加客观的角度去评判结果的对错，相较于国外实体机械的操作更加符合我国船舶领域教学的实情，并满足了场景与类别的限制，充分调动了船员对于学习的积极性。

与此同时，学员通过局域网或互联网可以独立进行场景模式的练习，无需在导师的引导下进行短暂时间的死记硬背，从而更满足了学员综合素质水平的提高，也体现了新型教育体系的变革优势，将考核与操作真正实现远程数据关联，每考核一项便能够通过确切的数据记载来判断学员错误的次数与类型，方便导员进行更加具有针对性的指导教学，并能够将教学成果永久保留在数据库中方便学员的查阅。

此外，依据虚拟现实技术在数据管理上的优势，在系统考核途中可实现学生与监考评阅人员的项目准确分类，从而将考核数据更加系统的管理与更改，实现完全动态化与安全化的储存管理措施。

4 虚拟现实技术在船员训练中的优势

4.1 相较于传统工作模式更加稳定，在固有模型与数据统筹汇中无故障，并在此基础进行新的开发也较为容易。

4.2 开发成本低，消耗低，并且不会受到教学空间的限制。

4.3 打开了传统应试教育的先河，将先进的仿真技术与图像处理技术运用到教学实践中去，通过特定的场景模拟更方便了教学的考察与评估工作的进行。

4.4 学员具备数据端口，可以无限次数进入尝尽练习，满足了操作强度的前提，将技术的惯性更深的刻印在脑袋里。

4.5 学员的操作记录更加方便管理，同时对评估工作更加具备公平性和客观性。

5 结束语

信息时代的发展影响着传统教育模式的改变，将船舶电站与机舱操作进行动态教学模式恰恰满足了当前学员对于实战与知识融合的需求，着不单单是对于教育体系的重大变革，更是未来教育模式的发展趋势。

参考文献

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[2]孙健，王方金，李振宝，等.虚拟现实（VR）技术在船员合格证教学中的应用[J].航海教育研究，2017，34（1）：61-63.

[3]张宁.基于虚拟机舱实操智能评估系统的研究[D].大连海事大学，2016.

作者简介：姚智慧，男，大连海洋大学，讲师，从事船员教育与培训研究