航海模拟器教学效果的有效提升

时间：2024-07-06

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(江苏海事职业技术学院，南京 211170)

航海模拟器自20世纪80年代初用于国内航海教育和培训以来，历经30余年的发展和完善，无论功能完备性还是界面仿真度都几乎能媲美真实设备。模拟器仿真教学相对于传统教学方式而言在经济性、易操作性等方面具有极大的优势。目前，在国内航海院校和培训机构中，模拟器教学已经成为一种主流的教学方式。然而，随着仿真技术、硬件设备的飞速发展，模拟器教学人员的素质和管理能力的欠缺等问题正在凸显，甚至在一定程度上制约了模拟器设备的教学效果。本文将就这一问题进行探讨，以期提出解决方案，弥补模拟器教学的不足。

一、国内模拟器教学的发展和现状

1.国内模拟器教学的历史发展

自大连海事大学在20世纪80年代初引入挪威的雷达和轮机模拟器开始，至目前大连海事大学、上海海事大学等国内知名航海院校自主研发具有独立知识产权的先进大型船舶操纵模拟器，历时30余年的发展，国内模拟器教学共经历了三个阶段。

(1)起步阶段。从20世纪80年代初到90年代初，各院校主要从模仿国外航海模拟器入手，研制小型航海模拟器，如VHF、雷达模拟器等，再根据这些设备编制教学大纲、授课计划、实训教程等，实现现代航海模拟器教学的初步发展。

(2)发展阶段。从90年代初到90年代末，历时10年左右，由于GMDSS系统的全面实施和STCW78/95公约的生效，模拟器在航海教育和培训方面的优势开始突显，各航海院校纷纷着手开展GMDSS模拟器的研制，并同时进行课程开发和教学方法的改革，这意味着模拟器教学的快速发展时期已经到来。

(3)自主创新阶段。自21世纪开始，伴随着计算机图形图像技术、仿真技术和虚拟现实技术的蓬勃发展，航海模拟器也迎来了更加繁荣的时期。在这个阶段，国内各大航海院校和技术公司开发了很多具备自主知识产权并具备世界先进水平的大型船舶操纵模拟器，国内航海教育也正式跨入了模拟器教学时代。伴随着先进的技术和设备的是教学方式的不断创新，情景教学、项目引领、任务驱动等现代教学方法和理念在最大化利用现有设备的同时极大地提高了教学效果。

2.国内模拟器教学的现状

目前，国内大部分航海院校已经配备了各种航海模拟器设备，如雷达和ARPA、GMDSS、积载和系固、大型船舶操纵模拟器等。在这些设备中部分是通过自行开发研制的，还有很大一部分是购买自国外或者国内厂家。总的来说，航海模拟器设备基本实现了物尽其用，即除了平时进行培训以外，还可以用于海事局考试评估。部分实力较强的院校还利用这些模拟器设备开发了诸如航道通航论证，海事案例分析，驾驶台资源管理等科目，总体上提升了国内模拟器开发研制和实际利用水平。[1]

二、国内航海模拟器教学存在的问题

1.模拟器设备受技术限制存在不足

(1)因建模技术限制，仿真性不足。模拟器设备的仿真性能是衡量设备好坏的重要标准，而仿真性能又依赖于对于仿真对象的完整建模。如构建货船操纵模型时，要考虑到风、流影响，还要考虑自身车、舵的影响甚至浅水效应、岸吸、岸推等因素。如果考虑的因素过少，则系统仿真性大打折扣；但是如果加入的因素过多，又会加重系统的整体负担，造成系统不能流畅运行，影响操作人员的直观感受。

(2)受计算机技术限制，不能灵活模拟各种实船状态。计算机图形图像技术虽已经取得长足的发展，但对于智能化领域则显得有些力不从心，与实船有较大差距，如大型船舶操纵模拟器里的大船模型，其远景和近景比例失调且层次感不强，使操纵人员难以利用视觉瞭望估测距离。另外在国内很多操纵模拟器上，因为技术保密等原因，并未开放相应端口，因此不能根据需要灵活加入船舶模型，这也在一定程度上限制了模拟器设备的普及使用。[2]

(3)受开发人员专业限制，部分模拟器设计存在缺陷。模拟器设备的研制一般都是由计算机专业人员完成，这就可能在设计制造设备时，并未站在航海专业的角度，因此出现这样那样的问题。如GMDSS模拟器，大部分学生机是分散在世界各地的，在呼叫某一个海岸电台时，使用的频率不可能都相同，而是需要根据距离远近，因地制宜地选择合适频率。但某一岸台的响应能力是有限的，几十台学生机同时呼叫，是不可能都叫通的。但是在模拟器上，可以随时呼叫且都收到应答，这显然是与实际不符。此外还有的模拟器未考虑各种通信设备的范围问题，明明已经距离几百海里，却还可以利用VHF进行呼叫，犯了常识性错误。

2.模拟器教学环节设计不尽合理

尽管模拟器已经投入航海教学近30年了，但对于如何更加有效地提高教学效果的争议一直不绝于耳。对于大部分小型模拟器设备如GMDSS模拟器、雷达模拟器等，大部分教学是按照先面板、功能介绍，随后进行具体操作，再利用题目来练习这样一个固定套路。在整个环节内很可能忽略了学生在学习时遇到的问题的及时反馈，使其迷惑和不解逐渐累加，最终评估时，也许通过照猫画虎能完成操作，但是对于其中的原理根本就没有理解。这样造成的结果就是一旦到船上遇到新的设备，就很可能会手足无措甚至难以适任无线电操作员岗位。

此外，在设计教学环节过程中缺乏创新，一些较为先进的教学理念诸如项目引领、任务驱动、岗位群职责等不能很好地贯彻和实施，使学生在练习时比较孤立，并无实际工作环境氛围，这也在一定程度制约了模拟器的教学效果。

3.模拟器教学人员水平存在差距

根据现在国内模拟器教学的现状，大部分院校正在使用的模拟器设备并非自行研制，而是购买于国内外模拟器厂商，而实际的教学人员基本上是本校的航海专业教师。这些教师的计算机软、硬件水平参差不齐，因此对于设备的使用、维护和保养的掌握也势必不同。在经过短期培训后就担任模拟器教练员，可能对于某些功能、注意事项等并不能完全理解，而设备一旦出现故障也不能及时处理，这样也就不能很好地履行教练员的职责，从而使教学质量大打折扣。

三、有效提高模拟器教学效果的建议

在国内航海类院校中，绝大部分模拟器教学人员既是教练员又是评估员，如何将这两个角色扮演好，从而让学生既具备相应能力又能获得合格/适任证书，是每一位模拟器教学人员都要思索的问题。目前，要想提高模拟器教学效果，必须从三个方面入手，即改进航海模拟器设备、科学设计模拟器教学环节、有效提高模拟器教学人员水平。

1.研制更符合要求的模拟器设备

在模拟器设计之初，要引入具备较强航海理论和实践经验的专业人员参与模拟器的研发，并站在专业角度对设备进行测试，再将结果进行反馈，这样对模拟器的仿真性和实用性都大有裨益。在研制过程中，有专业人员作为顾问参与功能构建并提供建议，开发人员在研制模拟器设备时就更有针对性，并能有效避免一些常识性错误，使模拟器设备更加贴近实际，更好地为教学和科研所用。

2.科学设计模拟器教学程序

优化教学环节设计，使模拟器设备教学更加贴近实际。模拟器的优势是经济、安全、高效，要充分利用模拟器设备的这些特点，进行大胆改革，将海上航行时可能遇到的各种情况作尽可能全面的仿真。

以GMDSS模拟器设备操作为例，首先利用项目引领，将教学任务进行模块化有机分割，如操作过程中可将整个设备操作分为卫星通信系统、地面通信系统、海上安全信息播发系统和定位寻位系统等。再利用任务驱动，构建符合海上实际的通信场景，依托局域网实现与教练站的语音、电传等通信，最后由教学人员和学生一起对该项任务的完成情况进行评价，形成反馈意见并进行记录。这样就将整个工作场景贯穿始终，使学生感受到实船上进行相关通信的氛围，从而有利于适任能力的培养。

3.加强模拟器教学人员队伍建设

根据STCW公约马尼拉修正案 A-I/6.4.1-2节部分要求，模拟器教学已作为部分培训项目的强制教学手段，而根据IMO示范课程A6.09(训练模拟器教学人员和评估员示范课程)教学人员的水平和业务素质直接决定了模拟器教学质量的好坏。

一是提高模拟器教学人员准入标准。模拟器教学人员首先应有计算机基础知识并对IMO相关规则有一个基本掌握，并应符合STCW公约马尼拉修正案 A-I/6.4.1-2对于教学人员的要求，此外还应具备一定的海上实践经验。这样在教学过程中教师可以结合自身船上实践将一些知识和技能融会贯通；而学生接收的不仅仅是枯燥的理论知识，还包含了教师的经验和智慧，培训效果自然会得到有效提高。

二是科学配备模拟器教学人员。每一门模拟器课程的实施至少需要2名经验丰富的教学人员。其中作为主教练的教员应当在航海模拟器教学领域具有较强的理论和实践经验；同组的另一个人应当善于发现培训过程中存在的问题和不足，并寻求解决方案。当有设备故障或者运行不正常时，主教练应当能利用自身经验和技术来使系统重新运行。这样即使在培训过程中出现问题，也能及时得到解决，避免影响教学进程。

三是提高模拟器教学人员的管理意识。根据IMOA6.09示范课程建议，模拟器教学人员应担当多种角色。首先是专任教师，带领学生入门，也是整个教学过程中的管理者，还是最终判断学生是否合格的评估员[3]。这就要求教学人员在掌握丰富的知识和操作技能的同时，也要加强对学生的有效管理，并组织好教学现场，规范学生的言行，同时注意将良好的航海职业道德和专业素养潜移默化地传递给学生；而学生在收获了知识的同时更收获了宝贵的精神财富，这对其将来的成长和发展是非常有利的。

四是提高模拟器教学人员自身业务水平。随着计算机软、硬件技术的进步，模拟器设备也在迅猛发展，同时，IMO和中国海事局对于模拟器设备的评估和训练要求也在不断变化，这就要求教学人员要不断学习，跟上技术进步潮流和规则的变化。模拟器教学人员应在立足教学的同时，刻苦钻研技术，还可通过参加国内外举办的模拟器师资培训或研讨会进行交流学习，提高自身模拟器使用、维护等技术水平。

教学人员应特别注意教学方法的使用，不同的方法得到的效果可能有天壤之别。因此，在教学过程中要运用一定的技巧，从学生的心理状态、认知规律等出发，做好教学方法设计，并应组织相关教学人员进行教学研讨，再根据学生评估考试的反馈对教学方式、方法等进行适当的调整。