自动评估系统在船员合格证实训教学和评估中的应用设计

王岩，单浩明

(大连海事大学 航海训练与研究中心，辽宁 大连　116026)



自动评估系统在船员合格证实训教学和评估中的应用设计

王岩，单浩明

(大连海事大学 航海训练与研究中心，辽宁 大连116026)

摘要：概述现有的航海类本科船员合格证实训教学和评估模式现状及不足，以自由降落救生艇实训教学为例，阐述自动评估系统在船员合格证实训教学和评估中的设计与应用，以期降低学生和教师在实训教学中的危险系数，增强教学效果，弥补目前实训教学和评估的不足。

关键词：STCW公约；实训教学和评估；自动评估系统；船员培养

一、引言

STCW公约马尼拉修正案已于2012年1月1日起正式生效，《中华人民共和国海船船员适任考试和发证规则》(交通运输部2011年12号令)和《中华人民共和国海船船员培训合格证签发管理办法》也于2012年3月1日开始实施。这一系列涵盖适任考试大纲、评估培训纲要和规范的法规的出台，对我国航海教育提出了更规范和更高的要求。STCW公约附则中前瞻性地在适任评估方法上提到了“认可的模拟器培训”，并给出评价适任的标准。修正案第B-I/6节关于培训和评估的指导、远程教学和电子教学中也给出了指导性的规定：缔约国可允许依据A-I/6节和如下指导中规定的培训和评估标准，采取远程教学和电子教学方式对船员进行培训。

结合公约相关要求和实训教学经验，在现有的培训教学和评估模式基础上，积极寻找一种新的船员培训方法势在必行。随着E-Learning的发展，自动评估系统应用越来越成熟，如船员培训中的ECDIS、驾驶台资源管理、轮机模拟器(智能评估系统)等教学项目目前已得到广泛应用。但在国内，自动评估系统在船员合格证实训教学和评估中的应用尚属空白。本文针对现有的船员合格证实训教学和评估中存在的不足，以精通救生艇筏和救助艇实训教学项目4自由降落式救生艇实操教学和评估为例，引入自动评估系统，以期增强教学效果，弥补当前教学的不足。

二、现行航海类本科船员合格证实训教学和评估模式

根据STCW公约马尼拉修正案、《中华人民共和国海船船员适任考试、评估和发证规则》、《STCW公约马尼拉修正案过渡规定实施办法》(海船员〔2012〕172号)和《海船船员培训合格证评估规范》等要求，本文结合教学实践，参照国内其他院校和培训机构教学和评估情况，对现有的实训教学和评估进行归纳和梳理。

航海类本科学生进行船员合格证培训包括Z01基本安全培训、Z02精通救生艇筏和救助艇、Z04高级消防、Z05精通急救4门，其中Z01基本安全培训中又包含个人求生、防火与灭火、基本急救、个人安全与社会责任4门课程，每门课程中包含理论课和多个实操课。以下以Z02精通救生艇筏和救助艇中的实训课为例进行阐述，其他几门课程情况类似。

1．Z02精通救生艇筏和救助艇实训教学情况

大连海事大学航海类专业学生每个班级约32人，参照国内外的通常做法，结合实践教学经验，一般采取分两组进行的教学方式，具体训练内容见表1。由两位指导教师(降落与回收救生艇操作由3位指导教师)进行现场示范操作，然后由学生实际操作，教师进行监督、指导，最后结合学生实际操作情况进行总结。

表1　精通救生艇筏和救助艇实操训练内容

2．Z02精通救生艇筏和救助艇评估情况

根据海事主管机关的要求，一般以小组为单位进行实际操作评估，每一项目每组时间不超过20分钟。评估员随机抽选班级一半学员组成一个评估小组进行操作，指导教师在现场组织和评估。评估员根据评分标准对每个参评学员进行个人评定成绩。

三、现行实训教学和评估模式的缺陷

航海类本科船员合格证实训教学和评估注重的是实践操作，目的是培养应用型人才。而这些年来船员因救生艇操作不当而引起伤亡的事故时有发生，甚至有专业教学机构2014年也发生了救生艇坠落砸中6名学生致1人死亡、两人重伤的恶性事故。因此，实训教学更应重视的是培训效果和实际应用以及学生能力的培养，但现行实训教学和评估模式存在一定的缺陷。

1．培训时间短，指导教师工作压力大

精通救生艇筏和救助艇实训教学共16学时，5项内容，内容覆盖面较广，科目繁杂，学时较短。每一项内容由指导教师现场授课、演示，由学生操作，在实际教学中只有约50%的学生每一个项目都能实际操作。由于学生动手训练时间严重不足，导致实际操作的熟练度不够，随着时间的推移遗忘较严重，教学效果不理想。另外，由于教学内容较多，教学现场空间狭窄，海上实操训练对学生和教师自身安全的要求较高，无形中增加了教师的工作压力，极易导致心理和身体疲劳，影响教学效果。

2．危险性大，部分科目无法按教学大纲实施

如项目3全封闭艇操纵。由于该艇重心较高，在进行旋回训练中极易发生横倾，增加了教学危险隐患。另外，学生坐在艇内，只能由一人进行操作，其他学生无法体验和观看，教学效果不好。

对于项目4.2 自由降落救生艇的收放操作，SOLAS公约第Ⅲ章19.3.3.4款有明确的要求：应定期对自由降落式救生艇进行模拟降放试验和自由降落降放操作。为保证演习中的船员和设备的安全，应对船员进行相应的操作培训，使每个船员熟悉模拟降放试验和自由降落降放操作；当自由降落降放不可行时，允许不做自由降落降放，应使用专用吊将救生艇降放水中，但6个月内至少有一次乘载指派的操作船员做自由降落降放，并在水面操纵。由于自由降落救生艇操作要求高，过程较复杂，进入艇内人员要随艇从十几米高处滑落入水，整个降放过程受天气和海况、港池等外界条件等多方面限制，因此存在很大的危险隐患，目前全国航海院校和培训机构一般采取现场理论实物讲解和多媒体教学形式来完成授课，无法保证每个班级每个学生得到应有的训练，更不能熟练操作，也为日后实际上船工作埋下安全隐患。

3．设备损耗严重，投入成本较高

“1974国际海上人命公约”(SOLAS公约,1974)第Ⅲ章B部分第1节20中对于客船、货船上救生设备使用状态、维修保养提出明确的要求。为了使救生艇处于随时可用状态，保证学生上课安全，学校投入了大量的人力、物力。由于每年航海本科专业约有40个班级，继续教育学院高峰时达到40个班级，再加上社会培训，设备使用率高，从而导致救生艇损耗严重，投入成本居高不下，同时也增加了安全隐患。

四、自动评估系统在船员合格证实训教学和评估中的应用设计

STCW公约马尼拉修正案第A-I/12节，对用于培训的模拟器一般性能标准提出了要求：能够模拟船上有关设备的操作性能，达到合乎培训目标的物理真实水平，并包括这种设备的性能、局限性和可能产生的误差；具有足够的行为真实性，使受培训者能够获得合乎培训目标的技能；提供一个可控制的操作环境，并能生成各种情况，其中可包括与培训目标有关的紧急、危险或异常的情况。[1]鉴于现行实训教学和评估模式的缺陷和上述公约提到的性能标准要求，本文结合其他自动评估系统的应用和研究，以自由降落救生艇实训教学为例，将自动评估系统引入现有的船员合格证实训教学和评估程序中，以减轻指导教师的工作压力，弥补现行教学的不足，降低实训教学的危险系数，从而提高教学质量。

1．框架设计

自由降落救生艇操作自动评估系统的框架设计主要以《海船船员培训合格证评估规范》为标准，分为救生艇释放、回收和救生艇启动、航行操纵两大模块。在这两大模块中建立层次分明的多元化评价体系，在实施自动评估的过程中，设置具体环节的检验、报警和评分机制。

2．设计原则

要求操作简便、易于学生掌握教学内容。通过三维透视图像使学生有临场感，操纵有真实感，并能根据学生操作结果(如关键性操作要领、其他细节要素判定)进行综合评判，每一次操作错误或偏差均能够被机器检测到并显示或隐藏，便于在日常练习中及时改正。操作完毕，该系统可根据教师设定的参数计算出相应的分数。此外，在设计过程中要注意模块的可扩展性，便于日后可根据公约的变化进行适时调整。

3．实训模拟器

(1)实训模拟器硬件设计

国外对航海领域的计算机仿真研究始于20世纪60年代末, 到90年代已发展成熟，比较著名的生产厂家有挪威的KMSS公司、英国的Transas公司、德国的STN公司等。而该项研究在我国起步较晚，具有代表性的研制单位有大连海事大学、上海海事大学、武汉理工大学等。自由降落救生艇实训教学自动评估系统硬件设计可参照现有的国内外航海类模拟器进行构建，主要包含系统仿真工作平台、服务器、相关控制台、配电盘和星型网络结构，其中设计的重点是系统仿真工作平台，主要包括救生艇内部仿真平台、释放和回收控制平台、关键性操作设备控制平台、水上操纵控制平台。在设计过程中要注意各个平台既应相互独立又能有效衔接，使各平台间能够有机地结合在一起。

(2)实训模拟器软件设计

实训模拟器的核心是软环境的设计，主要包括环境(重点是风、流、船速)设计、救生艇外部设备设计、救生艇内部设计、救生艇释放和回收动态系统、救生艇启动和航行操纵系统，以及自动评估和演示系统。通过上述的合理设计，能够对救生艇的降放环境、救生艇的释放和回收的关键性操作、入水过程，救生艇启动和海上操纵时机和要点、整个操作过程中学生需要的注意事项以及正确规范的操作程序，都能一一进行演示和检验，并可根据设计的参数对学生进行综合评估和测评。使用过程中，学生的错误操作将被显示并做出判定，最后自动评分系统给出相应的分数。根据海船船员培训合格证评估规范要求，结合多年实践教学经验，本文着重对自由降落救生艇释放、回收、启动和航行操纵两大模块的主要评估参数进行设计，详见表2、表3。

表2　自由降落救生艇释放和回收的评估参数设计

表3　自由降落救生艇启动和航行操纵的评估参数设计

4．实训教学应用案例

以航海类本科学生自由降落救生艇启动和航行操纵实训教学(见表4)为例，解析自动评估系统在实际教学和评估中的应用。

表4　自由降落救生艇启动和航行操纵实训教学和评估内容

根据海船船员培训合格证评估规范和本科培训合格证教学大纲要求，教师设定相关参数，开启全程监控和记录，先由教师进行讲解和示范，然后由学生操作。系统在整个教学中对学生操作进行显示和评判，对错误的操作进行报警和演示。在整个教学和学生操作过程中，教师可以有针对性地进行现场指导，从而避免盲目性，大大提高教学质量。

五、结语

随着仿真技术的快速发展，智能评估系统的研究不但具有很大的技术价值，而且拥有相当大的应用前景。目前，自动评估系统在海员培训教学中的应用越来越突出，使用自动评估系统进行实训教学和评估，不仅提高了效率和公正性，而且节省了人力以及大量经费。当然，自动评估系统的应用必须与实践教学紧密结合，才能使其更好地发挥优势，最终成为实训教学中不可缺少的重要培训手段。

参考文献：

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[4] 黄加亮,陈景锋,蔡振雄.基于“适任评估”的轮机模拟器实操教学研究[J].集美大学学报:教育科学版,2008,4(2):73-77.

[5] 包国江.基于航海模拟器的船舶操纵评估系统的研究[D].大连:大连海事大学,2008.

[6] 戚发勇,李琳,刘书平.船员合格证培训实操指南[M].大连:大连海事大学出版社,2014.

中图分类号：U676.2

文献标识码：A

文章编号：1006-8724(2016)01-0083-04

作者简介：王 岩(1971-)，男，实验师，主要从事航海教育研究。

收稿日期：2015-10-22