自動(dòng)評分系統(tǒng)在駕駛資源管理實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用研究

于家根，高孝日，卜仁祥，李偉峰

(大連海事大學(xué) 航海學(xué)院，遼寧 大連 116026)

一、引言

依據(jù)STCW 公約馬尼拉修正案要求，對于500總噸及以上船舶負(fù)責(zé)航行值班的高級船員，駕駛臺資源管理成為強(qiáng)制性適任要求。公約附則在適任的評估方法上提到了“認(rèn)可的模擬器培訓(xùn)”，并給出評價(jià)適任的標(biāo)準(zhǔn)。［1］現(xiàn)行的駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容涵蓋船舶操縱、船舶避碰、駕駛臺資源管理三個(gè)主題。為滿足履約要求，包括實(shí)施過渡期培訓(xùn)，該實(shí)訓(xùn)課程主要是借助船舶操縱模擬器平臺在主講教師的指導(dǎo)下實(shí)施，課程考核需要經(jīng)過具有海事局認(rèn)可的具有評估員資質(zhì)的人員現(xiàn)場完成。本文針對現(xiàn)有的駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)課程培訓(xùn)中存在的不足，在實(shí)訓(xùn)課程中引入自動(dòng)評分系統(tǒng)，以期增強(qiáng)培訓(xùn)效果，增加評估結(jié)果的客觀性。

二、現(xiàn)行的駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)課程實(shí)訓(xùn)及評估模式

為滿足履行STCW 公約馬尼拉修正案要求，筆者參與了大連海事大學(xué)駕駛臺資源管理的課程建設(shè)，目標(biāo)學(xué)員包括本科教育、過渡期培訓(xùn)、非航海工科教育、成人繼續(xù)教育等對象。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，參考國內(nèi)其他院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)情況，對現(xiàn)行的培訓(xùn)及評估模式進(jìn)行歸納。

1．實(shí)訓(xùn)模式

駕駛臺資源管理的實(shí)訓(xùn)課程采用集中培訓(xùn)模式，以大連海事大學(xué)的過_渡期培訓(xùn)為例，一周內(nèi)要完成20 學(xué)時(shí)的實(shí)訓(xùn)課程。參照國際上的培訓(xùn)做法，結(jié)合航海實(shí)踐，主管機(jī)關(guān)建議師生比為1∶4，同組學(xué)員人數(shù)不要超過4 人或少于3 人。實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，指導(dǎo)教師現(xiàn)場或通過監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行觀察、指導(dǎo)和記錄，每次訓(xùn)練完成要進(jìn)行針對性的總結(jié)、建議及給出注意事項(xiàng)，同時(shí)承擔(dān)模擬VTS、引航站與船舶通信的角色。

2．評估模式

評估模式參照訓(xùn)練模式，主考官將學(xué)員4 人(或3 人)分為一組，學(xué)員隨機(jī)抽選評估任務(wù)，按照任務(wù)書要求完成具體的操作。同時(shí)，主考官為每組學(xué)員指定一位經(jīng)主管機(jī)關(guān)認(rèn)可的評估員。評估員根據(jù)“船舶操縱、避碰與BRM 評估表”各分項(xiàng)的學(xué)員表現(xiàn)進(jìn)行現(xiàn)場打分，最終給定考核結(jié)果。

三、現(xiàn)行駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)及評估模式存在的不足

駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)課程的主要培訓(xùn)目的是:提高駕駛臺班組成員對駕駛臺資源的合理有效使用;加深學(xué)員對所學(xué)專業(yè)知識的理解;增強(qiáng)學(xué)員的情境意識;提高學(xué)員處理問題的能力。因此，實(shí)訓(xùn)教學(xué)更注重的是培訓(xùn)效果及評估的客觀性?，F(xiàn)行的培訓(xùn)及評估模式存在的不足主要包括如下方面。

1．培訓(xùn)人員工作強(qiáng)度過大

2012年10月歐盟對我國履約情況進(jìn)行審核時(shí)指出，航海類院校的教員、評估人員的資格及模擬器教員、評估人員的資格等都應(yīng)有明確的標(biāo)準(zhǔn)。［2］由于具有培訓(xùn)資質(zhì)的教師有限，且需要培訓(xùn)的學(xué)員數(shù)量過大(尤其是過渡期培訓(xùn))，因此必須增加培訓(xùn)期數(shù)，這就造成培訓(xùn)教師授課任務(wù)過于繁重。實(shí)訓(xùn)教學(xué)為現(xiàn)場教學(xué)，授課人員精力需要高度集中，發(fā)現(xiàn)和總結(jié)學(xué)員在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的缺陷和不足。長期的工作壓力，容易造成心理及身體上的疲勞，影響教學(xué)效果。

2．培訓(xùn)質(zhì)量上升空間較大

現(xiàn)行的培訓(xùn)模式是集中培訓(xùn)模式，短時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想的培訓(xùn)效果很難，如情景意識的培養(yǎng)就是個(gè)逐漸的過程。若要提高集中培訓(xùn)的質(zhì)量，就需要有針對性地根據(jù)具體問題反復(fù)刺激、增強(qiáng)印象。實(shí)訓(xùn)教學(xué)中針對學(xué)員表現(xiàn)的許多細(xì)節(jié)問題，培訓(xùn)教師是難以觀察到的。個(gè)別學(xué)員由于個(gè)人習(xí)慣養(yǎng)成的違規(guī)作業(yè)已經(jīng)成為常態(tài)，船舶雖然沒有發(fā)生碰撞事故，但危險(xiǎn)確實(shí)是存在的。

3．評估結(jié)果易受主觀影響

駕駛資源管理的考核評估由評估員執(zhí)行，在考核中避免不了受人為因素影響?？己私Y(jié)果受評估員的專業(yè)水平、知識點(diǎn)側(cè)重、主觀情緒等因素影響，容易失去客觀性。

四、自動(dòng)評分系統(tǒng)在駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)

考慮到STCW 公約馬尼拉修正案對船員實(shí)踐技能的要求進(jìn)一步提升［3］，現(xiàn)行駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)及評估模式存在的不足，為減輕培訓(xùn)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高培訓(xùn)質(zhì)量，盡量減少測評過程中教師的主觀影響，考慮引入模擬器自動(dòng)評分系統(tǒng)。當(dāng)前，各培訓(xùn)機(jī)構(gòu)對模擬器自動(dòng)評分系統(tǒng)的研究和應(yīng)用工作投入了大量的精力。［4］利用模擬器數(shù)據(jù)與評判算法結(jié)合，對部分測試要素指標(biāo)進(jìn)行模擬器自動(dòng)評分可代替教練員的工作且具有客觀、準(zhǔn)確和穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)［5］。

1．評價(jià)設(shè)計(jì)原則與要素指標(biāo)

根據(jù)目前的駕駛臺資源管理培訓(xùn)大綱要求［6］，結(jié)合航海專家的意見合理設(shè)置了訓(xùn)練與評估要素的原則，如圖1 所示。給出駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)評估的多級評價(jià)體系，體系具有明確的層次結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)可根據(jù)具體的培訓(xùn)要求及目的進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。在實(shí)施自動(dòng)評估的過程中，根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置具體的懲罰值。

圖1 駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)評估要素指標(biāo)體系

2．實(shí)驗(yàn)平臺模型機(jī)理

評判模型是評分系統(tǒng)運(yùn)行的核心，模型的設(shè)計(jì)中要根據(jù)學(xué)員操縱避碰結(jié)果(包括船速控制、船位控制、最終通過距離、最后通過時(shí)間、偏離航線設(shè)計(jì)情況等)與設(shè)定目標(biāo)的偏差情況以及操縱控制器的應(yīng)用(車、舵使用等)情況進(jìn)行綜合評判，得到的結(jié)果可為通過/不通過，或是排序或突出主因素以利于弱項(xiàng)改進(jìn)等。本文主要介紹NTPRO5000 模擬器平臺的評分模型機(jī)理。

船商(TRANSAS)是主流的船舶模擬器廠商，自動(dòng)評估系統(tǒng)(TEAS)是船商N(yùn)TPRO5000 系統(tǒng)的一個(gè)功能模塊，用來實(shí)現(xiàn)對受訓(xùn)者的操作進(jìn)行自動(dòng)評分。該系統(tǒng)能夠基于教練預(yù)設(shè)的評估標(biāo)準(zhǔn)來查核受訓(xùn)者實(shí)際操作的正確性，客觀地評價(jià)受訓(xùn)者對某個(gè)特定練習(xí)的完成程度。功能模塊中包含STCW 公約馬尼拉修正案中規(guī)定的對負(fù)責(zé)航行安全的駕駛員最低適任能力的評估函數(shù)庫(見表1)。

使用過程中，學(xué)員每次違反規(guī)定都能被機(jī)器檢測到，并以錯(cuò)誤函數(shù)的方式計(jì)算出懲罰分?jǐn)?shù)。最終，自動(dòng)評分系統(tǒng)根據(jù)受訓(xùn)者完成任務(wù)情況給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。每一次的違規(guī)操作及扣分情況，能夠在訓(xùn)練過程中顯示于屏幕中央，任務(wù)完成后還能生成評分報(bào)告，用于教學(xué)分析和總結(jié)。

3．教學(xué)案例編制

以學(xué)員進(jìn)行的具體駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)任務(wù)為例(見表2)，依托NTPRO5000 模擬器平臺，編制引入自動(dòng)評分系統(tǒng)的教學(xué)案例。

根據(jù)指標(biāo)體系確定的規(guī)則對實(shí)訓(xùn)任務(wù)進(jìn)行規(guī)則編輯(見圖2)，包含扣分項(xiàng)目及提示信息內(nèi)容。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對學(xué)員操縱的監(jiān)控，顯示提示信息內(nèi)容，自動(dòng)按編制的規(guī)則評分，最終生成自動(dòng)評分報(bào)告，且報(bào)告模塊的權(quán)重是可調(diào)整的，增加了具體訓(xùn)練任務(wù)的靈活性(見圖3)。

表1 考慮能見度不良條件下的評估函數(shù)庫(要求)

表2 駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)教學(xué)案例

圖2 訓(xùn)練與評分規(guī)則編輯

圖3 自動(dòng)評分生成報(bào)告

4．自動(dòng)評分系統(tǒng)在駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用評析

引入自動(dòng)評分系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)在于:試題可根據(jù)海上實(shí)際情境設(shè)定，能以符合學(xué)員認(rèn)知規(guī)律的方式進(jìn)行訓(xùn)練;系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能夠?qū)W(xué)員的操作過程進(jìn)行全程監(jiān)控和記錄，只要學(xué)員違反規(guī)定，就當(dāng)時(shí)給予提示，而這對于培訓(xùn)者來講是做不到的。重要的是，學(xué)員的學(xué)習(xí)和教師的講解更具有針對性。傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)流程是“教員詳細(xì)講—學(xué)員練—教員糾正—學(xué)員再練—往復(fù)”，而新的實(shí)訓(xùn)流程是“教師概括講—學(xué)員練—學(xué)員從設(shè)備反饋中學(xué)習(xí)—教師從設(shè)備反饋中總結(jié)—教師針對性講解—往復(fù)”，從而避免盲目性，提高效率。

五、結(jié)語

自動(dòng)評分系統(tǒng)的引入很好地彌補(bǔ)了現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)及評估模式的不足。利用人機(jī)互動(dòng)的設(shè)計(jì)，使得學(xué)員易從自身的錯(cuò)誤中尋找進(jìn)步的空間，教練員易從學(xué)員的失誤中打破學(xué)習(xí)的瓶頸。實(shí)踐表明，自動(dòng)評分系統(tǒng)能代替教練員的部分工作，減輕授課教師的壓力，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)效果，增加評估結(jié)果的客觀性。無論從短期還是長遠(yuǎn)效益來看，自動(dòng)評分系統(tǒng)在駕駛臺資源管理實(shí)訓(xùn)課程中具有較好的應(yīng)用前景。

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