基于GMDSS模擬器的考核評估系統(tǒng)

王希坤，周兆欣，王祎欣

(1.山東交通學(xué)院海運學(xué)院，山東威?！?64200; 2.山東女子學(xué)院, 山東濟南　250300)

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基于GMDSS模擬器的考核評估系統(tǒng)

王希坤1，周兆欣1，王祎欣2

(1.山東交通學(xué)院海運學(xué)院，山東威海264200; 2.山東女子學(xué)院, 山東濟南250300)

摘要：為提高GMDSS模擬評估的準確性和客觀性，分析GMDSS模擬器設(shè)備的特點，提出基于MFC socket的通信接口考試模型，通過ADO+ODBC+SQL Server技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作，解決模擬器與操作評估考核系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互問題。采用層次分析法確定各個因素的權(quán)重，得到綜合評分及其排序。

關(guān)鍵詞：GMDSS；考核評估；MFC socket；APH層次分析法

GMDSS是(Global Maritime Distress and Safety System)基于《1979年國際海上搜救救助公約》，由國際海事組織開發(fā)實施的全球海上遇險與安全系統(tǒng)， GMDSS實質(zhì)上是一個龐大的全球通信網(wǎng)，用于全球海上遇險、緊急、安全通信和常規(guī)通信的綜合通信系統(tǒng)。《中華人民共和國海船船員適任考試和發(fā)證規(guī)則》于2012-02開始實施，《中華人民共和國海船船員適任考試大綱》(簡稱為2012海船船員適任考試大綱)于2012-07-01正式實施，對GMDSS設(shè)備評估提出了更高的要求。目前國內(nèi)沒有完善的基于《GMDSS考試大綱與評估規(guī)范》的評估系統(tǒng)。海事局的GMDSS設(shè)備評估采用人工打分的方式，人工打分存在評估標準不一、主觀性強且考官的勞動強度大等缺點。

1研究現(xiàn)狀

國內(nèi)諸多學(xué)者對GMDSS設(shè)備評估系統(tǒng)進行研究。文獻[1]完成對GMDSS設(shè)備的半自動化評估，即考核評估系統(tǒng)提取操作記錄文件進行處理，人工導(dǎo)出學(xué)生的操作記錄，由評估員進行操作記錄的評分。文獻[2]采用抽樣調(diào)查法統(tǒng)計考生的操作步驟和操作時間，使用層次分析法確定權(quán)重 ，最后用加權(quán)平均法得到總評估成績。為適應(yīng)我國的GMDSS設(shè)備評估系統(tǒng)，對學(xué)員培訓(xùn)進行客觀、公平的評價，提高評估的規(guī)范化、標準化，文獻[3]分析了GMDSS模擬器在航海模擬器中的應(yīng)用。

根據(jù)2012海船船員適任考試大綱的要求，設(shè)備評估采用必評估項目和任選項目相結(jié)合的方式，其中Inmarsat-C船站[4]、船用MF/HF無線電設(shè)備中的MF/HFDSC設(shè)備、船用VHF無線電設(shè)備、EPIRB與SART設(shè)備的操作等4項為必選項目，NBDP、NAVTEX、氣象傳真機、Inmarsat-F77船站[5]、MF/HF無線電設(shè)備控制單元等5項中任選一項。設(shè)備評估時間不超過60 min。

通過分析《GMDSS考試大綱與評估規(guī)范》，確定考試題型的評估參數(shù)。將評估項目分為4類，用4種方法建立評估模型，并示例講解。建立模型的重點是選定比對界面、比對位置、比對節(jié)點、比對步驟等。根據(jù)評價指標，建立隸屬度函數(shù)；將各設(shè)備評估項目根據(jù)重要程度及建模方法進行分類，利用層次分析法得出各分類的權(quán)重及各設(shè)備的評估分，再將各設(shè)備評估分進行加權(quán)平均得到最后的總成績[6-7]。利用Visual C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言，在Client/Server框架下實現(xiàn)評估系統(tǒng)功能[8]。

本文通過對GMDSS模擬器設(shè)備在考核評估效果的研究，提出了考核評估系統(tǒng)的架構(gòu)以及實現(xiàn)考核評估系統(tǒng)的編程方法，開拓了GMDSS模擬器研發(fā)的新思路，完善了模擬器的后續(xù)評估功能，為研究GMDSS模擬器提供了新的方法。

2建模

2.1評估標準及評估要素

1)評估標準

《GMDSS考試大綱與評估規(guī)范》對GMDSS設(shè)備實際操作中的5項評估設(shè)備的評估標準都有明確規(guī)定，對每項設(shè)備的各個評估項目均給出了總分、規(guī)定評估時間、完成情況。參照此標準建立評估模型，但考慮到此評估標準主要針對人工評估方式，因此需要進行一定的調(diào)整。

2)評估要素

通過對評估標準的分析可知，各項目評估成績主要受評估時間、結(jié)果、過程熟練度等3方面影響。自動評估模型用時間、結(jié)果、熟練度作為評估要素。

2.2評估數(shù)學(xué)方法

綜合評價是指對某一事物進行分析，分解出多個評價因子，對比分析各種評價方法，選擇一種最合適的方法，并對評價因子建立評價函數(shù)，最后用函數(shù)形式得出總體評價。本文主要釆用以下幾種評價方法。

1)抽樣調(diào)查法

抽樣調(diào)查法指從研究對象的全部單位中抽取一部分單位進行考察和分析，并用這部分單位的數(shù)量特征推斷總體數(shù)量特征的一種調(diào)查方法[9]。其中，被研究對象的全部單位稱為“總體”；從總體中抽取出來，實際進行調(diào)查研究的那部分對象構(gòu)成的群體稱為“樣本”。在抽樣調(diào)查中，確定樣本數(shù)量是關(guān)鍵。本課題主要用抽樣調(diào)查法統(tǒng)計學(xué)生項目評估的操作時間和操作步驟。

可以根據(jù)操作時間和操作步驟評估考生操作的熟練程度。從定性關(guān)系上看，操作時間越短越熟練，操作步驟越少越熟練。在自動評估系統(tǒng)中需要將這兩個參數(shù)量化分段，以區(qū)分熟練、較熟練、不太熟練3個層次。用抽樣調(diào)查法統(tǒng)計考生的操作時間及操作步驟，要按照一定的比例劃分區(qū)段。各評估項目可以單獨使用其中一項來判斷熟練程度，也可以兩個指標結(jié)合在一起綜合判斷熟練程度。

2) APH層次分析法[10]

分層抽樣法是根據(jù)某些特定的特征，將總體分為同質(zhì)、不相互重疊的若干層，再從各層中獨立抽取樣本，是一種不等概率抽樣。分層抽樣利用輔助信息分層，各層內(nèi)應(yīng)該同質(zhì)，各層間差異盡可能大。

層次分析法是對多因素系統(tǒng)進行定性與定量評價相結(jié)合的方法，具有系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化、層次化的特征。通過深入分析多因素問題的本質(zhì)以及各個影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，在得到較少定量信息的基礎(chǔ)上，將復(fù)雜的評價與決策過程數(shù)學(xué)化及模型化，使得評價更加直觀。這種方法將復(fù)雜的系統(tǒng)拆分成多個層次，在各個因素以及各個層次之間進行比較，然后得到各個因素的權(quán)重，最后得到綜合評分及其排序。層次分析法的一般步驟為：

①構(gòu)造比較矩陣。分析整個系統(tǒng)中每個因素之間的關(guān)系，將這些因素分層，然后將同一個層次中每兩個因素進行比較,構(gòu)造比較矩陣。

②構(gòu)造判斷矩陣。在某一準則前提下，計算被比較因素的相對權(quán)重，并且對判斷矩陣進行一致性檢驗，這樣就可以得到該準則作用下的矩陣X。

③計算各個層次對系統(tǒng)的總排序權(quán)重矩陣A。得到層次分析法的綜合表達式

采用層次分析法得出各評估設(shè)備的評估成績。雖然《GMDSS考試大綱與評估規(guī)范》中每類題目的分數(shù)比例已有所體現(xiàn)，但根據(jù)后期評估模型，將評估項目分類，需要對各分類按權(quán)重重新進行計算。

3)加權(quán)平均法

加權(quán)平均法是一種最常用的評價方法，是按照每個評價指標在整體中的重要程度確定評分權(quán)重，然后加權(quán)求和得到最后的結(jié)果[11]。這種方法簡單且容易實現(xiàn)，但是沒有考慮每個評價指標之間的關(guān)系以及每個評價指標各自的性質(zhì)。該方法的函數(shù)表達式為：

2.3建立自動評估數(shù)學(xué)模型

通過對各評估項目及評估標準的研究，根據(jù)不同項目的評估需求，將GMDSS評估項目大體分為4類,建立評估模型，分別是操作過程監(jiān)控型、操作結(jié)果監(jiān)控型、過程結(jié)果共同監(jiān)控型、口述型。這4種模型的建模方法分別為追位比對法、原位比對法、混合比對法、選擇題型法。建立自動評估系統(tǒng)模型的關(guān)鍵是評價指標的確定和隸屬度函數(shù)的設(shè)定。4種模型的評估參數(shù)均為時間、結(jié)果、熟練度。[12]

2.3.1操作過程監(jiān)控型[13]

用追位比對法對此類題目建立評估模型。具體方法如下：考生對評估題目完成操作后，判斷操作結(jié)果是否正確，主要體現(xiàn)在步驟是否正確、順序是否合理、操作步驟有無重復(fù)等方面。本文釆用追位比對法評估。追位比對法是指將考生的操作步驟與標準步驟進行逐位比對。具體比對方法是將正確步驟設(shè)為主位，將考生的操作步驟與正確步驟進行比對。先從第一位進行比對，若操作步驟正確則計算機輸出1，若操作步驟不正確則輸出0，再進行第二位比對。然后將操作步驟的第二步與正確步驟的第一步繼續(xù)比對，正確為1，錯誤為0，如此進行比對下去。在程序中可以用邏輯與運算方式計算。例如，正確步驟為3步，記為111，實際操作第一步與第一位進行比對，正確則輸出1，則1∧1=1，再進行第二位比對。錯誤輸出0，0∧1=0,則不進行下一位比對，繼續(xù)第一位比對。

如比對到最后一位，并輸出為1，則可判斷此題操作為正確。還可以根據(jù)輸出0、1的總體數(shù)量計算操作總步驟的數(shù)量。

2.3.2操作結(jié)果監(jiān)控型

此類題型側(cè)重于對結(jié)果的判斷。一般操作結(jié)果判斷比較復(fù)雜，結(jié)果并非根據(jù)一個按鍵或者一個點就能判斷是否正確，須將多個位置上的操作綜合起來判斷正誤。此類題目一般對操作過程、步驟的順序不做重點評估內(nèi)容。本文用原位比對法進行此類題型的評估。原位比對法是將考生的操作內(nèi)容和標準值進行固定位置的一一比對，正確輸出1，錯誤輸出0，根據(jù)項目評估要求，再將0和1進行與運算或或運算。進行與運算表示各比對位的輸出值必須和標準位值完全一致，適用于各比對位重要程度一致的題目。進行或運算表示各比對位的重要程度有所不同，要根據(jù)各個位上的比對結(jié)果綜合判分。[14]

2.3.3過程結(jié)果共同監(jiān)控型

過程結(jié)果共同監(jiān)控型是指對操作步驟和操作結(jié)果均要評估的題型。本文用混合比對法進行評估[5]?；旌媳葘Ψㄊ菍⒆肺槐葘驮槐葘ο嘟Y(jié)合。對于一個項目，一部分用追位法比對，一部分用原位法比對，最后再綜合判分。

2.4確定評估成績權(quán)重

2.4.1各設(shè)備評估項目權(quán)重

根據(jù)評估大綱要求及本文建立的自動評估模型，各設(shè)備評估項目權(quán)重的確定方法不同。具體方法[15]為：1)根據(jù)專家評定法得到的每個影響因素的相對重要程度，按照比率標度方法構(gòu)造判斷矩陣A；2)求取判斷矩陣A的最大特征根λmax及對應(yīng)的特征向量W[16]；3)對特征向量W進行歸一化處理，得到W=[ω1，ω2，…，ωn]，其中ωi是對應(yīng)影響因素的權(quán)重。

2.4.2評估總成績

GMDSS總體評估由5個設(shè)備組成，因為各設(shè)備題目的得分權(quán)重在標準中已經(jīng)有所體現(xiàn)，每個評估項目的成績由該項目的操作時間分數(shù)與操作步驟分數(shù)加權(quán)得到，最后總評估成績由各評估項目加權(quán)平均法計算，60分以上為及格，60分以下為不及格。

設(shè)備評估總成績的計算公式[17]為：

ωMTi+ωMSi=1，

第i項評估項目得到的操作步驟分數(shù)為

3軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1系統(tǒng)概述

釆用C/S架構(gòu)，教練站主要負責設(shè)置學(xué)生機船位、更換海圖、通信相關(guān)設(shè)置、地面站、用戶信息的管理編輯。學(xué)生站包括地面通信設(shè)備和衛(wèi)星通信設(shè)備，可以查看本船和它船的船位、岸站和岸上用戶信息查詢，也可以和教師機及其他學(xué)生機進行通信。[18]

3.2評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

GMDSS自動評估系統(tǒng)通過局域網(wǎng)將一個服務(wù)器端和多個客戶端連接起來，服務(wù)器端為客戶端提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，客戶端主要供學(xué)生訓(xùn)練評估。[19]

3.2.2系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)主要分為客戶端和服務(wù)器端兩大部分。客戶端主要提供學(xué)員對GMDSS系統(tǒng)的基本設(shè)備操作、通信練習(xí)、操作評估等功能。服務(wù)器主要對整個系統(tǒng)進行控制與管理，具有檢測用戶對設(shè)備的操作信息、轉(zhuǎn)發(fā)客戶端之間的通信數(shù)據(jù)、虛擬生成船站設(shè)備應(yīng)有的通信信息等功能，還可進行組題，完成對學(xué)員評估結(jié)果的分析發(fā)布，以及記錄學(xué)員的登錄使用信息等功能。整個系統(tǒng)由模擬器子系統(tǒng)、練習(xí)子系統(tǒng)、評估子系統(tǒng)、教練站、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)等5大功能模塊組成。

系統(tǒng)具有如下功能：1)系統(tǒng)登錄安全驗證。設(shè)置管理員、教師、學(xué)生3種身份進入系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全。2)用戶權(quán)限區(qū)分。管理員可進行所有資源管理，教師可進行考生管理、試題管理、考場管理，學(xué)生可以選擇練習(xí)或評估進入系統(tǒng)。3)兩種工作模式。系統(tǒng)應(yīng)具有評估和練習(xí)兩種工作模式，在練習(xí)模式下，學(xué)生可以自主選擇題目類型、難度系數(shù)、知識點等。在評估模式下，教師可以進行相關(guān)設(shè)置。4)合理的評估功能。具備合理、科學(xué)的評估標準，并滿足海事局評估大綱。5)數(shù)據(jù)安全。保證學(xué)生信息、考試信息、用戶賬戶、試題信息等數(shù)據(jù)的安全，提供數(shù)據(jù)備份功能。

3.3系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)

評估子系統(tǒng)主要進行考生的評估考試，并給出考試成績，主要解決評估標準設(shè)置、時間控制、考生操作步驟與正確步驟的比對等問題。教練站主要設(shè)置學(xué)生機的各類參數(shù)。數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)包括學(xué)生個人信息、學(xué)生評估成績、相關(guān)的各設(shè)備評估試題，并可用Excel表格直接導(dǎo)入文件。[20]

3.3.1評估子系統(tǒng)

在考試終端學(xué)生雙擊GMDSS評估系統(tǒng)圖標，啟動軟件，學(xué)生進入練習(xí)模式或評估模式。在此系統(tǒng)中主要需要解決學(xué)生操作正誤的判斷。根據(jù)給出的評估模型，系統(tǒng)主要根據(jù)學(xué)生的考試時間、操作記錄與正確步驟的比對進行綜合給分。學(xué)生選擇評估開始考試后，系統(tǒng)自動組題，在幾大設(shè)備中按照規(guī)則選出4個設(shè)備。在界面右側(cè)出現(xiàn)與考試相關(guān)的信息、4個設(shè)備的考題，同時頂部出現(xiàn)計時器，開始倒計時考試時間?？忌鷨螕羝渲幸粋€設(shè)備后，出現(xiàn)該設(shè)備的相關(guān)考題。雙擊要選做的題目，下方出現(xiàn)計時器，開始倒計時，同時其它3題變灰。當完成此題目后點保存按鍵，計時停止，再選作其它題目。若考生做完題目未點保存鍵而直接做其它題目，系統(tǒng)將自動保存已做題目。如已保存的題目需要重新再做，可重新選做，繼續(xù)累計考試時間。答完所有考試題目，點擊提交按鍵，完成考試。系統(tǒng)記下各題的操作時間及最后一次保存的操作記錄，根據(jù)評估模型進行評分，并顯示成績。

3.3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括題庫管理、數(shù)據(jù)査詢、數(shù)據(jù)維護等功能。本文選用Access數(shù)據(jù)庫存儲學(xué)生信息、成績等相關(guān)信息。試題庫包括Inmarsat-C、Inmarsat-F、MF/HF、VHF、NBDP、EPIRB&SART、NAVTEX&氣象傳真機等8張表。每種設(shè)備按照評估模型進行分類，在組卷時按照一定的規(guī)則從各類中選題[21-24]。

4結(jié)語

1)提出GMDSS設(shè)備操作評估管理及考核系統(tǒng)的模型。基于MFC socket實現(xiàn)通信接口考試模型，采用Client/Server服務(wù)模式的考試系統(tǒng)，較之傳統(tǒng)考試，網(wǎng)絡(luò)考試具有獨特的優(yōu)越性，屏蔽了人為干擾考試的可能性，提高了考試的客觀公正性，縮短了傳統(tǒng)考試的周期，同時簡化了考試流程，節(jié)省了大量的人力與物力，試卷評閱和保存更簡便。

2)針對現(xiàn)有模擬器的缺欠，兼顧行業(yè)要求，擴展GMDSS模擬器的功能。通過ADO+ODBC+SQL Server技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作，解決模擬器與操作評估考核系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互問題。

3)初步建立可評估系統(tǒng)，但真正使用還有許多需要完善的地方，比如題型沒有嚴格的界限，缺少適用于考官出題的平臺。

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(責任編輯：郎偉鋒)

Examination Evaluation System Based on GMDSS Simulator

WANGXikun1,ZHOUZhaoxin1,WANGYixin2

(1.MaritimeCollege,ShandongJiaotongUniversity,Weihai264200;2.ShandongWomen′sUnivversity,Jinan250300)

Abstract:In order to improve the accuracy and objectivity of GMDSS simulator, the characteristics of GMDSS simulator was analyzed, and the communication interface test model based on socket MFC was proposed.The interaciton between the simulator and the data of evaluation system operation was solved through database operation by ADO+ODBC+SQL Server technology. The analytic hierarchy process was used to determine the weight value of each factor, comprehensive scoring and sorting was finally got.

Key words:GMDSS; examination evaluation; MFC socket; APH analytic hierarchy process

中圖分類號：U698

文獻標志碼：A

文章編號：1672-0032(2016)01-0081-06

DOI：10.3969/j.issn.1672-0032.2016.01.015

作者簡介：王希坤(1967—)，男，山東濰坊人，講師，主要研究方向為通信導(dǎo)航,E-mail:hywangxikun@163.com.

收稿日期：2015-11-09