基于復(fù)雜信息裝備一體化培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建新思路

肖文，王大帥

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院，北京 100041）

0 引言

復(fù)雜信息裝備一體化保障是我國(guó)裝備建設(shè)重要的軍事物資，一體化培訓(xùn)系統(tǒng)的重要性關(guān)系著軍事戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)。復(fù)雜信息裝備是高科技下的產(chǎn)物，裝備復(fù)雜且更新?lián)Q代速度較快。隨著我軍武器裝備建設(shè)的快速發(fā)展，提高客戶(hù)能力，使裝備使用人員盡快形成戰(zhàn)斗力，提高裝備的穩(wěn)定性，是需要認(rèn)真研究和實(shí)踐的重要課題。

1 構(gòu)建背景

目前復(fù)雜信息裝備一體化保障培訓(xùn)主要依靠研制單位和最終用戶(hù)之間的多級(jí)培訓(xùn)體制，雖然分工明確，但成本過(guò)高、效率低下。大量型號(hào)的實(shí)踐證明，隨著裝備的復(fù)雜性越來(lái)越高，裝備的更新?lián)Q代加快，一方面，最終用戶(hù)的自訓(xùn)能力滯后，基礎(chǔ)相對(duì)薄弱。另一方面，研制單位承訓(xùn)能力有限，無(wú)法為全體維修人員提供持續(xù)的復(fù)訓(xùn)和改裝培訓(xùn)的訓(xùn)練機(jī)會(huì)，供需矛盾突出。

現(xiàn)有的培訓(xùn)模式和技術(shù)手段暴露的主要問(wèn)題包括：

（1）維修人員眾多，不同的人員由于分工不同，需要不同的技能培訓(xùn)，現(xiàn)有培訓(xùn)模式很難滿(mǎn)足用戶(hù)的要求；

（2）培訓(xùn)專(zhuān)家數(shù)量有限，受訓(xùn)學(xué)員有限，學(xué)員流動(dòng)大，培訓(xùn)內(nèi)容無(wú)法保證全面和動(dòng)態(tài)更新，使得整體培訓(xùn)質(zhì)量不高；

（3）現(xiàn)有培訓(xùn)模式受時(shí)間，場(chǎng)地，環(huán)境的影響較大，不利于對(duì)突發(fā)事件的快速反應(yīng)；

（4）部分維修維護(hù)訓(xùn)練需要?jiǎng)訉?shí)裝、進(jìn)戰(zhàn)位，帶來(lái)了裝備和保障設(shè)備的損耗，加大了培訓(xùn)成本；

（5）教學(xué)資源無(wú)法共享，重復(fù)投資較多；缺少有效的方法途徑去管理和監(jiān)控學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果。

雖然復(fù)雜信息裝備系統(tǒng)技術(shù)性能水平普遍有了較大較快的提升，但與之相適應(yīng)的綜合保障系統(tǒng)（包括訓(xùn)練機(jī)制、訓(xùn)練器材、訓(xùn)練課件等）的發(fā)展卻相對(duì)滯后，制約了保障能力的協(xié)調(diào)發(fā)展，最終導(dǎo)致新裝備“遲遲形不成”戰(zhàn)斗能力。其中一個(gè)重要問(wèn)題，就是訓(xùn)練內(nèi)容及其實(shí)現(xiàn)手段缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，導(dǎo)致精確性與時(shí)效性差。

2 構(gòu)建目標(biāo)

建立基于Web的分布式電子培訓(xùn)環(huán)境，支持課堂教學(xué)、在線(xiàn)學(xué)習(xí)、虛擬訓(xùn)練、網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)等多種形式，也可以支持針對(duì)裝備培訓(xùn)資料進(jìn)行成體系規(guī)劃設(shè)計(jì)，完成交互式多媒體課件的制作，并對(duì)需要用于培訓(xùn)的課件在培訓(xùn)平臺(tái)中進(jìn)行統(tǒng)一的課件管理、組織課程、發(fā)布計(jì)劃和培訓(xùn)統(tǒng)計(jì)，對(duì)裝備的操作使用指導(dǎo)、培訓(xùn)學(xué)習(xí)提供支撐。

3 構(gòu)建思路

提供培訓(xùn)素材管理、培訓(xùn)課件制作、培訓(xùn)管理、在線(xiàn)學(xué)習(xí)和測(cè)試考核的網(wǎng)絡(luò)化培訓(xùn)系統(tǒng)，用于支持裝備的授課式培訓(xùn)和在線(xiàn)自主學(xué)習(xí)。

系統(tǒng)構(gòu)建由三維素材制作、培訓(xùn)內(nèi)容管理系統(tǒng)與培訓(xùn)管理系統(tǒng)三部分組成，針對(duì)制作單位的素材制作工具和培訓(xùn)內(nèi)容管理系統(tǒng)，以及針對(duì)最終用戶(hù)的培訓(xùn)管理系統(tǒng)，其中，培訓(xùn)單元的相關(guān)工具可采用通用的圖形、動(dòng)畫(huà)、網(wǎng)頁(yè)、文檔制作工具。

（1）三維素材制作：支持基于設(shè)計(jì)模型制作用戶(hù)培訓(xùn)的三維動(dòng)畫(huà)，可直接利用現(xiàn)有三維模型進(jìn)行技術(shù)插圖、三維動(dòng)畫(huà)制作、虛擬仿真素材的制作。

（2）提供支持插圖制作的工具：可根據(jù)插圖的需要優(yōu)化圖形元素、進(jìn)行零件自動(dòng)編號(hào)、添加熱點(diǎn)等，制作生成2D/3D插圖，并可從Pro/E（Creo）、NX、CATIA、IGES、STEP、VRML等格式的插圖中直接讀取3D模型，以及可對(duì)模型進(jìn)行沿任意軸爆炸、切割、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、拷貝、縮放等操作。提供三維技術(shù)插圖制作，實(shí)現(xiàn)由3D模型直接生成三維拆裝、使用操作的虛擬仿真動(dòng)畫(huà)。并提供中文、英文等國(guó)際化支持。三維技術(shù)插圖制作的主要過(guò)程是將Pro/E、Catia等原始三維模型導(dǎo)入三維制作工具中進(jìn)行三維處理和動(dòng)畫(huà)制作。最終輸出WRL格式的三維動(dòng)畫(huà)圖和CGM格式的失量圖導(dǎo)入培訓(xùn)系統(tǒng)的素材庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)和作為培訓(xùn)課件素材。

（3）技術(shù)指標(biāo)：支持利用現(xiàn)有三維模型進(jìn)行技術(shù)插圖、三維動(dòng)畫(huà)制作、虛擬仿真素材的制作；支持主流三維設(shè)計(jì)工具（Catia、Creo、UG NX）或中間格式（IGES、STEP、VRML、U3D）等格式的三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入；支持部組件導(dǎo)入后，提供直觀的部組件分解結(jié)構(gòu)，并自動(dòng)生成IPD表；支持對(duì)三維模型的多層爆炸制作；支持三維模型轉(zhuǎn)換為CGM格式技術(shù)插圖；支持技術(shù)插圖的熱點(diǎn)標(biāo)注和編號(hào)；支持對(duì)三維模型的爆炸、切割、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、縮放、拷貝、刪除等操作；提供制作三維動(dòng)畫(huà)所需的常用拆裝、操作實(shí)踐庫(kù)，包括視角、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、閃爍、顏色、透明度、隱藏、出現(xiàn)等；支持添加金屬材質(zhì)、光影、貼圖等效果；支持定義三維動(dòng)畫(huà)的時(shí)間序列，可調(diào)整播放速度，支持交互式動(dòng)畫(huà)；支持單步觸發(fā)交互動(dòng)畫(huà)的熱點(diǎn)定義；制作結(jié)果可發(fā)布成S1000D數(shù)據(jù)模塊和SCORM課件包；三維插件支持Windows、安卓操作系統(tǒng)。

（4）培訓(xùn)內(nèi)容管理系統(tǒng)：支持管理非結(jié)構(gòu)化培訓(xùn)素材、培訓(xùn)單元，制作和發(fā)布符合SCORM的培訓(xùn)課件。培訓(xùn)內(nèi)容管理提供了對(duì)培訓(xùn)數(shù)據(jù)（素材、單元、課件）的統(tǒng)一管理，符合SCORM的課件制作。培訓(xùn)課件素材是通過(guò)文字、圖形、語(yǔ)音、視頻、三維及數(shù)字外設(shè)等各種形式直觀豐富地展現(xiàn)培訓(xùn)內(nèi)容。自定義培訓(xùn)內(nèi)容管理結(jié)構(gòu)，并支持導(dǎo)入CSDB SNS結(jié)構(gòu)；非結(jié)構(gòu)化素材、單元（圖片、文檔、語(yǔ)音、視頻、動(dòng)畫(huà)）等素材或單元的管理；素材、單元的屬性、版本、上傳、下載管理。通過(guò)培訓(xùn)課件制作模塊發(fā)布符合SCORM標(biāo)準(zhǔn)的課件，可以采用PPT、HTML等非結(jié)構(gòu)化培訓(xùn)單元。符合SCORM的培訓(xùn)課件目錄定義；課件學(xué)習(xí)、適用對(duì)象屬性定義；課件的組成單元可為非結(jié)構(gòu)化培訓(xùn)內(nèi)容，比如圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)、Word、PPT等素材；課件發(fā)布為符合SCORM的數(shù)據(jù)包。SCORM標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)課件包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模塊、實(shí)體文件、非結(jié)構(gòu)化文件以及樣式文件、SCHEMA文件、國(guó)家語(yǔ)言以及其他配置文件等；發(fā)布后的SCORM課件包管理。在數(shù)據(jù)發(fā)生變更后，可以重新進(jìn)行更新與發(fā)布。

（5）培訓(xùn)管理系統(tǒng)：支持向最終用戶(hù)提供培訓(xùn)管理、在線(xiàn)學(xué)習(xí)和考核評(píng)估的電子化培訓(xùn)環(huán)境，包括教員/學(xué)員、培訓(xùn)資源、課件庫(kù)、試題庫(kù)管理，培訓(xùn)課程制定與分配、培訓(xùn)計(jì)劃制定與發(fā)布、試卷制作與發(fā)布，在線(xiàn)學(xué)習(xí)、多媒體課件運(yùn)行、進(jìn)度監(jiān)控、在線(xiàn)考試、在線(xiàn)評(píng)卷、測(cè)試考核統(tǒng)計(jì)與報(bào)表等功能。

（6）培訓(xùn)課程管理：培訓(xùn)課程管理提供支持培訓(xùn)大綱管理、課件管理、課程管理、教學(xué)管理、課程學(xué)習(xí)、考試管理等要素。

（7）大綱管理：在大綱管理中可以針對(duì)培訓(xùn)的內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一創(chuàng)建，修改，刪除等維護(hù)操作。

（8）課件管理：將課件上傳到系統(tǒng)中，課件分為兩種格式：SCORM類(lèi)型以及其他非SCORM標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型（PDF、WORD、PPT等）。在SCORM課件上傳過(guò)程中，系統(tǒng)進(jìn)行SCORM標(biāo)準(zhǔn)符合性驗(yàn)證，在上傳成功后，課件將在用戶(hù)的指定的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)樹(shù)中進(jìn)行管理和維護(hù)。

（9）課程管理：課程管理模塊提供了課程的創(chuàng)建、修改、查看、刪除等基本功能。課件上傳完成后，通過(guò)此模塊把課件包分配到相應(yīng)的課程下，一個(gè)課程可以同時(shí)包含多個(gè)課件。

（10）教學(xué)管理：教學(xué)計(jì)劃管理包括培訓(xùn)計(jì)劃和考試計(jì)劃，按需制定教學(xué)計(jì)劃，設(shè)置培訓(xùn)計(jì)劃中每個(gè)培訓(xùn)課程的預(yù)期舉辦時(shí)間、培訓(xùn)目標(biāo)、面向?qū)ο?、培?xùn)方式、培訓(xùn)內(nèi)容、培訓(xùn)考核方式及時(shí)間等信息，為培訓(xùn)實(shí)施提供了指導(dǎo)依據(jù)。用戶(hù)可以預(yù)先設(shè)置臨時(shí)計(jì)劃或周、月、年計(jì)劃。計(jì)劃可按型號(hào)、用戶(hù)、角色、專(zhuān)業(yè)、班級(jí)進(jìn)行分配。分配了培訓(xùn)計(jì)劃的用戶(hù)可以查看計(jì)劃的詳細(xì)內(nèi)容。教學(xué)跟蹤管理包括根據(jù)課程和根據(jù)人員統(tǒng)計(jì)兩種方式。支持根據(jù)課程統(tǒng)計(jì)和人員統(tǒng)計(jì)兩種方式查看課程報(bào)表，統(tǒng)計(jì)課程的詳細(xì)信息以及該課程的所有的學(xué)員的學(xué)習(xí)情況。支持計(jì)劃管理，提供計(jì)劃的新增、修改、刪除、選取參與人員、提交審核、發(fā)布、反饋意見(jiàn)、導(dǎo)出等功能；支持自定義課程計(jì)劃，可關(guān)聯(lián)課程庫(kù)中的課程或創(chuàng)建新的課程，可關(guān)聯(lián)試卷；支持課程進(jìn)行時(shí)間、學(xué)員和教員設(shè)置，考試可設(shè)置評(píng)卷人等基本信息；支持自定義考試計(jì)劃，可創(chuàng)建考試編號(hào)和考試名稱(chēng)，并選取現(xiàn)有試卷或創(chuàng)建新的試卷；支持整卷和逐題答卷兩種考試模式，設(shè)置考試學(xué)員在參加考試時(shí)的試卷展現(xiàn)形式；支持考試次數(shù)的限制，可設(shè)置學(xué)員能夠參加考試的最多次數(shù)，默認(rèn)設(shè)置為不限次數(shù)；支持使用原分?jǐn)?shù)不折算總分以及按原試題的分?jǐn)?shù)比例折算總分的分?jǐn)?shù)計(jì)算方式；支持查看答案選項(xiàng)設(shè)置，學(xué)員查看自己的評(píng)卷后考卷是否顯示試題的正確答案。支持發(fā)布狀態(tài)控制，在計(jì)劃發(fā)布后，關(guān)聯(lián)的課程及考試將自動(dòng)發(fā)送給相關(guān)學(xué)員和教員。

（11）個(gè)人課程：管理員或者講師將創(chuàng)建的課程分配給學(xué)員以后，學(xué)員登錄系統(tǒng)后就可以在首頁(yè)查看我的課程、我的考試、培訓(xùn)公告等。在我的課程中查看到分配給自己的所有課程，包括個(gè)人先前制定的學(xué)習(xí)計(jì)劃或公司指定的學(xué)習(xí)計(jì)劃中分配的所有課程，以及個(gè)人選修的課程，進(jìn)入課程學(xué)習(xí)后可以查看到該課程下的所有學(xué)習(xí)課件進(jìn)入在線(xiàn)學(xué)習(xí)。

（12）個(gè)人選課：在課程定義時(shí)，可以設(shè)定課程的必修或選修狀態(tài)，選修的課程在選課中心進(jìn)行統(tǒng)一分類(lèi)管理，學(xué)員可以到選課中心將選修課程加入自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃中，并設(shè)定計(jì)劃的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間。

（13）學(xué)習(xí)筆記：在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，用戶(hù)可以隨時(shí)添加學(xué)習(xí)筆記，并對(duì)已經(jīng)添加的學(xué)習(xí)筆記進(jìn)行相應(yīng)的修改、搜索、刪除操作。

（14）試題庫(kù)管理：試題庫(kù)管理模塊為用戶(hù)提供了針對(duì)項(xiàng)目的題庫(kù)管理，用戶(hù)通過(guò)此模塊可以創(chuàng)建、修改、刪除、查看題庫(kù)。試題的類(lèi)型一般分為單選題、多選題、問(wèn)答題、判斷題、填空題，用戶(hù)可以手動(dòng)選擇試題類(lèi)型，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)用戶(hù)選擇的類(lèi)型自動(dòng)分配相應(yīng)的創(chuàng)建界面。試題的知識(shí)點(diǎn)也可以在系統(tǒng)中進(jìn)行預(yù)先配置和管理，在創(chuàng)建試題時(shí)，可以選擇知識(shí)點(diǎn)或者錄入新知識(shí)點(diǎn)。

（15）試卷管理：試卷管理為用戶(hù)提供了創(chuàng)建試卷的管理界面，用戶(hù)通過(guò)此模塊可以創(chuàng)建、修改、刪除、查看試卷。首先必須創(chuàng)建考試試卷，而試卷又分為固定試卷（人工組卷）和隨機(jī)試卷（智能組卷）兩種類(lèi)型。固定試卷必須從題庫(kù)中選擇所需要的固定試題，并可以根據(jù)需要設(shè)置試題分?jǐn)?shù)；隨機(jī)試卷則可以從題庫(kù)中選擇必考題，亦可系統(tǒng)從題庫(kù)中隨機(jī)抽取試題。

（16）考試管理：在試卷創(chuàng)建完成后，用戶(hù)就可以進(jìn)行考試的設(shè)置了。設(shè)置考試的過(guò)程實(shí)際就是創(chuàng)建考試基本信息，選擇考試的試卷和設(shè)置評(píng)卷人的過(guò)程。同時(shí)，可以設(shè)置考場(chǎng)，操作者根據(jù)需要分配考試學(xué)員，設(shè)置考試開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間。

（17）個(gè)人考試：管理員或者講師將創(chuàng)建的考試分配給學(xué)員以后，學(xué)員登錄系統(tǒng)后就可以在我的考試中查看到分配給自己的所有考試，考試時(shí)間到了以后學(xué)員就可以進(jìn)入考試界面進(jìn)行在線(xiàn)考試。學(xué)員可以查看自己所有的考試成績(jī)，并可以根據(jù)“考試詳情查看”來(lái)查看考試是否通過(guò)，根據(jù)設(shè)置可選擇學(xué)員是否可查看答案?？荚嚦煽?jī)管理為用戶(hù)提供了豐富的查詢(xún)統(tǒng)計(jì)功能，用戶(hù)可以根據(jù)不同條件組合查詢(xún)出所有考試以及評(píng)卷數(shù)據(jù)，并且可以把查詢(xún)出來(lái)的數(shù)據(jù)打印出來(lái)。支持按課程、學(xué)員、部門(mén)、角色、時(shí)間等不同維度對(duì)成績(jī)和學(xué)習(xí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；支持按課程或?qū)W員進(jìn)行成績(jī)分布、平均成績(jī)、通過(guò)率、優(yōu)秀率等報(bào)表圖形化顯示；支持統(tǒng)計(jì)各場(chǎng)考試的參考/缺考人數(shù)；支持統(tǒng)計(jì)成績(jī)分布、成績(jī)排名、最高分、最低分、平均分。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合裝備培訓(xùn)資料編制和培訓(xùn)保障的實(shí)際狀況，可以通過(guò)建立電子培訓(xùn)系統(tǒng)適應(yīng)新形勢(shì)下的綜合保障要求。

（1）電子培訓(xùn)系統(tǒng)將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子多媒體技術(shù)和各種專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)品培訓(xùn)材料結(jié)合，應(yīng)用于學(xué)員的自我學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)人工培訓(xùn)模式向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、科學(xué)化的方向轉(zhuǎn)變，提高培訓(xùn)和學(xué)習(xí)的效率，節(jié)省學(xué)習(xí)和培訓(xùn)成本，實(shí)現(xiàn)快速、科學(xué)而且規(guī)?；娜藛T培訓(xùn)。同時(shí)，電子培訓(xùn)系統(tǒng)的管理功能可以有效地規(guī)劃學(xué)員的培訓(xùn)計(jì)劃，跟蹤和掌握培訓(xùn)進(jìn)展?fàn)顩r，滿(mǎn)足最終用戶(hù)培訓(xùn)管理的要求。

（2）通過(guò)基于標(biāo)準(zhǔn)的模塊化培訓(xùn)課件的創(chuàng)建和管理，可以提高培訓(xùn)資料的可重用性和可重組能力，使得培訓(xùn)素材創(chuàng)建一次，便可多次使用。培訓(xùn)資料的大量?jī)?nèi)容來(lái)自技術(shù)出版物，通過(guò)與技術(shù)出版物系統(tǒng)的集成和共享，在培訓(xùn)課件制作過(guò)程中，可以充分重用已有的技術(shù)出版物中的內(nèi)容，如操作程序、故障隔離程序、描述類(lèi)信息、圖形、多媒體等，使得培訓(xùn)課件的創(chuàng)作效率大大提高。

（3）通過(guò)為用戶(hù)交付交互式的電子培訓(xùn)系統(tǒng)，使學(xué)員通過(guò)普通的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就可以隨時(shí)隨地閱讀和聆聽(tīng)與講師在課堂講授一樣的培訓(xùn)內(nèi)容，包括講解、演示和練習(xí)。學(xué)員可以根據(jù)自己的工作時(shí)間安排反復(fù)多次地學(xué)習(xí)，也可以根據(jù)自己實(shí)際技能，選擇特定主題來(lái)學(xué)習(xí)。電子培訓(xùn)系統(tǒng)擺脫傳統(tǒng)培訓(xùn)方式對(duì)教師資源和培訓(xùn)設(shè)施的依賴(lài)，可以允許學(xué)員同時(shí)自主地學(xué)習(xí)，不受時(shí)間、人員的限制，從而滿(mǎn)足大規(guī)模培訓(xùn)活動(dòng)的要求。交互式的直觀的虛擬仿真課件，可以使學(xué)員參與式沉浸式地學(xué)習(xí)課件內(nèi)容，減少實(shí)際操作訓(xùn)練的要求。電子培訓(xùn)系統(tǒng)具有的學(xué)習(xí)管理功能，可以為用戶(hù)制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，記錄和統(tǒng)計(jì)用戶(hù)學(xué)習(xí)進(jìn)展情況，進(jìn)行有效的自我評(píng)估和培訓(xùn)考核。