基于BRM模拟器的航海技术专业教学应用研究

2017-09-14，

航海教育研究 2017年3期

关键词：模拟器航海雷达

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(重庆交通大学国际学院，重庆 400074)

基于BRM模拟器的航海技术专业教学应用研究

余胜君，张瑜

(重庆交通大学国际学院，重庆 400074)

以BRM模拟器的功能模块为基础，提出基于BRM模拟器的知识、技能、态度三位一体的航海技术专业教学理念，并根据航海技术专业的教学要求，深入探讨BRM模拟器在不同平台下开展教学的具体措施。

航海技术专业；STCW公约；BRM模拟器；知识；技能；态度；教学理念

一、引言

航海技术是一门对综合性、理论性、实践性较强的专业。目前我国航海教育资源还远不能与国家建设海洋强国的发展目标相适应，航海教育依然存在着偏重理论教学、实践教学薄弱的问题。结合《海船船员适任考试和发证规则》(以下简称“11规则”)对船员培训、考试和发证中驾驶台资源管理模拟器(以下简称“BRM模拟器”)的要求，并充分考虑我国BRM模拟器教学现状，应积极研究和开发BRM航海模拟器在现代航海教育中的应用，从而培养理论基础扎实、实践技能过硬的现代化航海技术人才。

对于BRM模拟器在航海教学中应用问题业内已有相关研究成果发表。王建明[1]对驾驶台资源管理培训中的实训组织管理、课程安排、项目设置、效果评估等进行探讨；周建平等[2]提出BRM模拟器应注重形式多样性，构建平台发挥驾驶台团队作用；褚善东等[3]研究利用BRM提高学生海上应急心理素质；张文博等[4]对实船操作与操纵模拟器进行对比分析，提出实验课对师资配备的要求；汪正纲等[5]探讨模拟器教学中存在的问题，并提出相应的解决措施。本文在前人研究的基础上，提出基于BRM模拟器的知识、技能、态度三位一体的航海教学研究理念，以及在不同平台下开展教学的具体措施。

二、BRM模拟器的教学平台与教学资源

“11规则”中对海事培训机构开展航海模拟器教学所必须具备的相应场地、设施、设备与教学人员等做出相关规定。(见表1、表2)[6]。

表1 “11规则”对于场地、设施及模拟器设备要求

表2 “11规则”对于教学人员的要求

BRM模拟器是开展航海教学必要的教学平台，是保障船员综合素质培养的重要手段。其教育和培训包含三个要素：知识、技能和态度[7]。三者的关系相辅相成：知识是技能的基础，技能是对知识应用的展现，而态度则是知识和技能的升华所形成的良好观念，而良好的态度则会促进知识和技能的更好掌握和运用。BRM模拟器的培训目标，就是充分运用知识和技能，最终树立船员良好的职业观和道德观。

BRM模拟器的教学功能模块包括：全球卫星定位系统模块；雷达及ARPA模块；操舵系统模块；电子海图显示系统模块；号灯、号型、灯光照明系统模块；导航定位系统模块；系泊锚泊系统模块；通信系统模块；船舶应急报警系统模块；船用AIS系统及其他助航监控系统模块；天文和水文气象系统模块；船舶应急应变模块(如图1)。[8]从其功能模块可以看出，BRM模拟器具备多元化教学的功能，能够实现公约要求的不同岗位职责下的教学目标，既可以独立开展单一模块的知识性教学，也可以开展特定模块的技能性教学，甚至于可以端正船员的职业态度，提高职业素养，实现综合性的模拟教学。

图1 BRM模拟器教学功能模块

三、基于BRM模拟器的航海技术专业教学应用

1.基于BRM模拟器的航海专业理论教学

当前，航海基础理论教学多采用PPT等多媒体方式作为基本的教学手段，在很多知识模块上，传统教学和多媒体教学不能很好地实现教学目标。而引入BRM模拟器，充分发挥模拟器的仿真功能，则能显著增强教学效果，从而真正实现航海专业知识的认识—理解—运用(如图2)。

图2 BRM模拟器教学模式

(1)利用BRM模拟器让气象知识动态化。BRM模拟器可以模拟出各种水文和气象要素，如对重要的海上气象要素——云的认识和观测，对海流、海浪、海冰等的认识和观测，对雾霾及海上能见度的认识和观测，对雨雪冰雹等降水现象的认识和观测等。对气象要素高度仿真，使抽象的教学内容动态化、枯燥的知识趣味化。

(2)利用BRM模拟器实现潮汐概念和要素的视频化。对潮汐现象的模拟，使学员掌握潮汐的基本概念，并实现潮汐的推算等教学功能，如潮高和潮流的推算、潮汐的周日不等现象以及对日潮和半日潮现象的认知等。模拟器教学基本覆盖了对教学内容的认识—理解—运用的全部过程，用动态的画面来加强对潮汐要素的理解，使潮汐基本知识实现了由抽象向具体直观的视频转变。

(3)利用BRM模拟器使值班和避碰的相关知识情景化。利用BRM模拟器的“造船”功能，可以仿真不同的场景，建造不同的船型，让学员深刻理解各种号灯和号型，以及根据在任何能见度条件下号灯号型来判断船舶的运动状态，达到对《1972年国际海上避碰规则》的理解和掌握，了解各种船舶之间的避让责任，甚至实现船舶间的互动，从而实现由枯燥的条款向丰富的情景转变，真正体现出对知识的灵活运用。

(4)利用BRM模拟器使航海天文要素动态逼真。模拟器通过运用内部建立的数学模型，实现替代天象仪的部分功能，利用其视景通道来开展天文基础知识教学，模拟各天文要素的运动和变化。通过船舶航区的切换、时间的改变，在船舶运动中实现星空场景的逐渐变化，真正实现航海天文要素的动态化发展。如英国TRANSAS 公司研发的 NTPRO 5000系列的模拟器，可以全天候地开展航海天文教学，引导学员认知星空和各种星座，并能够成功模拟出各种天文观测资源。

2.基于BRM模拟器的航海实践技能教学

传统的航海教学实践多采用彼此独立的实践教学平台来实现技能教学的目标，由于BRM模拟器具有多条本船系统，因此在实践教学环节中能够提供高度仿真的实践教学资源，为航海实践专项技能的培养创造更真实的场景，有利于学员更加有效地掌握航海技能。

(1)利用模拟器内置的高度仿真全球定位终端资源GPS接收机，来掌握船舶的实时定位技能。学员可在GPS上直接读取船位信息资源并在纸质海图上实施定位作业。定位的对象包括本船船位、目标船舶船位和其他相关物标的位置，也可以在电子海图上点击实施精确的船位制导。在民用航海领域定位误差精度可达10m以内。

(2)利用模拟器自身具有的RADAR设备资源，从而实现以下教学目标。

第一，熟悉雷达的基本操作。如掌握雷达开关机的基本操作步骤；熟悉雷达主要的功能和操作，如雨雪抑制FTC和海浪抑制STC等功能；了解雷达传感器的设置和数据核实；掌握保持清晰观测目标的雷达操作和调节技能，如增益GAIN和调谐TUNE功能的相辅相成，使被观测物标能被最清晰和饱满地呈现；掌握准确测量目标位置的操作方法和技能等。

第二，掌握雷达观测的方法和技能。学会从雷达回波光斑中正确甄别有用的目标回波，如正确识别目标船舶的回波、海浪杂波以及空中的回波(如飞行器、云、飞鸟的回波等)；掌握正确的雷达定位的方法等，如选择适合于雷达定位的目标，熟练掌握雷达定位的方法，选择恰当的定位时机，正确分析物标的观测误差，准确测量物标的方位和距离等。

第三，熟练运用雷达导航技能。尽管现代科技飞速发展，GPS、电子海图显示和信息系统ECDIS等先进的技术不断应用于现代航海，但基于航海雷达的导航技术仍被视为一种简单和可靠的导航方式。如在雷达北向上和相对运动显示的模式下，可以利用活动距标VRM和电子方位线EBL来实施平行线导航，也可以为避开航线一侧的危险物而设置方位避险线，还可以在避险物标和航行危险物的连线与计划航线垂直或接近垂直时采用距离避险线来避开危险物等。

第四，熟练运用雷达进行人工标绘的技能。通过在RADAR显示屏的贴膜上直接作图的方式来实施单物标和多物标的标绘练习，达到对船舶间会遇态势的评估，计算来船的速度、航向等，判断来船的最小会遇距离CPA和最小会遇时间TCPA，采取最有效的避碰方案并对避碰效果实施有效的评估，从而告别单调枯燥的图纸作业，实现作业界面的生动化。

(3)能够充分利用对物标进行捕捉和跟踪的内置自动雷达标绘仪(ARPA)资源，直接读取捕捉物标的参数，从而对船舶间会遇态势做出判断，掌握目标船舶的动态，评估两船的会遇风险，并对即将采取的行动进行模拟，对实际避让效果进行评估，从而保障船舶的安全会遇。

(4)熟练掌握具有助航监控功能的AIS等信息资源的使用。船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)是一种新型的助航设备。AIS基本功能是：将本船和他船的精确船位、航向、航速(矢量线)、转向速度和最近船舶会遇距离等动态信息和船名、呼号、船型、船长与船宽等静态信息通过VHF自动、定时播发，在VHF覆盖范围内(20海里)装备AIS设备的船舶，可自动接收到这些信息。学员可以借此对雷达信息提供最有效的补充，获取目标船舶的运动参数，最大限度地避免船舶间紧迫局面的形成。

(5)熟练操作ECDIS电子海图显示与信息系统的技能。ECDIS具有纸质海图作业的全部功能，如恒向线航线设计、大圆航线的设计、船舶定位、海图作业等基本功能，同时还具备航海日志、数据计算、航海资料更新和航线监控的功能等。可以让学生在掌握纸质海图作业技能的基础上，实现海图作业的数字化、无纸化，极大地提高海图作业的精度，降低作业的难度，节约了海图作业的时间。

(6)模拟器的操舵仪可以用于航海类专业学生的基本操舵技能的训练。特别是通过模拟不同船舶在不同背景的海况，能够加深学员对船舶惯性的体会，理解并能熟练执行各种舵令，特别是增强对全英文舵令的理解并达到熟练运用的目的，熟练掌握操舵的基本技能，从而具备无限航区高级值班水手的基本业务素质。

(7)利用模拟器能够培养学员对车、舵、锚、缆、拖船在船舶操纵中的综合操作技能。可以根据船舶的操纵性能和水域的特点，风、流等要素，并结合本船的船型尺度、载荷、风流条件、操纵性能和水域的具体情况，恰当地运用车、舵、锚、缆、拖船等操纵设备，正确预估船舶的惯性冲程和旋回圈等操纵要素，综合制订并实施具体的操纵方案。

(8)利用模拟器训练能够增进学员在各种外界因素下对操船技能的培训。如风对操船的影响、流对操船的影响、受限水域对操船的影响以及船间效应的探讨，从而理解风流压差和船间效应的克服和预防。甚至还可以开展模拟在各种船型下对相应的船舶操纵性能的研究。

3.基于BRM模拟器的航海基本理念、态度的培养

船员良好的工作态度是决定船舶安全的重要因素，而BRM模拟器正是将知识、技能和态度三者进行结合，实现三位一体的模拟器实践的教学模式(如图3)。

图3 BRM模拟器与知识、态度、技能的关系

(1) BRM模拟器可以通过运用自身所配备甚高频(VHF)设备和船舶内部电话，掌握船舶的内部沟通、外部通信基本原则和培养基本的通信理念。特别是针对无限航区的学员，运用国际海事组织(IMO)所规定的航海标准通信用语(SMCP)、码语等来实现船舶间的英语通信和交流。按照模拟器的最低配置要求，模拟器每次可以实现至少3个学员之间的本船和副本船之间以及副本船和副本船的通信交流，极大地提高了学员的交流和互动，最终培养和形成基本的船舶通信理念和态度。

(2) BRM模拟器能够培养船员的应急理念，保障船舶应急的有效性。在教学中对学员进行碰撞、搁浅、触礁、火灾、故障、救生与弃船以及海上拖带等方面的模拟演练，从而增强学员的情景意识和应急应变能力，为船舶可能遭遇的突发事件提供有力的安全技术保障。

(3)培养船员对驾驶台资源管理的综合理念，培养良好的工作作风和工作态度。良好的训练是船舶安全的保障。通过利用BRM模拟器，可以培养船员良好的情景意识[9]和文化意识，培养船员的决策力与领导力，提升组织与团队协作能力，改善船舶通信与沟通的技能。