基于复杂信息装备一体化培训系统构建新思路

肖文，王大帅

（中国电子科技集团公司电子科学研究院，北京 100041）

0 引言

复杂信息装备一体化保障是我国装备建设重要的军事物资，一体化培训系统的重要性关系着军事战争的胜负。复杂信息装备是高科技下的产物，装备复杂且更新换代速度较快。随着我军武器装备建设的快速发展，提高客户能力，使装备使用人员尽快形成战斗力，提高装备的稳定性，是需要认真研究和实践的重要课题。

1 构建背景

目前复杂信息装备一体化保障培训主要依靠研制单位和最终用户之间的多级培训体制，虽然分工明确，但成本过高、效率低下。大量型号的实践证明，随着装备的复杂性越来越高，装备的更新换代加快，一方面，最终用户的自训能力滞后，基础相对薄弱。另一方面，研制单位承训能力有限，无法为全体维修人员提供持续的复训和改装培训的训练机会，供需矛盾突出。

现有的培训模式和技术手段暴露的主要问题包括：

（1）维修人员众多，不同的人员由于分工不同，需要不同的技能培训，现有培训模式很难满足用户的要求；

（2）培训专家数量有限，受训学员有限，学员流动大，培训内容无法保证全面和动态更新，使得整体培训质量不高；

（3）现有培训模式受时间，场地，环境的影响较大，不利于对突发事件的快速反应；

（4）部分维修维护训练需要动实装、进战位，带来了装备和保障设备的损耗，加大了培训成本；

（5）教学资源无法共享，重复投资较多；缺少有效的方法途径去管理和监控学员的学习进度和效果。

虽然复杂信息装备系统技术性能水平普遍有了较大较快的提升，但与之相适应的综合保障系统（包括训练机制、训练器材、训练课件等）的发展却相对滞后，制约了保障能力的协调发展，最终导致新装备“迟迟形不成”战斗能力。其中一个重要问题，就是训练内容及其实现手段缺少统一的标准指导，导致精确性与时效性差。

2 构建目标

建立基于Web的分布式电子培训环境，支持课堂教学、在线学习、虚拟训练、网络视频教学等多种形式，也可以支持针对装备培训资料进行成体系规划设计，完成交互式多媒体课件的制作，并对需要用于培训的课件在培训平台中进行统一的课件管理、组织课程、发布计划和培训统计，对装备的操作使用指导、培训学习提供支撑。

3 构建思路

提供培训素材管理、培训课件制作、培训管理、在线学习和测试考核的网络化培训系统，用于支持装备的授课式培训和在线自主学习。

系统构建由三维素材制作、培训内容管理系统与培训管理系统三部分组成，针对制作单位的素材制作工具和培训内容管理系统，以及针对最终用户的培训管理系统，其中，培训单元的相关工具可采用通用的图形、动画、网页、文档制作工具。

（1）三维素材制作：支持基于设计模型制作用户培训的三维动画，可直接利用现有三维模型进行技术插图、三维动画制作、虚拟仿真素材的制作。

（2）提供支持插图制作的工具：可根据插图的需要优化图形元素、进行零件自动编号、添加热点等，制作生成2D/3D插图，并可从Pro/E（Creo）、NX、CATIA、IGES、STEP、VRML等格式的插图中直接读取3D模型，以及可对模型进行沿任意轴爆炸、切割、旋转、翻转、拷贝、缩放等操作。提供三维技术插图制作，实现由3D模型直接生成三维拆装、使用操作的虚拟仿真动画。并提供中文、英文等国际化支持。三维技术插图制作的主要过程是将Pro/E、Catia等原始三维模型导入三维制作工具中进行三维处理和动画制作。最终输出WRL格式的三维动画图和CGM格式的失量图导入培训系统的素材库进行存储和作为培训课件素材。

（3）技术指标：支持利用现有三维模型进行技术插图、三维动画制作、虚拟仿真素材的制作；支持主流三维设计工具（Catia、Creo、UG NX）或中间格式（IGES、STEP、VRML、U3D）等格式的三维数据导入；支持部组件导入后，提供直观的部组件分解结构，并自动生成IPD表；支持对三维模型的多层爆炸制作；支持三维模型转换为CGM格式技术插图；支持技术插图的热点标注和编号；支持对三维模型的爆炸、切割、旋转、翻转、缩放、拷贝、删除等操作；提供制作三维动画所需的常用拆装、操作实践库，包括视角、移动、旋转、闪烁、颜色、透明度、隐藏、出现等；支持添加金属材质、光影、贴图等效果；支持定义三维动画的时间序列，可调整播放速度，支持交互式动画；支持单步触发交互动画的热点定义；制作结果可发布成S1000D数据模块和SCORM课件包；三维插件支持Windows、安卓操作系统。

（4）培训内容管理系统：支持管理非结构化培训素材、培训单元，制作和发布符合SCORM的培训课件。培训内容管理提供了对培训数据（素材、单元、课件）的统一管理，符合SCORM的课件制作。培训课件素材是通过文字、图形、语音、视频、三维及数字外设等各种形式直观丰富地展现培训内容。自定义培训内容管理结构，并支持导入CSDB SNS结构；非结构化素材、单元（图片、文档、语音、视频、动画）等素材或单元的管理；素材、单元的属性、版本、上传、下载管理。通过培训课件制作模块发布符合SCORM标准的课件，可以采用PPT、HTML等非结构化培训单元。符合SCORM的培训课件目录定义；课件学习、适用对象属性定义；课件的组成单元可为非结构化培训内容，比如图片、视频、动画、Word、PPT等素材；课件发布为符合SCORM的数据包。SCORM标准培训课件包括结构化数据模块、实体文件、非结构化文件以及样式文件、SCHEMA文件、国家语言以及其他配置文件等；发布后的SCORM课件包管理。在数据发生变更后，可以重新进行更新与发布。

（5）培训管理系统：支持向最终用户提供培训管理、在线学习和考核评估的电子化培训环境，包括教员/学员、培训资源、课件库、试题库管理，培训课程制定与分配、培训计划制定与发布、试卷制作与发布，在线学习、多媒体课件运行、进度监控、在线考试、在线评卷、测试考核统计与报表等功能。

（6）培训课程管理：培训课程管理提供支持培训大纲管理、课件管理、课程管理、教学管理、课程学习、考试管理等要素。

（7）大纲管理：在大纲管理中可以针对培训的内容进行统一创建，修改，删除等维护操作。

（8）课件管理：将课件上传到系统中，课件分为两种格式：SCORM类型以及其他非SCORM标准的数据类型（PDF、WORD、PPT等）。在SCORM课件上传过程中，系统进行SCORM标准符合性验证，在上传成功后，课件将在用户的指定的存储结构树中进行管理和维护。

（9）课程管理：课程管理模块提供了课程的创建、修改、查看、删除等基本功能。课件上传完成后，通过此模块把课件包分配到相应的课程下，一个课程可以同时包含多个课件。

（10）教学管理：教学计划管理包括培训计划和考试计划，按需制定教学计划，设置培训计划中每个培训课程的预期举办时间、培训目标、面向对象、培训方式、培训内容、培训考核方式及时间等信息，为培训实施提供了指导依据。用户可以预先设置临时计划或周、月、年计划。计划可按型号、用户、角色、专业、班级进行分配。分配了培训计划的用户可以查看计划的详细内容。教学跟踪管理包括根据课程和根据人员统计两种方式。支持根据课程统计和人员统计两种方式查看课程报表，统计课程的详细信息以及该课程的所有的学员的学习情况。支持计划管理，提供计划的新增、修改、删除、选取参与人员、提交审核、发布、反馈意见、导出等功能；支持自定义课程计划，可关联课程库中的课程或创建新的课程，可关联试卷；支持课程进行时间、学员和教员设置，考试可设置评卷人等基本信息；支持自定义考试计划，可创建考试编号和考试名称，并选取现有试卷或创建新的试卷；支持整卷和逐题答卷两种考试模式，设置考试学员在参加考试时的试卷展现形式；支持考试次数的限制，可设置学员能够参加考试的最多次数，默认设置为不限次数；支持使用原分数不折算总分以及按原试题的分数比例折算总分的分数计算方式；支持查看答案选项设置，学员查看自己的评卷后考卷是否显示试题的正确答案。支持发布状态控制，在计划发布后，关联的课程及考试将自动发送给相关学员和教员。

（11）个人课程：管理员或者讲师将创建的课程分配给学员以后，学员登录系统后就可以在首页查看我的课程、我的考试、培训公告等。在我的课程中查看到分配给自己的所有课程，包括个人先前制定的学习计划或公司指定的学习计划中分配的所有课程，以及个人选修的课程，进入课程学习后可以查看到该课程下的所有学习课件进入在线学习。

（12）个人选课：在课程定义时，可以设定课程的必修或选修状态，选修的课程在选课中心进行统一分类管理，学员可以到选课中心将选修课程加入自己的学习计划中，并设定计划的开始和结束时间。

（13）学习笔记：在课程学习过程中，用户可以随时添加学习笔记，并对已经添加的学习笔记进行相应的修改、搜索、删除操作。

（14）试题库管理：试题库管理模块为用户提供了针对项目的题库管理，用户通过此模块可以创建、修改、删除、查看题库。试题的类型一般分为单选题、多选题、问答题、判断题、填空题，用户可以手动选择试题类型，系统则会根据用户选择的类型自动分配相应的创建界面。试题的知识点也可以在系统中进行预先配置和管理，在创建试题时，可以选择知识点或者录入新知识点。

（15）试卷管理：试卷管理为用户提供了创建试卷的管理界面，用户通过此模块可以创建、修改、删除、查看试卷。首先必须创建考试试卷，而试卷又分为固定试卷（人工组卷）和随机试卷（智能组卷）两种类型。固定试卷必须从题库中选择所需要的固定试题，并可以根据需要设置试题分数；随机试卷则可以从题库中选择必考题，亦可系统从题库中随机抽取试题。

（16）考试管理：在试卷创建完成后，用户就可以进行考试的设置了。设置考试的过程实际就是创建考试基本信息，选择考试的试卷和设置评卷人的过程。同时，可以设置考场，操作者根据需要分配考试学员，设置考试开始和结束时间。

（17）个人考试：管理员或者讲师将创建的考试分配给学员以后，学员登录系统后就可以在我的考试中查看到分配给自己的所有考试，考试时间到了以后学员就可以进入考试界面进行在线考试。学员可以查看自己所有的考试成绩，并可以根据“考试详情查看”来查看考试是否通过，根据设置可选择学员是否可查看答案。考试成绩管理为用户提供了丰富的查询统计功能，用户可以根据不同条件组合查询出所有考试以及评卷数据，并且可以把查询出来的数据打印出来。支持按课程、学员、部门、角色、时间等不同维度对成绩和学习进行统计分析；支持按课程或学员进行成绩分布、平均成绩、通过率、优秀率等报表图形化显示；支持统计各场考试的参考/缺考人数；支持统计成绩分布、成绩排名、最高分、最低分、平均分。

4 结语

结合装备培训资料编制和培训保障的实际状况，可以通过建立电子培训系统适应新形势下的综合保障要求。

（1）电子培训系统将先进的计算机网络技术、电子多媒体技术和各种专业的产品培训材料结合，应用于学员的自我学习和培训。实现传统人工培训模式向数字化、网络化、科学化的方向转变，提高培训和学习的效率，节省学习和培训成本，实现快速、科学而且规模化的人员培训。同时，电子培训系统的管理功能可以有效地规划学员的培训计划，跟踪和掌握培训进展状况，满足最终用户培训管理的要求。

（2）通过基于标准的模块化培训课件的创建和管理，可以提高培训资料的可重用性和可重组能力，使得培训素材创建一次，便可多次使用。培训资料的大量内容来自技术出版物，通过与技术出版物系统的集成和共享，在培训课件制作过程中，可以充分重用已有的技术出版物中的内容，如操作程序、故障隔离程序、描述类信息、图形、多媒体等，使得培训课件的创作效率大大提高。

（3）通过为用户交付交互式的电子培训系统，使学员通过普通的网络浏览器就可以随时随地阅读和聆听与讲师在课堂讲授一样的培训内容，包括讲解、演示和练习。学员可以根据自己的工作时间安排反复多次地学习，也可以根据自己实际技能，选择特定主题来学习。电子培训系统摆脱传统培训方式对教师资源和培训设施的依赖，可以允许学员同时自主地学习，不受时间、人员的限制，从而满足大规模培训活动的要求。交互式的直观的虚拟仿真课件，可以使学员参与式沉浸式地学习课件内容，减少实际操作训练的要求。电子培训系统具有的学习管理功能，可以为用户制定学习计划，记录和统计用户学习进展情况，进行有效的自我评估和培训考核。