3.案例技能迁移模块的开发在预案复杂技能模块的基础上,此模块将事故源进行了更换。将室内的小型液氯罐体事故源换成了室外的大型的液氯贮槽事故源。同样是阀门泄漏事故的问题,要求培训者能够按照室内救援的过程将事故源清除。但同时又和室内事故源有所区别:将阀门泄漏事故解决后,由于液氯毒气泄漏很多,所以,培训人员还需要用水枪将液氯贮槽上部的毒气进行稀释,以减少毒气的挥发。此模块同样实现了和数据库连接,并且在规定的时间下完成救援任务。此模块增加了培训人员的实践性知识。       
      4.角色转换模块的开发在技能的培训过程当中,培训人员如果在某个环节出现错误,并且不能够解决当前面临的问题时,系统应该提供给培训者怎样的帮助呢?根据认知学徒制理论的阐述,专家将隐性知识外化,新手通过观摩、模仿和反思进行主动学习,能够很好的解决新手在复杂的环境下所面临的复杂问题。所以,此模块的开发重点是专家和新手能够同时登陆到同一个虚拟场景中,并且新手能够观摩专家的操作过程。在Quest3D交互软件中利用Network模块,可以实现多人登陆到同一个虚拟环境下,新手可以观摩专家的操作过程,从而进行隐性知识的学习。当其他培训者有问题时,这时可以以专家的身份对事故进行操作,让其他培训者进行观摩学习。在这样的一个虚拟环境下,让培训者能够学有所用,最终实现由新手到专家的转变过程。这是本系统开发的一个重点和难点。在同一个虚拟环境下,新手观摩专家的操作过程,从而习得复杂技能。其中,重要的一点是,当专家操作时,新手要能够及时观察到虚拟场景的变化。因为专家和新手是通过互联网进入同一个虚拟环境中的,所以,当新手观察专家的操作时数据的更新会有一定的延迟,这种延迟的时间不能够太长,否则,虚拟环境下的交互性就会显得不太自然。在Quest3D中,通过Networkvalue将数值的变化传播到同一个服务中,实现数据的共享,从而驱动虚拟场景的变化;通过Networktext模块实现专家和新手之间的交流,当新手对专家的操作有疑问的时候,可以通过发信息,会显示在屏幕的下方,专家看到后会给予解答。为了确保网络数据的准确性和实时性,有必要对Networkvalue和Networktext进行分类:表“网络数值分类事件名称分类名称确保数据实时性打电话Phone是戴防毒面具Mianju否穿消防服C10the否电源箱Pclwer否工具箱Tool否角色位移DefIlh是粒子烟雾Panicle否文字Text否监控台Jiankong否采取措施Measure否通过这些网络数值在同一个服务中传播,实现了数据的共享。确保了新手通过观摩专家的操作,从而习得复杂技能的过程。图      
      4.18新手观摩专家防毒面具技能点操作专家expert和新手novice在同一个虚拟环境下,expert选择防毒面具后将面具戴到头上,novice同时观察到了这种效果。expert在触发这个事件的时候,触浙江工业大学硕士学位论文发事件的变化同时也要通过Network模块表现出来,这样新手可以同时发现触发事件的动作。图      
      4.19新手观摩专家消防衣技能点操作通过以上的交互设计,可以使培训人员通过观摩专家的操作过程,进行复杂技能的学习。同时,培训人员也可以以专家的身份向其他培训人员进行操作示范和讲解,实现角色转变。最终实现从新手到专家的转变。这个模块提高了培训人员的自我监控能力。本系统根据专家和新手的区别:认知结构、实践性知识、领域知识和较强的监控能力,设计了四个模块;以认知学徒制、技能迁移理论和弹性认知理论作为主要理论基础;以随机通达教学策略的方式让培训人员进行技能的培训,最终实现了从新手到专家的转变。      
      4.7虚拟培训系统的试用与评价系统开发完成以后,选择了安全工程的学生进行试用。通过问卷调查、访谈法和数据库的操作记录进行了分析。将安全工程的学生分为两部分(每组10人)进行测试:第一组学生从模型知识习得模块开始试用,然后进行第二模块、第三模块;第二部分学生从预案复杂技能模块开始试用,然后进行第三模块。试用完后对学生分别进行了问卷调查,以及结合数据库的操作记录得出:浙江工业大学硕士学位论文表      
      4.5学生成绩对比分析.学生认为,第一模块花费了大量时间去体验,熟悉场景以及操作的方法,在第二模块和第三模块中多数学生可以在规定的时间内操作完成,个别学生对其中的一些技能点操作出现错误,对于救灾规则掌握的较好;第二组的学生由于没有进行第一模块的学习,直接进入第二模块进行学习,在规定的时间内绝大多数没有完成操作任务,操作的顺序出现混乱,对于随机动态导入的角色,没有体现出按照救灾规则采取相应的措施。从学生的对比操作中可以得出:模型知识习得模块在系统设计中是非常重要的。两组学生最后通过第四模块的学习,即角色转换模块,没有操作成功的学生观摩操作成功学生的步骤,最后都能够通过系统的测试。但是,在观摩的过程当中,第二组的学生和专家的交流多于第一组的学生。所以,第四模块对于新手向专家的转换过程是很有必要的。从以上内容可以看出:在专家.新手模型指导下基于虚拟现实技术的技能培训系统具有一定的使用价值,新手专家技能培训模型具有一定的科学性和有效性。达到了预期的效果。
       第五章结论与展望本部分内容包括三部分,首先,对所做的工作进行了总结,其次,阐述了本研究的意义和创新点,最后,对本研究更进一步的研究做出了展望。      
      5.1研究结论随着我国经济的发展,工作岗位的多元化以及企业对所需人才的要求也越来越高。而我国花巨资引进的先进设备,平均利用率远远达不到要求。种种现象表明:我国现阶段急需大量高技能人才。通过技能培训是一种有效方法,但是传统的培训方法有很多缺点。在这样的大背景下,提出利用虚拟现实技术的三特性:沉浸性、交互性、构想性,可以模拟现实环境,能够使培训人员在虚拟的环境下进行技能的培训。虚拟现实技术只是一种学习的工具,怎么样充分、合理应用这个工具是关键。本论文主要做三件事情:虚拟环境对于新手向专家的转变具有促进作用;专家.新手模型指导下的基于虚拟现实技术的技能培训系统的开发;对构建的专家.新手模型进行验证。建立专家一新手模型指导下的基于虚拟现实技术的技能培训系统之前,首先对以下内容进行阐述:通过分析国内外的专家一新手模型,找出专家一新手之间的区别;通过专家型学习方法之一认知学徒制以及技能迁移理论和RPD模型得出动态的学习环境有助于新手向专家思维过度;通过弹性认知理论阐述了对于复杂知识即非良构领域知识的学习方法,即随机通达教学策略。根据以上理论知识建立了专家一新手模型指导下的基于虚拟现实技术的技能培训模型。模型包括:模型知识习得:主要是对概念知识进行学习,以及对虚拟场景下环境的认知;单技能习得:对技能训练所使用工具的训练;预案复杂技能:针对71浙江工业大学硕士学位论文具体案例进行技能习得训练,包括:自动化技能训练和可控性技能训练;案例技能迁移:对于预案技能学习后,创建相似的案例,检测培训人员技能的掌握和迁移;角色转换:此模块是建立在网络环境下的虚拟场景,在此虚拟环境中实现体现专家的隐性知识外化。最后建立评价体系对培训进行评价。根据提出的技能培训模型,开发危险化学品行业液氯技能培训系统,并且对学习效果进行评估。结果显示,专家一新手模型指导下的虚拟现实技术技能培训系统具有良好的效果,体现了模型的科学性和有效性。      
      5.2研究创新本研究的创新点是提出了专家一新手模型指导下的基于虚拟现实技术的危险化学品行业技能培训模型。该模型注重复杂技能,即非良构领域知识的学习,基于虚拟现实技术的沉浸性,构想性,交互性,多感知性构建虚拟环境,并且根据随机通达教学策略,可以让培训者从多个角度进行技能点的学习。最后基于培训系统让培训人员实现了从新手到专家,并且以专家身份进行技能指导的角色互换。      
      5.3研究展望本文设计和开发了专家一新手模型指导下的基于虚拟现实技术的危险化学品行业技能培训系统。经过试用,模型和系统的可行性和有效性得到了认可,但是由于本人的精力和能力有限,仍然有一些问题需要进一步深入解决。首先,专家一新手模型指导下的基于虚拟现实技术的危险化学品行业技能培训系统的模型研究包括:专家一新手模型的研究;专家型学习方法的研究,技能迁移理论的研究和非良性结构领域知识的研究。涉及到多个领域知识,研究的不够深入,提出的模型还需有待改进。其次,本论文以案例研究作为主要的研究方法,虽然提出了专家一新手模型指导下的基于虚拟现实技术的技能培训模型,并且应用到了危险化学品行业的技能培训当中,还需要进一步完善。最后,对于复杂技能知识的习得,本系统目前只是以新手观摩专家获得隐性知浙江工业大学硕士学位论文识的途径。新手在协作环境下进行技能的习得将会有更好的效果。下一步,将对基于虚拟现实技术的分布式认知理论进行学习,以期得到更好的技能培训方法。浙江工业大学硕士学位论文      
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