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浙江工业大学硕士学位论文 危险化学品行业技能培训系统的研究与实现 摘要 计算机技术的不断发展带来了教育和培训领域的变革，其中就包括危险化学 品行业员工技能培训。针对危险化学品行业、，特别是储运企业员工抢险技能培训 的特殊性和严峻形势，本研究尝试将虚拟现实技术作为辅助培训手段，并设计开 发危险化学品行业技能培训系统。 论文着重开展危险化学品行业技能培训系统开发模型与框架的研究与实践工 作。论文从技能学习的相关理论：隐性知识、职业技能的习得和建构主义等理论 入手，借鉴了一些职业技能培训方式，结合危险化学品行业抢险演练的特点，提 出运用虚拟现实技术为受训者提供一个具有一定沉浸感、交互性的培训环境，开 展适用于危险化学品储运企业的技能培训系统研究。论文重点研究了技能培训系 统的系统框架模型和系统开发技术，提出危险化学品行业技能培训系统的开发框 架，并综合运用q u e s t 3 d 、s k e t c h u p 和3 d sm a x 软件进行环氧乙烷泄露事故应急 救援案例原型的开发与实现。 本文所提出的危险化学品行业技能培训系统的系统框架模型是以技能学习的 相关理论为指导，对于其他行业的技能培训系统开发具有一定的借鉴意义，因此 具有一定的普适性。此外，企业员工培训作为今后教育技术学一个重要、新兴的 研究领域，本论文的研究对丰富、拓展教育技术运用起到一定的推动作用。 关键词：危险化学品，隐性知识，技能培训，虚拟现实 浙江工业大学硕士学位论文 t h er e a e a r c ha n dr e a l i z a t i o no fs l l t r a i n i n gs y s t e mi nh a z a r dc h e m i c a l s i n d u s t r y a b s t r a c t c o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g yh a db r o u g h tr e v o l u t i o nt ot h e f i e l do fe d u c a t i o na n dt r a i n i n g ，i n c l u d i n gh a z a r dc h e m i c a l si n d u s t r y t h et h e s i sf o c u s e d o nt h er e s e a r c ho fu s i n gv i r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g ya st h ea s s i s t a n tt r a i n i n gw a y , a n d d e v e l o p e das y s t e mm o d e la n dp r o t o t y p eo fh a z a r dc h e m i c a l si n d u s t r ys k i l lt r a i n i n g s y s t e m t h em a i n l yw o r ko ft h et h e s i sw a sr e s e a r c ho ft h eh a z a r dc h e m i c a l si n d u s t r ys k i l l t r a i n i n gs y s t e m ss y s t e mm o d e la n dp r a c t i c e t h et h e s i sb e g a nw i t ht h er e s e a r c ho f s k i l la c q u i s i t i o nt h e o r i e s ，f o l l o w e db ys o m er e l a t e dc a s e so fs k i l lt r a i n i n gs y s t e r n s ， c o m b i n e d 、7 i r i mh a z a r dc h e m i c a l si n d u s t r ya c c i d e n tr e s e u ec h a r a c t e r i s t i c s ，t h et h e s i s p r o p o s e du s ev i r t u a lt e c h n o l o g yt oc r e a t et r a i n i n ge n v i r o n m e n t t h et h e s i sm a i n l y s t u d i e dt h es y s t e mm o d e la n dt h ed e v e l o pt e c h n o l o g yo ft h eh a z a r dc h e m i c a l si n d u s t r y s k i l lt r a i n i n gs y s t e m , a n dd e v e l o p e dap r o t o t y p es y s t e ma b o u te p o x ye t h a n el e a k a c c i d e n te m e r g e n c yr e s c u et r a i n i n gw i t hq u e s t 3 d ，s k e t c h u p ，3 d sm a xs o f t w a r e t h ev a l u eo ft h i sr e s e a r c hw a sp r o p o s e das y s t e mm o d e lo fh a z a r dc h e m i c a l s i n d u s t r ys k i l lt r a i n i n gs y s t e m ，i tw a sb a s e do ns o m es k i l la c q u i s i t i o nt h e o r i e s ，a n dc a n b ea d o p t e dw i l d l yi no t h e rf i e l d s f u r t h e r m o r e ，t h ee n t e r p r i s ee m p l o y e et r a i n i n gw a s 浙江工业大学硕士学位论文 i m p o r t a n ta n dr i s i n gr e s e a r c h f i e l do fe d u c a t i o n a lt e c h n o l o g y , t h er e s e a r c hc a l l e x t e n d e da n de n r i c h e dt h em o d e r ne d u c a t i o n a lt e c h n o l o g ya p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：h a z a r d c h e m i c a l s ，t a c i tk n o w l e d g e ，s k i l lt r a i n i n g ，v i r t u a lr e a l i t y 浙江工业大学硕士学位论文 图目录 图1 - 1 研究方法4 图1 - 2 论文框架结构7 图2 - 1 个体学习的o a d i 循环模型1 0 图2 - 2 职业技能形成的四个阶段1 2 图2 - 3 知识的转化与技能的形成1 3 图2 - 4f a l c o n 系统框图2 1 图2 - 5 虚拟视景生成系统2 2 图2 - 6 预案专家系统主流程2 2 图2 - 7 协同培训系统模型2 3 图2 - 8 系统结构框图2 4 图2 9 培训子系统功能框图2 5 图2 - 1 0 仿真环境体系结构2 5 图3 - 1 系统框架模型3 2 图4 一l 开发流程3 6 图4 - 2 系统总体框架设计3 8 图4 3 事故选择界面4 1 图4 - 4 技能演练界面4 1 图4 - 5 学习评价界面4 2 图4 6q u e s t 3 d 编程界面4 3 图4 7s k e t c h u p 编辑界面4 3 图4 - 8 事故救援演练流程4 6 图4 - 9s k e t c h u p 中的模型。4 7 图4 - 1 0q u e s t 3 d 中的模型4 8 图4 - 11 碰撞检测的实现4 8 图4 - 1 2 模块跳转c h a n n e l 程序图4 9 图4 - 1 3 环氧乙烷气体泄露模拟5 0 图4 - 1 4 系统初始界面5 0 图4 一1 5 演练场景5 l 图4 1 6 问卷调查部分统计结果5 2 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包 含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大 学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名：铭镁谬日期：力垆年肜月衫日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密嗣。 ( 请在以上相应方框内打，v ”) 作者签名：谣後彦 刷程名声参 日期：必0 7 年旧月秒日 日期：少卵年旺月2 多e l 浙江工业大学硕士学位论文 1 1 问题提出背景 第1 章绪论 我国是化学品生产和进口大国，目前已能生产4 万多种化学品。当前我国市 场上流通的化学品已超过1 0 万种，其中有1 万多种为危险化学品。危险化学品是 指具有易燃、易爆、有毒、有腐蚀性，会对人( 包括生物) 、设备、环境造成伤害 和损害的化学品。危险化学品在不同的场合，有不同的叫法，如在生产、经营、 使用场所统称化工产品；在运输过程中，包括铁路运输、公路运输、水上运输、 航空运输都称为危险货物；在储运环节，一般又称为危险物品或危险品。在本论 文中所指的事故救援主要是储运环节中发生的事故，即储存转到运输，或者运输 转到储存环节，为了便于理解，在论文中统一使用“危险化学品”的称谓( 包括爆 炸品、压缩气体、液化气体、易燃液体、易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品、 氧化剂和有机过氧化物、有毒品、放射性物品和腐蚀性化学品等) n 1 。 随着工业的发展，各地各行各业危险化学品的使用量不断增加。很多企业涉 及危险化学品的生产、运输、储存和经营等诸多环节。其中国内危险化学品生产 主要集中在一些技术力量雄厚的国营大中型企业( 例如上海金山石化、宁波镇海炼 化等) ，其技术力量雄厚、应对事故应急抢险的能力强；与此相对，国内有一大批 中小型企业注册从事危险化学品储存、运输业务( 简称为储运企业) ，其技术力量 相对薄弱、人员素质参差不齐、应对事故抢险能力弱，同时这些企业数量大、员 工数量更大，目前全国涉及到危险化学品储运的企业超过6 万家，仅浙江省就有 近2 万家( 储存企业1 2 2 家、运输企业4 3 3 家、废弃处置企业1 9 家，经营企业1 6 8 9 9 家) ，从业人员近4 0 万人，带来了极大的安全隐患。 如何提升危险化学品行业防灾救灾技术水平、提高应急处置能力，保障危险 化学品生产、储存、运输、使用等环节的安全已经成为我国政府、企业、社会所 1 浙江工业大学硕士学位论文 关注的头等大事。 为了提高危险化学品储运行业从业人员的应急处置能力，各级政府和企业会 组织一些应急演习。企业与消防支队的联合演习以及企业内部的演习对促进员工 技能提升和增强员工安全意识都有很好的效果，但是由于演习牵涉的部门多，人 力、物力、财力投入较大，筹备周期长等原因，企业在演习频率与演习方式的选 择上有所顾忌，其举行的次数、覆盖的企业范围和参与的员工数量非常有限。此 外，每一次演习虽然力求尽最大可能地接近真实的事故现场，但是有很多外部因 素是不可能完全模拟的，比如天气状况、事故现场环境、事故情况等等，这些都 直接影响了抢险演练的实际效果，从而导致不能大幅提升危险化学品储运行业从 业人员的实际救灾技能。由于员工通过相关手册的学习抽象、单调，而且不能实 际动手操作，因此学习效果比较差。如何解决现实中的这些问题，成为这些企业 进行员工技能培训的难点。 现代教育技术在现代教育、学习理论的指导下，运用教学设计理论和合适技 术运用于各类教育培训行业，用以提高教育培训的质量、效率和提高受教育者的 绩效。结合国外发达国家教育技术的发展，企业员工培训和绩效开发是教育技术 学的一个新兴应用领域，国外已经有一些成熟的案例、国内一些学者也尝试运用 现代教育技术于企业培训行业呻1 。针对目前危险化学品储运行业对员工培训遇到 的困境和问题，我们尝试将现代教育技术应用于企业员工的技能培训。 针对目前危险化学品储运行业的特殊性，我们拟运用虚拟现实技术到这一行 业的培训中。虚拟现实技术具有安全性、形象性、交互性、沉浸性等特点，可以 创设丰富、接近于真实的训练环境，并且提供交互功能，因此，它被引入到多个 行业的技能培训中，用以开发各种技能培训系统进行技能培训。针对危险化学品 行业储运企业的特点，研究、开发高技术含量的技能培训系统，是一项非常值得 尝试的工作。 1 2 问题界定 本论文研究的问题主要集中在以下几个方面： 以危险化学品行业技能培训为例的职业技能学习是否存在学习理论的支 撑? 如果存在，它对技能学习有何指导意义? 2 浙江工业大学硕士学位论文 根据对理论的分析，是否存在具有一定普适性的技能培训系统的系统框架 模型，由哪些部分组成? 在运用该模型时，要注意哪些问题? 如何以上述模型为指导开发危险化学品行业技能培训系统? 涉及到的关 键技术主要有哪些? 1 3 研究内容。 本论文研究的内容主要集中在以下两个方面： 进行文献调研、深入企业和政府管理部门调研，在查阅、整理职业技能培 训的相关理论、了解企业培训现状的基础上，主要以隐性知识和内隐学习理论、 知识的获取和转化理论，及其它技能培训相关理论为指导，提出虚拟现实条件下 的技能培训系统框架模型。 根据所提出的模型，结合储运企业员工技能要求，设计并开发危险化学品 行业技能培训系统案例，用于储运企业员工职业技能的培训，并对其进行实施和 评价。 1 4 研究的目的和意义 ( 1 ) 研究的目的 本研究的目的是以储运企业为切入点，研究危险化学品行业技能培训系统的 相关理论和系统框架模型，以此为指导开发危险化学品行业技能培训系统，用以 辅助危险化学品储运企业的员工技能培训，提高企业员工事故应急救援能力。 ( 2 ) 研究的理论意义 通过调查研究现有的危险化学品储运企业员工事故应急救援技能培训现状和 国内外基于虚拟现实技术的技能培训系统，结合技能学习、培训相关理论，设计 技能培训系统的系统框架模型，丰富基于虚拟现实技术的系统框架模型和理论， 深化技能学习、培训的相关理论研究、丰富教育技术学研究内涵。 ( 3 ) 研究的实践意义 结合上述的系统框架模型，设计、开发危险化学品行业技能培训系统。由于 目前针对危险化学品储运企业的技能培训系统还很少，因此，研究针对危险化学 品储运企业开发技能培训系统是很有意义的尝试，还可拓展现代教育技术在企业 3 浙江工业大学硕士学位论文 员工技能培训领域的应用。 1 5 研究方法 本研究主要以基于设计的研究范式为指导，基于设计的研究是指在具体教学 情境中分析具有普遍性的教学问题，设计具有教学理论特征的教学干预，并通过 不断应用、评估、修正的渐进过程来探索实际问题的解决方案和理论解释。研究 人员不断改进和评估产品，直到界面和功能满意为止。教育技术研究中的“设计 指以特定教育目标为基础，综合考虑教学法、教育心理、信息技术、实际环境各 种因素的作用机制，构思出一个具有可操作性的教学干预的活动。研究人员以“设 计”作为一种问题解决和研究思考的方法，在理论框架和现实条件约束下，应用 可视化和形成性的途径得到一些能实际应用的教学干预原型 7 - 1 0 o 在论文研究的不 同阶段，所采用的研究方法有所不同，各阶段侧重的研究方法如图1 - 1 所示： 图i - i 研究方法 ( 1 ) 模型研究 文献研究法：在研究社会现象时，研究者利用人们积累的文献资料，即通过 查寻文献、摘录有关资料，进而对之整理分析、得出结论的研究方法称为文献研 究法。文献包括“已发表过的、或虽未发表但己被整理、报导过的那些记录有知 识的一切载体 。“一切载体”，不仅包括图书、期刊、学位论文、科学报告、档案 等常见的纸面印刷品，也包括有实物形态在内的各种材料n 。文献研究法在本课 4 浙江工业大学硕士学位论文 题中将用于指导文献的搜集、归纳、整理等过程。 逻辑分析法：属激发创造性思维方法，通过了解问题、制定计划、完成计划 和回顾四个阶段，规定和分析复杂问题n 幻。逻辑分析法中的归纳法、综合法和类比 法将用于指导在本课题研究中如何建立技能培训系统的系统框架模型。 访谈法：访谈法是建立在诠释学、建构主义的基础之上。主张在研究过程中， 研究者要把访谈作为一种“言语事件”，主动对这种言语事件进行分析、归纳和研 究，诠释和建构言语事件的意义，从而揭示出深层次的意义，而不仅仅是停留在问 题的表面上n 朝。访谈法将指导本课题中的多个阶段，访谈对象包括企业专家、政 府相关部门的工作人员、高校安全工程研究所和教育技术研究所的专家。访谈法 将指导系统框架模型建立、系统需求分析、系统设计、实施和评价等过程。 ( 2 ) 原型系统开发 软件工程方法：软件工程是为了经济地获得能够在实际机器上有效运行的可 靠软件而建立和使用的一系列完善的工程化原则，是开发、运行、维护和修复软 件的系统方法n 钔。以软件工程方法中的面向对象方法学为指导，可以使系统开发 过程更加严谨，项目工作划分更加合理，有利于系统的开发和维护。 ( 3 ) 原型系统评价 原型系统的评价采用访谈法和问卷调查法进行，收集企业专家、政府部门和 科研院所的专家评价，并用问卷调查的方式收集企业员工对系统的使用评价。 1 6 论文的结构 论文主要分为五章： 第一章绪论，主要包括问题提出背景、问题界定、研究内容、研究的目 的和意义、研究方法等部分内容，是对论文的基本概述。 第二章相关研究综述，介绍了与技能学习、培训相关的理论研究现状， 包括隐性知识和内隐学习、职业技能的习得、建构主义学习理论和几种职业技能 培训方式，归纳了这些理论对技能学习和培训的指导意义，提出了高效技能学习 的方式。介绍了若干个技能培训系统，从中总结出一些对本研究的启示。 5 浙江工业大学硕士学位论文 第三章危险化学品行业技能培训系统模型，以前述理论和技能培训系统 研究现状为基础，结合危险化学品行业特点，研究了技能培训系统的系统框架模 型，该模型把总结出的高效技能学习方式表现在技能培训系统中。 第四章危险化学品行业技能培训原型系统实现，介绍了以技能培训系统 框架模型为基础，结合危险化学品储运企业特点进行系统设计和原型开发的过程， 包括系统分析、系统设计、系统实现、系统实施和评价，重点介绍了系统框架设 计、演练过程设计和系统实现过程中的若干关键技术。 第五章总结和展望，对本研究进行了总结，介绍了论文的创新之处，并 对下一步的研究工作进行了规划和展望。论文整体框架结构如图卜2 所示。 6 浙江工业大学硕士学位论文 一匿薹塑蟹 卜迨塞硒究呶缝鱼 望褒硒壅蜊堑委尘 弃缝理进晚王堡 避 图卜2 论文框架结构 7 浙江工业大学硕士学位论文 第2 章相关研究综述 国内外许多学者从不同的角度对技能学习进行了研究，并取得了丰硕的成果。 本章主要从隐性知识和知识转化的角度对技能学习过程进行分析，同时以建构主 义的相关理论和已有的技能教学实践经验为指导，从中研究技能学习的过程，并 得出如何有效促进技能学习的启示。 2 1 研究的理论基础 2 1 1 隐性知识和内隐学习理论 技能是指在一定的目标指导下，根据所拥有的知识和经验通过反复练习而获 得的规则性的动作体系，这个动作体系是由外显的肢体操作动作体系和内隐的认 知活动体系构成的整体，二者之间相互独立、相互促进、相互转化n 钔。可见，技 能是在相应的知识经验基础上，经过后天练习而逐渐形成的，技能既包括技能形 成的初级阶段，即初步学会的阶段，也包括技能形成的高级阶段，即熟练。技能 的基础是隐性知识，只能通过实际操作和体验才能较好地获得n 钔。 ( 1 ) 隐性知识概念 英国物理化学家和思想家波兰尼( p o l a n y i ) 在1 9 5 8 年人的研究中首次 提出了“隐性知识 ( t a c i tk n o w l e d g e ) 的概念，用以指代那些无法明言的知识。 他认为“人类的知识有两种，通常所说的知识是用书面文字或地图、数学公式来 表述的，这只是知识的一种形式，还有一种知识是不能系统表述的，例如有关行 为的某种知识，如果我们将前一种知识称为显性知识的话，那么我们就可以将后 一种知识称为隐性知识” 1 6 - - 1 7 o 隐性知识包含了人的信仰、价值观、经验、技能、 能力、预见性等方面，具有高度个体依存性，是个体长期学习和积累的结果n 羽。 同时，波兰尼认为隐性知识有三个特点： 8 浙江工业大学硕士学位论文 不能通过语言、文字或符号进行逻辑说明。 不能以“正规”的形式加以传递。 不能加以批判性反思。 ( 2 ) 隐性知识的重要性 经济合作与发展组织在1 9 9 6 年的年报o e c d l 9 9 6 年科学、技术与产业展望 中运用并深化了隐性知识的研究成果，并突出强调了隐性知识在知识经济时代的 重要作用 1 9 e 在这份报告中，经济合作与发展组织把知识分为4 类： 知道是什么的知识( k n o w w h a t ) ，如关于事实的知识。 知道为什么的知识( k n o w w h y ) ，如有关自然法则与原理方面的科学理论。 知道怎样做的知识( k n o w h o w ) ，如做某些事情、完成某些活动的技艺与 能力。 知道是谁的知识( k n o w w h o ) ，如涉及谁知道如何做某些事的信息。 前两类知识是能够用书籍、报刊、光盘、数据库等为载体储存，能够用语言、 文字、图表和数字清楚表达的知识，属显性知识。后两类表现为个人经验、灵感、 诀窍，往往难于编码和度量，只能隐含在人的行为之中，存储于人的头脑里，属 隐性知识。类知识可以通过读书、听讲和查阅资料而获得，但类知识( 隐 性知识) 主要靠个体的亲身实践获得。类知识学习的典型例子是学徒跟着师傅， 并把师傅当作权威进行模仿。类知识可通过特殊的教育环境进行学习。一个人 只有知道了怎么做的知识，才能知道是什么的知识，因为假如他不知道怎么做， 那么他就不能得出正确的结论，也就不能发现任何有价值的知识。同时，假使一 个人拥有一些有价值的知识，但是不知道如何运用，那么他也不能称之为真正拥 有这些知识，因此，类知识显得尤为重要。 ( 3 ) 隐性知识的学习 隐性知识可以从学习方式上分为两类：操作能力的隐性知识和理解能力的隐 性知识圆1 。操作能力的隐性知识是通过应用层次的学习获得的，属于较低层次的 学习。在这个层次上，个人学习的隐性知识主要是一些操作步骤，以及一些特定 任务，通过这些学习培养动手能力，掌握技能、经验，从而形成一定的行为模式， 即思维常规。理解能力的隐性知识相对于概念层次的隐性知识学习而言，属于较 高层次的学习，涉及的是基本问题，影响人的基本概念、观念的性质，形成个体 独特的信仰、价值观和心智模式，构成个体的思维框架，由此导致了解决问题和 o 浙江工业大学硕士学位论文 思考方法的个体差异。个体的思维模式由思维常规和思维框架构成，是在感性认 识的基础上建立起来的抽象的概念和理论。 应用层次上的学习和概念层次上的学习有一定的相互关系：应用层次上的学 习导致原有常规的改变或者新常规的出现；概念层次上的学习则会引起思维框架 发生变化，从而产生新的方法和观点。丹尼尔提出的个体学习的o a d i 循环模型 反映了这种个体学习与个体思维模式之间的相互作用心。o a d i 循环模型如图 2 1 所示。 应概 用 观察( 具体经历)评价( 对观察作出的反应) 念 层 下 1 l 层 次次 执行( 检验各类概念)设计( 形成抽象概念) 思维常规思维框架 个体思维模式 图2 - 1 个体学习的o a d i 循环模型 ( 4 ) 内隐学习 内隐学习( i m p l i c i tl e a r n i n g ) 是有机体通过与环境接触的经验来改变自己的行 为，而其经验是人们在不知不觉中获得的，却能在行为中证明其事后效应。内隐 学习的主要特征有砼2 删： 自动性：即知识自动地产生，无需有意识地去发现任务操作中的外显规则。 在学习者进行技能训练时，在解决问题的过程中，学习者就在头脑中形成了如何 在真实场景中解决类似问题的解决方案，而没有刻意记忆外显的操作规则。 抽象性：内隐学习可以抽象出事物的本质属性，所获得的知识不依赖于刺 激的表面物理形式，内隐学习的迁移现象很好地证明了其抽象性特征。因此，在 不同情境中学会的技能在某种程度上可以相互迁移，在虚拟环境中学会的技能， 也可以迁移到真实情境中。 理解性：即隐性知识在部分程度上可以被意识到，许多研究者发现内隐和 1 0 浙江工业大学硕士学位论文 外显的学习进程呈现并行上升的趋势。 内隐学习不仅能使技能保持更长时间，而且还有利于复杂技能的掌握，以及 对各种应激条件的适应。有些技能能够长时间保持，而另一些技能只能保持较短 的时间，技能的保持时间依赖于技能的获得方式。通过内隐策略习得的技能能够 保持相对较长的时间，而通过外显策略获得的技能只能保持相对较短的时间1 。 ( 5 ) 对本研究的启示 从以上的论断中，我们不难看出，技能中包含了大量的隐性知识，技能应用 中的很多知识无法系统地表述，隐性知识的学习要求学习者本人不断地观察、实 践和反思。因此，技能的掌握需要丰富的学习环境以及大量的练习和实践，通过 观察和思考形成问题意识和对技能应用环境的认识，再设计解决问题的方法，通 过实践和反思对其进行检验和纠正。突破时间、形式上的障碍，在多方面营造有 助于内隐学习的条件，将有助于技能的学习瞄1 。 2 i 2 职业技能的习得 ( 1 ) 职业技能 职业技能也称为职业能力，是与完成某项职业活动有关的肢体的和认知的动 作体系、实践知识和经验的总和，是人们进行职业活动，完成职业责任的能力和手 段，是技能在职业活动领域的应用和体现n 钔。它包括实际操作的能力，处理业务的 能力、技术技能以及有关的理论知识等。职业技能由体力、智力、知识、技术等 因素构成，它的形成是一个长期的过程，通常要经过相当长时间的学习以及一定 的实践活动才能完成。职业技能的形成需要具备以下条件：先天生理条件，它 在一定意义上奠定了一个职业能力的基础；教育训练，包括文化基础教育、专 业性教育和职业性教育、职业技能培训等：职业实践，它使得人的职业技能得 以确立和进一步发挥啪3 。 ( 2 ) 知识转化模式 从隐性知识的角度看，职业技能的习得是一个隐性知识获得和转化的过程。 职业技能的习得是一个从知识到动作、由初步学会到熟练的过程，具有阶段性， 主要包括四个阶段：感知阶段、模仿阶段、练习阶段和熟练阶段，四个阶段关系 如图2 - 2 所示。 浙江工业大学硕士学位论文 矫正领悟 一一一r ： 感知模仿练习熟练 ；一一一一一一一一，一，一一一一一一一j 升华 图2 2 职业技能形成的四个阶段 感知阶段：由隐性知识转化为隐性知识，是技能知识或经验的获得和掌握阶 段，是技能形成的知识准备阶段，主要获得的是技能的目的和规则。 模仿阶段：由隐性知识转化为显性知识，是把静态的知识转化为动态的动作 操作的过程。模仿阶段的反思又会矫正感知阶段的错误认识，通过模仿阶段所领 悟的知识将体现在练习阶段。 练习阶段：是显性知识之间的转化，是在模仿的基础上对技能的重复和组合， 把当前的技能和已有的相关技能结构相融合，组合成更加复杂的技能体系，以完 成复杂任务，同时也是对模仿阶段所形成的技能动作的再认识，学习者在模仿和 练习的过程中对技能进行思考和体会。 熟练阶段：由显性知识转化为隐性知识，学习者完全协调技能动作各部分间 的关系，形成某种程度的自动化，在运用技能过程中能根据活动任务的变化来调 整自己的技能动作，达到运用自如的过程。 有职业教育专家认为职业技能的习得是隐性知识和显性知识的相互转化、传 递和创造，是一个动态、递进的过程，通常是“隐性隐性显性显性 隐性 的螺旋上升过程，这其中包括了技能学习的四个阶段：感知、模仿、 练习和内化，其过程如图2 - 3 所示。 感知阶段是对真实情景的观察和体验，通过这个过程，学习者了解了技能的 应用环境，有了感性的认识，获得了一定的隐性知识。 模仿阶段是按照实际生产标准进行操作，通过这个过程，学习者将隐性知识 通过动手操作的显性方式表现出来。 练习阶段是通过实际岗位的实践将前面模仿过程中学会的技能贯穿在一起， 1 2 浙江工业大学硕士学位论文 应用于较为复杂的实际工作中，在这个过程中，学习者所观察到的是显性的行为。 内化阶段是学习者对前面三个阶段的学习进行反思和总结，与先前的知识经 验相结合，并形成自己的隐性知识。 学习者通过上述这四个阶段的循环往复，使技能不断提升，并形成自己的技 能体系。 隐 性 知 识 感知 真实情景的观 察和亲身体验 隐性知识 利用捻利用新的显性知 识创造个人或组 织的隐性知识 知识 陀螺 显性知识 模仿 按照实际生产 标准反复模仿 练习 实际岗位的实践 图2 - 3 知识的转化与技能的形成 显 性 知 识 ( 3 ) 对本研究的启示 知识的转化与技能的形成过程对职业技能培训提出了几点要求： 在学习者技能学习的感知阶段注重与实际工作情景相结合，先让学习者对 将要学习的技能有所认知，了解所学技能是应用在什么情况下，产生对技能学习 的兴趣，组织已有的知识经验。 学习者的技能操作应按照正确的过程进行，而不能是胡乱的操作。技能的 习得依靠的是反复的练习，如果练习的过程是错误的，那么必然导致错误的强化， 并影响其它相关技能的习得。 1 3 浙江工业大学硕士学位论文 技能的习得必须要有大量的练习，并且练习的内容要针对特定的岗位或者 技能需求。企业一般对员工的分工和要求都比较明确，要求员工会哪些技能，员 工就得学习哪些技能。因此，在设计系统的学习内容时，要合理划分，要有针对 性。 2 1 3 建构主义学习理论 建构主义的最早提出者可追溯至皮亚杰，他是认知发展领域最有影响的心理 学家之一。皮亚杰的建构主义是基于他有关儿童的心理发展的观点，他坚持从内 因和外因相互作用的观点来研究儿童的认知发展，认为儿童是在与周围环境相互 作用的过程中逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身认知结构得到发展。 他认为知识既非来自主体，也非来自客体，而是在主体与客体之间的相互作用过 程中建构起来的。一方面，新经验要获得意义需要以原有的经验为基础；另一方 面，新经验的进入又会使原有的经验得到丰富、调整和改造，这两方面形成了双 向的建构过程。 ( 1 ) 建构主义的主要观点 建构主义的研究者提出问题的角度、使用的术语都有很大不同，但其中又有 很多共同点，建构主义的以下几个观点最为重要乜确】： 知识观：建构主义者一般强调，知识并不是对现实的准确表征，它只是一 种解释、一种假设，它并不是问题的最终答案。知识会随着人类的进步而不断地 更新；并且，知识并不能精确地概括世界的法则，在具体问题中，不能拿来便用， 也不是一用就灵，而是需要针对具体情境进行组织和再创造。同时，知识不能以 实体的形式存在于具体个体之外，尽管可以通过语言、符号赋予知识一定的外在 形式，但这并不意味着学习者会对这些外在形式有同样的理解，因为这些理解只 能由学习者个体基于自己的经验背景而建构起来。学习者对知识的“接受 只能 依靠他本人的建构来完成。学生的学习不仅是对新知识的理解，也是对新知识的 分析、检验和批判。另外，知识在各种情况下并不能简单套用，因为具体情境具 有特异性，所以，学习知识不能满足于教条式的掌握，而是需要不断深化，达到 灵活运用的水平。 学习观：学习过程不是知识由教师向学习者的传递，而是学习者建构自己 1 4 浙江工业大学硕士学位论文 的知识的过程，学习者不是被动的信息吸收者，所有的知识都是学习主体自己的 认识活动的结果，主体通过自己的经验来建构自己的理解，并且这种建构不可由 其他人代替。这意味着学习是主动的，学习者不是被动的刺激接受者，如果要发 生学习，就要对外部信息做主动的选择和加工。知识的意义也是学习者在新旧知 识经验间反复的、双向的相互作用过程而建构的，这不是经验的简单积累，而是 更新的过程，在这个建构的过程中，不合适的经验被剔除，而新的被学习者接受 的经验不断加进来。 教学观：建构主义认为在日常生活中，在以往的学习中，学习者已经形成 了丰富的经验，从自然现象到社会生活，他们几乎都会有一些自己的看法，学习 者并不是空着脑袋走进教室的。即使有些问题他们没有接触过，没有现成的经验， 但当问题呈现时，他们也会与原有的相关经验相比较，形成对问题的某种解释， 这些解释未必正确，但表明了学习者在学习新知识之前已经有所准备。这些已有 的知识不能被忽视，因为这些知识必然会对新知识的学习有所影响，教师需要将 这些已有的知识作为学生知识的增长点，引导学生丰富、调整自己的理解。 ( 2 ) 建构主义的学习模式 建构主义所提出的学习模式有很多种，这里只介绍与本研究相关度较大的两 种： 问题解决式学习：赫尔巴特等人提出，要以问题解决为基础来改革数学教 学和课程的原则：应该先让学生就学科内容形成问题，具有对知识的好奇，想知 道“事情为什么是这样的 ，然后再去寻找答案，解决自己认识上的冲突，通过这 种活动来使学生建构起对知识的理解。问题解决活动使学生更主动、更广泛、更 深入地激活原有经验，理解、分析当前的问题情境，并寻求解决方式，通过这种 问题解决的高水平思维方式，学习者将新、旧经验组织起来，形成了解决问题的 技能。 情境性学习：这种观点认为学习应着眼于解决生活中的实际问题，学生的 技能学习跟技能应用的具体情境分不开，因此学习应在具体情境中进行，学习效 果也应在情境中评估。教师要引导学生借助于情境中的各种资料去发现问题、分 析问题、解决问题，学生通过在情境中的学习掌握技能和知识。 ( 3 ) 对本研究的启示 从以上建构主义的观点中，我们不难看出，不管是隐性知识和内隐学习理论， 15 浙江工业大学硕士学位论文 还是建构主义学习理论，都把学习看成是一个学习者主动建构的过程，学习者在 原有知识、经验的基础上，经过本人积极参与、不断反思，把新知识与旧知识相 互比较，不断更新，形成自己的知识系统。同时，建构主义强调学习环境的问题 性、情境性，通过解决问题达到新旧知识的融合，形成问题解决的技能。建构主 义对本研究的启示主要在以下几点： 学习是学习者主动建构知识的过程，因此要构建问题情境，通过让学习者 解决问题来促进主动学习。 要以学习者的原有知识经验为基础，循序渐进地进行教学，要设计合理的 教学策略和激励策略，对学习过程进行适当的引导。 重视学习者的个人学习体验，鼓励实践和反思。 2 1 4 职业技能培训方式 广义的职业技能培训指对已从事或即将从事某项工作或岗位的人员开展有计 划、有组织的学习，使其在知识技能、工作态度、工作行为等方面尽可能地得到 改善，从而使其发挥最大潜能，提高工作效能，达到岗位或工作的目标绩效，是 培训某产品、工种和岗位的生产知识和技能一3 。职业技能培训按培训内容可以 分为：企业政策与规章制度培训、国家有关法律、法规与制度培训、职业道德培 训、工作态度与工作观念培训，知识与技能培训等，本文所说的职业技能培训是 知识和技能领域的培训c 3 1 o ( 1 ) 对职业技能培训方式的改进 我国职业教育学者认为，根据隐性知识理论，需要对职业技能培训方式做些 改进，具体可以采用以下几种方式口习： 改革传统的教学计划和课程体系。长期以来，人们把知识狭隘地理解为显 性的学科知识，认为实验、实训只是对知识的验证和应用，在此理解之上的教学 计划都是先安排理论课教学，后安排实训教学，导致学生在学理论的时候没有感 性认识，不能理解理论，在实训时又由于缺少理论知识而降低了技能学习的效率 和保持度。因此，需要在实训前先让学生有感性认识，再安排理论学习，最后再 实训。 将“学徒制”作为主要实训方式。实训是技能学习中的重要环节，而实训 1 6 浙江工业大学硕士学位论文 的最佳方式是“学徒制”，隐性知识不能通过规则的方式进行传递，但能通过师傅 带徒弟的方式加以传递，通过看、听、问、动手实践等方式去感知和学习，并融 入到自身知识体系，转化为自身的能力。 将“虚拟实践”作为“学徒制”的有益补充。由于实践活动的复杂性、高 费用和设备损耗等问题，在真实环境中实训的困难比较多，因此，可以引入虚拟 现实技术。在虚拟环境中，学习者接触的学习材料不只是文字和图片符号，而是 三维的场景，学习者在与三维场景交互的过程中进行各种实践活动，场景中可以 提供适当的操作规则提示，这样，学习者在学习显性知识的同时，也获得了一定 的缄默知识，因而，“虚拟实践”可以作为实践的补充。 强调“书本世界”与“生活世界 的沟通。隐性知识的最大特点在于它具 有个体性，不能脱离认识主体，只有个体才是发展其认识能力的向导和主人，因 此，应把虚拟世界与学习者的真实世界相对应，虚拟实践的内容要与真实工作相 一致。 ( 2 ) 三三式教学模式 郑州铁路局的孙晓瑜认为，对于已参加工作多年的青年员工集中进行培训有 两个突出的难题：一是青年员工在工作中已积累了一些实践经验，但专业理论知 识薄弱，在课堂上听抽象的内容不容易理解，也会影响他们的学习兴趣；二是青 年员工在课堂上所学的理论知识如果不能现学现用，那么他们就会觉得课堂上的 东西不实用，就会缺少学习的动力酬。 因此，郑州铁路局将“三三”式教学模式贯穿于青年员工培训的全过程，并 且取得了良好的效果。所谓“三三”式教学模式，是指“在教学过程中，推行先 认识、后理论、再实作的三段式模式，也就是学员在专业学习前，先通过现场了 解设备及作业概况，增强感性认识，然后进行系统的专业模块理论学习，最后到 现场实习，提高实作技能；在培训方法上，推行分块教学、分块实习、分块考核 的三分式教学法，学完一门，演练一门，考核一门。 这种培训方式对我们的启示在于：可以采用“先认识、后思考和学习、再实 践 三步走的培训模式，即先让学习者了解所学为何用，经过学习者本人的感知 后，对所学内容进行思考和理论学习，最后在实践中检验他的认知，如此循环反 复，使学习者能较好地掌握技能，并能应用于实际任务的解决。 1 7 浙江工业大学硕士学位论文 ( 3 ) 对本研究的启示 从以上的论述中，可以总结出以下几点启示： 采用先认知、后思考和学习、再实践的培训方式，即先让学习者对培训内 容有所了解和感知，知道培训的内容和实用价值，引发学习者的学习热情，提高 他们的学习注意力，之后再进行理论学习和实践培训。 把虚拟现实技术引入培训过程，作为辅助培训的手段，充当第二个“师傅”， 使得培训经费大大节约，还能解放真正的“师傅”，使他们可以更多地关注较高级 技能的培训，而不用把过多的精力放在指导新手学习初级技能上。 通过模拟和创设学习环境，使学习者通过问题解决的方式进行学习，提高 学习效果。虚拟现实技术的想象性和交互性有其特别的优势，可以模拟现实场景， 为学习者提供接近于真实的学习环境，通过与这个虚拟的学习环境进行交互，解 决“虚拟的问题”的方式进行学习。 2 1 5 对本研究的启示 从上述的理论研究对技能学习和培训进行了多方面的阐述，可以得出对本研 究较有意义的几点启示： 技能中包含了大量的隐性知识，隐性知识难以系统地表达，隐性知识的获 得需要学习者本人的不断实践和反思。 高效的技能学习需要遵循感知、知识学习、单技能学习、复杂技能学习的 过程，并且在这些过程中需要不断的反思，纠正错误观念。 将虚拟现实技术引入到技能学习中具有多种优势，可克服现实中设备昂 贵、危险性、环境模拟等困难。 通过解决问题、完成任务的方式进行技能学习是较好的方式，可以充分激 发学习者的学习积极性，加深学习印象，促进对学习过程的反思。 2 2 技能培训