汽车驾驶模拟器对驾驶技能形成分析研究

　一、汽车驾驶模拟器的基本原理
　　汽车模拟驾驶教学系统是采用微电子技术、计算机技术、实时成像技术、传感器技术、高速数据通信技术、人体工效学原理和仿真学原理等现代化科学技术研制而成。它通过给学员同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便学员操作，减轻学员负担，通过计算机产生汽车行驶过程中的虚拟视景、音响效果和运动仿真，使操作者沉浸在虚拟驾驶环境中，根据虚拟驾驶环境提供的视觉、听觉、触觉感受，构想其驾驶动作，体验、认识和学习现实世界中的汽车驾驶，系统规范教学内容，培养学员在各种道路及特殊条件下驾驶操作的识别、判断、分析和处理能力，使学员能够在实车训练前初步掌握操作要领，大大提高教学水准和教学效率，系统能够缩短实车培训周期，减少实车损耗和油耗，降低培训成本，减少交通事故发生，显然具有节能、安全、经济和培训不受时间、气候、场地的限制，训练效率高、培训周期短等优点，从而带来良好的经济效益和社会效益。
　　
　　二、驾驶模拟器在操作技能训练中的作用
　　（一）统一规范学员操作。驾驶操作技能培训是学员在教练的指导下，实际操作车辆，掌握各种环境下的驾驶要领与技巧。传统的培训方法是教员先理论课教学，然后再由教练陪同学员在车上实习驾驶技术。驾驶模拟器的出现可以使得很大一部分理论学习和实车训练都转移到驾驶模拟器上来，训练就可以不受场地、天气等的影响，可以全天候的训练而不用教练在旁边也可以知道自己训练是否规范等。
　　（二）增强驾驶训练的安全性。在驾驶学员的训练初期，其对车辆运动学、动力学等特性一般一无所知或一知半解，由于紧张和缺乏定向映像的操作活动，在听从教练员反复讲解指导的同时，又要反复操作机件，初学者直接实车上路驾驶，往往顾此失彼，安全隐患多，危险性大。模拟器采用潜移默化地培养安全驾驶意识，掌握行驶中妥善处理各种紧急情况的经验和方法，从而提高了训练行为的安全性。
　　（三）提高训练综合效率。汽车驾驶需要“眼、耳、鼻、舌、身”等身体“五官”的协调动作。驾驶模拟器不仅提供了极具可视性与实操性的驾驶环境，而且计算机仿真系统还可将安全驾驶可能遇到的诸多交通安全问题如实编辑到操作过程中。学员通过驾驶模拟训练设备进行部分车辆操纵控制技能和部分道路交通情况分析处理能力的训练，模拟形象、直观、逼真的驾驶技术可以不受季节、天气、环境、场地、燃料供给、道路禁行等外界因素和条件的限制。为考察汽车模拟器在驾驶员操作技能培训过程中所起到的作用，我们曾随机选定360名学员分别作为模拟组、实车组(非模拟组)和模拟+实车组进行比较研究。结果表明，模拟组学员与其他两组学员在驾驶技能的协调方面相差不大，在谨慎驾驶的安全意识方面则略高于后两者，但燃料、车辆和人工费用等训练成本和训练时间明显减少，说明汽车驾驶模拟器的使用效果明显。
　　
　　三、驾驶模拟器在驾驶操作技能形成中的作用
　　汽车驾驶技能是驾驶人在具体的道路交通环境中，根椐已经掌握的专业知识和经验，经过观察、估计、判断、反应所选择的实际动作，以合理、完善的程序构成自动化的操纵活动方式。它是操作技能和心智技能的有机结合。心智技能主要是认识活动，它包括感知、记忆、想象和思维。其中，动作技能是心智技能的基础，心智技能是动作技能的调解者，并促使其提高和完善，从而提提高高解决问题的效率。驾驶技能的形成一般要经过三个相互联系的阶段：即动作定向和掌握局部动作阶段、动作整合阶段、动作协调完善阶段。汽车驾驶初级教练阶段主要是学习驾驶基本动作，并着重动作技能训练；中、高级阶段主要学习道路交通情况处理的方式方法，以利于基本动作的综合运用，属于心智技能训练范畴。驾驶模拟训练主要应用于初级和中级阶段的训练。
　　（一）动作定向和掌握局部动作阶段。学员在学习驾驶操纵技能的初期，须通过教练员言语讲解和观察动作示范，掌握汽车有关的知识，对单一动作模仿练习，在头脑中形成某一驾驶操纵技能最一般的、最粗略的表象。这就是驾驶操纵技能形成的认知阶段。由于初学者缺乏对汽车驾驶的感性认识，在操作中表现紧张，动作硬、忙乱、呆板、不协调，经常出现多余动作。利用驾驶模拟器训练既可模拟汽车行驶的真实情景，又减少了实车训练的过度负荷，并且能自由调节训练进度，询问有关问题及多次重复所需练习的动作，是纠正上述问题的较好方法。
　　（二）动作整合阶段。学员通过练习把已掌握的局部的、个别的动作联系起来，以形成比较连贯的动作。这就是联系形成阶段。在这一阶段各个动作之间的联系尚不紧密，从一个环节过渡到另一个环节，即实现动作转换时，不够协调、紧密、会出现短暂的停顿现象；学习者完成动作的紧张度已大大缓和下来，但没有完全消失，稍微分心，还会出现错误的动作。这个阶段运用模拟器强化训练，有助于加快动作的连贯性。学员尤其是女性和高龄学员在模拟器上操作熟练后，再到实车上驾驶操作感到比较适应，这样就缩短了掌握一般操作技能的训练时间。
　　（三）动作协调完善阶段。在这一阶段学员的各个动作已构成一个连贯的稳定的动作系统，驾驶动作相互协调似乎是自动流出来的，无需特殊的注意和纠正，自始至终是一气呵成的。在这一阶段，完成动作的紧张状态和多余动作都已经完全消失；学员的注意范围扩大了，注意的重点日趋正确，能根据条件的变化迅速、准确地完成驾驶操作动作。意识对动作的控制作用减少到最低限度。此阶段侧重于通过实车训练建立起学员协调而完善的动作系统，培养学员的独立驾驶能力。将年龄大、文化程度低、技术基础弱的学员编入模拟训练组，先模拟后实车，循序渐进，由易到难，逐步提高；将年轻、文化程度高、有一定驾驶经历的学员编入实车训练组，先实车、后模拟。在不同阶段突出不同重点，通过智能模拟教学系统，将驾驶活动中遇到的各种场景呈现给学员。学员在教员的引导下，反复进行模拟操作，形成心智技能的积累，从而提高各种道路交通环境下的判断能力和应变能力。
　　驾驶模拟器训练毕竟只是模拟训练，它不能完全替代实车培训方法。实训中，还需根据训练科目和训练目的，将驾驶模拟器和实车训练、教练员讲解指导等传统方法有机结合应用，提高训练效果、降低训练成本、全面提高驾驶操作技能，达到教学大纲要求的预期效果。