虛擬實訓平臺的建設(shè)與思考

楊睿 范雯杰 孫景榮

摘 要：通過氣象教育領(lǐng)域的虛擬實訓平臺建設(shè)，思考和梳理了虛擬實訓平臺的建設(shè)經(jīng)驗，提出了統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署的平臺建設(shè)思路，為提升虛擬實訓平臺的建設(shè)能力做出了積極的探索。

關(guān)鍵詞：虛擬實訓平臺；氣象教育；建設(shè)思路；建設(shè)經(jīng)驗

中圖分類號：G724 文獻標識碼：A

隨著《國務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》（國發(fā)〔2014〕19號）文件的出臺，國家對于提高信息化水平、支持與專業(yè)課程配套的虛擬仿真實訓系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用的要求，再一次將虛擬實訓平臺的建設(shè)推向了一個新的高度。面對如此強烈的建設(shè)需求，如何有針對性地建設(shè)好具有實用價值的虛擬實訓平臺，從而滿足紛繁復(fù)雜的虛擬實訓需求已經(jīng)迫在眉睫。

一、建設(shè)虛擬實訓平臺的現(xiàn)實意義

虛擬實訓作為一種全新的教學模式，打破了空間和時間的限制，為學員營造出一種身臨其境的學習氛圍，讓學員有一個自由發(fā)展的空間。與傳統(tǒng)的實習實訓相比，虛擬實訓教學具有以下優(yōu)勢：

一是改善教學環(huán)境。虛擬實訓平臺的應(yīng)用是現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的一個飛躍，它改變了傳統(tǒng)的教學方式，突顯自主學習的氛圍，學員必須通過自身的探索來得到知識和技能，這對激發(fā)學員的求知欲望，改變以往那種被動的學習方式具有極大的扭轉(zhuǎn)作用。

二是節(jié)約辦學成本。傳統(tǒng)教學往往由于經(jīng)費的限制，使得許多實驗都無法進行或流于表面。而利用虛擬實訓平臺，學員便可隨時隨地進行實訓學習，獲得與在現(xiàn)實環(huán)境同樣的體驗，大幅節(jié)約了師資、設(shè)備、場地等費用，使辦學成本得到很好的控制。

三是規(guī)避安全風險。傳統(tǒng)教學中儀器設(shè)備的維護和使用、電路的維修和排查等操作往往會帶來各種危險，而學員在虛擬實訓環(huán)境中，則可以放心地去做各種實驗，特別是對于某些事故和故障的再現(xiàn)與模擬，極大地解決了某些具有危險性實訓不可視、不可摸、不可入的問題。

四是激發(fā)學習興趣。虛擬實訓平臺是根據(jù)真實的操作流程和步驟，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，按照實際的數(shù)據(jù)資料以動畫和交互的形式逼真地模擬不同的教學環(huán)境，讓學員可以全身心地投入到學習過程中。

二、虛擬實訓平臺的建設(shè)思路

中國氣象局氣象干部培訓學院在《中國氣象局氣象干部培訓學院發(fā)展規(guī)劃規(guī)劃（2011～2020年）》中提出要充分發(fā)揮計算機輔助教學在培訓中的作用，提高培訓效益，并將虛擬實訓平臺建設(shè)列為干部學院未來現(xiàn)代化建設(shè)的重點發(fā)展方向之一。目前已建設(shè)完成“自動氣象站虛擬實訓平臺”，正在著手建設(shè)“雷達虛擬實訓平臺”。在虛擬實訓平臺的建設(shè)方面積累了豐富的實踐經(jīng)驗。提出了從整體出發(fā)、統(tǒng)籌規(guī)劃、合理安排的建設(shè)思路，將各類不同虛擬實訓的教學特點抽離出來，做到“三個統(tǒng)一”：即統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署，從而避免出現(xiàn)平臺功能重復(fù)、雜亂無章、難以管理的局面。平臺整體框架如圖1所示：

（一）統(tǒng)一設(shè)計

統(tǒng)一的教學模式設(shè)計是建設(shè)各類虛擬實訓平臺的基礎(chǔ)，一個良好的設(shè)計能夠?qū)⒃痉蛛x的平臺有機地整合成在一起，從而將教學內(nèi)容更加清晰地進行呈現(xiàn)，為學員帶來一個更好的用戶體驗感。尤其是面對各類虛擬實訓平臺截然不同的教學內(nèi)容和表現(xiàn)形式，在設(shè)計上我們更應(yīng)該有一個統(tǒng)一的規(guī)劃。通過氣象虛擬實訓平臺的建設(shè)，提出了一種“虛擬學習+虛擬實訓+虛擬考核”的教學模式，其對應(yīng)了了解、掌握、應(yīng)用三種不同層面的教學要求。其中虛擬學習模塊通過三維動畫演示、虛擬引導教學操作以及傳統(tǒng)的輔助圖文資料等內(nèi)容為學員營造一個自主的理論學習環(huán)境；虛擬實訓模塊則充分利用三維仿真的特點，逼真再現(xiàn)實際業(yè)務(wù)中的各種操作情況，為學員提供一個自由的虛擬訓練環(huán)境；虛擬考核模塊則將重點放在檢驗學員的實際動手能力上，讓學員不再面對枯燥的理論試卷，從而促進學員掌握解決實際問題的能力。

（二）統(tǒng)一管理

如果說統(tǒng)一設(shè)計是基礎(chǔ)，那么統(tǒng)一管理則是關(guān)鍵，其直接影響了虛擬實訓平臺最終的運行效果。首先對于學員來講，他們很想第一時間迅速找到適合自己的學習內(nèi)容，但當他們面對各類零散的虛擬實訓平臺時會變得茫然失措，從而嚴重影響學員的學習興趣，同時也不利于學員進行系統(tǒng)地學習和訓練；其次對于教師來講，當面對各類不同的虛擬實訓平臺時，難以進行有效的教學管理和課程安排，每一次布置學員名單時都需要在各類系統(tǒng)中來回切換，同時針對某一個通用的資源也難以進行有效共享。因此，在建設(shè)氣象虛擬實訓平臺時，按照統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一管理的思路搭建每種不同類型的自動氣象站和雷達虛擬實訓平臺，同時設(shè)計一個統(tǒng)一的虛擬實訓管理平臺，并通過用戶管理、課程管理等主要功能，將各類不同平臺統(tǒng)一納入進來，同時還預(yù)留出靈活的擴充接口，為今后新平臺的添加打下基礎(chǔ)。

（三）統(tǒng)一部署

統(tǒng)一部署是保障，要根據(jù)本單位的實際情況，合理安排服務(wù)器的架構(gòu)以及數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，保障虛擬實訓平臺的數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一收集、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一備份，從而為后期的教學評估和分析提供有效的數(shù)據(jù)支撐。在建設(shè)氣象虛擬實訓平臺時就對學習時間、學習次數(shù)、考核分數(shù)、操作情況等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)一的設(shè)計；利用氣象遠程教育平臺的人員數(shù)據(jù)庫進行學員虛擬實訓數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和管理，并定期進行雙向的同步和備份；同時還提供按需進行數(shù)據(jù)的查詢和管理，從而保障虛擬實訓平臺的穩(wěn)定運行。

三、虛擬實訓平臺建設(shè)的經(jīng)驗和思考

通過一系列氣象虛擬實訓平臺的建設(shè)，我們積累了寶貴的實踐經(jīng)驗，并對于如何更好的建設(shè)虛擬實訓平臺進行了一定的思考，主要歸納為以下三點：

（一）明確需求

準確的需求定位是平臺建設(shè)成功的第一步，在沒有明確需求前切勿盲目開展平臺的建設(shè)，否則將會導致開發(fā)過程中出現(xiàn)反復(fù)的調(diào)整和修改，嚴重的甚至會導致項目的失敗。針對虛擬實訓平臺的特點，在需求分析時需要注意以下兩點：首先明確教學對象，確立教學目標，從而對虛擬實訓平臺進行合理定位，讓平臺建設(shè)更加貼近業(yè)務(wù)需求，具有更強的實用價值；其次結(jié)合實際，確定仿真程度，將重點放在主要的操作流程和步驟上，限定范圍、合理取舍，從而突出重點、節(jié)約經(jīng)費。

（二）深入對比

目前虛擬實訓平臺的種類繁多、特點各異，比如旅游行業(yè)的漫游類虛擬實訓平臺、汽車修理行業(yè)的實操類虛擬實訓平臺以及軍事領(lǐng)域的策略類虛擬實訓平臺等等。它們各有自己適應(yīng)的領(lǐng)域，因此簡單照搬別人的模式往往不能達到預(yù)期的效果。需要首先對虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身進行深入了解，明確虛擬實訓平臺建設(shè)的重點和難點，從而做到心中有數(shù)；其次充分比較現(xiàn)有技術(shù)平臺的各自特點，才能最終建設(shè)好適用于自己的虛擬實訓平臺。

（三）有序推進

有序的項目管理，才能順利的推進平臺建設(shè)。因此在平臺建設(shè)過程中，我們需要合理安排時間，定期召開會議，做好及時的溝通工作；同時在每一個時間節(jié)點上，都要組織專家、學者以及一線業(yè)務(wù)人員進行審核、把關(guān)，對于建設(shè)過程中出現(xiàn)的需求變更和內(nèi)容修改，需要及時和領(lǐng)導匯報，并做好相應(yīng)的記錄，最終保障平臺的建設(shè)進度按照預(yù)先的要求穩(wěn)步推進。

四、結(jié)語

虛擬實訓平臺作為一種新型的教學模式，在國家的大力推動下必將成為未來的重點發(fā)展方向。本文通過對氣象虛擬實訓平臺的建設(shè)與思考，積累了寶貴的平臺建設(shè)經(jīng)驗，對于如何建設(shè)好更具實用價值的虛擬實訓平臺，從而滿足紛繁復(fù)雜的虛擬實訓需求具有積極的推動意義。

參考文獻

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