依托軍事職業(yè)教育平臺(tái)構(gòu)建遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室探討

梁海珍

摘要：本文首先介紹了遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)及特點(diǎn)，提出利用軍事職業(yè)教育平臺(tái)構(gòu)建遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室的原理、結(jié)合專業(yè)特色和部隊(duì)需求設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方法，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：軍事職業(yè)教育;虛擬實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）29-0141-02

軍事職業(yè)教育作為三位一體新型軍事人才培養(yǎng)體系的重要組成部分，對(duì)于培養(yǎng)新型高素質(zhì)軍事人才具有重要意義。這種以多種現(xiàn)代技術(shù)為媒介的開放式教學(xué)模式，具有區(qū)別于傳統(tǒng)教育的多種優(yōu)勢(shì)，逐漸成為武警官兵繼續(xù)教育和提高官兵素質(zhì)的重要途徑。前期已完成的武警部隊(duì)軍事職業(yè)教育大多數(shù)是理論學(xué)習(xí)方面的，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對(duì)較少。實(shí)驗(yàn)課程是遠(yuǎn)程實(shí)踐教學(xué)、實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，不僅起著加深對(duì)理論知識(shí)的理解的作用，同時(shí)也是提高學(xué)員操作能力、解決實(shí)際問題能力的重要方式。由于學(xué)員普遍存在工學(xué)矛盾，而通過建立基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室，依托軍事職業(yè)教育平臺(tái)，開展遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、技能培訓(xùn)、軍事模擬訓(xùn)練，可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，有效推動(dòng)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展。

1 遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)及特點(diǎn)

遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室是利用多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、仿真技術(shù)等，通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段的補(bǔ)充，是對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段相比，遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)不受時(shí)間和空間限制，具有開放性、可擴(kuò)展性、安全性等特點(diǎn)。遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)W員開放，學(xué)員可以根據(jù)個(gè)人的實(shí)際情況依托網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)上隨時(shí)隨地進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí);虛擬實(shí)驗(yàn)室可擴(kuò)展性、重新配置性強(qiáng)，便于靈活組織、有針對(duì)性地開展多種實(shí)驗(yàn)，使現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源得到充分利用;遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室提供了安全的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，尤其是比較危險(xiǎn)或?qū)θ梭w有危害的實(shí)驗(yàn)，并且可以重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比如在虛擬環(huán)境中進(jìn)行武警部隊(duì)的非殺傷性武器、裝備等實(shí)驗(yàn)測(cè)試就可以不用顧慮實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性和操作失誤等情況。武警部隊(duì)駐地分散，點(diǎn)多面廣線長(zhǎng)，天天執(zhí)勤戰(zhàn)斗，擔(dān)負(fù)著多樣化任務(wù)，難以集中時(shí)間學(xué)習(xí)。遠(yuǎn)程教育為官兵提供了良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，對(duì)于有實(shí)踐環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程教學(xué)，遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室則可以為學(xué)員提供逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，根據(jù)個(gè)人情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和鞏固。

2 依托軍事職業(yè)教育平臺(tái)構(gòu)建遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室

軍事職業(yè)教育中的武警院校遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建要著眼武警部隊(duì)建設(shè)的需要，結(jié)合院校專業(yè)特點(diǎn)，緊跟學(xué)科發(fā)展，為開展遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、技能培訓(xùn)、軍事模擬訓(xùn)練創(chuàng)造條件，成為武軍事職業(yè)教育教學(xué)訓(xùn)練的實(shí)踐平臺(tái)。

軍事職業(yè)教育中武警院校遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是個(gè)系統(tǒng)工程，本文側(cè)重從武警院校實(shí)際出發(fā)，主要從系統(tǒng)原理及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面來探討實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建。

2.1 依托軍事職業(yè)教育平臺(tái)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)

前期，武警部隊(duì)軍事職業(yè)教育建設(shè)已取得初步成效，遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)依托軍事職業(yè)教育平臺(tái)，可以降低成本，避免重復(fù)建設(shè)。各院校可以共建、共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的所有資源，從而避免在教學(xué)資源建設(shè)上的重復(fù)投資，最大程度在發(fā)揮已有教學(xué)資源的作用。武警院校遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1，遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)用戶通過軍事職業(yè)教育平臺(tái)，利用瀏覽器訪問虛擬實(shí)驗(yàn)室站點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過虛擬儀器面板輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)、發(fā)送實(shí)驗(yàn)操作指令，虛擬儀器向物理儀器傳輸相關(guān)操作指令，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)顯示在用戶瀏覽器中。

2.2 著眼專業(yè)特色和部隊(duì)需求設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

武警各院校主要以學(xué)歷教育或任職教育為主，且各院校都有其獨(dú)特的院校和專業(yè)特色，在遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，院校要根據(jù)自身情況、結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)來設(shè)計(jì)滿足教學(xué)需求和部隊(duì)實(shí)際需求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

對(duì)于學(xué)歷教育中的大部分基礎(chǔ)專業(yè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以輔助課堂教學(xué)為主，加深對(duì)課堂所學(xué)理論的鞏固，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是如電工、機(jī)械、通信、計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)等系列的實(shí)驗(yàn)，由于與地方大學(xué)、軍隊(duì)院校專業(yè)有部分相同之處，一方面可以借鑒參考其他高校的有益經(jīng)驗(yàn)，另一方面要結(jié)合武警部隊(duì)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)置?？紤]到每個(gè)院校開設(shè)的專業(yè)側(cè)重點(diǎn)不同，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置也要有區(qū)別。

對(duì)于武警指揮類相關(guān)專業(yè)，主要是側(cè)重于學(xué)員大量的實(shí)際操作、練習(xí)或演習(xí)，以實(shí)踐教學(xué)為主，因此遠(yuǎn)程教育中虛擬實(shí)驗(yàn)效果顯得尤為重要。針對(duì)武警指揮類專業(yè)特色設(shè)置如執(zhí)勤、處突、反恐、心理工作、后勤物流等相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過建立兵力部署、作戰(zhàn)預(yù)案、地理信息、訓(xùn)練保障、文電管理、戰(zhàn)備物資等綜合數(shù)據(jù)庫，利用想定作業(yè)、對(duì)抗模擬、心理素質(zhì)訓(xùn)練等方式進(jìn)行虛擬化教學(xué)訓(xùn)練，目的在于通過指揮程序、協(xié)調(diào)能力、戰(zhàn)法運(yùn)用和應(yīng)戰(zhàn)心理素質(zhì)訓(xùn)練等手段，重點(diǎn)提高指揮員實(shí)戰(zhàn)指揮的綜合能力。

對(duì)于武警技能類專業(yè)，根據(jù)專業(yè)特色可以設(shè)置如爆破與排爆、射擊、裝備維修、烹飪、參謀業(yè)務(wù)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以通過實(shí)驗(yàn)演示、虛擬演練等方式進(jìn)行，把與任職能力最直接的、專業(yè)崗位最需要的內(nèi)容設(shè)置為核心內(nèi)容，及時(shí)將新技術(shù)、新裝備納入教學(xué)內(nèi)容，建立與崗位任職需求相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系。

2.3 根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型分類開發(fā)設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)一般有虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與虛擬操作實(shí)驗(yàn)兩種模式。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)即軟件模擬，虛擬操作實(shí)驗(yàn)是基于實(shí)際設(shè)備，用戶通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問。武警遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)采用二者相結(jié)合的方式，滿足不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)要求。

2.3.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用3D技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K?？蛻舳送ㄟ^網(wǎng)絡(luò)訪問虛擬仿真軟件，虛擬仿真軟件程序可以在服務(wù)端運(yùn)行，用戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問程序，并請(qǐng)求程序的控制權(quán)后進(jìn)行操作，也可被下載到客戶端運(yùn)行。對(duì)于側(cè)重于演示操作的實(shí)驗(yàn)可采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)方式。如裝備維修等對(duì)場(chǎng)景環(huán)境要求較低的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以設(shè)置為先利用視頻進(jìn)行演示，然后給出學(xué)員實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，由學(xué)員通過虛擬軟件進(jìn)行練習(xí)，實(shí)驗(yàn)完成后系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。如搶險(xiǎn)救援、車輛駕駛等對(duì)場(chǎng)景要求較高的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，虛擬仿真軟件通過三維場(chǎng)景、利用多種信息化手段從視覺、聽覺等方面為學(xué)員提供逼真的仿真訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)員有身臨其境的感覺，不僅可以增強(qiáng)官兵的實(shí)戰(zhàn)感覺，而且可以實(shí)現(xiàn)某些無法進(jìn)行實(shí)地訓(xùn)練科目的仿真訓(xùn)練，在提高操作技能的同時(shí)達(dá)到心智技能的提高。

2.3.2 虛擬操作實(shí)驗(yàn)

虛擬操作實(shí)驗(yàn)是在服務(wù)器端連接真實(shí)的儀器設(shè)備，用戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問連接于服務(wù)器端的硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并通過虛擬儀器程序控制硬件的動(dòng)作，實(shí)時(shí)獲取儀器的測(cè)量結(jié)果等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)于需要操作實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備、裝備的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或?qū)Τ两幸蟊容^高的學(xué)科，可采用虛擬操作實(shí)驗(yàn)方式。如在后勤物流自動(dòng)化立體倉庫的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，客戶端通過虛擬程序?qū)?shí)驗(yàn)室的射頻標(biāo)簽、堆垛機(jī)等進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)貨物識(shí)別、分揀等功能，獲取的數(shù)據(jù)可以顯示在客戶端，也可以在實(shí)驗(yàn)室設(shè)置視頻采集傳輸裝置，將實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇蛻舳耍靡曨l和音頻效果增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)感。另外，高速發(fā)展的VR和AR技術(shù)，不僅能夠生成具有逼真視覺、聽覺效果的虛擬環(huán)境，也可讓實(shí)驗(yàn)者通過借助觸覺設(shè)備完成接觸型實(shí)驗(yàn)，通過真實(shí)的觸感更加逼真地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3 構(gòu)建武警院校遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)注意的幾個(gè)問題

3.1 注重系統(tǒng)的安全性

由于武警院校遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展是依托內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建，必須要采取多種手段增強(qiáng)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站的維護(hù)，保證系統(tǒng)的保密和安全。可以采用用戶注冊(cè)實(shí)名審核、權(quán)限設(shè)定等措施對(duì)人員身份進(jìn)行認(rèn)證，采用加密技術(shù)、防火墻隔離、過濾等技術(shù)對(duì)非法訪問者及時(shí)攔截且拒絕訪問，也可對(duì)合法訪問者的不當(dāng)操作進(jìn)行及時(shí)終止。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要易操作

由于遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)缺乏實(shí)驗(yàn)人面實(shí)際操作的感受，缺乏面對(duì)面交流互動(dòng)的氛圍，因此實(shí)驗(yàn)界面設(shè)計(jì)時(shí)要盡量人性化、友好、易操作。比如實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)步驟要盡可能詳細(xì)設(shè)計(jì)，便于根據(jù)操作規(guī)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，養(yǎng)成按照規(guī)程操作的良好習(xí)慣;另外，在實(shí)驗(yàn)過程中合理地設(shè)置提示信息，當(dāng)在實(shí)驗(yàn)過程中因遇到困難時(shí)，可以在提示信息的引導(dǎo)下順利完成實(shí)驗(yàn)，并通過給予相應(yīng)的鼓勵(lì)信息或成績(jī)?cè)u(píng)定來激發(fā)實(shí)驗(yàn)人員的積極性;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要盡量逼真、接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性，才能通過虛擬實(shí)驗(yàn)得到合理正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行科學(xué)分析處理，只有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)無限接近，才能達(dá)到對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證或通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解決新問題的目的。

3.2 正確認(rèn)識(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)

遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的一種補(bǔ)充，雖然虛擬實(shí)驗(yàn)有許多優(yōu)勢(shì)，但由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境忽略了許多外界因素的影響，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)過程中客觀存在的誤差、噪音等現(xiàn)象可能在虛擬實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)不明顯或者沒有體現(xiàn)，從這點(diǎn)來說虛擬實(shí)驗(yàn)并不能完全取代真實(shí)環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)。尤其是武警部隊(duì)某些專業(yè)課程的實(shí)踐性要求很高，官兵技能和素質(zhì)必須在真實(shí)情境中才能得到體驗(yàn)和提高，就需要采用虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，才能真正發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)的作用。

4 結(jié)束語

軍事職業(yè)教育中武警院校遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新和發(fā)展，是軍事職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高武警官兵實(shí)踐能力、拓展專業(yè)技能、滿足崗位需求具有重要現(xiàn)實(shí)意義。因此要緊跟先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，借鑒軍內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，努力探索，不斷推動(dòng)武警部隊(duì)軍事職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)不斷發(fā)展。

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