浅谈虚拟现实技术在军事职业教育课程中的应用

教学

浅谈虚拟现实技术在军事职业教育课程中的应用刘成璞，赵

灿，牛腾冉

（陆军工程大学训练基地，江苏徐州221004）

［摘要］结合已建成的基于虚拟现实技术的钻井模拟训练平台及其在教学中的使用情况，总结了虚拟现实技术在线

下课程教用的特点，分析了虚拟现实技术在军事职业教育课程中应用的优势，并从引进技术搭建平台、精选课程优化内容、体系设计完善配套三个方面提出了虚拟现实技术在军事职业教育课程中的应用途径。

［关键词］虚拟现实技术；军事职业教育；课程应用

［文献标志码］A

［文章编号］2096-0603（2021）36-0124-02

［中图分类号］G2

“讲授式”教学，当前军事职业教育课程多数还是制约了教学效益的发挥。虚拟现实技术在线下课程教学的广泛运用极大地促进了教学效益的提升，将其应用于军事职业教育课程建设中。

一、虚拟现实技术在线下课程教学中运用呈现的特点虚拟现实技术，又称VR技术。该技术在课程教学中的应用能让教学对象拥有身临其境的感觉，并通过交互作用，帮助学员启发构想，开展自主训练。2020年，我们基于虚拟现实技术建成了“钻井模拟训练平台”，并投入教学使用，打破了传统实装教学

（一）环境逼真，感知性强

全运用虚拟现实技术构建的3D钻机模型，能让学员直观、方位了解钻机的结构组成、工作原理和战技术性能。尤其是钻机内部结构，通过三维可视化的处理直观呈现，极大减少了学员对装备的认知难点。通过建模构建的战场钻井场景，向学员直观展现了钻机钻井施工的作业场景，通过配属设备模拟出相应的视觉、听觉环境，配合半实物模拟出操作力觉反馈，使学员产生了身临其境的感觉。从而将装备认知课、装备操作课和工程作业课改变成情景展示、场景漫游、沉浸感知的探索活动。

（二）人机交互，趣味性强

“钻井模拟训练平台”设置了既定操作程序和容错返回机制，虚拟场景中的钻机动作和作业流程不是不可逆的单流程动作，而是与真实装备一样，动作可返回、流程可反复，与真实作业逻辑一致。运用虚拟现实技术所创造的三维模型，能根据学员的需求实现实时互动，而通过计算机捕捉程序可了解学员的一举一动，并在三维模型中获得反馈。这样的实时交互，能让学员获得全新的认知体验，并在与虚拟空间的交互中产生新鲜感以及乐趣，从而提高教学的趣味性。

（三）虚拟操作，安全性强

通过配合半实物操作系统或键盘的模拟操作，能够极大避免实装训练中的装备和人员安全事故，具有极强的安全性。钻机

装备庞大、操作复杂，实装训练中有多个不可控的安全节点。运进行虚拟仿真训练，用“钻井模拟训练平台”可完全避免因装备性能不佳、学员操作不熟、隐患排查不全等造成的安全事故。虚拟仿真训练极大减少了装备的损耗，确保其性能保持，本身也是对实装的安全保护。

（四）内容可控，节奏性强

课程可通过计算机教学的速度、节奏、顺序，展现实装训练难以呈现的训练内容，从而实现“简单内容简单训、复杂内容反复训、重点内容强化训”。在“钻井模拟训练平台”中我们重点构建了“牙轮钻进”“空气潜孔锤钻进”等训练科目，省去钻前准备的内容，可直接开始钻进工艺训练。而针对“成井工艺”“钻实际训练难的内容，井事故预防与处理”等场景抽象、通过构建对应的钻井工况场景，开展针对性的虚拟训练，解决实装训练中部分科目无法训练的问题。

二、虚拟现实技术在军事职业教育课程中应用的优势军事职业教育是以多种现代技术为媒介的开放式教学模式，具有区别于传统教育的多种优势，逐渐成为官兵继续教育和提兵素质的重要途径。虚拟现实技术在军事职业教育课程中的应用能够打破教学形式、方法和模式的，具有显著优势。

（一）直观感知能够打破学员的思维

军事职业教育课程教学对象是全体军事人员，群体学历层次复杂、经历多样，部分人员缺乏空间想象和辩证思维能力，制约了装备操作课程的学习效果。运用虚拟现实技术能够将视频，装备结构、工作原理直观展现，用3D模型替代图片、给学不直观的技术原员带来强大的思维刺激。将课程内容中抽象的、

多角度理、结构组成、装备构成、战场环境以及工作状况全方位、直观呈现，给线上学员带来直观感受，促进其对教学内容的认识和理解。

（二）虚拟场景能够打破教学的时空

传统教学中，教学空间是教室，教员在台上，学员在台下，直

模式，极大提升了教学效益，总的来看呈现以下特点。.com.cn. All Rights Reserved.军事教育。作者简介：刘成璞，男，安徽宿州人，硕士，讲师，研究方向：

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教法◆教学◆课程

接的眼神交流具有不可取代的教学效果。军事职业教育课程，教学空间是网络教学平台，教员在屏幕里，学员在屏幕外，虽然解决了教学的空间，但缺乏具有温情的教学场景，教学活动容易被学员的学习环境所打扰。构建基于虚拟现实技术的线上课程，其教学空间变成了“虚拟场景”，学员沉浸漫游在虚拟场景中，能自主感知教学内容。场景中设计的探索式、闯关式训练，能够解决因地理空间而不能实现的

“沉浸式交流”。（三）智能交互能够打破互动的形式

当前军事职业教育的线上课程互动形式仅限于课后随堂测试和留言答疑，授课过程中缺乏有效的即时性互动，学员在学课中产生的疑问得不到及时解答、教学关键点得不到及时强化。基于虚拟现实技术构建的智能互动，可将教学中的疑问融入教学场景，学员能够及时通过语音、动作或键盘操作与智能系统进行互动，将课上的疑问及时消化，这种打破单一互动形式的智能互动能取到很好的教学效果。

（四）后台评估能够打破考核的方法

以理论讲解和知识传授为主的军事职业课程，采取“随机检测+集中考试”的方法，能够有效考评学员的学习情况。但对于实装操作、战术训练、装备维修等课程，则很难通过一套试卷全面考核学员的学习效果。虚拟现实课程，可通过虚拟场景里的虚拟环境、装备、人员来实现对战术战法、

实装操作、作业流程的考查。这种考核方法能够全程检测、重点监控，通过跟踪学员学习

情况，自主生成考核情景，直击考查目的，在课程考核环节再次发挥促进技能强化的作用。

三、虚拟现实技术在军事职业教育课程中应用的实现途径（一）引进技术，搭建教学平台

现阶段的虚拟现实技术，主要包括桌面虚拟现实系统、投影式系统、沉浸虚拟现实系统、增强型虚拟现实系统与分布式虚拟现实系统等。分布式虚拟现实系统主要是计算机网络和虚拟现实技术相结合，能利用网络将不同用户置于一个虚拟空间进行交流，在军事职业教育课程中具有较大的应用前景。虚拟现实技术运用于军事职业教育，要重点关注虚拟现实关键技术发展的动态。应加大环境建模、实时三维、立体显示等技术和硬件条件的引进，在广域网中搭建虚拟教学平台。要引进动态环境建模技术，动态环境建模目的是获取实际环境的三维数据。要发展立体显示技术，目前虚拟现实的交互能力主要依赖于立体显示和传感器技术。但现有的虚拟现实还远远不能满足需要，虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高。要研发系统开发工具和运行平台，虚拟现实应用的开发比较复杂，网络化的运行平台也很难满足广域网环境。目前还必须重点研究虚拟现实的有效开发工具和高效分布式运行平台。在推广应用角度，要更新教育观念并能够有效运用建模技术构建学习环境。包括如何运用建模技术构建与教学相关的对象和场景，如何构建以学员为主体的自主学习过程，如何设计人机交互环节等等。

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（二）精选课程，优化教学内容

在军事职业教育课程中运用虚拟现实技术，不是无差别地推广，而应精选适宜运用虚拟现实技术或者运用该技术能够取得较好教学效果的课程进行建设和应用。虚拟现实技术是以一种直接的信息传递方式，通过身临其境的、自主控制的人机交互，由视觉、听觉、触觉获取“外界”的反应。可以让学员进入问题存在的环境，有针对性、带启发性地构建虚拟情境，引导学员进行探究。针对适宜开展互动式、

启发式、发现式、情景式等教学模式的课程，应该广泛开展基于虚拟现实技术的课程建设，如军事装备操作技能类课程就可以应用虚拟现实技术。能够让学员在任意时间和地点，通过专用网络开展模拟实际装备的训练，开展军事装备使用和维护等内容的学习。模拟出军事装备的拆装过程，对可能出现的故障进行全真模拟，形成齐全的军事装备培训要件。

（三）体系设计，完善课程配套

在军事职业教育课程中应用虚拟现实技术，

应加强课程的体系化设计，完善虚拟配套资源，为课程运行带来长远的发展。针对操作类、训练类课程，要配套开发虚拟训练场和虚拟实验室，打造分布式专业训练和实验环境。运用军事仿真技术、虚拟现实技术和分布计算技术，构建真实的军事对抗训练环境。学员利用个人计算机和特定虚拟现实设备进行虚拟实验，并且实验结果可以随着学员的操作而发生变化，相对于直接观看录制的实验过程，有助于学员技能的生成。配套构造虚拟校园、模拟虚拟教室，在网络化的数字校园里布设不同授课内容的“教室”、虚拟化的校园、图书馆，为学员提供一个逼真的学习场景，从而获得较强的学习体验，得到更为丰富的非结构化知识体系。通过构建虚拟实验环境、训练场，布设多人协作的虚拟学习场景。位于不同物理环境位置的学员通过网络，利用人机交互设备进入的、彼此相关的虚拟教学情景。多名学员同时参与的分布式虚拟环境，在虚拟空间中实现异地用户的统一与互联。通过姿势、声音、文字等实现实时生动的交流，一起学习、训练甚至协同参与同一项目，进行同一任务的演练。学员在逼真的学习情境下、与他人协作交流的过程中得到知识积累与技能提升，以获得更好的学习效果。

参考文献：

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［2］梁海珍.依托军事职业教育平台构建远程虚拟实验室探讨［J］.电脑知识与技术，2020（11）援

［3］韩兆福，杨中书，王超勇，等.虚拟现实技术在军事职业教育实践教学中的应用［J］.实验室研究与探索，2005（10）援

［4］孙励.虚拟现实技术在远程教育中的应用探索［J］.时代教育，2015（5）援

［5］刘成璞.基于工作过程的钻井课堂设计探析［J］.工程兵学术，2016（12）援

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