無人機(jī)虛擬專修室在士官學(xué)校的建設(shè)研究

摘要虛擬專修室是利用計(jì)算機(jī)及仿真軟件來模擬虛擬實(shí)訓(xùn)的環(huán)境及過程，通

過建立虛擬專修室，可以有效的解決士官學(xué)校專修室裝備資源不足、裝備更新較

慢等矛盾。以無人機(jī)裝備實(shí)訓(xùn)為例，探討了在士官學(xué)校建設(shè)無人機(jī)虛擬專修室的

必要性和重要性。

關(guān)鍵詞 無人機(jī) 虛擬專修室 虛擬實(shí)訓(xùn)

中圖分類號(hào)：G47文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Research on Construction of UAV Virtual Repair Shop in Officer School

GUO Xiang， WANG Hongxin， LIU Changliang

(UAV Department of Wuhan Ordnance NCO School， Wuhan， Hubei 430075)

AbstractVirtual repair shop is based on the computer and simulation

software to simulate the virtual training environment and process， and

by establishing a virtual repair shop can effectively solve those con

tradictions such as less equipment resources and backward equipments.

UAV，for example， the paper discussed the necessity and importance of c

onstruction UAV virtual repair shop in the officer school.

Key wordsUAVVirtual Repair Shop virtual training

0 引言

基于軍械裝備維修保障的實(shí)際要求，我校提出了“兩強(qiáng)三會(huì)”的人才目標(biāo)培養(yǎng)模

式，①其顯著特點(diǎn)是高度重視對(duì)學(xué)員崗位任職能力的培養(yǎng)，具有較強(qiáng)的崗位針對(duì)

性，它要求學(xué)員在校期間完成上崗的實(shí)踐訓(xùn)練，具備良好的維修保障素質(zhì)，畢業(yè)

后能夠勝任崗位需求。鑒于此，我校大力發(fā)展專修室等實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，全力保

障實(shí)踐教學(xué)體系的正常運(yùn)行。特別是我校試行的基于工作過程以任務(wù)牽引為導(dǎo)向

的教學(xué)改革模式，學(xué)員的動(dòng)手能力得到了極大的提高。

但是，目前很多實(shí)訓(xùn)條件，特別是現(xiàn)代信息化 教學(xué)設(shè)施還不能滿足保障裝備人才

培養(yǎng)目標(biāo)的要求。以無人機(jī)專業(yè)為例，目前在實(shí)訓(xùn)中存在以下問題：

（1）如飛行控制和發(fā)動(dòng)機(jī)試車等實(shí)踐科目的練習(xí)存在人員和裝備的安全性問題，

特別是操作練習(xí)頻率的增加，安全性得不到相應(yīng)的保障；（2）由于無人機(jī)專業(yè)發(fā)

展相對(duì)較晚，裝備資源有限，在有限的時(shí)間內(nèi)保證每一名學(xué)員都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)還

較難實(shí)現(xiàn)；（3）各無人機(jī)部隊(duì)配備的型號(hào)各異，無人機(jī)專業(yè)配備的裝備型號(hào)有限

，實(shí)踐中不能面面俱到，對(duì)于其它型號(hào)的教學(xué)還停留在理論教學(xué)上，背離了我校

的人才培養(yǎng)目標(biāo)。（4）由于無人機(jī)裝備發(fā)展迅速，更新?lián)Q代頻率較高，院校裝備

明顯落后于部隊(duì)，使得院校教育的訓(xùn)練與部隊(duì)裝備訓(xùn)練明顯脫節(jié)。

因此，探討構(gòu)建符合無人機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，利用已有教學(xué)資源，挖掘出更加

實(shí)用科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)體系勢(shì)在必行。筆者認(rèn)為，傳統(tǒng)的無人機(jī)專修室是發(fā)展崗位

任職教育的基礎(chǔ)，是實(shí)施任職教育的有力保障，但是，目前還存在很多不足。隨

著多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，為無人機(jī)裝備的

崗位任職教育注入了新的活力，使依托于虛擬專修進(jìn)行“虛擬實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)模式

的構(gòu)建成為現(xiàn)實(shí)，虛擬專修室的建設(shè)彌補(bǔ)了上述無人機(jī)專業(yè)實(shí)訓(xùn)中存在的不足，

同時(shí)也緩解了院校教育訓(xùn)練與部隊(duì)訓(xùn)練不同步的矛盾，為無人機(jī)專業(yè)進(jìn)一步提高

人才培養(yǎng)質(zhì)量提供了重要途徑。

1 無人機(jī)虛擬專修室的內(nèi)含及特點(diǎn)

虛擬專修室，即一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬環(huán)境，它是指借助圖形（圖像）、仿真

和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)可視化的虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境。②其中，每—

個(gè)可視化器件代表一種實(shí)訓(xùn)裝備，無論是學(xué)員還是教員都可以隨時(shí)進(jìn)入虛擬專修

室操作裝備，通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊與拖拽，進(jìn)行各種訓(xùn)練。虛擬專修室是信息時(shí)代的

產(chǎn)物，為實(shí)踐教學(xué)提供了一個(gè)新的平臺(tái)。在此專修室可以進(jìn)行“虛擬實(shí)訓(xùn)”教學(xué)

，即可將必要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與實(shí)訓(xùn)過程，通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段，將實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

與實(shí)訓(xùn)過程數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)其工作原理的直觀性、透明性并對(duì)其進(jìn)行虛擬、仿真。

③

虛擬專修室是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域里的重要應(yīng)用形式。它具有如下基本特點(diǎn)

：

（1）虛擬專修室為學(xué)員提供逼真于現(xiàn)實(shí)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，使學(xué)員全方位地投入這個(gè)虛

擬世界中去，使其實(shí)踐操作效果接近或超過真實(shí)實(shí)訓(xùn)。（2）在虛擬專修室中，學(xué)

員可以在異地對(duì)虛擬專修室中的設(shè)備和對(duì)象進(jìn)行控制，既可以多人分別完成不同

實(shí)訓(xùn)科目，也可以多人協(xié)作完成同一個(gè)實(shí)訓(xùn)科目，并且實(shí)訓(xùn)過程具有實(shí)時(shí)顯示、

實(shí)時(shí)處理的特點(diǎn)。（3）虛擬專修室是一個(gè)開放的平臺(tái)，學(xué)員的實(shí)訓(xùn)時(shí)間、實(shí)訓(xùn)地

點(diǎn)、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和實(shí)訓(xùn)方式等不受嚴(yán)格限制，因此學(xué)員可以根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)

行合理選擇，以達(dá)到預(yù)期的實(shí)訓(xùn)效果。與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)相比，虛擬實(shí)訓(xùn)具有更強(qiáng)的自

主選擇性。（4）在虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)員能方便地改變事物的條件以觀察所發(fā)

生的變化，有利于學(xué)員獲得豐富的感性認(rèn)識(shí)，便于學(xué)員根據(jù)自己的假設(shè)分析問題

以及從虛擬向真實(shí)情境遷移的能力。

2 建立無人機(jī)虛擬專修室的必要性和可行性

當(dāng)前我校正處在人才培養(yǎng)方案深化改革時(shí)期，“建立現(xiàn)代教育訓(xùn)練體系”順應(yīng)了

我校新時(shí)期教育改革的浪潮。虛擬實(shí)訓(xùn)作為一種新的教學(xué)實(shí)踐形式，與傳統(tǒng)的實(shí)

踐訓(xùn)練相結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使得專業(yè)訓(xùn)練更為靈活多樣，在促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)技術(shù)手

段創(chuàng)新、發(fā)展和實(shí)現(xiàn)我校人才培養(yǎng)目標(biāo)等方面將發(fā)揮重要的作用。

虛擬專修室的建立，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)條件的不足：（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多

媒體的有機(jī)結(jié)合，使得整個(gè)操作過程形象、生動(dòng)、有趣，較易吸引學(xué)員的學(xué)習(xí)興

趣，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情，并且能夠提供很好的交互性鼓勵(lì)學(xué)員積極參與。（2）

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通常是以軟件的形式在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，可以比其它手段更精確地演

示某些特征、過程，甚至能夠給學(xué)員提供從裝備的內(nèi)部進(jìn)行觀察的機(jī)會(huì)等；（3）

利用虛擬仿真動(dòng)畫的形式，突破傳統(tǒng)訓(xùn)練的時(shí)空和裝備數(shù)量的限制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教

學(xué)，待熟練掌握后，再去現(xiàn)實(shí)環(huán)境中操作，既解決了現(xiàn)實(shí)中無法開展的難題，又

在一定程度上保證了安全性。（4）利用虛擬仿真模型可以實(shí)現(xiàn)其它型號(hào)裝備的實(shí)

踐科目訓(xùn)練，保證了學(xué)員畢業(yè)后能夠勝任各種型號(hào)無人機(jī)崗位。（5）在應(yīng)用虛擬

現(xiàn)實(shí)技術(shù)營造的仿真環(huán)境下開展實(shí)訓(xùn)課程，精確性高，效率高，避免真實(shí)操作所

帶來的各種危險(xiǎn)。（6）可以在虛擬環(huán)境下完成整個(gè)工藝的設(shè)計(jì)、制造、修理、檢

驗(yàn)等過程，做到真正訓(xùn)練維修一體化。

虛擬專修室不僅可以節(jié)約在實(shí)訓(xùn)教學(xué)方面的投入，更重要的是可以完善我校現(xiàn)有

教學(xué)體系，提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)員的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。因此，虛擬實(shí)訓(xùn)教

學(xué)既是實(shí)踐教學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向，也是教學(xué)改革的必然趨勢(shì)。開展虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)

必將有力地推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的深刻變革。

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)的的普及與發(fā)展，“虛擬現(xiàn)實(shí)

”的概念和技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不同領(lǐng)域已經(jīng)有了很多成功的應(yīng)

用成果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)方法，仿真模型的建立、表現(xiàn)形式以及運(yùn)行模式等

方面的研究成果為虛擬專修室的構(gòu)建提供了重要的技術(shù)保證。③

3 無人機(jī)虛擬實(shí)訓(xùn)建設(shè)舉例

虛擬專修室依托于無人機(jī)專修室，包括注冊(cè)登錄管理、實(shí)訓(xùn)預(yù)習(xí)、設(shè)備教學(xué)、虛

擬實(shí)訓(xùn)、考核評(píng)價(jià)、成績管理、資源下載等功能。以無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修課

程為例，介紹如何實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)訓(xùn)。

《無人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修》對(duì)無人機(jī)專業(yè)學(xué)員來說是一門比較難學(xué)的課程，由

于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜性，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造和工作原理方面的內(nèi)容，只有在教學(xué)中

引入現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)形成成本低廉的三維模型，輔以可區(qū)分的顏色形象地展示

發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)外構(gòu)造和各種剖面構(gòu)造，通過旋轉(zhuǎn)、透明、拆離、組裝等效果的處理，

體現(xiàn)文字、掛圖、實(shí)物不能解釋清楚的各種教學(xué)疑難，學(xué)員通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)觀看發(fā)

動(dòng)機(jī)各部分詳細(xì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況，就能夠直觀地認(rèn)知到發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和

工作原理。

其次，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的故障排除和檢測(cè)維修是學(xué)員必須要掌握的技能，但是由于受

到裝備數(shù)量和操作安全性的限制，導(dǎo)致多數(shù)故障現(xiàn)象不能重現(xiàn)，學(xué)員只是在假想

和靜態(tài)下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)維修，維修之后也無法進(jìn)行驗(yàn)證，使得學(xué)員這方面的

能力的培養(yǎng)大打折扣，也成了該門課程長期以來的瓶頸。

同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)維修實(shí)訓(xùn)過程中，像汽油、螺絲螺帽等耗材的消耗也比較大，如發(fā)

動(dòng)機(jī)拆裝實(shí)訓(xùn)，隨著拆卸次數(shù)的增加，學(xué)員很容易將螺絲給弄壞，如果讓他們先

在虛擬的三維世界中反復(fù)練習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝，熟練掌握了拆裝過程步驟后進(jìn)行實(shí)物

拆裝，必能減少真實(shí)拆裝中出現(xiàn)的各種損壞現(xiàn)象，甚至能避免因操作失誤對(duì)學(xué)員

造成的人身傷害。

發(fā)動(dòng)機(jī)維修虛擬仿真系統(tǒng)可以提供發(fā)動(dòng)機(jī)三維仿真勤務(wù)訓(xùn)練模型、故障診斷儀、

尾氣分析儀、發(fā)動(dòng)機(jī)綜合分析儀、虛擬網(wǎng)絡(luò)考核平臺(tái)等多種高性能的虛擬資源，

教員可直接在網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺(tái)設(shè)置不同故障點(diǎn)，或隨機(jī)設(shè)置故障點(diǎn)，也可統(tǒng)一設(shè)置

實(shí)訓(xùn)故障，甚至讓多名學(xué)員與教員共同在平臺(tái)上互動(dòng)并排除故障，并將故障診斷

實(shí)訓(xùn)記錄保存于數(shù)據(jù)庫，便于教員查詢和評(píng)估、追蹤學(xué)員學(xué)習(xí)過程與狀態(tài)，大大

優(yōu)化完善了學(xué)員的實(shí)訓(xùn)過程。同時(shí)，虛擬軟件提供的包含各種零部件結(jié)構(gòu)與原理

資料、教學(xué)教案、維修手冊(cè)等發(fā)動(dòng)機(jī)維修資料大大地方便了教員和學(xué)員在實(shí)訓(xùn)和

教學(xué)中的查閱，提高了學(xué)員自主學(xué)習(xí)的能力。并且可以短時(shí)間內(nèi)在虛擬平臺(tái)中進(jìn)

行反復(fù)訓(xùn)練，方便、省時(shí)省力，又不存在安全方面的問題。因而能達(dá)到事半功倍

的效果，不僅降低了實(shí)訓(xùn)費(fèi)用還提高了實(shí)訓(xùn)效率和安全性。

4 應(yīng)用前景

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用能夠更好的在我校實(shí)現(xiàn)互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)、發(fā)現(xiàn)式教學(xué)和情景

式教學(xué)，可以為學(xué)員創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，寓教于樂；學(xué)員可以更形象地獲取知

識(shí)，激發(fā)思維。虛擬實(shí)訓(xùn)是我校實(shí)訓(xùn)教學(xué)的一個(gè)新的發(fā)展方向，它必將促進(jìn)教學(xué)

觀念、教學(xué)形式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的變革。因此盡快建設(shè)一批符合人才培養(yǎng)

方案、學(xué)科門類齊全的高質(zhì)量的虛擬專修室是非常必要的，以使實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)更

加貼近真實(shí)教學(xué)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)備

價(jià)格的不斷降低虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一個(gè)新型的教學(xué)形式，會(huì)越來越在高職教學(xué)過

程中受到重視和青睞。④

5 結(jié)束語

我們一定要認(rèn)清，虛擬專修室是作為一種教學(xué)輔助手段來進(jìn)行開發(fā)的。因此，教

學(xué)性是第一位的。這種技術(shù)的運(yùn)用根本宗旨在于激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高師生

教學(xué)活動(dòng)的效率與質(zhì)量。教學(xué)中要防止過分依賴虛擬仿真教學(xué)環(huán)境，忽視學(xué)員對(duì)

真實(shí)裝備的認(rèn)知與操作訓(xùn)練，忽視學(xué)員對(duì)部隊(duì)崗位的情感認(rèn)同教育。虛擬仿真教

學(xué)環(huán)境畢竟不能完全替代真實(shí)裝備，兩者的有機(jī)結(jié)合可以解決許多不可視、不可

摸、不可聞、不可入、危險(xiǎn)性場(chǎng)所等教學(xué)和實(shí)訓(xùn)的問題，可以提高無人機(jī)專業(yè)課

程教學(xué)的整體水平，收到事半功倍的教學(xué)效果。

注釋

①2007版人才培養(yǎng)方案[M].武漢軍械士官學(xué)校，2007.

②蘇紅旗，朱紅.關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的思考與探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010.1:

31.

③徐勵(lì)，趙平.現(xiàn)代信息技術(shù)在職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，2007(

10):13-14.

④郭娟，于欣，高騰.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)高等職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)的促進(jìn)作用[J].河北

科技師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(12):76.