地形學(xué)虛擬教學(xué)環(huán)境探索與研究

何天鵬

摘 要 現(xiàn)階段軍事地形學(xué)教學(xué)過程中，野外實地訓(xùn)練存在著投入大、內(nèi)容多、訓(xùn)練效益相對低下的問題，學(xué)員訓(xùn)練過程中普遍依托傳統(tǒng)的實地環(huán)境實施。學(xué)員學(xué)習(xí)地形環(huán)境的熏陶有限，對地形資料的直觀感受不強烈。建設(shè)基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成本低廉，可復(fù)制性較好的虛擬教學(xué)軟硬件環(huán)境，模擬實際訓(xùn)練地域地形特征，是提高學(xué)員軍事地形素養(yǎng)，解決教學(xué)、訓(xùn)練考核等問題的有效手段。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實 軍事地形學(xué) 教學(xué)信息化

中圖分類號：E991 文獻標識碼：A

信息化條件下軍事斗爭準備對指揮員地形學(xué)技能的需求日益突出，集中體現(xiàn)在戰(zhàn)場環(huán)境的認知能力培養(yǎng)、運用測繪導(dǎo)航信息系統(tǒng)提高分析和利用地形的能力等方面。

軍事地形學(xué)實地教學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)員學(xué)科興趣，培養(yǎng)良好業(yè)務(wù)作風(fēng)，訓(xùn)練"量"、"判"、"算"、"讀"、"標"等具體操作的基本方法和技能。此階段不但是學(xué)員學(xué)習(xí)地形學(xué)的基礎(chǔ)起步階段，又是理論教學(xué)的升華，是與軍事情況與指揮緊密結(jié)合的環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段軍事地形學(xué)教學(xué)過程中，野外實地訓(xùn)練存在著投入大、內(nèi)容多、訓(xùn)練效益相對低下的問題，學(xué)員訓(xùn)練過程中普遍依托傳統(tǒng)的實地環(huán)境實施。因此學(xué)員學(xué)習(xí)缺乏地形學(xué)環(huán)境的熏陶，同時對地形資料的直觀感受不強烈，學(xué)習(xí)效益較低。

一、虛擬訓(xùn)練概況、水平和發(fā)展趨勢

虛擬現(xiàn)實是實戰(zhàn)條件下單兵與分隊?wèi)?zhàn)術(shù)體驗的舞臺，也是指揮員實施決策的載體。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，以為計算機圖形顯示軟件及設(shè)備核心的虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸與無線通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)相融合。由于有著成本低廉、零傷亡、回報大、效果明顯的特點，所以為作戰(zhàn)和訓(xùn)練提供了立體的、多層面的信息服務(wù)與虛擬環(huán)境支持。由于減少實戰(zhàn)中的人員、物資損失和節(jié)約訓(xùn)練經(jīng)費，這種嶄新訓(xùn)練方式為越來越多國家的軍事訓(xùn)練所采用。

隨著我軍信息化程度的不斷提升，虛擬訓(xùn)練也呈現(xiàn)出蓬勃的勢頭。虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實技術(shù)及高性能顯示及交互硬件的開發(fā)，使軍事訓(xùn)練成本大大降低，而效益則大大增加。這些虛擬訓(xùn)練，大大縮短了受訓(xùn)者訓(xùn)練的周期，降低了戰(zhàn)場傷亡率。將來的軍事訓(xùn)練，尤其是信息化條件下的軍事斗爭準備，虛擬化是趨勢所在。

二、虛擬訓(xùn)練主要特點

（一）安全低廉。

軍事訓(xùn)練的投入時較大的。人員的調(diào)動，物資裝備的調(diào)配，各項保障工作的實施，直接導(dǎo)致訓(xùn)練成本的提升。采用虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，只需要少量的人員物資保障，且排除了發(fā)生事故的幾率。美國陸軍1999年的“路易斯安娜99”演習(xí)就是因為利用虛擬技術(shù)節(jié)約了近2億美元演習(xí)經(jīng)費。軍事訓(xùn)練中也存在巨大的危險性，美軍近4年軍事訓(xùn)練中，死亡人數(shù)高達466人。而使用虛擬技術(shù)可以避免實際演練的危險性。

（二）訓(xùn)練效益明顯。

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以使受訓(xùn)者與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，從而使受訓(xùn)人員在一種接近真實的環(huán)境中研究作戰(zhàn)對象。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，不僅可以模擬平原地、叢林地到極地乃至沙漠地等各種環(huán)境，還可以很方便地實現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練中的各種要求，可以非常方便地解決軍事訓(xùn)練中的理論與實踐相脫節(jié)的問題，增強受訓(xùn)者的臨場感覺，大大提高訓(xùn)練質(zhì)量。也可在其中設(shè)置多變的作戰(zhàn)情況，實施各軍兵種的綜合演練，以獲取最佳的訓(xùn)練效果。

（三）擴展訓(xùn)練效果。

虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練也是擴大訓(xùn)練效果，減少實戰(zhàn)傷亡的有效手段。在進行虛擬訓(xùn)練時，存入計算機系統(tǒng)的大量、詳實的訓(xùn)練數(shù)據(jù)可以對訓(xùn)練全過程進行完整記錄。這樣，不僅官兵能有效加深對訓(xùn)練中出現(xiàn)的大小失誤的記憶，還可以及時向受訓(xùn)部隊提出意見和建議，為訓(xùn)練進一步貼近實戰(zhàn)，減少實戰(zhàn)中人員的傷亡和物資的損失提供有力的保證。

（四）不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)訓(xùn)練。

虛擬訓(xùn)練畢竟不是真實戰(zhàn)場，還存在不少有待解決的問題。虛擬現(xiàn)實模擬器產(chǎn)生的視覺信號與人的感覺之間存在差異，容易引起頭痛、惡心、眩暈。且虛擬訓(xùn)練與實戰(zhàn)中人體的生理和心理反應(yīng)也不可能完全相同。過分依賴模擬訓(xùn)練并不能幫助每個士兵都成為身經(jīng)百戰(zhàn)的戰(zhàn)士。

三、軍事地形學(xué)虛擬訓(xùn)練功能設(shè)計

（一）搭建訓(xùn)練和教學(xué)的平臺。

使學(xué)員通過虛擬環(huán)境中的模擬操作訓(xùn)練，對實際地形地貌有一個感性的認識，并能熟悉主要裝備器材的操作步驟。堅持以技能訓(xùn)練為重點，以應(yīng)用為主線，提高訓(xùn)練信息化程度，按照訓(xùn)精基礎(chǔ)、貼近部隊的信息化建設(shè)思路，使虛擬教學(xué)更加貼近學(xué)員未來崗位要求。

（二）實施考核和質(zhì)量控制。

利用系統(tǒng)設(shè)計的綜合評估功能，考核學(xué)員的操作是否規(guī)范和熟練。對所有考核項目的考核過程和處理數(shù)據(jù)進行綜合評估，并給出直觀的考核結(jié)果。

四、結(jié)論

建設(shè)基于計算機圖形技術(shù)的成本低廉，可復(fù)制性較好的虛擬教學(xué)環(huán)境，模擬實際訓(xùn)練地域地形環(huán)境，是合理利用機房資源、性價比較高、不受容量限制、構(gòu)建地形學(xué)專業(yè)環(huán)境的良好途徑。研究軍事地形學(xué)教學(xué)規(guī)律的室內(nèi)教學(xué)環(huán)境，確定教學(xué)環(huán)境內(nèi)容設(shè)置，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立符合教學(xué)規(guī)律的虛擬訓(xùn)練平臺，解決教員教學(xué)及學(xué)員課下預(yù)復(fù)習(xí)、軍事俱樂部活動需求，初步實現(xiàn)虛擬化教室教學(xué)。同時為教學(xué)模式轉(zhuǎn)型條件下軍事基礎(chǔ)教學(xué)信息化手段作有益的探討。□

（作者單位： 裝甲兵工程學(xué)院）