虛擬現實技術在技工院校消防安全教育的應用探究

梁培志

廣州市交通技師學院 廣東 廣州 510000

一、引言

為了提高學生火災防范意識,學校每學期都會組織消防演練,或者把一些消防安全知識制作成宣傳冊、多媒體等方式進行課本傳授。但這些方式通常采用灌輸式的教育,只是簡單模擬了逃生路線或者消防器材的使用,教學成本、風險高,無法反復進行實地訓練。學生只能被動地接收,無法或難以在現實中感受到火災險情時帶來的恐懼或者采取靈活的應對措施,效果并不理想。

近年來,虛擬現實技術取得了巨大進步,具有沉浸感、交互性、構想性的特征。目前已經被廣泛應用于醫學、教育、娛樂、藝術、航天、軍事、城市規劃、房產開發等各個行業中。利用虛擬現實技術制作的消防安全教育系統,學生能以主動交互的方式,身臨其境地感受家庭、巴士、教學樓、宿舍樓等各個場景的消防安全教育,提高消防安全的緊迫感,從觀察者到參與者的身份轉變。通過此方式能夠有效地提高學生的安全教育質量,激發學生學習的主動性,同時創新發展安全教育的教學手段。利用這項技術在提高學生的安全意識有著不可估量的意義。

二、虛擬現實技術在國內外消防安全教育的研究現狀

一些發達國家很早就已經開展了虛擬現實技術在消防訓練系統的應用探索。

有英國Colt Virtual Reahty公司開發的Vegas火災疏散演示仿真系統,以3D動畫的形式來演示發生火災時人們的疏散情況,使用戶沉浸在虛擬的火災現場,提高了用戶的逃生自救意識;美國國家標準與技術研究所開發FDS軟件,用來模擬火災流體運動現象[1];美國漢普郡“科爾特”公司開發的新型消防系統[2],可以為每個消防員提供多種訓練方案,滿足訓練需求,同時還可以提供模擬真實的火災場景。此外,還有一些國際機構,研究出消防安全和火災模擬的軟件,如英國格林威治大學開發的Building EXODUS、世界領先的CFD軟件FLUENT等。這些軟件能夠提供很好的模擬訓練,均取得良好的效果。

雖然虛擬現實技術在我國開展火災消防領域的應用相對較晚。但已經得到相關部門的重視,并運用虛擬現實技術在消防安全領域進行了探索,取得了一系列的研究成果。例如:在上世紀90年代末,火災科學國家重點實驗室建立的大空間建筑火災VR系統;大連希爾頓酒店的虛擬消防滅火預案;中國礦業大學與中國科學技術大學聯合開發大空間建筑火災VR系統;沈陽消防支隊設計的三維火災逃生模擬系統;福建網龍網絡科技有限公司開發VR教育體驗系統等等。

三、虛擬現實技術在技工院校消防安全教育的應用優勢

(一)針對性。由于技工院校的學生大多存在排斥枯燥泛味的概念知識學習,比較愛好游戲性體驗的心理特點,而且實際動手能力比較強。虛擬現實技術能給人直觀的展示,通過創建學生常常經歷的校園、生活、交通等必經的場景,讓學生置身于各種突發的火災環境中,借助安全教育演練,提高自身的相關處理技能和應變能力。其交互性和逼真性可以提高消防安全教育的趣味性。

(二)安全性。利用虛擬現實技術進行的演練打破了傳統消防安全教育需要在固定場所進行的限制,避免了在真實操作過程中存在的危險。學生可以不受時間、地點的限制,根據當前實際需求借助相關設備即可在任何時間、地點進入虛擬環境學習訓練,模擬在任何環境進行演練,降低了安全風險。彌補了技工院校消防實訓器材和師資力量的不足,減少設備耗材,節約成本。

(三)有效性。與傳統的消防演練相比,利用虛擬現實技術的消防演練可以反復地進行,學生從被動變主動,大大增加了學習消防安全知識和技能的興趣。虛擬現實技術可以將各類的消防安全知識,包括視頻、PPT、安全知識等資料嵌入,模擬各種環境,進行安全教育;在更加逼真的環境中,提高學生對消防安全教育的重視,提高消防安全教育的成效。

四、虛擬現實技術在技工院校安全教育的應用

虛擬現實是一個全新產業,與教育產業進行結合將帶來巨大的社會和經濟效益。它不僅可以更高效地輔助教學,還可以提高學生的學習興趣,從被動變主動。本文結合已有的研究和實例,從技工院校消防安全教育系統的設計與開發出發,探討虛擬現實技術在技工院校消防安全教育中的應用,主要體現在以下方面:

(一)虛擬逃生演練。利用虛擬現實技術在系統中設置一些學生主要集中的生活場景,如教學樓、宿舍樓、家庭和巴士等進行仿真模擬,形成針對性的虛擬應急逃生演練。學生可以通過仿真系統模擬各種生活中不容易去做的演習。這樣可以不破壞正常的生活秩序,猶如身臨其境,置身于火災現場。提升學生學習興趣,同時免除在真實的消防演練中發生意外的焦慮。在虛擬現實的環境中選擇最好的逃生方式,如:背向煙火、濕布捂鼻、葡萄前行等。尋找最快的消防逃生通道,如:禁止乘坐電梯、模擬火災報警,使自己順利脫離危險。同時還會對使用者分析問題的缺點,提高使用效果。

(二)虛擬消防器材演練。在傳統的消防演練中,學生往往害怕使用消防器材誤傷自己或者在滅火的過程中燙傷自己。在虛擬的演練環境中,同實際操作的環境一樣能夠達到訓練目的。可以體驗消防栓、滅火器的使用。針對教學樓、宿舍樓、廚房、巴士等不同的場景,設置易燃物、油鍋、電器等不同類型的火災現場,提供二氧化碳、干粉、水基、泡沫等型號的滅火器進行選擇,同時對滅火器的使用和選擇提供指導。仿真系統對火災起火點判定、火災發展及滅火器種類與使用方法進行模擬,使用者只需按照步驟進行模擬滅火體驗,就能學會準確使用滅火器材。

(三)消防安全常識的學習。虛擬現實技術可以利用傳統的學習元素,比如消防安全標識、多媒體課件、消防安全教育視頻等資料嵌入到系統中,進行實時的安全教育。結合逼真的視聽環境,能夠有效提高使用者對消防安全教育的關注和重視程度,進而提高學生的消防安全教育成效。