虛擬現實技術在安全教育中的作用研究

劉容宇

（北京城市學院，北京 101309）

科學技術的應用與輔助促使城市向新型智慧城市快速轉變，為日后的城市發展帶來機遇。2015年底，中央網信辦提出“新型智慧城市”概念，以為民服務全程全時、城市治理高效有序、數據開放共融共享、經濟發展綠色開源、網絡空間安全清朗為主要目標，本質是全心全意為人民服務的具體措施與體現[1-2]。隨著國家治理體系和治理能力現代化不斷推進，秉承“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念，需要更先進的技術支持，以實現治理更現代、運行更智慧、發展更安全的目的。目前，虛擬現實技術正在逐步滲透至新型智慧城市的各領域，包括智慧安全、智慧工地、智慧教育、智慧旅游等，對推進“以人為本、服務于民、智慧參與、智慧建設”起不可或缺的作用。文章探究虛擬現實技術在安全教育領域的應用，為新型智慧城市建設提供參考。

1 虛擬現實技術與安全教育相融合

1.1 自然災害及次生災害方面

世界各地可能遭受不同類型、不同程度的自然災害。相關人員利用儀器可以預測自然災害的發生，但無法阻止災難發生。雖然災難無可避免，可以在日常安全教育與宣傳培訓中利用科學技術，利用虛擬現實技術進行教學與經驗分享，達到實踐教育的目的，使公眾、急救人員和快速反應小組能夠最大限度地減少災害對自身的傷害。

2022年1月，應急管理部會同工業和信息化部、自然資源部等部門，會商核定2021年全國十大自然災害事件[3]。分析數據可知，暴雨、洪澇災害占比較大，地震災害緊隨其后。自然災害對人們的生命和財產安全造成威脅，存在隱患，對城市的發展造成一定消極影響。

面對災難時，需要通過正確、高效的方式進行自救，自救培訓過程中，還原并呈現災難場景需要依靠最先進、前沿的虛擬現實技術——VR技術。VR技術可以通過數字技術創造一個人工世界（虛擬場景），體驗者需戴上頭盔可以進入安全的“災難場景”中。

虛擬現實技術能夠通過多種方式及手段，提供高水準的物理精度，可以被應用于城市、社區、建筑群、山區等災難場景的自救培訓，幫助體驗者在面對不同環境及突發情況時，做出正確的應急反應，采取有效的處理方法。通過不斷學習、反復練習與交互式體驗增強體驗者的安全保護意識，避免體驗者在面對真實災難時出現過激反應，達到提高自救能力的目的。

自然災害場景VR體驗如圖1所示。

圖1 自然災害場景VR體驗

1.2 非自然災害方面

隨著人們生活水平不斷提升，城市安全隱患逐漸顯露，如生產安全、網絡安全、公眾安全等。城市的發展、安全管理與運行以人為主導，人為災害通常以人為主體，以行為因素為導向。新型智慧城市發展時期，如果人為災害頻發，可能導致城市發展整體滯緩，不穩定的城市發展也會促使人為災害發生。

避免人為災害頻發能夠推動城市良性循環和可持續發展。新型智慧城市背景下，人為災害不局限于火災、交通災害、施工遇難等情況，也包括網絡環境等內容，網絡安全與人們的日常生活具有高度相關性。

新型智慧城市與人為災害關系如圖2所示。

圖2 新型智慧城市與人為災害關系

（1）網絡安全。

隨著互聯網+技術不斷發展，網絡安全逐漸成為焦點。舉辦網絡安全宣傳周、提升全民網絡安全意識和技能是國家網絡安全工作的重要內容，網絡安全在當今社會發展中具有重要性。科學利用現有技術、共同構建安全網絡環境是網絡發展面臨的主要問題。2017年第四屆國家網絡安全宣傳周展示了基于VR可視化技術的3D網絡安全態勢感知系統，可以對全球的網絡攻防態勢進行實時監測分析，體驗者可利用VR眼鏡的平衡感應技術，僅通過手指運動達到系統的真實操作效果。VR可視化技術通過簡單的操作方式，使體驗者身臨其境地感受穿梭時空、一覽全球安全態勢的獨特體驗，增強網絡使用者的安全意識和防護責任。

（2）生產生活安全。

隨著工業化、城鎮化進程飛速發展，生產規模不斷擴大，自動化水平與日俱增，可能產生各類安全隱患，造成各類突發事故。虛擬現實技術的快速發展為企業的安全教育與培訓提供了先進、直觀的新理念、新方式。各企業緊跟科技浪潮，建設VR安全體驗館，模擬“礦井坍塌”“高空墜物”“電擊”“火災”等危險施工場景，通過視覺、聽覺、觸覺等感知，親臨事故現場，參與災難發生全過程，可以幫助體驗者在虛擬環境中學習自救知識，體現災前預防安全培訓的重要性，達到增強施工人員安全意識的目的。

為了更好地詮釋新型智慧城市全心全意為人民服務的本質，城鄉基層管理部門可以將虛擬場景帶進平民百姓的日常生活中，運用虛擬現實技術進行安全教育培訓活動，引入常見案例，幫助不同年齡層、不同職業的體驗者在絕對安全的條件下，進行沉浸式感官體驗，能夠拓寬安全宣傳的廣度和安全教育的深度。

2 虛擬現實技術在安全教育中的作用

虛擬現實技術的3I特性（即沉浸性、構想性與交互性）在安全教育中發揮重要的作用。

2.1 有效打破時空格局

傳統的安全教育以講座宣傳、視頻解說以及現場參觀形式為主，“一人式的講解，團體式的參觀”使聽者缺少參與感，感受不到事件的真實性。運用虛擬現實技術可以為參與者提供不同類型的虛擬災難場景，打破時空格局，在體驗者處于絕對安全的條件下，進行沉浸式險境體驗教育。基于虛擬現實技術的安全教育能夠在時間橫軸上節約現場參觀與講解的資源成本，促使空間縱軸上二維平面向三維立面的場景轉換，最大限度發揮虛擬現實技術沉浸式的獨特優勢。

2.2 提升應急反應能力

大部分體驗者未體驗過災害給人身安全帶來的巨大威脅性。因此，真實災難來臨時，人們在沒有任何準備與防護的情況下，會產生心態緊張、意識混亂、焦慮害怕等情緒，可能導致人員做出錯誤的判斷與行為。為了鍛煉人們在面對災難時的冷靜心態以及做出正確判斷與自救行為的能力，需要借助虛擬現實技術還原災難場景，使人們感受災難環境給身心帶來的壓迫感，經過訓練以達到處事冷靜、心態平穩、反應果斷的目的。

2.3 增強自我保護意識

遭遇險境時，除了敏捷的反應能力，還應形成正確的自我保護意識。不同類型災難的自我保護的方法與形式有所區別，視頻講解無法達到實操練習的效果。因此，使用虛擬現實災難場景訓練時，可以利用配套的頭盔與手柄，跟隨訓練場景內的提示，按部就班地進行自救演練，多次訓練完成后，可以根據自身學習情況，進行無提示場景體驗，實現自我保護意識增強和自救能力強化。

2.4 提高安全教育興趣

虛擬現實技術創建的災難場景內容豐富、形式多樣，能夠重點突出災難環境的真實效果，使體驗者身處虛擬災難場景中，得到身心與精神抗壓的雙重磨煉，將所學安全知識學以致用，展現寓教于樂的教學特點。在常規安全教育中融入新興虛擬現實技術，能夠適應現代信息化發展的需要，有助于提升公眾參與感和培養安全常識學習興趣，引起公眾對自身安全、社會安全乃至國家安全的重視。

3 結語

VR技術在安全教育中占據舉足輕重的地位，其需求市場也在不斷擴大，證明虛擬現實技術的應用能夠填補安全教育與實踐技術間的空白，以獨特的沉浸感與交互性，使體驗者深刻感受安全隱患帶來的威脅。虛擬現實技術可以通過數字手段模擬并締造不同類型的災難場景，在教學培訓中不斷提供反饋信息，以便查缺不足并進行修改。運用虛擬現實技術呈現災難場景、輔助安全教育的方式，可以高效節約成本，最大限度降低人工及資源浪費，避免對人們日常生活秩序的影響與破壞，對體驗者進行安全警示教育及應急能力培養方面具有重要的促進作用和應用價值。隨著虛擬現實技術在智慧安全、智慧教育、智慧工地、智慧旅游等智慧城市建設的多方面廣泛應用，未來也會在新型智慧城市的各個領域中得到更充分、高效的運用，助力新型智慧城市的健康發展。