虛實結合的末制導炮彈檢測實踐教學研究

范志鋒徐敬青崔 平

（1.武昌工學院智能制造學院，湖北 武漢 430065；2.陸軍工程大學石家莊校區，河北 石家莊 050003）

0 引言

末制導炮彈是將制導技術、光電技術等相關技術應用到常規炮彈上而產生的一種可制導彈藥。在長期儲存中，為確保其性能，需要利用專用檢測儀器對其內部的光電器件進行檢測。末制導炮彈檢測操作過程較為煩瑣，操作人員需要經過專門的培訓才能勝任該項工作。為培養畢業學員的崗位任職能力，陸軍工程大學石家莊校區彈藥工程專業將末制導炮彈檢測的內容納入專業綜合實踐的課程教學中。

傳統的末制導炮彈檢測實踐教學過程中，學員需要操作末制導炮彈檢測儀和檢測彈。單純利用末制導炮彈檢測儀和檢測彈進行實踐教學存在的主要問題是：一方面，實物數量少，難以滿足一人一套；另一方面，學員在不熟悉末制導炮彈檢測操作流程的情況下，即使有多套實物，教員難以對每套實物的操作學員進行監督指導，容易造成誤操作而釀成事故。受上述因素的影響，該教學內容在實施過程中，教員只能在演示實踐教學的基礎上，抽取部分學員進行實踐操作，其他學員只能對實踐內容進行觀摩，教學效果不太理想。

為解決當前末制導炮彈檢測實踐教學存在的突出問題，提高教學效果，本文在開發末制導炮彈檢測虛擬訓練系統的基礎上，探索虛實結合的教學模式在末制導炮彈檢測實踐教學中的應用。

1 教學條件開發

開展末制導炮彈檢測虛實結合的實踐教學，除了需要使用傳統的末制導炮彈檢測儀和檢測彈等教學條件外，核心是開發一套末制導炮彈檢測虛擬訓練系統。

1.1 系統功能與模塊

末制導炮彈檢測虛擬訓練系統基于虛擬現實技術進行開發。目前，虛擬現實技術主要分為四類：桌面虛擬現實技術、沉浸式虛擬現實技術、增強虛擬現實技術和分布式虛擬現實技術。考慮費用和成本，末制導炮彈檢測虛擬訓練系統采用桌面虛擬現實技術進行開發。使用該系統時，只需要搭建一個局域網，將該系統安裝在一臺服務器上，學員就可以通過訪問該系統的Web地址，用鼠標進行人機交互操作，從而實現多人在線同時訓練。

為了確保訓練效果，整個系統設計5大功能模塊：訓練幫助、靜態展示、訓練演示、虛擬訓練、訓練考核。

訓練幫助模塊，以文字和圖片等形式，介紹了系統的功能、檢測操作步驟、系統操作使用說明等內容。為方便學員下機后自學，該模塊提供下載和打印功能。

訓練考核模塊，采用交互操作的形式，對學員實施考核，在考核結束后，能自動進行評分，并顯示扣分步驟。

1.2 系統開發流程

末制導炮彈檢測虛擬訓練系統基于Unity 3D、3D MAX、Dreamweaver、Photoshop和Apowersoft等軟件進行開發。開發流程如圖1所示。

圖1 系統開發流程

1.3 系統主要界面

開發完成的系統主要包括系統登錄界面、檢測選擇界面、操作主界面等，如圖2～圖4所示。

圖2 系統登錄界面

圖4 操作主界面

其中檢測選擇界面上有兩個選擇按鈕，一個是電阻檢測，另一個是性能檢測。點擊相應的按鈕即可進入對應的操作主界面。電阻檢測和性能檢測的操作主界面基本相同，只是操作內容不同。

2 教學環節設計

依托開發完成虛擬訓練系統以及已有的末制導炮彈檢測儀和檢測彈等教學條件，結合教學進度，對末制導炮彈檢測實踐教學的主要環節進行設計。開展虛實結合教學，一般按照先虛后實的步驟進行。

2.1 虛擬訓練環節

在開展末制導炮彈檢測實踐教學時，首先利用虛擬訓練系統開展教學。

將開發的虛擬訓練系統安裝在一臺服務器上，每名學員通過連接服務器的計算機終端，在瀏覽器上輸入虛擬訓練系統的Web地址，即可進入系統登錄界面。

按照教員的要求，每名學員按照圖5所示的流程進行虛擬訓練。

圖5 虛擬訓練流程

學員進入系統登錄界面（見圖2）后，輸入登錄密碼，進入檢測選擇界面（見圖3），首先進行電阻檢測訓練，電阻檢測訓練完成后，再進行性能檢測訓練。電阻檢測和性能檢測兩個項目均按照訓練幫助、靜態展示、訓練演示、虛擬訓練和訓練考核的步驟進行，其中訓練演示、虛擬訓練和訓練考核3個模塊的操作均按照檢測、撤收兩個階段進行。

圖3 檢測選擇界面

電阻檢測和性能檢測的每個階段訓練考核總分數為100分。在訓練考核過程中，若學員沒有得到100分，首先要查看打分板，熟悉自己的扣分步驟，然后重新進行考核。為使學員正確掌握末制導炮彈檢測的所有操作流程，要求每名學員每個項目每個階段的考核分數為100分，虛擬訓練才正式結束。

2.2 實物訓練環節

在虛擬訓練結束后，利用末制導炮彈檢測儀和檢測彈進行實物訓練。受條件限制，實際上可用的實物只有一套。

在虛擬訓練過程中，所有學員已經掌握了末制導炮彈檢測的全部操作流程，結合已有的實物條件，實物訓練時，只進行演示實踐教學。

演示實踐教學時，由教員進行講解，隨機抽取8名學員配合進行操作。8名學員的分組見表1所示。

表1 學員分組表

在教員講解時，實時配合教員進行操作的學員有2名，其他所有學員在旁邊進行觀摩。教員每講解一步，配合的學員操作一步，直至檢測全過程結束。

3 教學體會

在2期畢業學員的綜合實踐課程中，運用虛實結合的教學模式開展了末制導炮彈檢測實踐教學，激發了學員的興趣，提高了學員學習的主動性，達到了良好的教學效果，受到學員的一致好評。

總體感覺，虛實結合的教學模式在末制導炮彈檢測實踐教學中的應用具有如下特點。

（1）以虛擴實，拓展了教學資源。虛實結合教學模式的應用，降低了末制導炮彈檢測實踐教學的成本，建立了包括文字、圖片、動畫、視頻、實物等多樣化的教學資源，營造了安全可靠的教學環境。

（2）以虛助實，提高了教學效果。虛實結合教學模式的應用，使學員能夠對末制導炮彈檢測的全過程、全方位進行學習。在虛擬訓練環節，學員除了學習操作流程之外，還可以學習檢測設備工具的內部結構，對檢測設備工具有更加直觀的認識，從而加深對實踐操作的理解；在實物訓練環節，學員受到了真實操作環節環境的熏陶，克服了單純虛擬實踐教學產生的不踏實虛擬感，達到了鞏固檢測操作知識的目的。

4 結語

將虛擬仿真技術引入末制導炮彈檢測實踐教學中，解決了傳統實踐教學存在的教學資源不足、教學效果不佳等問題。虛實結合的教學模式，使學員有更好的操作體驗，提高了學習的主動性，增加了實踐教學的交互性，全面培養了學員末制導炮彈檢測的實踐能力。下一步，應加大類似彈藥虛擬訓練系統的開發力度，擴展虛擬結合教學模式的應用范圍。