基于XR技術的警務實訓教學模式、價值與挑戰研究

蘇 峰 林 通

中國人民公安大學，北京 100038

1 引言

據iLRN的相關研究：基于VR、AR及MR技術下的沉浸式教育與培訓已涉及數千個學科和職業領域，目前在警務培訓中已有初步應用，美國斯特拉斯堡警察局開發了VR警員培訓課程，以培訓警察更好的處理民眾安全，區分事件安全性；北京華銳視點公司自主研發的VR警情模擬軟件能夠實現接警、出警、處警、現場控制、使用武器、查緝等科目的綜合演練，能夠降低訓練風險和訓練成本，增強訓練效果，創新教學模式；深圳市藍游網絡科技有限公司開發了警察防衛與控制AR版系列圖書及VR警務實戰培訓產品，將AR及VR技術融入警務教學中。以上實例對警務實訓模式的變革起到了積極的推動作用，然而，目前對XR技術在警務實訓的研究中，由于高昂的研發成本和系統資源開發復雜等條件的制約，XR 技術在警務實訓應用中的開發并未得到深層次的關注。深入研究XR技術在警務實訓教學模式中的價值，能夠實現警務實訓與新一代信息技術的有機融合，使高效率的沉浸式警務實訓成為可能，改變傳統的警務實訓教學模式。

2 XR技術概述

XR全稱為“Extended Reality”，國內相關研究人員通常將其譯為擴展現實技術，作為一種能夠調動參與者多感官參與的新型信息媒介技術，在融合虛擬現實（Virtual Reality，VR）、增強現實（Augmented Reality，AR）、混合現實（Mixed Reality，MR）以及其他相關技術下能夠實現將真實物理環境與網絡虛擬環境相融合，為參與者提供身臨其境般的體驗。作為沉浸式學習體驗的一項新媒體信息技術，可以把XR技術看作是可穿戴設備與計算機技術相交融的產物，其特點在于實現真實與虛擬的結合，環境和人機的交互，同時具備VR、AR、MR及相關技術的應用優勢，隨著5G技術的普及，XR技術也逐漸展現向更深層次發展，最終將實現網絡虛擬世界與現實世界的高度交互，推動教育培訓模式的深刻變革。

3 XR技術下的警務實訓教學模式

3.1 具身化的沉浸式警務實訓模式

長期以來，警務實訓教學存在著訓練裝備落后、實訓成本高、訓練安全隱患多、輔助拓展資源少、學生實訓參與度低、教學效果不甚理想等問題，警務專業人才培養質量大打折扣。隨著5G的推廣，XR技術為解決以上問題提供了切實可行的方案。首先，成熟的信息技術工具具有可重復利用性的特點，可降低因硬件設備不斷更新換代所產生的大量支出，只需注重相關軟件數據的開發，切實降低各地長期警務實訓的經費投入。其次，在XR技術支持下，能夠創造出虛實融合且能夠把控的實訓場景，在降低警務實訓教學安全風險的同時，多感知真實性的學習環境能夠為參訓學員帶來更具吸引力的沉浸式實訓體驗。再者，具身理論的研究者認為，通過身體多器官與虛擬學習環境的交互，可以使學習者獲得更為豐富的具身經驗，對學習者學習潛能和行為產生更為積極、持久的影響。此外，XR技術具備編輯現實的特性，能夠允許警務實訓參與者自主編輯實訓場景，分享用戶體驗，增加實訓拓展資源。

3.2 異地協同的警務實訓模式

未來，XR在5G技術的支持下，能夠融合VR、AR、MR、全息投影等技術的應用潛力，改變目前基于網絡語音聊天及視頻會議形式的交流方式，XR“泛現實”的特征，能夠對數據和案例進行更形象的呈現，為警務實訓參與者展現一個逼真的實操場景。其“零距離”的特征，能夠使行業專家與參訓者跨越時空的距離，進行實時交流互動。此外，隨著AI技術的發展，AI機器人將也將廣泛應用于警務實訓及工作中，對于多數無力配備相關設備的一線單位而言，通過XR的交互系統能夠與AI機器人進行遠程協作，實現警務實訓的異地協同。

3.3 感知信息快速共享的警務實訓模式

警務實訓中原有知識體系的重構、實訓組織方式和警情模擬演練等內容可憑借XR技術進行反復地虛擬再現，借助XR技術具備快速共享感知信息的特性，在預先設定的學習周期里，通過用戶身份的授權許可和授權者的源頭控制，經過切身的感官體驗，真切地在模擬地情境中感受不同身份的思想狀況和行為選擇，能夠快速達成崗位勝任力所具備的警察職業品質，有利于警務實訓實戰化和專業化的快速推進。

3.4 實踐與創新相融合警務實訓模式

在XR技術的支持下，院校和公安實訓單位能夠將學生及民警的實踐訓練與創新相融合，逐步完成對技術技能型創新人才的“階梯式”培養。首先，XR技術支撐的警務實訓模式源于警察及學生的警務實踐活動；其次，在職警察的實踐經驗更豐富，其實踐能力更強，能夠通過在實踐中學習，激發出新的觀點及技術應用反饋。最后，在5G布局的支持下，XR技術與警務實訓創新性的實訓活動有較強的適用性，能提供更為便利的技術支持。例如，依靠觸覺反饋、手勢識別等技術獲取到的數字資源通過建立虛擬仿真模型的方式，對新提出的實訓及技術方案進行反復設計、論證，最終選取其最優項。

智能時代背景下的警務人才既要具備高水平的警務知識技能，還應具有利用相關智能設備及技術進行創新與創造的能力與意識，以此才可能在未來的實踐中實現對知識、技能、技術持續地推陳出新。從目前應用AR技術的效果上看，該技術在大幅提高學生學習效果的同時，能夠激發學生的參與積極性，使學生更傾向于獨立思考，從而使其創新創造性得到顯著提高。XR技術環境下，教育者及學習者都能成為知識創新創造的主體，基于XR技術的警務實訓系統的開發，除了相應技術的支持外，離不開擁有創新能力的專家和民警的廣泛參與，這樣才能在實踐中對基礎知識、實戰案例、教學方式方法與技術設備進行深度融合,發揮教與學活動的最大潛力。

4 XR技術下警務實訓教學模式的價值分析

4.1 促進警務實訓教學虛擬場景的可視化

虛擬場景的可視化是XR技術的主要表征之一。警務實訓教學通過對XR技術的應用，可以實現對警務實訓知識的可視化，參訓人員思維的可視化以及相關學習數據的可視化，進而實現代入角色、再現場景、警情現場主觀感知、詢問或訊問現場等情景化警情，增加參訓者對警情始末、處警及辦案流程等的體驗與主觀感性認識。參訓者可以最大程度地融入預設定的虛擬場景之中，并且可以自主地在預設定的虛擬場景中移動，實現身臨其境的沉浸式體驗。

4.2 實現警務實訓教學虛擬場景具備想象性

警務實訓的教學過程不僅僅是對實訓內容及注意事項的解讀和演練，還需要整合其他相關交叉學科的知識，特別是在情況復雜的現場執法過程中，涉及到對執法對象的語言控制、徒手防衛與控制、警械具和武器的使用等條件的判定以及對現場可疑人員、車輛和物品的查控，只有融合相關知識理論，才能確保執法的合理、安全、及時、有效。警務實訓的虛擬場景要經過邏輯縝密的反復實驗和論證，激發參訓者的思考與實踐，實現警務實訓教學與XR技術的完美結合。XR技術使警務實訓參訓者從被動學習知識轉變為主動探究，從參訓人員面對書本轉變為將自身融合到具身化的實訓教學中，并通過主觀感性及理性認識自主探究有效信息，深化對警務實訓基礎知識的認知，并由此產生新的構想。在警務專業知識學習、警務技戰術掌握的過程中以及在特定的執法場景中對相應的虛擬場景給與充分的主觀想象，基于此，通過對場景中的各種角色、場景進行理性的分析與判斷，特別是對不同參訓身份的人員進行角色互換及積極推測，從而使警務實訓教學中的虛擬場景更具想象性。

4.3 克服現行警務實訓模式的內生弊端

在XR技術日新月異的趨勢下，強化研究和構建基于XR技術下的警務實訓系統，是新時代下滿足公安隊伍實戰化訓練、備戰的現實需要，是創新警務實訓教學方法的重要途經，是提高公安隊伍專業化綜合執法能力、素質的積極嘗試。與傳統的警務實訓模式相比，首先，XR技術下的警務實訓教學模式能夠使現行的以教師、教官為中心的課程教學轉向以參訓學員為中心的課程教學[[[]陳積常.數字媒體技術下的課堂互動性研究[J].教學月刊·中學版(教學管理),2014(11):55-57.]]，使學習者成為教學的參與者、問題的研究者，極大地增加學習人員學習的自主性，體驗性，克服以往組訓教師或教官為中心的實訓模式弊端。其次，XR技術下的警務實訓教學模式具有極高的虛擬仿真體驗，能夠克服現行警務實訓模式下時空條件的限制，高成本的器材損耗、參訓人員面臨不易控制的風險威脅以及難以科學、有效對參訓人員實施評估等問題得到切實有效的解決。

5 XR技術應用于警務實訓教學中的現實挑戰

XR技術對警務實訓的融合及應用還處于初級起步階段，在未來的一段時間，XR技術應用于警務實訓教學仍面臨以下挑戰。

5.1 關聯智能技術尚不成熟，難以全面支撐教學需求

XR技術是新一代信息技術的典型代表之一，需要融合5G、人工智能、大數據等技術，才能夠支撐上文所提及的警務實訓教學模式。目前而言，這些技術在警務實訓中的應用處于起步階段，其技術規范與標準的設定尚未統一，在警務實訓教學方面尚不能構建起成熟可靠的應用生態環境。此外，由于警務實訓教學活動的特殊性，其對相關軟硬件設備和信息資源的質量、性能都有較高的要求，而目前所開發出來警務實訓AR及VR產品，其交互性較弱、價格依舊昂貴且沉浸性不強，尚不能全面支撐警務實訓的教學需求。必須特別注意的是，XR技術環境下的警務實訓教學活動極其依賴一線實踐數據的支撐來打造虛實融合的環境，一旦基礎數據不準確，將為學習者帶來錯誤的實訓活動體驗和知識獲取，從而直接影響警務實訓的教學效果。由此可見，XR及相關支撐技術與專業理論知識的融合依舊是實現警務實訓教學模式創新的首要挑戰。

5.2 教師信息技術應用能力不高，難以勝任智能實訓

XR技術是對信息技術的綜合應用，其衍生的信息化教育工具需要使用者具備更高的水平的信息素養要求。目前，教師在警務實訓過程中扮演領導者、教學活動設計者、學習監督者等角色，其教育理念滯后于不斷涌現的新信息化技術、信息化教育工具利用能力不高、信息素養不足等問題使教師難以勝任XR技術下利用信息化教學工具開展實訓教學及警務實訓效果的評估。作為XR技術下警務實訓系統的教師主體是公安院校的老師及在職民警，他們以往接觸的警務實訓基本限于傳統的教學模式，易于上手的AR圖書及VR設備對組訓者基本沒有使用難度，但是XR技術應用于警務實訓系統后，就要求使用者對其技術使用有更高的要求，尤其是數據的收集、整理與編輯等，目前來看，教師難以勝任XR技術背景下的實訓教學。

5.3 現行制度機制不完善，實訓教學創新保障不足

在依靠XR技術推動警務實訓教學模式創新的過程中，技術的迭代更新及增強師生相關信息素養將會持續相當長的時間，這同時也反映了對警務實訓機制改革的迫切需求。當前，在我國推進智能化警務實訓教學模式主要存在以下制度和機制問題。首先，基于XR技術的實訓教學模式有廣闊且勢不可擋的發展前景，但我國公安系統內部尚未普遍建立智能化背景下警務實訓教育模式的頂層設計，缺乏共建、共享的制度引領，導致校局、局企深入合作的機制創新有限，地域差異、經濟發展水平差異導致共建的實訓基地資源兼容性差，部分企業基于市場導向自行研發的警務實訓系統存在信息數據有限，其教學內容有待于進一步驗證。其次，警務實訓教學的評價機制不夠完善。基于XR及其相關技術的警務實訓涉及高校教師、實戰教官、學生及在職民警，在警務實訓教育領域亟需建立對老師、實戰教官、學生與在職民警勝任力的評估、監測反饋機制。

6 運用XR技術創新警務實訓教學的策略建議

6.1 加強智能化警務實訓的頂層設計

目前，我國公安領域在警務實訓教學方面對虛擬現實及增強現實技術產品的應用進行了許多有益嘗試，但存在警務實訓數字化產品的開發呈現各自為戰的特點，國家政策及專業標準的設計相對滯后等問題，因此有必要從國家層面出臺基于XR技術應用于公安教育訓練方面的指導標準，規范涉及公安領域內桌面式、沉浸式、分布式及遙感式虛擬現實教育、學習產品的門檻標準，從科學、專業及安全的角度對XR技術環境下相關產品進行系統設計。此外，拓展虛擬現實技術下的警務實訓模式應把各個微觀的公安專業知識、技能、戰術等與實戰訓練密切的結合在一起，融合國內行業內科學、權威的實驗及教學資源，一體化設計拓展現實警務實訓模式，搭建統一的實驗教學平臺，并最終實現實訓教學資源的共建、共享，這需要公安領域高層面的政策指引來促進智能化警務實訓的建設與發展。

6.2 逐步推進智能時代教師教學能力建設

XR技術產生于網絡化、信息化、智能化深度融合的時代背景中，這就使得未來智能化的教育教學設備更具先進性、專業性，也意味著對未來的教師和教官從事及勝任本崗位的能力要求越來越高。因此，在XR技術下的警務實訓模式下，對教師與教官個性化、專業化的培養與培訓才能有效契合企業智能化教育產品的生產需求。基于此，公安院校及公安培訓部門與企業需要構建一種超越以往任何時期的協同合作關系，全面推進對教師、實戰教官信息素質的精準培養與提高，還應考慮從外部引入具備智能化警務實訓教學勝任力的教師，加強對教師、教官信息技術應用能力的階梯式培養，以此解決XR技術下的警務實訓模式的師資難題。

6.3 健全推進智能警務教學實訓相關機制

機制的健全與創新能為警務實訓智能化教學的推進提供強大動力，根據未來拓展現實技術的融合發展，需要從以下兩個主要方面推進機制創新。其一，創新校局、局企以及校企深入合作機制，構建校、局、企三方“合作共生體”模式，該模式下的合作內容應涵蓋協力制定人才培養目標、教育內容與方法、協力創建警務實訓學習與訓練環境、裝配警務實訓裝備等。憑借這種新型的校、局、企合作關系，能夠使企業更易獲取開發警務實訓系統的數據資源，保證數據的真實有效，降低其軟件資源的開發成本，并且在促進警務實訓教學模式改革的同時，不斷滿足未來公安隊伍對高素質警務人才的需求。其二，在傳統的警務實訓模式中，往往是以教師為中心，課程的設計、教學方法的選擇、課程的考核等均由教師主導，學生通常被動地接受知識。但在XR技術教育產品應用環境下，學生則成為了教學活動的中心，教師角色轉變為學生學習方向的引領者、學習監督者。因此要轉變以往的靜態、模糊的課程考核機制，在XR技術的支持下，建立科學、多元、動態的師生“二元”考核評估機制。