航天軍士人才培養(yǎng)中虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)探析

摘要：為貫徹落實習(xí)主席指示要求，提高航天軍士人才培養(yǎng)質(zhì)量，研究了虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的概念和特點，分析了學(xué)校教學(xué)現(xiàn)狀、存在的問題及虛擬仿真實訓(xùn)建設(shè)的必要性，最后針對如何加強航天類專業(yè)軍士虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)建設(shè)提出了對策建議。

關(guān)鍵詞：航天；軍士人才；虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)

習(xí)主席在全軍人才工作會上強調(diào)“貫徹新時代軍事教育方針，落實院校優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，加快建設(shè)一流軍事院校、培養(yǎng)一流軍事人才”。作為一所航天軍士人才培養(yǎng)學(xué)校，必須建強打仗學(xué)科專業(yè)、教打仗急需內(nèi)容、練打仗過硬本領(lǐng)，讓學(xué)員在聚焦實戰(zhàn)的課堂中淬火成鋼。然而航天類專業(yè)學(xué)員實裝教學(xué)普遍具有高成本、高危、操作不可逆等特點，而且實裝大多臺套數(shù)量少，無法滿足教學(xué)需求，因此需要借助虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的手段開展實訓(xùn)教學(xué)，提高軍士人才培養(yǎng)質(zhì)量。

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實訓(xùn)環(huán)境和實訓(xùn)對象，學(xué)員在虛擬環(huán)境中開展訓(xùn)練，能夠較好地提升學(xué)員的實踐能力和創(chuàng)新能力，可以進行訓(xùn)練效果評估，部隊裝備更新?lián)Q代時系統(tǒng)升級成本低。但是當(dāng)前在士官院校內(nèi)部尤其是航天類專業(yè)軍士人才培養(yǎng)方面的虛擬仿真試驗教學(xué)條件較少，特別是真正好用的、綜合性的虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)更少，或者是實裝缺乏應(yīng)用的條件，造成許多實裝成了擺設(shè)。在這樣的前提下，開展虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的改革非常重要。

一、虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的概念和特點

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)主要依托于虛擬仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)又稱虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality），它是一種用虛擬系統(tǒng)模仿真實系統(tǒng)的技術(shù)，綜合了計算機技術(shù)、圖像處理與模式識別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)等多個領(lǐng)域的技術(shù)。通過專門設(shè)備實現(xiàn)與虛擬場景中實訓(xùn)對象的交互操作，產(chǎn)生親臨真實場景的感受和體驗，具有沉浸性、交互性、逼真性等特點。目前，虛擬仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)游戲、軍事訓(xùn)練、網(wǎng)絡(luò)教育等領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。

在航天類專業(yè)軍士人才培養(yǎng)實訓(xùn)教學(xué)中開展虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)具有以下三個相對優(yōu)勢。第一，從實訓(xùn)內(nèi)容上來看，通過建設(shè)虛擬仿真的實訓(xùn)或訓(xùn)練場景，使一些缺少現(xiàn)實條件支持的訓(xùn)練項目或綜合演練科目，可以比較靈活地應(yīng)用到專業(yè)模擬訓(xùn)練教學(xué)中，具有較高的規(guī)模成本效益和優(yōu)勢。例如，對于發(fā)射場設(shè)施設(shè)備故障搶修訓(xùn)練中，如何根據(jù)故障現(xiàn)象迅速判斷分析原因，掌握不同故障類別的應(yīng)急處置辦法等。第二，從實訓(xùn)過程來看，因其面向的對象、開展的時間和地點均比較靈活，學(xué)員可以深度參與實訓(xùn)教學(xué)或訓(xùn)練科目的全部過程和環(huán)節(jié)，能夠按照不同流程進行探究和嘗試，有助于培養(yǎng)學(xué)員的專業(yè)綜合能力和創(chuàng)新思維。第三，從實訓(xùn)管理來看，虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)屬于信息技術(shù)的深入綜合應(yīng)用，發(fā)揮多種媒體支持的優(yōu)勢，可以及時更新實訓(xùn)教學(xué)資源，提高實訓(xùn)教學(xué)管理水平和效率。

當(dāng)然，我們要辯證認識虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的功能作用，了解其應(yīng)用的局限性。首先，實體性實訓(xùn)的真實感、操作感和現(xiàn)場感是虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)不能替代的，實際發(fā)射任務(wù)中的特定環(huán)境和條件也不等同于虛擬仿真模擬的環(huán)境條件。其次，虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的資源需要由專業(yè)技術(shù)人員、教學(xué)設(shè)計專業(yè)人員、信息技術(shù)人員等協(xié)同開發(fā)，其開發(fā)難度大、成本高、周期長。

二、學(xué)校教學(xué)現(xiàn)狀、存在的問題及虛擬仿真實訓(xùn)建設(shè)的必要性

（一）教學(xué)現(xiàn)狀

航天類專業(yè)軍士主要包括測試發(fā)射、測控通信等四大類學(xué)科專業(yè)方向，開展此類專業(yè)的實訓(xùn)教學(xué)往往面臨著高度危險或極端特殊的場境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗等情況，解決此類問題的辦法就是聯(lián)教聯(lián)訓(xùn)，學(xué)員赴部隊進行為期一年的崗位實習(xí)，然而由于種種原因無法在聯(lián)教聯(lián)訓(xùn)過程中跟蹤整個任務(wù)進程。針對此類問題，學(xué)校各類專業(yè)積極申報虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，部分實訓(xùn)系統(tǒng)已建成，然而都是分系統(tǒng)或單裝備的訓(xùn)練，而對于綜合性的演練訓(xùn)練項目仍無法實現(xiàn)全流程、全要素的虛擬仿真訓(xùn)練。

（二）存在的問題

在實訓(xùn)教學(xué)和與學(xué)員溝通過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)校在實訓(xùn)教學(xué)主要存在以下問題：

一是實踐教學(xué)所用的儀器設(shè)備多而雜、有的設(shè)備較大而且價格昂貴，需要投入較大的財力采購設(shè)備，而且需要建設(shè)大型實訓(xùn)中心滿足基本教學(xué)和科研需求，這些條件目前學(xué)校尚無法完全滿足。

二是某些實訓(xùn)科目如火箭燃料加注、火箭推進劑化驗、掘進爆破科目等具有較大的危險性，而實訓(xùn)所需各種耗材比較特殊，采購手續(xù)復(fù)雜，貯存條件也非常苛刻，根本無法保障和開展實裝教學(xué)。

三是從現(xiàn)有條件及安全角度考慮，在火箭燃料加注、推進劑化驗、廢氣處理實操訓(xùn)練的介質(zhì)都是采用安全介質(zhì)代替。這使得學(xué)員從心理上會降低安全防護意識，同時也無法提升其身臨真實環(huán)境中的心理素質(zhì)。這就很容易為學(xué)員從事相關(guān)崗位工作埋下身體上和心理上的安全隱患。

（三）必要性

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)項目建設(shè)已成為高校推進虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)改革、優(yōu)化實訓(xùn)教學(xué)資源結(jié)構(gòu)、提升實訓(xùn)教學(xué)資源使用效益的必然要求。國內(nèi)很多高校建立了虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)，特別是三年疫情期間，許多高校教師開展線上教學(xué)，虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)大行其道，極大提高了學(xué)生的自主探索能力、科研創(chuàng)新能力、綜合運用能力和知識建構(gòu)能力。作為軍士培養(yǎng)的搖籃，在努力實現(xiàn)為戰(zhàn)育人、服務(wù)備戰(zhàn)打戰(zhàn)上，建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)項目是實訓(xùn)教學(xué)的強有力的補充。

三、加強航天類專業(yè)軍士虛擬仿真教學(xué)建設(shè)的對策建議

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)代表了當(dāng)前實訓(xùn)教學(xué)的最新探索領(lǐng)域。士官學(xué)校要充分認識以虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)為代表的關(guān)于實踐教學(xué)建設(shè)和教學(xué)改革方面的新探索，積極把握和推進具有航天類專業(yè)人才培養(yǎng)特點的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)建設(shè)和教學(xué)改革探索。在實踐中，我們要注意把握好以下三個方面：

第一，要大力加強教學(xué)條件信息化建設(shè)工作，將虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)納入學(xué)校信息化發(fā)展規(guī)劃和實訓(xùn)教學(xué)發(fā)展規(guī)劃。最大限度發(fā)揮信息技術(shù)支持教學(xué)、整合教學(xué)的潛在優(yōu)勢，發(fā)揮虛擬仿真教學(xué)在時間、地點、參與對象訓(xùn)練方式上的靈活性，以及其低成本、高效益、風(fēng)險可控等方面的特殊優(yōu)勢，重點布局和加強高危訓(xùn)練活動，不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練項目方面的虛擬仿真實訓(xùn)。

第二，要積極開發(fā)優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)資源，搭建與專業(yè)能力培養(yǎng)相匹配的資源體系。以培養(yǎng)學(xué)員綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力為出發(fā)點，搭建培養(yǎng)“基礎(chǔ)能力、專業(yè)能力和創(chuàng)新能力”三種能力、“通識基礎(chǔ)-專業(yè)核心-跨專業(yè)綜合創(chuàng)新”的分層分類、層級遞進的虛擬仿真資源體系，實踐教學(xué)科目能夠涵蓋航天任務(wù)保障的各個主要環(huán)節(jié)，促進理論教學(xué)和實踐教學(xué)的緊密融合。資源建設(shè)要遵循虛實結(jié)合、互為補充、能實不虛的原則，重點把握好數(shù)據(jù)的真實性和安全性、流程的全真模擬性和規(guī)范性、學(xué)員的參與度和沉浸感、場景的逼真性和安全性等。

第三，要促進虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)與實訓(xùn)教學(xué)、虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)中心與實訓(xùn)教學(xué)示范中心建設(shè)的有機結(jié)合。兩類實訓(xùn)教學(xué)都是學(xué)校實踐教學(xué)的有機組成部分，共同服務(wù)于學(xué)員的專業(yè)實踐能力培養(yǎng)，并具有各自的優(yōu)勢和特點。士官院校要加強兩類實訓(xùn)教學(xué)的統(tǒng)籌規(guī)劃，促進兩者的優(yōu)勢互補和協(xié)同發(fā)展，既發(fā)揮好已經(jīng)立項建設(shè)或已經(jīng)建成的實訓(xùn)教學(xué)示范中心的功能作用，也要同步推進虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)中心的教學(xué)改革和探索，共同服務(wù)于士官院校的實踐教學(xué)育人工作需要。

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（作者簡介：呂風(fēng)格，碩士，航天工程大學(xué)士官學(xué)校教授，研究方向為電氣控制；作者單位：李建陽、虞明根、宋世鵬、張先鋒，航天工程大學(xué)士官學(xué)校）