消防救援裝備課程實踐教學中VR技術的應用研究

作者簡介：

宗俊秀（1988- ），女，漢族，吉林安圖人，研究生，講師，研究方向：防災減災、教育。

摘要：

隨著科技的迅速發展，虛擬現實（VR）技術在教育培訓領域的應用日益廣泛。為解決傳統消防救援裝備課程實踐教學中存在的資源限制、風險高以及實操經驗不足等問題，本文首先探討了VR技術在消防救援裝備課程中的應用優勢，并明確了應用VR技術進行教學的原則，最后結合消防救援裝備課程闡述了具體的應用策略，提升了學員的操作技能和緊急響應能力，以此為相關人員提供實踐參考，推動消防救援裝備課程教學向更高效、安全、互動性強的方向發展。

關鍵詞：消防救援裝備課程；實踐教學；VR技術

引言

隨著技術的飛速發展，虛擬現實（VR）已從娛樂工具轉變為有力的教學輔助工具。在消防救援領域，VR技術的引入開創了新的訓練和教學方法，使得實踐教學變得更加高效和安全。傳統的消防救援訓練面臨著資源消耗大、安全風險高等問題，特別是在模擬復雜和危險場景時存在明顯局限性，而VR技術通過創建逼真的三維模擬環境，不僅能夠無風險重現各種緊急情況，還可以根據需要進行場景定制和任務設置，為學習人員提供了寶貴的“親身”體驗機會。在此背景下，探索如何有效將VR技術應用于消防救援裝備課程的實踐教學中，提高教學質量、增強學習人員實操能力及應急響應能力具有較強的現實意義。

一、消防救援裝備課程實踐教學中VR技術的應用優勢

（一）提高安全性和控制風險

在傳統的消防救援裝備課程實踐教學中，學員面臨著真實的火場環境和極端條件下的訓練，不僅帶來了巨大的安全風險，還可能因為操作不當造成財產損失或環境污染。在訓練過程中引入虛擬現實（VR）技術，可使教學過程在完全控制的虛擬環境中進行，顯著提高安全性并有效控制風險。教師利用VR技術模擬復雜多變的救援場景，如大樓火災、森林火災、化學泄漏等，不僅為學員提供了逼真的視覺和聽覺體驗，還能夠根據訓練需要調整難度和復雜程度，確保學員能夠在零風險情況下進行訓練，同時VR系統通常配備有詳盡的反饋和評估機制，能夠及時準確記錄學員的行為、判斷和決策過程，并提供專業反饋和改進建議。在此培訓環境中，學員可以無畏于犯錯，并從錯誤中快速學習和進步，不僅加深了學員對消防救援知識的理解和記憶，也增強了其應對真實緊急情況的自信心［1］。

（二）增強實操技能與場景逼真度

VR技術依托高度仿真的三維場景為消防救援裝備課程提供了互動性強、沉浸感深厚的訓練平臺。和傳統教學相比，VR技術使學員能夠在完全模擬的環境中進行各種救援操作練習，如基本技能訓練、使用消防栓、噴水槍等設備操作，同時應對復雜多變的場景，如高層建筑內部搜索、密閉空間內火源定位等。此種逼真場景不僅可視化展示了火場環境及變化過程，還能模擬出煙霧、溫度上升等真實感受，使學員在視覺、聽覺甚至觸覺上都獲得沉浸式體驗，以此增強學員對消防器材使用方法及應急處置流程的認知和理解。除了沉浸式體驗以外，學員在VR環境中所采取的一切行動和決策均能立即見效，可以隨時重置場景再次嘗試不同方案。此種反復試驗和即時反饋機制極大促進了個體技能水平的快速提升［2］。

（三）促進團隊協作與溝通

由于消防救援工作通常需要團隊合作完成，但傳統培訓方式往往因地點、時間等限制而難以頻繁組織大規模團隊協作演練。VR技術可以輕松克服這一障礙，教師可構建虛擬任務環境，使多名參訓人員同時登錄同一培訓場景，分配不同角色和任務，要求學員在執行個人任務的同時與其他隊員進行溝通協作，以實現共同目標。此模式不僅增強了個體對團隊角色和職責的認識，更鍛煉了現場指揮、戰術協調以及緊急情形下的信息交流能力。在虛擬環境中，團隊協作演練有助于培養成員間信任感、理解力及合作意識，對提高整個團隊應對突發事件的效率和效果具有積極影響［3］。

二、消防救援裝備課程實踐教學中VR技術的應用原則

（一）真實性原則

真實性原則是消防救援裝備課程培訓的重點。教師使用VR技術時，VR環境和模擬情景應盡可能復現真實世界中的消防救援場景、操作流程和緊急情形，以便于學員能夠在完全沉浸式的環境中進行學習和練習。為了達到高度的真實性，培訓所用的VR系統應利用高質量圖形、精準的物理引擎、逼真的聲音效果以及有效的交互設計，模擬人體生理反應（如熱感、重量感等）和心理狀態（如壓力、恐懼等），使訓練更加全面和深入［4］。

（二）交互性原則

交互性原則指的是利用VR技術創建虛擬空間，學員可在環境中自由探索、操作并與之互動。依托此種交互性設計，學員可以獲得即時反饋，立刻了解自己的行動是否正確或高效，并據此調整學習策略。在交互性原則指導下，教師所采用的VR系統應具備高度靈活性和響應速度，適應各種用戶輸入并提供相應反饋，結合實際虛擬環境設計多種情景挑戰和任務，鼓勵學員通過試錯來探索最佳解決方案，積累寶貴經驗［5］。

（三）適應性原則

適應性原則指的是VR系統應能根據每位學員的學習進度、能力水平和需求提供個性化訓練方案。VR訓練平臺應具備智能分析功能，根據用戶在訓練過程中展示出來的技能掌握程度、反應時間以及決策質量等因素，自動調整難度級別或推薦相應的訓練內容。為了實施適應性原則，VR系統應基于收集到的數據提供定制化指導，為不同背景和需求的用戶提供多樣化內容選項（初級操作到高級策略制定），確保每位學員都能找到匹配其發展階段的訓練材料。

三、消防救援裝備課程實踐教學中VR技術的應用策略

（一）模擬復雜救援場景

在消防救援裝備課程的實踐教學中，VR技術通過精確模擬復雜救援場景，為學員提供了高度逼真且交互性強的學習環境。在具體實踐中，教師在模擬復雜救援場景時應確定教學目標，并以此為指導思想，開發符合實際需求的虛擬救援場景。以基礎火災撲救、高層建筑救援、復雜的化學泄漏事故為例，每個場景都需要根據消防救援的具體操作流程和策略來設計，確保場景的設置能夠全面覆蓋消防救援裝備使用過程中可能面臨的挑戰。在具體場景設計中，教師應考慮火源類型、燃燒物質、空間結構、可見度以及潛在的隱患點，以便構建一個多元且富有挑戰性的訓練環境。在場景內部細節方面，教師可利用高級圖形渲染技術和物理引擎創建逼真的環境和動態效果，模擬真實火勢蔓延、煙霧擴散以及各種環境因素變化（如風向、溫度等），使訓練場景達到令人信服的真實度。在具體場景中嵌入可交互元素，如可操作的消防設備和工具、動態變化的救援對象等，允許學員在虛擬環境中執行搜索、救助、火源控制等操作，以加深學員對消防救援裝備的操作熟練度，檢驗其對突發事件的反應和處理能力。為衡量學員的學習效果，教師應將評估和反饋機制集成至VR系統，以支持學員學習過程的監控和自我改進。教師可在學員訓練中記錄學員在虛擬救援任務中的表現數據，如決策效率、任務完成時間、錯誤操作次數等，利用系統即時反饋。此種即時反饋不僅可幫助教師識別學員在特定技能或知識點上存在的不足，還為學員提供了明確的改進方向。

（二）實操技能訓練

消防救援裝備VR技術培訓的最終目的是使學員具備熟練操作消防救援裝備的能力。對此，教師應在創建虛擬場景的基礎上，建立分步驟模擬操作流程，實操技能訓練可按照真實操作步驟進行模擬。例如，在進行消防水帶連接訓練時，由系統先展示正確的操作流程，然后引導學員逐步執行打開水帶、連接水管、檢驗連接是否牢固等步驟，并在每一步驟都配以詳細的視覺提示和聲音指導，確保學員能夠準確理解并執行每一個操作。在每個訓練環節完成后，VR系統即時提供性能反饋，包括操作正確性、速度和效率評估。如果學員發現錯誤或不足之處，系統將指出并提供改進建議，鼓勵學員重復練習直至熟練掌握?？紤]到不同學員的學習能力、接受能力不同，教師可設定不同難度級別的復雜情況，如變化的火源位置或緊急情況下的障礙物移除等，進一步提高學員的實操能力。

（三）緊急情境下的決策培養

在消防救援裝備課程實踐教學中，緊急情境下的決策培養對于提高學員的應急響應能力和決策質量具有重要意義。教師可借助虛擬現實（VR）技術，以更有效和安全的方式模擬緊急情境，進而培養學員在壓力下做出快速準確判斷和決策的能力。教師可利用VR技術模擬不同類型的緊急情況，如火災、化學泄漏、自然災害等，確保這些場景覆蓋消防救援領域內可能遇到的各種復雜情形，依托高度逼真的3D渲染和聲音效果，使學員身臨其境，從而增強他們在真實環境下處理緊急事件的能力。同時，在此類緊急場景中引入動態變化和不確定性因素，模擬真實世界中緊急情況的不可預測性，將具體場景設計成動態變化且包含不確定性元素的環境。例如，在火災救援模擬中，火勢、煙霧擴散、受困人員位置等元素可以隨機變化，迫使學員根據實時變化的信息做出快速反應和調整計劃，以此訓練學員收集信息、分析形勢并作出最佳決策的能力。在每次模擬訓練結束后，利用系統提供針對學員決策過程和結果的詳細反饋，為每名學員指出正確決策、分析錯誤選擇的原因、提供改進建議等。為了加強學習效果，應允許學員多次經歷相同或類似情境的訓練，以便他們能夠從錯誤中學習并優化自己的決策策略。此外，在模擬緊急情景時，教師可以設定不同角色供學員選擇或隨機分配，如現場指揮官、前線救援人員等不同職責的角色，以增加訓練的豐富性和參與感，幫助學員理解消防救援行動中各個角色的職責和工作重點，提高團隊協作和溝通效率。

（四）強化團隊協作和溝通技能

盡管消防救援設備課程的重點是培養個人的實操技能，但是團隊合作對于消防救援同樣重要。對此，教師可在VR訓練中設置多用戶參與模式，使學員在執行個人任務的同時與其他團隊成員協作完成共同計劃，如在進行大型災害現場救援模擬時，不同學員扮演不同角色（如指揮官、一線救援員、醫療支持等），必須通過有效溝通和協調以確保操作流程和救援任務的順利執行。在此模擬救援行動中，教師還可設置系統自動生成的突發事件或變化，迫使團隊成員迅速做出決策并通過虛擬通信工具進行協調。該通信工具可以是虛擬現實中的對講機、手機或其他設備，由VR系統記錄每次訓練過程中的溝通內容和決策過程，訓練結束后提供給參與者和指導教師以便回顧和分析，從而識別溝通中存在的問題并提出改進建議。在連續的訓練場景中，教師應要求學員定期更換參與者扮演的角色和負責的任務區域，使每位參與者都有機會體驗不同職責下所面臨的挑戰和壓力，不僅能夠增加各成員對整個救援過程中不同崗位工作難度和重要性的理解，還促進了團隊內部成員之間的相互支持和理解。最后，在模擬場景任務結束后，教師可組織學員集體觀看錄制的VR訓練視頻、分享各自在虛擬環境中的感受和遇到的困難，進行開放式討論，鼓勵學員積極分享，確保每位成員都能夠毫無保留分享自己的想法和建議，以此提高學員自身團隊協作能力。

結語

綜上所述，本文主要以理論分析的形式揭示了VR技術對于提升消防救援裝備課程學習人員操作技能、決策能力以及團隊合作精神方面的顯著影響。VR技術極大豐富了消防救援裝備課程的內容，為學習人員提供了一種近似現實、高度交互性和沉浸感的學習體驗。在教學實踐中，教師可靈活運用VR技術模擬實踐場景和緊急場景，增強了學習人員面對突發事件時的應變能力，促進專業知識與技能的綜合運用，提高其緊急情境下的決策效率，最終實現對消防救援設備的靈活運用。未來，隨著技術進步和成本下降，VR技術將在消防及其他緊急響應行業中扮演更加重要的角色，因此相關人員應持續研究和優化VR在消防救援培訓中的應用方法，以推進現代消防人才培養。

參考文獻

［1］

楊宇龍.VR技術在消防實戰訓練中的應用［J］.今日消防，2023，8（08）：39-41.

［2］劉雄.基于VR技術的高層火災消防培訓演練系統設計及實現［J］.內蒙古煤炭經濟，2023（09）：75-77.

［3］胡國進.虛擬現實技術在校園消防實訓中的應用分析［J］.江西科學，2022，40（05）：987-989+996.

［4］閆鴻浩.VR技術在消防救援作戰訓練安全體驗式培訓中的應用［J］.中國消防，2022（06）：55-59.

［5］李降龍.VR技術在消防實戰訓練中的應用［J］.信息記錄材料，2021，22（03）：65-66.