消防救援裝備課程實踐教學(xué)中VR技術(shù)的應(yīng)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(zāi)減災(zāi)、教育。

摘要：

隨著科技的迅速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)在教育培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。為解決傳統(tǒng)消防救援裝備課程實踐教學(xué)中存在的資源限制、風(fēng)險高以及實操經(jīng)驗不足等問題，本文首先探討了VR技術(shù)在消防救援裝備課程中的應(yīng)用優(yōu)勢，并明確了應(yīng)用VR技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的原則，最后結(jié)合消防救援裝備課程闡述了具體的應(yīng)用策略，提升了學(xué)員的操作技能和緊急響應(yīng)能力，以此為相關(guān)人員提供實踐參考，推動消防救援裝備課程教學(xué)向更高效、安全、互動性強的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：消防救援裝備課程；實踐教學(xué)；VR技術(shù)

引言

隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實（VR）已從娛樂工具轉(zhuǎn)變?yōu)橛辛Φ慕虒W(xué)輔助工具。在消防救援領(lǐng)域，VR技術(shù)的引入開創(chuàng)了新的訓(xùn)練和教學(xué)方法，使得實踐教學(xué)變得更加高效和安全。傳統(tǒng)的消防救援訓(xùn)練面臨著資源消耗大、安全風(fēng)險高等問題，特別是在模擬復(fù)雜和危險場景時存在明顯局限性，而VR技術(shù)通過創(chuàng)建逼真的三維模擬環(huán)境，不僅能夠無風(fēng)險重現(xiàn)各種緊急情況，還可以根據(jù)需要進(jìn)行場景定制和任務(wù)設(shè)置，為學(xué)習(xí)人員提供了寶貴的“親身”體驗機(jī)會。在此背景下，探索如何有效將VR技術(shù)應(yīng)用于消防救援裝備課程的實踐教學(xué)中，提高教學(xué)質(zhì)量、增強學(xué)習(xí)人員實操能力及應(yīng)急響應(yīng)能力具有較強的現(xiàn)實意義。

一、消防救援裝備課程實踐教學(xué)中VR技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）提高安全性和控制風(fēng)險

在傳統(tǒng)的消防救援裝備課程實踐教學(xué)中，學(xué)員面臨著真實的火場環(huán)境和極端條件下的訓(xùn)練，不僅帶來了巨大的安全風(fēng)險，還可能因為操作不當(dāng)造成財產(chǎn)損失或環(huán)境污染。在訓(xùn)練過程中引入虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)，可使教學(xué)過程在完全控制的虛擬環(huán)境中進(jìn)行，顯著提高安全性并有效控制風(fēng)險。教師利用VR技術(shù)模擬復(fù)雜多變的救援場景，如大樓火災(zāi)、森林火災(zāi)、化學(xué)泄漏等，不僅為學(xué)員提供了逼真的視覺和聽覺體驗，還能夠根據(jù)訓(xùn)練需要調(diào)整難度和復(fù)雜程度，確保學(xué)員能夠在零風(fēng)險情況下進(jìn)行訓(xùn)練，同時VR系統(tǒng)通常配備有詳盡的反饋和評估機(jī)制，能夠及時準(zhǔn)確記錄學(xué)員的行為、判斷和決策過程，并提供專業(yè)反饋和改進(jìn)建議。在此培訓(xùn)環(huán)境中，學(xué)員可以無畏于犯錯，并從錯誤中快速學(xué)習(xí)和進(jìn)步，不僅加深了學(xué)員對消防救援知識的理解和記憶，也增強了其應(yīng)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(shù)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(xùn)練平臺。和傳統(tǒng)教學(xué)相比，VR技術(shù)使學(xué)員能夠在完全模擬的環(huán)境中進(jìn)行各種救援操作練習(xí)，如基本技能訓(xùn)練、使用消防栓、噴水槍等設(shè)備操作，同時應(yīng)對復(fù)雜多變的場景，如高層建筑內(nèi)部搜索、密閉空間內(nèi)火源定位等。此種逼真場景不僅可視化展示了火場環(huán)境及變化過程，還能模擬出煙霧、溫度上升等真實感受，使學(xué)員在視覺、聽覺甚至觸覺上都獲得沉浸式體驗，以此增強學(xué)員對消防器材使用方法及應(yīng)急處置流程的認(rèn)知和理解。除了沉浸式體驗以外，學(xué)員在VR環(huán)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(fù)試驗和即時反饋機(jī)制極大促進(jìn)了個體技能水平的快速提升［2］。

（三）促進(jìn)團(tuán)隊協(xié)作與溝通

由于消防救援工作通常需要團(tuán)隊合作完成，但傳統(tǒng)培訓(xùn)方式往往因地點、時間等限制而難以頻繁組織大規(guī)模團(tuán)隊協(xié)作演練。VR技術(shù)可以輕松克服這一障礙，教師可構(gòu)建虛擬任務(wù)環(huán)境，使多名參訓(xùn)人員同時登錄同一培訓(xùn)場景，分配不同角色和任務(wù)，要求學(xué)員在執(zhí)行個人任務(wù)的同時與其他隊員進(jìn)行溝通協(xié)作，以實現(xiàn)共同目標(biāo)。此模式不僅增強了個體對團(tuán)隊角色和職責(zé)的認(rèn)識，更鍛煉了現(xiàn)場指揮、戰(zhàn)術(shù)協(xié)調(diào)以及緊急情形下的信息交流能力。在虛擬環(huán)境中，團(tuán)隊協(xié)作演練有助于培養(yǎng)成員間信任感、理解力及合作意識，對提高整個團(tuán)隊?wèi)?yīng)對突發(fā)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(xué)中VR技術(shù)的應(yīng)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(xùn)的重點。教師使用VR技術(shù)時，VR環(huán)境和模擬情景應(yīng)盡可能復(fù)現(xiàn)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(xué)員能夠在完全沉浸式的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)和練習(xí)。為了達(dá)到高度的真實性，培訓(xùn)所用的VR系統(tǒng)應(yīng)利用高質(zhì)量圖形、精準(zhǔn)的物理引擎、逼真的聲音效果以及有效的交互設(shè)計，模擬人體生理反應(yīng)（如熱感、重量感等）和心理狀態(tài)（如壓力、恐懼等），使訓(xùn)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(shù)創(chuàng)建虛擬空間，學(xué)員可在環(huán)境中自由探索、操作并與之互動。依托此種交互性設(shè)計，學(xué)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(jù)此調(diào)整學(xué)習(xí)策略。在交互性原則指導(dǎo)下，教師所采用的VR系統(tǒng)應(yīng)具備高度靈活性和響應(yīng)速度，適應(yīng)各種用戶輸入并提供相應(yīng)反饋，結(jié)合實際虛擬環(huán)境設(shè)計多種情景挑戰(zhàn)和任務(wù)，鼓勵學(xué)員通過試錯來探索最佳解決方案，積累寶貴經(jīng)驗［5］。

（三）適應(yīng)性原則

適應(yīng)性原則指的是VR系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)每位學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度、能力水平和需求提供個性化訓(xùn)練方案。VR訓(xùn)練平臺應(yīng)具備智能分析功能，根據(jù)用戶在訓(xùn)練過程中展示出來的技能掌握程度、反應(yīng)時間以及決策質(zhì)量等因素，自動調(diào)整難度級別或推薦相應(yīng)的訓(xùn)練內(nèi)容。為了實施適應(yīng)性原則，VR系統(tǒng)應(yīng)基于收集到的數(shù)據(jù)提供定制化指導(dǎo)，為不同背景和需求的用戶提供多樣化內(nèi)容選項（初級操作到高級策略制定），確保每位學(xué)員都能找到匹配其發(fā)展階段的訓(xùn)練材料。

三、消防救援裝備課程實踐教學(xué)中VR技術(shù)的應(yīng)用策略

（一）模擬復(fù)雜救援場景

在消防救援裝備課程的實踐教學(xué)中，VR技術(shù)通過精確模擬復(fù)雜救援場景，為學(xué)員提供了高度逼真且交互性強的學(xué)習(xí)環(huán)境。在具體實踐中，教師在模擬復(fù)雜救援場景時應(yīng)確定教學(xué)目標(biāo)，并以此為指導(dǎo)思想，開發(fā)符合實際需求的虛擬救援場景。以基礎(chǔ)火災(zāi)撲救、高層建筑救援、復(fù)雜的化學(xué)泄漏事故為例，每個場景都需要根據(jù)消防救援的具體操作流程和策略來設(shè)計，確保場景的設(shè)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(zhàn)。在具體場景設(shè)計中，教師應(yīng)考慮火源類型、燃燒物質(zhì)、空間結(jié)構(gòu)、可見度以及潛在的隱患點，以便構(gòu)建一個多元且富有挑戰(zhàn)性的訓(xùn)練環(huán)境。在場景內(nèi)部細(xì)節(jié)方面，教師可利用高級圖形渲染技術(shù)和物理引擎創(chuàng)建逼真的環(huán)境和動態(tài)效果，模擬真實火勢蔓延、煙霧擴(kuò)散以及各種環(huán)境因素變化（如風(fēng)向、溫度等），使訓(xùn)練場景達(dá)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(shè)備和工具、動態(tài)變化的救援對象等，允許學(xué)員在虛擬環(huán)境中執(zhí)行搜索、救助、火源控制等操作，以加深學(xué)員對消防救援裝備的操作熟練度，檢驗其對突發(fā)事件的反應(yīng)和處理能力。為衡量學(xué)員的學(xué)習(xí)效果，教師應(yīng)將評估和反饋機(jī)制集成至VR系統(tǒng)，以支持學(xué)員學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控和自我改進(jìn)。教師可在學(xué)員訓(xùn)練中記錄學(xué)員在虛擬救援任務(wù)中的表現(xiàn)數(shù)據(jù)，如決策效率、任務(wù)完成時間、錯誤操作次數(shù)等，利用系統(tǒng)即時反饋。此種即時反饋不僅可幫助教師識別學(xué)員在特定技能或知識點上存在的不足，還為學(xué)員提供了明確的改進(jìn)方向。

（二）實操技能訓(xùn)練

消防救援裝備VR技術(shù)培訓(xùn)的最終目的是使學(xué)員具備熟練操作消防救援裝備的能力。對此，教師應(yīng)在創(chuàng)建虛擬場景的基礎(chǔ)上，建立分步驟模擬操作流程，實操技能訓(xùn)練可按照真實操作步驟進(jìn)行模擬。例如，在進(jìn)行消防水帶連接訓(xùn)練時，由系統(tǒng)先展示正確的操作流程，然后引導(dǎo)學(xué)員逐步執(zhí)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(xì)的視覺提示和聲音指導(dǎo)，確保學(xué)員能夠準(zhǔn)確理解并執(zhí)行每一個操作。在每個訓(xùn)練環(huán)節(jié)完成后，VR系統(tǒng)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(xué)員發(fā)現(xiàn)錯誤或不足之處，系統(tǒng)將指出并提供改進(jìn)建議，鼓勵學(xué)員重復(fù)練習(xí)直至熟練掌握?？紤]到不同學(xué)員的學(xué)習(xí)能力、接受能力不同，教師可設(shè)定不同難度級別的復(fù)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(jìn)一步提高學(xué)員的實操能力。

（三）緊急情境下的決策培養(yǎng)

在消防救援裝備課程實踐教學(xué)中，緊急情境下的決策培養(yǎng)對于提高學(xué)員的應(yīng)急響應(yīng)能力和決策質(zhì)量具有重要意義。教師可借助虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)，以更有效和安全的方式模擬緊急情境，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)員在壓力下做出快速準(zhǔn)確判斷和決策的能力。教師可利用VR技術(shù)模擬不同類型的緊急情況，如火災(zāi)、化學(xué)泄漏、自然災(zāi)害等，確保這些場景覆蓋消防救援領(lǐng)域內(nèi)可能遇到的各種復(fù)雜情形，依托高度逼真的3D渲染和聲音效果，使學(xué)員身臨其境，從而增強他們在真實環(huán)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(tài)變化和不確定性因素，模擬真實世界中緊急情況的不可預(yù)測性，將具體場景設(shè)計成動態(tài)變化且包含不確定性元素的環(huán)境。例如，在火災(zāi)救援模擬中，火勢、煙霧擴(kuò)散、受困人員位置等元素可以隨機(jī)變化，迫使學(xué)員根據(jù)實時變化的信息做出快速反應(yīng)和調(diào)整計劃，以此訓(xùn)練學(xué)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(xùn)練結(jié)束后，利用系統(tǒng)提供針對學(xué)員決策過程和結(jié)果的詳細(xì)反饋，為每名學(xué)員指出正確決策、分析錯誤選擇的原因、提供改進(jìn)建議等。為了加強學(xué)習(xí)效果，應(yīng)允許學(xué)員多次經(jīng)歷相同或類似情境的訓(xùn)練，以便他們能夠從錯誤中學(xué)習(xí)并優(yōu)化自己的決策策略。此外，在模擬緊急情景時，教師可以設(shè)定不同角色供學(xué)員選擇或隨機(jī)分配，如現(xiàn)場指揮官、前線救援人員等不同職責(zé)的角色，以增加訓(xùn)練的豐富性和參與感，幫助學(xué)員理解消防救援行動中各個角色的職責(zé)和工作重點，提高團(tuán)隊協(xié)作和溝通效率。

（四）強化團(tuán)隊協(xié)作和溝通技能

盡管消防救援設(shè)備課程的重點是培養(yǎng)個人的實操技能，但是團(tuán)隊合作對于消防救援同樣重要。對此，教師可在VR訓(xùn)練中設(shè)置多用戶參與模式，使學(xué)員在執(zhí)行個人任務(wù)的同時與其他團(tuán)隊成員協(xié)作完成共同計劃，如在進(jìn)行大型災(zāi)害現(xiàn)場救援模擬時，不同學(xué)員扮演不同角色（如指揮官、一線救援員、醫(yī)療支持等），必須通過有效溝通和協(xié)調(diào)以確保操作流程和救援任務(wù)的順利執(zhí)行。在此模擬救援行動中，教師還可設(shè)置系統(tǒng)自動生成的突發(fā)事件或變化，迫使團(tuán)隊成員迅速做出決策并通過虛擬通信工具進(jìn)行協(xié)調(diào)。該通信工具可以是虛擬現(xiàn)實中的對講機(jī)、手機(jī)或其他設(shè)備，由VR系統(tǒng)記錄每次訓(xùn)練過程中的溝通內(nèi)容和決策過程，訓(xùn)練結(jié)束后提供給參與者和指導(dǎo)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(jìn)建議。在連續(xù)的訓(xùn)練場景中，教師應(yīng)要求學(xué)員定期更換參與者扮演的角色和負(fù)責(zé)的任務(wù)區(qū)域，使每位參與者都有機(jī)會體驗不同職責(zé)下所面臨的挑戰(zhàn)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(jìn)了團(tuán)隊內(nèi)部成員之間的相互支持和理解。最后，在模擬場景任務(wù)結(jié)束后，教師可組織學(xué)員集體觀看錄制的VR訓(xùn)練視頻、分享各自在虛擬環(huán)境中的感受和遇到的困難，進(jìn)行開放式討論，鼓勵學(xué)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(xué)員自身團(tuán)隊協(xié)作能力。

結(jié)語

綜上所述，本文主要以理論分析的形式揭示了VR技術(shù)對于提升消防救援裝備課程學(xué)習(xí)人員操作技能、決策能力以及團(tuán)隊合作精神方面的顯著影響。VR技術(shù)極大豐富了消防救援裝備課程的內(nèi)容，為學(xué)習(xí)人員提供了一種近似現(xiàn)實、高度交互性和沉浸感的學(xué)習(xí)體驗。在教學(xué)實踐中，教師可靈活運用VR技術(shù)模擬實踐場景和緊急場景，增強了學(xué)習(xí)人員面對突發(fā)事件時的應(yīng)變能力，促進(jìn)專業(yè)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(xiàn)對消防救援設(shè)備的靈活運用。未來，隨著技術(shù)進(jìn)步和成本下降，VR技術(shù)將在消防及其他緊急響應(yīng)行業(yè)中扮演更加重要的角色，因此相關(guān)人員應(yīng)持續(xù)研究和優(yōu)化VR在消防救援培訓(xùn)中的應(yīng)用方法，以推進(jìn)現(xiàn)代消防人才培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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