孫俊龍

應(yīng)急管理部消防救援局昆明訓(xùn)練總隊(duì)（650000）

0 前言

VR 是Virtual Reality 的縮寫，中文的意思就是虛擬現(xiàn)實(shí)，是多媒體技術(shù)的終極應(yīng)用形式，是計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、傳感技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、人工智能及行為心理學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域飛速發(fā)展的結(jié)晶。 VR 技術(shù)是以沉浸的方式進(jìn)入和體驗(yàn)人為創(chuàng)造的虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于游戲、旅游、軍事訓(xùn)練、服裝設(shè)計(jì)、商業(yè)分析、模擬施工、教育培訓(xùn)等各行各業(yè)。

VR 技術(shù)具有多樣、互動(dòng)、趣味、效率等方面的優(yōu)勢(shì)。 5G 技術(shù)為VR 技術(shù)提供的技術(shù)保障，讓VR技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域立體化、全方位的發(fā)展起到了突出的推動(dòng)作用，因此研究VR 技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用則具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。 文章在梳理了相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，就VR 技術(shù)在高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)中的應(yīng)用展開了探討。

1 當(dāng)前高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)的基本現(xiàn)狀

當(dāng)前對(duì)初、中級(jí)指戰(zhàn)員的培養(yǎng)涉及高層建筑火災(zāi)撲救方面的教育教學(xué)主要以校內(nèi)教學(xué)、實(shí)戰(zhàn)化演練、基層實(shí)習(xí)的方式實(shí)施，而校內(nèi)教學(xué)內(nèi)容主要包括專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和室外實(shí)訓(xùn)。盡管這種理論結(jié)合實(shí)際的教育教學(xué)模式不乏專業(yè)性與系統(tǒng)性，但往往停留在學(xué)戰(zhàn)術(shù)、看戰(zhàn)例和練實(shí)操的層面，屬于被動(dòng)式的學(xué)習(xí)，存在教學(xué)知識(shí)內(nèi)容不能完全轉(zhuǎn)化為指戰(zhàn)員的實(shí)戰(zhàn)能力的情況。當(dāng)指戰(zhàn)員真正面對(duì)復(fù)雜的火場(chǎng)環(huán)境時(shí)，無(wú)法及時(shí)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，依據(jù)火災(zāi)的特點(diǎn)、 危險(xiǎn)性及險(xiǎn)情正確組織與實(shí)施滅火行動(dòng)，造成了較大的安全隱患。 究其原因，高層建筑火災(zāi)撲救專業(yè)的特殊性，如火災(zāi)的不可逆性、消防系統(tǒng)安裝施工的危險(xiǎn)性等，無(wú)法將所有的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景全部還原。即使按照高層建筑火災(zāi)真實(shí)火場(chǎng)環(huán)境建立實(shí)訓(xùn)設(shè)施，也存在花費(fèi)大量時(shí)間、人力、物力的成本問(wèn)題，且對(duì)參訓(xùn)指戰(zhàn)員的安全性有著極大考驗(yàn)。因此，在當(dāng)前條件下，無(wú)論理論還是實(shí)踐教學(xué)都受到環(huán)境、物質(zhì)、心理等因素的影響，很難與高層建筑火災(zāi)真實(shí)火場(chǎng)環(huán)境完全一致[2]。

2 VR 技術(shù)在高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

根據(jù)當(dāng)前高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)的基本現(xiàn)狀，立足教育教學(xué)訓(xùn)練實(shí)際和基層滅火戰(zhàn)斗工作實(shí)際，根據(jù)基層指戰(zhàn)員崗位專業(yè)能力素質(zhì)要求，應(yīng)用VR 技術(shù)對(duì)高層建筑火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景進(jìn)行建模。 使用者通過(guò)利用VR 眼鏡、VR 頭盔等設(shè)備以及其他傳感器，體驗(yàn)該技術(shù)模擬出的“真實(shí)”火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，深入了解高層建筑火災(zāi)的基本特性、 發(fā)展規(guī)律及撲救的戰(zhàn)術(shù)方法，掌握組織實(shí)施、行動(dòng)要求及涉及的安全行動(dòng)規(guī)程，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

2.1 沉浸性強(qiáng)

通過(guò)VR 技術(shù)可以設(shè)置高層建筑的火災(zāi)場(chǎng)景，模擬指戰(zhàn)員以第一人稱進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)之后所面臨的高溫、火焰、濃煙、黑暗等復(fù)雜火場(chǎng)環(huán)境的基本情況，以及轟燃、回燃、墜落、坍塌等突發(fā)危險(xiǎn)因素。利用計(jì)算機(jī)生成的三維信息空間與的交互及響應(yīng)，使參與者沉浸其中，讓該環(huán)境中的看、聽(tīng)、動(dòng)，甚至聞、嘗等一切感覺(jué)都是真的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣，最后形成一種“人能沉浸其中、超越其上、進(jìn)出自如、交互作用的三維信息空間[3]”。 這不僅使參與者能夠感受到景物或模型的逼真存在，并且對(duì)參與者的運(yùn)動(dòng)和操作作出實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的響應(yīng)。 這種通過(guò)多種感官設(shè)備模擬高層建筑火災(zāi)撲救場(chǎng)景的方式，能夠讓參與者獲得真切的實(shí)際操作體驗(yàn)，在意識(shí)、知識(shí)等多方面獲得顯著提升。

2.2 實(shí)效性強(qiáng)

VR 技術(shù)在高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)中的應(yīng)用， 立足高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)訓(xùn)練實(shí)際和基層滅火戰(zhàn)斗工作實(shí)際，根據(jù)崗位專業(yè)能力素質(zhì)要求，貫穿了火災(zāi)危險(xiǎn)性分析、撲救的基本對(duì)策、滅火戰(zhàn)術(shù)和行動(dòng)組織的方式與方法全流程。 參與者可以根據(jù)具體實(shí)訓(xùn)要求，在模擬高層建筑火災(zāi)場(chǎng)景中，通過(guò)人機(jī)互動(dòng)、人人互動(dòng)的運(yùn)行機(jī)制，以獨(dú)立或者小組模式靈活運(yùn)用戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法，實(shí)施有效的控火與滅火行動(dòng)， 利用自身裝備及高層建筑中的固定消防設(shè)施，“真實(shí)”體驗(yàn)偵查、戰(zhàn)斗、破拆、疏散、搜救等作戰(zhàn)環(huán)節(jié)。 因此，理論學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)及實(shí)操技能等都可以得到有效踐行，尤其是在多人協(xié)同的演練模式中，參與者還可以逐步培養(yǎng)形成較高的協(xié)同配合能力。

2.3 安全性強(qiáng)

VR 技術(shù)能夠突破場(chǎng)地和現(xiàn)實(shí)條件對(duì)于實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景的客觀影響，搭建或者還原無(wú)限貼近真實(shí)的高層建筑火災(zāi)場(chǎng)景，特別是模擬高危、極端環(huán)境以及不可控的意外因素時(shí)，不必?fù)?dān)心這些場(chǎng)景對(duì)象對(duì)參與者造成傷害，可以有效避免真實(shí)世界中實(shí)戰(zhàn)實(shí)訓(xùn)中安全意外。 在相對(duì)安全的前提下，友好的交互界面允許參訓(xùn)者出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷及操作，不必承擔(dān)其導(dǎo)致的危險(xiǎn)后果。 基于此，參訓(xùn)者可反復(fù)多次練習(xí)，摸索總結(jié)出實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和策略， 規(guī)范正確應(yīng)對(duì)行動(dòng)方案。 將VR 技術(shù)應(yīng)用到高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)中，可以提高實(shí)訓(xùn)操作的安全系數(shù)。

3 VR 技術(shù)在高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)的應(yīng)用展望

隨著5G 時(shí)代的到來(lái)，以近眼顯示、網(wǎng)絡(luò)傳輸、感知交互、渲染處理、內(nèi)容制作等關(guān)鍵技術(shù)為著力點(diǎn)，VR 技術(shù)將以其在教育教學(xué)領(lǐng)域得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)在高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)乃至整個(gè)現(xiàn)代消防領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大融合創(chuàng)新，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.1 搭建綜合性仿真模擬平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)訓(xùn)信息化

以VR 技術(shù)與高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)的融合應(yīng)用入手，聚焦“全災(zāi)種、大應(yīng)急”任務(wù)需求，深入挖掘VR 技術(shù)與建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)乃至整個(gè)現(xiàn)代消防領(lǐng)域的切合點(diǎn)，以全面提高創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為宗旨，積極探索搭建有示范、引領(lǐng)作用的綜合性災(zāi)害事故仿真模擬系統(tǒng)，以共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為核心，以建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為重點(diǎn)，推進(jìn)消防應(yīng)急救援戰(zhàn)訓(xùn)的信息化建設(shè)，推動(dòng)應(yīng)急救援教育培訓(xùn)體系專業(yè)化、精準(zhǔn)化[4]。

3.2 打造多元化的教學(xué)形式實(shí)訓(xùn)中心，推進(jìn)實(shí)訓(xùn)教育教學(xué)改革

借助于現(xiàn)代化的VR 技術(shù)教育教學(xué)手段，在解決實(shí)訓(xùn)、課堂教學(xué)及實(shí)際相互銜接的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)技能融合一體化的思路，將徹底顛覆當(dāng)前的教育教學(xué)理念，著力推進(jìn)實(shí)訓(xùn)教育教學(xué)改革。通過(guò)打造多元化的教學(xué)形式實(shí)訓(xùn)中心，建立VR互動(dòng)教學(xué)區(qū)、VR 沉浸式教學(xué)區(qū)域、全息桌面教學(xué)展示區(qū)、LED 立體教學(xué)區(qū)域、MR 互動(dòng)教學(xué)區(qū)、 遠(yuǎn)程直播教學(xué)區(qū)域等不同區(qū)域，充分發(fā)揮先進(jìn)教學(xué)形式傳播、特色專業(yè)展示、精品課程學(xué)習(xí)、未來(lái)發(fā)展規(guī)劃等功能，為培養(yǎng)職業(yè)管理型人才及綜合素質(zhì)較高的專業(yè)作戰(zhàn)人員。

3.3 依托大數(shù)據(jù)引領(lǐng)現(xiàn)代消防技術(shù)的革新

隨著VR 技術(shù)的快速發(fā)展，與現(xiàn)實(shí)世界互相融合交織的數(shù)據(jù)世界正在逐步形成。 立足于整個(gè)消防領(lǐng)域的信息化發(fā)展， 通過(guò)消防云端數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，基于火災(zāi)信息、人力信息、設(shè)備信息、建筑信息、天氣信息等數(shù)據(jù)信息的綜合評(píng)估，挖掘出消防模式下存在的非人為隱患，建立提前預(yù)防方案，將在全區(qū)域消防信息共享、指揮調(diào)度、決策部署、應(yīng)急處置等方面發(fā)揮突出功效[5]。 數(shù)字化消防預(yù)案展示、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)還原、全局滅火力量調(diào)控、消防逃生演習(xí)、消防設(shè)備使用等消防領(lǐng)域方面，在消防綜合數(shù)據(jù)信息沉淀與融合的前提下，將引領(lǐng)現(xiàn)代消防技術(shù)的革新。

4 結(jié)語(yǔ)

VR 技術(shù)通過(guò)構(gòu)建高度仿真的虛擬環(huán)境和對(duì)象，不僅營(yíng)造出了“真實(shí)”、復(fù)雜的高層建筑火災(zāi)場(chǎng)景，還依托人機(jī)互動(dòng)與人人互動(dòng)的運(yùn)行機(jī)制，在實(shí)現(xiàn)教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果的同時(shí)，深化了教育教學(xué)、模擬實(shí)訓(xùn)的親歷體驗(yàn)，給高層建筑火災(zāi)撲救教育教學(xué)帶來(lái)了便利，也為VR 技術(shù)與教育的融合為素質(zhì)教育提供了一種全新的思路。 靈活運(yùn)用VR技術(shù)，充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能與優(yōu)勢(shì)，深度挖掘VR技術(shù)與消防領(lǐng)域的切合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域深度融合，消防事業(yè)的發(fā)展必將迎來(lái)新的春天。